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DCS 핵심 구성요소 완전 정리 – FCU, I/O, HMI, OPC, EWS

dillydaily 2025. 4. 25. 07:56
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산업 자동화에서 DCS(Distributed Control System, 분산제어시스템)는 플랜트 제어를 위해 가장 널리 사용되는 시스템 중 하나이다. 각 제어 기능이 분산되어 있어 공정 제어의 신뢰성과 안정성을 높일 수 있으며, 대규모 설비에서 유용하게 사용된다. DCS에서 자주 언급되는 주요 용어인 FCU, EWS, OPC, I/O, HMI에 대해 정리해보고자 한다.

1. DCS 기본 구성

가. DCS란 무엇인가?

    • DCS는 공정 데이터를 수집하고 제어하는 장비들을 네트워크로 연결하여, 분산된 구조로 제어 기능을 수행하는 시스템

나. 기본 구성요소

    • 제어 유닛(Field Controller)
    • 입출력 모듈(I/O Module)
    • 통신 네트워크
    • 운영자 워크스테이션(HMI)
    • 엔지니어링 워크스테이션(EWS)

2. DCS 핵심 용어 설명

가. FCU (Field Control Unit)

  1. 정의 : FCU는 필드 장비와 직접 연결되어 제어를 수행하는 장치이다.
  2. 역할
    • 센서 및 액추에이터 제어
    • 로직 및 PID 연산 수행
    • I/O 모듈을 통해 데이터 수집
  3. 특징
    • 현장 설치로 빠른 제어 가능
    • 시스템 이중화 구성이 용이

나. EWS (Engineering Work Station)

  1. 정의 : 시스템 설정, 루프 구성, HMI 설계를 담당하는 엔지니어링 전용 컴퓨터이다.
  2. 역할
    • 제어 루프 설정
    • HMI 다운로드
    • 백업 및 시스템 점검
  3. 특징
    • 일반적으로 관리자만 접근
    • 유지보수 시 핵심 장비

다. OPC (OLE for Process Control)

  1. 정의 : 다른 시스템 간 통신을 위한 국제 표준 프로토콜이다.
  2. 역할
    • DCS ↔ SCADA/MES/ERP 연동
    • 실시간 데이터 전달
    • 외부 시스템과의 통합

라. I/O (Input/Output Module)

  1. 정의 : 입력 신호(센서)와 출력 신호(밸브 등)를 처리하는 모듈이다.
  2. 역할
    • 전압/전류 신호 수집
    • 출력 신호로 장비 구동
    • 디지털/아날로그 형태 지원
  3. 특징:
    • 현장에서는 각각을 POINT라고도 하며 SPARE 확보가 중요
    • 정기적인 점검 및 보정 필요

마. HMI (Human Machine Interface)

  1. 정의 : 운영자가 DCS 시스템을 시각적으로 모니터링하고 조작할 수 있는 인터페이스이다. (BOARD)
  2. 역할
    • 공정 상태 시각화
    • 알람 및 이벤트 확인
    • 장비 수동 제어 기능
  3. 특징
    • 직관적인 화면 구성
    • EWS에서 설계 및 설정

3. 마무리

DCS를 이해하기 위해서는 FCU, EWS, OPC는 물론, I/O 모듈과 HMI의 역할까지 함께 이해해야 한다. 특히, 실제 운영 환경에서는 최소 이 다섯 가지 구성요소가 유기적으로 작동하여 고장 없이 공정을 유지할 수 있도록 한다. OPC는 외부 시스템과의 통합에 필수적이며, HMI는 현장 운영자의 즉각적인 판단을 돕는 중요한 수단이다.

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