Beckhoff Automation Co., Ltd.

PC 기반 제어가 복합 CO2 냉각시스템을 가동하여 정기적인 성에 제거의 필요성을 제거

상업용 육류 냉동고, 정교한 제어 장치의 손쉬운 구현

독일 Bocholt의 Tekloth GmbH는 현재 시장에 나와 있는 다른 상업용 육류 냉동시스템에서 요구하는 성가신 중간 성에 제거 단계없이 작동하는 혁신적인 복합 CO2 냉동시스템을 설계했다. PC 기반 제어 기술을 사용하면 이 애플리케이션의 복잡성에도 불구하고 시스템의 특수한 구성 및 제어 기능에 필요한 전문지식을 쉽고 편리하게 구현할 수 있다.

복합 CO2 냉동 시스템용 제어 캐비닛 앞에서(왼쪽에서 오른쪽으로): Tekloth 전문가 Stefan Bollman(프로젝트 기획 및 판매) 및 Christoph Holtschlag(프로젝트 기획 및 소프트웨어 개발), Michael Holländer(빌딩자동화, Beckhoff Rhein/Ruhr 사무소) 및 Marco Möllenbeck (냉동기술기계획, 개발 및 판매, Tekloth) <출처: Beckhoff>

기술 구축 시스템의 전문가인 Tekloth는 독일 Essen의 Fischer Kälte-Klima가 공급하는 복합

CO2 냉동시스템의 완벽한 제어시스템을 개발하기 위해 PC 기반 기술을 사용했다. 이 설비는 훈제 및 경화된 돼지고기용 냉동고의 냉각장치로 사용된다. 고기를 훈제한 후에 -18 °C(0 °F) 이하의 온도에서 충격 냉동한다. 고기가 시스템에 들어갈 때는 여전히 따뜻하기 (30~40 °C) 때문에 많은 양의 수분이 공정에 유입되어 증발기에 모여 얼게 된다. 따라서 종래의 시

스템은 정기적으로 성에를 제거해야 한다.

성에 제거에는 많은 에너지가 필요하기 때문에 Tekloth는 복합 냉동시스템을 더 효율적으로 재설계 했다. Tekloth의 기획, 개발 및 판매 업무를 담당하는 Marco Möllenbeck은 다음과 같이 설명한다. “특별한 시스템 설계 및 해당 제어 기능으로 인해 기존 설비처럼 정기적인 성에 제거가 필요하지 않습니다. 우리의 시스템에는 일반적인 냉각(RC)에서 급속냉동(DF) 작동으로 전환할 수 있는 전환 밸브가 있습니다. 기존 설비에서는 이를 위해 두 개의 시스템이 별도로 필요하기 때문에 우리의 설계는 투자 비용 절감은 물론 전력 소비 감소라는 측면에서 분명한 이점을 제공합니다.”

단일 시스템에 결합된 두가지 작동 모드

전환 밸브를 사용하면 시스템을 소위 초임계 범위에서 정기적으로 냉각하거나 초임계 범위의 DF 및 RC 컴프레서와 함께 부스터로 작동할 수 있다. 이러한 종류의 전환 기능에는 표준시스템이 지원할 수없는 많은 제어 프로세스가 필요하다. Tekloth의 기획 및 소프트웨어 개발담당자인 Christoph Holtschlag는 다음과 같이 설명한다. “작동 모드를 전환하면 시스템이 처음에는 약 –6 °C(21 °F)의 증발온도에서 냉각되고 제습됩니다. 상승된 RC 증발온도는 증발기의 성에를 최소화합니다. 실내 온도가 4 °C(39 °F)에 도달하면 시스템이 RC-DF 부스터 모드로 전환됩니다.”

이 과정에서 RC 모드가 처음에 중단되고 순환 성에 제거 모드가 시작된다. RC 모드는 일반적인 냉각 온도 범위에서 에너지 최적화된 냉각을 제공하면서 제품 표면의 대부분을 제습하며 증발기의 열교환기를 최소한으로 동결시킨다. 순환성에 제거 단계와 RC-DF 부스터 모드로의 전환 후, 챔버와 제품은 –18 °C(0 °F)로 냉각된다. Holtchlag에 따르면 제품의 양과 목표 온도에 도달한 후 챔버에 남아있는 시간에 따라 중간 성에 제거의 필요성이 완전히 제거될 수 있다.

개방적이고 유연한 제어 플랫폼으로서의 PC 기반 제어

Tekloth의 프로젝트 기획 및 판매 담당자인 Stefan Bollmann은 PC 기반 제어 기술로 복잡한 시퀀스 제어를 구현해야 한다고 생각한다. “Beckhoff 제어 기술은 우리의 모든 프로젝트에서 산업 요구사항을 충족시킬 수 있습니다. 또한 시스템의 모듈형 구조와 개방형 프로그래밍 환경은 시스템을 매우 유연하게 만들고 탁월한 수준의 혁신을 가능하게 합니다. 결과적으로 우리는 이 복합 냉동시스템에 대한 정교한 제어 장치를 스스로 프로그램 할 수 있었고 이로 인해 기계 소프트웨어를 완전히 제어할 수 있었습니다. 또한 고객의 요청에 따라 시스템을 변경하고 수정하는 작업을 빠르고 쉽게 수행할 수 있습니다.”

또 다른 이점은 플랫폼 전반에 걸쳐 PC 기반 제어 기술을 일관되게 사용한다는 것이다. Christoph

Holtschlag는 다음과 같이 설명한다. “우리가 난방, 냉각, 환기 또는 빌딩자동화시스템을 개별 또는 중앙제어장치로 구축하든지 간에 Beckhoff 하드웨어 및 소프트웨어를 통해 모든 개방 루프 및 폐쇄 루프 제어 요구사항을 구현할 수 있습니다. 이러한 보편적 적용성 덕분에 우리는 소프트웨어 모듈을 모든 영역에서 사용할 수 있습니다. 이 시스템의 개방성과 빌딩에 사용되는 다양한 버스시스템에 대한 지원은 또 다른 이점입니다. “그는 또한 경제적 이점도 있다고 덧붙인다. “HVAC 시스템의 공통 제어시스템은 상당히 복잡하고 까다롭습니다. Beckhoff 플랫폼은 우리가 프로세스를 사내에 유지하고 효율적으로 구현하는 것은 물론 시장의 표준 제품과 비교하여 고객들이 부가가치를 얻는데 필요한 모든 것을 제공합니다. 이는 표준 냉장 제어기가 일반 냉각에서 급속 냉동 모드로의 전환 기능을 제공하지 않기 때문에 복합 냉동시스템에 절대적으로 적용됩니다.”

최적화된 폐쇄 루프 공정 제어

15.6 인치 스크린이 있는 Beckhoff CP2716 멀티 터치패널 PC는 자동화, 데이터 기록 및 시각화 작업을 위한 운영자 인터페이스 하드웨어 역할을 한다. 모듈형 I/O 시스템은 모든 센서와 액추에이터의 데이터 및 제어 관련값을 수집하는 디지털 및 아날로그 버스터미널로 맞춤 구성된다. 제어시스템에는 PT1000 센서, 중/저압센서, 온도센서 및 CO2센서와 같은 구성요소가 통합되어 있다. 또한 목표 및 실제값과 폐쇄루프 제어값은 물론 다양한 장치의 작동 피드백을 처리한다.

시스템은 1분 간격으로 값이 변경되는 150개 이상의 데이터 포인트를 수집하여 프로세스 상태의 전체 이미지를 제공한다. 오작동이 발생하면 데이터 변경사항이 1초 간격으로 등록되고 이 고해상도로 최대 1 시간 동안 버퍼링될 수 있다. 결과적으로 프로세스가 완전히 제어된다. “PC 기반 제어를 통한 유연하고 사용하기 쉬운 구현은 필요한 지식을 사내에 축적하고 냉동 기술을 발전시키는데 중요한 역할을 했습니다. 우리는 냉동 공정을 제어 기술에 반영하기 위해 많은 전기 및 소프트웨어 엔지니어링을 수행했으며 표준 냉동시스템과 비교해서 많은 새로운 기능으로 매핑했습니다. 그래픽 사용자 인터페이스, 데이터 트렌드매핑, 오류 신호 로그 및 이메일 알림과 같은 PC 기반 제어 기술에서 사용할 수 있는 많은 추가 기능이 있었기에 가능했습니다. 이와 같은 기능을 통해 가능한 한 최상의 방법으로 고객의 개별 요구사항을 구현할 수 있었습니다.”라고 Holtschlag는 말한다.