Safety System 설계를 위한 A접점과 B접점의 활용

오늘은 A접점과 B접점을 사용함에 있어서 간단하지만 중요한 내용을 하나 이야기 하고 넘어가겠습니다. 어떤 설비를 설계 할 때 여러 접점들을 사용하게 됩니다. 그런데 어떤 경우에는 A접점을 사용하고 어떤 경우에는 B접점을 사용합니다. 그게 간단한 설비이면 사실 편한대로 사용해도 무방합니다만은 중요설비이고 게다가 그 설비에서도 굉장히 중요한 포인트라면 생각을 조금 해봐야 합니다.

먼저 A접점, B접점이 뭔지 잘 모르시는 분들은 기초적인 내용을 아래 포스팅에서 먼저 보시는 것을 추천드립니다.

https://mech19.tistory.com/21

제어기초(1) - A접점 B접점 C접점

 

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예를 들어 위와 같은 펌프가 달려 있는 수조가 있다고 가정을 해 보겠습니다. 펌프를 가동하여 물을 채울 때 물이 넘치지 않도록 하려면 일정 수위에 도달했을 때 우리에게 수위를 알려 줄 수 있는 레벨스위치가 있어야 하겠죠? 그럼 레벨스위치도 설치를 해 보겠습니다.

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자 레벨스위치도 설치하였습니다. (레벨스위치와 연결된 PLC등은 일단 생략하겠습니다.) 그럼 펌프를 가동시켜 물을 채워보겠습니다. 레벨스위치 옆의 기호는 A접점을 사용한다는 가정을 표시한 것입니다. 평상시에 접점이 OPEN되어 있다가 물이 차 올랐을때 CLOSE되도록 설치를 했다는 가정상황입니다.

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자 위와 같이 물이 차오르게 되면 OPEN되어 있던 A접점이 CLOSE되게 됩니다. 이렇게 레벨스위치의 접점이 CLOSE되어 레벨스위치와 연결되어 있는 설비 컨트롤러(예를 들어 PLC)에서 탱크의 수위가 목표지점까지 차올랐다는 것을 인지하고 펌프에게 정지신호를 내리겠지요.

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그리고 다시 수위가 낮아지면 레벨스위치의 접점이 CLOSE에서 OPEN이 됩니다. 여기까지가 일반적으로 그냥 A접점을 사용하는 방법입니다. 그런데 한가지 가정을 추가해 보겠습니다. 만약에 레벨스위치가 고장이 난다면? 그렇다면 수위가 차오르더라도 레벨스위치로는 감지를 해내지 못합니다. 그렇다면 당연히 펌프를 정지시킬 수도 없겠죠.

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그렇게 되면 위 그림과 같이 수위가 차올라도 펌프가 계속 가동하여 물이 넘쳐버리고 말겠지요. 탱크 주변이 야외이고 아무설비가 없다고 한다면 넘쳐도 상관이 없을 수도 있습니다. (물론 상관없을 순 없죠. 돈이 낭비가 되는 것이니까요.) 그런데 탱크 주변에 물이 닿으면 안되는 중요설비가 있다던가 탱크 내부에 물이 아니고 위험물질이라고 한다면 어떨까요? 이해를 돕기 위해 좀 더 극단적인 상황을 예로 들어 보겠습니다.

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위와 같이 밀폐용기(밀폐된 탱크)에 액체가스를 펌프로 밀어넣어 저장하는 설비가 있다고 가정해 보겠습니다. 그리고 레벨스위치 말고 압력스위치를 이용하여 밀폐용기 내에 가스가 일정압력 이상이 되지 않도록 감시하고 있다고 가정하겠습니다.

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정상적인 상황이라면 위와 같이 밀폐용기 내에 가스가 가득차서 일정 압력 이상에 도달하면 압력스위치가 작동하여 OPEN되어 있던 A접점이 CLOSE되어 가스펌프가 정지하게 됩니다. 그런데 만약에 압력스위치가 고장이 난 상황이라면?

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밀폐용기 내에 가스가 가득차서 목표 압력에 도달했음에도 압력스위치가 고장이 났다면 작동하지 않아서 가스펌프가 계속해서 작동해서 밀폐용기 내에 가스 압력이 점점 더 높아지는 상황이 되겠지요. 매우매우 위험한 상황입니다. 압력스위치가 고장난 것 하나로 이렇게 위험한 상황에 도달 할 수 있게 되는 것입니다. 압력스위치를 점검하지 않는다면 압력스위치가 고장났다는 것을 알 수가 없는 상황입니다.

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이런상황을 대비해서 여러가지 방비책을 구성하게 되는데, 첫번째로는 이중화 구성이 있겠고 두번째로는 B접점 사용이 있습니다. 오늘은 이중에서 B접점 사용에 대해서 알아보겠습니다.

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만약 위와 같은 상황에서 압력스위치가 기계식이라면 이중화 구성만으로 어느정도 위험상황에 대한 대비가 마무리 됩니다. 하지만 전자식이라면 이야기가 다릅니다. 기계식일 경우에는 계기의 작동이 단순하기 때문에 고장날 일이 더 적기도 하고 전자식보다 좀 더 신뢰성 있는 동작을 보입니다. 전자식일 경우는 기계식보다 훨씬 정밀한 압력셋팅이 가능하지만 고장의 위험으로부터 기계식보다 덜 자유롭습니다. 이런경우에는 계기의 셋팅을 바꿔줍니다.

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예를 하나 들어보겠습니다.

위 결선도는 E+H(엔드레스하우져)의 Vibration Level Switch의 4wire 타입의 결선도 입니다. 1번 2번단자는 전원단자이고 3번 4번을 연결하면 Normal Open, 4번 5번을 연결하면 Normal Close 접점이라고 쓰여 있습니다. 여기까지는 이해하시겠지요?

자 이제 셋팅내용을 한번 보겠습니다. 제어기판에 있는 딥 스위치를 조절함으로써 셋팅을 변경할 수가 있는데, 딥 스위치를 위로 올려서 MAX에 둔다면 수위가 낮아서 물이 없는 상황에서 3번 4번단자가 CLOSE가 되고, 4번 5번 단자가 OPEN이 됩니다. 그떄 수위가 올라와서 일반 공기가 물을 레벨스위치가 감지하게 된다면 3번 4번이 OPEN이 되고 4번 5번이 CLOSE가 됩니다. 어... 아까 위에서 결선도에서는 3번 4번이 Normal Open이고 4번 5번이 Normal Close라고 했는데 그럼 물이 없을때 3번 4번이 Open되어야 하는거 아닌가요? 라고 의문이 생길 수도 있습니다. 맞습니다. 그건 딥스위치를 아래로 내려서 MIN 상태가 되었을때 그렇게 동작을 합니다. MIN setting을 한번 볼까요?

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딥 스위치를 내려서 MIN으로 셋팅을 했다면 레벨스위치에 물이 닿였을 때 3번 4번 단자가 Close가 되고 물이 닿지 않게되면 3번 4번 단자가 Open상태가 됩니다. 이게 이 레벨스위치의 Default setting인 것이고, 딥 스위치를 올려서 MAX로 셋팅을 하면 반대로 동작을 하는 것입니다. 왜 이런게 존재할까요? 맞습니다. 아까 위에서 밀폐용기 내에 가스가 가득찼음에도 불구하고 압력스위치가 고장났을 경우를 대비하기 위함 입니다.

(압력스위치와 레벨스위치는 단순 예시를 위한 설명일 뿐 입니다.)

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이 레벨스위치가 달려 있는 위치가 위험한 설비라서 탱크 안에 물을 채우긴 해야 하지만 절대로 넘쳐서는 안되게 잘 감시해야 하는 경우 딥 스위치를 MAX로 두고 우리는 레벨스위치와 PLC간의 결선을 3번 4번 단자를 이용하여 평상시에 물이 없는 경우에 Close가 되는 것을 이용하는 것입니다. 이렇게 셋팅을 해두면 레벨스위치가 고장났을 경우에 3번과 4번이 Open이 됩니다. 그리고 물이 차올라도 3번 4번이 Open이 되겠지요. 이것을 이용해서 설비의 안전을 좀 더 확보하는 것입니다.

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오늘은 약간 응용적인 내용을 알아보았습니다만 사실 알고나면 원리가 간단한 내용입니다. 항상 안전을 생각하며 설계하는 습관을 들여야 현장에서 고생을 하지 않습니다. 다들 안전에 유의하시고 화이팅 하십시오.

 

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