Process Automation Success Story

남양주시 화도 정수장, 로크웰 오토메이션 플랫폼 설치해 운영비 13% 절감

 솔루션
PlantPAx 프로세스 자동화 시스템
·ControlLogix PAC
·CompactLogix 및 ControlLogix 컨트롤러
·PAC 프로그램용 RSLogix 5000 소프트웨어
·FactoryTalk View제품군 및 FactoryTalk Historian
·EtherNet/IP 네트워크

성과

단일 플랫폼 -단일 제어기, 소프트웨어, 네트워크로 현저한 절감 효과
ㆍ설치비용 50% 이상 절감
ㆍ2년에 걸쳐 13%의 운영비 절감
ㆍ향상된 고장수리 및 유지보수 기능으로 예기치 않은

    다운타임 감소
ㆍ작지만 강력한 프로그램인 FactoryTalk Historian으로 데이터 스토리지 비용 절감                                

배경
한강은 514km를 뻗어나가서 서울을 통과하고 임진강과 합류한 다음 마지막으로 황해에 도달한다.
긴 강은 아니지만 많은 도시들의 식수원 역할을 하기 때문에 중요한 강이다. 경기도 남양주시의 화도 정수장은 화도, 호평, 평내, 수동 및 조안의 주민들과 기업들에게 안전하고 깨끗한 물을 정수하고 공급하는 기능을 담당한다. 이 정수장은 하루에 55,000m3 이상을 양수한다.
안전하고 깨끗한 물을 공급하기 위하여 화도 정수장은 다양한 수처리 공정들을 다루는 제어 시스템을 이용하여 취수(Intake), 혼화(Coagulation), 응집(Flocculation), 침전(Sedimentation), 여과(Filtration), 정수 (Purification), 소독(Disinfection) 및 배출수 처리 및 송수(Distribution) 등의 정수처리를 한다.

문제점
2005년 이전까지, 화도 정수장은 분산제어시스템(DCS)을 이용하여 이 같은 공정을 처리했다. 하지만, DCS의 유지보수 비용은 높았고, 즉각적이고 일관성 있는 지속적인 양질의 기술 서비스를 제공받는 것이 쉽지 않았다.

화도 정수장은 DCS와 함께 사용되는 HMI 소프트웨어와 관련하여 또 다른 문제에 직면하게 되었다. 정수처리공정에서, 제어 시스템은 펌프를 가동 및 중지시키고, 밸브를 개폐시키며, 작동 상태-온도, 전력, 유량 수위, 기타 관련 데이터-를 중앙 제어실의 주 제어시스템으로 전송한다. HMI 소프트웨어를 통한 이 정보의 가시성은 운영자로 하여금 이러한 모든 파라미터를 모니터링하고 추적할 수 있게 해주므로 매우 중요하다.

하지만, 정수장이 확보하고 있는 데이터베이스는 한 번에 20일분 이상의 데이터를 표시할 수 없었다. 고용량 데이터 트래픽으로 인하여 네트워크를 통한 데이터 조회 역시 많은 시간이 소요되었다. 더욱이, HMI에 수정이나 추가 작업을 실시할 경우에 소프트웨어가 설치되어 있는 모든 제어기에서 해당 소프트웨어를 갱신해야만 했다.

솔루션
화도 정수장은 자체 제어 솔루션의 갱신이 필요하다는 결정을 내렸다. 그러나 또 다른 DCS 시스템에 투자하기 보다는 로크웰 오토메이션의 PlantPAx 공정자동화 시스템으로 전환했다. 시스템의 핵심부분은 로크웰 오토메이션 통합 아키텍처(Integrated Architecture)를 구성하는데 도움을 주는 ControlLogix PAC이다.
정수장은 완전 이중화 CompactLogix 및 ControlLogix 제어기들을 설치했다. 완전 이중화 구조는 중요 공정들이 예기치 않게 중단되는 것을 방지하여 프로그램들이 주 제어기에서 보조 제어기로 자동으로 상호 로드될 수 있게 해준다. 주 제어기가 고장 나면 제어는 자동으로 보조 시스템으로 전환된다. 이 시스템은 EtherNet/IP 네트워크상에서 가동되며 RSLogix 5000 소프트웨어를 사용하여 PAC를 프로그래밍 한다.

“우리는 DCS 시스템의 높은 유지보수 비용으로 인하여 절대적으로 제어 시스템을 변경해야 했습니다. 우리는 낮은 운영비와 더 나은 유연성을 가진 또 다른 제어 시스템을 원했습니다. 로크웰 오토메이션의 PlantPAx이 바로 해답이었습니다. 고용량의 진보된 Ethernet/IP 네트워킹은 우리가 시설을 효과적이고 효율적으로 가동할 수 있도록 해주었습니다”라고 남양주 화도 정수장의 지응수 과장이 말한다.
추가적으로 화도 정수장은 PACs와 상호 운용할 수 있는 HMI를 희망했으며, 사용자가 네트워크를 통해 어느 곳에서나 어플리케이션을 구성할 수 있고 시스템을 쉽게 변경할 수 있는 FactoryTalk View 제품군을 선택했다.

FactoryTalk View는 사용자가 컨트롤러의 태그 정보에 바로 접근할 수 있게 하므로 별도의 HMI 태그를 생성할 필요성이 없다. 사용자는 그래픽 디스플레이를 한 번에 정의하여 분산된 시스템 전체에 걸쳐서 이를 참조할 수 있다.

2007년 동안 FactoryTalk Site Edition 4.0을 가동하고 2008년 초에 SE(Site Edition) 5.0으로 업그레이드 한 다음에 정수장은 고속으로 실시간 데이터를 수집하는 FactoryTalk  Historian을 설치했다. 이 솔루션은 이력 데이터 분석을 통하여 공정들을 최적화한다. 사용자는 강력한 엔진과 시계열 트랜드, 막대 및 원 그래프와 파레토 (Pareto) 및 테이블형 트렌드와 같은  리포팅 도구를 사용하여 데이터를 수집, 저장, 평가 및 시각화할 수 있다.
“우리는 로크웰 오토메이션의 제어기와 HMI 소프트웨어로 작업한 후에 우리의 Historian을 선택하는 것을 지체하지 않았습니다. 통합 아키텍처의 확장성과 연동성을 경험한 우리는 당연한 선택을 한 것입니다”라고 지응수씨가 설명한다.

정수장은 업그레이드를 계속했고 2009년에는 정수장 전체를 신속하고 손쉽게 보는 어플리케이션을 제공하는 웹기반 HMI인 FactoryTalk ViewPoint를 설치했다. 이것은 최대 15명의 사용자들이 간편한 웹 브라우저를 이용하여 어디서든지 동시에 FactoryTalk View 서버에 접속하는 것을 가능케 한다.
화도 정수장이 도입한 또 하나의 중요한 요소는 Allen-Bradley Powermonitor 3000을 사용하는 것이다. 23세트의 미터기가 펌프장, 전기실 그리고 정수설비 및 배출수 설비에 설치하여 시설그룹별로 전력을 모니터링하였다.
“로크웰 오토메이션 프로세스 자동화 솔루션은 우리에게 단일 플랫폼으로 가능한 공정 제어라는 대단한 가치를 제공하였습니다. 통합 아키텍처에 기반한 이 플랫폼은 제어, 생산관리 및 유지보수를 최적화하였습니다.”

성과
DCS 시스템을 로크웰 오토메이션의 PlantPAx-단일 플랫폼, 제어기, 소프트웨어, 네트워크의 프로세스 솔루션-로의 전환을 통해 초기 설치비용을 포함한 총 소유 비용(TCO, Total Cost Ownership)을 50% 이상 절감하였다고 경영진들은 밝혔다. 또한 예기치 않은 다운타임으로 인한 문제해결 및 유지보수 비용은 2년 동안 13% 가량 절감되었다고 추정했다.

뿐만 아니라, 정수장은 이전 솔루션보다 강력한 소프트웨어인 FactoryTalk Historian의 뛰어난 압축률과 자체 알고리즘으로 장기간의 데이터를 취득 및 저장할 수 있어서 데이터 스토리지 비용을 절약했다. 전체적으로 로크웰 오토메이션 PlantPAx 솔루션은 화도 정수장이 최우선으로 삼고 있는 고객들에게 안전하고 깨끗한 물을 가능하면 효율적으로 공급하는 업무를 완수할 수 있도록 큰 도움을 주었다.