1. Abnormal and Protective Control의 정의

Abnormal and Protective Control은 기계가 정상적인 운전조건에서 벗어났을 때 이상상태를 검출하고, 그 영향과 심각도를 판단하며, 설비·공정·제품의 손상을 방지하기 위해 동작을 제한·중단·전환·복구하는 제어 영역이다.

기계는 항상 정상조건에서만 운전되지 않는다.

실제 운전에서는 다음과 같은 상황이 발생할 수 있다.

• 장치가 명령에 반응하지 않는다.

• 기능이 허용시간 안에 완료되지 않는다.

• 센서 신호가 서로 모순된다.

• 제품이 걸리거나 중복 투입된다.

• 모터 부하가 증가한다.

• 압력이나 온도가 정상범위를 벗어난다.

• 통신이 단절된다.

• 전원 또는 공압이 상실된다.

• 기계적 마찰과 유격이 증가한다.

• 제품 품질이 허용범위를 벗어난다.

Abnormal and Protective Control은 이러한 상태를 단순히 알람으로 표시하는 데 그치지 않는다.

다음 사항을 체계적으로 결정해야 한다.

• 어떤 상태를 이상으로 판단할 것인가

• 이상이 어느 범위에 영향을 주는가

• 운전을 계속할 수 있는가

• 속도나 출력을 제한해야 하는가

• 어떤 기능을 우선적으로 정지해야 하는가

• 어떤 출력은 유지해야 하는가

• 자동복구가 가능한가

• 작업자 개입이 필요한가

• 재기동 전에 무엇을 다시 확인해야 하는가

따라서 이상 대응 및 보호 제어의 본질은 이상 발생 이후 기계가 어떻게 행동할 것인가를 설계하는 것이다.

2. Control 시스템에서의 위치

범용기계의 이상 대응 흐름은 다음과 같이 표현할 수 있다.

기능 실행 → 상태 인식 → 이상 검출 → 영향 평가 → 보호 판단 → 보호 동작 → 복구 → 재검증

각 영역의 역할은 다음과 같다.

이상 대응 및 보호 제어는 일반적인 기능제어와 안전 관련 제어 사이에 위치한다.

일반적인 공정 이상과 설비 이상을 처리하지만, 사람의 안전에 직접 영향을 주는 위험상태는 Safety-Related Control에서 별도로 처리해야 한다.

3. 이상, 고장, 위험의 구분

3.1 이상

Abnormal Condition

정상적인 운전조건에서 벗어난 상태이다.

예:

• 압력 저하

• 온도 상승

• 위치편차 증가

• 사이클타임 증가

• 센서 응답 지연

이상은 반드시 즉각적인 고장이나 위험을 의미하지는 않는다.

3.2 고장

Fault

요구된 기능을 정상적으로 수행할 수 없거나, 장치의 일부가 의도한 상태를 유지하지 못하는 상태이다.

예:

• 모터 미동작

• 센서 단선

• 밸브 고착

• 브레이크 미작동

• 통신장애

• 위치정보 상실

3.3 위험

Hazardous Condition

사람, 설비 또는 주변환경에 손상을 일으킬 수 있는 상태이다.

예:

• 가드가 열린 상태에서 위험축이 움직임

• 수직축이 낙하할 가능성

• 회전체가 정지하지 않은 상태에서 접근 가능

• 과압으로 부품 파손 가능

• 고온부 노출

이상과 고장은 보호 제어에서 다루지만, 위험상태는 Safety-Related Control과 연결되어야 한다.

4. 보호 대상의 정의

보호 제어는 무엇을 보호하는가에 따라 목적이 달라진다.

4.1 설비 보호

Equipment Protection

기계와 구성장치의 손상을 방지한다.

예:

• 모터 과부하 방지

• 축 충돌 방지

• 과행정 방지

• 베어링 과열 방지

• 윤활 부족 시 주축 정지

• 토크 초과 시 구동 제한

4.2 공정 보호

Process Protection

공정의 안정성과 연속성을 유지한다.

예:

• 제품 걸림 확산 방지

• 잘못된 순서 실행 방지

• 공정 중간상태 보존

• 상·하류 장비의 비정상 전달 방지

4.3 제품 보호

Product Protection

제품 손상과 품질불량을 방지한다.

예:

• 과도한 클램핑력 방지

• 과열 방지

• 중복가공 방지

• 불완전 가공품의 다음 공정 이동 방지

• 불량품 자동 분리

4.4 제어시스템 보호

Control System Protection

제어장치와 정보의 손상을 방지한다.

예:

• 통신장애 시 안전한 기본상태 전환

• 프로그램 오류 감시

• 메모리와 파라미터 보호

• 전원 이상 시 데이터 보존

• 비정상 명령 차단

4.5 작업자 보호

Personnel Protection

사람의 위험을 방지하는 기능이다.

이 영역은 일반 보호 제어와 연관되지만, 신뢰성과 규격 요구가 필요한 안전기능은 Safety-Related Control에서 구현해야 한다.

5. 이상 발생 원인의 분류

5.1 신호 및 센서 이상

• 센서 단선

• 단락

• 신호 고착

• 오염에 의한 오검출

• 설치 위치 이탈

• 아날로그값 이상

• 통신데이터 오류

5.2 구동기 이상

• 모터 미기동

• 서보 알람

• 인버터 트립

• 실린더 미완료

• 밸브 미응답

• 브레이크 미작동

• 히터 출력 이상

5.3 메커니즘 이상

• 벨트 파손

• 체인 이탈

• 커플링 풀림

• 기어 손상

• 가이드 걸림

• 과도한 마찰

• 백래시 증가

• 축 정렬 불량

5.4 공정 이상

• 제품 미공급

• 제품 중복

• 제품 방향 불량

• 위치결정 실패

• 클램핑 불량

• 가공 불완전

• 검사 불합격

• 배출 실패

5.5 에너지 공급 이상

• 전압 저하

• 전원 상실

• 공압 부족

• 유압 부족

• 진공 저하

• 냉각수 부족

• 윤활 부족

5.6 통신 및 시스템 이상

• 네트워크 단절

• 응답 지연

• 노드 누락

• 데이터 불일치

• 제어기 정지

• 프로그램 실행 이상

• 파라미터 오류

5.7 환경 이상

• 과도한 온도

• 습기

• 분진

• 세척수 침투

• 진동

• 전기적 노이즈

6. 이상 검출의 기본 구조

이상 검출은 다음 흐름으로 구성된다.

기준 정의 → 상태 감시 → 편차 검출 → 지속시간 확인 → 원인 후보 분류 → 이상 확정

6.1 기준 정의

정상범위와 허용범위를 설정한다.

예:

• 정상압력

• 허용 위치편차

• 정상온도

• 최대 모터부하

• 최대 사이클타임

6.2 상태 감시

관련 신호와 상태변수를 지속적으로 확인한다.

6.3 편차 검출

목표 또는 정상범위와 실제값의 차이를 검출한다.

6.4 지속시간 확인

순간적인 변동인지 지속되는 이상인지 판단한다.

6.5 원인 후보 분류

센서 이상, 장치 이상, 메커니즘 이상, 공정 이상 중 가능한 원인을 구분한다.

6.6 이상 확정

조건과 시간이 충족되면 이상상태로 확정하고 보호 판단으로 전달한다.

7. 이상 검출 방식

7.1 임계값 검출

Threshold Detection

측정값이 설정범위를 벗어나는지 확인한다.

예:

• 온도 상한 초과

• 압력 하한 미달

• 토크 상한 초과

• 위치오차 초과

7.2 타임아웃 검출

Timeout Detection

정해진 시간 안에 기능이 완료되지 않는 상태를 검출한다.

예:

• 실린더 전진 미완료

• 제품 도착 지연

• 서보 위치도달 실패

• 통신 응답 지연

7.3 명령·응답 불일치 검출

출력된 명령과 실제 장치 반응을 비교한다.

예:

• 모터 기동 명령 후 회전 없음

• 밸브 ON 후 압력 변화 없음

• 브레이크 해제 명령 후 피드백 미확인

7.4 상태 불일치 검출

관련 상태가 논리적으로 모순되는지 확인한다.

예:

• 전진·후진센서 동시 ON

• 도어 Open·Closed 동시 ON

• 축 정지와 속도 검출 동시 발생

7.5 추세 기반 검출

Trend Detection

값의 변화추세로 초기 이상을 판단한다.

예:

• 모터전류의 점진적 증가

• 베어링온도의 지속 상승

• 사이클타임 증가

• 반복 위치오차 확대

• 공압 소비량 증가

7.6 모델 또는 관계 기반 검출

서로 관련된 물리량의 관계가 정상적인지 판단한다.

예:

• 히터 출력은 증가했지만 온도는 상승하지 않음

• 모터 전류는 증가했지만 축이 이동하지 않음

• 밸브는 닫혔지만 압력이 계속 상승함

8. 이상 심각도 분류

모든 이상을 동일한 수준으로 처리해서는 안 된다.

심각도는 다음 기준으로 결정한다.

• 기능 수행 가능 여부

• 제품 품질 영향

• 설비 손상 가능성

• 이상 확산 가능성

• 복구 가능성

• 사람에게 미치는 위험

• 상태정보의 신뢰성

9. 보호 판단의 기본 원칙

보호 판단은 이상이 발생했다는 사실보다, 그 이상으로 무엇이 위험해지는지를 기준으로 해야 한다.

다음 질문을 검토해야 한다.

• 현재 기능을 계속할 수 있는가

• 현재 사이클을 완료하는 것이 더 안전한가

• 즉시 정지해야 하는가

• 특정 축이나 기능만 정지할 수 있는가

• 압력·온도·하중을 낮추면 계속 운전할 수 있는가

• 제품을 안전하게 배출할 수 있는가

• 현재 위치를 유지해야 하는가

• 에너지를 차단해야 하는가

• 자동복구가 가능한가

• 작업자 개입이 필요한가

보호 제어는 이상에 대해 일률적으로 모든 출력을 차단하는 것이 아니라, 이상 영향에 맞는 최소한의 안전하고 합리적인 대응을 선택해야 한다.

10. 보호 동작의 종류

10.1 출력 보정

Output Correction

작은 편차를 자동으로 보정한다.

예:

• 속도 조절

• 압력 조절

• 온도 출력 조절

• 위치 보정

10.2 기능 제한

Function Restriction

일부 기능이나 성능을 제한한다.

예:

• 최대속도 제한

• 토크 제한

• 일부 축 운전 금지

• 자동운전 금지

• 수동 저속운전만 허용

10.3 운전 보류

Hold

조건이 회복될 때까지 기능을 일시적으로 보류한다.

예:

• 하류 장비 Ready 대기

• 공압 회복 대기

• 온도 안정화 대기

10.4 자동 재시도

Automatic Retry

안전한 상태로 복귀한 후 기능을 제한적으로 재실행한다.

10.5 기능별 정지

Local Stop

문제가 발생한 기능이나 모듈만 정지한다.

예:

• 공급모듈 정지

• 특정 축 정지

• 검사모듈 분리

10.6 정상정지

Normal Stop

현재 사이클 또는 공정을 안전하게 완료한 후 정지한다.

10.7 보호정지

Protective Stop

설비 또는 공정 손상을 방지하기 위해 동작을 중단하고 보호상태를 유지한다.

10.8 안전정지

Safety Stop

사람 또는 설비에 직접적인 위험이 발생한 경우 Safety-Related Control에 따라 정지한다.

11. 보호정지와 안전정지의 구분

보호정지와 안전정지는 목적과 구현 기준이 다르다.

보호정지

주된 목적은 설비·공정·제품의 손상을 방지하는 것이다.

예:

• 모터 과부하

• 윤활 부족

• 제품 걸림

• 위치편차 초과

• 가공부하 이상

일반 PLC나 제어기를 통해 구현할 수 있다.

안전정지

주된 목적은 사람의 위험 또는 중대한 위험에너지를 제한하는 것이다.

예:

• 안전도어 개방

• 라이트커튼 침범

• 비상정지

• 수직축 낙하 위험

• 위험속도 초과

안전정지는 안전 PLC, 안전 릴레이, 안전 드라이브 기능 등 요구되는 안전구조를 통해 구현해야 한다.

일반 보호제어를 안전기능으로 간주해서는 안 된다.

12. 이상 영향 범위의 판단

이상은 영향 범위에 따라 다르게 대응해야 한다.

12.1 단일 장치 이상

특정 센서, 모터, 실린더 또는 밸브에 한정된다.

대응:

• 해당 장치 정지

• 기능 격리

• 다른 기능 유지

12.2 모듈 이상

공급, 가공, 검사, 배출 등의 기능 모듈 전체에 영향을 준다.

대응:

• 모듈 정지

• 상·하류 핸드셰이크 차단

• 제품 이동 제한

12.3 기계 전체 이상

제어기, 전원, 공압 또는 안전상태에 영향을 준다.

대응:

• 기계 전체 정지

• 에너지 관리

• 재기동 금지

12.4 라인 이상

상·하류 장비와 생산라인 전체에 영향을 준다.

대응:

• 제품 전달 중단

• 상태정보 전파

• 라인 동기 정지

• 재기동 순서 관리

13. 이상 확산 방지

하나의 이상이 다른 기능이나 장치로 확산되지 않도록 해야 한다.

예:

• 배출 실패 시 다음 제품 공급 금지

• 가공축 이상 시 클램프 해제를 즉시 허용하지 않음

• 하류 장비 정지 시 상류 공급 차단

• 압력 부족 시 모든 공압기능의 무조건 실행 금지

• 제품 걸림 시 컨베이어 추가 투입 방지

이상 확산 방지를 위해 다음을 정의해야 한다.

• 차단해야 할 기능

• 유지해야 할 기능

• 상·하류 장비에 전달할 상태

• 제품을 남겨둘 위치

• 에너지를 유지할지 제거할지

• 복구 순서

14. 출력 유지와 출력 차단

이상 발생 시 모든 출력을 즉시 OFF하는 것이 항상 안전한 것은 아니다.

유지해야 할 수 있는 출력

• 수직축 브레이크

• 제품 낙하 방지 클램프

• 냉각팬

• 윤활펌프

• 안전도어 잠금

• 진공 유지

• 압력 유지밸브

차단해야 할 수 있는 출력

• 위험축 구동

• 제품 추가 공급

• 가열출력

• 절단 및 가압 동작

• 비정상 회전체

• 고장 모듈의 에너지 공급

따라서 보호동작에는 다음이 명확해야 한다.

• 차단 출력

• 유지 출력

• 지연 차단 출력

• 조건부 유지 출력

• 수동 해제 출력

15. 제한 운전과 성능 저하 모드

모든 이상이 즉시 완전정지를 요구하는 것은 아니다.

기계가 제한된 성능으로 운전할 수 있는 경우가 있다.

제한 운전의 예

• 생산속도 감소

• 일부 축 비활성화

• 수동운전만 허용

• 제품 종류 제한

• 최대토크 감소

• 자동검사 불가 시 작업자 검사 요구

• 이중센서 중 하나 고장 시 제한시간 운전

제한 운전에는 다음 조건이 필요하다.

• 제한 운전이 안전한가

• 제품 품질을 보장할 수 있는가

• 작업자가 상태를 인식할 수 있는가

• 제한시간 또는 생산수량이 정의되어 있는가

• 정비 요청이 자동 생성되는가

• 정상모드로 자동 복귀하지 않는가

16. 자동 재시도의 설계

일부 이상은 자동 재시도로 복구할 수 있다.

예:

• 제품 재정렬

• 실린더 후진 후 재전진

• 통신 명령 재전송

• 공급장치 재기동

• 센서 재검출

자동 재시도에는 다음을 정의해야 한다.

• 재시도 가능한 이상

• 재시도 금지 이상

• 재시도 전 안전위치

• 최대 재시도 횟수

• 재시도 간 대기시간

• 재시도 중 제한조건

• 반복 실패 시 정지수준

• 재시도 이력 기록

다음 기능에는 자동 재시도를 제한해야 한다.

• 사람의 접근 가능성이 있는 기능

• 반복할수록 제품손상이 증가하는 기능

• 고부하 가압 및 절단 기능

• 상태를 신뢰할 수 없는 기능

• 기계적 걸림이 의심되는 기능

17. 고장 격리

Fault Isolation

고장이 발생한 장치 또는 기능을 다른 시스템과 분리하여 영향 확대를 방지해야 한다.

격리 대상

• 전원

• 공압

• 유압

• 통신

• 제품 이동

• 기능 명령

• 상·하류 인터페이스

격리 방법

• 출력 차단

• 밸브 폐쇄

• 통신노드 비활성화

• 모듈 Busy 또는 Fault 상태 전송

• 제품 전달 금지

• 기능선택 제외

고장 격리 후에도 다른 모듈이 잘못된 준비신호를 받지 않도록 상태정보를 명확히 전달해야 한다.

18. 진단과 원인 분류

좋은 보호 제어는 이상을 검출하는 데서 끝나지 않고 원인 범위를 좁힐 수 있어야 한다.

예를 들어 실린더가 전진 완료되지 않은 경우 가능한 원인은 다음과 같다.

• 공압 부족

• 밸브 미작동

• 실린더 고착

• 기계적 걸림

• 센서 고장

• 센서 위치 이탈

• 제품 간섭

진단을 위해 다음 정보를 함께 사용할 수 있다.

• 명령 출력 상태

• 밸브 피드백

• 압력 변화

• 위치센서

• 동작시간

• 이전 사이클 데이터

• 모터 또는 장치 부하

• 작업자 확인 정보

진단결과는 하나의 확정 원인뿐 아니라 가능한 원인목록으로 제공할 수도 있다.

19. 알람의 구성

알람은 단순한 코드와 메시지가 아니라 작업자가 문제를 이해하고 조치할 수 있도록 구성해야 한다.

알람에 포함할 정보

• 알람 코드

• 발생 위치

• 발생 기능

• 이상 상태

• 예상 원인

• 즉시 필요한 조치

• 복구 조건

• 재기동 가능 여부

• 관련 장치

• 발생시간

• 반복 횟수

알람 메시지 예

부적절한 표현:

• Cylinder Error

• Alarm 102

적절한 표현:

• Clamp Cylinder Forward Timeout

• Required action: Check air pressure, product interference, and forward sensor

• Automatic operation cannot resume until clamp position is verified

20. 알람의 우선순위

알람이 여러 개 발생할 경우, 최초 원인과 후속 결과를 구분해야 한다.

예:

1. 공압 공급 부족

2. 클램프 전진 실패

3. 가공 시작 불가

4. 사이클타임 초과

이 경우 최초 원인은 공압 부족이다.

알람 우선순위는 다음과 같이 구성할 수 있다.

• Root Cause Alarm

• Primary Fault

• Secondary Fault

• Process Consequence

• Informational Event

작업자에게 모든 알람을 동일한 수준으로 표시하면 실제 원인을 찾기 어렵다.

21. 이벤트 및 이력 기록

이상 원인을 분석하려면 발생 전후의 상태정보를 기록해야 한다.

기록할 정보

• 발생시간

• 운전모드

• 실행 중이던 기능

• 직전 명령

• 관련 센서 상태

• 주요 아날로그값

• 제품정보

• 레시피

• 재시도 횟수

• 작업자 조작

• 복구시간

중요한 이상에서는 발생 직전과 직후의 데이터를 함께 저장하는 것이 효과적이다.

22. 전원 상실과 복구

전원 상실은 기계의 상태정보를 불확실하게 만들 수 있다.

전원 복구 후 다음을 확인해야 한다.

• 축 위치를 신뢰할 수 있는가

• 제품 위치가 변하지 않았는가

• 공압 또는 유압 상태가 유지되었는가

• 클램프가 유지되었는가

• 브레이크가 정상인가

• 이전 공정을 계속할 수 있는가

• 원점복귀가 필요한가

전원 복구 후 자동으로 이전 동작을 계속하는 것은 일반적으로 피해야 한다.

기계는 Unknown 또는 Recovery Required 상태로 전환하고, 상태 재검증 후 운전을 허용해야 한다.

23. 공압·유압 상실 대응

공압 또는 유압이 상실되면 장치가 의도하지 않은 방향으로 움직일 수 있다.

검토사항:

• 클램프가 해제되는가

• 수직축이 낙하하는가

• 밸브의 기본상태는 무엇인가

• 잔압이 남는가

• 압력이 복구될 때 갑자기 움직이는가

• 재가압 전에 위치확인이 필요한가

필요한 보호수단:

• 체크밸브

• 파일럿 체크밸브

• 압력유지장치

• 유량제한

• 낙하방지밸브

• 압력복구 시 재기동 금지

24. 통신장애 대응

통신장애 발생 시 각 장치가 어떤 상태를 유지할지 정의해야 한다.

검토사항

• 마지막 명령을 유지할 것인가

• 출력을 OFF할 것인가

• 제한된 상태로 전환할 것인가

• 로컬 제어를 계속할 것인가

• 상위 장비에 Fault를 전달할 것인가

통신장애 시 기본동작은 장치별로 달라질 수 있다.

예:

• 컨베이어는 감속정지

• 클램프는 유지

• 히터는 출력 제한

• 제품 공급은 중단

• 브레이크는 체결

25. 복구 단계

이상 복구는 다음 단계로 진행하는 것이 바람직하다.

1. 이상 발생과 보호동작을 확인한다.

2. 위험에너지가 제한되었는지 확인한다.

3. 최초 원인과 후속 알람을 구분한다.

4. 이상 원인을 제거한다.

5. 관련 장치와 센서를 확인한다.

6. 제품과 공구 위치를 확인한다.

7. 미완료 기능을 정리한다.

8. 필요한 경우 원점복귀를 수행한다.

9. 인터록과 보호조건을 재확인한다.

10. 작업자의 의도적인 리셋을 확인한다.

11. Ready 상태로 복귀한다.

12. 제한된 시험동작 후 자동운전을 허용한다.

복구는 단순히 알람 비트를 OFF하는 과정이 아니다.

26. 리셋의 기본 원칙

리셋은 이상 원인을 제거하는 기능이 아니다.

리셋은 다음을 확인한 후 상태를 초기화하는 작업이다.

• 이상 원인이 제거되었는가

• 보호동작이 정상적으로 종료되었는가

• 장치 위치가 확인되었는가

• 안전조건이 충족되었는가

• 재기동 가능한 상태인가

다음 상황에서는 리셋을 허용해서는 안 된다.

• 이상 신호가 계속 존재

• 위치상태 불확실

• 위험구역 접근 중

• 브레이크 상태 불확실

• 통신 복구 미확인

• 복구절차 미완료

27. 재기동 방지

이상이 해제되거나 전원이 복구되었다고 해서 기계가 자동으로 재기동해서는 안 된다.

재기동에는 다음이 필요하다.

• 의도적인 작업자 조작

• Ready 상태 확인

• 제품상태 확인

• 장치상태 확인

• 안전조건 확인

• 상·하류 장비 준비 확인

이전의 출력명령이 남아 있어도 재기동 조건이 충족되기 전에는 실행되지 않아야 한다.

28. Control State Recognition and Decision과의 관계

State Recognition and Decision은 이상상태를 인식하고 분류한다.

Abnormal and Protective Control은 그 결과를 이용하여 다음을 결정한다.

• 운전을 계속할 것인가

• 기능을 제한할 것인가

• 재시도할 것인가

• 어떤 장치를 정지할 것인가

• 어떤 출력을 유지할 것인가

• 어떤 절차로 복구할 것인가

즉,

State Recognition은 이상을 인식하고, Protective Control은 이상으로부터 기계와 공정을 보호한다.

29. Control Function Execution과의 관계

기능 실행 중 이상이 발생하면 Protective Control은 기능 실행을 변경하거나 중단한다.

예:

• 기능 실행 보류

• 다음 단계 전환 금지

• 현재 기능 취소

• 안전위치 복귀

• 자동 재시도

• 고장상태 전환

Function Execution은 정상적인 행동을 정의하고, Protective Control은 정상적인 행동을 계속할 수 없는 경우의 행동을 정의한다.

30. Interlock Control과의 관계

인터록은 이상 발생 전 잘못된 동작을 예방하는 역할을 한다.

Protective Control은 이상이 이미 발생했거나 정상조건이 상실된 경우 대응한다.

예:

• 인터록: 공압 부족 시 클램프 시작 금지

• 보호 제어: 클램핑 중 공압 저하 시 가공 중단 및 클램프 상태 유지

따라서 인터록과 보호 제어는 예방과 대응의 관계를 가진다.

31. Safety-Related Control과의 관계

이상상태가 사람 또는 중대한 위험과 연결되면 Safety-Related Control이 우선한다.

예:

• 일반 모터 과부하: 보호정지

• 회전체 안전가드 개방: 안전정지

• 제품 걸림: 기능정지

• 작업자 진입 중 가압동작: 안전정지

보호 제어와 안전 관련 제어의 경계는 위험성 평가를 기준으로 정의해야 한다.

32. Assembly와의 연계

보호 제어의 성능은 실제 조립상태에 영향을 받는다.

필요한 조립정보

• 센서 설치 위치

• 과행정 스토퍼 위치

• 브레이크 설치방향

• 압력스위치 설정

• 토크 리미터 설정

• 케이블과 배관 연결

• 냉각·윤활 배관

• 보호장치 접근성

• 점검 포인트

조립오류가 보호제어의 오작동으로 이어지지 않도록 설치기준과 검사방법을 제공해야 한다.

33. Manufacturing과의 연계

제조되는 모든 기계에서 동일한 보호 판단과 대응이 이루어져야 한다.

관리 파라미터

• 경고 임계값

• 정지 임계값

• 히스테리시스

• 타임아웃

• 재시도 횟수

• 제한속도

• 토크 제한

• 압력 제한

• 온도 제한

• 복구조건

제조 및 시운전 시험

• 센서 이상시험

• 타임아웃 시험

• 과부하 시험

• 압력 저하시험

• 통신 단절시험

• 전원 상실시험

• 재시도시험

• 보호정지시험

• 복구시험

• 재기동 방지시험

34. 주요 설계 산출물

35. 이상 대응 및 보호 제어 검토 질문

이상 정의

• 정상범위와 이상범위가 정의되어 있는가

• 이상·고장·위험이 구분되어 있는가

• 모든 기능에 타임아웃이 정의되어 있는가

• 명령과 응답의 불일치를 검출하는가

심각도

• 이상 영향범위가 평가되어 있는가

• 제품·공정·설비·작업자 영향을 구분하는가

• 보호정지와 안전정지가 구분되어 있는가

• 상태 불확실성을 심각도에 반영하는가

보호동작

• 어떤 출력을 차단하고 유지할지 정의되어 있는가

• 기능별 정지가 가능한가

• 이상 확산을 방지할 수 있는가

• 제한 운전조건이 명확한가

재시도

• 재시도가 허용되는 이상이 명확한가

• 최대 횟수와 대기시간이 정의되어 있는가

• 반복 실패 후 대응이 정의되어 있는가

• 위험한 기능의 재시도가 제한되는가

복구

• 최초 원인과 후속 이상을 구분할 수 있는가

• 복구 전에 실제 상태를 재확인하는가

• 원점복귀 필요 여부가 정의되어 있는가

• 리셋과 재기동 조건이 구분되어 있는가

조립과 제조

• 보호센서와 장치의 설치기준이 있는가

• 임계값과 파라미터를 재현할 수 있는가

• 모든 보호기능을 시험할 수 있는가

• 전원·통신·압력 상실시험이 포함되어 있는가

36. 결론

Abnormal and Protective Control은 기계가 정상조건에서 벗어났을 때 이상을 검출하고, 그 영향에 따라 설비·공정·제품을 보호하며, 확인 가능한 상태로 복구시키는 제어 영역이다.

그 핵심은 알람을 많이 만드는 것이 아니다.

다음 관계를 명확하게 정의하는 것이 중요하다.

• 무엇을 이상으로 판단할 것인가

• 그 이상이 무엇에 영향을 주는가

• 운전을 계속할 수 있는가

• 어떤 기능을 제한하거나 정지할 것인가

• 어떤 출력은 유지해야 하는가

• 자동 재시도가 가능한가

• 고장을 어떻게 격리할 것인가

• 최초 원인을 어떻게 구분할 것인가

• 어떤 절차로 복구하고 재기동할 것인가

좋은 이상 대응 및 보호 제어는 고장이 발생한 이후 단순히 기계를 정지시키지 않는다.

이상의 심각도와 영향범위를 판단하고, 필요한 기능만 제한하며, 이상이 다른 장치와 공정으로 확산되지 않도록 한다. 또한 복구 이후에도 기계의 위치·제품·공구·에너지 상태를 다시 확인하여, 동일한 이상이 반복되거나 잘못된 상태에서 운전이 재개되지 않도록 한다.

이를 통해 Control Function Execution은 비정상 조건에서도 예측 가능한 방식으로 중단되고, Control State Recognition and Decision은 보호 판단에 필요한 신뢰할 수 있는 상태정보를 제공하며, Safety-Related Control은 실제 위험상태에서 우선적으로 작동할 수 있다.