시스템 다중화를 위한 출력전류의 디지털제어 TMR Voting 구현 = Digital Controlled TMR Voting of Output Current for System Redundancy
저자
발행사항
서울 : 건국대학교 대학원, 2014
학위논문사항
학위논문(석사)-- 건국대학교 대학원 : 전기공학과 제어및생체공학과 2014. 2
발행연도
2014
작성언어
한국어
주제어
발행국(도시)
서울
형태사항
40 ; 26 cm
일반주기명
지도교수: 김낙교
소장기관
In operating Nuclear power plants or thermal power plants, the major controlling is used to nuclear fuel, generators, turbines and boiler control whose major controlling equipment needs stable control.
It is called as Fault Tolerant System which is available for normal operation for the stable control even under some of the components malfunction.
Power station or industrial plants like Oil & Gas who has a large control system, have always used Fault tolerant system. In particular, this Fault Tolerant system is used in the industrial sites which can bring national loss due to large scale industrial control system redundancy & prevent a breakdown overall the national industry.
Multiple redundancy control system can malfunction, as well as it makes normal operation possible in disability of the system.
Nuclear power plant’s Nuclear fuel control typically used more than Quadruple Modular Redundant, in the case of Turbine control, Triple Modular Redundant Control system is used.
Triple Modular Redundant system, the input module receiving from the input sensor, controller for control & the output module for the final control signal output, consists of a separate 3 controller & we call each controller R, S, T controller.
This paper is to realize method about Triple Modular Redundant Voting which is used TMR(2oo3) Voting method research when the value of the output current signal computed from individual R,S,T controller is exporting.
Input-output control signals required for the control of the controller are selecting 2 signals among the normal input & output of 3.
This method is called as Voting and if output signal Voting 2 Out Of 3 ( 2oo3) is selected, it is by the principle of majority rule.
TMR(2oo3) Output case, 2 excellent outputs among normal 3 response expense each 50% of output and relatively low response characteristics and low output accuracy of Controller output does not participate in the Voting, it is Zero output and become Standby state.
Current Triple Modular Redundant Control system being used in analog circuits by TMR(2oo3) output Voting method ,which is filled with a lots of manual parts circuit.
The more components in a circuit of individual modules, the more probability of failure of each module is likely since the number of parts is quasi-static stability to drop .
The most important element of technology, current control system Signal of TMR(2oo3) Output Voting function is applying to the companies’ control system only like Generic Electronics, Try-Connection, Siemens but is not being used in a typical industrial site.
The research of this Study is complementary to traditionally used TMR (2oo3) Voting analog technology and assisted TMR(2oo3) output Voting Digital operation.
Digital can create a variety of changes in the characteristics of the variable, and be used in a wide variety of control throughout the industry
원자력 또는 화력 발전소의 운용에 있어 중요한 제어에는 핵연료, 발전기, 터빈 그리고 보일러 제어가 있다. 이러한 핵심 제어 설비는 안정적인 제어가 중요하다. 안정적 제어를 위하여 구성 부품 일부에 고장이 발생하여도 정상적인 운용이 가능한 시스템을 장애 허용 시스템(Fault tolerant system)이라 한다.
발전소 또는 Oil&Gas 와 같은 대규모 제어설비를 갖추고 있는 산업현장은 항상 장애 허용 시스템을 도입 운용 중에 있다. 특히 고장으로 인해 국가 전반적 산업에 영향을 미치거나 고장으로 인한 손실이 큰 산업현장에서는 제어시스템 다중화를 사용하고 있다. 제어시스템 다중화는 장애허용 뿐만 아니라 고장발생 또는 고장 중에도 정상적인 운용이 가능 하도록 한다.
원자력 발전소의 핵연료 제어는 주로 4중화 이상을 주로 사용하며, 발전소 터빈제어의 경우 제어시스템 삼중화( TMR : Triple Modular Redundant)가 사용 된다. 삼중화 시스템은 입력센서로 부터 받은 입력 모듈, 제어를 위한 제어기, 최종 제어신호 출력을 위한 출력 모듈까지 모두 별도의 독립적인 3개의 제어기로 구성 된다. 독립적 별도의 제어기를 R, S, T 제어기라고 호칭한다.
본 논문은 삼중화 시스템의 개별 R, S, T 제어기로부터 연산된 결과 값을 출력전류 신호로 내보낼 때 사용 되는 TMR(2oo3) Voting 구현에 관한 연구이다.
제어기의 제어 연산에 필요한 제어신호 입출력은 정상적인 입출력 3개 중에 신호 2개를 선택하게 된다. 이러한 방법을 Voting이라고 하며, 출력신호의 경우 2 Out Of 3(2oo3) 다수결의 원칙에 의해 신호가 선택 되어 진다[3]. TMR(2oo3) 출력은 3개의 정상적인 출력 중에 2개의 상태가 우수한 출력이 각 50%의 출력을 부담하게 되고 응답특성과 출력 정밀도가 상대적으로 낮은 제어기 출력이 Voting에 참여 하지 못하고 Zero 출력으로 Standby 상태가 된다.
현재 삼중화 제어 시스템에는 아날로그 회로에 의한 TMR(2oo3) 출력 Voting 방식이 사용 되고 있으며, 많은 수동 부품으로 회로 구성이 되어 있다. 회로 구성에 많은 수의 부품을 사용하게 되면 개별 모듈의 고장 확률이 부품 수에 따른 확률 함수와 연관됨으로 안정성이 떨어지게 된다. 삼중화 제어시스템의 가장 중요한 요소 기술인 전류제어 신호의 TMR(2oo3) 출력 Voting 기능은 Generic Electronics, Try-Connection, Siemens 와 같은 회사들만의 제어 시스템에 적용 되어있으며, 일반적인 산업현장에서 사용 되지 않고 있다.
본 논문의 연구는 전통적으로 사용된 TMR(2oo3) Voting 아날로그 기술를 보완하고 디지털 연산을 이용한 TMR(2oo3) 출력 Voting의 방법을 구현하였다. 디지털 변수의 변화로 다양한 특성을 만들 수 있으며, 산업전반에 걸쳐 다양한 제어에 사용 할 수 있다.
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