“캐스케이드 제어(Cascade Control) : 외란에 강한 스마트 제어 전략”

</aside>

<aside>

특히, 외란(pressure, flow fluctuation 등)이 빈번한 환경에서는 제어 루프 하나만으로는 공정을 안정적으로 유지하기 어려운 상황이 반복됩니다.

두 개의 제어 루프가 유기적으로 작동하면서, 더 빠르고 더 정확한 대응이 가능해지기 때문입니다.

</aside>

용어	영문 명칭 (약어)	정의	예시
제어변수	Controlled Variable (CV)	특정한 밸브에 의해 조절되어야 하는 변수	온도, 제품 순도, Level, 압력 등
조작변수	Manipulated Variable (MV)	제어변수(CV)를 의도하는 방향으로 이끌기 위해 조작되는 변수	연료 및 스팀 유량, Reflux, Reboiler 유량, Vent 유량 등
설정값	Setpoint (SP, SV, SPT 등)	제어변수(CV)가 도달해야 하는 목표값	200°C, 90% 순도 등
제어기 출력	Controller Output (CO, OP, MV 등)	제어기에서 최종제어요소로 전달되는 신호	밸브 개도 50%
공정변수	Process Variable (PV, MEAS 등)	임의의 시점에서 측정된 제어변수(CV)의 실제 값(측정값)	실시간 온도 185°C 등
최종제어요소	Final Control Element (FCE)	제어기의 출력을 받아 실제 조작을 수행하는 장치	컨트롤 밸브, 댐퍼, VSD 펌프 등

<aside>

열교환기 출구 온도는 냉매인 글리콜의 유량을 조정하여 제어

글리콜 냉각 밸브를 조정하여 열교환기 출구 온도를 유지

출구 온도의 제어를 위해 유량을 제어

“외란 1” [Single Loop 제어와 동일] : 혼합 온도는 결국 출구 온도에 영향을 미쳐 온도 PID 반응
“외란 2” [Single Loop 제어보다 향상] : 헤더 압력 변화가 글리콜 유량에 영향을 미치고, 글리콜 유량 컨트롤러가 흐름의 변화를 감지해 출구 온도에 미치는 영향을 최소화하여 신속하게 대응
계측기와 밸브가 매우 가까워야 변화를 빠르게 보고 빠르게 대응할 수 있다는 것이 캐스케이드 제어의 핵심
싱글 온도제어 루프에서는 시스템을 통과한 이후에 측정되어 온도 변화를 알 수 있음.
하지만 캐스케이드 루프에서는 온도 요구사항을 유량 컨트롤러에 보내고 있음 ➡ 유량 컨트롤러에 20L/m를 유지하여 이 열교환기에서 원하는 온도차를 얻게 함 ➡ 압력 변화로 인해 글리콜 유량이 달라지더라도, 내부 컨트롤러(유량 제어기)는 이 변화를 즉시 감지하고 빠르게 밸브를 조절해 원래의 목표 유량인 20L/min을 계속 유지하도록 함

</aside>

<aside>

</aside>

<aside>

</aside>

✅ 마무리