1. 서 론

이번 회에는 매스 플로우 컨트롤러(MFC)와 매스 플로우 미터(MFM : MFC와 MFM의 총칭)의 디지털 통신 상황에 관해 설명한다. 연재에서 몇 차례 디지털 매스 플로우 통신에 관해 설명한 적이 있다. 이 주제를 다룬 지 거의 3년이 지났다. 코로나19를 지나온 지금 디지털 커뮤니케이션은 어떤 모습일까?

‘디지털 매스 플로우는 디지털 통신에서 사용해야 그 진가를 발휘한다’고 여러 차례 언급한 바 있다. 또 EU, 일본을 제외한 아시아에서는 산업용 이더넷과 필드버스에 지원이 이루어지고 있다. 일본은 아날로그를 고수하고 있는 몇 안 되는 나라이며, 이러한 경향은 최근 일본 내 생산 설비의 리뉴얼 및 대규모 마이너 체인지가 정체되어 있기 때문이다. 따라서 기존 아날로그(0~5 VDC 전압 신호 및 4-20mA 전류 신호) 제어 계열과 호환되는 아날로그 I/O(Input/Output)를 기업의 매스 플로우 사양을 결정하는 계층에서 강력하게 요청하고 있다. 그러나 일본에서도 젊은 세대, 연구실 학생 등은 디지털 통용 규격의 매스 플로우를 요구하고, 스스로 제어 시스템을 구축하는 모습을 필자는 목도하고 있다. 이 세대가 기업 내에서 힘을 갖는 단계에서 큰 변화가 올 것으로 생각한다.

2. 아날로그 I/O가 없는
MFC의 출현

일본과 세계의 매스 플로우 I/O에 대한 인식에 차이가 나고 있음을 보여주듯, 아날로그 I/O를 폐지한 MFC가 등장했다. Bronkhorst High-Tech.B.V.의 최신형 MFC ‘FLEXI-FLOW Compact’ 시리즈(사진 1)는 아날로그 I/O를 탑재하지 않은 디지털 전용 제품이다. USB 포트를 통한 통신이 기본 값이며, Modbus 등의 필드버스도 지원한다. FLEXI-FLOW Compact는 압력 센서를 탑재하고 있고, 펌웨어를 변경해 APC (Automatic Pressure Controller)로도 사용할 수 있다.

APC는 MFC의 형제 같은 기기이다. 그림 1의 MFC와 APC 각각의 구성을 보면 MFC의 유량 센서를 압력 센서로 바꾼 것이 APC라고 할 수 있다. NFC가 ‘유체의 유량을 측정하고, 미리 설정된 유량값이 되도록 제압 밸브로 유량을 제어’하는 반면, APC는 ‘유체의 압력을 측정하고 미리 설정된 압력값이 되도록 제압밸브로 유량을 제어’한다. 오해하는 경향이 있긴 하지만, MFC 기반으로 만들어진 APC는 ‘유체의 압력을 측정하여 미리 설정된 압력값이 되도록 제동 밸브로 유량을 제어하고, 그 제어된 유량을 보내거나 빼내어 결과적으로 압력을 제어하는’ 장치이다. 따라서 APC에 탑재된 밸브는 MFC의 유량 제어용과 동일한 구조의 밸브이다. APC가 감지하는 것은 압력이지만, 밸브가 제어하여 발생하는 것은 유량이라는 점에서 같은 압력을 조절하는 기기인 조압 밸브(레귤레이터)의 밸브 구조와는 상당히 다르다. 압력 센서를 상류와 하류.........................

⇒ 본고는 월간지 ‘計測技術’(일본, 일본공업출판주식회사 발행)
2024년 11월호(연재)를 번역·전재한 것입니다. 본 기사의
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