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  #1
}

\title{\textbf{Chapter 7. Instrumentation Documents}}
\author{}
\date{}

\begin{document}
\maketitle
\vspace{-2.5em}

\begin{keybox}
계측 문서는 한 장에 모든 정보를 넣지 않는다. 목적에 따라 도면을 나누고,
필요한 수준까지 확대하여 본다.
\end{keybox}

\section{용어 정의}

\subsection{PFD: Process Flow Diagram}

\textbf{공정의 큰 흐름을 보는 도면}이다.

주요 Vessel, Pipe, Equipment와 유체 및 에너지의 흐름을 나타낸다.
계측·제어의 상세 연결은 거의 표현하지 않는다.

\begin{keybox}
핵심 질문: \textbf{공정이 어디서 시작하여 어디로 흐르는가?}
\end{keybox}

\subsection{P\&ID: Process and Instrument Diagram}

\textbf{공정과 계측·제어 관계를 함께 보는 도면}이다.

PFD의 공정 정보에 Instrument, Controller, Final Control Element,
Signal Connection, Loop Number와 설치 위치를 추가한다.

\begin{keybox}
핵심 질문: \textbf{무엇을 측정하고, 누가 판단하고, 무엇을 조작하는가?}
\end{keybox}

\subsection{Loop Diagram}

\textbf{한 개의 Control Loop를 실제 연결 수준까지 나타낸 도면}이다.

Wiring, Cable, Terminal, Junction Box, Panel, Grounding,
Signal Range와 Calibration 정보를 확인할 수 있다.
일반적으로 왼쪽에는 Field Instrument, 오른쪽에는 Control Panel을 배치한다.

\begin{keybox}
핵심 질문: \textbf{이 신호가 실제로 어떤 경로를 따라 전달되는가?}
\end{keybox}

\subsection{Functional Diagram}

\textbf{제어전략과 알고리즘을 나타내는 도면}이다.

실제 설치 위치나 배선보다 PID, Cascade, Setpoint,
Auto/Manual, Analog/Discrete Signal의 기능 관계에 초점을 둔다.

\begin{keybox}
핵심 질문: \textbf{이 시스템은 어떤 논리로 제어하는가?}
\end{keybox}

\subsection{Instrument Tag}

\textbf{계기의 대상 변수, 기능, 소속 Loop를 나타내는 식별자}이다.

\[
\boxed{\text{Tag}=\text{Variable}+\text{Function}+\text{Loop Number}}
\]

예를 들어 \(\mathrm{FIC42}\)는 다음과 같이 읽는다.

\begin{itemize}
  \item F: Flow
  \item I: Indicate
  \item C: Control
  \item 42: Loop Number
\end{itemize}

따라서
\[
\mathrm{FT42}\;\longrightarrow\;\mathrm{FIC42}\;\longrightarrow\;\mathrm{FV42}
\]
는 \textbf{측정 \(\rightarrow\) 판단 \(\rightarrow\) 조작}의 흐름이다.
같은 번호 42는 같은 Control Loop에 속함을 뜻한다.

\subsection{Instrument Bubble과 Line Type}

Instrument Bubble은 \textbf{계기의 설치 위치}를 나타낸다.

\begin{itemize}
  \item 선 없는 원: Field Mounted
  \item 선 있는 원: Panel 또는 Control Room Mounted
  \item 여러 Bubble을 사각형으로 묶음: 하나의 Physical Instrument에 여러 기능
\end{itemize}

Line Type은 \textbf{무엇이 전달되는가}를 나타낸다.
공정 유체, 전기 신호, 공압 신호, 유압 신호, Data Link 등을 구분한다.

\begin{keybox}
\textbf{Tag = 무엇을 하는가?}\qquad
\textbf{Bubble = 어디에 있는가?}\qquad
\textbf{Line = 무엇이 전달되는가?}
\end{keybox}

\section{용어 간 관계}

\[
\boxed{\mathrm{PFD}\;\longrightarrow\;\mathrm{P\&ID}\;\longrightarrow\;\text{Loop Diagram}}
\]

오른쪽으로 갈수록 \textbf{범위는 좁아지고 상세도는 높아진다}.

\begin{center}
\begin{tabularx}{\textwidth}{>{\bfseries}p{28mm} X X}
\toprule
도면 & 보는 대상 & 핵심 질문 \\
\midrule
PFD & 공정 전체의 흐름 & 어디로 흐르는가? \\
P\&ID & 공정과 계측·제어 관계 & 무엇이 측정·판단·조작하는가? \\
Loop Diagram & 한 Loop의 실제 연결 & 신호가 어디를 통과하는가? \\
Functional Diagram & 제어전략과 알고리즘 & 어떤 논리로 제어하는가? \\
\bottomrule
\end{tabularx}
\end{center}

Functional Diagram은 단순히 더 상세한 도면이 아니다.
PFD--P\&ID--Loop Diagram이 설비를 확대해 보는 축이라면,
Functional Diagram은 \textbf{Control Strategy만 따로 보는 축}이다.

\section{문제 해결 스토리}

\subsection*{상황}

탱크의 \(\mathrm{LT201}\) 현장값은 정상인데,
제어실의 \(\mathrm{LIC201}\)에는 0\%가 표시된다.

\subsection*{1단계: PFD로 공정 전체를 본다}

유체와 에너지가 어디에서 공급되고 어디로 흐르는지 확인한다.
공정 자체가 성립하지 않는다면 이 단계에서 원인을 찾는다.

\subsection*{2단계: P\&ID로 제어 관계를 본다}

\(\mathrm{LT201}\), \(\mathrm{LIC201}\), \(\mathrm{LV201}\)의 관계를 확인한다.
중간에 Converter, Relay 또는 다른 기능이 있는지도 확인한다.

\[
\mathrm{LT201}\;\longrightarrow\;\mathrm{LIC201}\;\longrightarrow\;\mathrm{LV201}
\]

\subsection*{3단계: Loop Diagram으로 신호를 추적한다}

현장값이 정상인데 제어실 표시만 이상하므로 이 단계가 우선이다.
Cable, Wire, Terminal, Junction Box, Power, I/O Card와 Signal Range를 따라간다.
이 과정에서 신호가 끊긴 지점을 찾는다.

Loop Diagram의 Input/Output Calibration 정보는 각 구간의 정상 여부를 판단하는 기준이 된다.

\[
\text{Input}\;\longrightarrow\;\text{Instrument}\;\longrightarrow\;\text{Output}
\]

또한 계기의 동작 방향을 확인할 수 있다.

\[
\begin{aligned}
\text{Direct Acting: }& Input\uparrow \Rightarrow Output\uparrow \\
\text{Reverse Acting: }& Input\uparrow \Rightarrow Output\downarrow
\end{aligned}
\]

\subsection*{4단계: Functional Diagram으로 제어 논리를 본다}

배선과 신호가 정상인데 제어기의 반응이 이상하면 제어전략을 확인한다.
예를 들어 다음 구조는 Level Controller의 출력이
Flow Controller의 Setpoint가 되는 Cascade Control이다.

\[
\mathrm{LT}\;\longrightarrow\;\mathrm{LIC}
\;\xrightarrow{\mathrm{SP}}\;\mathrm{FIC}
\;\longrightarrow\;\mathrm{FCV}
\]

\begin{keybox}
문제 해결의 기준은 도면의 고정 순서가 아니라 \textbf{문제의 종류}이다.
공정 이상은 PFD, 기능 관계는 P\&ID, 신호 경로는 Loop Diagram,
제어 논리는 Functional Diagram에서 확인한다.
\end{keybox}

\section{핵심 암기 구조}

\begin{enumerate}
  \item \textbf{PFD}: 공정을 본다.
  \item \textbf{P\&ID}: 계측·제어 관계를 본다.
  \item \textbf{Loop Diagram}: 실제 연결을 본다.
  \item \textbf{Functional Diagram}: 제어전략을 본다.
  \item \textbf{Tag}: 계기의 역할과 Loop를 읽는다.
  \item \textbf{Bubble}: 계기의 설치 위치를 읽는다.
  \item \textbf{Line Type}: 전달되는 대상을 읽는다.
\end{enumerate}

\begin{keybox}
\centering
\textbf{공정을 보고(PFD), 제어구조를 찾고(P\&ID),\newline
배선을 따라가고(Loop), 제어논리를 확인한다(Functional).}
\end{keybox}

\end{document}