Loop Diagram, C&E Diagram, Interlock Logic Diagram

공정안전보고서(PSM) 내 계장 설계 도서인 Loop Diagram(회로도), C&E Diagram(원인 및 결과 도표), 그리고 Interlock Logic Diagram(인터록 논리 도면)의 차이점을 공유하고자 한다.

 

 

 

Loop Diagram, C&E Diagram, Interlock Logic Diagram

세 도면은 공정의 제어와 안전을 담당한다는 공통점이 있으나, 표현하는 정보의 깊이와 목적에서 뚜렷한 차이를 보인다.

• Loop Diagram: 개별 계기의 물리적 결선(Wiring) 정보에 집중한다.
• C&E Diagram: 전체 인터록 시스템의 작동 전략(Strategy)을 요약한다.
• Interlock Logic Diagram: 세부적인 연산 과정(Logic Processing)을 기술한다.

 

 

주요 차이점 비교 (Comparison Table)

각 도면의 주요 차이점은 다음과 같다.

구분	Loop Diagram (회로도)	C&E Diagram (원인/결과)	Logic Diagram (논리 도면)
주요 목적	배선 확인 및 신호 점검	안전 로직의 직관적 파악	상세 제어 논리 구현
표현 단위	개별 계기(Loop) 단위	시스템/공정 단위	루프 간 복합 연산 단위
핵심 기호	단자대, 전선 번호, JB	매트릭스(X 표시)	논리 게이트(AND, OR)
시간 개념	없음	비고란에 텍스트 기재	타이머(T₀) 블록으로 명시
PSM 활용	루프 테스트(Loop Test)	위험성 평가 결과 검증	소프트웨어 프로그래밍 검증

 

 

상세 분석 (Detailed Analysis)

1. Loop Diagram (회로도)

• 현장의 계기(Sensor)에서 제어실의 I/O Report 상 주소까지 연결되는 모든 물리적 경로를 보여준다.
• 전선(Cable)의 종류, 정선 상자(Junction Box)의 위치, 배전반(Marshalling Cabinet)의 단자 번호가 기재된다.
• 예를 들어, 절연 저항값이 1.0 x 10⁷ Ohm인 케이블이 어디에 결선되어 있는지 확인할 때 사용한다.

2. C&E Diagram (원인 및 결과 도표)

• 사용자가 "입력 A가 발생하면 출력 B가 나간다"는 관계를 한눈에 볼 수 있는 매트릭스 도표이다.
• 공정 운전원(Operator)이 비상 상황에서 어떤 설비가 연쇄적으로 정지(Trip)되는지 파악하는 안전 전략 지도 역할을 한다.
• 오차 범위 0.01 이내의 정밀한 수치보다는 동작의 유무(On/Off)에 집중한다.

3. Interlock Logic Diagram (인터록 논리 도면)

• C&E Diagram을 논리 회로로 상세화한 도면이다.
• 단순한 원인-결과 외에, "2개 이상의 신호가 일치할 때(2oo3 Voting)" 또는 "신호 발생 후 5초 뒤(T₀₅) 작동"과 같은 복합 조건을 표현한다.
• 제어 프로그래머는 이 도면을 기준으로 시스템을 설계한다.

 

 

도면 간의 상호 관계 (Interconnectivity)

• 전략 수립: 위험성 평가를 통해 C&E Diagram을 먼저 확정한다.
• 논리 설계: 확정된 전략을 바탕으로 Interlock Logic Diagram을 작성하여 상세 로직을 구성한다.
• 물리 구축: 설계된 로직이 실제 하드웨어로 작동하도록 Loop Diagram을 작성하여 배선을 수행한다.
• 최종 검증: I/O Report와 비교하며 전체 루프 테스트(Loop Test)를 실시하여 정합성을 확인한다.

 

 

유기적인 연결 관계 예시

보일러 화염 감지(Flame Detection)에 의한 연료 비상 차단(Emergency Shutdown) 시나리오를 통해 C&E Diagram, Interlock Logic Diagram, Loop Diagram의 유기적인 연결 관계를 예로 들어 설명한다.

 

1. 단계 1: C&E Diagram (전략 정의)

먼저 위험성 평가를 통해 보일러 화염이 꺼졌을 때(Flame Out) 폭발을 방지하기 위한 안전 전략을 수립하고 매트릭스로 표기한다.

• 원인(Cause): 화염 감지기(BS: Burner Sensor)에서 "화염 없음(No Flame)" 신호 감지
• 결과(Effect): 연료 공급 비상 차단 밸브(XV₀₁) 폐쇄(Close) 및 보일러 트립(Trip) 알람 발생

 

2. 단계 2: Interlock Logic Diagram (상세 논리 설계)

C&E Diagram의 단순한 관계를 실제 제어 로직으로 변환한다. 여기서는 오작동 방지를 위한 시간 지연과 유지보수 조건을 포함한다.

• 입력부: 화염 감지기 신호(Bₛ₀₁)가 "0"인 상태가 3 s(T₀₃) 이상 유지될 때(지연 시간 적용)
• 논리부: (화염 없음 AND 바이패스 스위치 OFF) 조건이 충족되면 로직 작동
• 출력부: 차단 밸브(XV₀₁)의 솔레노이드 밸브 전원을 차단(De-energize)하여 밸브를 즉시 닫고, 상태를 유지(Latch)한다.

 

3. 단계 3: Loop Diagram (물리적 배선 설계)

로직 상의 신호가 실제 전선으로 어떻게 연결되는지 상세 결선 정보를 작성한다.

• 감지기 측: 화염 감지기(Bₛ₀₁) 단자에서 정선 상자(JB)를 거쳐 제어실 배전반(Marshalling Cabinet) 단자대까지의 번호를 명시한다.
• 제어기 측: I/O Report에 정의된 입력 카드(AI/DI)의 주소(Rack/Slot/Channel)와 연결되는 전선 번호를 기재한다.
• 구동부 측: 출력 카드에서 나간 전선이 연료 차단 밸브(XV₀₁)의 솔레노이드 밸브로 연결되어, 전압(24 VDC)이 인가되는 경로를 보여준다.

 

 

4. 세 도면의 데이터 연결 고리 요약

세 문서는 다음과 같은 공통 정보를 통해 하나로 묶인다.

구분	연결 고리 (Link)	비고
태그 번호	Bₛ₀₁, XV₀₁	세 도면 모두 동일한 태그를 사용
동작 설정치	No Flame (Flame Failure)	C&E와 Logic Diagram에서 공통 정의
I/O 주소	Card 01, Channel 05	Logic Diagram과 Loop Diagram의 접점
전기적 특성	절연 저항 1.0 x 10⁷ Ohm 이상	Loop Diagram과 시험 성적서에서 관리

 

5. PSM 점검 시나리오 예시

• 현장 확인: 루프 테스트(Loop Test) 시 화염 감지기에 빛을 차단하여 "화염 없음" 상태를 모의한다.
• 논리 확인: Interlock Logic Diagram에 명시된 3 s 뒤에 제어실 화면에서 알람이 발생하는지 확인한다.
• 최종 동작: C&E Diagram의 결과대로 연료 차단 밸브(XV₀₁)가 실제로 닫히는지 확인하며, 이때 Loop Diagram상의 단자 전압이 0 V가 되는지 측정한다.