مفهوم تئوری ابزار کنترل فرآیند
کنترل فرآیند یک بخش همه کاره و حیاتی در صنایع بزرگ مانند: تولید برق است. پتروشیمی؛ فرآوری و بسته بندی مواد غذایی؛ تولید مواد شیمیایی؛ بیوتکنولوژی؛ داروسازی؛ و پالایشگاه ها.
به دلیل کاربرد گسترده این مؤلفه کلیدی، در میان رهبران این زمینه پس از تحقیق فراوان تیم فنی کد نامبر، تئوری آماترول که با نام تجاری Ametek, معروف است بعنوان بزرگترین و عمیق ترین پیشنهاد آموزشی کنترل فرآیندهای صنعتی موجود اعلام می کند و در ادامه بیشتر به تشریح آن می پردازد.
آماترول چهار سیستم اصلی کنترل فرآیند را ارائه می دهد که هر کدام یک برنامه کنترل فرآیند متفاوت را پوشش می دهند:
متغیر فرآیند
متغیر فرآیند پارامتری است که باید کنترل شود. نمونه هایی از متغیرهای فرآیند در سیستم های کنترل عبارتند از: اندازه گیری دما در یک مکان، فشار تولید شده توسط یک سیستم پمپاژ آب خنک کننده، یا ولتاژ حفظ شده توسط یک ژنراتور آماده به کار. برای کنترل، متغیر فرآیند باید قابلیت اندازه‌گیری را داشته باشد و آن اندازه‌گیری به سیگنالی تبدیل شود که می‌تواند توسط کنترل‌کننده عمل کند.
کنترل فرآیند
کنترل می تواند گسسته یا آنالوگ، دستی یا خودکار و دوره ای یا پیوسته باشد. برخی از اصطلاحاتی که معمولا در توصیف سیستم های کنترل استفاده می شوند در زیر تعریف شده اند.
نقطه تنظیم
نقطه تنظیم مقدار مورد نظر متغیر فرآیند است که معمولاً توسط یک اپراتور در سیستم کنترل از پیش تعیین می شود یا به عنوان خروجی یک محاسبه کنترلی دیگر مشتق می شود. سیگنال خطا تفاوت بین متغیر فرآیند و نقطه تنظیم است و مبنای عمل کنترل است.
کنترلر
کنترلر دستگاهی است که سیگنال خطا را پردازش می کند، اقدام کنترلی مورد نیاز را تعیین می کند و خروجی کنترلی را برای فرآیند فراهم می کند.
سنسور ها یا مبدل ها
سنسورها یا مبدل ها دستگاه هایی که متغیرهای فرآیند را اندازه گیری می کنند مبدل یا حسگر هستند. به عنوان مثال، یک سوئیچ فشار که مجموعه ای از کنتاکت ها را هنگامی که فشار هوا در یک خط تغذیه به زیر مقدار تنظیم شده کاهش می یابد، می بندد، یا یک مبدل وات که اندازه گیری توان الکتریکی تولید شده توسط یک ژنراتور را به سیگنال جریان پایین متناسب با توان تبدیل می کند. در بسیاری از موارد، حسگر متغیر فرآیند از یک دستگاه اندازه گیری مستقیم به نام عنصر و یک پردازشگر سیگنال جداگانه به نام فرستنده تشکیل شده است. نمونه ای از این اندازه گیری دما با استفاده از یک آشکارساز دمای مقاومتی یا RTD به عنوان عنصر و یک فرستنده دما است که مقدار مقاومت متغیر RTD را به جریان یا ولتاژ متناسب با دما تبدیل می کند.
خروجی کنترل یا متغیر دستکاری شده
خروجی کنترل معمولاً باید از طریق دستگاه دیگری بر روی سیستم عمل کند تا کنترل مورد نظر را اعمال کند، مانند تغییر موقعیت یک شیر، سرعت موتور، یا جریان عبوری از عنصر گرمایش. وسیله ای که خروجی کنترل را به عمل کنترل تبدیل می کند محرک (در مورد شیرها) است.
کنترل گسسته
کنترل گسسته با سیستم هایی سروکار دارد که در آنها هر عنصر فقط در حالت های تعریف شده خاصی می تواند وجود داشته باشد. یک مثال از کنترل گسسته می‌تواند راه‌اندازی فن اگزوز هنگامی که دما در یک فضا از یک مقدار از پیش تعیین‌شده فراتر می‌رود و متوقف کردن فن هنگامی که دما به زیر مقدار از پیش تعیین‌شده پایین‌تر می‌رود. دما (متغیر فرآیند) یا در محدوده قابل قبول است یا خارج از آن. رله کنترل فن (محرک) یا روشن یا خاموش است. این نوع کنترل با نمودارها و مدارهای منطقی پیاده سازی می شود. در کنترل گسسته، حتی با وجود اینکه برخی از پارامترها در واقع دارای یک محدوده پیوسته از مقادیر هستند، تنها اطلاعاتی که توسط سیستم کنترل استفاده می شود این است که آیا مقدار آنها بزرگتر، کمتر یا مساوی مقدار دلخواه است یا خیر.
بلوک دیاگرام یک سیستم کنترل گسسته ساده در شکل زیر نشان داده شده است. دستگاه‌هایی که برای حس کردن شرایط سیستم در کنترل گسسته استفاده می‌شوند، معمولاً سوئیچ‌های الکتریکی هستند، با کنتاکت‌هایی که وقتی متغیر در یک حالت است باز و زمانی که در حالت دیگر است بسته می‌شوند.
به طور مشابه، عمل کنترل معمولاً توسط رله‌های کنترلی ایجاد می‌شود که کنتاکت‌ها را در مدارهای کنترلی موتورها، محرک‌های سوپاپ یا سایر دستگاه‌ها باز یا بسته می‌کنند.
عیب یابی و کنترل فرآیند سطح و جریان
سیستم یادگیری کنترل فرآیند سطح / جریان: دو نوع از رایج ترین نوع سیستم های کنترل فرآیند، سطح جریان و مایع و مفاهیم اساسی که سایر سیستم ها بر اساس آن ها هستند را آموزش می دهد. این سیستم کنترل فرآیند به زبان آموزان اجازه می دهد تا سیستم های کنترل فرآیند را در کاربردهای صنعتی کالیبره، تنظیم، نصب، راه اندازی و متصل کنند. این سیستم به ماژول کنترل کننده pid نیاز دارد.
سیستم یادگیری فرستنده جریان هوشمند
سیستم یادگیری فرستنده جریان هوشمند: یک سیگنال بازخورد 4-20 میلی آمپری را ارائه می دهد که متناسب با نرخ جریان اندازه گیری شده توسط مبدل هایی است که فشار دیفرانسیل را حس می کنند. این سیستم انبساط هایی مانند: مبدل جریان لوله پیتوت، مبدل جریان ونتوری و مبدل جریان صفحه روزنه ای ارائه می دهد
سیستم یادگیری پایه Fieldbus Process
یک روش صنعتی محبوب برای کالیبراسیون و عیب یابی شیرها و فرستنده های متصل به شبکه را پوشش می دهد. فونداسیون فیلدباس یک سیستم ارتباطی تمام دیجیتال و چند قطره است که برای کنترل جریان اولیه و پیشرفته، کنترل دما و کنترل سطح مخزن استفاده می شود.
سیستم یادگیری HART Process Control
یکی از پرکاربردترین پروتکل های ارتباطی، HART (Transducer Remote Addressable Highway) را آموزش می دهد. این دوره به تمرین مهارت‌های عملی ارزشمندی مانند پیکربندی و نصب رابط HART، استفاده از یک دستگاه فیلد HART برای تأیید یکپارچگی یک حلقه کنترل فرآیند و کالیبره کردن یک فرستنده جریان فشار تفاضلی با استفاده از نرم‌افزار HART اجازه می‌دهد.
سیستم یادگیری کنترل فرآیند تجسم
SCADA (کنترل نظارتی و جمع آوری داده ها) را پوشش می دهد که به اپراتورها، تکنسین ها و مهندسان اجازه می دهد تا برنامه های کاربردی فرآیند را با استفاده از حسگرهای شبکه شده به تجهیزات موجود در کف کارخانه نظارت و کنترل کنند. این قرائت‌های حسگر از راه دور جمع‌آوری شده و به صورت گرافیکی به روشی سازمان‌یافته نمایش داده می‌شوند که اجازه می‌دهد تصمیمات کنترل فرآیند گرفته شود.
ابزار دقیق کنترل فرآیند بر اندازه گیری و کنترل متغیرهای فرآیند در یک محیط صنعتی با استفاده از ابزارهای سخت افزاری و نرم افزاری تمرکز دارد. سیستم های کنترل از مدل های ریاضی فرآیندها و سیستم های صنعتی مشتق شده اند
مهندسی ابزار دقیق، علم اندازه گیری و کنترل متغیرهای فرآیند در یک منطقه تولید یا تولید است. در این میان، مهندسی کنترل که مهندسی سیستم های کنترل نیز نامیده می شود، رشته مهندسی است که تئوری کنترل را برای طراحی سیستم هایی با رفتارهای مطلوب اعمال می کند.
کنترل فرآیند توانایی نظارت و تنظیم یک فرآیند برای ارائه خروجی دلخواه است. در صنعت برای حفظ کیفیت و بهبود عملکرد استفاده می شود. نمونه ای از یک فرآیند ساده که کنترل می شود، نگه داشتن دمای اتاق در دمای معین با استفاده از بخاری و ترموستات است.
مهندسان کنترل و ابزار دقیق (C&I) مسئول طراحی، توسعه، نصب، مدیریت و نگهداری تجهیزاتی هستند که برای نظارت و کنترل سیستم های مهندسی، ماشین آلات و فرآیندها استفاده می شود. وظیفه شما این است که مطمئن شوید که این سیستم ها و فرآیندها به طور موثر، کارآمد و ایمن عمل می کنند.