اکثر صنایع به منظور بهبود بهرهوری و کیفیت محصولات، اقدام به پیادهسازی استراتژیهای کنترل پیچیده و ساخت سیستم نگهداری صنعتی کردهاند. این سیستمها معمولاً برای انجام یک یا چند عمل کنترلی بسته به کاربرد خاص خود طراحی و ساخته میشوند. در بازار تجهیزات صنعتی، انواع مختلفی از کنترلکنندههای قابل برنامهریزی موجود است که یکی از معروفترین آنها، PLC دلتا است.
انواع مکانیزمهای کنترل صنعتی
پیش از بررسی انواع مختلف کنترلکنندههای صنعتی، باید با مودهای کنش کنترلی آشنا شویم؛ زیرا اساساً انواع مختلف کنترلکنندهها از مودهای مختلف کنش کنترلی سرچشمه میگیرند. دو نوع مود کنش کنترلی وجود دارد که عبارتند از: مود عملکرد پیوسته و مود عملکرد گسسته.
مود عملکرد گسسته در کنترلکننده
مود عملکرد گسسته به کنترلکننده اجازه میدهد مقادیر گسسته را در خروجی ایجاد کند. در این مود، خروجی متناسب با سیگنال تولید شده توسط کنترلکننده به صورت “تغییرات نرم” (Smooth Variation) تغییر نمیکند و به جای آن، از یک مقدار به مقدار دیگری جهش میکند. بر اساس این مود، کنترلکنندهها به دو نوع تقسیم میشوند:
- کنترلکننده دو موقعیتی یا خاموش و روشن (On-Off/Two-Position Controllers)
- کنترلکننده چند موقعیتی (Multi-Position Controllers)
برای اطلاع از خدمات سرویس و نگهداری در شهرک صنعتی شمس آباد می نوانید روی لینک بزنید.
مود عملکرد پیوسته کنترلکننده صنعتی
این مود امکان تغییرات نرم خروجی کنترل شده را در سرتاسر بازه عملکرد فراهم میکند. بنابراین، خروجی سیستم نگهداری صنعتی به صورت نرم متناسب با تمام یا بخشی از سیگنال خطا تغییر میکند. بر اساس ورودی اعمال شده به سیستمهای کنترل صنعتی در این مود، آنها به انواع زیر تقسیم میشوند:
- کنترلکننده تناسبی (Proportional Controller)
- کنترلکننده انتگرالگیر (Integral Controller)
- کنترلکننده مشتقگیر (Derivative Controller)
کنترلکننده صنعتی دو موقعیتی
سیستم نگهداری صنعتی دو موقعیتی، که به عنوان کنترلکنندههای خاموش و روشن نیز شناخته میشوند، از سادهترین و رایجترین انواع کنترلکنندهها در صنعت به شمار میروند. در این سیستمها، خروجی کنترلکننده بین دو مقدار مشخص که معمولاً مقادیر کمینه و بیشینه هستند، نوسان میکند. مقدار بیشینه برابر با ۱۰۰ درصد و مقدار کمینه برابر با ۰ درصد در نظر گرفته میشود. در کنترلکننده خاموش و روشن، خروجی متناسب با سیگنال خطای “محرک” (Actuating)، بین مقدار کمینه و بیشینه نوسان میکند.
زمانی که مقدار سیگنال خطای محرک از یک مقدار بحرانی از پیش تعیین شده بالاتر میرود، خروجی از مقدار کمینه به مقدار بیشینه تغییر میکند. به همین ترتیب، وقتی سیگنال خطا به زیر مقدار بحرانی کاهش مییابد، خروجی نیز از مقدار بیشینه به مقدار کمینه برمیگردد. فرض کنید m خروجی کنترلکننده، e سیگنال خطای محرک و m1 و m2 به ترتیب نمایانگر مقادیر بیشینه و کمینه باشند.
انواع مکانیزمهای اتوماسیون و کنترل صنعتی
کنترل دستی
سادهترین و قدیمیترین نوع سیستم نگهداری صنعتی، کنترل دستی است. در این روش، تمامی عملیات توسط انسان انجام میشود:
– چشم به عنوان سنسور و فرستنده عمل میکند. (Sensor & Transmitter)
– مغز وظیفه پردازش را بر عهده دارد. (Controller & Processor)
– دست یا عضو دیگر، عملیات تعیین شده توسط مغز را اجرا میکند. (Actuator)
مثلاً در تنظیم شعله گاز یک اجاق، چشم شعله را میبیند، مغز اندازه آن را ارزیابی میکند و به دست فرمان تنظیم را میدهد. در این روش، نیاز به نیروی کار زیاد و دقت عملیاتی کمی دارد.
کنترل بادی
در زمانی که نیمههادیها هنوز کشف نشده بودند، برای افزایش دقت و کاهش نیاز به نیروی کار، از سیستمهای مکانیکی و هوای فشرده استفاده میشد. در این سیستمها، تیوبهای استیل مانند سیمهای مسی، هوای فشرده را هدایت میکنند.
کنترل الکترونیکی آنالوگ
با ورود ترانزیستورها و ICها، اعمال تقویت، PID، خطیسازی (Linearization) و لگاریتمگیری به راحتی امکانپذیر شد. سیستمهای آنالوگ دارای سرعت و دقت بالایی هستند و تجهیزات آنها مصرف انرژی کم و عمر مفید طولانی دارند.
کنترلکنندههای منطقی برنامهپذیر (PLC)
میکروپروسسورها تحولی بزرگ در دنیای کنترل ایجاد کردند. با استفاده از واحدهای حافظه نیمههادی و مبدلهای آنالوگ به دیجیتال و بالعکس، امکان ذخیره و ویرایش بیتها و بایتها فراهم شد. PLCها در ابتدا برای جایگزینی رلهها پیشنهاد شدند. رلهها به فضای زیادی نیاز دارند و سیمکشی زیادی میطلبند، اما با استفاده از PLCها، میتوان تمامی عملیات کنترلی، از کنترل دمای یک مخزن تا روند تولید یک اتومبیل یا نیروگاه اتمی را انجام داد.
سیستم کنترل غیر متمرکز (DCS)
با پیچیدهتر شدن فرآیندها، کنترل کردن آنها با یک CPU کارایی لازم را ندارد. برای افزایش سرعت، دقت و امنیت، میتوان کارها را بین چند PLC تقسیم کرد. در سیستم DCS، چندین PLC به صورت شبکهای به هم متصل میشوند و یک کامپیوتر به عنوان مدیر شبکه، عملکرد آنها را مدیریت میکند.
سیستم کنترل فیلدباس (FCS)
در سیستم DCS، شبکه فقط در سطح مدیریت وجود دارد. در سیستم فیلدباس، تمامی ترانسمیترها و پوزیشنرها به عنوان گرههایی از شبکه در نظر گرفته میشوند و شبکه به درون محیط کارخانه گسترش مییابد. در این سیستم، هر ترانسمیتر مانند یک کامپیوتر عمل میکند.
سیستم کنترل بیسیم
یکی از مسائل مهم و پرهزینه در اجرای سیستمهای کنترل، کابلکشی است. کابلکشی هم تغذیه ادوات کنترلی را فراهم میکند و هم مسیر انتقال اطلاعات را در سیستم فراهم میسازد. سیستمهای کنترل بیسیم میتوانند این نیاز به کابلکشی را کاهش دهند.
معرفی انواع کنترلکنندهها
انواع مکانیزمهای کنترل صنعتی
– سیستمهای مکانیکی
– سیستمهای نیوماتیکی
– مدارات رلهای
– سیستمهای الکترونیکی
– سیستمهای کنترل کامپیوتری
– سیستمهای کنترل PLC
سیستمهای مکانیکی
از قدیمیترین سیستمهای مورد استفاده برای سیستم نگهداری صنعتی، سیستمهای مکانیکی هستند. این سیستمها با استفاده از تجهیزات کاملاً مکانیکی و بدون بهکارگیری تجهیزات هوشمند، عملیات کنترل را انجام میدادند. یکی از مثالهای معروف این نوع سیستمها، کنترل موتورهای بخار است.
معایب سیستمهای کنترل مکانیکی
– غیر هوشمند بودن
– عدم امکان کنترل از راه دور
– استهلاک زیاد
– هزینه بالا
– امکانات کنترلی محدود
– حجیم بودن
سیستمهای نیوماتیکی
این سیستمها با استفاده از فشار هوای ابزار دقیق کار میکنند و مجهز به تجهیزات خاصی مانند شستیها، پوش باتونها و در برخی موارد کنترلکنندههای PID نیوماتیکی هستند. در این سیستمها، فشار هوا از طریق تجهیزات مشابه شستیها و پوش باتونها عبور کرده و به عملگرها اعمال میشود. عملگر نیز به نوبه خود عمل خاصی را انجام میدهد.
تفاوت با مدارات رلهای
در مدارات رلهای، جریان الکتریکی از شستیها و پوش باتونها عبور کرده و باعث انجام یک عمل خاص میشود، اما در سیستمهای نیوماتیکی، فشار هوا از تجهیزات عبور کرده و عملیات خاصی را اجرا میکند.
مدارات رلهای
مدارات رلهای از تجهیزات الکترومکانیکی مانند رله، کنتاکتور، تایمر و غیره برای پیادهسازی سیستم کنترل استفاده میکنند. این نوع سیستمها قبل از اختراع PLC در صنایع به وفور استفاده میشدند. با ورود PLC به صنعت، استفاده از مدارات رلهای کاهش یافته است.
معایب مدارات رلهای
– حجیم بودن
– غیر هوشمند بودن
– نیاز به سیمکشی فراوان بین تجهیزات
– پیادهسازی و تغییرات مشکل برانگیز
– قابلیت توسعه کم
– نیاز به سرویس دائمی
– استهلاک
سیستمهای الکترونیکی
با اختراع ترانزیستور و پیشرفت الکترونیک، سیستمهای کنترل الکترونیکی ظهور یافتند. این سیستمها از مدارات آنالوگ با استفاده از عناصر الکترونیکی ساخته شدهاند و به جای سیستمهای کنترل مکانیکی و نیوماتیکی مورد استفاده قرار گرفتند. آنها دارای سرعت و دقت بیشتری هستند و از نظر اقتصادی نیز ارزانتر هستند.
کسب اطلاعات یشتر : خدمات ریست پسورد Dvr
سیستمهای کنترل کامپیوتری
سیستم نگهداری صنعتی کامپیوتری، اولین بار با نام DDC (Direct Digital Control) در سال 1962 معرفی شدند. این سیستمها کنترل فرآیند را به عهده یک کامپیوتر مرکزی قرار میدادند که اطلاعات را از سنسورها و ترانسمیترها دریافت و پس از پردازش، فرمانهای لازم را به تجهیزات ارسال میکرد. پس از DDC، سیستمهای DCS (Distributed Control System) به وجود آمدند و امروزه سیستمهای PC-based برای کنترل فرآیندها استفاده میشوند که وظیفه کنترل بر عهده CPU کامپیوتر با استفاده از نرمافزارهای خاص است.
سیستمهای کنترل PLC
(Programmable Logic Controller) به معنی کنترلکننده منطقی قابل برنامهریزی است. این سیستمها جایگزین مناسبی برای سیستمهای رلهای بودند و باعث حل مشکلات مدارات رلهای شدند. PLC دارای پردازشگری به نام CPU است که میتواند برنامههای پیچیده را اجرا کند و توسط نرمافزارهای خاص برنامهریزی شود.
با توجه به پیشرفت فناوری، استفاده از PLC و سیستمهای کنترل کامپیوتری رو به افزایش است و بسیاری از مشکلات سیستمهای قدیمیتر را برطرف کردهاند.
نتیجه
سیستم نگهداری صنعتی با هدف جایگزینی نیروی انسانی و افزایش کارایی و دقت در فرآیندها طراحی شدهاند. این سیستمها میتوانند به دو نوع کنش کنترلی پیوسته و گسسته تقسیم شوند که هر کدام ویژگیها و کاربردهای خود را دارند. انواع مکانیزمهای کنترل صنعتی نیز شامل کنترل دستی، بادی، کنترل الکترونیکی آنالوگ، کنترلکنندههای منطقی پذیر و دیگر اشکال است که هر یک بر اساس نیازهای خاص صنایع مختلف، مورد استفاده قرار میگیرند.