برو بالا

    اهمیت سیستم کنترل

    توسط بنای برتر ۱۳۹۸-۰۷-۰۷

    در سال های اخیر کنترل اتوماتیک نقش عمده ای در پیشرفت صنایع داشته است و امروزه کنترل اتوماتیک یک قسمت مهم و جدا نشدنی ار فرآیند می باشد. صنایع مختلف از واحد های کوچک تا مجتمع های بزرگ صنعتی همه به نحوی از دستگاه های کنترل استفاده می کنند به طوری که بهره برداری مطلوب از نظر اقتصادی و فنی بدون استفاده از سیستم کنترل اتوماتیک میسر نخواهد بود. رشد اقتصادی کشورهای فراصنعتی و رقابت سایر کشورهای توسعه یافته، نیاز به کنترل و رسیدن به حداکثر تولید ضمن حفظ استاندارد و کیفیت را امری اجتناب ناپذیر نموده است.

    تاریخچه ی سیستم کنترل

    بدیهی است که هر واحد تولیدی در منشور خود دو هدف مهم را دنبال می کند یکی افزایش تولید و دیگری رضایت مشتریان، این دو هدف را اگر با دید فنی و صنعتی بخواهیم نگاه کنیم طبعا به این باور دست پیدا می کنیم که واحد صنعتی فوق باید به گونه ای عمل کند که بدون وقفه بکار خود ادامه دهد و در ضمن کیفیت تولید تا حد قابل قبول (استاندارد) بالا باشد. اگر این واحد تولیدی را یک واحد شیمیایی در نظر بگیریم ملاحظه خواهد شد برای دست یافتن به اهداف یاد شده لازم است یک دستورالعمل خاص (دستور ترکیب مواد از لحاظ مقدار، شرایط و زمان ترکیب) رعایت شود. همچنین در یک واحد تولیدی پتروشیمی و پالایشگاه نفت به عنوان مثال عمل جداسازی در برج های جدا کننده هیدروکربن ها با اختلاف یک درجه سانتیگراد و در حرارت های بالا صورت می گیرد. مشابه این فرآیندها در پالایشگاه های گازی نیز وجود دارد که در برج های جداکننده، گازها در فشارها و دماهای معینی از یکدیگر جدا می شوند، لذا عمل تنظیم دما و فشار برج ها و مقدار فلوی عبوری از آنها به جهت ایجاد فرصت جدایش بسیار مهم می باشد. در کارخانجات تولید لوازم خانگی نیز در طول مسیر ده ها مرحله کنترل کیفی و تقدم، تاخر نصب قطعات وجود دارد که به نوبه ی خود نیازمند اعمال فرآیند کنترلی متناسب خود می باشد. سیستم کنترل موردنظر نیز با قبول زحمت کنترل در واقع عملیات مورد نظر را انجام می دهد تا بدون ایجاد وقفه ی بی مورد عملیات تولید ضمن حفظ کیفیت استاندارد ادامه یابد. از سوی دیگر حفظ ایمنی تجهیزات و افراد همچنین حفاظت از محیط زیست از جمله مواردی است که در یک سیستم کنترل با توجه به استراتژی های تولید کنندگان و الزامات سازمان های بین المللی و دولتی بایستی لحاظ گردد. تا چندی پیش زمانیکه از کنترل اتوماتیک صحبتی مطرح می شد از دستگاه گریز از مرکز ساخت جمیز وات به عنوان اولین وسیله ی کنترل اتوماتیک نام برده می شد. اما امروزه و به لطف فناوری های مدرن از جمله اینترنت، همگان می دانند که ابتدایی ترین وسیله ی کنترل نمی تواند متعلق به قرن هیجدهم باشد.

    پیدایش کنترل صنعتی

    همانگونه که اشاره شد برخلاف تصور اغلب ما، دستگاه گریز از مرکز جیمز وات اولین دستگاه کنترل اتوماتیک نیست. اولین دستگاه کنترل ثبت شده ساعت آبی است که حدود سه قرن قبل از میلاد در مصر بکار گرفته شده و توسط Greek Ktesibios ابداع شده است. این دستگاه تا سال 1258 زمانیکه مغول ها بغداد را تسخیر کردند در این شهر استفاده می شده است. البته تا قبل از انقلاب صنعتی آنچه در روند شکل گیری کنترل صنعتی نقش داشت در اینجا مورد نظر نمی باشد. لذا بعد از آن زمان می توانیم اولین دستگاهی که از مدل ریاضی در توصیف پارامترهای Plant جهت کنترل استفاده کرد را مربوط به سال 1868 به حساب آوریم. این دستگاه که به کمک معادلات دیفرانسیل ماکسول، عمل کنترل را انجام می داد همان دستگاه کنترل گریز از مرکز جمیز وات است.

    روند پیشرفت سیستم های کنترل مدرن

    کنترل اتوماتیک که از دستگاه ساعت آبی آغاز شده بود با پیشرفت فناوری تا حدی ادامه یافت که به کمک سیستم های جدید کنترل مبتنی بر ریز پردازنده و رایانه و بکارگیری الگوریتم های فازی لاجیک یا شبکه های عصبی مسائل کنترل فضائی نظامی صنعتی و … بخوبی قابل حل می باشد. از جانب دیگر و درست از زمانی که تحولاتی عظیم در کنترل کننده های اتوماتیک رخ داد می توان به کنترل کننده های نیوماتیک اشاره داشت که برای ساده سازی تحلیل مسائل Plant از مدل های ریاضی در این کنترل کننده ها استفاده شده است. در ادامه به سیستم های کنترل نیوماتیک و نسل بعدی آن یعنی دستگاه های کنترل الکترونیکی (تک حلقه)، روش های DDC) Direct Digital Control) کنترل کننده های توزیعی یا DCS) Distributed Control System) و در نهایت بحث روز سیستم های کنترل مبتنی بر قیلدباس FCS) Field Control System) اشاره خواهیم داشت.

    مراحل شکل گیری و توسعه ی سیستم های کنترل

    مراحل شکل گیری و توسعه ی سیستم های کنترل از دهه ی 1940 تاکنون مشخص شده است این شکل چهار تقسیم بندی نیوماتیک، آنالوگ، دیجیتال و فیلدباس را با ذکر زمان صعود ، تثبیت و نزول هر روش نمایش می دهد. هر کدام از مقاطع زمانی چهارگانه، دارای سه مرحله ی رشد (یا توسعه) تثبیت و افول می باشد. سیستم های نیوماتیک با تغذیه ی فشار هوای ابزار دقیق کار می کنند که علاوه بر کنترل کننده های PID، نمونه هایی نیز از دستگاه های محاسبه گر نیوماتیک که بعضی اعمال ساده ی جمع، ضرب، تفریق، تقسیم و جذز را انجام می دهند را نیز می توان یافت. با پیشرفت فناوری، کنترل کننده های الکترونیک و تک حلقه ای ساخته شد که در اینجا اصطالاحا به آن آنالوگ گفته می شود. از دهه ی 1980 تا کنون نیز سیستم های دیجیتال شامل DDC و DCS به بازار عرضه شد و امروزه نیز صحبت از FCS به میان است..