آموزش, اتوماسیون صنعتی

آشنایی با سیستم کنترل صنعتی

سیستم کنترل صنعتی

در بسیاری از فرآیندهای صنعتی نیاز به یک سیستم کنترل و نظارت با کیفیت و درجۀ اطمینان بالا همواره احساس می­شده است. این نیاز از ابتدای پیدایش صنایع همواره محسوس بوده و به تبع آن سیستم­های کنترلی به وجود آمده و پیشرفت نموده­اند.

از جمله عواملی که موجبات تحول در سیستم­های کنترل را در صنعت فراهم آورده­اند، بطور خلاصه جنبه های اقتصادی ، نیاز به کنترل کیفیت تولید، افزایش نیاز به دقت بیشتر در اندازه­گیری ، سرعت هر چه بیشتر در سنجش و کنترل، محدود ساختن هر چه بیشتر ضایعات انرژی ، نیروی کار و فضا، نیاز به استفاده از تجربیات عملیاتی گذشته و کسب تجربیات عملی وقابل انعکاس بر روی سیستم کنترل، جلوگیری از خطرات مختلف ، افزایش قابلیت اطمینان و آمادگی سیستم ، تعمیر و نگهداری پیش­گیرنده و … را می توان نام برد.

سیستم­های کنترل ، همواره از فناوری روز دنیا در حوزه های الکترونیک ، نرم­افزار ، متالوژی ، ساخت و …. استفاده­های زیادی برده و از سویی خود امکان پیشرفت بیشتر تکنولوژی را فراهم آورده­اند.

قبل از اینکه به روند حرکت تکنولوژی پرداخته شود باید به این نکته اشاره کرد که پیشرفت در حوزه سیستم­های کنترل همواره مقارن و همزمان با پیشرفت علوم کامپیوتر حاصل شده است و هر گاه در صنعت کامپیوتر تحولی رخ داده است، سیستم­های کنترلی نیز دچار دگرگونی و پیشرفت چشمگیر شده­اند، به عبارتی استفاده از سیستم­های کنترلی، بخصوص سیستم­های PLC[1]، DCS[2]، SCADA[3] و… زمانی توسعه می­یابد که قیمت کامپیوترها متعادل می­شود. برای مثال در ابتدا استفاده از سیستم­های PLC بعلت گران بودن چیپ­های نیمه هادی مقرون به صرفه نبود ولی با پیشرفت فناوری الکترونیک و توسعه فناوری­های LSI[4] و VLSI[5] تقاضا برای استفاده از این سیستم­ها بشدت افزایش یافت.

درادامه، به بررسی اجمالی روند توسعه فناوری سیستم­های کنترلی پرداخته می­شود. لازم است این نکته بیان شود که سیستم­های کنترلی که در ادامه معرفی خواهند شد، الزاما یکی پس از دیگری بوجود نیامده و یا با پیدایش سیستم جدید سیستم قبلی بکلی منسوخ نشده است، بلکه این سیستم­ها بصورت همزمان در نقاط مختلف پدید آمده و هنوز هم در کنار یکدیگر مورد استفاده قرار می­گیرند.

کنترل محلی

نسل اول سیستم­های کنترل فرآیند در کارخانه­جات، با به­کارگیری تجهیزات بزرگ نظیر ثباتها، کنترل­کننده­ها و نشان دهنده­ها در محل فرآیند صنعتی مورد نظر بوجودآمدند. از میان علایم، تنها هشدارها را به مکان دیگری که محل استراحت کاربران و یا دفتر کار مسئول نوبت کاری بود منتقل می­کردند و تابلوهای مختلف نظیر رله­ها و … در محل فرآیند صنعتی مورد نظر قرار می­گرفتند. کاربران در محوطه کارخانه مراقب اوضاع بوده و در ساعات معینی اطلاعات خاصی از نشان دهنده­ها و یا کنترل­کننده­ها را یادداشت می­کردند تا به صورت گزارش کار ارائه نمایند. از جمله نقاط ضعف این روش از کنترل، کارآیی کم سیستم، پائین بودن دقت، کم بودن اطلاعات جمع­آوری شده و کارآیی پائین کاربران را می­توان برشمرد.

کنترل متمرکز

کنترل متمرکز مبتنی بر انتقال سیگنال­ها، به یک یا چند مرکز، بوسیلۀ کابل و یا لوله های هوا و اتصال آنها به تجهیزات دریافت­کننده روی تابلو مرکزی است. هر مرکز کنترل، معمولاً از اتاق فرمان و اتاق تابلوهای کمکی تشکیل شده است. در اتاق فرمان، تابلوهای اصلی همراه با تابلوهای میمیک و میزکار قرار می­گیرد.

از ویژگی­های سیستم کنترل متمرکز با مدارات مستقل ، سادگی، پرحجم بودن تجهیزات و در نتیجه شلوغ بودن اتاق فرمان، بزرگ بودن اندازه تابلوها، مصرف بالای انرژی، کارآیی متوسط کاربران و عدم امکان پردازش اطلاعات به صور قابل فهم و ضبط و نگهداری آن برای مراجعه در آینده است. این سیستم در مجتمع­های بزرگ صنعتی که از واحدهای متعدد تشکیل می­شوند، کارآیی خوبی نداشته و اجباراً برای هر واحد، اتاق فرمان مجزا در نظر گرفته می­شود.

[1] Programmable Logic Controller

[2] Distributed Control System

[3] Supervisory Control And Data Acquisition

[4] Large Scale Integration

[5] Very Large Scale Integration