آشنایی با انواع سیستم های کنترل صنعتی (Industrial Control Systems)

امروزه بیشتر صنایع در جهت بهبود کیفیت و افزایش بهره‌ وری تولید خود با رعایت رویکردهای کنترل پیچیده، برای ساخت انواع سیستم های کنترل صنعتی اقدام نموده‌ اند. این سیستم‌ ها به طور معمول جهت تولید یک یا چندین عملیات کنترلی، بنا بر نیاز پروژه، اجرا و راه‌ اندازی می شوند. در میان تجهیزات صنعتی، انواع متفاوتی از کنترل کننده های صنعتی با قابلیت برنامه ‌ریزی موجود است. از جمله ملزومات سخت افزاری در این سیستم های کنترلی می توان به پی ال سی دلتا، اینورتر دلتا، اچ ام آی دلتا و… اشاره کرد.

آشنایی با مکانیزم های کنترل صنعتی

پیش از اینکه به سراغ بررسی انواع مختلف کنترل کننده صنعتی بپردازیم، لازم است تا مودهای کنش کنترلی را بررسی کنیم. به این علت که در حقیقت انواع متفاوت کنترل کننده از مودهای مختلف کنش کنترلی به دست می ‌آید. به طور کلی، دو نوع کنش کنترلی وجود دارد که شامل مود عملکرد گسسته و پیوسته هستند.

مود عملکرد گسسته در کنترل کننده

اگر بخواهیم مود عملکرد گسسته در کنترل کننده را مورد بررسی قرار دهیم، باید گفت عملکرد کنترل کننده بر مبنای مقادیر گسسته است. در این مود کاری، خروجی همراستا با سیگنال تولید شده از کنترل کننده، به هیچ عنوان تغییرات نرم یا Smooth Variation ندارد. اما، به جای آن از مقداری به مقدار دیگر جهش خواهد داشت. این کنترل کننده ها به دو نوع مختلف تقسیم می‌شوند:

• کنترل کننده دو موقعیتی یا خاموش و روشن (On-Off/Two-Position Controllers)
• کنترل کننده چند موقعیتی (Multi position Controllers)

مود عملکرد پیوسته کنترل کننده صنعتی

در این حالت، امکان تغییرات نرم خروجی کنترل شده در سرتاسر بازه عملکرد وجود دارد. از این رو، خروجی سیستم کنترل، به طور کاملا نرم و همگام با سیگنال خطا تغییر داده می ‌شوند. مطابق میزان ورودی اعمال شده، انواع مختلف سیستم‌ های کنترل صنعتی در مود عملکرد پیوسته به انواع زیر دسته ‌بندی می ‌شوند:

• کنترل کننده تناسبی یا Proportional Controller
• کنترل کننده انتگرال‌ گیر یا Integral Controller
• کنترل کننده مشتق‌ گیر یا Derivative Controller

کنترل کننده صنعتی دو موقعیتی چیست؟

انواع سیستم‌ های مربوط به کنترل صنعتی دو موقعیتی تحت عنوان کنترل کننده ‌های خاموش و روشن هم شناخته می‌شوند. در این حالت، در بین دو میزان ثابت دستخوش نوسان می‌شود که این مقدارها، به طور معمول کمینه و بیشینه خواهند بود. در این خصوص، مقدار بیشینه معادل ۱۰۰ درصد و مقادیر کمینه هم با ۰ درصد تعیین می‌گردد.

در حالت کلی، هنگامی که سیگنال خطا به پایین‌تر از مقادیر بحرانی دستخوش تغییر شود، خروجی هم دوباره از بیشترین مقدار به کمترین مقدار تبدیل خواهد شد. برای مثال، تصور کنید، c خروجی کنترل کننده باشد و q را سیگنال خطای محرک در نظر بگیریم. همچنین، c1 و c2 نمایانگر مقادیر بیشینه و کمینه تعیین شود.

انواع مکانیزم های اتوماسیون و کنترل صنعتی

انواع سیستم‌ های کنترل صنعتی متفاوت بوده و مواردی را در بر می ‌گیرند. در ادامه مکانیزم‌های اتوماسیون و کنترل صنعتی را مورد بررسی قرار می‌دهیم:

کنترل دستی

کنترل دستی، یکی از پیش پا افتاده ترین و قدیمی ‌ترین انواع سیستم‌های کنترل صنعتی محسوب می‌شود. در این سیستم، تمامی عملکردهای کنترلی توسط انسان انجام می‌شود. برای توضیح بهتر، اجزای اصلی کنترل دستی را بررسی می‌کنیم:

حسگرها و فرستنده‌ ها Sensors & Transmitters

حسگرها و فرستنده‌ ها برای اندازه‌ گیری و دریافت اطلاعات مورد نیاز در سیستم استفاده می‌ شوند. این حسگرها و فرستنده ها می ‌توانند اطلاعاتی مانند درجه حرارت، فشار، وضعیت سوئیچ‌ ها و سایر پارامترهای فرایند را اندازه ‌گیری کنند و به مرحله بعدی یعنی کنترلر ارسال کنند.

کنترلر و پردازنده Controller & Processor

کنترلر یا پردازنده مرکزی، اطلاعات دریافت شده از حسگرها را پردازش می ‌کند و تصمیم‌ گیری ‌های لازم را برای کنترل فرآیند انجام می ‌دهد. این تصمیم‌ ها می ‌توانند شامل تنظیم پارامترها، تغییر وضعیت دستگاه‌ها و سایر دستورات کنترلی باشند.

عضو اجرایی Actuator

عضو اجرایی وظیفه اجرای دستورات کنترلی را بر عهده دارد که می‌ تواند شامل موتورها، سوئیچ‌ ها، والوها و سایر دستگاه‌های مکانیکی یا الکترونیکی باشد که برای اجرای دستورات کنترلی استفاده می ‌شوند. برای مثال، در تنظیم نمودن شعله گاز یک اجاق، ابتدا چشم شعله را دیده و مغز اندازه را تعیین می‌ کند و به دست فرمان تنظیم ارسال خواهد کرد.

کنترل بادی

کنترل بادی یکی از روش‌ های قدیمی و ساده در کنترل صنعتی است که در آن از قدرت هوای فشرده برای انتقال اطلاعات و اجرای دستورات کنترلی استفاده می‌ شود. در این سیستم، تیوب‌ های استیل (تیوب‌ های فلزی) به عنوان خطوط انتقال هوا عمل می ‌کنند؛ مشابه سیم‌ های مسی که جریان الکتریکی را در سیستم ‌های الکتریکی انتقال می ‌دهند. در کنترل بادی، هوا به عنوان منبع قدرت و انرژی استفاده می ‌شود. اطلاعات و دستورات کنترلی توسط هوا در سیستم منتقل می ‌شوند.

کنترل الکترونیکی آنالوگ

کنترل الکترونیکی آنالوگ به استفاده از قطعات الکترونیکی مانند ترانزیستورها و مدارهای مجتمع (IC) برای کنترل سیستم‌ ها می ‌پردازد. این روش کنترلی از طریق تغییر و مداخله در سیگنال‌ های آنالوگ استفاده می ‌کند. با ورود ترانزیستور و IC ها به بازار، امکانات و قابلیت‌ های متنوعی در کنترل الکترونیکی آنالوگ فراهم شده است.

کنترل کننده های منطقی پذیر

کنترل کننده ‌های منطقی قابل برنامه‌ ریزی (Programmable Logic Controllers یا PLC) با استفاده از میکروپروسسورها توانسته‌ اند صنعت را به طور کامل تغییر دهند. این واحدهای الکترونیکی شامل حافظه‌ های نیمه‌هادی و مبدل‌ های آنالوگ به دیجیتال و برعکس روی یک برد مدار چاپی قرار می ‌گیرند و توانایی حل بسیاری از مسائل کنترلی را فراهم می ‌کنند.

با استفاده از PLC، تمام عملیات کنترلی قابل اجرا و انجام هستند برای مثال، کنترل نمودن میزان دما در یک مخزن تا کنترل دقیق فرآیند تولید خودرو یا نیروگاه اتمی از این دست به حساب می‌ آیند. این قابلیت بستگی به نوع ویژه ‌ای از واحد پردازش مربوط به PLC دارد. در کنار پی ال سی، از تجهیزات دیگری مانند اچ ام آی جهت مانیتورینگ فرایندهای صنعتی استفاده می شود که صنعتگران مدل های مورد نظر خود را از مراکز معتبر فروش hmi دلتا تهیه می کنند.

سیستم کنترل غیر متمرکز

سیستم کنترل غیرمتمرکز یا Distributed Control System (DCS) یک رویکرد پیشرفته ‌تر برای کنترل فرایندهای پیچیده است. در حالی که PLCها برای انجام کارهای ساده بسیار موفق عمل می ‌کنند، اما هنگامی که فرایند بزرگتر و پیچیده‌ تر می‌ شود، کنترل آن با یک CPU تنها نمی‌ تواند دقت و سرعت مورد نیاز را فراهم کند.

نتیجه گیری

سیستم ‌های کنترل صنعتی شامل موارد متعددی می ‌شوند. این سیستم‌ ها برای کنترل و نظارت بر فرآیندهای صنعتی مورد استفاده قرار می‌ گیرند و توانایی‌ هایی مانند جمع ‌آوری داده ‌ها، اجرای الگوریتم ‌های کنترلی و تعامل با اپراتور را دارند. مکانیزم کاری در سیستم های کنترل صنعتی به دو مود گسسته و پیوسته تقسیم می شوند. در مود گسسته، عملکرد سیستم کنترلی به خروجی های ناپیوسته محدود بوده و شامل انواع کنترل کننده دو موقعیتی یا خاموش و روشن یا چندموقعیتی می شود. اما در سیستم کنترلی پیوسته، امکان تغییرات خروجی در سرتاسر بازه وجود دارد و شامل انواع انتگرال گیر، مشتق گیر و تناسبی می شود.

اگر در زمینه اتوماسیون صنعتی فعالیت دارید، برای خرید تجهیزات مورد نیاز در سیستم های کنترلی می توانید به نمایندگی دلتا در لاله زار تهران مراجعه نمایید.