کنترل ابزاردقیق
“بحث ابزار دقیق، بررسی کنترل را در صنایع نفت، گاز ، پتروشیمی، صنایع نظامی و صنایع غذایی را در اذهان تداعی می کند. ابزار دقیق در کنار کنترلر ها و شیرها از مهمترین عناصر مدارات کنترل سیستم ها هستند. ابزار دقیق شاخه ای از علم کنترل می باشد. این علم از سه بخش زیر تشکیل شده است: ۱) اندازه گیری۲) پردازش مقادیر اندازه گیری شده بوسیله تجهیزات کنترلی و کنترل پارامترها ۳) ارسال پاسخ مناسب به تجهیزات کنترل کننده . تجهیزات مهم اندازه گیری در ابزار دقیق عبارتند از سنسور های فشار، دما، دبی سنج ها ، ارتفاع سنج ها، کنترل کننده ها، ریکوردر ها و غیره میباشند.”
تجهیزات ابزار دقیق
سنسور
سنسور ابزاری است که در همه دستگاه‌های اندازه‌گیری وجود دارد و وظیفه تبدیل یک کمیت فیزیکی به یک سیگنال الکتریکی را در تجهیزات الکترونیکی یا تبدیل کمیت فیزیکی به یک سیگنال نیوماتیکی در تجهیزات نیوماتیکی را دارد. انواع دستگاه‌های اندازه‌گیری دارای سنسور یا حس کننده‌های متفاوتی هستند که کمیت‌هایی مانند دما، فشار، دبی و غیره را اندازه‌گیری می‌کنند. این سنسورها بر حسب نوع عملکرد، دارای خروجی‌های متفاوتی از قبیل مقاومت، ظرفیت الکتریکی، جابجایی و غیره است. سنسورها البته کاربردهایی نظیر آشکار سازی وجود یا عدم وجود نیز دارند نظیر سنسور نوری. سنسورهای دما نظیر انواع ترموکوپل و RTD و همچنین
سنسورهای سیلیکونی دما
ترانسدیوسر
یک ترانسدیوسر (مبدل) بنا به تعریف، وسیله‌ای است که سیگنال الکتریکی حاصله از سنسور را تبدیل به یک سیگنال الکتریکی می‌کند، یعنی اگر یک سنسور فشار همراه یک ترانسدیوسر باشد، سنسور، پارامتر فشار را اندازه می‌گیرد و مقدار تعیین شده را به ترانسدیوسر تحویل می‌دهد، سپس ترانسدیوسر آن را به یک سیگنال الکتریکی و صد البته قابل ارسال توسط سیم‌های فلزی، تبدیل می‌کند؛ بنابراین همواره خروجی یک ترانسدیوسر، سیگنال الکتریکی است که در سمت دیگر خط می‌تواند مشخصه‌ها و پارامترهای الکتریکی نظیر ولتاژ، جریان و فرکانس را تغییر دهد، البته به این نکته باید توجه داشت که سنسور انتخاب شده باید از نوع سنسورهای مبدل پارامترهای فیزیکی به الکتریکی باشد و بتواند به عنوان مثال دمای اندازه‌گیری شده را به یک سیگنال بسیار ضعیف تبدیل کند که در مرحله بعدی وارد ترانسدیوسر شده و سپس به مدارهای الکترونیکی تحویل داده خواهد شد.
ترانسدیوسر یکی از تجهیزات اصلی در سیستم‌های اتوماسیون برق صنعتی می‌باشد که به وسیلهٔ آن می‌توان از پارامترهای شبکه برق نمونه برداری کرد (شبکه تک فاز و شبکه سه فاز) و آنها را توسط ترانسمیتر تبدیل به سیگنال‌های استاندارد نمود و در ورودی دستگاه‌های اندازه‌گیری مانند نمایشگرها و کنترلرها و سیستم‌های PLC و اسکادا SCADA از آنها استفاده نمود.
ترانسمیتر
ترانسمیتر از ترکیب دو واژه TRANSFER+METER گرفته شده‌است. یعنی تجهیزی که بتواند یک کمیت فیزیکی را اندازه‌گیری کرده(METERING)و آن را به مکانی دورتر مثل اتاق کنترل انتقال(TRANSFER) دهد. می‌تواند پنوماتیکی یا الکترونیکی باشد. در هر دو مورد، سیگنال ارسالی استاندارد بوده و برای تجهیزاتی که در LOOP کنترل قرار دارند قابل فهم می‌باشد. در نوع الکترونیکی جریان ۲۰–۴ میلی‌آمپر و در نوع پنوماتیکی فشار هوای ۱۵-۳ (PSI)یا (bar)از سوی TRANSMITTER به کنترلرهای الکترونیکی و نیوماتیکی ارسال می‌شود.
به بیان دیگر ترانسمیتر صنعتی ابزاری است که برای اندازه‌گیری کمیت‌ها و پارامترهای مختلف نظیر دما، فشار، رطوبت، سطح مایعات، فلو، گازهای‌های محیطی و مواردی از این دست استفاده می‌گردند و مقادیر اندازه‌گیری شده را به صورت جریان الکتریکی استاندارد در بازه ۴ تا ۲۰ میلی‌آمپر روی یک زوج سیم ارسال می‌نمایند.
ترانسمیتر ایزوله (TRANSMITTER) جهت تبدیل انواع سیگنال‌های آنالوگ با دقت و کیفیت عالی به کار می‌رود. با پشتیبانی از تمامی سیگنال‌ها و رنج‌های مختلف اندازه‌گیری شامل سیگنال ۴ تا ۲۰ میلی‌آمپر DC، ۰تا ۲۰ میلی‌آمپر DC، ۰تا ۵ ولت DC، ۰تا ۱۰ ولت DC، انواع ترموکوپل (Thermocouple) J,K,B,R,S,T,E,N، انواع RTD و PT100، پتانسیومتر (Potentiometer)، مقاومت (Resistance). ورودی و خروجی کاملاً ایزوله در برابر نویز و نوسانات برق، فیلترینگ و تقویت سیگنال از نکات مهم در ترانسمیتر می‌باشد. خروجی بدست آمده از ترانسمیترها قابل استفاده در نمایشگرها، سیستم‌های پی ال سی (PLC) و تمام تجهیزات کنترلی می‌باشد و امروزه ترانسمیتر مصرف زیادی در صنایع نفت، گاز، پتروشیمی، فولاد، سیمان، ریخته‌گری، داروسازی،لوازم منزل مهندسی پزشکی و بطور کلی هر سیستمی که نیاز به اتوماسیون صنعتی دارد، پیدا نموده است.
ساختمان ترانسمیترها : بطور کلی ترانسمیترها از سه قسمت اصلی حس کننده، مبدل (ترانسدیوسر) و تقویت‌کننده تشکیل می‌شود. ترانسمیترها درانواع الکتریکی و پنوماتیکی ساخته می‌شوند. خروجی ترانسمیترهای الکتریکی بین ۴ تا ۲۰ میلی‌آمپر و ترانسمیترهای پنوماتیکی بین ۳ تا ۱۵ psi بر حسب تغییرات کمیت ورودی می‌تواند تغییر کند. برای مدرج کردن یا کالیبره کردن ترانسمیترها طبق دستور سازنده با دادن ورودی‌های معین و معلوم خروجی را تنظیم می‌کنیم.
کاربرد ترانسمیترها:سنسورها و ترانسمیترها اجزای یک پروسه صنعتی هستند که کاربردهای فراوانی در پروسه‌های متنوع دارند. امروزه مصرف زیادی در صنایع نفت، گاز، پتروشیمی، فولاد، سیمان، ریخته‌گری، داروسازی، مهندسی پزشکی و بطور کلی هر سیستمی که نیاز به اتوماسیون صنعتی دارد، پیدا نموده است. کاربرد عمده این قطعات در ارزیابی عملکرد سیستم و ارائه یک فیدبک با مقدار و وضعیت مناسب است که بدین ترتیب کنترلر سیستم متوجه وضعیت کارکرد آن و چگونگی حالت خروجی خواهد شد.
کنترلر
کنترلر یا کنترل کننده‌ها مغز متفکر سیستم‌های کنترلی میباشند. خروجی‌ها یا سیگنال‌های اندازه‌گیری توسط ترانسمیتر به کنترلر، انتقال می‌یابند تا کنترلر به کمک این اطلاعات و براساس تابعی که برای آن تعریف شده‌است، تصمیمات لازم برای عکس‌العمل مورد نیاز را بگیرد. کنترل‌کننده با مقایسه سیگنال اندازه‌گیری با مقدار مطلوب و انجام محاسبات لازم، مقادیر متغیرهای تنظیم شونده را تعیین می‌کند. ;ورودی کنترل‌کننده سنسورها و ترانسمیترها وغیره.. و خروجی کنترل کننده‌ها کنترل ولوها و موتورها و غیره می‌باشد
عنصر نهایی
تصمیمات گرفته شده توسط کنترلر، به وسیله عنصر نهایی به اجرا گذاشته می‌شود. این المان آخرین عضو یک حلقه کنترل می‌باشد. در فرایندهای شیمیایی معمولاً عنصر نهایی کنترلی یک شیر می‌باشد. به وسیله عنصر نهایی فرمانهای کنترلی را می‌توان به عنصر اثرگذار بر سیستم تبدیل کرد.
محرک
زمانی که در یک سیستم کنترل، عضو کنترل نهایی یک شیر باشد، امکان انتقال مستقیم فرمان به آن وجود ندارد. به همین علت از دستگاهی که به آن محرک یا Actuator گفته می‌شود، استفاده می‌کنند تا فرمان ارسالی از کنترلر را دریافت نموده و موجب به حرکت درآمدن دریچه بازو بست شیر شود. به عبارت دیگر وظیفه مهم محرک، تأمین انرژی لازم برای به حرکت درآوردن باز و بست دریچه شیر می‌باشد. این انرژی می‌تواند از یک منبع انرژی الکتریکی یا هوای فشرده پنوماتیکی باشد.
رکوردر یا ثبات
ثبات یا رکوردر و نمایشگرها از دیگر اجزاء یک سیستم کنترل میباشند. ثبات‌ها تجهیزاتی هستند که به منظور ثبت تغییرات و رفتار فرایندها در طول شبانه روز استفاده می‌شوند.
نمایشگرها
ایندیکیتور یا نمایشگرها از دیگر اجزاء یک سیستم کنترل میباشند. نمایشگرها تجهیزاتی هستند برای نمایش مقادیر عددی یک پارامتر در تابلو کنترل یا اتاق فرمان مورد استفاده قرار می‌گریند. از نمایشگرهای برای مانیتور متغیرهای مختلف نظیر فشار، دما، و … در صنعت مورد استفاده قرار می‌گیرد. برای مثال گیج فشار یک نمایشگر یا ایندیکیتور است که مقادیر فشار را نمایش می‌دهد.
اهداف اندازه گیری
اندازه گیری یک کمیت ممکن است برای یکی از اهداف زیر باشد.
فقط نمایش (indication only)
اندازه گیری کمیتهای یک فرایند برای نمایش وضعیت آنها استفاده می شود. به طور تقریبی نسبت اندازه گیری هایی که فقط به منظور نمایش استفاده می شوند به مواردی که برای کنترل هستند در برخی مواد دو به یک یا حتی سه به یک است. این نوع اندازه گیری ها برای مانیتورکردن شرایط فرایند در هر مرحله ای از تولید یا پردازش اطلاعات ضروری درباره عملکرد فرایند باشد. یک مثال از این نوع اندازه گیری مانیتورینگ کامل دما در یک برج تقطیر است. همه اندازه گیری های دما برای کنترل محصول ضروری نیستند ولی شامل اطلاعات ارزشمندی درباره شرایط کاری تعادل انرژی و ماده در برج تقطیر هستند. این اندازه گیری ها همچنین به کاربر اجازه می دهند تا اگر سیستم کنترلی با مشکل مواجه شود به صورت دستی مداخله کند.
کنترل (Control)
اندازه گیری ها برای اطمینان از اقتصادی بودن، ایمنی کار کردن یک فرایند تولیدی ضروری هستند. اندازه گیری ها ، کنترل مشخصه های فیزیکی یا ترکیبی فرایند را میسر می سازند. برای مثال دمای یک مبدل حرارتی (Heat Exchanger) پارامتر مهمی هم از نظر فرایندی و هم از نظر ایمنی است.
اندازه گیری های ایمنی(Safety Measurement)
نوع متفاوتی از سیستم های اندازه گیری وجود دارد که کار آن مانیتور و محدود کردن شرایط خطرناک است. در این نوع اندازه گیری، پارامترهای حیاتی فرایند اندازه گیری شده تا شرایط کاری نامطمئن و خطرساز به وقوع نپیوندد. این سیستمها روشهای کنترل معمول را کنار گذاشته و باعث هدایت فرایند به وضعیتی می شوند که توسط سیستمی با عنوان سیستم توقف اضطراری (Emergency shutdown System – ESD) تعیین می شود. این سیستم ها به ثبت کننده و نمایش دهنده وقایع مجهز هستند و وقایع توقف فرایند را آنالیز می کنند تا از بروز مشکلات احتمالی جلوگیری شود.
بارگیری محصول (Custody Transfer)
اندازه گیری ها باید دارای مشخصه های بسیار دقیق و پایداری باشند. این اندازه گیری ها شامل اطلاعاتی درباره موجودی پلانت ، مقدار خریداری شده یا فروخته شده است. به همین دلیل تجهیزات ابزاردقیق باید دایماً کالبیره باشند. اندازه گیری حجم بنزین فروخته شده در پمپ بنزین مثالی از این نوع اندازه گیری هاست.
محیطی (Environmental)
در سالهای اخیر اندازه گیری های مرتبط با ثبت پیوسته محصولات زاید کارخانه ها براساس قوانین حکومتی به طور وسیعی به کار گرفته شده اند. اندازه گیری ها برای تشخیص و کنترل همه نوع مواد خطرناک به منظور حفظ شرایط مناسب محیطی استفاده می شوند.
