سیستم های کنترل صنعتی

در دهه هاي اخير بدنبال رشد و توسعه روز افزون صنعت سيستم هاي كنترل صنعتي نيز رشد و توسعه فراواني يافت هاند و رقابت شديد بين توليد كنندگان براي توليد محصول بيشتر و مرغوبتر لزوم بكارگيري تجهيزات پيشرفته و جديد را الزامي ساخته است و اين امر به نوبه خود به تنوع و پيچيدگي سيستم هاي كنترل صنعتي منجر گرديده است.
ارائه چنين مدلي با توجه به تنوع سيستم هاي كنترل صنعتي بزرگ به شناخت هر سيستم دلخواه نمود.
نمايش جعبه اي يك سيستم كنترل صنعتي در حالت كلي مي باشد كه درشکل زير به تعريف و تشريح هر يك از قسمت هاي آن مي پردازيم:
فرآيند (Process)
پديده يا فرآيندي است كه هدف، كنترل آن مي باشد. همانطور كه قبلا اشاره شد پروسه پروسه هاي صنعتي بسيار متنوع مي باشند. در اينجا از كلمه "فرآيند" بعنوان معادل فارسي پروسه استفاده مي شود.
اندازه گير، مبدل، انتقال دهنده
اندازه گيري خروجي پروسه توسط قسمت اندازه گير انجام مي شود و كميت انداز ه گيري شده معمولا تبديل به كميتي ديگر مي گردد. عمل تبديل در قسمت مبدل انجام مي شود. مقايسه كننده معمولا در فاصله اي دوردتر از پروسه قرار دارد. بنابراين كميت تبديل شده مي بايستي به گونه اي مطمئن به طرف مقايسه كننده منتقل شود. اين كار توسط واحد انتقال دهنده انجام مي پذيرد. گاهي كار اندازه گيري، تبديل و انتقال تمامًا توسط يك جزء انجام مي شود. به همين دليل اين قسمت را داخل يك بلاك خط چين قرار داده ايم. بعنوان مثال يك ترموكوپل دما را اندازه گيري وبه يك كميت الكتريكي تبديل مي كند بنابراين ترموكوپل يك اندازه گير و در عين حال يك مبدل مي باشد.
مقايسه كننده (comparator)
خروجي اندازه گيري شده پروسه مي بايستي با مقدار مطلوب مقايسه گردد تا در صورت وجود خطا، تدابير لازم بكار گرفته شوند. كار مقايسه در قسمت مقايسه كنند انجام مي پذيرد. گاهي اوقات در صورتي كه كمي تهاي مقايسه شونده از نظر جنس متفاوت باشند كار تبديل يكي يا هر دوي آنها در قسمت مقايسه كننده انجام مي شود.
كنترل كننده (Controller)
كنترل كننده ها يكي از قسم تهاي مهم و حساس سيستمهاي كنترل صنعتي مي باشند و طرح و تنظيم آنها از اهميت و حساسيت ويژه اي برخوردار است. مهندسين طراح سيستم هاي كنترل صنعتي معمو ً لا با پروسه هائي از پيش ساخته شده و تحميلي روبرو هستند و بعلاوه استفاده از بعضي اجزاء و قطعات مانند اندازه گيرها و عناصر نهائي با مشخصاتي معين بر آنها تحميل مي گردد.
بنابراين آخرين قسمتي كه مهندس طراح مي تواند خواسته هاي كنترلي خود را از طريق آن اعمال نموده و رفتار پروسه را بگونه اي مطلوب تحت اختيار درآورد، قسمت كنترل كننده مي باشد. كنترل كننده سيگنال خطا را دريافت نموده و با توجه به تنظيمات انجام شده قبلي، فرماني صادر مي كند و اين فرمان توسط قسمت هاي بعدي اجراء مي شود.
تقويت كننده (Amplifier)
فرمان ارسالي از كنترل كننده آنقدر قوي نيست كه بتواند واحد محرك را به حركت درآورد، بنابراين مي بايد قبلا تقويت گردد. كار تقويت فرمان هاي كنترلي در قسمت تقويت كننده انجام مي پذيرد.
محرك (Actuator)
محرك عنصر نهائي را به حركت وادار مي كند. در مثال صنعتي كه قبلا ديديم حركت موتور موجب بازوبسته شدن شير بخار مي گردد. بنابراين در آن مثال موتور نقش محرك را در سيستم کنترل بر عهده دارد.
عنصر نهائي (Final-element)
عنصر نهائي مانطور كه از نامش پيداست آخرين قسمت كنترل مي باشد و ورودي از طريق آن به پروسه اعمال مي شود. معروفترين عناصر نهائي در کنترل صنعتي شيرها مي باشند. در مثال صنعتي باز وبسته شدن شير بخار انرژي حرارتي را كه به پروسه وارد مي شود كنترل مي كند. توجه نمائيد آنچه كه بعد از باز و بسته شدن شير اتفاق مي افتد مربوط به پروسه است. با توجه به توضيحات فوق اكنون مي توان گفت كه تجهيزات يك حلقه كنترل صنعتي با عنصر اندازه گير آغاز و به عنصر نهائي ختم مي شوند.