کنترل فرآیند

کنترل فرآیند
 
کنترل فرآیند چیست؟

 

به طور کلی کنترل فرآیند در واقع اندازه گیری پارامترهای فرآیند (پروسس) و اعمال تغییرات در پارامترهای مورد هدف کنترل می باشد. مفهوم کنترل فرآیند در صنایع و کارخانجاتی که تولید و فرآوری محصول نهایی باید بدون هیچ گونه توقف و به طور مداوم و صرفا با نظارت اپراتورها انجام گیرد نمایان می شود همچنین در سیستم های کنترل فرآیندها، پردازش دسته ای (Batch Processing) تمام عملیات ها به صورت گروهی و بدون تعامل و دخالت کاربر و در یک زمان انجام می گیرد تا با کنترل اتوماتیک فرآیند و بهرمندی از اتوماسیون صنعتی از افزایش راندمان و کیفیت محصولات نهایی اطمینان حاصل گردد.

 

 

به عنوان مثال در کنترل تصفیه خانه فاضلاب، آب رودخانه یا سایر منابع با کدورت های متفاوت پس از تصفیه اولیه وارد تصفیه خانه می شوند و باید فرآیند تصفیه آب به صورت مداوم و بلادرنگ و با قابلیت اطمینان (Redundancy) بالا انجام گیرد و پایش اطلاعات کمی و کیفی آب در سراسر فرآیند تصفیه و اعمال بهینه مواد مورد نیاز تصفیه فیزیکی و شیمیایی و در واقع کنترل فرآیند مطابق با فلسفه کنترل امری ضروری و اجتناب ناپذیر خواهد بود.

 

 

نمونه های دیگر می توان به کنترل فرآیند در صنایع همچون مس، فولاد، پالایشگاه های نفت و گاز، خطوط انتقال نفت و گاز و … که کنترل و جریان یکنواخت و مداوم و بی قفه فرآیند مورد نظر می باشد اشاره نمود.

 

شکل زیر نمونه ای از خط انتقال و بخش های اصلی تشکیل دهنده آن را نشان می دهد.

 

  • نظارت، کنترل و مدیریت از راه دور خط انتقال در اتاق های کنترل مرکزی و محلی
  • شبکه های صنعتی برای تبادل داده بین تجهیزات در بخش های مختلف فرآیند
  • بهرمندی از فیبر نوری برای تبادل اطلاعات و داده ها در فواصل طولانی

 

اساساً، كنترل فرآیند ترکیب رشته های مهندسی كنترل و مهندسی شیمی است. در واقع مهندسین کنترل با استفاده از تجهیزات خاص کنترل و اتوماسیون صنعتی، سیستم های کنترل را به صورت سفارشی و مطابق با نقشه ها و ملزومات فرآیند طراحی و اجرا می کنند و با بهرمندی از نقشه ها و مدارک فنی مهندسی همچون P&ID، PFD، فلسفه کنترل و … طراحی شده توسط مهندسین شیمی به طراحی و برنامه نویسی واحد کنترل و مانیتورینگ فرآیند می پردازند و نتیجتا سیستم کنترل به طور خودکار و بدون وقفه بر اساس بازخورد سنسورهای مختلف فرآیند و مطابق با فلسفه کنترل به اعمال فرامین به هر یک از عملگرها برای دستیابی به خروجی های مورد نظر می پردازد.

 

 

کنترل فرآیند به نوبه خود برای صنایع و کارخانجات این امکان را فراهم می آورد تا با حذف نقش مستقیم نیروی انسانی و ایجاد نقش اپراتور ناظر فرآیند در اتاق کنترل و با ایمنی و قابلیت اطمینان بالا به تولید و عرضه محصولاتی مقرون به صرفه و با کیفیت و راندمان بالا بپردازند.

 

 

به عنوان مثال فرآیند پاستوریزاسیون شیر را در نظر بگیرید چه عواملی می توانند در عملکرد این فرآیند تاثیرگذار باشند؟

 

فرض کنید فردی به طور مداوم دمای حرارت شیر را می خواند سپس وقتی دمای شیر به مقدار مورد نظر می رسد منبع حرارتی را قطع و شیر را به مراحل بعدی منتقل می کند. حال فرض کنید از یک کنترلر و یک سنسور دما که بر روی مخزن پاستوریزاسیون نصب شده است استفاده نماییم که به طور خودکار دمای شیر را بررسی و همچنین با بهرمندی از حلقه های کنترلی همچون کنترلر فازی، PID و … میزان حرارت دهی را نیز کنترل نموده و به محض رسیدن به دمای مورد نظر دریچه های خروجی مخزن برای انتقال شیر به مراحل بعدی فرآیند باز می شوند و در نتیجه اتوماسیون و کنترل فرآیند علاوه بر کنترل دقیق فرآیند پاستوریزاسیون، کنترل بهینه مصرف انرژی، کاهش خطا و افزایش راندمان و کیفیت محصول تولیدی را به ارمغان می آورد و در واقع مفهوم کنترل خودکار فرآیند و اتوماسیون صنعتی حذف نقش مستقیم نیروی انسانی در نظارت و کنترل فرآیندها است و به کارخانجات و صنایع پیشرفته با چندین هزار ورودی (سنسورها) و خروجی (عملگرها) اجازه می دهد تا به تنظیمات و کنترل پروسس با بالاترین دقت و اطمینان و صرفا با نظارت نیروی انسانی در نقش اپراتور فرآیند دست یابند.

 

 

 

اهمیت و فواید کنترل فرآیند

 

چرا صنایع و کارخانجات باید سیستم های کنترل و اتوماسیون تولید خود را ارتقا بخشیده و یا سیستم های کنترلی جدید را جایگزین نمایند؟

 

 
 
          1- افزایش راندمان تولید با حداکثر بهره برداری از سیستم های موجود

هنگامی که سیستم ها و فرآیندها به صورت خودکار و بدون دخالت مستقیم انسان عمل می کنند با بهرمندی از کنترلرها می توانند در بالاترین سرعت، دقت و بدون توقف فعالیت کنند و همچنین با بهرمندی از لوپ های کنترلی همچون PID، فازی و … زمان انجام فرآیند و مصارف انرژی سیستم نیز در بهترین و کمترین حالت قرار می گیرد و در نتیجه علاوه بر کاهش خطای نیروی انسانی و دستیابی به فرآیند ایمن و با قابلیت اطمینان بالا، می توان از حداکثر ظرفیت و توان دستگاه ها نیز بهرمند شد.

 

          2- افزایش سطح اتوماسیون و کاهش مداخلات انسانی

اتوماسیون صنعتی عنصری کلیدی در فرآیندهای صنعتی است اتوماسیون به شما این امکان را می دهد تا کارهای اضافی و بررسی های غیرضروری را از بین ببرید؛ در نتیجه خطاهای انسانی، اقدامات ناکارآمد، وقت گیر و غیر ضروری را کاهش می دهد.

 

          3- کاهش ضایعات و حذف دوباره کاری

اتوماسیون صنعتی و کنترل فرآیندها به صنایع و کارخانجات کمک می کنند تا هر سیستمی با حداکثر کارایی و کمترین ضایعات عمل کند و انجام کارهای تکراری نیروی انسانی و نظارت و کنترل دائمی فرآیند را حذف می کند.

 

          4- افزایش ظرفیت تولید محصولات جدید

کنترل فرآیند علاوه بر افزایش توان تولید کارخانجات و صنایع، به آنها این امکان را می دهد تا محصولات جدید و کارهای بیشتری را به عهده بگیرند در واقع با افزایش سطح کنترل اتوماتیک فرآیندها، این ظرفیت بوجود می آید تا کارمندان و سیستم های بیشتری برای کار بر روی پروژه ها و تولید محصولات جدید فعال شوند.

 

          5- افزایش بهره وری انرژی

استفاده از تجهیزات و ماشین آلات موجود در حداکثر ظرفیت به صنایع و کارخانجات کمک می کند تا بازدهی انرژی را افزایش دهند، زیرا به لطف کنترل فرآیند، هیچ کار یا محصول هدر رفته ای وجود نخواهد داشت.

 

مصرف انرژی هزینه عمده ای را برای کارخانه های صنعتی و تولیدی بوجود می آورد، بنابراین حداکثر بهره وری انرژی علاوه بر کمک به حفظ محیط زیست، به حداقل رساندن هزینه ها و افزایش سود صنایع و کارخانجات را به همراه دارد.

 

با توجه به دلایل فوق (و ده ها دلیل دیگر) کنترل فرآیند قسمتی کاملاً اساسی در تولید و فرآوری مواد اولیه تا محصول نهایی در صنایع مختلف است بهرمندی از اتوماسیون صنعتی پیشرفته به کارخانجات و صنایع این امکان را می دهد تا از سیستم های موجود نهایت استفاده را ببرند، ضایعات را به حداقل برسانید، بهره وری را افزایش دهند، محصولات جدیدی را طراحی و توسعه دهند و در نتیجه سودآوری خود را افزایش دهند و این فقط آغاز مزایایی است که با اجرای اتوماسیون صنعتی و بهرمندی از سیستم های کنترل فرآیند برای صنایع و کارخانجات به ارمغان خواهد آمد.

 

 

 

کاربرد سیستم های کنترل فرآیند

 

همانطور که در بالا ذکر شد، سیستم های کنترل فرآیند معمولا در صنایعی که به طور مداوم و بدون توقف نوعی محصول یا ماده در حال تولید است استفاده می شود. بنابراین، با توجه به این نکته، به بررسی اجمالی اهمیت و کاربرد سیستم های کنترل فرآیند در برخی از صنایع می پردازیم:

 

          صنایع داروسازی

 

 

در فرآیند تولید داروها دقت فوق العاده بالایی لازم است حتی اشتباهات جزئی می تواند دسته ای از داروها یا سایر محصولات از این قبیل را کاملاً غیرقابل استفاده کند؛ بنابراین شرکت های دارویی باید مداخلات و خطاهای انسانی را تا حد ممکن به حداقل برسانند و این بدان معنی است که اکثر شرکت های دارویی از سیستم های پیشرفته کنترل فرآیند استفاده می کنند تا امکان کنترل دقیق فرآیند تولید، به حداقل رساندن ضایعات محصول و ایمنی تمام داروهای تولید شده را تضمین کنند.

 

         صنایع تولید کاغذ

 

 

کنترل فرآیند در صنعت کاغذ بسیار مهم است این امر تا حدی به این دلیل است که ماده اولیه (چوب) مورد استفاده برای خمیر کاغذ می تواند از نظر نوع و کیفیت بسیار متفاوت باشد و برای در نظر گرفتن این مورد نیاز به تنظیمات منظم و مداوم فرآیندهای تولید است تا اطمینان حاصل شود که ورودی متنوع (چوب) همیشه یک خروجی ثابت ایجاد می کند.

 

         صنایع پتروشیمی

 

 

تولید مداوم و بدون توقف و با دقت بالا در فرآیند تولید محصولات و مشتقات نفتی در صنعت پتروشیمی از اهمیت بالایی برخوردار است. با بهرمندی از سیستم های کنترل فرآیند می توان بر تمام پارامترهای موثر در طول فرآیند تصفیه و تولید نظارت دقیق داشته و از کیفیت مداوم و تولید بی وقفه و مداوم یک محصول پتروشیمی اطمینان حاصل کرد.

 

         نیروگاه ها

 

 

نیروگاه ها یک محصول فیزیکی را تولید نمی کنند، بلکه برق و نیرو را برای به حرکت درآوردن چرخ سایر صنایع ارائه می کنند نیروگاه ها باید این وظیفه را بدون وقفه و به طور مداوم و با اطمینان بالا انجام دهند، بنابراین همیشه از سیستم های کنترل فرآیند متعددی استفاده می کنند. سوخت، درجه حرارت نیروگاه، سطح مایع خنک کننده و سایر عوامل باید به طور مداوم تنظیم شوند تا از تولید مناسب و مورد نیاز برق اطمینان حاصل شود.

 

         صنایع غذایی و لبنیات

 

 

در بخش کنترل فرآیند چیست، مثالی از کنترل فرآیند در پاستوریزاسیون شیر را بررسی کردیم استفاده از کنترل فرآیند برای تولید خودکار محصولات غذایی و لبنی راهی عالی برای اطمینان از ایمن بودن غذا، افزایش کیفیت و به حداکثر رساندن راندمان تولید در کارخانه تولید مواد غذایی یا کارخانه فرآوری مواد غذایی است.

 

         تصفیه خانه آب و فاضلاب

 

 

در فرآیند تصفیه آب دقت و میزان ترکیب مواد شیمیایی و انجام فرآیندهای فیزیکی در نتیجه خروجی فرآیند بسیار موثر است با توجه به اینکه جریان ورودی (فاضلاب ، آب دریا و غیره) هرگز متوقف نمی شوند و می توانند از نظر ترکیب بسیار متفاوت باشند و همچنین جریان خروجی (آب آشامیدنی، کشاورزی و غیره) نیز باید در یک جریان ثابت و از کیفیت بالایی برخوردار باشد تا برای مصرف قابل اطمینان باشد.

 

 سیستم های کنترل فرآیند در تصفیه خانه های آب و فاضلاب با تنظیم خودکار فرآیندها در هر یک از مراحل تصفیه و با بهرمندی از مقادیر اندازه گیری شده سنسورها و برای پاسخگویی به ورودی های متنوع از حلقه های کنترل متنوعی استفاده می کند تا آب آشامیدنی یا کشاورزی سالم ، بی خطر و قابل مصرف تولید شود.

 

         نفت و گاز

 

 

خطوط لوله انتقال نفت و گاز باید در جریان ثابت و فشار مناسب کنترل و حفظ شوند. سیستم های کنترل فرآیند می تواند به طور خودکار با تنظیمات ایستگاه های پمپاژ و با بهرمندی از شبکه های صنعتی و برقرار ارتباط بین ایستگاه ها و با ذخیره در مخازن و نیز با انتخاب و جایگزینی خطوط و مسیرهای انتقال، پارامترهایی همچون فشار، دبی، سطح مخازن و … را کنترل نمایند و در پالایشگاه ها نیز برای اطمینان از ایمنی، کیفیت محصول و تولید بی وقفه از سیستم های کنترل فرآیند بهره می برند.

 

 

موارد ذکر شده برخی از صنایعی هستند که کنترل فرآیند و اتوماسیون صنعتی بیشترین کاربرد را در آنها دارد در سایر صنایع، کارخانجات و شرکت های صنعتی نیز در سطوح متفاوتی از اتوماسیون صنعتی برای کنترل فرآیند استفاده می شود.

 

3 نمونه فرآیند و اهیمت و کاربرد سیستم های کنترل فرآیند

 

کنترل فرآیند می تواند فقط یک حلقه ی کنترل را در بر داشته باشد یا برای مجموعه فرآیندها در کل کارخانه، متشکل از هزاران حلقه کنترلی منفرد و در عین حال مرتبط، مورد استفاده قرار گیرد که برای اطمینان از حداکثر ایمنی و کارایی باید با یکدیگر همکاری داشته باشند در ادامه 3 نمونه از فرآیندهای صنعتی و اهمیت و کاربرد سیستم های کنترل فرآیند را بررسی می کنیم.

 

          1- پالایشگاه گاز

 

 

پالایشگاه گاز مجموعه ای صنعتی است که از چندین واحد فرآیندی مختلف برای جداسازی ناخالصی ها و هیدروکربن های مختلف از گاز طبیعی جهت تامین گاز مورد نیاز برای مصارف مختلف خانگی و صنعتی تشکیل شده است از جمله واحدهای فرآیندی می توان به واحد سیلابه گیر، شیرین سازی گاز، احیای گلیکول، نم زدایی، سولفرکس، بازیافت اتان، تثبیت میعانات گاز و بازیافت گوگرد اشاره نمود و از جمله واحدهای جانبی واحد تهیه بخار، تامین سوخت، هوای سرویس و ابزار دقیق، تولید و توزیع نیتروژن، تامین آب، تصفیه پساب، مشعل ها و ذخیره میعانات گازی هستند.

 

 

کنترل فرآیند در پالایشگاه های گاز شامل کنترل هر یک از فرآیندها به صورت مجزا در حلقه های کنترلی و با توجه به فلسفه کنترل فرآیند و مقادیر و پارامترهای اندازه گیری شده توسط سنسورها میباشد و همچنین کنترل کل مجموعه ی فرآیندها توسط سیستم کنترل مرکزی صورت می گیرد تا به طور مدوام و بدون وقفه گاز طبیعی ورودی به پالایشگاه به گاز خالص برای مصارف خانگی و صنعتی تبدیل شود.

 

به عنوان مثال در فرآیند واحد سولفرکس، تصفیه و پالایش برش های بوتان و پروپان خروجی از واحد NGL اتفاق می افتد این فرآیند شامل تصفیه و خشک کردن پروپان، تصفیه و خشک کردن بوتان و بخش احیای کاستیک است. تصفیه پروپان و بوتان برای شیرین سازی و دفع ترکیبات حاوی گوگرد، برای تولید محصول شیرین و خشک پروپان و بوتان انجام می شود طراحی این واحد بر اساس فرآیند شستشو با آمین، شستشو با کاستیک و فرآیند جذب سطحی با غربال مولکولی است کاستیک در این واحد به وسیله هوا در حضور کاتالیست احیا می شود.

 

          2- تصفیه خانه فاضلاب

 

 

کیفیت آب مورد نیاز براي مصارف خاص، به ندرت با ویژگی هاي طبیعی آب مطابقت دارد و ما با کمبود آب سالم و تمیز مواجه هستیم. لذا تامین آب سالم و بهداشتی براي کاربري هاي مختلف، به ویژه آب شرب، از مهمترین مسائل پیش روي می باشد. براي تهیه آبی مناسب براي شرب و مصارف عمومی شهري مجموعه ای از عملیات در تصفیه خانه آب به مورد اجرا گذارده می شود تا آب دریافتی از منابع آب را با کیفیتی قابل قبول در چهارچوب استاندارد آب آشامیدنی یا کشاورزی تحویل نماید. از جمله واحدهای اصلی در تصفیه خانه ها می توان به واحد آﺑﮕﯿﺮ، آﺷﻐﺎﻟﮕﯿﺮ، ﺗﺼﻔﯿﮥ ﺷﯿﻤﯿﺎﯾﯽ ﻣﻘﺪﻣﺎﺗﯽ، ﺗﻪ ﻧﺸﯿﻨﯽ ﻣﻘﺪﻣﺎﺗﯽ، ﺗﻮری هاي آﺑﻬﺎي ﺳﻄﺤﯽ، ﻫﻮادﻫﯽ، اﻧﻌﻘﺎد و ﻟﺨﺘﻪ ﺳﺎزي، ﺳﺨﺘﯽ ﮔﯿﺮي، ﮔﻨﺪزداﯾﯽ و ذﺧﯿﺮه ﺳﺎزی اشاره نمود. کنترل مجموعه ی فرآیندها با توجه به پروسس مورد نظر برای هر یک از فرآیندها توسط سیستم کنترل مرکزی انجام می گیرد تا به طور پیوسته آب و پساب ورودی به تصفیه خانه به آب با کیفیت بالا و مطابق استاندارد برای مصارف خانگی، کشاورزی و صنعتی تبدیل شود.

 

 

به عنوان مثال در فرآیند واحد انعقاد و لخته سازی با افزودن مقدار و نسبت مشخصی از مواد شیمیایی به فاضلاب، ترکیبات محلول و کلوئیدی فاضلاب را منعقد می کنند در واقع مواد منعقد کننده را به مقادیر لازم و کافی به آب اضافه می کنند تا ذرات کوچک، سبک و غیر قابل ته نشین که در مراحل قبل از آب جدا نشده اند، به ذرات بزرگتر و سنگین تر تبدیل شده و به آسانی ته نشین شوند. عمده مواد شیمیایی جهت کاربرد در فرآیند انعقاد و لخته سازی شامل آلوم، کلراید فریک، سولفات فرو، پلی آلومینیم کلراید و کمک منعقد کننده های پلیمری می باشند.

 

          3- صنایع لبنی و غذایی

 

 

کنترل فرآیند در صنایع غذایی با هدف بالا بردن راندمان و کیفیت محصولات از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است در فرآیند پاستریزاسیون و تولید فرآورده های لبنی از شیر که از مهمترین بخشهای رژیم غذایی انسانها در نقاط مختلف جهان است از مراحل و دستگاه های مختلفی استفاده می گردد.

 

شیر از دیرباز به عنوان غذایی کامل شناخته میشود و آن را غذای سلامتی می نامند. پاستوریزاسیون نوعی فرآیند حرارتی شیر است که طی آن تمام میکروب های بیماری زای موجود در شیر و همچنین بخش بزرگی از میکروب های غیر بیماری زای شیر از بین می روند. کنترل دما، میزان حرارت، مدت زمان و … در فرآیند پاستوریزاسیون به شدت بر روی کیفیت و سلامتی شیر نهایی اثر گذار است و همچنین شدت پاستوریزاسیون به گونه ای است که آسیب وارده به مواد مغذی شیر در حداقل مقدار ممکن باشد. مراحل کلی تولید و فرآوری شیر پاستوریزه در کارخانه عبارتند از دریافت شیر خام، نمونه برداری، جداسازی ناخالصی ها، سرد کردن، ذخیره سازی، جداسازی چربی، استانداردسازی، هموژنیزاسیون، پاستوریزاسیون، CIP دستگاهها، کنترل کیفیت محصول نهایی و بسته بندی. در هر یک از مراحل بسته به نوع فرآیند و دستگاه ها از سیستم های کنترل جهت اطمینان از تولید محصول ایمن و همچنین دستیابی به راندمان و سرعت بالای تولید استفاده می شود.

 

با اجرای سیستم های کنترل فرآیند و اتوماسیون صنعتی در شرکت ها از هر نوع، اندازه و در حوزه های صنعتی مختلف می توان از فرآیند تولیدی کارآمدتر و با کیفیت و راندمان تولید بالاتر بهره مند شد.

 

امیدواریم از این مقاله بهره کافی را برده باشید و به درک بیشتری از مفهوم، مزایا و اهیمت کنترل فرآیند در صنایع مختلف پی برده باشید.

واحد آموزش –  گروه صنعتی نوین کنترل

2 نظر

  • سلام
    محتوا و تصاویر پست های بلاگ شما بسیار عالی هستند.
    بی صبرانه منتظر پست های جدید شما هستیم.
    لطفا اگر فایل آموزشی در زمینه کنترل فرآیند دارید برای ایمیل بنده ارسال بفرمایید از طریق واتساپ شرکت نیز خدمتتون پیام دادم.
    ممنونم، پیروز و موفق باشید.

    • سلام
      ممنون از توجه شما
      فایل های مختلف در زمینه ی کنترل فرآیندهای صنعتی خدمت شما ارسال شد.
      امیدوارم مفید و کاربردی باشند در زمینه کنترل فرآیند سوالی داشتید در خدمتتون هستیم.
      موفق باشید.

ارسال نظر

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

مقالات


پروژه ها


مولتی دریل
وایندر (Winder)
خط ذوب ریسی
خط تولید استرچ متال
پاساژ (Gill Box Machine)
بوستر پمپ (booster pump)

اطلاعات تماس


ساعات کاری


شنبه
8:00 تا 16:00
یک شنبه
8:00 تا 16:00
دو شنبه
8:00 تا 16:00
سه شنبه
8:00 تا 16:00
چهار شنبه
8:00 تا 16:00
پنج شنبه
8:00 تا 14:00
جمعه
تعطیل

درباره ما


گروه صنعتی نوین کنترل با بهرمندی از هسته مهندسی در زمینه مشاوره، طراحی، ساخت و اجرای سیستم های برق قدرت،اتوماسیون صنعتی و ابزاردقیق فعالیت می کند.

ایمیل:NovinControl.Co@yahoo.com

تلفن: 55239280-9831+

پروژه ها


مولتی دریل
وایندر (Winder)
خط ذوب ریسی
خط تولید استرچ متال
پاساژ (Gill Box Machine)
بوستر پمپ (booster pump)

تمامی حقوق مادی و معنوی این سایت برای گروه صنعتی نوین کنترل محفوظ می باشد.

error: Content is protected !!