موضوعات
  • آموزش
  • CTC
  • IFM
  • Nuovafima
  • SCHNEIDER
  • SMC
  • مقاله
  • Linde
  • پرینترهای صنعتی
  • پیوندها
    برچسب ها

    علم کنترل در صنعت

    در سال‌های اخیر با توجه به برطرف‌ سازی نیازهای صنایع پیشین و بوجود آمدن صنایع جدید همواره علوم کنترل, اتوماسیون و اندازه‌گیری در این صنایع نیز نیاز به رشد و پیشرفتی هماهنگ و متناسب با صنایع داشته است.

    تجهیزات پرینت سه بعدی, واسط کاربر انسان و ماشین (سخت افزاری, نرم افزاری و آموزش), تکنولوژی های عملکردی جهت بالاتر بردن دقت و گستره اندازه گیری, استفاده از تکنولوژی های انتقال داده به صورت بیسیم و رادار و غیره همگی نیازمند بروز رسانی تکنولوژیکی علم کنترل برای پاسخگویی به صنایع مختلف می باشند. به علت همین اهمیت ارتباط بسیار تنگاتنگی مابین روش‌های کنترلی و به کارگیری آن ها در صنعت و تطابق این روش‌ها با نیازهای صنعتی وجود دارد.

     اتوماسیون:

    با توجه به بالارفتن سرعت انتقال داده در نسل سوم اتوماسیون در صنایع و استفاده بسیار گسترده از اینترنت (به گونه ای که انتقال داده‌ها با سرعت بسیار زیاد با پهنای باند 100 مگابایت بر ثانیه امکان‌پذیر است), نیاز گسترده ای به بالا بردن امنیت شبکه چه از لحاظ امنیت برون ساختاری و چه از لحاظ حفاظت درون ساختاری به شدت حس می‌شد؛ برای بر طرف ساختن این نیاز و بالاتر بردن امکان پیاده‌سازی و امنیتی و نسل چهارم اتوماسیون (Industry 4) و استراتژی IIOT یعنی Industrial Internet of Thing بکار گرفته‌شد. این طبقه از سیستم‌های اتوماسیون بدون استفاده از سیم برای انتقال و با بکارگیری تکنولوژی WiFi، علاوه بر امنیت شبکه و سرعت بسیار بالای انتقال داده‌ها امکان پیاده‌سازی بسیار راحت‌تری را نسبت به نسل‌های پیشین فراهم ساخته است.

    نرخ بالای استفاده از این سیستم‌ها نه تنها باعث بالاتر رفتن سرعت تبادل اطلاعات بین واحدهای مختلف یک مجموعه (Plant) شده است, بلکه موجب افزایش بازدهی کارکرد فیلدهای (Field) مختلف نیز می شود.

    این نسل علاوه بر فعالیت‌هایی که به خودی خود داشته است موجب ابداع و اختراع تجهیزات جدید و یا اینکه بارزتر شدن تکنولوژی های جانبی شده است. به عنوان مثال I/O لینک‌های معرفی شده در نسل چهارم اتوماسیون, استفاده از سیم‌کشی‌هایی که قبلا در نسل دوم و سوم دیده می‌شد را به شدت کاهش داده است. به گونه ای که ممکن است در یک مجموعه (Plant) موجب صرفه جویی در بکار بردن کیلومترها سیم می‌شود که این خود دلیل محکمی برای بالاتر رفتن بازدهی در این نسل جدید اتوماسیون گردیده است.

    بررسی سنسورها  از لحاظ ساختاری:

    اصولا سنسورها بر اساس نحوه کارکرد, ساختار الکترونیکی داخلی و ساختار فیزیکی خارجی و تجهیز مورد اندازه‌گیری مورد استفاده قرار می‌گیرند.

    رنج وسیعی از سنسورهایی که در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند, سنسورهای مجاورتی یا به عبارتی Proximity Sensors میباشد. اساس کار این دسته از حسگرها میدان‌های جریانی و مغناطیسی هستند. به این گونه که هر گونه تغییری در سطحی که حس می شود موجب ایجاد تغییر در ساختار میدان‌های الکتریکی و یا مغناطیسی سنسور می‌شود که از این طریق حسگر عمل می کند.

    مبنای استفاده از حسگرها بر اساس ساختار فیزیکی و ساختار الکتریکی و الکترونیکی داخلی خود حسگر و یا بر اساس ساختاری است که بایستی آن را حس کند. به عنوان مثال ساختارهای حفاظت شده و یا غیر حفاظت شده (Flush or Non-Flush), ساختار های NPN و یا PNP همگی به عنوان جنبه های از کاربرد حسگر مدنظر قرار خواهدگرفت. به عنوان مثال در خصوص بررسی ساختارهای نیمه هادی NPN ساختاری است که در ژاپن و آمریکای شمالی مورد استفاده قرار خواهدگرفت و سنسورهای با این ساختار به صورت مستقیم به PLC وصل می شوند در حالی که ساختار NPN در اروپا بسیار رایج است و برای وصل کردن حسگرهایی از این دست به PLC بایستی از رله ولتاژی استفاده کرد. بنابراین شناخت نوع ساختار یک حسگر توسط تیم نصاب بسیار حائز اهمیت است. به عنوان مثال در صورت عدم شناخت کافی از ساختار فیزیکی درونی حسگر, امکان بروز خطا در سیستم‌های بارگذاری شده بسیار محتمل است. باید دقت داشت در صورتی که یک مهندس نصاب مجبور به نصب سنسورهای دو سیمه شود بایستی چیدمان این سنسورها را به گونه‌ای طراحی کند که جریان نشتی آن‌ها بیش از حد نباشد به گونه ای که موجب استارت مجدد وسیله مورد اندازه‌گیری نشود.

    در نهایت تیم نصاب بایستی توانایی شکل‌دهی گیت‌های منطقی در سیستم‌های اتوماسیون بسته به چیدمان سنسورها (به صورت موازی و یا سری) را قابل تحقق سازد.

    علاوه بر سنسورهای مجاورتی, سنسورهای جریان, فشار و دما تحت عنوان حسگرهای پراسسی(Processing Sensors) به عنوان بخش جدانشدنی هر فیلدی (Field) مورد استفاده قرار می‌گیرند. بروزرسانی نحوه و نوع کاربرد حسگرهای یاد شده به جریانی رقابتی برای شرکت های تولید کننده مبدل شده است به طوری که در نسل چهارم اتوماسیون قابلیت تطبیق پذیری با محیط و دیگر سیستم های حسگر در مجموعه یک پلانت, قابلیت نصب و راه اندازی سریع و آَسان, انطباق‌پذیری سنسور با طبقات اتوماسیون بسیار حائز اهمیت خواهد بود. اهمیت در نظر گرفتن ساختارهای یاد شده در خصوص این مدل حسگرها نیز صادق است.

    در تکنولوژی نسل چهارم سیستم‌های اتوماسیون رایانش ابری (Clouding) در حال پیداش و کاربرد می باشد. به این معنی که با هوشمند سازی سنسورها, سنسور توانایی این را خواهد داشت که محلی که قرار به حس کردن آنجا است را تشخیص دهد (Deep Learning) و یا با روش‌های کنترل یادگیر تکرار شونده (Iterative learning) پس از چند بار تکرار محیط را شناسایی کند که به این موضوع هوشمندسازی ماشین (Machine Learning) می گویند. در هوشمند سازی ماشین با استفاده از روش های یادگیر تکرار شونده قادر به آموزش وسیله در مکان موردنظر خواهیم‌شد و نتایج این آموزش نیز در فضای ابری به باقی تجهیزات مشابه در یک طبقه کنترلی انتقال داده خواهد شد اکثرا در صنایع اتوماسیون, هوا فضا, مواد غذایی, کشاورزی, نفت و گاز کابرد خواهند داشت.

    با روی کار آمدن سیستم‌هایی که قابل پیشتیبانی توسط رایانش ابری هستند تکنولوژی‌های 2 و 3 بعدی واسط کاربر گرافیکی (Iconic) و اسکادا (2D & 3D HMI,SCADA) پا به عرصه ظهور گذاشته که در حال حاضر در صنایع پردازش استفاده از آب و فاضلاب به کار گرفته شده است.

    در صنایع نفت و گاز, پتروشیمی, دارو سازی و مواد غذایی و حتی درمانی (therapeutic sensor) نسل جدید سنسورهای مولکولی با استفاده از فناوری MEMS در سال‌های آتی پا به عرصه صنایع خواهد گذاشت. در این روش با استفاده از گازهای خنثی و  روش‌های تربیت شکل خاصی از مولکول‌ها توسط فناوری نانو تکنولوژی و یا کاشتی مولکولی قادر به نفوذ شکل‌های خاصی از مجموعه سنسورهای مولکولی در مواد تحت پروسس خواهند بود که در نهایت با بررسی رفتار ترکیب مولکولی تزریق شده عملیات حس در زمان‌های بسیار کوتاه و با خطایی بسیار اندک قابل اندازه‌گیری خواهدبود.

    ساختار فیزیکی و سخت افزاری سنسور (تعداد سیم‌‌های سنسور):

    سنسورهای موجود در صنایع بر اساس تجهیزاتی که بایستی با آن ها در تماس باشند دارای سیم کشی‌های متفاوتی هستند؛ معمول ترین آن ها به صورت 2 , 3و 4 سیمه هستند که در این میان پرکابردترین آنها 3 سیمه می باشد. سنسورهای 3 سیمه بالاترین دقت و بیشترین درجه حفاظت برای قرارگیری در مدار اندازه‌گیری را دارند. این مدل سنسور در آمریکای شمالی بسیار رایج است. با افزایش دانش در زمینه‌های نیمه هادی و با رشد فناوری CMOS، سنسورهای سه سیمه به آرامی جای خود را به سنسورهای 2 سیمه با سطح جریانی و ولتاژی بسیار بالاتر می دهند.

    نتیجه‌گیری:

    به کارگیری فناوری‌های TTL و HTL در صنعت نیمه هادی از یک طرف و استفاده از شبکه‌های انتقال داده  WiFi  و LiFi از طرف دیگر موجب ایجاد موج جدید از سیستم‌های اتوماسیون صنعتی شده‌است که در نتیجه سرعت بالاتر و دقت بسیار بالاتر را در پی خواهد داشت. لازم به ذکر است در کشورهای اروپایی و آمریکای شمالی از اواسط سال 2016 سیستم‌های اتوماسیون نسل چهارم پیاده‌سازی شده اند و در حال حاضر در حال بکارگیری در صنایع این کشور‌ها می باشند.

    در آینده‌ای نه چندان دور هوشمندسازی سنسوریکی به عنوان کلید اصلی در رقابت تولیدکنندگان می باشد به گونه‌ای که علاوه بر واقعی‌تر بودن قدرت حسگرها, سنسورها به صورت فشرده قابل عرضه خواهندبود.

    #محصولات_مکانیکی #محصولات_الکتریکی #IFM #CTC #Schneider #nuovafima #SMC #NTN