مهندسی کنترل فرآیند

 وجود علم مهندسی کنترل فرآیند در عملیات خودکار و نظارت بر فرآیندهای صنعتی پیچیده، امری ضروری و غیر قابل اجتناب است. این فرآیندها شامل مجموعه عملیات‌های واحدی می‌باشند که در راستای دگرگون نمودن مواد توسعه یافته‌اند. مواد خام، اغلب به کمک مواد دیگر و انرژی به محصولات با ارزش تبدیل می‌شوند. این فرآیندها به عنوان مثال می‌توانند شامل تولید اتانول از زیست توده (biomass)، جداسازی بنزین از نفت خام، و یا تصفیه پساب‌ها باشند.

به کمک مهندسی کنترل، همانطور که فرآیندها در حال وقوع می‌باشند تحت نظارت و نفوذ ما قرار می‌گیرند. این امر به کمک اندازه‌گیری و کنترل متغیرهایی مانند دبی جریان، فشار، دما و غلظت امکان‌پذیر می‌شود.

در تصویر زیر به وضوح مشاهده می‌کنید که چگونه مهندسی کنترل فرآیند بخش وسیعی از یک مهندسی فرآیند را به خود اختصاص می‌دهد. مهندسی کنترل فرآیند وجهی کلیدی از مباحث آموزشی و فنی مربوط به مهندسی فرآیند در دانشگاه‌ها و آموزشکده‌ها به شمار می‌رود.

مباحث مهندسی کنترل

• اندازه‌گیری:

سنسورها به منظور اندازه‌گیری متغیرها مورد استفاده قرار می‌گیرند. در سیستم‌های مهندسی فرآیند این متغیرها به عنوان مثال می‌توانند شامل فشار، دبی جریان، دما و غلظت باشند. در سیستم‌های مدرن این متغیرها به منظور پردازش‌های بیشتر، بایستی به سیگنال‌های الکتریکی معادل‌شان تبدیل شوند.

• سیستم‌های عملگر:

عملگرها به طور مستقیم فرآیند را تحت تأثیر قرار می‌دهند، بدین معنی که این تجهیزات می‌توانند مقدار متغیر اندازه‌گیری شده را تغییر دهند. دست‌کاری هدفمند دبی جریان در یک خط لوله به وسیله‌ی شیر کنترل، مثالی از این مجموعه می‌باشد.

• مهندسی کنترل:

کنترلر مقدار اندازه‌گیری شده (مانند یک دبی جریان) را از سنسور، به عنوان یک سیگنال ورودی دریافت می‌کند. در کنترلر سیگنال مربوط به متغیر اندازه‌گیری شده، با سیگنال متغیر مرجع که توسط اپراتور از پیش تعیین شده است، مقایسه می‌شود. با توجه به این اختلاف بین متغیرها، کنترلر سیگنال خروجی را به عملگر ارسال می‌کند. پردازش سیگنال در کنترلر، از ضابطه‌ی تابعی که بین متغیرهای ورودی و خروجی برقرار می‌باشد پیروی می‌کند. برای آن که امکان تنظیم بهینه‌ی این ضابطه (بوسیله پارامترهای کنترلی P ، I و D) درون کنترلر مهیا شود، وجود دانش کافی در مورد جزئیات خود فرآیند ضروری می‌باشد.