کنترل فرآیند در کارخانه های فرآوری

استفاده از ابزار دقیقو کنترل دارای اهمیت بالائی جهت عملکرد موثر و مطمئن کارخانه های فرآوری می باشد. استفاده از سیستمهای فرآوری پیوسته، کارخانه های باظرفیت بالاتر، استفاده از مواد خام با کیفیت پایین تر، نیاز به بهره وری انرژی، سختگیری روی کیفیتهای مشخص، حاشیۀ اقتصادی کمتر، قوانین سختگیرانۀ محیط زیستی همه این موارد از جمله عوامل موثر در افزایش اهمیت استفاده از ابزار دقیق و سیستمهای کنترل در کارخانه های فرآوری هستند. در ده سال گذشته ظهور سیستم هایی بر پایۀ ریز پردازنده ها بوجود آوردندۀ تغییرات گسترده ای در محیط استفاده از ابزار دقیق و کنترل بوده است. دستگاههای بسیار پیشرفتۀ اندازه گیری که فرستندۀ هوشمند نامیده می شوند قابل دسترسی گردیده اند، توابع هوشمند بسیاری مانند خود تنظیمی و خود تشخیصی را یکی کرده اند. بطور مشابه سیستمهای کنترل بادی مرسوم بطور حقیقی توسط سیستمهای توزیع شده کامپیوتری جانشین شده اند.

بسته به سطح هوشمندی، وسیله کنترل فرآیند می تواند بصورت زیر طبقه بندی گردد:

1 – وسائل محافظ سادۀ بهم پیوسته و هشدار. اینها معمولاً سیستمهای تحت عملکرد رله ای ( دستگاه تقویت و باز پخش) ساده هستند که در چرخه های باز کار می کنند. شکل 1-1 یک مثال ساده از بهم پیوستگی را نشان می دهد. در این مثال اگر دمای تحمل شده از مقدار ایمن تجاوز کند موتور بطور خودکار جریان برق را قطع می کند. در سیستمهای کنترل امروزی اجزای کارخانه نهایی توسط یک سیستم پیچیدۀ بهم پیوسته جهت عملیات ایمن، راه اندازی خودکار، توقف اضطراری و توقف خودکار بهم متصل هستند. یک طبقه از تجهیزات بعنوان کنترل کننده های منطق قابل برنامه ریزی ( PLC ) شناخته می شوند جدیداً جهت کاربردهای بهم پیوسته استفاده می شوند.

2 – سیستمهای کنترل سادۀ پایدار کننده. در این سیستمها ورودیهای سیستم تا جائیکه ممکن باشد ثابت نگه داشته می شوند. در مثال آسیای گلوله ای نشان داده شده در شکل 1-2 نرخ جریان جامد، نرخ جریان آب، سرعت نوار و سرعت آسیا ثابت نگاه داشته شده اند و بدان منظور است که توزیع ابعادی ذرات خروجی ثابت بماند. اشکال این قبیل سیستمها  آن است که اگر برخی دیگر از متغیرها ( مثل سختی مواد ) تغییر کند، فرآیند آشفته شده و ما راهی برای کنترل آن نخواهیم داشت. هنوز این قبیل تکنیکها خیلی اوقات جائیکه پیچیدگی فرآیند مانع استفاده از کنترلهای پیشرفته تر است کاملاً مورد استفاده است. یک مثال کلاسیک کوره احتراق است در جائیکه متغیرهای مختلف فرآیند مرتبط با بارگذاری مواد و انفجار هوا با این امید که کیفیت مواد داغ تولید شده ثابت خواهد بود، ثابت نگاه داشته شد.

 3 – کنترل متغیرهای فرایند مانند دما، فشار، جریان، سطح، ترکیب، pH و غیره. بوسیله کنترل فیدبک منفی و بوسیله استراتژیهای پیشرفته تر مانند آبشاری، فیدفوروارد، نسبت و کنترل انتخابی. در شکل 1-3 اصل اساسیِ فیدبک منفی نمایش داده شده است. سطح مخزن بوسیله شناور حس شده و از طریق اهرم به جریان ورودی فیدبک شده است. جریان ورودی مطابقاً توسط شیر تنظیم شده است.هنگامیکه سطح پایین می رود جریان افزایش می یابدو بالعکس. مفهوم فیدبک منفی این است که اطلاعات بدست آمده از سمت خروجی فرآیند به سمت ورودی در جهت منفی فیدبک می شود. بهرحال ما مفهوم فیدبک منفی را با این کنترل کننده خودکار ساده نمایش داده ایم، در کارکرد واقعی کارخانه این مفهوم بوسیله سیستمهای پیشرفته تر همانطور که در شکل 1-4 نشان داده شده است اجرا شده است.