سیستم های کنترل

   تاریخچه سیستم های کنترل

در چند دهه گذشته عملکرد سیستمهای کنترل به طور وسیعی تغییر کرده و دلیل آن پیچیدگی فرایندهای تحت کنترل از یک طرف وتنوع تجهیزات کنترل از طرف دیگر میباشد .تنها نیاز به یک سیستم کنترل خوب از نظر اصول مهندسی و نگهداری مطلوب آن مطرح است . نیروی محرکه برای هر کار صنعتی افزایش سود بوده و تاثیر سیستم کنترل بر میزان سود دهی یک فرایند صنعتی امری اجتناب ناپذیر است . برای مثال قیمت بالای سوخت باعث میشود ، که جهت افزایش راندمان توجه دقیقی به گرمکن های فرایند شود . لذا اندازه گیری و کنترل اکسیژن ، دی اکسید کربن ، منواکسید کربن به منظور احتساب راندمان انجام می پذیرد .

   از سال 1940 الی 1950 مدیران اجرایی علاقه مند به ایجاد اتاق کنترل ، جهت آسایش اپراتورها نبودند . تجهیزات اندازه گیری در سطح یک سیستم صنعتی پخش شده و اپراتورها مجبور بودند ، جهت اندازه گیری های لازم در کل محوطه حضور یابند . چون وسایل اندازه گیری به طور مستقیم با سیستم در ارتباط بودند ، لذا ترانسمیترها فرایند گسترش چندانی پیدا نکردند . حلقه های واحد کنترل سطح ، دبی ، درجه حرارت و فشار به علت آنکه اپراتور قادر به رسیدگی به تمام پارامترهای مذکور به صورت همزمان نبود ، به وجود آمدند و به این ترتیب کافی بود که اپراتور فقط 10 الی 20 حلقه را زیر نظر داشته باشد . از سال 1950 الی 1960 فرایندها بسیار پیچیده تر شده و تعداد حلقه های کنترل افزوده شد . به همین دلیل مرکزیت یک واحد کنترل ، احساس می شد . به علت ایجاد فاصله بین سیستم ها و اتاق کنترل ، ترانسمیترهای فرایند نیز پیشرفت پیدا کردند . چون شیرهای کنترل ماهیتا" از نوع بادی بودند ، سایر تجهیزات کنترل نیز طبیعتا" بادی بوده و به همین دلیل تعداد لوله های بادی جهت انتقال سیگنالهای فوق افزایش یافتند . حجم زیاد این خطوط انتقال سیگنال از اولین دلایل پیشرفت تجهیزات کنترلی الکترونیکی بود . آنالیزرها نیز به طور طبیعی مجبور به استفاده از عناصر الکترونیکی در پوششهای ضد انفجار شدند .

 در دههُ 1960 تا 1970 ورود کامپیوتر دیجیتال در کنترل فرایندها باعث ایجاد دگرگونی در سیستم های کنترل شد. کنترل کننده های منطقی برنامه پذیر جایگزین سیستم های رله ای قدیمی تر شده و کم کم ترکیب جدید اتاق کنترل و سیستم های کسب اطلاعات با استفاده از کامپیوتر دیجیتال مرسوم شد.از سال 1970 تا 1980 تمامی موارد دههُ قبل گسترش یافت و حرکت بسوی سیستم کنترل اتوماتیک بیشتر شد. سیستم های گسترده مبتنی بر میکروپروسسور شروع به پیدایش کرده و اپراتور از نمایشگرها جهت ارتباط با فرایند استفاده نمودند.  

 سیستمهای کنترل

کنترل علمی که در مورد چگونگی تحت اختیار درآوردن و هدایت پروسه ها صحبت می کند و پروسه فرایند یا پدیده ای است که مایل به تحت اختیار در آوردن آن هستیم . سیستم های کنترلی به دو صورت حلقه باز وحلقه بسته می باشند.    

1.  کنترل حلقه باز :

سیستم های کنترل حلقه باز سیستمهای کنترلی هستند که در آنها خروجی بر عمل کنترل تاثیری ندارد.یعنی در سیستم کنترل حلقه باز خروجی یا ورودی مقایسه نمی شوند لذا خروجی نه اندازه گیری می شود و نه پسخورانده. شکل صفحهُ بعد یک سیستم کنترل حلقه باز را نشان می دهد.

2.  کنترل حلقه بسته:

سیستم کنترل حلقه بسته سیستمی است که در آن سیگنال خروجی بر عمل کنترل اثر مستقیم دارد.یعنی سیستمهای کنترل حلقه بسته سیستمهای کنترل پسخوردی اند. به عبارت دیگر بین ورودی و خروجی پروسه ارتباط وجود دارد. سکل زیر یک سیستم کنترل حلقه بسته را نشان میدهد.

مقایسه سیستمهای کنترل حلقه باز و حلقه بسته:

یکی از محاسن سیستمهای کنترل حلقه بسته این است که پاسخ سیستم به سبب استفاده از پسخورد در مقابل اغتشاشات برونی و تغییرات درونی پارامترهای سیستم نسبتا غیر حساس است.از این رو می توان از اجزای نسبتا غیر دقیق و ارزانتری برای بدست آوردن کنترل دقیق یک دستگاه استفاده کرد. در صورتی که چنین کاری در مورد سیستمهای کنترل حلقه باز ممکن نیست.

از دیدگاه پایداری ساخت سیستمهای کنترل حلقه باز آسانتر است زیرا در این سیستمها پایداری مسئله اصلی نیست. اما در سیستمهای کنترل حلقه بسته پایداری مسئله اصلی است زیرا این سیستمها باید خطایی را که ممکن است باعث ایجاد نوساناتی با دامنه ثابت یا متغیر شوند تصحیح کنند.

در کل با استفاده مناسب از هر دو نوع سیستم کنترل به صورت ترکیبی سبب کاهش هزینه و کنترل بهتری می شود.