کنترل صنعتی چیست؟ + نکات مهمی که باید در مورد آن بدانید

کنترل صنعتی به فرآیندهایی گفته می‌شود که در کارخانه‌ها و تولیدی‌ها به کار می‌رود تا با کمک دستگاه‌های هوشمند مانند سنسورها، کنترل‌کننده‌ها و رایانه‌ها، فرایندهای تولیدی را کنترل و هماهنگ کنند. به عبارت ساده، هدف این فرآیند این است که تولید محصولات با کیفیت بالا و به طور کارآمد و ایمن انجام شود.

با توجه به اهمیت کنترل‌های صنعتی در تمامی صنایع، افرادی که این قابلیت را دارند، می توانند به‌سرعت وارد بازار کار شوند و به درآمدهای بالایی هم دست پیدا کنند. در این مقاله از وب سایت مجتمع آموزشی امیرکبیر قصد داریم تا همه چیز را در این مورد به‌صورت کامل برای شما توضیح دهیم؛ پس تا پایان با ما همراه باشید.

کنترل صنعتی چیست؟

کنترل صنعتی اصطلاحی است که به سیستم‌های خودکار اطلاق می‌شود و مسئولیت کنترل دقیق فرآیندهای تولیدی در کارخانجات را برعهده دارند و این سیستم‌ها امکان بهبود کیفیت محصول، افزایش کارایی و ایمنی محیط کار را فراهم می‌آورند. به عنوان مثال، در یک کارخانه بسته‌بندی مواد غذایی، این سیستم کنترلی می‌تواند به طور خودکار تشخیص دهد که آیا بسته‌ها به میزان صحیح وزن‌گیری شده‌اند یا خیر.

مفاهیم اولیه در مورد کنترل صنعتی

کنترل صنعتی بخش حیاتی از هر عملیات تولیدی است که به طور فزاینده‌ای در تعامل با تکنولوژی‌های پیشرفته نوین در حال توسعه است. این واژه به مجموعه‌ای از فرآیندها، سخت‌افزارها و نرم‌افزارهای مهندسی اطلاق می‌گردد که برای مدیریت، کنترل و نظارت بر دستگاه‌ها و فرآیندهای صنعتی به کار می‌روند. برای مثال، این سیستم کنترلی ممکن است در یک کارخانه تولید نوشابه برای نظارت بر سرعت نوار نقاله‌ها، دمای سردخانه‌ها و کیفیت محصول نهایی استفاده شود.

این سیستم‌ها به صورت نرم‌افزاری و با استفاده از داده‌های دریافتی از حسگرها و دیگر اشکال ورودی‌های موجود، برای اتخاذ تصمیمات سریع و دقیق به انجام وظیفه می‌پردازند. به عنوان نمونه حسگرهای دمایی در مثالِ کارخانه نوشابه، دما را ارزیابی می‌کنند و اگر دما از حد معینی تجاوز کند، یک کنترل‌کننده منطقی برنامه‌پذیر (PLC) دستور خاموش کردن یا راه‌اندازی سیستم‌های خنک‌کننده را صادر می‌کند تا دما به مقادیر استاندارد باز گردد.

آنچه کنترل صنعتی را بیش از پیش مهم می‌کند، قابلیت اطمینان بالا و قدرت انطباق سریع با تغییرات در شرایط تولید است. این سیستم‌ها به‌ویژه در محیط‌هایی که نیاز به دقت و کنترل دقیق فرآیندها وجود دارد، به کار می‌روند. با توجه به نیازهای مستمر برای بهینه‌سازی و کارایی‌های تولید، فرایندهای این سیستم‌های کنترلی، نقش مهمی در تحقق این هدف ایفا می‌کنند و به‌طور مداوم در حال تکامل برای پاسخ‌گویی به چالش‌های نوظهور صنعتی هستند.

نگاهی به پیشرفت‌های تکنولوژی در کنترل صنعتی

در دهه‌های اخیر، پیشرفت‌های چشمگیری در زمینه تکنولوژی‌های کنترل صنعتی به وقوع پیوسته است. این پیشرفت‌ها از دوران مکانیکی ساده گرفته تا دوران دیجیتال پیچیده و هوشمند، نقش محوری در بهبود و افزایش بهره‌وری و ایمنی فرآیندهای صنعتی ایفا کرده‌اند.

کنترل صنعتی اکنون شامل مجموعه‌ای از سیستم‌های بسیار پیچیده‌ی کامپیوتری است که قادر به اجرای وظایف پیچیده‌تر، با سرعت و دقت بیشتری نسبت به نسل‌های قبلی هستند. به‌عنوان مثال، کنترل‌کننده‌های منطقی برنامه‌پذیر (PLC‌ها)، که پیاده‌سازی سریع الگوریتم‌های کنترلی پیچیده را امکان‌پذیر می‌کنند، پایه و اساس بسیاری از سیستم‌های خودکار مدرن هستند.

این روند پیشرفت نه تنها در افزایش قدرت و کارایی موجود بوده است، بلکه در گسترش قابلیت‌ها و امکانات جدید نیز خود را نشان داده است. کنترل صنعتی امروزه با استفاده از تکنولوژی‌های جدید نظیر اینترنت اشیاء (IoT) و یادگیری ماشین، می‌تواند بصورت خودکار داده‌های به دست آمده از حسگرها را تحلیل کرده و بر اساس آن‌ها تصمیمات بهینه‌سازی تولید را اتخاذ کند. به‌ عنوان نمونه، یک سیستم کنترل صنعتی مجهز به IoT، می‌تواند اطلاعات دستگاه‌ها را از راه دور بررسی کرده و از روی داده‌های تاریخی، پیش‌بینی‌هایی در مورد نگهداری و تعمیرات زمان‌بندی شده ارائه دهد.

همینطور، ادغام تکنولوژی‌های پیشرفته‌تر در کنترل صنعتی، به‌خصوص در زمینه هوش مصنوعی، این امکان را به وجود آورده که تصمیم‌گیری‌های بسیار پیچیده بر پایه داده‌های ساختار نیافته یا غیرقابل پیش‌بینی صورت گیرد. سیستم‌های خودیادگیر به‌طور مستقل الگوهایی را تشخیص می‌دهند که برای انسان‌ها قابل درک نیست، و بر اساس این الگوها راهکارهای کارآمدتری را پیاده‌سازی می‌کنند. این توانایی برای پیش‌بینی و پیشگیری از شکست‌های تجهیزات پیش از وقوع آن‌ها، انقلابی در نگهداری پیش‌گیرانه ایجاد کرده است.

با تکیه بر این پیشرفت‌ها، کنترل صنعتی به حیاتی‌ترین بخش عملیات تولید و بهره‌برداری در بسیاری از صنایع تبدیل گشته و آینده‌ای را شکل می‌دهد که در آن ماشین‌ها نه تنها دستورات صادر شده را اجرا می‌کنند، بلکه قادرند با یکدیگر هماهنگ شوند و به طور فزاینده‌ای خودکار و هوشمند عمل کنند.

اجزای کلیدی سیستم‌های کنترل صنعتی

برای اینکه بتوانیم اطلاعات خود را در مورد کنترل صنعتی کامل کنیم، باید اطلاعات کاملی هم در مورد اجزای این سیستم کسب کنیم. در ادامه‌ی این مقاله از وب سایت مجتمع آموزشی امیرکبیر، این موضوع را بیشتر بررسی کرده‌ایم:

حسگرها: چشم و گوش سیستم

حسگرها، بخش اساسی هر سیستم کنترل صنعتی را تشکیل می‌دهند. آن‌ها داده‌های مربوط به محیط را جمع‌آوری می‌کنند که شامل هر چیزی از دما، فشار گرفته تا سطح مایعات می‌شوند. برای نمونه، در صنعت پتروشیمی، حسگرهای فشار برای اطمینان از اینکه فشار داخل مخازن تحت کنترل است و از حد تعیین‌شده تجاوز نمی‌کند، حیاتی هستند.

کنترل‌کننده‌ها: مرکز فرماندهی

کنترل‌کننده‌ها داده‌های دریافتی از حسگرها را تحلیل کرده و دستورالعمل‌های لازم را برای تنظیم فرآیندها صادر می‌کنند. در یک سیستم تهویه خودکار، کنترل‌کننده قادر به تنظیم دمای اتاق بر اساس اطلاعات حسگرهای دما که به طور مداوم جریان دمایی را اندازه‌گیری می‌کنند، است.

اکچویتورها: بازوهای عملیاتی

اکچویتورها یا همان عملگرها که به‌عنوان عناصر اجرایی عمل می‌کنند، وظیفه اجرای دستورات صادر شده از کنترل‌کننده‌ها را برعهده دارند. این تجهیزات، مانند والوها یا موتورها، تغییرات لازم را در فرآیندهای فیزیکی اعمال می‌کنند. به شکل عینی، در کارخانه‌های تولید نوشابه، اکچویتورها سرعت ریختن نوشابه به بطری‌ها را دقیقاً کنترل می‌کنند تا از ریخت و پاش جلوگیری شود.

نرم‌افزار کنترل: مغز متفکر

نرم‌افزار کنترل، مسئولیت تجزیه و تحلیل داده‌ها و تعریف الگوریتم‌های کنترلی را دارد. این نرم‌افزارها سناریوهای پیچیده و چندگانه‌ای را برای اطمینان از روان بودن فرآیندها و پیاده‌سازی اقدامات تصحیحی در شرایط غیرمترقبه مدیریت می‌کنند. در کارخانه‌های تولید خودرو، نرم‌افزارهای کنترل، فرمان‌های دقیقی برای ربات‌های جوشکاری صادر می‌کنند تا اطمینان حاصل شود که هر جوش با بالاترین استانداردهای کیفی انجام می‌گیرد.

مجموعاً، این اجزای کلیدی با همکاری یکدیگر سیستمی را تشکیل می‌دهند که کنترل صنعتی را به قلب تپنده‌ی هر مرکز تولید مدرن تبدیل کرده است. از کارخانجات تولیدی گرفته تا تاسیسات حیاتی برق و آب، این سیستم‌های کنترل با دقت و هوشمندی فعالیت می‌کنند تا اطمینان حاصل شود که تمام عناصر یک فرآیند تولیدی کارآمد، بهینه و ایمن اداره می‌شوند.

آینده صنایع در دستان کنترل صنعتی

آینده‌ای روشن در انتظار صنایع متکی بر پیشرفت‌های قابل توجه در حوزه کنترل صنعتی است. همانطور که این سیستم‌ها به دلیل افزایش کارایی و بهره‌وری مورد توجه قرار گرفته‌اند، استفاده از آن‌ها به سرعت در حال گسترش است. به‌عنوان مثال کارخانجات تولید خودرو با استفاده از سیستم‌های پیشرفته کنترلی، می‌توانند دقت و سرعت تولید را به میزان قابل توجهی افزایش دهند. کنترل‌کننده‌های دقیق مانند ربات‌های جوشکاری هوشمند و خطوط مونتاژ خودکار اکنون قادر به تولید خودروهای با کیفیت بالا و در زمانی کوتاه‌تر هستند، و این تنها نوک کوه یخ است.

پیشرفت در حوزه کنترل صنعتی به معنای ادغام فناوری‌های نوین مانند یادگیری ماشین و تحلیل داده های عظیم (بیگ دیتا) است که می‌توانند تصمیم‌گیری‌ها را بهبود بخشیده و منجر به بهینه‌سازی فرآیندهای تولیدی شوند. در صنعت انرژی، برای نمونه، کنترل صنعتی با استفاده از الگوریتم‌های پیچیده می‌تواند به تأمین کننده‌ها کمک کند تا پیش‌بینی دقیق‌تری از تقاضا داشته باشند و بر اساس آن، تولید انرژی خود را مدیریت نمایند.

در نتیجه، کنترل صنعتی نه تنها اثرات مستقیم بر بهره‌وری و کیفیت دارد، بلکه زیربنای تحول دیجیتال در صنایع مختلف را نیز شکل می‌دهد. همچنین کنترل‌کننده‌های هوشمند به شرکت‌ها امکان می‌دهند که قبل از بروز مشکلات جدی، نگهداری و تعمیراتی را پیش‌بینی و انجام دهند. به طور خلاصه، تکامل سیستم‌های کنترل صنعتی آینده‌ای است که در آن تمام جنبه‌های تولید به خودکار سازی‌های پیشرفته وبینش‌های عمیق‌تر داده محور متکی خواهد بود.

کاربرد نرم‌افزار WinCC در کنترل صنعتی

نرم‌افزار WinCC، که یک نرم‌افزار از خانواده SIMATIC Automation از شرکت Siemens است، نقش بسیار مهمی در کنترل صنعتی ایفا می‌کند. این نرم‌افزار یک سیستم نظارتی و جمع‌آوری داده‌ها (SCADA) است که به کاربران اجازه می‌دهد فرآیندهای صنعتی را به طور دقیق تحت نظر داشته باشند و کنترل کنند. به عنوان یک مثال واقعی، در صنعت پالایش نفت، WinCC به مهندسان می‌دهد تا داده‌های حیاتی مانند جریان، فشار، و دمای فرآیندها را در زمان واقعی جمع‌آوری و نمایش دهند، که به آن‌ها امکان می‌دهد واکنش سریع و مؤثر به هرگونه تغییرات غیرمنتظره از پیش تعیین شده را داشته باشند.

نرم‌افزار WinCC به شرکت‌ها این توانایی را می‌دهد که نه تنها به کنترل صنعتی فرآیندها به شیوه‌ای ساده بپردازند بلکه سیستم‌های اطلاعاتی را نیز برای تحلیل روند و بهبود مداوم فراهم می‌آورند. برای نمونه، کارخانه‌های تولید مواد غذایی می‌توانند با کمک WinCC سیستم‌های خود را طوری تنظیم کنند که استانداردهای دقیق کیفیت و بهداشت را رعایت کنند و در عین حال، بهره‌وری خود را مکسیمم کنند.

بنابراین می‌توان چنین نتیجه گرفت که با قابلیت‌های متنوع و انعطاف‌پذیری بالا، WinCC به یک ابزار قدرتمند در صنعت تبدیل شده است. این نرم‌افزار نقشی کلیدی در کنترل صنعتی دارد و به عنوان رابط بین تجهیزات میدانی و تصمیم‌گیرندگان سطح بالا عمل می‌کند، تضمین می‌کند که اطلاعات مهم به صورت بی‌وقفه و مؤثری جریان داشته باشد تا یک تولید پایدار و ایمن حاصل شود.