ابزار دقیق

ابزار دقیق

ابزار دقیق یکی از بخش‌های مهم محصولات پارس خورشید است، قطعات و ابزارآلاتی که یک پای مهم صنایع به شمار می‌روند. این اهمیت از نامشان پیداست، هم ابزار هستند و هم بسیار دقیق. این سوال در ذهن پدیدار می‌شود که مگر ابزارآلات دیگر دقیق نیستند؟ چرا، اما وظیفه اصلی ابزار دقیق دقتشان است. جایی کاربرد دارند که بحث بر سر یک صدم یک هزارم در یک سانت، یک درجه یا... است. پارس خورشید مجموعه‌ای از بهترین‌ها را گرد هم آورده است. در ادامه کمی درباره ابزار دقیق، نحوه تقسیم‌بندی و توضیحاتی درباره انواع آن آشنا می‌شویم: 

«ابزار دقیق» دقیقا چه ابزاری هستند؟ 

ابزار دقیق یا Instrumentation  ادواتی هستند که بر حسب نوع کمیت مورد نیاز واحد تحت کنترل، اعم از فشار، دما، دبی، سطح و … با توجه به شرایط و استانداردهای تعین شده، انتخاب می‌شوند و مورد استفاده قرار می‌گیرند. ابزار دقیق در حقیقت زیر ساخت یک سیستم کنترل و اتوماسیون را تشکیل میدهند و شامل ابزاری نظیر: انواع سنسور، انواع کنترلر، نشاندهنده، ترانسمیتر، رکوردر و... هستند که این ابزار وظیفه اندازه گیری، انتقال، نمایش، ثبت و کنترل پارامترهای مهم فیزیکی را در پروسه‌های صنعتی به شکلی دقیق بر دوش دارند. 

ابزار دقیق در حقیقت زیر ساخت یک سیستم کنترل و اتوماسیون را تشکیل میدهند و شامل ابزاری نظیر: انواع کنترلر، نشاندهنده، ترانسمیتر، رکوردرو… هستند که این ابزار وظیفه اندازهگیری، انتقال، نمایش، ثبت و کنترل پارامترهای مهم فیزیکی نظیر دما، فشار، فلو، سطح مایعات و … را در پروسه‌های صنعتی انجام می‌دهند. 

مهندسی ابزار دقیق چیست؟ 

مهندسی ابزار دقیق زیر شاخه‌ای از مهندسی کنترل است، که با بهره‌گیری از ابزارهای اندازه‌گیری به کنترل کمیت‌های فیزیکی می‌پردازد. رشته ابزار دقیق به دلیل وجود سنسورهای الکتریکی با رشته برق و الکترونیک ارتباط بسیار نزدیکی دارد. مهندسی ابزار دقیق به‌طور گسترده به طراحی و کنترل سیستم‌های صنعتی نظیر سنسورها، ترانسمیترها، دستگاه‌های اندازه‌گیری و کنترل‌کننده‌ها، می‌پردازد. 

مخترع ابزار دقیق چه کسی بوده است؟ 

هنوز نمی‌توان به طور یقین گفت که رشته کنترل و اندازه‌گیری توسط چه کسی اختراع شد اما ۲۶۰۰ سال قبل از میلاد مسیح، مهندسان روم باستان اولین کسانی بودند که با استفاده از وسایل اندازه‌گیری ساده و به طور دقیق، توانستند ارتفاع فونداسیون ساختمان‌های هرمی شکل خود را اندازه‌گیری کنند و سنگ‌های عظیم را انتقال دهند. رومیان همچنین توانسته بودند فلومترهای ابتدایی بسازند و به‌وسیله‌ی آن آب را هدایت و توزیع کرده و سرزمینشان را آبیاری کنند. جنگ جهانی دوم تاثیر به سزایی در پیشرفت سریع و رو به ‌جلوی ابزار دقیق داشت. ظهور عملیات‌های مبتنی بر نرم‌افزار و پیشرفت تکنولوژی، این رشته را بیش از هر زمانی تخصصی‌تر کرد. رشته ابزار دقیق در ایران تا قبل از سال ۱۳۸۵، زیرمجموعه‌ی رشته برق به ‌حساب می‌آمد اما بعد از گسترش ابزار دقیق و ارتباط آن با صنایع زیاد، تصمیم گرفتند تا رشته‌ای مجزا در صنعت برای آن در نظر بگیرند. مهندسین این حوزه را تحت عنوان مهندس ابزار دقیق و کنترل می‌شناسند. 

تقسیم‌بندی ابزار دقیق بر چه مبنایی صورت می‌گیرد؟ 

• اندازه‌گیری پارامترهای مختلف. 
• کنترل پارامترها و پردازش مقادیر اندازه‌گیری شده توسط تجهیزات کنترلی. 
• ارسال پاسخ مناسب به تجهیزات کنترل‌کننده توسط محرک‌ها. 

این ۳ فرآیند در کنار هم یک سیستم مکمل هستند که آن را سیستم کنترل اتوماتیک می‌نامیم و وظیفه‌ی آن انجام کنترل بر فرآیندی در یک مجموعه عملیاتی است. 

• اندازه‌گیری

اندازه‌گیرها کمیت‌ها را اندازه می‌گیرند، تعدادی از کمیت‌های مهم در صنعت را مرور می‌کنیم: 

• اندازه‌گیری فشار. 
• اندازه‌گیری درجه حرارت. 
• اندازه‌گیری جریان سیالات. 
• اندازه‌گیری ارتفاع مایعات. 
• اندازه‌گیری سرعت. 
• اندازه‌گیری لرزش. 
• و …. 

• کنترل‌کننده

در تاریخچه‌ی علم ابزار دقیق به دوره‌های خاصی اشاره کردیم که به ‌واسطه آن، ابزارها دقیق‌تر و اتوماتیک شدند. قبل از نرم‌افزاری شدن این ابزارها، کنترل در صنعت به‌ صورت دستی و توسط عوامل انسانی صورت می‌گرفت. اما با اختراع ترانزیستور و کارت‌های الکترونیکی برای کنترل، استفاده از عوامل انسانی به طرز چشمگیری کاهش یافت. با ورود کامپیوترهای صنعتی به نام PLC، واحدها به‌سادگی کنترل می‌شدند. امروز نیز کنترل‌کننده‌های جدیدی به نام سیستم کنترل‌کننده توزیع‌پذیر (DCS) و کنترل‌کننده‌های فازی (FCD) وارد حوزه  صنعت شده و وظیفه  کنترل را به دست گرفته‌اند. 

• محرک‌ها

محرک‌ها ابزارهایی هستند که سیگنال خروجی را از قسمت کنترل‌کننده گرفته و متناسب با این سیگنال عمل می‌کنند. از عمده ابزارهای خروجی می‌توان به شیرهای کنترل و الکتروموتورها اشاره کرد. این ابزارها کمک می‌کنند تا پارامترهای قابل ‌اندازه‌گیری را در مقدار مطلوب مورد نظر نگه دارند. 

ابزارآلات دقیق

سنسور

سنسور ابزاری است که در همه دستگاه‌های اندازه‌گیری وجود دارد و وظیفه تبدیل یک کمیت فیزیکی به یک سیگنال الکتریکی را در تجهیزات الکترونیکی یا تبدیل کمیت فیزیکی به یک سیگنال نیوماتیکی در تجهیزات نیوماتیکی دارد. انواع دستگاه‌های اندازه‌گیری دارای سنسور یا حس کننده‌های متفاوتی هستند که کمیت‌هایی مانند دما، فشار، دبی و غیره را اندازه‌گیری می‌کنند. این سنسورها بر حسب نوع عملکرد، دارای خروجی‌های متفاوتی از قبیل تغییر مقاومت الکتریکی، تغییر ظرفیت خازن، تغییر جریان الکتریکی و غیره است. سنسورها البته کاربردهایی نظیر آشکارسازی وجود یا عدم وجود نیز دارند نظیر سنسور نوری. سنسورهای دما نظیر انواع ترموکوپل و RTD و همچنین سنسورهای سیلیکونی دما. 

ترانسدیوسر

یک ترانسدیوسر (مبدل) بنا به تعریف، وسیله‌ای است که سیگنال فیزیکی حاصله از سنسور را تبدیل به یک سیگنال الکتریکی می‌کند، یعنی اگر یک سنسور فشار همراه یک ترانسدیوسر باشد، سنسور، پارامتر فشار را اندازه می‌گیرد و مقدار تعیین شده را به ترانسدیوسر تحویل می‌دهد، سپس ترانسدیوسر آن را به یک سیگنال الکتریکی و صد البته قابل ارسال توسط سیم‌های فلزی، تبدیل می‌کند؛ بنابراین همواره خروجی یک ترانسدیوسر، سیگنال الکتریکی است که در سمت دیگر خط می‌تواند مشخصه‌ها و پارامترهای الکتریکی نظیر ولتاژ، جریان و فرکانس را تغییر دهد، البته به این نکته باید توجه داشت که سنسور انتخاب شده باید از نوع سنسورهای مبدل پارامترهای فیزیکی به الکتریکی باشد و بتواند به عنوان مثال دمای اندازه‌گیری شده را به یک سیگنال بسیار ضعیف تبدیل کند که در مرحله بعدی وارد ترانسدیوسر شده و سپس به مدارهای الکترونیکی تحویل داده خواهد شد. ترانسدیوسر یکی از تجهیزات اصلی در سیستم‌های اتوماسیون برق صنعتی است که به وسیلهٔ آن می‌توان از پارامترهای شبکه برق نمونه برداری کرد (شبکه تک فاز و شبکه سه فاز) و آن‌ها را توسط ترانسمیتر تبدیل به سیگنال‌های استاندارد نمود و در ورودی دستگاه‌های اندازه‌گیری مانند نمایشگرها و کنترلرها و سیستم‌های PLC و اسکادا SCADA از آن‌ها استفاده نمود. 

ترانسیمتر

ترانسمیتر از ترکیب دو واژه TRANSFER+METER گرفته شده‌است. یعنی تجهیزی که بتواند یک کمیت فیزیکی را اندازه‌گیری کرده(METERING)و آن را به مکانی دورتر مثل اتاق کنترل انتقال(TRANSFER) دهد. می‌تواند پنوماتیکی یا الکترونیکی باشد. در هر دو مورد، سیگنال ارسالی استاندارد بوده و برای تجهیزاتی که در LOOP کنترل قرار دارند قابل فهم است. در نوع الکترونیکی جریان ۲۰–۴ میلی‌آمپر و در نوع پنوماتیکی فشار هوای 15-3 (PSI)یا (bar)از سوی TRANSMITTER به کنترلرهای الکترونیکی و نیوماتیکی ارسال می‌شود. به بیان دیگر ترانسمیتر صنعتی ابزاری است که برای اندازه‌گیری کمیت‌ها و پارامترهای مختلف نظیر دما، فشار، رطوبت، سطح مایعات، فلو، گازهای‌های محیطی و مواردی از این دست استفاده می‌گردند و مقادیر اندازه‌گیری شده را به صورت جریان الکتریکی استاندارد در بازه ۴ تا ۲۰ میلی‌آمپر روی یک زوج سیم ارسال می‌نمایند. ترانسمیتر ایزوله (TRANSMITTER) جهت تبدیل انواع سیگنال‌های آنالوگ با دقت و کیفیت عالی به کار می‌رود. با پشتیبانی از تمامی سیگنال‌ها و رنج‌های مختلف اندازه‌گیری شامل سیگنال ۴ تا ۲۰ میلی‌آمپر DC، ۰ تا ۲۰ میلی‌آمپر DC، ۰ تا ۵ ولت DC، ۰ تا ۱۰ ولت DC، انواع ترموکوپل (Thermocouple) J,K,B,R,S,T,E,N، انواع RTD و PT100، پتانسیومتر (Potentiometer)، مقاومت (Resistance). ورودی و خروجی کاملاً ایزوله در برابر نویز و نوسانات برق، فیلترینگ و تقویت سیگنال از نکات مهم در ترانسمیتر است. خروجی بدست آمده از ترانسمیترها قابل استفاده در نمایشگرها، سیستم‌های پی ال سی (PLC) و تمام تجهیزات کنترلی است و امروزه ترانسمیتر مصرف زیادی در صنایع نفت، گاز، پتروشیمی، فولاد، سیمان، ریخته‌گری، داروسازی، لوازم منزل مهندسی پزشکی و به‌طور کلی هر سیستمی که نیاز به اتوماسیون صنعتی دارد، پیدا نموده‌است. 

ساختمان ترانسمیترها: به‌طور کلی ترانسمیترها از سه قسمت اصلی حس کننده، مبدل (ترانسدیوسر) و تقویت‌کننده تشکیل می‌شود. ترانسمیترها درانواع الکتریکی و پنوماتیکی ساخته می‌شوند. خروجی ترانسمیترهای الکتریکی بین ۴ تا ۲۰ میلی‌آمپر و ترانسمیترهای پنوماتیکی بین ۳ تا ۱۵ psi بر حسب تغییرات کمیت ورودی می‌تواند تغییر کند. برای مدرج کردن یا کالیبره کردن ترانسمیترها طبق دستور سازنده با دادن ورودی‌های معین و معلوم خروجی را تنظیم می‌کنیم. 

کاربرد ترانسیمتر

کاربرد ترانسمیترها: سنسورها و ترانسمیترها اجزای یک پروسه صنعتی هستند که کاربردهای فراوانی در پروسه‌های متنوع دارند. امروزه مصرف زیادی در صنایع نفت، گاز، پتروشیمی، فولاد، سیمان، ریخته‌گری، داروسازی، مهندسی پزشکی و به‌طور کلی هر سیستمی که نیاز به اتوماسیون صنعتی دارد، پیدا نموده‌است. کاربرد عمده این قطعات در ارزیابی عملکرد سیستم و ارائه یک فیدبک با مقدار و وضعیت مناسب است که بدین ترتیب کنترلر سیستم متوجه وضعیت کارکرد آن و چگونگی حالت خروجی خواهد شد. 

پروتکل‌های سیگنالینگ در ابزار دقیق

• انواع پروتکل‌های سیگنالینگ پر کاربرد در ابزاردقیق شامل موارد زیر است: 
• حلقه جریان الکتریکی ۲۰–۴ میلی‌آمپر
• پروتکل HART، برای انتقال دیتای دیجیتال بر روی جریان ۲۰–۴ میلی‌آمپر
• پروتکل Foundation Fieldbus
• پروتکل پروفیباس (Profibus)

کنترلر

کنترلر یا کنترل‌کننده‌ها مغز متفکر سیستم‌های کنترلی هستند. خروجی‌ها یا سیگنال‌های اندازه‌گیری توسط ترانسمیتر به کنترلر، انتقال می‌یابند تا کنترلر به کمک این اطلاعات و براساس تابعی که برای آن تعریف شده‌است، تصمیمات لازم برای عکس‌العمل مورد نیاز را بگیرد. کنترل‌کننده با مقایسه سیگنال اندازه‌گیری با مقدار مطلوب و انجام محاسبات لازم، مقادیر متغیرهای تنظیم شونده را تعیین می‌کند. ;ورودی کنترل‌کننده سنسورها و ترانسمیترها وغیره.. و خروجی کنترل‌کننده‌ها کنترل ولوها و موتورها و غیره است

عنصر نهایی

تصمیمات گرفته شده توسط کنترلر، به وسیله عنصر نهایی به اجرا گذاشته می‌شود. این المان آخرین عضو یک حلقه کنترل است. در فرایندهای شیمیایی معمولاً عنصر نهایی کنترلی یک شیر است. به وسیله عنصر نهایی فرمان‌های کنترلی را می‌توان به عنصر اثرگذار بر سیستم تبدیل کرد. 

محرک

زمانی که در یک سیستم کنترل، عضو کنترل نهایی یک شیر باشد، امکان انتقال مستقیم فرمان به آن وجود ندارد. به همین علت از دستگاهی که به آن محرک یا Actuator گفته می‌شود، استفاده می‌کنند تا فرمان ارسالی از کنترلر را دریافت نموده و موجب به حرکت درآمدن دریچه بازو بست شیر شود. به عبارت دیگر وظیفه مهم محرک، تأمین انرژی لازم برای به حرکت درآوردن باز و بست دریچه شیر است. این انرژی می‌تواند از یک منبع انرژی الکتریکی یا هوای فشرده پنوماتیکی باشد. 

ریکوردر یا ثبات

ثبات یا ریکوردر و نمایشگرها از دیگر اجزاء یک سیستم کنترل هستند. ثبات‌ها تجهیزاتی هستند که به منظور ثبت تغییرات و رفتار فرایندها در طول شبانه روز استفاده می‌شوند. 

نشانگر

ایندیکیتور یا نشانگرها از دیگر اجزاء یک سیستم کنترل هستند. نشانگرها تجهیزاتی هستند برای نمایش مقادیر عددی یک پارامتر در تابلو کنترل یا اتاق فرمان مورد استفاده قرار می‌گریند. 

از نشانگرها برای پایش متغیرهای مختلفی نظیر فشار، دما، و … استفاده می‌گردد. برای مثال گیج فشار یک نشانگرها یا ایندیکیتور است که مقادیر فشار را نشان می‌دهد. 

لیست ابزار دقیق پارس خورشید

کوانتومتر

برای دریافت اطلاعات بیشتر درباره هر کدام از این ابزارها به صفحه مربوط به ان مرجعه کنید و یا با همکاران فروش ما تماس بگیرید.