พื้นฐาน-การควบคุมกระบวนการในอุตสาหกรรม

Process Control

การควบคุมกระบวนการในอุตสาหกรรม (Process control) จะดีหรือไม่ดี วัดกันที่ ผลของการควบคุม ว่าควบคุมได้ตามที่ออกแบบไว้หรือไม่

Process control เริ่มต้นจากความเข้าใจในตัวแปรต่างๆ ที่อยู่ใน Process ที่เราจะควบคุม

โดยในอุตสาหกรรมการผลิต การมีตัวแปรที่หลากหลาย เช่นอุณหภูมิ อัตราการไหล ความดัน นั้น สามารถออกแบบให้ถูกวัดค่าได้อย่างต่อเนื่อง  ตัวแปรที่กล่าวมาข้างต้นอาจเป็นตัวแปรอิสระที่ไม่ขึ้นแก่กันและกัน ในกระบวนการเดี่ยว หนึ่งกระบวนการ ( Single control)ก็ได้

ทั้งนี้ทั้งนั้นหากกล่าวถึงการควบคุมแต่ล่ะตัวแปรด้วยวิธี manual จะพบว่าเป็นสิ่งที่ค่อนข้างยาก ใช้เวลามาก และ มีแนวโน้มที่จะเกิดความผิดพลาด และนำไปสู่อันตรายต่างๆ ได้  แต่การทำ Process control  ได้ทำให้เรื่องการควบคุมกระบวนการเป็นเรื่องง่ายขึ้น และยังมั่นใจได้ว่ามีความปลอดภัยต่ออุปกรณ์ และผู้ที่ทำงานอยู่หน้างานอีกด้วย

Process control 

โดยส่วนใหญ่ จะประกอบด้วยการทำงาน 3 อย่างได้แก่

• การวัดค่า  โดยจะต้องวัดให้ถูกตัวแปร วัดให้ไวและแม่นยำ

• การตัดสินใจ โดยจะต้องตัดสินใจว่าจะต้องปรับเรื่องอะไร และ ปรับเท่าใด

• การปฏิบัติการ ต้องทำการปฏิบัติการให้รวดเร็วหลังจาก มีการตัดสินใจอย่างใดอย่างหนึ่งแล้ว เพื่อไม่กระบวการออกนอกกรอบที่ควรจะเป็นมากเกินไป

จะขอกล่าวถึงคำ และ วลีที่เกี่ยวข้องกับการทำ process control ดังนี้

โดยมีตัวอย่าง Process control เป็นการเติมน้ำเข้ามาในถังเพื่อปรับอุณหภูมิถังอยู่ในระดับหนึ่งที่ต้องการเสมอ

• Set point (ค่าคาดหวัง; SP) เป็นค่าตัวแปรใน process ที่เราคาดหวังที่จะรักษาค่าให้อยู่ในระดับแถวๆนั้นอยู่เสมอ

ตัวอย่างเช่น ถ้า process ต้องการให้อุณหภูมิอยู่ที่ระดับ 100 องศาเซลเซียส และ +/- ได้ไม่เกิน 5 องศาเซลเซียส  Set point ในที่นี้ก็คือ 100 องศาเซลเซียส และ ค่า Set point อาจเป็นค่ามากที่สุด หรือ ค่าน้อยที่สุดก็ได้เช่นกัน

• Error (ค่าผิดพลาด) เป็นผลต่างระหว่างค่าที่วัดตัวแปรได้ (Process Value or Process Variable ; PV) กับ ค่าคาดหวัง  (Set point ;SP)  โดย Error สามารถเป็นบวกหรือ ลบก็ได้ ยกตัวอย่างเช่น ถ้าวัดอุณหภูมิได้ 108 องศาเซลเซียส ก็จะเท่ากับว่ามี Error อยู่ + 8 องศาเซลเซียส เป็นต้น

• Duration (ช่วงเวลา)  หมายถึงระยะเวลาที่ Error นั้นยังคงอยู่

• Offset (ค่าชดเชย) หมายถึงค่าที่เบี่ยงเบนไปจากค่า PV และคงอยู่ที่เท่าค่านั้น ตัวอย่างเช่น ถ้า ระบบ Control ของเรา สามารถควบคุมให้ได้ค่าอุณหภูมิที่ 100.5 องศาเซลเซียสอย่างต่อเนื่อง ถึงแม้ว่าเราจะตั้งค่า SP ไว้ที่ 100 องศาเซลเซียสก็ตาม นั่นหมายความว่า ค่า Offset ในที่นี้คือ 0.5 องศาเซลเซียส

• Load Disturbance  (ตัวรบกวนค่า PV)   หมายถึง สิ่งที่รบกวน process และทำให้ค่า PV ที่ต้องการออกห่างจากค่า SP

• Closed and Open Control Loops (การควบคุมแบบปิด และ การ ควบคุมแบบเปิด)

Closed control loop คือการ controlโดยการนำค่า PV ที่วัดได้ไปเปรียบเทียบกับค่า SP แล้วมีการปฎิบัติการเพื่อปรับค่าให้เข้าใกล้ค่า SP (ต้องการให้ไม่มีความแตกต่างระหว่าง 2 ค่านี้)

Open control loop คือ การ control โดยปฏิบัติการได้เองโดยไม่สนใจ PV ที่วัดได้ ณ ขณะนั้น  ตัวอย่างเช่น วาล์วน้ำจะเปิดเพื่อเพิ่มน้ำเย็นเข้ามาในระบบ โดยพิจารณาจากช่วงเวลาที่มีการตั้งไว้ล่วงหน้าแต่ไม่ได้พิจารณาจากอุณหภูมิของ fluid นะขณะนั้นจริงๆ (ไม่สนใจ PV)

Reference & Article Reference

www.mgnewell.com

PRUEKTHANON YOUTUBE CHANNEL 

PID Control             PID Tuning         AZBIL Controller SDC36 AZBIL AZBIL Controller การตั้งค่า           Process Control Basic        ISA symbol           P&ID