Una guida definitiva ai sistemi di controllo di processo (con tipi)

La regolamentazione degli impianti di produzione su larga scala è diventata più facile con il progredire della tecnologia. Un modo in cui queste strutture stanno cambiando è l’utilizzo di sistemi di controllo dei processi per regolare diversi aspetti dei loro processi di produzione. Sapere cos’è un sistema di controllo di processo e cosa possono fare può aiutarti a comprendere meglio la produzione su larga scala e le metriche utilizzate per garantire la qualità. In questo articolo, discutiamo cos’è un sistema di controllo di processo, esaminiamo i vantaggi del loro utilizzo nel processo di produzione ed esploriamo quali sono i diversi tipi di sistemi.

Cos’è un sistema di controllo di processo?

I sistemi di controllo di processo sono dispositivi che eseguono test di qualità in tutta una linea di produzione. Puoi anche chiamarli sistemi di controllo industriale. Lo scopo principale di un sistema di controllo di processo è quello di regolare le metriche di produzione, creare e inviare dati al produttore e garantire che la linea di lavorazione completi ogni prodotto con il minor numero possibile di errori. I sistemi di controllo di processo possono variare dall’essere molto semplici a molto complessi perché alcuni hanno solo bisogno di rilevare una metrica come la temperatura, mentre altri potrebbero aver bisogno di rilevare più metriche come temperatura, pressione e forza.

Una parte importante di un sistema di controllo di processo è un sensore in grado di rilevare una particolare metrica utilizzata nel processo di produzione. Ci sono molti tipi di sensori che molti inseriscono in queste quattro categorie:

1. Sensori di pressione

Su una linea di produzione, è possibile utilizzare un sensore di pressione per determinare le dimensioni relative dei prodotti mentre si muovono lungo la linea. Questo può aiutarti a garantire che ogni prodotto sia relativamente lo stesso. Esistono tre tipi di sensori di pressione:

• Pistone: È possibile posizionare un sensore a pistone su una linea di produzione che fa sì che i prodotti sulla linea t spingano contro il sensore e emettano un numero in base alla pressione che esercitano. Questo può inviare il numero a un dispositivo sulla linea di produzione o avere il numero inviato a un sistema informatico altrove nello stabilimento di produzione.

• Diaframma: È possibile utilizzare un diaframma se si desidera misurare l’output di molti prodotti piuttosto che le dimensioni di uno individuale. Questo può aiutarti a garantire che l’intero sistema produca un rendimento elevato anziché una dimensione specifica per il prodotto.

• Tubo di Bourdon: È possibile utilizzare un tubo bourdon per misurare le differenze di pressione. Questo può essere utile se si dispone di un sistema che utilizza gas compressi per raggiungere gli obiettivi perché è possibile tenere traccia della differenza di pressione di ciascun contenitore.

2. Sensori di flusso

È possibile utilizzare sensori di flusso per misurare la velocità con cui i volumi di liquidi o gas passano attraverso un sistema. Questo può aiutarti a regolare la quantità di pressione all’interno dell’intero sistema che questi liquidi creano e aiutarti a ridurre al minimo i costi mantenendo il flusso di questi materiali strettamente controllato. Di seguito sono riportati tre tipi di sensori di flusso:

• Volumetrica: È possibile utilizzare un misuratore di portata a spostamento positivo per misurare la velocità con cui liquidi o gas passano attraverso un sistema utilizzando la forza meccanica. Ad esempio, un misuratore che gira mentre i fluidi passano attraverso una serie di tubi, fornendo un indicatore visivo che i fluidi sono presenti.

• Differenziale: È possibile utilizzare un sensore differenziale per misurare la velocità relativa che i fluidi esercitano sul sistema e convertirli in un valore di pressione misurabile.

• Inferenziale: È possibile utilizzare un misuratore di portata inferenziale per misurare l’effetto che un flusso ha su un sistema. Ad esempio, un braccio rotante converte il numero di rotazioni che effettua in una misurazione della velocità, che consente di conoscere la velocità alla quale i vari fluidi viaggiano in tutto il sistema.

3. Sensori di forza

È possibile utilizzare sensori di forza per misurare la coppia e la tensione create da un sistema. Questo può aiutarti a verificare la presenza di danni su parti di un sistema che hanno una coppia elevata e pianificare la manutenzione di tali sistemi. Di seguito sono riportati tre tipi di sensori di forza che è possibile utilizzare:

• Meccanico: Questi meccanismi funzionano in modo simile a una scala, in cui l’applicazione della forza si riferisce direttamente alla quantità che il dispositivo muove e successivamente misura. È possibile misurare la distanza che il dispositivo muove su una scala, fornendo quantità quantificabili di forza.

• Idraulico: I meccanismi idraulici misurano la forza come una quantità di pressione. Ad esempio, poiché più forza agisce su una leva, più un cilindro d’acqua si comprime, creando letture di pressione più elevate, un’altra misura quantificabile.

• Tensione elettrica: Questo meccanismo è come uno idraulico, tranne che invece di comprimere l’acqua, questo dispositivo comprime un cilindro metallico che emette una quantità variabile di base elettrica don la quantità di forza. Questo aiuta se si desidera attivare un arresto di un sistema se viene applicata troppa forza al sensore.

4. Sensori di temperatura

È possibile utilizzare i sensori di temperatura per impostare i parametri per un intero sistema. L’esempio più basilare di un sistema di temperatura è un termostato in un edificio che regola la temperatura in un edificio. I sistemi di temperatura spesso convertono le loro misurazioni in altre quantità come forza meccanica, tensione elettrica o numericamente quando sono coinvolti in un sistema di controllo di processo. Di seguito sono riportati tre tipi di sensori di temperatura:

• Termocoppia: È possibile utilizzare questi dispositivi a filo isolato per tracciare la temperatura ambiente di un sistema in cui si trovano e convertire tale calore in una tensione elettrica quantificabile. Questo può essere utile per regolare la temperatura di un sistema permettendogli di spegnersi se diventa troppo caldo.

• Espansione liquida: Questi dispositivi si trovano più comunemente nei termometri liquidi che utilizzano mercurio o un altro fluido evaporante che mostra la temperatura di un luogo pressurizzando il cilindro all’interno del quale riposano i liquidi.

• Bimetallico: Questi dispositivi sono strisce lunghe e sottili di due o più metalli diversi che si espandono a velocità diverse man mano che il calore si applica a loro. È possibile utilizzare questi dispositivi per puntare verso un quadrante che fornisce una temperatura quantificabile o un punto in cui il sistema è diventato troppo caldo o freddo.

Vantaggi dei sistemi di controllo di processo

L’utilizzo di sistemi di controllo di processo offre diversi vantaggi, tra cui processi di produzione automatizzati, risparmio di denaro e limitazione della quantità di tempi di inattività a cui è sottoposta una struttura. Un esempio di un sistema di controllo di processo di base è un termostato, un elemento riscaldante e un elemento di raffreddamento all’interno di una stanza. Poiché la temperatura nella stanza fluttua oltre i confini impostati, il termostato accende il sistema di riscaldamento o raffreddamento per mantenere la stanza a una temperatura specifica. Nelle case, questo è spesso ciò che è comodo per gli abitanti e nei laboratori. È la temperatura per mantenere i prodotti più sicuri da usare.

Tipi di sistemi di controllo di processo

Di seguito sono riportati due tipi di sistemi di controllo di processo che è possibile suddividere in ulteriori categorie:

Sistemi di controllo di processo discreti

Questi tipi di sistemi di controllo sono spesso i più semplici perché gestiscono processi semplici come la regolazione della temperatura di una stanza o di un edificio, lo spegnimento di un sistema quando un valore quantificabile supera un parametro e altri requisiti di sistema metrico singolo. Questi sistemi spesso consentono la manipolazione diretta da parte di una persona, il che significa che qualcuno può spegnere il sistema manualmente per manutenzione e altri motivi. È possibile utilizzare sistemi discreti per la produzione su piccola scala, in cui è possibile risparmiare risorse per far sì che qualcuno guardi il sistema. Originariamente, questi sistemi erano pneumatici, ma molti sono passati ad essere completamente elettronici in anni più recenti.

Sistemi di controllo di processo distribuiti

Questi tipi di sistemi di controllo sono solitamente più complessi dei sistemi discreti. Invece di monitorare un singolo o relativamente pochi processi, questi sistemi spesso monitorano un complesso sistema di controllo. A causa della loro capacità di tracciare più tipi di dispositivi di controllo, è possibile utilizzare questi sistemi di controllo per monitorare un intero impianto di produzione. Questi sistemi in genere automatizzano i processi e dispongono di sistemi integrati per arrestare un processo se un processo supera i parametri di sicurezza o altre metriche. È inoltre possibile utilizzare questi sistemi per comunicare informazioni tra diverse sezioni di un impianto di produzione.