ابزار دقیق و اتوماسیون

گردآوری : میلاد جعفرزاده

شرکت کنترل سازان فرایند

 

گام های اساسی جهت تبدیل شدن به مهندس ابزاردقیق

‎1) ابزار دقیق چیست ؟

2) استانداردهای ابزار دقیق

3) تجهیزات ابزار دقیق

4) صنایع مرتبط با ابزار دقیق

5) رشته و گرایش‌‌های دانشگاهی ابزار دقیق

6) آموزش ابزار دقیق

7) بازارکار مهندسی ابزار دقیق

 

• ابزار دقیق چیست؟

ابزار دقیق زیر ساخت یک سیستم کنترل و اتوماسیون را تشکیل میدهند و شامل ابزاری نظیر:انواع سنسور، انواع کنترلر، نشاندهنده، ترانسمیتر، رکوردر و… میباشند که این ابزار وظیفه اندازه گیری، انتقال، نمایش، ثبت و کنترل پارامترهای مهم فیزیکی را در پروسه های صنعتی به شکلی دقیق بر دوش دارند. ابزار دقیق، هنر و علم استفاده از تجهیزاتی است که به خوبی و با کمترین خطا، کمیت های مورد نظر در کارخانه یا سایت را اندازه گیری کنند.

مهندسین این حوزه را، تحت عنوان مهندس ابزاردقیق و کنترل می‌شناسند.

مراحل اجرای پروژه ها بدین صورت میباشد:

• طراحی
• تامین و خریداری
• نصب
• بهره برداری

 

 

• طراحی

 

اولین مرحله، فهمیدن و درک کردن فرآیندی است که قصد کنترل آن را داریم.

طراحی یک فرآیند، امری کاملا تخصصی و متناسب با صنعت موردنظر و هدف مربوطه است.
در ابتدای کار یک مهندس فرآیند یا شیمی و یک مهندس ایمنی ، فرآیندی که بایستی در سیستم انجام شود را مورد تحلیل قرار می‌دهند؛ سپس متناسب با اطلاعات اولیه و پروسه‌ای که به ما داده می‌شود، واحد ابزار دقیق و کنترل شروع به طراحی سیستم کنترل و شناسایی تجهیزات ابزار دقیق مورد نیاز می‌نماید.

• تامین تجهیزات

 

انتخاب تجهیزات مناسب تخصص اصلی مهندس ابزاردقیق است و این مهم با به دست آوردن مهارت در حوزه ابزار دقیق به دست می آید.

لازمه انتخاب تجهیزات مناسب علاوه بر تخصص، شناخت بهترین تولید کنندگان و شرکت های تامین کننده تجهیزات ابزاردقیق میباشد که به طور مختصر در ادامه تحلیل خواهد شد.

انتخاب تجهیزات مناسب از نظر قیمت و کیفیت نقش بسیار تایین کننده ای جهت ادامه حیات پروژه در بلند مدت را دارد.

 

• نصب تجهیزات

 

در این مرحله شما میبایست با نصب و اتصال تمامی تجهیزات بر روی خط و مخازن آشنایی و تجربه کافی داشته باشید.همچنین مدارکی تحت عنوان مدارک hook-up میبایست توسط مهندس ابزاردقیق تهیه و به کارفرما ارایه شود.این مدرک اطلاعات مناسب و جامعی درمورد نصب و اتصالات را بررسی میکند.

 

• راه اندازی و بهره برداری

 

راه اندازی و بهره برداری پروژه جزو پر استرس ترین قسمت های کار میباشد.لازمه عبور از این مرحله اجرای تمامی مراحل قبل با نهایت دقت و تخصص میباشد.در هنگام راه اندازی پروژه ، اصول ایمنی باید تمام و کمال رعایت گردد .

 

• استاندارد های ابزاردقیق

 

 

قوانین و اصول مورد استفاده در این حوزه با عنوان استاندارد های ابزاردقیق شناخته میشود. این استانداردها، مبنا و مرجع ابزار دقیق برای سازمان‌های مربوطه برای انجام تمامی کارها در این حوزه هستند. به کلیه‌ی اصول و قواعد  موجود جهت طراحی، ساخت و نصب هر تجهیز، استانداردها می‌گوییم.

مهمترین استانداردی که ما به آن مراجعه خواهیم کرد، استاندارد ایرانی IPS است.
IPS، از مهمترین استانداردهای نفت و گاز می‌باشد و از آن علاوه بر نفت و گاز در صنایع دیگر نیز استفاده می‌شود.
این استاندارد به طور کلی به سه بخش متریال (M)، ساختار (C)  و الکتریکال (E) تقسیم بندی می‌شود.

در موارد متعددی به این استاندارد رجوع خواهیم کرد و از آن برای اندازه گیری پارامترهای مختلف، بهره می‌بریم.

استانداردهای بین المللی API و ISA نیز، از پرکاربردترین استانداردهای ابزار دقیقی هستند.

یک مهندس ابزاردقیق، بایستی به خوبی با این استانداردها آشنا باشد و به قول برخی از اساتید اهل فن، این استانداردها را بایستی از حفظ باشیم

در فایل زیر، استاندارد مربوط به ساختار و طراحی ادوات ابزار دقیق فشار را مشاهده می‌کنید و به شما پیشنهاد میدهیم آن را مطالعه بفرمایید :

http://igs.nigc.ir/STANDS/IPS/c-in-110.PDF

 

استاندارد نصب تجهیزات

استاندارد نصب تجهیزات در فایل استاندارد ها لحاظ شده است.در اجرای پروژه به صورت عملی نیاز به حفظ تمامی استاندارد ها نیست و در هنگام نصب هر تجهیز، اطلاعات نصب مطالعه و تجهیز براساس ضوابط موجود نصب میگردد.

تجهیزات ابزار دقیق

1.اندازه گیرها
قسمت اندازه گیر مقدار واقعی عنصر مورد نظر را اندازه گیری می کند. پارامترهای مختلفی در صنایع برای کنترل اندازه گیری می شود. مهمترین پارامترهایی که در صنعت برای کنترل اندازه گیری می شوند عبارتند از :

اندازه گیری فشار measurement of the pressure

اندازه گیری درجه حرارت  measurement of the temperature

اندازه گیری جریانات سیالات measurement of the flow

اندازه گیری ارتفاع مایعات measurement of the level

۲.کنترل کننده ها
بخش دوم ابزار دقیق بخش کنترل می باشد در ابتدای شروع صنعت که کنترل بصورت امروزی نبود کنترل بوسیله عوامل انسانی انجام می شد سپس با پیشرفت علم سیستم کنترل اتوماتیک با بوجود آمدن ادوات نیوماتیکی (بادی) وارد مرحله جدیدی شد. بعد از مدتی با اختراع ترانزیستور استفاده از کارتهای الکترونیکی برای کنترل آغاز شد با بوجود آمدن این قطعات کنترلی استفاده از عوامل انسانی برای کنترل کمتر می شد. در ادامه پیشرفت علم کامپیوترهای صنعتی با نام plc وارد صنعت شدند بوسیله این plc ها واحدها به آسانی کنترل می شدند و تغییرات نیز به آسانی در واحدها انجام می گرفت.
امروزه کنترل کنندهای جدیدتری بنام سیستم کنترل کننده توزیع پذیر(DCS) و کنترل کننده های فازی (FCD) وظیفه کنترل را در واحدهای صنعتی بر عهده دارند.

۳.محرکها (ادوات خروجی)
محرکها ادواتی هستند که سیگنال خروجی را از قسمت کنترل کننده می گیرد و متناسب با این سیگنالها عمل می کند. از عمده ادوات خروجی می توان به شیرهای کنترل و الکتروموتورها اشاره کرد. این ادوات با عملکرد خود باعث کنترل پارامترهای اندازه گیری شده در مقدار مطلوب و مورد نظر می شوند . این ادوات گستره تنوعی زیادی دارند.

 

خریداری و تامین تجهیزات ابزار دقیق

در ادامه و همراه با مرجع ابزار دقیق به بررسی مختصری در مورد برترین برندها و شرکت های تامین کننده تجهیزات ابزار دقیق خواهیم پرداخت.

امروزه با گسترش علم و دانش، فروشگاه های ابزار دقیق و شرکت های تامین کننده تجهیزات ابزار دقیق روند رو به رشدی را داشته و شما به راحتی می‌تواید نیازهای خود را برای خرید این تجهیزات، برطرف نمایید.

 

لیست برترین شرکت های تامین کننده تجهیزات ابزار دقیق را در ادامه آورده‌ایم:

• Endress Hauser
• Rosemount

شرکت های اِندرِس هُوزِر و رُز مُنت بی شک بی رقیب ترین و از بهترین تولیدکنندگان تجهیزات ابزاردقیق هستند.
مثلا یکی از پرکاربردترین ادوات ابزار دقیق ، pt100  است.
از بهترین تولید کنندگان مقاومت های متغیر با دما (rtd)، شرکت Endress Hauser است.

rtd   مربوط به این شرکت به صورت زیر است:

 

 

محصولات اندازه گیری فشار و دمای این دو شرکت از کیفیت خوبی برخوردار است.

همچنین به شرکت های زیر نیز به عنوان دیگر تولیدکنندگان معتبر تجهیزات ابزار دقیق می‌توان اشاره کرد.

• KROHNE
  یکی دیگر از تجهیزات پرکاربرد و خیلی مهم در صنایع مختلف، فلومتر ها (به منظور اندازه گیری جریان عبوری از پایپ)هستند.
  بی شک، در کنار شرکت Endress Hauser ، برند کِرُنه (KRONHE) یکی از بهترین تولیدکنندگان این محصول است.

• ABB
• FISHER
• YOKOGAWA
• IFM
• VEGA
• HACH

این شرکت ها نیز به عنوان مرجع ابزار دقیق در خرید و تامین تجهیزات ابزار دقیق به حساب می‌آیند.

 

کاربرد ابزار دقیق در صنعت

با توجه به پیشرفت بسیار صنایع ، تصور به سرانجام رسیدن این پروژه ها بدون ابزاردقیق محال است. میتوان گفت تقریبا در تمام صنایع ردپایی از ابزار دقیق دیده میشود که راهی برای بهبود این صنایع تلقی میگردد.

کاربرد ابزار دقیق در صنایع نفت و صنایع زیرشاخه آن

این صنایع و صنایع مشابه آنها که بیشتر تولیدات و محصولات آنها سیالات و مایعات هستند، معمولا دارای خط لوله ای برای انتقال این مایعات، مخازنی برای ذخیره، سیستمی برای اندازه گیری پارامترهای مختلف محصول و مواردی از این قبیل هستند. بعنوان مثال مقدار فلوی نفت در حال عبور از خط لوله انتقال ، سطح مخازن ذخیره سازی و یا فشار گاز درون مخازن، همه و همه پارامترهایی هستند که برای اندازه گیری آنها نیاز به ابزار دقیق کاملا مشهود است،چرا که کوچکترین خطایی در این اندازه گیری ها باعث بوجود آمدن ضرر های بسیار کلانی میگردد.

 

کاربرد ابزار دقیق در صنایع سیمان، معادن و صنایع اینچنینی

همانند صنایع نفت و گاز، هر صنعت دیگری برای کنترل صحیح فرایند تولید خود نیاز به اندازه گیری پارامترهایی از قبیل :

 

• کنترل و اندازه گیری سطح سیلوهای ذخیره سازی سیمان
• کنترل و اندازه گیری فشار بخار دیگ های بخار
• کنترل و اندازه گیری دبی خروجی مایعات و ضایعات
• اندازه گیری وزن محصول تولید شده

• اندازه گیری میزان سوخت مصرفی با فلومتر

• اندازه گیری دمای کوره با سنسور دما
• اندازه گیری سطح دیگ های بخار با استفاده از سطح سنج ها

 

 

 

 

رشته ابزار دقیق و گرایش‌‌های دانشگاهی ابزار دقیق

تحصیلات آکادمیک و دانشگاهی در رشته ابزار دقیق و در کشور عزیزمان ایران معمولا به یکی از صورت‌های زیر است:

•   اگر از دوستانی هستید که در فنی و حرفه ای مشغول به تحصیل هستید،
  پس از گذر از دوران دبیرستان و شرکت در کنکور مقطع کاردانی، بایستی گرایش کاردانی ابزار دقیق را انتخاب کنید.
  این گرایش در اکثر دانشگاه های فنی و در 4 یا 5 ترم ارائه می‌شود.
  در برخی موارد ممکن است که این گرایش را با نام “کارشناسی ناپیوسته مهندسی تکنولوژی کنترل و ابزار دقیق” شنیده باشید،
  که دروس مشابهی را دارند و با این تفاوت که دروس مربوط به کاردانی ابزار دقیق، بیشتر عملی و پژوهشی است و
  در آن تا حد امکان به تجهیزات ابزار دقیق پرداخته می‌شود.
•   اگر از دوستانی هستید که در رشته های مهندسی و ریاضی تحصیل کرده‌اید (یا در حال تحصیل هستید)،
  در انتخاب گرایش کارشناسی ارشد با 2 انتخاب رو به رو هستید:
•   یکی از این انتخاب ها، گرایش کارشناسی ارشد مهندسی ابزار دقیق و اتوماسیون در صنایع نفت است.

نقشه خوانی و پرکردن مدارک مهندسی ابزار دقیق

در ابتدای این نوشته به 4 مرحله برای انجام یک پروژه ابزاردقیق اشاره کردیم
اولین مرحله، طراحی بود که متناسب با اطلاعات اولیه‌ای که در مورد سیستم به ما داده می‌شد، شروع به کار می‌کردیم.

یکی از مهمترین کارهایی که در مرحله طراحی بایستی انجام بدهیم، نقشه خوانی و پر کردن مدارک مهندسی است.
یکی از مدارک مهمی که در این رابطه به ما می‌دهند، مدرک Instrument list است، که
لیست کاملی از تمامی تجهیزات ابزار دقیقی که در آن پروژه استفاده می‌شود، داخل آن گنجانده شده است.
البته اگر تجهیزات جدیدی را هم متناسب با پروسه، در نظر گرفتید، آن را در لیست خرید و در داخل دیتاشیت وارد کنید.

برای هر پالایشگاه و هر سیستمی یک نقشه‌ای وجود دارد که بیانگر تجهیزات استفاده شده در سیستم و پروسه های در حال اجرا در کارخانه است.
به این نقشه، نقشه P&ID می‌گوییم. (با این نقشه زیاد سر و کار خواهیم داشت)
نقشه P&ID راهنمای ما در بررسی پالایشگاه‌ها و سیستم‌های صنعتی است.

نقشه خوانی P&ID ، اصلی‌ترین و ضروری‌ترین دانشی است که یک مهندس ابزاردقیق بایستی به آن تسلط پیدا کند.
شما با یادگیری نقشه خوانی P&ID ابزار دقیق، قادر به دنبال کردن پروسه‌های در حال اجرا در سایت خواهید بود.

در این مطلب (بر روی این مطلب کلیک کنید) نحوه پر کردن دیتاشیت یک گیج فشار با استفاده از نقشه خوانی P&ID را مشاهده می‌کنید.
در واقع می‌توان گفت که نقشه P&ID، مرجع ابزار دقیق هر سیستم (Plant) هستند و
همواره به این نقشه‌ها رجوع خواهیم کرد.

نرم افزارهای ابزار دقیق

شاید برایتان سوال باشد که نقشه‌های P&ID را چگونه تهیه می‌کنند.
یا اینکه چه نرم‌افزارهایی در شاخه ابزار دقیق استفاده می‌شود و کدامیک را باید یاد بگیریم؟

برای روشن‌تر شدن این موضوع، ما را در مرجع ابزار دقیق دنبال کنید

 

نرم افزارهای سایزینگ ولو

در حوزه ابزار دقیق، نرم افزارهای مختلفی از جمله برای ولوها (شیرهای کنترلی) و حوزه ایمنی وجود دارد.

در واقع سایزینگ ولوها دارای نرم افزارهای خاص و مخصوص به خودش است و
بر اساس همین نرم افزارها، مدارکی را در مورد سایزینگ ولوها ارائه خواهیم داد.

نرم افزار سایزینگ کنترل ولو شرکت فیشر ( (Fisher Control Valve Sizing (Firstvue) ) یکی از این نرم‌افزاره است.

همچنین برای ولوهای ایمنی هم نرم افزار Valvestar مورد استفاده قرار می‌گیرد.

اریفیس یکی دیگر از تجهیزات ابزار دقیق است که به وفور در صنایع و پروژه‌های مختلف کاربرد دارد.

برای اریفیس‌ها نیز سایزینگ را داریم و یکی از مهمترین نرم‌افزارهایی که برای این کار استفاده می‌شود،
نرم افزار شرکت دنیل Daniel Orifice Calculator است.

شما می‌توانید با سرچ کردن این نرم‌افزار ها به زبان انگلیسی به آموزش و یادگیری این نرم‌افزار ها بپردازید.

همچنین ما نیز در بسته INSTART تمامی این نرم‌افزارها را آموزش خواهیم داد تا اگر کسی مشکلی در یادگیری دارد،
به راحتی بتواند به این مهارت دست پیدا کند.

از نرم افزارهای دیگری که در این فیلد و رشته توصیه می‌شود که حتما فرابگیرید، می‌توان به اتوکد اشاره کرد که
بسیاری از نقشه های P&ID و hook-up با همین نرم افزارها طراحی می‌شوند. از eplan هم به همین منظور استفاده می‌شود.
نرم افزار intools یکی دیگر از نرم افزارهای کاربردی و مناسب برای طراحی نقشه های P&ID و hook-up ماست.

از نرم افزار PDMS، برای طراحی و مدلسازی واحدهای صنعتی استفاده می‌شود.

در ادامه و در مرجع ابزار دقیق ، به بررسی بخش جذاب بازارکار ابزار دقیق می‌پردازیم.
هدف ما در مرجع ابزار دقیق ، نشان دادن مسیر صحیح رسیدن به قله های ابزار دقیق و
رساندن شما به دانش و شغل مناسب در شاخه ابزار دقیق است.

و در انتها می پردازیم به پرسشی که مهندسین تاز ه وارد از ما دارند

 

 

7)  بازار کار مهندسی ابزار دقیق

از آنجایی که رشته ابزاردقیق، یک شاخه تقریبا نوظهور به حساب می‌آید؛
از بازار کار و اشتغال نسبتا خوبی (حتی با وجود شرایط فعلی صنعت کشور) برخوردار است.

با شروع هر پروژه صنعتی، به تعدادی مهندس ابزار دقیق و کنترل نیاز است تا
به طراحی سیستم مورد استفاده و سنسورها و تجهیزات ابزار دقیق موردنیاز بپردازند.
سپس بهترین تجهیزات را خریداری کرده و متناسب با سیستم بر روی پلنت سوار کنند.

استخدام مهندس کنترل ابزار دقیق

شرکت‌های بسیاری، از جمله شرکت های مشاور، شرکت های پیمان کاری ، شرکت های ناظر و حتی مراکز فروش و تامین کنندگان، نیازمند به یک مهندس ابزار دقیق هستند.

قطعا برای استخدام در شغلی مناسب و با حقوق خوب، بایستی دانش فنی خود را به حد مطلوبی برسانید.

توصیه می‌شود که برای شروع کار، وقت زیادی را برای آموزش و یادگیری اکثر تجهیزات مورد استفاده در صنعت و ابزار دقیق اختصاص دهید، سپس از یک کارخانه و محیط صنعتی استارت بزنید و سعی کنید که با تجهیزات به صورت حضوری در تماس باشید.

در ابتدای کار با سختی های زیادی مواجه خواهید شد (در حدود 3 تا 4 سال).
اما بعد از آن بسیار راحت تر پیش خواهید رفت

به قول خودمان “یه سال بخور نون و تره (در ابزار دقیق 4، 5 سال)، یه عمر بخور نون و کره”

این را هم باید بدانید که نقش مهندس ابزار دقیق، یک نقش تثبیت شده در صنعت است.

 

شما به عنوان متخصص ابزار دقیق باید تجهیزاتی را خریداری و تعمیر کرده یا مورد تحلیل قرار دهید که
مقادیر سیالات داخل لوله ها و مخازن را نمونه گیری کرده و اطلاعات دقیقی از شرایط پروسه را به سیستم کنترل ارسال کنند.

شما با مدارک فنی و دیتاشیت‌های مختلفی سر و کار دارید که پیش‌تر هم اشاره کردیم،
یکی از مهمترین چیزهایی که شما بایستی به آن تسلط داشته باشید، همین پر کردن مدارک مهندسی است.

شرایط کاری در این حرفه نیز، دارای بالا و پایین‌های خودش هست،
اکثر پروژه های صنعتی با کمی فاصله از محیط شهری انجام شده و شاید تنها سختی کار در این حوزه، دوری راه باشد.

در پایان از شما به خاطر مطالعه مرجع ابزار دقیق تا انتها تشکر کرده و
امیدواریم که با مطالعه مرجع ابزار دقیق و توجه به آنچه که در آن ذکر شد،
بتوانید با نگاهی صحیح وارد این حوزه شوید و از آموزش ابزار دقیق و این شغل دوست داشتنی لذت ببرید…

تصمیم گیری

سوال: چرا همین امروز شروع نمی کنید؟!
این حوزه به آدم های توانمند بسیاری نیاز دارد و
همه چیز برای شروع کار آماده است…

با هر روشی که دوست دارید…

کشور عزیزمان به مهندسان حرفه ای و کاربلد نیاز دارد.

 

منابع :

• https://namatek.com/%D9%85%D8%B1%D8%AC%D8%B9-%D8%A7%D8%A8%D8%B2%D8%A7%D8%B1-%D8%AF%D9%82%DB%8C%D9%82/
• http://azhman.com/article/%D8%A7%D8%A8%D8%B2%D8%A7%D8%B1%D8%AF%D9%82%DB%8C%D9%82-%DA%86%DB%8C%D8%B3%D8%AA%D8%9F
• https://noabargh.ir/blog/articles/%D8%A7%D8%A8%D8%B2%D8%A7%D8%B1%D8%AF%D9%82%DB%8C%D9%82-%DA%86%DB%8C%D8%B3%D8%AA