تركزهندسة الأجهزة والتحكم على تصميم وتهيئة وصيانة أنظمةالأتمتة الصناعية التي تتحكم في الآلات والعمليات داخل الصناعات وتراقبها. يضمن هذا الفرع من الهندسة تشغيل العمليات بكفاءة وأمان وفعالية من حيث التكلفة باستخدام مجموعة متنوعة منأدوات القياس وأنظمة التحكم.
الهدف الرئيسي في هذا المجال هو الحفاظ على الاستقرار وتحسين أداء النظام بأكمله من خلال القياس والتحكم الدقيقين.
تشمل الأجهزة التي يستخدمها مهندسو التحكم أدوات قياس مثل أجهزة الاستشعار والكواشف وأجهزة الإرسال. وهي ضرورية لجمع البيانات عن درجة الحرارة والضغط والتدفق والمستوى وغيرها من متغيرات العمليات الحرجة. ثم يتم تحليل هذه البيانات ومعالجتها لإدارة العمليات الصناعية وتحسينها.
يتم تنفيذ أنظمة التحكم، التي تشمل الأجهزة والبرمجيات على حد سواء، لمعالجة البيانات التي يتم جمعها وتنفيذ الإجراءات بناءً على معايير محددة مسبقًا. يمكن أن تتراوح هذه الأنظمة من وحدات تحكم محلية بسيطة إلى أنظمة تحكم شبكية معقدة تعمل على أتمتة خطوط الإنتاج أو العمليات بأكملها.
يُعد دور مهندس الأجهزة والتحكم حيويًا لمجموعة كبيرة من الصناعات، بما في ذلك الصناعات الدوائية أو الكيميائية وتوليد الطاقة. في هذه البيئات، يعملون على تطوير وصيانة الأنظمة التي تهدف إلى الدقة وكفاءة الطاقة والسلامة.
من خلال تطبيق التقنيات الحديثة والاستراتيجيات المبتكرة، تساهم هندسة الأجهزة والتحكم مساهمة كبيرة في موثوقية وجودة العمليات الصناعية، وهو أمر ضروري في مشهد السوق التنافسي اليوم.
تُعد هندسة الأجهزة والتحكم جزءًا لا يتجزأ من التشغيل الفعال للعمليات في مجموعة متنوعة من الصناعات. وتشمل الأنظمة والأدوات المصممة لقياس الكميات المادية والتحكم فيها لضمان الأداء الأمثل والسلامة.
إن وجود خلفية في الهندسة الكهربائية أمر شائع بين مهندسي الأجهزة، مما يؤكد الطبيعة متعددة التخصصات لهذا المجال.
تعتبر أنظمة التحكم أساسية في هذا المجال، وهدفها الرئيسي هو الحفاظ على متغيرات العملية ضمن الحدود المرغوبة. تعتمد هذه الأنظمة على حلقات التغذية المرتدة لمقارنة الظروف الفعلية مع نقاط الضبط وضبط المتغيرات إذا لزم الأمر.
في سياق هندسة الأجهزة، "تشير" أنظمة التحكم إلى استخدام أدوات التحكم في العمليات وأدوات البرمجيات لتحليل متغيرات العمليات الصناعية وقياسها والتحكم فيها.
ويشمل ذلك استكشاف أخطاء أنظمة التحكم وإصلاحها واختيار وتوثيق الأدوات المختلفة مثل أدوات التدفق والمستوى ودرجة الحرارة والضغط. التحكم السليم ضروري لاستقرار النظام وأدائه وسلامته.
تشمل الأجهزة في التحكم في العمليات أجهزة مثل أجهزة الإرسال، وأجهزة التحكم PID، وأجهزة التحكم المنطقي القابل للبرمجة PLC والمشغلات، بالإضافة إلى أدوات التحكم في العمليات. تعمل هذه المكونات معًا لقياس متغيرات العملية وتعديلها مثل المستوى والضغط والتدفق، مما يضمن الموثوقية والامتثال لمعايير السلامة.
تقوم وحدات التحكم ووحدات التحكم المنطقية القابلة للبر مجة بتفسير بيانات المستشعرات وإشارات المشغلات لإجراء التعديلات اللازمة، مع الحفاظ على العملية ضمن المعايير المحددة. تُستخدم أدوات البرمجيات إلى جانب هذه الأدوات لتحسين تحليل متغيرات العمليات الصناعية والتحكم فيها.
تعد أجهزة المعالجة والتحكم ضرورية في الصناعات التي يكون فيها التحكم الدقيق في المتغيرات مثل درجة الحرارة والضغط والتدفق أمرًا بالغ الأهمية. فهي تضمن الكفاءة وجودة المنتج والامتثال التنظيمي مع تقليل النفايات والحالات الخطرة المحتملة.
مهندسو الأجهزة والتحكم ضروريون لتصميم وصيانة الأنظمة في مرافق التصنيع، مما يضمن سلاسة إنتاج السلع وتطوير الآليات المعقدة.
أجهزة الاستشعار هي عيون وآذان أنظمة التحكم، حيث تقوم بتحويل الكميات الفيزيائية إلى إشارات كهربائية. وهي ضرورية لرصد متغيرات العمليات الصناعية والتحكم فيها مثل درجة الحرارة والضغط والتدفق والمستوى، وهي ضرورية لضمان كفاءة العمليات وسلامتها.
وتتراوح تقنيات القياس من المزدوجات الحرارية البسيطة لقياس درجة الحرارة، ومستشعرات الضغط لقياس الضغط، ومسابير المستوى لقياس المستوى، إلى مقاييس التدفق بالموجات فوق الصوتية الأكثر تعقيدًا لقياس التدفق.
يؤثر اختيار تقنية المستشعرات على دقة القياسات وموثوقيتها ونطاقها، مما يجعل من الضروري اختيار المستشعرات المناسبة لمراقبة متغيرات العمليات الصناعية هذه.
تحافظ أدوات قياس المستوى على توازن المواد الخام في عمليات مثل الجرعات الكيميائية. وتتراوح التقنيات من مفاتيح التبديل البسيطة ذات العوامة وأجهزة استشعار المستوى الهيدروستاتيكي إلى مجسات قياس المستوى بالرادار، والتي يمكنها قياس مستويات المواد الصلبة والسائلة في الظروف القاسية دون تلامس.
قياس التدفق ضروري لتنظيم معدل نقل المواد أو الطاقة. وتشمل الأدوات مقاييس التدفق بالضغط التفاضلي ومقاييس التدفق الكهرومغناطيسي ومقاييس التدفق بالموجات فوق الصوتية ومقاييس التدفق كوريوليس، وكل منها يتكيف مع أنواع معينة من السوائل تتراوح بين السوائل والغازات والعجائن.
أدوات قياس الضغط ضرورية للسلامة والتحكم في العمليات.
وتشمل أجهزة قياس الضغط وأجهزة إرسال الضغط ومفاتيح تبديل الضغط. يمكن أن تتراوح هذه الأجهزة من أجهزة الاستشعار التناظرية إلى أجهزة الاستشعار الرقمية المتطورة للغاية لقياس مستويات الضغط الثابتة أو الديناميكية (النسبية أو التفاضلية أو المطلقة).
درجة الحرارة هي معلمة مراقبة شائعة. وتشمل الأدوات مسابر المزدوجات الحرارية، وكاشفات درجة الحرارة المقاومة (RTDs ) ومسابير درجة الحرارة بالأشعة تحت الحمراء.
يعتمد الاختيار على عوامل مثل نطاق درجة الحرارة والدقة المطلوبة والظروف البيئية.
تكشف أجهزة تحليل الغازات مثل أجهزة التحليل اللوني وأجهزة تحليل الغازات بالليزر وأجهزة تحليل الغازات بالأشعة تحت الحمراء عن تركيب الغازات وتحدد كميتها.
وهي ضرورية لمراقبة الانبعاثات في الغلاف الجوي، والتحكم في العمليات وضمان السلامة في بيئات العمل التي قد توجد فيها غازات خطرة.
في مجال هندسة الأجهزة والتحكم، يعد تصميم أنظمة التحكم الرقمية وتكاملها أمرًا ضروريًا لضمان موثوقية وسلامة التصنيع وتنظيم العمليات.
تلعب ماكينات التحكم دورًا محوريًا في أتمتة العمليات داخل الأنظمة الهندسية المختلفة، مما يحسن من مراقبة الآلات والتحكم فيها في المنشآت، خاصة في صناعات مثل الطاقة الكهرومائية.
بالإضافة إلى ذلك، تُعد معدات التحكم في العمليات ضرورية لكفاءة وإنتاجية معدات الإنتاج، حيث توفر الأجهزة الصناعية وأنظمة التحكم التي تدعم التشغيل السلس لعمليات التصنيع.
يعد تصميم أنظمة التحكم الموزعة (DCS) مهمة معقدة تنطوي على تطوير مواصفات لحلقات التحكم والتنظيم، مما يضمن أن المعدات تلبي المتطلبات الدقيقة للأتمتة.
في هذه المرحلة يتم تطبيق مبادئ هندسة النظم لتوليد بنيات كهربائية وإلكترونية قوية وقابلة للتطوير.
يحتاج المهندسون إلى تقييم عوامل مثل وقت الاستجابة والموثوقية واستقرار النظام.
وقت الاستجابة
الموثوقية
استقرار النظام
تركز هندسة الأجهزة علىالتكامل السلس للتكنولوجيا لقياس بيئة التصنيع والتحكم فيها. ويجب تنفيذ هذا التكامل بدرجة عالية من الدقة لتسهيل التحكم الدقيق في العملية.
العناصر الرئيسية هي كما يلي:
وغالبًا ما يتم الاستشهاد بمعايير ISA (الجمعية الدولية للأتمتة) ومعايير اللجنة الكهروتقنية الدولية ( IEC ) ومعايير ISO كمراجع لتوجيه تكامل هذه العناصر.
تشير البنية التحتية في الأتمتة الصناعية إلى الأطر المادية والمنطقية التي تدعم التكنولوجيا التشغيلية. ويجب أن يراعي تصميم هذه البنية التحتية الاحتياجات الحالية مع قابليتها للتكيف مع التطورات التكنولوجية المستقبلية.
تتمثل الاعتبارات الرئيسية فيما يلي:
قابلية التوسع
قابلية التشغيل البيني
أمن الشبكات والبيانات
تطورت هندسة الأجهزة والتحكم مع دمج التقنيات المتقدمة، مما أدى إلى تحسين إنتاجية النظام وتحسينه واستقراره. تستفيد هذه التقنيات من الاتصالات الرقمية والمعالجات الدقيقة والذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي لإنشاء أنظمة تحكم أكثر كفاءة واستجابة.
أنظمة الاتصالات الصناعية ضرورية لتبادل البيانات بكفاءة بين أجهزة التحكم المختلفة.
وتستخدم الشبكات الرقمية بروتوكولات الاتصالات الصناعية مثل Ethernet/IP وEtherCat وFUNDATION™ Fieldbus وF Profibus وProfibus وProfinet وCANopen وDe DeviceNet وCC-Link وModbus TCP/IP وهي شائعة وتحل محل إشارة 4-20mA مع HART™. وهي توفر اتصالات عالية السرعة وقابلية التشغيل البيني بين المعدات المختلفة، مثل أجهزة الاستشعار وأجهزة الإرسال.
يتم نشر بروتوكولات الاتصال اللاسلكي مثل WirelessHART™ أو LoRA في الصناعة خاصة لأدوات قياس الطاقة.
هذا الاتصال ضروري لأنظمة الإدارة لتحسين العمليات وتحليل البيانات في الوقت الفعلي.
تتضمن وحدات التحكم في درجة الحرارة اليوم معالجات دقيقة للتحكم السريع والدقيق في درجة الحرارة.
تستخدم وحدات التحكم PID هذه إشارات تناظرية ورقمية لمراقبة درجة الحرارة وضبطها للحفاظ على نقاط الضبط المطلوبة.
تضمن هذه الدقة استقرار العمليات المعتمدة على درجة الحرارة، مما يؤثر بشكل مباشر على الإنتاجية.
لقد غيرتواجهات الآلة البشرية (HMIs) الحديثة طريقة تفاعل البشر مع الآلات. فمع دمج تقنية الشاشات التي تعمل باللمس والواجهات القابلة للتخصيص، أصبحت واجهات الواجهة البشرية للآلات أكثر سهولة في الاستخدام.
بالإضافة إلى ذلك، تتضمن واجهات الإدارة العليا المتقدمة عناصر منالذكاء الاصطناعيوالتعلم الآلي، مما يوفر معلومات تنبؤية ويحسن من قدرات اتخاذ القرار.
تُعد وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLCs) وأنظمةالتحكم الإشرافيوالحصول على البيانات (SCADA) العمود الفقري لهندسة التحكم والمراقبة الحديثة. وقد تطورت هذه الأنظمة مع المعالجات الدقيقة للسماح بمزيد من التحكم والمراقبة المتطورة.
تقوم أجهزة التحكم المنطق المنطقية القابلة للبرمجة بتنفيذ خوارزميات التحكم ومدخلات أجهزة إرسال العمليات، بينما توفر أنظمة SCADA رؤية عالية المستوى لتحسين التحسين والإدارة.
تستخدم استراتيجيات التحكم المتقدمة الروبوتات والذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي لإنشاء أنظمة تحكم أكثر تكيفاً وذكاءً. تتيح هذه الاستراتيجيات إمكانية التحسين في الوقت الفعلي وتحسين الكفاءة التشغيلية بشكل كبير.
توضّح خوارزميات الصيانة التنبؤية والتحكم التكيّفي كيف أن هذه التقنيات تدفع حدود هندسة الاتصال والمراقبة التقليدية إلى الوراء.
هندسة الأجهزة والتحكم (I&C) هي مجال متعدد الأوجه يتطور باستمرار بفضل الابتكار وتحسين العمليات الصناعية والإنتاج.
يبحث هذا القسم في العناصر الأساسية للتطوير المهني في هذا التخصص ويبحث في الاتجاهات التنبؤية التي تشكل مستقبله.
يلعب مهندسو التحكم والأجهزة دوراً أساسياً في صيانة وتطوير أنظمة الآلات المعقدة. وغالباً ما يمتد دورهم إلى ما وراء حدود الهندسة الكهربائية والإلكترونية، مما يتطلب فهماً متعمقاً لكليهما.
ينطوي الطريق إلى أن تصبح مهندس أجهزة ذات قيمة على الالتزام بالبقاء على اطلاع دائم في هذا المجال الديناميكي. ويشمل ذلك الالتزام بمعايير الصناعة التي وضعتها هيئات موثوقة مثلالجمعية الدولية للأتمتة (ISA ) والحفاظ على مجموعة مهارات حديثة من خلال التعلم المستمر. يظل الامتثال للقانون ولوائح السلامة جزءًا لا يتجزأ من ممارستهم المهنية.
وفيما يتعلق بالتقدم الوظيفي، يمكن للمهندسين في هذا المجال أن يبدأوا كأخصائيين تقنيين أو مديري مشاريع، ويتقدموا إلى مناصب إدارة المشاريع، وربما يصلوا إلى مناصب إدارية عليا. تكثر الفرص الوظيفية في قطاعات مثل الطاقة النووية أو الطاقات المتجددة (الهيدروجين والطاقة الشمسية والغاز الحيوي، إلخ) حيث يوجد طلب كبير على مهندسي الإدخال والتركيب المؤهلين لإدارة الإنتاج وتحسينه.
يتشكل مستقبل هندسة الاتصالات وتكنولوجيا المعلومات من خلال عدد من الاتجاهات الناشئة.
تستمر الابتكارات التكنولوجية في دفع الصناعة إلى الأمام. فهي تؤثر على استراتيجيات الصيانة وتحسين عمليات الإنتاج.
يؤكد ظهور الأجهزة الذكية والتكامل المتزايد مع تقنيات المعلومات على حاجة المهندسين إلى الإلمام الجيد بجوانب البرمجيات والأجهزة في المهنة.
في البيئات الصناعية، مثل النفط والغاز والطاقة النووية والطاقة المتجددة، من المقرر أن تصبح نماذج الصيانة التنبؤية هي القاعدة. وسوف تقلل من وتيرة تعطل الماكينات غير المخطط لها.
مهندسون على دراية بالتكنولوجيا المتطورة مستعدون لقيادة المشاريع التي تلبي المعايير الدولية للممارسات الهندسية.
إن دور مهندس المراقبة والاتصال ليس ثابتاً. فهو يتطور بما يتماشى مع التقدم التكنولوجي. وهذا يضمن استمرار الآلات والأنظمة في مختلف الصناعات في العمل بأقصى قدر من الكفاءة والسلامة.
الطاقة الخضراء
الأمن السيبراني
الأنظمة الذكية
في Fuji Electric France، شريكك المفضل لحلول القياس والتحكم في العمليات الصناعية، اكتشف مجموعة من الأدوات المصممة لزيادة كفاءة شركتك إلى أقصى حد.
وباعتبارنا شركة رائدة في مجال المعدات الصناعية المخصصة، فإننا نركز على الجودة والموثوقية، ونختار فقط المكونات الأعلى أداءً التي تتوافق مع المعايير الصارمة في هذا المجال.
استفد من خبرات مهندسي المبيعات لدينا للحصول على مساعدة شخصية في التشغيل والصيانة والمعايرة والدعم الفني، مما يضمن لك التميز في كل مرحلة من مراحل مشروعك الصناعي.
