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过程控制-你需要知道的一切

如果您正在考虑在过程制造业工作,并且您想了解有关过程控制的基础知识以及如何使用它,您在正确的地方。在本文中,我们将讨论您需要了解过程控制的所有内容 - 特别强调制造过程中的过程控制,并理解不同的过程控制系统。准备开始?让我们跳入,并首先讨论过程控制的基本定义以及它如何使用。

什么是过程控制

什么是过程控制?

过程控制用于连续生产——在制造业和其他领域和行业中,某种材料的生产没有任何中断——以及“批处理”。它被用来自动控制产品制造的条件,以确保更好的质量和效率。

例如,污水管理涉及对灰水和污水的连续和不断的处理,没有任何中断 - 因此这是一个领域,其中使用了过程控制。

下图是一些过程控制系统的典型例子:

用于过程控制的废水图
图片由Fab-Tech Inc提供

另一个例子是油气炼油,甚至通过管道的油和气体运输,在不间断的情况下,需要甚至是材料的流动。下图具有各种系统要求,例如:

  • 从控制中心对石油管道进行远程监控、控制和管理
  • 使用光纤,用于在安装国家/地区的数据远程传输
  • 高数据可用性的千兆冗余环
  • 坚固耐用的设计,能够在恶劣环境下工作
输油管道过程控制

基本上,过程控制结合了控制工程和化学工程的学科 - 并使用专业,通常是定制的工业控制系统。这些系统基于来自传感器,数据监测系统等的反馈,控制连续生产过程的流量,输出,混合物和其他此类方面。

反过来,这使公司能够为公共使用生产更安全,更具经济可行的和一致的产品。过程控制系统在比人类纯粹控制的更精致,强大的水平上运行。

例如,考虑将提供更好的结果当巴氏灭菌牛奶——一个人采取手动温度读数,然后关闭热当牛奶达到合适的温度,或者一个传感器时自动感官牛奶的巴氏灭菌法柜已经正常巴氏杀菌,然后自动清空机器,将产品转移到下一个步骤。

基本上,过程控制全部是关于消除人工反馈 - 并允许工业设备的先进,自动化系统自动处理轻微调整,而不会超出每个系统的人类监测。

从Crashcourse中,此视频详细解释了更多关于过程控制的关键元素以及使用过程控制的示例,以及可能出现的问题:

过程控制可以用于哪些学科?

有许多不同的学科和工作场所专业,可以使用过程控制,例如:

  • 工程

工程师通常负责设计过程控制系统和机械。使用制造商或其他公司制定的规范,工程师的责任是设计适当的系统,并确保它是可靠的,功能和操作防弹。

工程师通常还负责开发运营人员的过程控制仪器,允许它们以粒度为基础监控每个流程,并确保其运行正常。

  • 软件及系统开发

- 软件和系统设计人员和开发人员通常负责基于软件的系统,该系统与用于过程控制的物理机械接口。工程师和软件工程师通常在开发过程控制系统时彼此紧密合作。

  • 运营

- 运营人员(如主管及其工人)负责监控过程控制设备,以确保其正常运行,而没有错误。

尽管自动化取得了进步,但为了确保过程控制系统正常运行,以及在需要时确保人工干预是可能的,人类监督是必要的。

  • 质量保证

- QA仍然需要在使用过程控制的植物中进行捕获和错误,调整过程控制系统,并采取其他必要的行动,以确保完善的产品质量,安全性和效率。

过程控制的重要性是什么?它的好处是什么?

既然你了解关于过程控制系统的基础知识以及如何使用它们,以及最常用的过程控制的职业和学科,让我们讨论过程控制的好处。

为什么重要 - 为什么工业公司应该努力改善他们的过程控制系统,或添加新的过程控制?这只是几个原因。

  • 在不增加额外开支的情况下增加系统吞吐量

-当系统和流程实现自动化,无需人工干预即可自动执行时,您可以从现有的设备和生产流程中获得更多。

对人类干预的需求降低,您可以确保您植物中使用的每种机器的最大效率和质量。这使您可以提高植物或设施的最大吞吐量,而无需在昂贵的设备中进行额外支出。

  • 增加自动化,减少人为干预

- 自动化是任何制造过程的关键元素。虽然人类的干预和监督一直是必要的,但自动化允许您消除冗余和不必要的手动检查 - 从而降低人员误差和低效率,耗费耗时,不必要的步骤,可以降低植物吞吐量的吞吐量。

  • 消除返工、报废和低效率

- 自动化和过程控制有助于将每个系统以最高效率,消除效率低下,以及适用的产品的效率低,以及产品的返工和划线。

  • 增强您的能力,以接受更多工作

- 过程控制不仅可以帮助您提高系统吞吐量,还允许您的工厂或公司接受更多工作 - 因为您继续自动化过程控制,更多的员工和系统将释放到其他项目和产品,增强盈利能力。

  • 提升能效

-充分利用现有设备和机械,将帮助您提高工厂的能源效率,由于过程控制,不会浪费工作或产品。

能源消耗是工业和制造工厂的一项主要支出,因此能源效率的最大化除了有助于保护环境外,还有助于降低成本和提高利润。

由于这些原因——以及许多其他原因——过程控制在许多不同行业的制造业和工业加工中是绝对必要的一部分。

增强的自动化帮助您充分利用现有的系统,将浪费降至最低,提高效率,承担更多的工作,并提高您的盈利能力——而这仅仅是您享受过程控制系统带来的好处的开始。

用于帮助过程控制的软件和产品

每个过程控制系统都不同,在制造过程中的过程控制方面尤其如此。从定制的过程控制仪表到基于云的软件套件,还有相当多的软件,以及众多不同的产品,用于帮助过程控制,让我们现在讨论其中一些。

Distille MPC过程控制
由西门子提供的典型应用程序的MPC截图
  • 过程控制软件

-过程控制软件是任何过程控制系统的核心。虽然它通常是定制的,基于你的工厂,工业过程,和特定的需求,有一些公司提供基本的,预建的过程控制平台。这包括Automation Direct, Sartorius, PQ Systems等。

这些平台通常可以定制和建造,以满足大多数大型工业工厂和制造商的需求。虽然大公司通常倾向于雇佣软件工程师来构建定制的过程控制软件,但如果你的预算比较有限,或者必须在多个工厂或设施中使用相同的系统,一个预构建的平台可能会很有用。

  • 过程控制仪器

- 在最基本的过程控制仪器中,仅仅是一台或多个计算机监视器,提供读数,输出,有关每个系统和过程的信息,以及实时提供其他此类信息,以及实时的信息。这种类型的过程控制仪器可用于小规模的制造工厂。

更复杂的植物和设施,如核电站,例如,使用多种不同类型的过程控制仪表,包括大型、复杂的屏幕,物理读数和按钮,电脑,和许多其他的仪器,包括表盘、米,数字读数,和其他类似的工具。

无论其复杂性如何,所有类型的过程控制仪器的目的都是为了做同样的事情,即为操作员提供一个在给定时间内发生在给定设施内的反馈回路和功能的概览。

  • 传感器和监控系统

- 在每个过程控制系统的核心,是一系列传感器和监控系统,用于收集有关特定过程的实时数据,或“反馈循环”。

例如,在食品厂中,温度计和温度传感器可用于检查产品的温度,以确保它在安全水平内,并且温度很容易调整到适当的水平,确保最大的产品质量。

  • QA程序和软件

-质量保证软件是过程控制的关键部分,因为质量保证必须用来确认产品的整体质量,并确保它符合所有要求的标准。

QA还允许个人流程调整——如果一批产品不满足所需的标准,例如,每个流程和机器参与其制造业可以检查错误,可以修改或过程本身,基于数据收集的过程控制系统。

  • 分析和数据仓库系统

- 长期数据仓库和分析确保可以存储由过程控制系统收集的所有数据以用于长期档案。例如,如果产品最终出现故障,则可以检查来自生产批次的数据以确定原因,并确保问题不会重复。长期数据分析也可用于提高过程控制系统的效率。

根据公司,工业,应用和过程控制系统的类型,用于实施过程控制的产品和系统可能会变得越来越大。

这就是为什么大多数大公司转向专业的流程工程公司开发自己的自定义过程控制工具和系统。开发过程控制系统的复杂性意味着大多数公司无法处理整个过程“内部”。

关键过程控制行业

如上所述,过程控制通常用于任何行业,其中发生连续生产 - 如果不断制造某种产品或材料,那么少于不停机。所以,考虑到这一点,让我们快速看看过程控制系统的一些关键行业 - 以及它们是如何使用的。

  • 药品

- 制造药物药物时需要极高的精度。即使是小错误也可以批量批量药物或其他这些产品完全无法使用 - 因此制药公司必须尽可能最大限度地减少人为干预和错误。

这意味着大多数制药公司利用先进的过程控制系统 - 允许制造过程的粒度控制,最大限度地减少产品废物,并保证在植物中制造的所有药物的安全性。

  • OEM和制造业

- 所有类型的制造公司都可以使用过程控制。例如,一家公司制造结构钢,可能会对诸如确保高炉的适当温度,控制熔融金属的粘度,以及用于确保产品的适当整体质量的适当温度。

  • 纸浆和造纸

- 过程控制在纸浆和造纸工业中非常重要。这部分是因为用于纸浆和纸张的原料(木材)可以在质量上变化,并且规则地,需要对制造过程的持续调整需要考虑到算起 - 确保各种输入(木材)始终产生一致的输出(纸浆和纸制品)。

  • 半导体公司

-半导体(微芯片)制造商,如Intel, AMD, Nvidia等,广泛使用过程控制。制造微芯片的环境必须控制到令人难以置信的精确程度,否则整批半导体可能会被完全毁掉,并变得无法使用。

  • 石油化工产品

- 一致性是石油化工行业的绝对关键,特别是在创造高质量的橡胶和石油衍生塑料等产品时。过程控制可用于在精炼和生产过程中密切监控产品,确保一致的质量,不间断,连续生产给定石化产品。

  • 发电

- 发电厂不会产生物理产品,而是产生在其他地方使用的电力和电力 - 他们必须经常这样做,因此他们始终利用许多过程控制系统。

这些系统用于控制电力生产,确保不产生多余的功率 - 并且该工厂不会产生电力。燃料,植物的温度,冷却剂输送等因素必须不断调整,以确保适当的发电。

  • 食品和奶制品

- 前面,我们举例说明了在牛奶的巴氏灭菌中使用过程控制的用途。利用过程控制自动化食品和乳制品的生产是一种很好的方法,可以确保食品安全,具有一致的质量 - 并最大限度地提高食品工厂或食品加工厂的总产量。

- 水处理是过程控制的理想应用,作为输入(废水,海水等)永不停止 - 并且可以在组成中变得有效。

不仅如此,输出的水(饮用水)也必须以恒定的流量释放出来,而且质量要足够高,可以用于消费。过程控制有助于自动调整处理过程,以处理各种输入,并确保健康、安全和饮用水是处理过程的结果。

  • 石油和天然气

-油气管道必须输送恒定、稳定的石油或天然气,并保持在适当的压力下。过程控制可以帮助自动调整管道和产品吞吐量——保持管道可靠、安全,并确保石油或天然气的稳定流动。炼油厂还利用过程控制来确保安全、产品质量和不间断生产。

这些是一个过程控制是最常用的行业 - 但每个工业公司都在某种程度上利用过程控制。

3个过程控制应用示例

为了简化事情,过程控制使用自动传感器、程序和计算机来调整任何给定的“反馈回路”。例如,在制造过程中控制橡胶化合物的温度,避免它“凝固”,并确保它具有延展性。

过程控制可能涉及这些反馈回路中的一个 - 或者在整个工厂中使用,包括数千个个体,但连接的反馈环,必须互相互操作,以确保最大的安全性和效率。

有兴趣了解更多有关具体示例的过程控制吗?以下是过程控制应用程序的一些示例,它们是如何使用的,以及为什么他们如此重要。

  • 1.核电站控制杆

-控制棒是一个非常容易理解的过程控制的例子,和一个反馈回路。核反应堆的功率输出部分是由控制棒控制的。控制棒是由一种像硼的材料制成的,这种材料很容易吸收核裂变释放的能量。

当反应器的功率输出爬升时,自动传感器用于将这些控制杆降低到反应器中。反过来,它们吸收能量并将功率输出降低到适当的水平。然后,如果水平开始掉落太快,则控制杆再次自动调整。

该反馈回路连续发生 - 通常没有人类的干预。通过对控制杆进行微小的调整,过程控制系统会在指定的级别内保持电源输出。但是,操作员使用过程控制监控系统确保电抗器正常运行 - 并确保控制杆不会失效。

  • 2.海水淡化

- 通过去除盐和其他杂质的过程,使用脱盐将海水或盐水转化为饮用水。

反渗透脱盐是最常见的脱盐类型,由水中“推动”的专用膜组成。水能够推穿膜,而盐和污染物留下。

反渗透脱水中的过程控制的一个简单的例子将是清洁过程。随着时间的推移,必须清洁用于过滤输出污染物的膜。

过程控制系统可以监控膜的性能,然后自动检测它何时必须清洁 - 并关闭系统,以便用干净,淡水冲洗它,从而自动取出这些污染物并自动恢复膜。

  • 3.肉制品的烹调

- 如上所述,过程控制通常用于食品行业。以热狗为例就像热狗一样拿出肉类产品。肉必须煮熟到适当的温度,以确保它是可食用的,没有任何食物传播的污染物 - 但它不能被过度核实,或者产品可能会被破坏。

过程控制系统可用于分析特定烤箱或烹饪区域中的食品体积,以及烤箱的温度 - 并计算食物保留在烹饪区域中的最佳时间。然后,将产品放在烤箱中,煮熟并自动拆下。这可确保在没有人为干预的情况下快速批处理,并且每次使用系统时都会完全一致的结果。

了解过程控制

- 为什么它对贵公司很重要!

希望这篇文章有用,并一直有助于进一步了解对过程控制的理解,其利益,它使用的学科,以及在其最重要的行业中。

通过实施更好的过程控制,各种类型,尺寸和专业的公司 - 在任何行业中 - 都可以从更高效的生产过程中受益,更好的产品质量,更高的产出以及许多其他优势。因此,开始思考如何如何提高自己的过程控制 - 并获得竞争优势!

菲尔·布莱克- PII编辑

我是Process Indefer Informer的编辑,我在过去的17年里工作过。请随时加入谈话,或注册我们的每周电子通讯和双月杂志://www.weiyunlz.com/magazine-regismanx万博万博登录入口tration。我期待着您的回音!

一个评论

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