Control Valves (၁၁) - Controllers and Sensors

ကိုထြန္း။ control Valves ေတြအေႀကာင္းကို၊ ေၿပာမယ္ဆိုရင္ "Controllers နဲ႔ Sensors" ေတြ အေႀကာင္းကိုလည္း၊ ထည္႔ေၿပာဖို႔လိုမွာၿဖစ္သလို၊ "self-acting temperature control valves" ေတြနဲ႔ "self-acting pressure control valves" ေတြ အေႀကာင္းကိုလည္း၊ ထည္႔ေၿပာဖို႔လိုပါလိမ္႔မယ္။ "Basic Control Theory" ကိုေတာ႔၊ ဒီေနရာမွာ ၿပန္လည္၊ ဖတ္နိဳင္ပါတယ္။ controllers နဲ႔ sensors ေတြဟာ၊ control system ရဲ႕ အေရးႀကီးတဲ႔၊ အစိတ္အပိုင္းေတြၿဖစ္ပါတယ္။ sensor မွေပးပို႔တဲ႔ အခၽက္အလက္ေတြကို၊ controller မွလက္ခံယူၿပီး၊ ဆံုးၿဖတ္ကာ control valves ကိုေရြွ႕လၽွားေစပါတယ္။

Fig. Pneumatically operated quick closing valve

Controllers - "on/off valve" ေတြနဲ႔ "actuator" ေတြကို၊ thermostat မွတဆင္႔၊ တိုက္ရိုက္ control လုပ္နိဳင္ပါတယ္။ ဥပမာ 'high limit safety control' အၿဖစ္၊ fuel supply ရုတ္တရက္ ၿဖတ္ေတာက္ဖို႔၊ လိုအပ္တဲ႔ အခါ 'snap' action သံုးၿပီး၊ valve ကိုပိတ္နိဳင္ပါတယ္။ quick closing valves ေတြဟာ၊ snap action နဲ႔ တိုက္ရိုက္ပိတ္နိဳင္တဲ႔ control valves ေတြၿဖစ္ပါတယ္။ process ရဲ႕ လိုအပ္ခၽက္ဟာ၊ 'sophisticated' အေနနဲ႔ နက္နဲရွဳပ္ေထြးတဲ႔ အခါမွာေတာ႔၊ control requirements အရ၊ controllers ေတြကို၊ တတ္ဆင္အသံုးၿပဳဖို႔ လိုအပ္လာပါတယ္။ controller ဟာ၊ signal ကိုလက္ခံရယူၿပီး၊ ဆံုးၿဖတ္ကာ actuator ေရြွ႕လၽွားဖို႔ signal ေပးပို႔တဲ႔၊ device ၿဖစ္ပါတယ္။ ဒီေန႔ေခါတ္ မွာေတာ႔ microchip, integrated circuits နဲ႔ computers ေတြရဲ႕ လုုပ္ေဆာင္ခၽက္ functions ေတြကို၊ controllers မွတဆင္႔၊ ေဆာင္ရြက္လာႀကပါတယ္။ controllers အမၽားစုဟာ၊ digital နဲ႔ microprocessor based controllers ေတြၿဖစ္ပါတယ္။ ေဘးအနၲရာယ္မၽားတဲ႔ 'dangerous atmosphere' မွာ၊ မီးေလာင္ေပါက္ကြဲမွဳ risk of explosion မၿဖစ္ေပါါနိဳင္တဲ႔၊ 'intrinsically safe pneumatic controllers' ေတြကို အသံုးၿပဳႀက သလို၊ 'explosion-proof' နဲ႔ 'flameproof electrical controllers' ေတြကိုလည္း၊ အသံုးၿပဳႀကပါတယ္။

Fig. Single loop controller

Fig. Multi-loop controller

controllers ေတြကို၊ "single loop controller" နဲ႔ "multi-loop controller" ဆိုၿပီး၊ ခြဲၿခားနိဳင္ပါတယ္။ sensor တခုတည္းမွ၊ actuator တခု သို႔မဟုတ္ valve တလံုးတည္းကိုသာ၊ operate လုပ္တဲ႔ controller ကို၊ single loop controller အၿဖစ္သတ္မွတ္ၿပီး၊ sensors အမၽားအၿပားနဲ႔၊ control valves အရည္အတြက္၊ အေၿမာက္အမၽားကို၊ operate လုပ္တဲ႔ controller ကိုေတာ႔၊ multi-loop controller အၿဖစ္ သတ္မွတ္ ပါတယ္။ single loop controllers ေတြဟာ၊ sensor တခုမွ၊ signal တခုတည္းကိုသာ လက္ခံၿပီး၊ controller မွ actuator သို႔ signal တခုတည္းသာ ထုတ္ေပးတဲ႔အတြက္၊ signal input/ out အေနနဲ႔ single input/ output အၿဖစ္သာ၊ ေဆာင္ရြက္ေပးနိဳင္ပါတယ္။ multi-loop controllers ေတြကေတာ႔၊ signal အမၽားအၿပားကိုလက္ခံၿပီး၊ signal အမၽားအၿပား ၿပန္ထုတ္ေပးနိဳင္တဲ႔အတြက္၊ multi input/ output အၿဖစ္၊ ေဆာင္ရြက္ေပးနိဳင္ပါတယ္။

controllers ေတြမွ၊ output signal ထုတ္ေပးတဲ႔အခါ၊ per-determined အေနနဲ႔၊ အခၽိန္တခုယူရၿပီး၊ 'pre-set time' လို႔ေခါါပါတယ္။ signal ဝင္လာတဲ႔အခါ၊ pre-set time မတိုင္ခင္၊ controller switch စတင္ 'on' ပါတယ္။ signal ဝင္လာတဲ႔အခၽိန္မွ၊ controller switch စတင္ 'on' တဲ႔ အခၽိန္ႀကားမွ၊ အခၽိန္ အကြာအေဝးတခုကိုေတာ႔၊ 'elapsed time' လို႔ေခါါပါတယ္။ controller မွ output signal ထြက္သြားၿပီး၊ controller switch 'off' ရာမွာလည္း၊ 'elapsed time' ရိွပါတယ္။ input signal စတင္ဝင္ေရာက္ခၽိန္မွ၊ output signal ထြက္သြားခၽိန္အထိ၊ controller အလုပ္လုပ္တဲ႔၊ အခၽိန္စုစုေပါင္းကို 'real time' လို႔ေခါါၿပီး၊ real time မွာ pre-set time နဲ႔ elapsed time တို႔လည္း ပါဝင္ပါတယ္။

Fig. Typical multi-sequence ramp and dwell pattern

controllers ေတြဟာ 'ramps and dwells' pattern နဲ႔လည္းအလုပ္လုပ္ပါတယ္။ controlled medium ရဲ႕ temperature ကို 'ramp' အေနနဲ႔ ၿမွင္႔ယူၿပီး၊ pre-set value တန္ဖိုးတခုမွာ၊ 'dwells' အေနနဲ႔ ထိန္းထားၿခင္းကို၊ 'ramps and dwells' pattern လို႔ေခါါပါတယ္။ တနည္းအားၿဖင္႔ temperature changing function အေနနဲ႔ ၿမွင္႔ယူၿခင္းဟာ 'ramp' pattern ၿဖစ္ၿပီး၊ temperature maintaining function အေနနဲ႔၊ ထိမ္းထားၿခင္းဟာ 'dwells' pattern ၿဖစ္ပါတယ္။ အလားတူ pressure ကိုလည္း၊ 'ramps and dwells' pattern နဲ႔ ေဆာင္ရြက္ေပးပါတယ္။ single loop controllers ေတြဟာ၊ typical sequence pattern အေနနဲ႔ ramps and dwells pattern ကိုေဆာင္ရြက္နိဳင္ပါတယ္။ multi-loop controllers ေတြၿဖစ္တဲ႔ 'Programmable Logic Controller (PLC)' ေတြဟာလည္း၊ sequence patterns ေတြအမၽားအၿပားကို၊ တခၽိန္တည္းမွာ၊ ေဆာင္ရြက္ေပးနိဳင္ပါတယ္။

Sensors - sensors နဲ႔ transducers ေတြကို၊ measuring pressure, level, humidity နဲ႔ အၿခား physical properties ေတြကို၊ တိုင္းတာရာမွာ၊ အသံုးၿပဳႀကပါတယ္။ "Control Valves" ေခါင္းစဥ္ေအာက္ မွာေတာ႔၊ valve actuation နဲ႔ ပက္သက္တဲ႔၊ filled system sensors, resistance temperature detectors (RTDs), thermistors နဲ႔ thermocouples တို႔ရဲ႕ အေၿခခံ အလုပ္လုပ္ပံုေတြ ကိုသာ၊ ေဖာ္ၿပသြားမွာ ၿဖစ္ပါတယ္။

sensor မွ၊ထုတ္ေပးတဲ႔၊ signal ဟာ အရမ္းကို၊ ေသးငယ္ပါတယ္။ signal ကို၊ effectively အေနနဲ႔ ထိထိေရာက္ေရာက္ သံုးလို႔ရေစဖို႔၊ signal conditioning အေနနဲ႔ amplification လုပ္ကာ၊ ခၽဲ႕ထြင္ေပးရ ပါတယ္။ sensor ကထုတ္ေပးတဲ႔၊ signal ရဲ႕ physical characteristic တခုမွ၊ အၿခား physical characteristic တခုကို၊ 'transducer' ကိုအသံုးၿပဳကာ၊ ေၿပာင္းလဲနိဳင္ပါတယ္။ signal ကို၊ တေနရာမွ တေနရာသို႔ ပို႔ေပးတဲ႔ transmission system ဟာလည္း၊ error ေပါါေပါက္ေစတဲ႔၊ potential source တခုၿဖစ္ပါတယ္။

Filled system sensors - pneumatic controllers ေတြမွာ၊ filled system sensors ေတြကို၊ အသံုးၿပဳႀကပါတယ္။ temperature တိုင္းတာတဲ႔အခါ၊ mercury ၿဖည္႔ထားတဲ႔၊ 'bourdon tube' ကို၊ အသံုးၿပဳႀကပါတယ္။ ေနာက္ပိုင္းမွာေတာ႔ health and safety reasons ေတြေႀကာင္႔၊ mercury အစား nitrogen လို၊ inert gas ေတြကိုသာ၊ အသံုးၿပဳႀကပါတယ္။ temperature changes ေႀကာင္႔ 'bourdon tube' အတြင္းမွ fluid ဟာ၊ expand အေနနဲ႔ ကၽယ္သြားနိဳင္သလို၊ contracts အေနနဲ႔လည္း ကၽံဳ႕သြားနိဳင္ ပါတယ္။

Fig. Liquid filled system sensor and gas filled or vapour pressure system

fluid ရဲ႕ expands or contracts ေႀကာင္႔၊ bourdon tube ဟာလည္း၊ straighten out အေနနဲ႔ မူလေနရာမွ၊ ေရြွ႕ထြက္သြားမွာၿဖစ္ပါတယ္။ bourdon tube မွ၊ မူလေနရာမွ၊ ေရြွ႕ထြက္သြားတဲ႔ movement ေႀကာင္႔၊ pneumatic controller ရဲ႕ lever လည္း ေရြွ႕လၽွားလွဳပ္ရွားသြားၿပီး၊ controller မွ output signal ကို၊ ထုတ္ေပးပါတယ္။ pressure ကို တိုင္းတာရာမွာလည္း၊ pressure pipe ကို၊ bourdon tube နဲ႔ တိုက္ရိုက္ဆက္သြယ္ၿပီး၊ အသံုးၿပဳႀကပါတယ္။ pneumatic controllers ေတြမွာ၊ bourdon tube အစား၊ bellows ေတြကိုလည္း၊ အသံုးၿပဳေလ့ ရိွပါတယ္။

Resistance temperature detectors (RTDs) - temperature ေၿပာင္းလဲမွဳေႀကာင္႔၊ သတၱဳေတြရဲ႕ resistance လိုက္ပါေၿပာင္းလဲတဲ႔ အခၽက္ကို၊ အေၿခခံၿပီး၊ RTD ေတြ အလုပ္လုပ္ ပါတယ္။ RTD ေတြဟာ၊ temperature အေၿပာင္းအလဲ changes ကို၊ output signal အၿဖစ္ electrical resistance changes အေနနဲ႔ေၿပာင္းလဲ၊ ထုတ္ေပးတဲ႔အတြက္၊ transducers ေတြအၿဖစ္၊ သတ္မွတ္နိဳင္ပါတယ္။ platinum, copper နဲ႔ nickel အစရိွတဲ႔၊ သတၱဳေတြကို resistance temperature detectors ေတြမွာ၊ အသံုးၿပဳႀကပါတယ္။

Fig. RTD element typical resistance/ temperature graphs

resistance temperature detector ဟာ၊ 0°C မွာရိွမယ္႔ resistance တန္ဖိုးကို၊ အေၿခခံပါတယ္။ temperature ဟာ 0°C မွ 100°C သို႔ေၿပာင္းလဲသြားတဲ႔အခါ၊ resistance တန္ဖိုးလည္း၊ လိုက္ပါေၿပာင္းလဲ သြားပါတယ္။ အသံုးမၽားတဲ႔၊ resistance temperature detector ကေတာ႔၊ platinum ကိုအသံုးၿပဳ ထားတဲ႔၊ platinum RTD ၿဖစ္ပါတယ္။ 

Fig. Typical 'Pt100' - resistance temperature sensor

platinum RTDs ေတြကို၊ 'Pt100' sensors ေတြလို႔လည္းေခါါပါတယ္။ temperature 0°C မွာ၊ resistance တန္ဘိုး 100 ohms ရိွတဲ႔ အတြက္၊ 'Pt100' sensor အၿဖစ္၊ သတ္မွတ္ေခါါဆိုၿခင္းၿဖစ္ပါတယ္။ resistance temperature detectors ေတြကို၊ (- 200°C ~ + 800°C ) အထိ၊ အသံုးၿပဳနိဳင္ၿပီး၊ accuracy အေနနဲ႔ (0°C ~ 100°C) အတြင္း၊ (± 0.5 %) ရိွၿပီး၊ temperature ေၿပာင္းလဲတဲ႔အခါ၊ resistance ဟာ၊ 'virtually linear' အေနနဲ႔ လိုက္ပါေၿပာင္းလဲပါတယ္။ resistance တန္ဖိုး လိုက္ပါေၿပာင္းလဲရာမွာ၊ ေသးငယ္တဲ႔  small changes ပမာဏအေနနဲ႔ေၿပာင္းလဲတဲ႔အတြက္၊ measurement အၿဖစ္ တိုင္းတာတဲ႔အခါမွာ၊ အထူးသထိထားရပါတယ္။

Thermistors - semi-conductor materials ေတြကို၊ အသံုးၿပဳထားတဲ႔ thermistors ေတြမွာ၊၊ temperature ေၿပာင္းလဲတိုင္း၊ resistance တန္ဖိုးဟာ၊ ပမာဏႀကီးမားစြာ large changes အၿဖစ္၊ လိုက္ပါေၿပာင္းလဲပါတယ္။ resistance တန္ဖိုးပမာဏေၿပာင္းလဲမွဳဟာ၊ 'non-linear' အေနနဲ႔ လိုက္ပါေၿပာင္းလဲၿခင္းၿဖစ္ပါတယ္။ thermistors ေတြကို၊ 'NTC' လို႔ေခါါတဲ႔ 'negative temperature coefficient thermistor' နဲ႔ 'PTC' လို႔ေခါါတဲ႔ 'positive temperature coefficient thermistor' ဆိုၿပီးေတြ႔ရပါတယ္။ 

Fig. Negative temperature coefficient thermistor

  Fig. Positive temperature coefficient thermistor

temperature ၿမင္႔တက္သြားတဲ႔အခါ၊ thermistor မွာ resistance တန္ဖိုးပမာဏကၽဆင္းလာၿခင္းကို၊ negative temperature coefficient လို႔ေခါါၿပီး၊ temperature ကၽဆင္းသြားတဲ႔အခါ၊ resistance ပမာဏၿမင္႔တက္လာၿခင္းကိုေတာ႔၊ positive temperature coefficient လို႔ေခါါပါတယ္။ thermistors ေတြဟာ၊ resistance temperature detectors ေတြေလာက္၊ ေစၽးနံွဳးအရ မမၽားသလို၊ accuracy နဲ႔ repeatability မွာလည္း၊ resistance temperature detectors ေတြကို မမွီတာေတြ႔ရပါတယ္။ resistance ဟာ၊ ပမာဏ ႀကီးမားစြာ လိုက္ပါေၿပာင္းလဲတဲ႔အတြက္၊ sensor နဲ႔ controller တို႔ကို၊ ဆက္သြယ္တဲ႔ cabling အတြင္းမွာ၊ ေလၽွာ႔နည္းေပၽာက္ဆံုးနိဳင္မယ္႔ resistance တန္ဘိုးလည္း၊ ေလၽွာ႔နည္းသြားပါတယ္။ thermistors ေတြကို၊ တတ္ဆင္ အသံုးၿပဳရာမွာ၊ cable compensation နဲ႔ ပက္သက္ၿပီး၊ resistance temperature detectors ေတြေလာက္၊ ထည္႔သြင္းစဥ္းစားဖို႔၊ မလိုအပ္ေတာ႔တာ ေတြ႔ရပါတယ္။

Thermocouples - အမၽိဳးအစားမတူညီတဲ႔ သတၱဳ (၂) မၽိဳးရဲ႕ ထိပ္ (၂) ဖက္ကို circuit တခုကဲ႔သို႔ ဆက္ၿပီး၊ အဆက္ေနရာ junction တခုကို အပူေပးကာ၊ အၿခားအဆက္ junction တခုကို၊ အပူ မေပးပဲထားတဲ႔အခါ၊ electrical current ဟာ၊ circuit အတြင္းစီးဆင္းပါတယ္။ အပူေပးမယ္႔ hot junction အဆက္ကို၊ 'measuring junction' အၿဖစ္သတ္မွတ္ၿပီး၊ အပူ မေပးပဲထားမယ္႔ cold junction အဆက္ကို၊ 'reference junction' အၿဖစ္သတ္မွတ္ပါတယ္။ thermocouples ေတြဟာ၊ အမၽိဳးအစား မတူညီတဲ႔၊ dissimilar metal သတၱဳ (၂) မၽိဳးကို ဆက္ထားတာၿဖစ္ၿပီး၊ temperature ၿမင္႔တက္လာတဲ႔အခါ၊ measuring junction နဲ႔ reference junction တို႔အႀကားမွာ potential difference ေပါါေပါက္လာပါတယ္။ 

Fig. Standard range of thermocouples and their range (°C)

thermocouples ေတြကို၊ Type J, K, T နဲ႔ အၿခား Types ေတြအၿဖစ္ေတြ႔ရၿပီး၊ အသံုးမၽားတဲ႔ type ကေတာ႔ 'Type K ' ၿဖစ္ပါတယ္။ Type K thermocouples ေတြမွာ၊ အမၽိဳးအစားမတူညီတဲ႔၊ dissimilar metal သတၱဳ (၂) မၽိဳးအၿဖစ္၊ 'Chrome' နဲ႔ 'Alumel' သတၱဳစပ္ alloy တို႔ကို၊ အသံုးၿပဳထားပါတယ္။ chrome မွာ nickel (90 %) နဲ႔ chromium (10 %) ပါဝင္ပါတယ္။ alumel မွာေတာ႔၊ nickel (94 %), manganese (2 %) နဲ႔ silicon (1 %) ပါဝင္ပါတယ္။ Type K thermocouple ကို (0° C ~ 1 260° C) temperature range အတြင္းမွာ၊ အသံုးၿပဳပါတယ္။ 

Fig. Sensitivity of 'Type K' thermocouple

thermocouples ေတြကို၊ ပံုသ႑န္အရြယ္အစားအမၽိဳးမၽိဳးၿဖင္႔၊ ေတြ႔ရပါတယ္။ thermocouples ရဲ႕ instrument case အတြင္း၊ measuring junction နဲ႔ reference junction တို႔ကို၊ extension tail wires ေတြနဲ႔ဆက္ထားပါတယ္။ extension tail wires ေတြအတြက္၊ thermocouple မွာအသံုးၿပဳထားတဲ႔ material နဲ႔ အမၽိဳးအစားတူ၊ သတၱဳ material ကို အသံုးၿပဳထားသလို၊ တခါတရံ copper သို႔မဟုတ္ copper-nickel alloy ကို၊ compensation wire အၿဖစ္၊ အသံုးၿပဳထားပါတယ္။

thermocouples ေတြကို၊ wide temperature ranges ေတြအတြင္း အသံုးၿပဳနိဳင္ၿပီး၊ ေစၽးနံွဳးအရ မႀကီးသလို၊ တိုင္းတာရာမွာလည္း reasonable accurate အေနနဲ႔၊ တိကၽမွဳရိွတာေတြ႔ရပါတယ္။ temperature deviation ေႀကာင္႔၊ wire compensation ၿဖစ္ေပါါနိဳင္တဲ႔အတြက္၊ reference junction ရဲ႕ temperature ဟာ constant valve အေနနဲ႔သာ၊ ရွိသင္႔ပါတယ္။ ဒါ႔အၿပင္ thermocouple မွ low junction voltage အေနနဲ႔ ထုတ္ေပးတဲ႔ voltage ဟာ၊ ပမာဏေသးငယ္လြန္းတဲ႔အတြက္၊ electrical interference သို႔မဟုတ္ distorting signals တို႔မွေပါါေပါက္လာတဲ႔ 'noise' တို႔ေႀကာင္႔၊ အေနွာက္အယွက္ မၿဖစ္ေစဖို႔၊ special screened cables ေတြကိုသာ၊ အသံုးၿပဳသင္႔ပါတယ္။

control systems ေတြမွာ၊ output signals အၿဖစ္၊ low power analog signals ေတြကိုသာ၊ အမၽားစု သံုးစြဲခဲ႔ရာမွတဆင္႔ 'Fieldbus®' နဲ႔ 'Profibus®' တို႔လို၊ digital output signals ေတြ၊ ေၿပာင္းလဲသံုးစြဲ လာပါတယ္။ modulating signal ၿဖစ္တဲ႔၊ analog signals ေတြကို၊ အဆက္မၿပတ္ continuous အသံုးၿပဳနိဳင္သလို၊ digital signals ေတြကိုလည္း၊ modulating signal အၿဖစ္ အသံုးၿပဳနိဳင္ပါတယ္။ digital signals ဟာ၊ သတ္မွတ္ထားတဲ႔ specific voltage level (၂) ခုႀကားမွ changes အေၿပာင္းအလဲ သို႔မဟုတ္ frequency အေၿပာင္းအလဲမွ တဆင္႔၊ binary numeric values ေတြကို၊ stream အေနနဲ႔ အဆက္မၿပတ္ ထုတ္ေပးၿပီး၊ modulating signal အေနနဲ႔ ေဆာင္ရြက္ပါတယ္။

Digital addressing - controller ဟာ၊ wires ေတြမွတဆင္႔ ဆက္သြယ္ထားတဲ႔၊ receivers ေတြထံ information ေတြကိုေပးပို႔ပါတယ္။ ဆက္သြယ္ထားတဲ႔၊ receivers ေတြထဲမွ၊ လိုအပ္တဲ႔ receivers ေတြ ထံသာ၊ controller မွ ေရြးခၽယ္ၿပီး၊ ေပးပို႔ၿခင္းကိုလည္းေဆာင္ရြက္နိဳင္ပါတယ္။ receivers တိုင္းမွာ၊ သတ္မွတ္ထားတဲ႔ address ေတြရိွၿပီး၊ controller မွ address အရေရြးခၽယ္ကာ၊ digital signals ေတြ၊ ေပးပို႔ၿခင္းကို 'digital addressing' လို႔ေခါါပါတယ္။

HART® - (4 ~ 20 mA) signal နဲ႔ အလုပ္လုပ္တဲ႔၊ control fied devices ေတြ ရဲ႕ 'Highway Addressable Remote Transducer' communications protocol ကို၊ HART® လို႔ေခါါပါတယ္။ HART® protocol ဟာ၊ 1200 baud Frequency Shift Keying (FSK) system ကိုအသံုးၿပဳထားပါတယ္။ FSK system ဟာ၊ 'superimpose digital information on the conventional (4 ~ 20 mA) analogue signal' ဆိုတဲ႔၊ 'Bell 202 standard' ကိုအေၿခခံထားပါတယ္။ HART® protocol ကို၊ intelligent field devices နဲ႔ control system ႀကားမွ၊ communications protocol industry standard တခုအေနနဲ႔ independent organization အဖြဲ႔အစည္းၿဖစ္တဲ႔၊ 'HART® Communication Foundation' မွ၊ ေရးဆြဲေပးၿခင္းၿဖစ္ပါတယ္။

Fig. The Mitsubishi Chemical plant in Kashima, Japan, employed HART® communication protocol

HART® protocol လို႔ေခါါတဲ႔၊ communications method နည္းလမ္းကို၊ process field instruments ပစၥည္းေတြအေတာ္မၽားမၽားမွာ၊ အသံုးၿပဳႀကပါတယ္။ လက္ရိွအသံုးၿပဳေနတဲ႔ 4-20 mA signals ကို၊ digital communication signal အၿဖစ္ေၿပာင္းလဲရယူၿပီး၊ control system ရဲ႕ လက္ရိွ 2-wire loops မွတဆင္႔၊ ဆက္သြယ္ေပးၿခင္းၿဖစ္ပါတယ္။  

Fig. HART® communication protocol

HART® ကို analog devices ေတြနဲ႔ တြဲဖက္အသံုးၿပဳနိဳင္သလို၊ process မွ၊ Tag-IDs, measured values, range and span data, product information နဲ႔ diagnostics အစရိွတဲ႔၊ installation နဲ႔ maintenance information ေတြကိုလည္း၊ ရယူနိဳင္ပါတယ္။ HART® protocol လို႔ေခါါတဲ႔၊ communications method ကို အသံုးၿပဳတဲ႔အခါ၊ process ရဲ႕ multi-drop networks ေတြမွာ၊ cabling ဆက္သြယ္မွဳကိုေလၽွာ႔ခၽနိဳင္ၿပီး၊ installation နဲ႔ maintenance information ေတြကိုပါ ရရိွနိဳင္တဲ႔အတြက္၊ process ကို management အၿဖစ္ စီမံခန္႔ခြဲရာမွာ၊ ပိုမိုလြယ္ကူလာပါတယ္။

PROFIBUS® - open fieldbus protocol တခုၿဖစ္ၿပီး၊ manufacturing နဲ႔ process automation applications ေတြအတြက္၊ independent manufacturers ထုတ္လုပ္သူေတြ မွ၊ ေရာင္းခၽတဲ႔ communications method နည္းလမ္းၿဖစ္ပါတယ္။ PROFIBUS® ရဲ႕ standard နဲ႔ ပက္သက္ၿပီး၊ 'international standards EN 50170', 'EN 50254' နဲ႔ 'EC 61158' တို႔ကို၊ သတ္မွတ္ၿပဌာန္းထားပါတယ္။ manufacturers ေပါင္းစံု၊ ထုတ္လုပ္ထားတဲ႔ process control system မွ field devices ေတြ တခုနဲ႔ တခုကို၊ communication အၿဖစ္ ဆက္သြယ္ရာမွာ၊ special interface adjustment အေနနဲ႔၊ တခုနဲ႔ တခုကိုက္ညီေအာင္၊ ခၽိန္ညွိေပးဖို႔ မလိုပဲ၊ PROFIBUS® ကို အသံုးၿပဳနိဳင္ပါတယ္။ 

Fig. PROFIBUS® communication protocol

PROFIBUS® communications method ဟာ digital communication method ၿဖစ္ေပမယ္႔၊ digitized မလုပ္နိဳင္ေသးတဲ႔ process applications ေတြမွာ၊ analog signal ေတြကို၊ I/O units ေတြ ကတဆင္႔၊ digital signal အၿဖစ္ေၿပာင္းလဲကာ၊ တြဲဖက္အသံုးၿပဳနိဳင္ပါတယ္။ PROFIBUS® ကို၊ အဏုဇီဝေဆးဝါးထုတ္လုပ္ေရးလုပ္ငန္းေတြလို၊ high-speed time critical applications ေတြနဲ႔၊ ေရနံဓါတုလုပ္ငန္းေတြလို complex communication applications ေတြ အတြက္၊ သံုးစြဲႀကပါတယ္။ functionally graduated communication protocols ေတြ ၿဖစ္တဲ႔၊ DP နဲ႔ FMS တို႔နဲ႔ပါ၊ တြဲဖက္အသံုးၿပဳနိဳင္သလို၊ application အရ transmission technologies RS-485, IEC 1158-2 အရ၊ fiber optics ေတြနဲ႔လည္း၊ တြဲဖက္အသံုးၿပဳနိဳင္ ပါတယ္။ PROFIBUS® ဟာ၊ open fieldbus protocol ၿဖစ္တဲ႔အတြက္၊ cell level မွ field level အထိ၊ digital programmable controllers ေတြကို သံုးထားတဲ႔ network system ၿဖစ္သလို၊ multi-master system ၿဖစ္တဲ႔အတြက္၊ automation, engineering နဲ႔ visualization systems ေတြအားလံုးကို၊ joint operation အေနနဲ႔ေပါင္းစပ္ကာ၊ ပို႔ေဆာင္ေပးပါတယ္။

PROFIBUS® communications method တခုကို၊ sensor/ actuator level, field level နဲ႔ cell level ဆိုၿပီးခြဲၿခားနိဳင္ပါတယ္။ sensor/ actuator level မွာ၊ sensors နဲ႔ actuators ေတြ ပါဝင္ပါတယ္။ sensors မွ binary signals ေတြနဲ႔ actuator ရဲ႕ binary signals ေတြ ကို၊ sensor/ actuator bus မွတဆင္႔ေပးပို႔ၿပီး၊ purely cyclically communication အေနနဲ႔ data ေတြကိုေပးပို႔ၿခင္းလည္းၿဖစ္ပါတယ္။ field level မွာ I/O units, measuring transducers, drive units, valves နဲ႔ operator terminals တို႔ပါဝင္ပါတယ္။ field level မွ automation systems ေတြကို၊ တခုနဲ႔တခု ဆက္သြယ္တဲ႔အခါ၊ real-time communication system နဲ႔ ဆက္သြယ္ပါတယ္။ real-time communication system မွာ data, alarms, parameters နဲ႔ diagnostic data ေတြပါဝင္ၿပီး၊ လိုအပ္ပါက၊ purely cyclically communication အေနနဲ႔ data ေတြကိုေပးပို႔နိဳင္ပါတယ္။ cell level မွာေတာ႔ PLC နဲ႔ IPC လို၊ programmable controllers ေတြ ပါဝင္ၿပီး၊ တခုနဲ႔ တခုဆက္သြယ္တဲ႔အခါ၊ large data packets ေတြ ၿဖစ္တဲ႔အတြက္၊ information flow ကို၊ powerful communication functions အေနနဲ႔၊ ဆက္သြယ္ပါတယ္။ smooth integration အေနနဲ႔ ဆက္သြယ္တာၿဖစ္သလို၊ wide communication systems အေနနဲ႔ Intranet, Internet နဲ႔ Ethernet ေတြ ကိုပါ၊ အသံုးခၽတာေတြ႔ရပါတယ္။

Foundation™ Fieldbus - 'all-digital, serial and two-way communications system' ၿဖစ္ပါတယ္။ Local Area Network (LAN) ကို အသံုးၿပဳၿပီး၊ factory သို႔မဟုတ္ plant instrumentation နဲ႔ control devices ေတြကို၊ ဆက္သြယ္ပါတယ္။ Fieldbus® environment ဟာ၊ ability နဲ႔ status အေပါါအေၿခခံၿပီး၊ hierarchy အၿဖစ္၊ base level group ေတြကို၊ digital networks အတြင္းမွာ၊ ခြဲၿခား ထားၿခင္း ၿဖစ္ပါတယ္။ process နဲ႔ manufacturing automation applications ေတြမွာတတ္ဆင္ထားတဲ႔၊ built-in capability devices ေတြ တခုနဲ႔တခုကို၊ network သံုးၿပီး၊ ဆက္သြယ္ၿခင္းလည္းၿဖစ္ပါတယ္။ Foundation™ Fieldbus ဟာ၊ HART® နဲ႔ PROFIBUS® တို႔လို၊ အဖြဲ႔အစည္းတခုမွ၊ standard အေနနဲ႔ သတ္မွတ္ၿပဌာန္းထားတဲ႔၊ communications protocol နည္းလမ္းမဟုတ္ပဲ၊ manufacturers ေတြမွ၊ ထုတ္လုပ္ေရာင္းခၽတဲ႔ products ေတြသာၿဖစ္ပါတယ္။ Foundation™ Fieldbus communication systems ေတြကို၊ ထုတ္လုပ္ေရာင္းခၽတဲ႔ product makers အရည္အတြက္၊ (၁၀၀) ေကၽာ္ေလာက္ ရိွပါတယ္။

Reference and image credit to : Steam Engineering Tutorials, http://www.imexbb.com/, http://www.hartcomm.org/, http://www.imexbb.com/,

Remark : All images herein this website are for use of educational purpose only. The owner of this web site is not responsible for the consequences in case of violation to copyright, trademark, patent or other intellectual property rights of any third party.