Instrument Engineer ทำอะไรในอุตสาหกรรม

วันก่อนมาเล่าเรื่อง Instrument Engineer ว่าจบไปแล้วทำงานในบริษัทแบบใหนไปแล้ว วันนี้ขอเจาะลึกลงไปถึงระบบที่ Instrument Engineer ดูแลบ้างครับ เพื่อให้เห็นถึงความสำคัญและความต้องการของอุตสาหกรรม ว่าเค้าต้องการเราไปทำอะไรกันบ้าง

1. Instrument and Sensor – สิ่งแรกที่ Instrument Engineer ดูแล ก็คืออุปกรณ์ Instrument+Sensor ที่เราเรียนกันมานั่นแหละครับ ไม่ว่าจะเป็น Temperature, Flow, Pressure, Level, pH, Conductivity, Moisture, Gas Analyzer, Position Sensor ต่างๆ ฯลฯ อุปกรณ์เหล่านี้สำคัญมาก เพราะถ้าอ่านไม่ถูกต้องหรือเสีย จะไม่สามารถควบคุมการผลิตได้ตามที่ต้องการ

Field Instrument

2. Final Control Element – ก็จะประกอบด้วยอุปกรณ์หลักๆคือ Control Valve ที่จะทำหน้าที่ควบคุมกระบวนการผลิต ไม่ว่าจะเป็น ปรับ Temperature, Level, Flow, Pressure เรียกได้ว่า Control Valve เอาอยู่ทุกฟังก์ชันการใช้งานเลยทีเดียว, อุปกรณ์อีกตัวที่ขาดไม่ได้คือ Shutdown Valve ซึ่งจะทำหน้าที่ตัดระบบการผลิตต่างๆให้หยุดการทำงานเมื่อพบว่าเกิด Condition ที่ไม่ปลอดภัยต่อกระบวนการผลิต ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่สำคัญมาก เพราะทำให้เกิดความปลอดภัยในกระบวนการผลิตนั่นเอง – และนี่ก็คือสาเหตุที่เราควรเรียนวิชา Control Valve ครับ 

 Control Valve - Cut-Away

Control Valve

Shut-Off Valve

3. Control System – ระบบควบคุมที่เราจะไปเกี่ยวข้องนั้นมีหลากหลายมากครับ ก็ขอแยกออกเป็นระบบให้ชัดเจนดังนี้ครับ
a. ระบบ PLC 

Programmable Logic Controller (PLC)

i. – ในอุตสาหกรรมขนาดใหญ่จะใช้ PLC กับ Process ที่ไม่ใหญ่มาก โดยมักพบใน Process ที่เป็น Package เช่น Compressor Package, Package ผลิตน้ำ, Package ระบบบำบัดน้ำเสีย ถ้าไม่เข้าใจคำว่า Package ก็อาจจะนึกเอาง่ายๆว่ามันคือ Process ย่อยๆ ที่ทำหน้าที่เฉพาะของมันเองเพื่อ Support Process ของโรงงาน ประมาณนั้นครับ 
ii. แต่ในโรงงานที่เป็นกระบวนการที่เป็นสายการผลิตต่อเนื่องกัน ก็จะพบ PLC เป็นระบบควบคุมหลักของโรงงานได้เหมือนกัน


b. ระบบ DCS – ระบบนี้จะอยู่ในโรงงานอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ทุกที่ โดย DCS จะมีขนาดใหญ่กว่า PLC มาก จำนวน Input/Output ก็จะเยอะมาก และจะมีชุดประมวลผลแยกกันเป็น Unit ย่อยๆ ส่วนควบคุมก็จะมีห้อง Control ที่จะมี Operator นั่งดูแลกระบวนการผลิตจาก Operator Station ตลอด 24 ชั่วโมง ซึ่งระบบ DCS จะไปเกี่ยวข้องกับระบบ Network, Server, Firewall, Network System Software เช่น พวก Microsoft Windows Server เป็นต้น ระบบ DCS เป็นเหมือนสมองของกระบวนการผลิตเลยก็ว่าได้ และอุปกรณ์ Field Instrument ก็เป็นเหมือนเส้นประสาทที่ตรวจวัดค่าต่างๆส่งมาให้สมองประมวลผลและสั่งการควบคุมออกไปเพื่อให้ Final Control Element ทำงาน

c. ระบบ SIS (Safety Instrumented System) – ระบบนี้สำคัญสุดๆเพราะเป็นระบบควบคุมความปลอดภัยของกระบวนการผลิต โดยระบบ SIS จะรับสัญญาณจากอุปกรณ์ Field Instrument มาประมวลผล หาก Condition ในกระบวนการผลิตสูงกว่าค่าที่ปลอดภัย เช่น Temperature สูงเกินไป, Pressure สูงเกินไป ก็จะต้องสั่งหยุดกระบวนการผลิตทันที โดยสั่งการไปยัง Final Control Element ก็คือ Shutdown Valve ให้ทำงานทันที, การทำงานกับระบบ SIS ก็จะมีการประเมินความเสี่ยงโดยใช้ SIL (Safety Integrity Level) ในการประเมินความอันตรายของระบบเพื่อออกแบบระบบ SIS และยังมี Alarm Management เพื่อออกแบบระบบ Alarm ให้เหมาะสมด้วย

SIS Diagram 

Layers-of-Protection in a BPCS and-SIS

d. ระบบ FGS – อีกหนึ่งระบบที่เป็นระบบควบคุมความปลอดภัยก็คือ FGS ย่อมาจาก Fire and Gas System ซึ่งจะทำหน้าที่ตรวจจับเปลวไฟ และ ก๊าซรั่วต่างๆ เพื่อนำมาประมวลผลและสั่งหยุดกระบวนการผลิตและสั่งให้ระบบเตือนภัย, ระบบดับเพลิงทำงาน ก่อนที่จะเกิดอันตรายหรือบรรเทาผลที่เกิดอันตรายต่างๆในกระบวนการผลิต

Gas Detector System - Detronics

Gas Detector System

e. ระบบ SCADA – ระบบ SCADA นั้นทำหน้าที่ในการเป็นศูนย์กลางการควบคุม โดยที่ตัวระบบจะแตกต่างจาก DCS, PLC คือ SCADA จะไม่ได้มี Hardware ที่ทำหน้าที่ควบคุมแบบ DCS, PLC, ESD แต่จะดึงข้อมูลจากระบบอื่นๆมาแสดงผลใน SCADA Software และมี User Interface ที่สามารถสั่งการระบบควบคุมที่ทำหน้าที่ควบคุมจริงๆได้ โดยจะมีการรวมเอาระบบการสื่อสารหลากหลายรูปแบบมาใช้ ไม่ว่าจะเป็น Network System, Remote Network เช่น ระบบ WAN, MAN เป็นต้น

SCADA SOFTWARE

f. ระบบ Advance Process Control, Data Supervisory ต่างๆ – ระบบพวกนี้จะมาเพิ่มประสิทธิภาพการควบคุมของ Control System อีกที คือ ปกติการควบคุมเราก็จะใช้ PID ในการควบคุม แต่ Advance Process Control จะใช้ตัวแปรอื่นๆมาช่วยตัดสินใจ เช่น อาจจะเอาความต้องการการผลิต Product ชนิดต่างๆ มาช่วยตัดสินใจว่าจะควบคุมการผลิตอย่างไรให้ได้ Product ตามที่ต้องการ ซึ่งตัวนี้ผมไม่ได้คลุกคลีมาก ก็พอรู้คร่าวๆครับ

Advance Process Control - Yokogawa

4. ระบบ Metering - จะเป็นระบบในการวัดเพื่อซื้อขาย Product ต่างๆ เช่น วัดซื้อขาย Gas, Oil, Product ต่างๆ ซึ่งระบบ Metering ต้องมีความถูกต้องสูงมากในการวัด เนื่องจากมีผลต่อการคำนวณราคาในการซื้อขาย Product ระหว่างผู้ซื้อและผู้ขาย และมีมาตรฐานกำหนดเกี่ยวกับ Metering System โดยเฉพาะเลยทีเดียวครับ

Metering Skid

จากที่เล่ามาข้างต้น จริงๆก็ยังไม่ครบถ้วน 100% แต่ แค่นี้ผมว่าก็เยอะแล้วครับ 

สรุปว่า Instrument Engineer นั้นดูแลอุปกรณ์และระบบที่สำคัญมากในโรงงานอุตสาหกรรม เราไม่ได้ทำเพียงแต่อุปกรณ์เครื่องมือวัด(Field Instrument) แต่เรายังดูแลระบบควบคุมทุกชนิด ซึ่งเกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ทั้ง Hardware+Software, ระบบเครือข่าย, ระบบสื่อสารที่ทันสมัยอีกมากมาย ซึ่งในหลักสูตร Instrument ที่เราเรียนกัน ได้สอนพื้นฐานของทุกเรื่องที่เราจบไปแล้วต้องเจอทั้งหมดครับ

Instrument Engineer จะต้องดูแลระบบพวกนี้ทั้งหมด โดยขึ้นอยู่กับหน้าที่การทำงานว่าอยู่ในบริษัทกลุ่มใหน (Owner, Engineering and Construction, Sale and Service) ซึ่งจากข้อมูลที่กล่าวมาทั้งหมดคงจะทำให้เห็นแล้วว่า ทำไมอุตสาหกรรมจึงต้องการเราซะเหลือเกินครับ…