از زمانی که استفاده از روش‌های کنترل خودکار در صنعت رواج پیدا کرد، دانش و تخصص جدیدی پیرامون طراحی، پیاده‌سازی و نگهداری این سیستم‌ها به وجود آمد. با گسترش دانش تئوری و ورود علوم کامپیوتر و الکترونیک به این حوزه، یک رشته تخصصی به نام «مهندسی کنترل» وارد دانشگاه و صنعت شد. وظیفه یک مهندس کنترل، طراحی، تحلیل، نظارت و بهینه‌سازی نحوه کنترل یک پروسه صنعتی است. در این مقاله با رشته مهندسی کنترل آشنا می‌شویم و مسیر تبدیل شدن به یک مهندس کنترل، بازار کار و زمینه‌های شغلی این رشته صنعتی را بررسی می‌کنیم. با ماهر همراه باشید.
مهندسی کنترل چیست؟
در دانشگاه‌ها رشته مهندسی کنترل از گرایش‌های رشته برق به شمار می‌رود. شباهت زیادی بین دروس مهندسی کنترل و دیگر گرایش‌های مهندسی برق وجود دارد؛ اما یک مهندس کنترل علاوه بر مباحث برق و الکترونیک باید با مفاهیم تئوری کنترل، بهینه‌سازی و برنامه‌نویسی نیز آشنا باشد.
در محیط‌های صنعتی، یک مهندس کنترل از دانش خود برای شناسایی و تحلیل سیستم، برآورد ملزومات و تجهیزات مورد نیاز برای پیاده‌سازی آن، افزایش بهره‌وری، بهبود ضریب اطمینان و پایداری عملکرد سیستم کمک می‌گیرد. در حوزه نظارت و بهره‌برداری از سیستم‌های صنعتی، مهندسان کنترل با استفاده از ابزارهای مانیتورینگ پروسه‌های صنعتی، کارکرد سیستم را رصد می‌کنند و راهکارهای مناسب برای بهینه‌سازی یا توسعه سیستم کنترلی را ارائه می‌دهند.
مهارت‌های مورد نیاز یک مهندس کنترل
برای تبدیل شدن به یک مهندس کنترل حرفه‌ای، به داشتن مهارت‌های متعددی نیاز است. به دست آوردن تخصص در هر یک از مهارت‌های مربوط به مهندسی کنترل نیازمند کسب آموزش و تجربه زیاد است و تسلط کافی به هر مهارت به‌تنهایی می‌تواند زمینه‌های شغلی متعددی را برای صاحب آن فراهم کند. در ادامه، هریک این مهارت‌ها را بررسی می‌کنیم.
شناسایی و تحلیل سیستم
هر فرایند صنعتی از تعدادی اجزای معمولاً مکانیکی، الکتریکی تشکیل شده است. رابطه میان همه اجزای سیستم را با استفاده از روابط فیزیک و ریاضی می‌توان تعریف کرد. مثلاً سرعت چرخش یک موتور الکتریکی تابع پارامترهای الکتریکی مانند ولتاژ و فرکانس تغذیه موتور است. طراحی یک کنترلر برای یک پروسه صنعتی نیازمند آشنایی با مشخصه‌های آن پروسه و دانستن روابط میان اجزای آن است. بنابراین، یک مهندس کنترل باید به منطق کار فرایند صنعتی و تجهیزات تشکیل‌دهنده آن و نحوه ارتباط آن‌ها تسلط کامل داشته باشد. مثلاً برای کنترل یک دستگاه اکسترودر باید مشخصه‌های مواد خام، توان هیترها، وزن ماردون و بسیاری عوامل از دیگر در نظر گرفته شود.
اگر با دستگاه اکسترودر آشنایی ندارید، پیشنهاد می‌کنیم با خواندن مقاله «اکسترودر چیست؟» با انواع، اجزا و نحوه کنترل این دستگاه سودمند و پرکاربرد آشنا شوید.
شناخت تجهیزات سیستم کنترلی
برای کنترل یک فرایند صنعتی به تجهیزات زیادی نیاز است. عمده تجهیزات کنترلی را می‌توان در یکی از سه دسته زیر قرار داد.
- کنترلرها: انواع CNC ،PLC، رگولاتورهای کنترلی دیجیتال، میکروکنترلرها و پنل‌های کنترلی صنعتی می‌توانند نقش کنترلر را ایفا کنند.
- سنسورها: تجهیزاتی که متغیرهای فیزیکی، مکانیکی و الکتریکی پروسه را اندازه‌گیری می‌کنند را سنسور می‌نامند. در یک سیستم کنترلی، یک سنسور باید توانایی تحویل سیگنال کنترلی استاندارد به کنترلر را داشته باشد و برای تبدیل مقدار خوانش سنسور به سیگنال استاندارد، از ترانسمیتر (Transmitter) استفاده می‌شود.
- عملگرها: عملگرها (Actuators) فرمان‌های کنترلی استاندارد ارسال‌شده از کنترلر را به پروسه اِعمال می‌کنند. مثلاً یک کنتاکتور با دریافت فرمان کنترلر، یک موتور را راه‌اندازی می‌کند و قسمتی از پروسه را به حرکت وامی‌دارد. در چنین سیستمی کنتاکتور نقش عملگر را ایفا می‌کند. ولوهای کنترلی از دیگر تجهیزاتی هستند که می‌توانند به‌عنوان عملگر عمل کنند.
مقاله «پی‌ال‌سی چیست؟» اطلاعات مفیدی را در مورد انواع PLC به شما می‌دهد؛ همچنین با مطالعه مقاله «انواع سنسور» می‌توانید با سنسورهای مختلف و کاربرد آن‌ها آشنا شوید و برای آشنایی با عملکرد ولو کنترلی می‌توانید مقاله «کنترل ولو» را بخوانید.
هر یک از تجهیزات یک سیستم کنترلی قابلیت‌ها و انواع مختلفی دارند. برای مثال، در یک PLC توانایی پردازش، درجه حفاظت IP، تعداد ورودی/خروجی‌های مجاز و بسیاری ویژگی‌های دیگر باید در نظر گرفته شود. همچنین در سنسورها پارامترهایی مانند محدوده اندازه‌گیری، دقت اندازه‌گیری، مقاوم بودن در برابر شرایط محیطی، کالیبراسیون و قابلیت‌اطمینان سنسور اهمیت زیادی دارند.
به طور کلی، یک مهندس کنترل باید با این ویژگی‌ها آشنایی کامل داشته باشد و برندهای معتبر تجهیزات را بشناسد تا بتواند مناسب‌ترین اجزا را برای پیاده‌سازی سیستم کنترلی انتخاب کند.
طراحی سیستم کنترلی
برای طراحی یک سیستم کنترلی، یک مهندس کنترل باید ورودی/خروجی‌ها، متغیرها و پارامترهای یک سیستم را بشناسد و بتواند بر اساس آن‌ها سیستم را مدل کند. چنین کاری نیازمند آشنایی با تئوری انواع روش‌های کنترلی حلقه‌باز و حلقه‌بسته، نرم‌افزارهای شبیه‌سازی و ابزارهای اندازه‌گیری است. توانایی کار با نرم‌افزارهایی مانند LabView و MATLAB می‌تواند در شبیه‌سازی و مدلینگ پروسه به یک مهندس کنترل کمک کند. همچنین اندازه‌گیری متغیرهای سیستم با تجهیزاتی مانند پاورآنالایزر، اسیلوسکوپ و مولتی‌متر در طراحی یا توسعه سیستم کنترلی کاربرد زیادی دارد.
بیشتر بخوانید: در صورتی که با پاور آنالایزر آشنایی ندارید، مقاله دستگاه پاور آنالایزر چیست؟ را در وبسایت ماهر مطالعه کنید.
در مرحله پیاده‌سازی، یک مهندس کنترل باید با زبان‌های برنامه‌نویسی و نرم‌افزارهای طراحی و پیکربندی انواع کنترلرها آشنا باشد. برای برنامه‌نویسی PLC معمولاً از زبان «لدر» استفاده می‌شود؛ اما زبان‌های دیگری هم برای برنامه‌ریزی PLC وجود دارند. برای آشنایی با این زبان‌ها مقاله «برنامه‌نویسی صنعتی» را در وبسایت ماهر مطالعه کنید.
برای طراحی برنامه PLC و HMI هر برندی نرم‌افزار مخصوص به خود را دارد. برای مثال، نرم‌افزار برنامه‌نویسی PLC زیمنس Simatic Manager است و برای طراحی HMI زیمنس از نرم‌افزار WinCC استفاده می‌شود.
بیشتر بخوانید: در صورتی که با HMI آشنایی ندارید، مقاله زیر را در وبسایت ماهر بخوانید.
بنابر آن‌چه گفته شد، یک مهندس کنترل ضمن آشنایی با تئوری کنترل و مدلینگ پروسه صنعتی، بسته به نیاز پروژه، باید بتواند از ابزارهای طراحی به درستی استفاده کند و سیستم کنترلی را پیکربندی و پیاده‌سازی کند.
کار تیمی
طراحی سیستم کنترلی نیازمند همکاری متخصصان و طراحان در زمینه‌های مختلف از جمله مکانیک، برق، ابزاردقیق، مونتاژ، فرایند و IT است. یک مهندس کنترل باید مهارت‌های ارتباطی کافی برای همکاری و هماهنگی با متخصصان‌های دپارتمان‌های دیگر پروژه را داشته باشد و روابط بین‌سازمانی را مدیریت کند.
با توجه به توضیحاتی که مطرح شد، می‌توان مهارت‌های لازم برای یک مهندس کنترل را به صورت زیر خلاصه کرد.
- دانش طراحی الگوریتم و منطق برنامه‌نویسی
- تجربه کار با اتوماسیون صنعتی، کنترل، سیستم‌های مانیتورینگ و نرم‌افزارهای مربوطه
- توانایی نصب، نگهداری و عیب‌یابی دستگاه‌های مکانیکی و تجهیزات الکتریکی
- درک کافی از روندهای عملیاتی، مستندسازی فنی و نقشه‌خوانی صنعتی
- مهارت‌های ارتباطی خوب
- توانایی حل مسئله
- توانایی رهبری
- توانایی تعامل نوشتاری و گفتاری مناسب
- مهارت‌های سازماندهی
- قابلیت مدیریت پروژه
شرح وظایف مهندس کنترل
هر مهندس کنترل در یک محیط صنعتی وظایف و شرح کار مشخصی دارد. از جمله وظایف اصلی که یک مهندس کنترل بر عهده دارند، می‌توان موارد زیر را برشمرد.
- مدیریت تیم اتوماسیون در جهت طراحی، پیکربندی و توسعه سیستم کنترل
- تست و عیب‌یابی سیستم‌های مکانیکی و الکتریکی پروسه
- ارائه خدمات و دستورالعمل فنی به بخش‌های دیگر سازمان
- مستندسازی اسناد فنیِ طراحی و نگهداری سیستم کنترل
- نظارت بر عملکرد و کیفیت کارایی سیستم کنترلی
هر مهندس کنترل بسته به میزان تسلط در اجرای وظایفی که اشاره شد، امکان اشتغال در جایگاه‌های مختلفی در حرفه کنترل را خواهد داشت.
مسیر تبدیل شدن به مهندس کنترل
حرفه مهندسی کنترل یک شغل بسیار تخصصی است که برای موفقیت در آن باید به مراحل مختلف دانشگاهی، فنی و تجربی طی شود. برای پیشرفت در حوزه مهندسی کنترل باید یک نقشه راه صحیح انتخاب و تمام مراحل آن را طی کرد. در ادامه، سه مرحله کلی برای تبدیل شدن به یک مهندس کنترل را شرح می‌دهیم.
مدرک دانشگاهی
برای وارد شدن به هر حرفه تخصصی ابتدا نیاز به یادگیری برخی مباحث تئوری در آن زمینه هستید. مراکز آموزش عالی مکان مناسبی برای دریافت این دانش هستند. در سیستم آموزشی ایران و بعضی کشورهای دیگر، گرایش مهندسی کنترل از زیرشاخه‌های مهندسی برق به شمار می‌رود؛ اما در صورت دریافت مدرک در گرایش‌های دیگر رشته برق مانند الکترونیک و قدرت و حتی با مدرک مهندسی مکانیک یا IT می‌توانید وارد بعضی حوزه‌های مهندسی کنترل شوید. آشنایی با مبانی برق صنعتی، مکانیک، تئوری کنترل و مهارت برنامه‌نویسی از قابلیت‌های لازم برای هر مهندس برق است که باید در دانشگاه آن‌ها را به دست آورد.
آموزش‌های تکمیلی و ارتقا رزومه
دروس دانشگاهی معمولاً همه مهارت‌های لازم را برای متخصص شدن در رشته‌های مهندسی فراهم نمی‌کند. آموزش‌های تکمیلی کاربردی در زمینه‌های مختلف مانند یادگیری کار با نرم‌افزارهای مهندسی، دریافت آموزش عملی در زمینه کار با تجهیزات الکتریکی و مکانیکی و گذراندن دوره‌های کارآموزی در شرکت‌های صنعتی، راهکار مناسبی برای تکمیل مهارت‌ها و ارتقا رزومه است.
در بخش‌های بعدی مقاله، منابع آموزشی مناسب در حوزه مهندسی کنترل را معرفی خواهیم کرد.
بالا بردن تجربه کاری
قرار گرفتن در محیط کار و مواجهه با چالش‌های فنی و همچنین کار کردن با تجهیزات و سیستم‌های مختلف، زمینه کسب تجربه را برای شما فراهم می‌کند. هرچه تجربه شما در مباحث فنی و مدیریتی بیشتر باشد، پیشرفتتان سریع‌تر خواهد بود. علاوه بر آن حضور در محیط کار امکان شبکه‌سازی شغلی و افزایش اعتبار شما در حوزه تخصصی‌تان را به‌همراه دارد. معمولاً افراد، پس از ورود به محیط کار، یک حوزه کاری مهندسی کنترل را انتخاب و در همان زمینه رشد می‌کنند. از مشاغل مربوط به مهندسی کنترل می‌توان موارد زیر را نام برد.
- طراح سیستم کنترلی
- شبیه‌سازی و تحلیل سیستم
- مهندس ابزاردقیق
- ناظر اتاق کنترل
- برنامه‌نویس PLC و HMI
- مهندس کالیبراسیون
- عیب‌یابی، تعمیر و نگهداری سیستم‌های کنترلی
- تعمیرکار تجهیزات اتوماسیون صنعتی
- ماشین‌سازی و طراحی پنل‌های کنترلی
منابع و دوره‌های آموزشی مهندسی کنترل
برای یادگیری مهارت‌های فنی در زمینه مهندسی کنترل، می‌توان از منابع آموزش مختلف استفاده کرد. هر مهندس کنترل در هر جایگاه شغلی به صورت پیوسته باید در پی ارتقای دانش خود از طریق آموزش باشد. با توجه به رشد سریع تکنولوژی در حوزه کنترل و اتوماسیون، به‌روزرسانی اطلاعات فنی برای هر مهندس کنترل ضروری است. هنگام انتخاب منبع یا دوره آموزشی باکیفیت، باید به نکات زیر توجه کرد.
- اعتبار منبع منتشر‌کننده
- کاربردی و عملی بودن محتوا
- به‌روز بودن محتوا
- تجربه و اعتبار مدرس و تولید‌کننده محتوا
در ادامه انواع منابع آموزش مهندسی کنترل را شرح می‌دهیم.
منابع متنی
همه‌ساله کتاب‌ها و مقالات بسیاری در زمینه مهندسی کنترل و پیشرفت‌ها و تکنولوژی‌های تازه در این زمینه منتشر می‌شود. خواندن این نوشته‌ها می‌تواند دانش فنی شما را به‌روز نگه دارد. علاوه بر آن، کاتالوگ‌ها و منوال‌های تجهیزات کنترلی منبع بسیار خوبی برای آشنایی با نحوه کار و قابلیت‌های آن‌ها هستند.
وبسایت‌های اینترنتی که در زمینه مهندسی کنترل تولید محتوای متنی می‌کنند نیز منابع خوبی برای دریافت دانش فنی-مهندسی هستند.
آموزشگاه‌های فنی
آموزشگاه‌های فنی زیادی وجود دارند که در زمینه ارائه دوره‌های فنی مهندسی کنترل فعال هستند. ویژ‌گی مهم این آموزشگاه‌ها جنبه عملی و کاربردی آموزش‌های فنی آن‌ها است. با شرکت در این دوره‌ها با تجهیزات کنترلی آشنا می‌شوید و نحوه کار آن‌ها را از نزدیک تجربه و مشاهده می‌کنید. در انتخاب آموزشگاه‌های فنی باید به مواردی زیر توجه کنید.
- به‌روز بودن و کامل بودن محتوای سرفصل‌های دوره
- داشتن کارگاه آموزشی مجهز با تجهیزات کنترلی مورد نیاز
- اعتبار و تجربه مدرسان دوره‌های آموزشی
- ارائه مدرک معتبر در پایان دوره آموزشی
منابع آموزشی آنلاین
امروزه به دلیل کمبود زمان، مشکلات رفت‌و‌آمد و افزایش امکان استفاده از اینترنت، دوره‌های آموزشی آنلاین محبوبیت زیادی پیدا کرده‌اند. مشکل دوره‌های آنلاین فنی این است که امکان کار عملی برای دانش‌پذیر وجود ندارد؛ اما با نمایش دقیق و ارائه تصاویر باکیفیت از تجهیزات می‌توان این مشکل را برطرف کرد. به تصویر کشیدن سیستم‌های کنترلی و جزئیات کار آن‌ها و تاثیرشان در عملکرد دستگاه‌ها و پروسه‌های صنعتی تصویر روشنی از نحوه کار سیستم کنترلی به بیننده می‌دهد که بدون نیاز به حضور فیزیکی در محلِ انجام پروژه، درک خوبی از محتوای آموزشی به دست آورند. در ادامه، چند مورد از منابع ویدیویی آنلاین را معرفی خواهیم کرد.
- یوتیوب (YouTube): یوتیوب مشهورترین وبسایت اشتراک‌گذاری آنلاین ویدیو است که کاربران ویدیوهای آموزشی بسیار زیادی در آن بارگذاری کرده‌اند. با بررسی کانال‌های یوتیوب می‌توانید بهترین ویدیوهای آموزشی در زمینه مهندسی کنترل و ابزاردقیق را به صورت رایگان دنبال کنید.
- یودمی (Udemy): یودمی یکی از بزرگترین پلتفرم‌های آموزشی آنلاین است که بیش از ۵۰ میلیون نفر در سراسر جهان از دوره‌های آموزشی آن بهره می‌برند. بسیاری از دوره‌های آزمایشی یودمی می‌توانند منبع خوبی برای یک مهندس باشند تا مهارت‌های تخصصی خود را گسترش دهد.
- آکادمی ماهر: آکادمی ماهر یکی از معتبرترین موسسات ایرانی تولید محتوای آموزشی آنلاین در زمینه صنعت است. دوره‌های آکادمی ماهر از جمله دوره برق صنعتی، دوره اتوماسیون صنعتی، دوره ارتینگ و دوره هیدرولیک و پنوماتیک برای مهندسان کنترل بسیار سودمند هستند. دوره‌های آکادمی ماهر به صورت کاملاً عملی و کاربردی و با کیفیت تصویربرداری حرفه‌ای تولید شده‌اند و به کاربر امکان یادگیری عملی و دقیق مباحث فنی را می‌دهند. این دوره‌ها از طریق اپلیکیشن اختصاصی ماهر منتشر می‌شوند و تاکنون بیش از ۴۰ هزار دانش‌پذیر، دوره‌های ماهر را تهیه و از آن‌ها استفاده کرده‌اند.
جمع‌بندی
رشته مهندسی کنترل یکی از رشته‌های مهم فنی-مهندسی است که در بیشتر حوزه‌های صنعتی از جمله صنایع غذایی، نفت و گاز، پتروشیمی، نیروگاه به متخصصان این رشته نیاز است. در این مقاله، رشته مهندسی کنترل و مهارت‌های مورد نیاز برای تبدیل شدن به یک متخصص در این زمینه را شرح دادیم. در ادامه مسیر شغلی یک مهندس کنترل از ورود به دانشگاه تا پیشرفت و رشد شغلی در این حرفه را بررسی کردیم. در پایان نیز منابع و دوره‌های آموزشی مناسب برای ارتقای مهارت و پیشرفت یک مهندس کنترل را معرفی کردیم. آکادمی ماهر یکی از منابع آموزشی معتبر در حوزه مهندسی است که برای مهندسان کنترل دوره‌های بسیار سودمندی ارائه می‌دهد. علاوه بر دوره‌هایی که در مقاله به آن‌ها اشاره شد، ماهر در حال آماده‌سازی دوره‌های ابزاردقیق و PLC زیمنس است که تخصص در آن‌ها برای مهندسان کنترل کاملاً ضروری است.
سوالات متداول
بازار کار نیاز زیادی به مهندس کنترل دارد و در صورتی که شخصی علاوه بر مدرک دانشگاهی، تخصص‌های تکمیلی لازم در این زمینه را داشته باشد، موقعیت‌های شغلی زیادی برای او وجود خواهد داشت.
همه کشورهای صنعتی پیشرفته در جهان شدیداً خواهان نیروهای متخصص در زمینه تکنولوژه‌های جدید هستند. با توجه به ارتباط مستقیم رشته مهندسی کنترل با توسعه فنآوری‌های مدرن، متخصصان این رشته شانس بسیار بالایی برای یافتن شغل در خارج از کشور دارند.
در صورتی که دوره با رویکرد کاربردی و عملی و با تصویربرداری واضح و باکیفیت تولید شده باشد، حتما بهبود تخصص فرد کمک می‌کند.
