วิศวกรรมการวัดคุม

A control post of a steam turbine.

Pneumatic PID controller.

วิศวกรรมการวัดคุม (อังกฤษ: instrumentation engineering) วิศวกรรมการวัดคุมคือวิศวกรที่มีความเชี่ยวชาญด้านวิศวกรรมที่เน้นหลักการและการทำงานของเครื่องมือวัดที่ใช้ในการออกแบบและการกำหนดค่าของระบบอัตโนมัติในไฟฟ้า ระบบนิวเมติก ฯลฯ มักจะทำงานสำหรับอุตสาหกรรมที่มีกระบวนการอัตโนมัติเช่นสารเคมีหรือโรงงานผลิต ด้วย เป้าหมายของการปรับปรุงการผลิตระบบความน่าเชื่อถือด้านความปลอดภัยเพิ่มประสิทธิภาพและความมีเสถียรภาพ ในการควบคุมพารามิเตอร์ในกระบวนการหรือในระบบโดยเฉพาะอุปกรณ์เช่น Microprocessor, Microcontroller หรือ PLCs ใช้ แต่จุดมุ่งหมายสูงสุดของพวกเขาคือการควบคุมพารามิเตอร์ของระบบ วิศวกรการวัดคุมปกติรับผิดชอบสำหรับการบูรณาการเซ็นเซอร์ที่มีบันทึกส่งสัญญาณ, จอแสดงผลหรือระบบควบคุม พวกเขาอาจจะออกแบบหรือติดตั้งสายไฟและปรับสัญญาณ พวกเขาอาจจะต้องรับผิดชอบสำหรับการสอบเทียบการทดสอบและการบำรุงรักษาระบบ อาจจะต้องรับผิดชอบสำหรับการสอบเทียบการทดสอบและการบำรุงรักษาระบบ

การวัดคุม

การวัดคุมถูกจัดให้เป็นศาสตร์ทางด้านวิทยาศาสตร์ของการวัดและควบคุมของการควบคุมตัวแปรกระบวนการภายในการผลิตหรือพื้นที่การผลิต เป็นเครื่องมือที่ใช้วัดหรือควบคุมตัวแปรปริมาณกระบวนการทางกายภาพเช่น การไหล อุณหภูมิ ระดับ หรือความดัน เครื่องมือวัดประกอบด้วยหลายๆสิ่งประดิษฐ์ที่แตกต่างกัน โดยสามารถเป็นเครื่องส่งสัญญาณให่วาล์วแบบง่ายๆ และการวิเคราะห์แบบซับซ้อนเครื่องมือวัดมักจะประกอบด้วยระบบควบคุมของตัวแปรกระบวนการที่แตกต่างกัน เช่น โรงกลั่น โรงงานอุตสหกรรมและ ยานพาหนะ การควบคุมกระบวนการเป็นหนึ่งในสาขาหลักของการใช้เครื่องมือวัด ตัวอย่าง smoke detector คือเครื่องมือวัดทั่วไปที่พบในบ้านของชาวตะวันตกส่วนใหญ่ เครื่องมือวัดประกอบไปด้วยอุปกรณ์ต่าง เช่น โซลินอยด์,วาล์ว,regulators,วงจรเบรกเกอร์ และ รีเลย์ อุปกรณ์เหล่านี้จะควบคุมตัวแปรเอาต์พุต และให้ความสามารถในการควบคุมอัตโนมัติระยะไกล อุปกรณ์เหล่านี้มักจะถูกเรียกว่าอุปกรณ์ควบคุมตัวสุดท้ายทรานสมิสเตอร์เป็นอุปกรณ์ที่ส่งสัญญาณเอาต์พุต มักจะอยู่ในช่วงสัญญาณกระแสไฟฟ้า 4–20 mA อย่างไรก็ตามหลายๆตัวเลือกอื่นๆจะใช้แรงดันไฟฟ้า,ความถี่มความดันหรือเทคโนโลยีเครือข่ายคอมพิวเตอร์เท่าที่เป็นไปได้ สัญญาณนี้สามารถนำมาใช้เพื่อวัตถุประสงค์ในการให้ข้อมูลหรือส่งข้อมูลไปยัง ระบบ PLC, DCS, SCADA ,LabView หรือชนิดอื่น ๆ ของตัวควบคุมด้วยระบบคอมพิวเตอร์ ที่สามารถอ่านค่าได้การควบคุมเครื่องมือวัดมีบทบาทสำคัญในการรวบรวมข้อมูลจากภาคสนามและการเปลี่ยนพารามิเตอร์การปฏิบัติงาน

ความหมายของอินสตรูเมนเตชั่น

พจนานุกรรมฉบับอ๊อกซฟอร์ด ให้ความหมายของ Instrumentation ว่า "การออกแบบการก่อสร้างและจัดหาเครื่องมือและอุปกรณ์สำหรับการวัดการควบคุม ฯลฯ การใช้คำนี้เกิดขึ้นในประเทศสหรัฐอเมริกาในช่วงศตวรรษที่ 20 โดยที่แบบดั้งเดิมใช้กับเครื่องดนตรีหรือผ่าตัด ในขณะที่คำนามตามธรรมเนียมจะใช้เป็นคำคุณศัพท์ (วิศวกรเครื่องมือวัด,เครื่องขยายเสียง,และระบบวัด) พจนานุกรมอื่น ๆ ทราบว่าเป็นคำที่ใช้กันมากที่สุดในการอธิบายการบินเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์หรืออุตสาหกรรม

ประวัติวิศวกรรมการวัดคุม

องค์ประกอบของเครื่องมืออุตสาหกรรมมีประวัติศาสตร์ยาวนาน ตาชั่งสำหรับการเปรียบเทียบน้ำหนักเป็นตัวชี้ที่ง่ายต่อการระบุตำแหน่งเป็นเทคโนโลนีโบราณ หนึ่งในการวัดที่เก่าแก่ที่สุดในประวัติศาสตร์ คือนาฬิกาน้ำเก่าแก่ที่ถูกพบในหลุมฝังศพของฟาโรห์อียิปต์ Amenhotep ฝังอยู่ประมาณ 1500 ปีก่อนคริสต์ศักราช โดยคริสต์ศักราช 270 ชาวอียิปย์มีพื้นฐานของอุปกรณ์ระบบควบคุมอัตโนมัติ การใช้แรงงานสัตว์ในการกัดและนวดเมล็ด โรงสีใช้กำลังน้ำกว่า 2000 มาแล้ว ในปี 1663 Christopher Wren ได้เสนอกับสมาคมสำหรับออกแบบ weather clock สำหรับเป็น เซ็นเซอร์อุตุนิยมวิทยา โดยเครื่องไขลาน อุปกรณ์ดังกล่าวได้กลายเป็นมาตรฐานในอุตุนิยมวิทยาสองศตวรรษ ประเทศทีมีการเปิดหลีกสูตรวิศวกรรมการวัดคุม เช่น สหรัฐอเมริกา ในมหาวิทยาลัยแห่งรัฐไอดาโฮ,มหาวิทยาลัยอลาสกาแฟร์แบงค์ส,มหาวิทยาลัยแห่งรัฐบอยซี ฯลฯ ในอินเดีย เช่น มหาวิทยาลัยมุมไบ,มหาวิทยาลัยเดลี,มหาวิทยาลัยนาคปุร ฯลฯ

ประวัติวิศวกรรมการวัดคุมในประเทศไทย

ในอุตสหกรรมต่างในประเทศไทยเช่น โรงกลั่น โรงงาน โรงไฟฟ้า โรงปิโตรเคมี ล้วนแล้วต้องใช้ตวามรู้ในด้านอินสตรูเมนเตชั่น ซึ่งในขณะนั้นประเทศไทยยังขาดแขลนความรู้ในด้านนี้เป็นอย่างมากต่อมาในปี ทางคณะวิศวกรรมศาสตร์ สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง มีแนวคิดที่จะเปิดภาควิชาอื่นที่เกี่ยวข้องกับทางด้านอุตสาหกรรม โดยให้เป็นหลักสูตรในคณะวิศวกรรมศาสตร์ จึงดำเนินการจัดทำหลักสูตรขึ้นในปีพ.ศ. 2520 เป็นหลักสูตร อุตสาหกรรมศาสตรบัณฑิต (อสบ.) ขึ้น เพื่อรองรับนักศึกษาที่จบ ปวส. (อนุปริญญา) เข้าศึกษาต่อ ซึ่งจัดตั้งโดย รศ. ประกิจ ตังติสานนท์ ในสมัยนั้นเรียกว่า ภาคเทคโนโลยีการวัดคุมทางอุตสาหกรรมซึ่งเปิดสอนเฉพาะภาคค่ำ ซึ่ง รศ. ประกิจ ตังติสานนท์ มอบหมายงานให้กับ รศ.กิตติ ตรีเศรษฐ์ เป็นผู้ดูแล ต่อมาได้รับอนุมัติเป็นภาควิชา และได้มีโครงการของ UNDP (United Nation Development Program) ซึ่งเป็นโครงการของสหประชาชาติ ที่จะเข้ามาช่วยเหลือ ทางด้านเครื่องมือ ผู้เชี่ยวชาญ และฝึกอบรม อาจารย์ให้มีประสบการณ์มากขึ้น ซึ่งในขณะนั้น รศ.ดร.โกศล เพรชร์สุวรรณ เป็นอธิการบดีและ รศ.กิตติ ตีรเศรษฐ์ เป็นผู้ให้การสนับสนุนเจรจาที่จะรับโครงการนี้ ช่วงดังกล่าว มีหลายสถาบันที่จะได้รับความช่วยเหลือ ซึ่ง UNDP ได้สำรวจความพร้อมในด้านบุคคลากร และด้านอื่น ๆ จนเห็นสมควรสนับสนุนสถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง และ พ.ศ. 2543 เปลี่ยนชื่อภาคเป็น ภาควิชาวิศวกรรมการวัดคุม คณะวิศวกรรมศาสตร์สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง จนถึงปัจจุบัน มหาลัยที่มีการเปิดสอนในประเทศไทย ได้แก่

• มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี
• มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าพระนครเหนือ
• มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีมหานคร
• สถาบันเทคโนโลยีปทุมวัน
• มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลรัตนโกสินทร์

หลักสูตร

วิศวกรรมการวัดคุมจะมีการนำหลากหลายศาสตร์มาประยุกต์ใช้ร่วมกัน เนื้อหาที่เรียนในมหาลัยอาจจะเป็นเพียงพื้นฐานในการใช้งานจริงในอนาคตวิชาที่เรียนก็จะเรียนวิชาเช่น เนื้อหาส่วนใหญ่จะเรียนเกี่ยวกับไฟฟ้า เครื่องมือวัดและการควบคุม วิชาที่เรียน เช่น

• วงจรไฟฟ้า
• ระบบควบคุม
• วาล์วควบคุมและตัวขับเคลื่อน
• อุณหพลศาสตร์
• กลศาสตร์ของไหลและเทอร์โมไดนามิกส์
• อุปกรณ์วัดและควบคุมในกระบวนการ
• ระบบควบคุมแบบลำดับที่โปรแกรมได้
• อุปกรณ์เซนเซอร์
• พีแอลซี
• หลักการวัดคุมทางอุตสาหกรรม
• มาตรวิทยาและการสอบเทียบ

อ้างอิง

• http://www.kmitl.ac.th/instrumentation/