Scada Nedir? HMİ Sistemleri

  • Konbuyu başlatan Kolonyalı Mendil
  • Başlangıç tarihi
Katılım
16 Mar 2015
Mesajlar
101
Puanları
8
Yaş
28
Scada Nedir


19.yüzyıl’dan itibaren ortaya çıkan endüstri devrimi o zamana kadar süregelen tüm üretim anlayışlarını yıkmıştır. Üretimde makine kullanımı daha çok üretim ve daha büyük fabrikaların tesis edilmesine yol açmıştır. 20.yüzyılda ise bu süreç tüm hızıyla devam etmiştir. 20.yüzyılın ikinci yarısından itibaren elektronik teknolojisinin tüm alanlarda kullanılmaya başlanması ve bilgisayarların keşfi ile otomasyon kavramını doğurmuştur. Bir organizasyon içerisinde üretimin başından sonuna kadar tüm aşamaları arasında ilişki ve düzen ihtiyacı otomasyon teknolojilerinin hızla yaygınlaşmasına yol açmıştır.

SCADA, Supervisory Control and Data Acquisition kelimelerinin ilk harflerinden oluşturulmuş bir kısaltma olup, süreçler için gözetleyici denetim ve veri toplama işlemlerini yapan sistemler için kullanılmaktadır.
scada nedir.jpg

SCADA sistemleri, fabrikadaki süreçlerin (hammadde, üretim ve mamül madde takibi vb.) denetiminde kullanılan çeşitli araçlarla (RTU,plc vb.) birlikte fabrikanın üretim kontrolü ve planlaması için (MRPII) ve işletme kaynakları planlama (ERP) sistemleriyle gerekli bağlaşımlar kurularak ideal bir yapıya erişilebilir.

Amaç en düşük maliyetle, daha kaliteli ve daha çok üretmek için gerekli yapıyı kurmaktır. İşletmedeki tesislerden en yüksek verimlilikle yararlanmak, yöneticilerin işletmeye ve üretim bilgilerine tam olarak hakim olmasıyla sağlanabilir.

SCADA yazılım paketleri endüstriyel tesislerde alt yapı yazılım görevini üstlenmeli ve fabrika içi ile dışındaki ağlara bağlanarak şirketin bütün katmanlarına uyum içerisinde çalışmasına imkan vermelidir. SCADA işletme genelinde herkese, her zaman erişebilecekleri, gerçek zamanlı ve ayrıntılı bilgiyi sağlamalıdır.

SCADA sistemi, hidroelektrik, nükleer güç üretimi, doğalgaz üretim ve işletme tesislerinde, gaz, yağ, kimyasal madde ve su boru hatlarında pompaların, valflerin ve akış ölçüm ekipmanlarının işletilmesinde, kilometrelerce uzunluktaki elektrik aktarım hatlarındaki açma kapama düğmelerinin kontrolü ve hatlardaki ani yük değişimlerinin dengelenmesi gibi çok farklı alanlarda kullanılabilmektedir.

scada2.jpg
scada1.jpg
Birincil yakıt rezervlerinin azaldığı ve rekabetin hızla arttığı günümüz şartlarında enerji girdilerinde süreklilik, kalite ve asgari maliyetin sağlanması, muhtemel bir enerji krizini ortadan kaldıracak yatırımların yapılması kaçınılmaz bir sorumluluktur. Bu nedenle, kojenereasyon (Birleşik ısı güç üretimi) günümüz çağdaş enerji yönetim teknikleri içinde ön sıralarda yerini almaktadır. Bu amaçla kurulan ve karmaşık bir yapıya sahip olan söz konusu tesislerin kontrolü ancak SCADA gibi yüksek bir kontrol felsefesine sahip sistemler ile sağlanabilmektedir. SCADA sistemi ile bir kombine çevrim santralinin, gaz türbini, buhar türbini, atık ısı kazanı, santralin su kaynakları, ana dağıtım sistemi ve depolar gibi tesis elemanlarının durumlarını sürekli izleme, bilgi toplama ve uzaktan kumanda işlevlerini yerine getirme mümkün olmaktadır.

Kapsamlı ve entegre bir veri tabanlı kontrol ve gözetleme sistemi olan SCADA kontrol sistemi sayesinde, bir tesise veya işletmeye ait tüm ekipmanların kontrolünden üretim planlamasına, çevre kontrol ünitelerinden yardımcı işletmelere kadar tüm birimlerin otomatik kontrolü ve gözetlemesi sağlanabilir. SCADA kontrol sistemleri değişik işletmelerin tüm kontrol ihtiyaçlarının kademeli (katmanlı) olarak gerçekleştirilmesine imkân tanır.


SCADA SİSTEMİNİN TEMEL YAPISI

SCADA sistemleri bugün birçok alanda yaygın olarak kullanılmaktadır. Güç üretim sistemleri, su dağıtım şebeke ve sulama sistemleri, petrol endüstrisi, kimya ve otomobil endüstrisi bu alanlara örnek olarak verilebilir. Farklı sistemler için farklı özellikler gerekli olsa da tüm SCADA sistemleri genellikle aşağıdaki özelliklere sahiptirler:

  • Grafik arayüz
  • İşlemlerin taklit edilmesi (benzetim)
  • Gerçek zamanlı ve geçmişe yönelik izleme
  • Alarm sistemi
  • Veri toplama ve kayıt
  • Veri analizi
  • Rapor hazırlama (2)

SCADA SİSTEMİNİN KATMANLARI

Tümleşik bir SCADA sistemi şu katmanlardan oluşur.

· İşletme kontrol katmanı

· Süreç denetim katmanı

· İşletme yönetim katmanı

· Kaynak yönetim katmanı


İşletme Kaynak Yönetimi Katmanı

İşletmenin üretim için gerekli kaynaklarının planlandığı bu katmanda üretim ve hizmet politikalarını destekleyecek kararlar alınır ve uygulanır. Hizmet ve üretim yönetimi departmanları ile diğer departmanlar arasındaki işbirliği gerçekleştirilir. Bu katman organizasyon piramidinin zirvesini oluşturur. Burada “İşletme Kaynakları Planlaması” yazılımları bu düzeydeki yönetim fonksiyonlarını desteklemek amacıyla kullanılır. Entegre bir SCADA kontrol sisteminin bu katmanında en alt katmandan gelen veriler değerlendirilerek işletmelerin stratejileri geliştirilir, politikalar saptanır ve işletme ile ilgili önemli kararlar alınır.


İşletme Yönetim Katmanı

İşletmelerde veya tesislerde bulunan bölümler arası işbirliği bu düzeyde sağlanır. İşletme yönetim katmanında bir önceki seviyede saptanmış stratejilere uygun kararlar oluşturulur ve işler sırası ile yürütülür. Bu katman daha çok bir işletme müdürlüğü işlevi üstlenir.


Süreç Denetim Katmanı

Süreç Denetim Katmanında ise izleme ve veri toplama fonksiyonlarının gerçekleştirilmesiyle tesisler ve makineler arası eşzamanlılık sağlanması amaçlanır. Bu katman genellikle merkezi kontrol odası bünyesinde kontrol cihazları ve SCADA yazılımlarını içerir.


İşletme Kontrol Katmanı

Otomasyon piramidinin sonuncu katmanı, işletmelerin fiziksel kontrollerinin yapıldığı katman olarak tanımlanabilir. Burada mekanik ve elektronik aygıtlar arabirimlerle bağlanarak işletme fonksiyonlarını yürütürler. Denetim komutları bu düzeyde tesisin çalışmasını sağlayan elektriksel sinyallere ve makine hareketlerine dönüşür, bu dönüşümler elektronik algılayıcılar aracılığıyla toplanır. Toplanan bu veriler elektrik işaretlerine çevrilerek SCADA sistemine aktarılır. Aktüatörler, tahrik motorları, vanalar, lambalar, hız ölçüm cihazları, yaklaşım dedektörleri, sıcaklık, kuvvet ve moment elektronik algılayıcıları burada bulunur. SCADA sisteminden verilen komutlar bu katmanda elektrik işaretlerine çevrilerek, gerçek dünyada

istenen hareketlerin oluşması sağlanır.


Scada Sisteminin Yapısı

Modern bir kontrol sistemi, hem fonksiyonel hem de yapısal entegrasyona imkan verecek şekilde modüler, esnek ve dağıtılmış bir kontrol şeklini sağlamalıdır. Fonksiyonel entegrasyon; sistemin kontrol edileceği işletmeye ait lojik ve denetleme işlevlerini kapsamaktadır. Bu entegrasyon komple bir tesisin ardışık veya sürekli işleyişini uyumlu bir şekilde sağlama yeteneğine sahip olacaktır. Yapısal entegrasyon ise,işletmenin en küçük kontrol birimlerinden merkezi kontrol odalarının ileri operatör istasyonlarına ve çevre gözetleme birimlerine kadar genişletilebilen ve entegre edilebilen bir sistem olma özelliğini taşır. Modern kontrol sistemlerinin yapısı artık çok güçlü bir SCADA yazılım paketi çerçevesinde kullanılmaktadır. Birçok bilgisayar veya iş istasyonuna yüklenen bu paket vasıtasıyla kontrol edilecek tesisin komple işletimi, tesiste dağıtılmış bulunan saha cihazları, enstrüman ve programlanabilir elektronik kontrol ünitelerinde sürekli olarak biriken veriler elde edilerek denetim yapmak mümkün olmaktadır.


SCADA sistemi operatörler için ileri düzeyde kontrol ve gözetleme

Özellikleri sağlamaktadır.

Genel olarak SCADA Sistemi, uygulamada şu imkânları sağlar:

• Kullanıcı tarafından tanımlanmış işletmeye ait parametreler

(seviye, sıcaklık, basınç, dijital sinyaller, vana ve motor durumları,

sistem durumu vb.) vasıtasıyla işletmenin takibi,

• Reçete ekranları vasıtasıyla, üretim reçetelerinin girilmesi

ve işleyen reçeteler hakkında operatörün bilgilendirilmesi,

• Parametre ekranları vasıtasıyla, sistem için gerekli olan limit

değerlerin (set-point, alt ve üst alarm değerleri) girilmesi,

• P,I,D parametrelerinin girilebilmesi ve gözlenmesi,

• İşletme değerlerinin tarihsel ve gerçek zamanlı trendlerinin

tutulması,

• Anlık ve periyodik raporların (üretim, reçete, stok vb.) alınması,

• Otomatik çalışan sisteme, SCADA ekranlarından manuel

müdahale imkanı,

• Alarm ve durumların gösterilmesi ve yazıcıya ve/veya veri

tabanına kayıt edilmesi,

• İleri düzeyde kalite kontrol (örneğin istatistiksel proses kontrol)

desteği.

a. Bilgisayarlı merkezi kumanda ile sistemin bir merkezden kolaylıkla yönetimi ve izlenmesi

b. Sabit ve gezici personel sayısının azalması, personelin daha verimli alanlarda kullanılması

c. Elektrik, benzin, su, ısınma ve benzeri işletme giderlerinden tasarruf

d. Üretilen ürün veya hizmetin maliyetinin azalması, daha ucuza satılması ve karlılık

e. Sürekli ölçüm sayesinde üretilen ürün ve hizmetin belirli kalite standartlarına uygun olması, tüketiciye ulaşan ürün ve hizmetin standartlaşması

f. İhmalden doğan arızaların en aza indirgenmesi,

g. Zaman ve donanım tasarrufu

h. Arıza doğurabilecek durumların önceden algılanarak gerekli önlemlerin otomatik olarak alınması ve donanım korunması

i. İşletilen sistemle ilgili istatistik bilgilerin düzenli ve güvenilir bir şekilde tutulması, üst yönetime hızlı bilgi akışının sağlanması

j. Sistemin verimli ve ekonomik çalıştırılması


SCADA Siteminin sıklıkla kullanıldığı alanlar;

• Çimento endüstri

• Kimya endüstrisi

• Doğalgaz ve petrol boru hatları

• Petrokimya endüstrisi

• Demir-çelik endüstrisi

• Elektrik üretim ve iletim sistemleri

• Elektrik dağıtım tesisleri

• Su toplama, arıtma ve dağıtım tesisleri

• Hava kirliliği kontrolü

• Otomotiv endüstrisi

• Bina otomasyonu

• Proses tesisleri olarak sıralanabilir.



Merkezi Kontrol Odası

Entegre bir SCADA sisteminde merkezi kontrol odası; bilgisayar ağı, bilgisayar destekli paket uygulamaları, insan-makine iletişimi için bilgisayarlar, işletme fonksiyonlarını yerine getirecek yazılımlar, yazıcılar ve destek donanımlarından oluşur.


Haberleşme Sistemi

Bu sistem programlanabilir elektronik kontrol üniteleri seviyesinden kontrol odası seviyesine, çeşitli yardımcı işletmelerin kontrol ünitelerinden işletme ve yönetim seviyesine kadar tüm veri ve bilgileri iletecek bir yapıdadır. PC tabanlı basit bir SCADA sisteminde haberleşme şu şekilde olmaktadır:


Programlanabilir Elektronik Kontrol Üniteleri Kontrol alt birimlerine, işletme ünitelerine, çalışma sahasına ait saha cihaz ve enstrümanlarına bağlanarak gerekli veri alışverişini sağlarlar. Bu üniteler (PLC veya RTU) aynı zamanda elektronik ve elektrik kilitleme, koruma ve benzeri ekipmanlara bağlanarak motor kontrol merkezine entegre edilmektedir.


Programlanabilir kontrol üniteleri, biriken bilgi ve verileri bir yandan SCADA sistemine iletirken biryandan da işletme fonksiyonlarını yerine getirmek için yazılım programı gereğince lojik ve denetim kontrolü sağlamaktadır.


İşletmeye ait verilerin tamamı kontrol panolarına yerleştirilmiş programlanabilir kontrolörlerde işlenmektedir. Bu control üniteleri, lojik ve denetimsel kontrol için bir bilgi işlem modülü olarak görev yapabildiği için birer endüstriyel bilgisayar olarakta kullanılmaktadır. Böylece kontrol panolarının her biri, işletmenin bir bölümünün kontrolü ile ilgili tüm fonksiyonları yerine getirebilmektedir. Öte yandan, işletmenin otomatik kontrolü operatör bilgisayarlarda veya iş istasyonlarında, bazı parametreleri değiştirebilecek veya sürekli taranan kontrol sisteminin olgu verileri listelerini işleyebileceklerdir.


SCADA paketi insan-makine iletişimini sağlarken, kontrol sisteminin ve işletmenin değişik durum ve hallerini, farklı ekran tipleri ile görebilme imkanı sağlar. Bu ekranlar, Genel Görünüm Ekranları, İşletme Ekranları, Obje veya Nesne Ekranları, Rapor Ekranları, Eğri ve Trend Ekranları, Reçete Ekranları, Arıza ve İhbar Ekranları’dır.


Saha ve noktalarından elde edilen gerçek zamanlı arızaların tespiti, arızaların işletmenin hangi bölgesinde olduğunun önem derecesi belirlenerek filtrelenebilmesi ve öncelik seviyesinin tespiti, arızanın giderilmesi ile ilgili yapılan çalışmaların operatör veya bakımcı tarafından not alınarak belirtilebilmesi, arıza ve arıza ihbarlarlarının tarihsel özetinin ekrandan ve yazıcıdan alınabilmesi ve sabit disk veya sunucuya kaydedilebilmesi arıza ihbar işlemlerini yerine getiren bir control ünitesinden beklenen özelliklerdir.


Scada Sistemlerinin Temel Elemanları

En basit haliyle SCADA sisteminde fiziksel bir büyüklüğün ölçülmesi, ölçülen büyüklüğe ait sinyalin taşınması, işlenmesi ve değerlendirilmesi aşamaları mevcuttur. PC tabanlı basit bir SCADA kontrol sistemi Şekil 2’de görüldüğü gibi fiziksel sistem, algılayıcı ve kontrol elemanları, sinyal işleme, veri toplama, kontrol donanımı ve bilgisayar yazılımı kısımlardan oluşmaktadır.


Fiziksel Sistemler

Bir SCADA sistemi, gerçek dünya üzerinde karşılanan olayları (sıcaklık, basınç, hız, seviye vb.) bilgisayara aktarır, burada oluşturulan sanal ortamda gerekli işlemleri yürüttükten sonar bu kez işlemle fiziksel sistemlere müdahale eder. Burada algılayıcılar fiziksel olayları, elektriksel bilgiye (analog) dönüştürür. Bu noktada SCADA donanımı analog voltajı D/A (dijital/ analog) çeviriciler yardımıyla dijital bilgiye dönüştürür ve bilgisayara aktarır. Fiziksel sistemlerdeki var-yok şeklindeki olaylar (belli bir noktada bir cismin olması veya olmaması) ise D/A gerekmeksizin kolayca bilgisayara aktarabilirler. Bilgisayar benzer şekilde dijital ve analog çıkışlar üreterek fiziksel sistemleri kontrol eder.


Algılayıcı ve Kontrol Elemanları

Algılayıcılar, sıcaklık, basınç, hız, konum gibi fiziksel bilgileri voltaj, akım, frekans, puls gibi elektriksel sinyale dönüştürür. (Termokupl veya RTD elemanları vb.). Kontrol elemanları fiziksel sistemleri harekete geçiren elemanlar olup proses kontrolü sağlarlar.


Sinyal İşleme

Sinyal işleme elemanları, algılayıcı tarafından üretilen sinyallerin A/D’ye girmeden önce kalitelerini artırmaya yarar. Sinyali ölçeklendirme, lineerleştirme filtreleme, yükseltme gibi işlemlerin hepsi bu amaca yöneliktir. PC tabanlı sistemlerde en yaygın olanı yükseltmedir (genliği arttırma). Böylece filtreleme, lineerleştirme gibi işlemler yazılım ile kolayca çözülebilmektedir.


Veri Toplama ve Kontrol Donanımı

Kontrol donanımı genelde aşağıda sıralanan üniteleri bulunduran ve PC’nin taşıyıcı elemanlarına yerleştirilen kartlardır. Bu üniteler; CPU, işletim sistemi analog giriş ve çıkış sayıcı ve zamanlayıcı ünite, programlanabilir yükseltici, bellek ve tampon bellektir.


Yazılım

Uygulamaya göre doğru yazılım seçilmesi de donanımın doğru seçilmesi kadar önemli olup performansı etkileyen temel faktörlerden biridir. Doğru yazılımın seçimi kullanıcıya ve uygulamanın niteliğine bağlıdır. Uygulamanın hız gereksinimi, özellikleri, programın esnekliği yazılım seçiminde önemli kriterlerdir.


PLC

PLC (Programmable Logic controller ; Programlanabilir Kontrol Cihazı) algılayıcılardan aldığı bilgiyi kendine verilen programa göre işleyen ve iş elemanlarına aktaran bir mikro işlemci tabanlı bir cihazdır. Bir PLC endüstriyel bir ortamda görev yapmak üzere tasarlanmış dijital prensiplere göre çalışan elektronik bir sistemdir. Sistem makineyi veya bir prosesi kendi analog ve/veya dijital giriş/çıkış modülleriyle, mantıksal kontrol, zamanlama, sayma, aritmetik işlem yapma fonksiyonlarıyla kontrol etmek amacına yöneliktir. Cihaza veya prosese ait bilgilerin SCADA ortamına aktarılmasını da sağlar. PLClerin bir diğer kullanım alanı da, ham maddeyle ilgili üretim ve Proses verilerini toplamaktır. Üretilen ürün sayısı ürün sıcaklığı, basıncı, proseste geçen süre ve ölçülebilir diğer özelliklerle ilgili olabilir. Sistemin tasarlanması açısından esas olan öncelikle ihtiyacın doğru saptanması ve optimum modelin seçimidir. Atıl kalacak her giriş/çıkış gereksiz yere ödenecek para demektir. Bu nedenle sistem tasarımcısının gerekli bilgilere sahip olması gerekir.


PLC ile gerçekleştirilen uygulamalardan bazıları,

Çimento Sanayi: Hammadde hazırlama, dozajlama sistemleri, fırınların kontrolü üretim otomasyonu.

Seramik Sanayi: Hammadde hazırlama, reçete bazında üretim, fırın kontrolü.

Gıda Sanayi: Reçete bazında üretim.

Kâğıt Sanayi: Enerji dağıtım kontrolü, üretim otomasyonu.

Kimya Sanayi: Reçete bazında üretim kontrolü ve otomasyon.


PLC’lerin Uygulama Alanları:


Sıra Denetimi ile İlgili Uygulamalar

Yapılacak işlerin belirli bir sırayla yapılmasını denetler. Örneğin; Asansörlerin hangi katlara hangi sırayla uğrayacağını denetleme, bir üretim bandında belirli bir konumda çalışan makinelerin sırasını belirleme.


Hareket Denetimi ile İlgili Uygulamalar

Doğrusal ve döner hareket denetimini sağlar. Örneğin; metal kesme, metal şekillendirme, montaj makinelerinde denetim sağlama.


Süreç Denetimi ile İlgili Uygulamalar

Sıcaklık, basınç, nem, hız, debi gibi parametrelerin denetlenmesini gerektiren uygulamalar.


Veri Yönetimi ile İlgili Uygulamalar

Bir işletmede yer alan her türlü süreçte oluşabilecek verilerin toplanması ve süreçlerin gerektiği şekilde yönlendirilmesi, süreç içerisinde yer alan çeşitli makine ve benzeri teçhizat hakkında veri toplanması, toplanan verilerin referans veriler ile karşılaştırılması, incelenmesi, izlenmesi, raporlanması amacıyla başka bir aygıta aktarılması.


PLC’nin Ana Birimleri

Giriş Birimi: Kontrol edilen sisteme ait basınç, seviye, sıcaklık gibi algılayıcılardan gelen sinyaller giriş birimi üzerinden alınmaktadır.


İşlem Birimi: Giriş Biriminden aldığı bilgiyi kendine verilen programa göre işleyen ve sonucu çıkış bilgisi olarak aktaran ana işlem birimidir.


Çıkış Birimi: Ana işlem birimi giriş verilerini, belirlenmiş programa göre işler, daha sonra çıkış birimi ilgili denetim için gerekli kontrol sinyallerini üretir.


Programlayıcı Birim: İşlem birimi tarafından uygulanacak programların oluşturulduğu birimdir. PLC’ leri programlamak için genellikle kişisel bilgisayar kullanılmaktadır.





PLC’lerin Avantajları


Güvenilirlik: Tehlikelere karşı hemen hemen tüm elemanların korunmuş olduğu elektronik birimlerden oluşmaktadır.


Fiziksel Büyüklük: PLC’ ler yeteneklerine göre çok küçük ve az yer kaplayan cihazdır. Bu da her ortamda sorunsuzca kullanılmalarını sağlamaktadır.


Maliyet: PLC çözümlerinin gerek ilk yatırım maliyetleri gerekse sağladığı üretim kazançları açısından maliyetleri önemsiz kalmaktadır.


Ortam Dayanıklılığı: PLC’ ler özellikle endüstriyel ortamlar için tasarlandıklarından bu tip ortamlarda dayanıklılık göstermektedirler.


İletişim Kabiliyeti: PLC’ ler kendi aralarında, kişisel bilgisayarlarla ve diğer akıllı cihazlarla iletişim sağlayabilmektedirler.


Kompleks Yapı: PLC’ ler birçok makinenin aynı anda kontrolünü bellekteki, her iş elemanına ait alt programlar ile yapılabilmektedirler.


Esneklik: PLC programlarında değişiklik kolay ve hızlı bir şekilde yapılabilmektedir. Ayrıca PLC bellekleri artırılabilir.


İşlem Hızı: PLC mantıksal ve aritmetik işlemlerden oluşan bir programı oldukça hızlı bir şekilde işletebilmektedir.


Görüntüleme: Bir PLC programı ile ilgili devrenin çalışması direk olarak monitörden izlenebilmektedir. Ayrıca arıza tarama yapılabilmekte ve geçmiş çalışma durumları sonradan izlenebilmektedir.
 

Ekli dosyalar

  • Scada Nedir.doc.rar
    1.5 MB · Görüntüleme: 35

ondeeer

Üye
Katılım
9 Nis 2007
Mesajlar
87
Puanları
3
Yaş
32
Teşekkürlerr :) Güzel bir çalışma olmuş. Emeğinize sağlık
 

Benzer Konular

Forum istatistikleri

Konular
116,786
Mesajlar
822,405
Kullanıcılar
425,686
Son üye
Axell00

Yeni konular

Üst