T.C. KARADENĠZ TEKNĠK ÜNĠERSĠTESĠ MÜHENDĠSLĠK FAKÜLTESĠ ELEKTRĠK ELEKTRONĠK MÜHENDĠSLĠĞĠ BÖLÜMÜ ÇAY FABRĠKASI SCADA OTOMASYONU.

Transkript

1 T.C. KARADENĠZ TEKNĠK ÜNĠERSĠTESĠ MÜHENDĠSLĠK FAKÜLTESĠ ELEKTRĠK ELEKTRONĠK MÜHENDĠSLĠĞĠ BÖLÜMÜ ÇAY FABRĠKASI SCADA OTOMASYONU Gökhan KILINÇ Ahmet ġeref KOÇAR Mehmet BELEK Yrd. Doç. Dr. Halil Ġbrahim OKUMUġ Mayıs 2012 TRABZON

2 T.C. KARADENĠZ TEKNĠK ÜNĠERSĠTESĠ MÜHENDĠSLĠK FAKÜLTESĠ ELEKTRĠK ELEKTRONĠK MÜHENDĠSLĠĞĠ BÖLÜMÜ ÇAY FABRĠKASI SCADA OTOMASYONU Gökhan KILINÇ Ahmet ġeref KOÇAR Mehmet BELEK Yrd. Doç. Dr. Halil Ġbrahim OKUMUġ Mayıs 2012 TRABZON iv

3 LİSANS BİTİRME PROJESİ ONAY FORMU Gökhan KILINÇ, Ahmet ġeref KOÇAR, Mehmet BELEK, tarafından Yrd. Doç. Dr. Halil Ġbrahim OKUMUġ yönetiminde hazırlanan ÇAY FABRĠKASI SCADA OTOMASYONU baģlıklı lisans bitirme projesi tarafımızdan incelenmiģ, kapsamı ve niteliği açısından bir Lisans Bitirme Projesi olarak kabul edilmiģtir. DanıĢman : Ünvanı Adı ve SOYADI Yrd. Doç. Dr. Halil Ġbrahim OKUMUġ Jüri Üyesi 1 : Ünvanı Adı ve SOYADI Prof. Dr. Ġsmail Hakkı ALTAġ Jüri Üyesi 2 : Ünvanı Adı ve SOYADI Prof. Dr. Adem Sefa AKPINAR Bölüm BaĢkanı : Ünvanı Adı ve SOYADI Prof. Dr. Ġsmail Hakkı ALTAġ ii

4 ÖNSÖZ Günümüzde SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition) nın kullanım alanları hızla artmaktadır. Bununla orantılı olarak SCADA tasarımı hazırlanabilecek yapılandırma ara yüzleri üretimi ve desteğinde hızlı bir artıģ olmaktadır. Bu tezde, Schneider Electric firmasına ait Vijeo Citect SCADA yapılandırma ara yüzü ile hazırlanan Çay Fabrikası Otomasyonu gerçeklenmiģtir. Çay fabrikaları yapı olarak kontrol edilecek birçok birime sahiptir. Bunlar genellikle çayın üretiminin baģlangıcından sonuna kadar anlık olarak gözlemlenmesi gereken noktalardır. Hazırlanan bu proje, çayın üretim süreci aģamalarını bir bilgisayar üzerinden SCADA sistemleriyle kontrol ederek, sistemde oluģan arızaların daha kısa zamanda tespit etme ve müdahalesinin yapılmasına imkan tanımaktadır. Çay fabrikası SCADA otomasyonu projemizin tamamlanmasında, değerli arkadaģlarımız Abdullah DAĞLI ya, Aslıhan ALAN a, Gözde BENZER e, Gökhan CAYHAN a, bizden manevi desteklerini eksik etmeyen değerli ailelerimize, tecrübelerini ve bilgilerini esirgemeyen danıģman hocamız olan Yrd. Doç. Dr. H. Ġbrahim OKUMUġ a teģekkürlerimizi bir borç biliriz. Gökhan KILINÇ Ahmet ġeref KOÇAR Mehmet BELEK Mayıs, 2012 iii

5 İÇİNDEKİLER SAYFA NO ÖNSÖZ... iii ĠÇĠNDEKĠLER... iv ÖZET...vii ġekġller DĠZĠNĠ... viii ÇĠZELGELER... x 1. GĠRĠġ Genel Bilgiler Projenin Amacı Projenin Kapsamı Projeden Beklenenler TEORĠK ALTYAPI PROGRAMLANABĠLĠR MANTIKSAL DENETLEYĠCĠ(PLC) PLC nin Tanımı ve Tarihçesi PLC nin Yapısı PLC nin Uygulama Alanları PLC nin Avantajları UZAKTAN KONTROL GÖZLEM VE VERĠ ĠġLEME SĠSTEMĠ (SCADA) GiriĢ SCADA nın Tanımı SCADA Sisteminin Amaçları SCADA Sistemlerinin ĠĢlevleri SCADA Sistemlerinden Beklenenler SCADA Sisteminin Yazılımından Beklenenler SCADA Sisteminin Uygulama Alanları SCADA Sisteminin Avantajları SCADA Sisteminin Genel Yapısı Ara Yüz Programı iv

6 Vijeo Citect Explorer Yazılımı TASARIM ÇAY ÜRETĠM AġAMALARI Çayın Soldurma ĠĢlemi Çayın Kıvırma ĠĢlemi Çayın Fermantasyon ĠĢlemi Çayın Kurutma ĠĢlemi Çayın Tasnif ĠĢlemi DENEYSEL ÇALIġMALAR ÇAY FABRĠKASI OTOMASYONUNUN VĠJEO CĠTECT EXPLORER ARAYÜZ PROGRAMI ĠLE GERÇEKLEġTĠRĠLMESĠ GiriĢ Runtime Sistem Konfigirasyon Sistem Citect Explorer HaberleĢme Ayarları Project Editör Citect Graphics Builder Cicode Editör Projenin GerçekleĢtirilmesi DeğiĢkenlerin Tanımlanması ve Atanması Variable Tag Local Variable Tag Event (Olay) lar Event ların Tanımlanması Alarmlar Digital Alarm Analog Alarm Advanced Alarm Alarmların Raporlanması Trendler Trendlerin Raporlanması v

7 Tasarlanan Sistemin ĠĢleyiĢi SONUÇLAR VE ÖNERĠLER KAYNAKLAR EKLER ÖZGEÇMĠġ vi

8 ÖZET Bu çalıģmada, günümüz sistemlerinin, teknolojik geliģmeler karģısında yetersiz kalan ve çeģitli sorunlar çıkaran yanları göz önüne alındığında, bir çok teknik alanda iģleri kolaylaģtıran bir sistem olan SCADA nın çay üretim otomasyonundaki uygulanıģı incelenip, uygulamanın iģlevselliği gösterilmeye çalıģılmıģtır. Bu sistemler bir çok bilgisayardan kontrol edilebileceği gibi tek bir bilgisayardan da kontrol edilebilmektedir. Projemizde tek bir bilgisayar üzerinden çayın iģletim süreçlerini VĠJEO CĠTECT EXPLORER ortamında animasyonu oluģturularak kullanıcıya görsel bir ortam sunulmuģ, düzenli ve anlaģılabilir Ģekilde kontrolünü sağlanmıģtır. Bu projede iki ayrı kontrol ünitesi bulunmaktadır. Birincisi; çayın üretim aģamalarından soldurma, kıvırma ve fermantasyon iģlemlerinin kontrolünün görsel olarak sağlandığı kontrol ünitesidir. Ġkincisi ise kurutma ve tasnif iģlemlerinin kontrol altına alındığı ünitedir. Bu kontrol üniteleri içerisindeki sistemin kotrolü iki türlü gerçekleģtirilmiģtir. Birincisi; sistemin sürekli hareket etmesini sağlayan automatic kontrol, ikinicisi ise kullanıcının isteğine bağlı olarak sistemin aģamalarını kontrol etmek için kullanılan manual kontrolden oluģmaktadır. Bu kontrolörler sayesinde sistem butonlarla çalıģtırılmıģ, ayrıca kullanıcı sistemin çayın üretim aģamalarını istediği yerde ve zamanda durdurabilecek bir ortam hazırlanmıģtır. Uygulanan bu otomasyon sistemi günümüz Ģartlarında pahalı olsada güvenilirlik ve üretim kapasitesi bakımından oldukça kârlı bir yere sahiptir. Ayrıca birden fazla kiģinin yaptığı tek bir iģin, bir kiģi tarafından bilgisayardan kontrol edilerek yapılmasını sağlar. Böylece hem iģin çabukluğu artar, hemde can güvenliği açısından oldukça güvenilir bir ortam sağlanmıģ olur. vii

9 ŞEKİLLER DİZİNİ SAYFA NO ġekil 1. PLC blok diyagramı... 5 ġekil 2. SCADA iģlevleri blok diyagramı... 9 ġekil 3. SCADA sisteminin genel yapısı ġekil 4. Çay fabrikası üretim akıģ diyagramı ġekil 5. Çay üretim süreci blok diyagramı ġekil 6.Çay soldurma trafları ġekil 7. Çayın soldurma iģleminin AutoCAD ile çizimi ġekil 8. Çayın kıvırma iģleminin AutoCAD ile çizimi ġekil 9. Çayın fermantasyon iģleminin AutoCAD ile çizimi ġekil 10. Çayın kurutma iģleminin AutoCAD ile çizimi ġekil 11. Çayın tasnif iģleminin AutoCAD ile çizimi ġekil 12. Runtime sistem ġekil 13. Citect explorer ġekil 14. Alarm server ve cluster ġekil 15. Citect graphics builder ġekil 16. Cicode editör ġekil 17. Variable tag ġekil 18. Local variable tag ġekil 19. Event ların tanımlandığı pencere ġekil 20. Digital alarmın atandığı editör penceresi ġekil 21. Analog alarmların atandığı editör penceresi viii

10 ġekil 22. Advanced alarmların atandığı editör penceresi ġekil 23. Alarm raporlarının göründüğü pencere ġekil 24. Trend lerin atandığı editör penceresi ġekil 25. Trend lerin gösterildiği pencere ġekil 26. Çayın soldurma, kıvırma ve fermantasyon iģleminin SCADA tasarımı ġekil 27. Çayın kurutma ve tasnif iģleminin SCADA tasarımı ix

11 ÇİZELGELER SAYFA NO Çizelge 1. Çay fabrikası otomasyonu için gerekli değiģkenler ve bunlara atanan değerler Çizelge 2. Local variable ların açıklamaları ve atandığı değerler Çizelge 3. Sistem için tanımlanan Event lar Çizelge 4. Sisteme atanan dijital alarmlar Çizelge 5. Sisteme atanan analog alarm değiģkenleri ve değerleri Çizelge 6. Sisteme atanan advanced alarm değiģkenleri ve değerleri Çizelge 7. Sistem için oluģturulan trendler x

12 xi

13 1.GİRİŞ 1.1. Genel Bilgiler Günümüzde yüksek kalitede verimli bir üretim elde etmek için vazgeçilmez olan endüstriyel otomasyon sistemleri hızla geliģmektedir.birçok fabrikada görülen bu otomasyon sistemleri çayın üretim sürecinin geliģmesinde önemli ölçüde etki etmiģtir. GeçmiĢe baktığımızda yeģil çay ve siyah çayın üretiminin artması nedeniyle çay fabrikalarının kurulma zorunluluğu ortaya çıkmıģtır. [1] Türkiye de ilk çay fabrikası 1947 yılında, çayın ana avatanı olan Doğu Karadeniz Bölgesi nde kurulmuģtur. Zamanın getirdiği teknolojik yetersizlikten dolayı kurulan fabrikalar tam teģekküllü fabrikalar değildi. Çaylar elle iģlendikten sonra atölyelerde daha çok insan gücüne dayanmaktadır. Çay sektörünün geliģmesiyle birlikte ve çaya duyulan ihtiyacın artmasıyla, fabrikaların daha kaliteli ve daha hızlı üretim yapması için otomasyon sistemlerinin geliģmesi de büyük etken olmuģtur. Teknolojinin geliģmesiyle insan gücü yerini makina gücüne, otomasyon sistemlerinin geliģmesiyle de sistemlerin dizaynı, çalıģması, kontrolü vb. yerini bilgisayar sistemlerine bırakmıģtır. [7] Ġlerleyen teknolojiyle beraber çay üretim süreci Ģu aģamalardan geçmektedir: Soldurma Kıvırma Fermantasyon Kurutma Tasnif Ambalajlama Yukarıdaki aģamalar çay fabrikasının otomasyon sistemlerinin bir parçası olup üretim sürecinde üretimin daha kaliteli, daha güvenli ve daha hızlı bir Ģekilde gerçeklenmesini sağlar. Otomasyon sistemlerinde, yazılan ve tasarlanan programa göre iģleyen ve aynı zamanda aldığı komutları sistemdeki iģ elemanlarına aktaran, mikroiģlemci tabanlı PLC ler kullanılmaktadır. Daha da geliģmiģ sistemlerde PLC ler ile kontrolü sağlanan çay fabrikasının, tek bir bilgisayar üzerinden izlenmesi SCADA sistemleriyle sağlanmaktadır. SCADA sisteminin maliyeti fazla olmasına rağmen verilerin izlenebilmesi kayıt altına 1

14 alınabilmesi, raporlanabilmesi ve sistemde oluģan arızaları daha kısa zamanda tespit etme olanakları SCADA sistemlerinin gün geçtikçe geliģmesine ve çoğu fabrikada uygulanmasına neden olmuģtur Projenin Amacı Teknolojinin ilerlemesiyle birlikte daha çok iģ daha az zamanda yapılabilmektedir. Bunun yanında teknolojinin hızla ilerlemesi otomasyon sistemlerinin de giderek büyümesine neden olmuģtur. Büyük iģletmelerde otomasyon sistemlerini tek bir bilgisayar üzerinden izlenmesi ve arıza durumlarında hızlı bir Ģekilde müdahale edilebilmesi SCADA sistemleri sayesinde sağlanmaktadır. Çayın üretim süreci üretim aģamalarını bir bilgisayar üzerinden SCADA sistemleriyle kontrol ederek, sistemde oluģan arızaların daha kısa zamanda tespit edilip, müdahalesi sağlanacaktır Projenin Kapsamı Endüstriyel otomasyon sistemlerinin hızlı geliģmesinde, teknolojinin yardımıyla PLC kullanımı her geçen gün artmakta ve otomasyon sistemlerinini geliģmesinde önemli bir paya sahiptir. Endüstriyel otomasyon sistemleri en küçük üretim biriminin amaca uygun çalıģmasını düzenlediği gibi bütün üretim sistemleri arasında veri iletiģim olanağı sağlayarak daha üst düzeyde yönetim ve planlama için gerekli bilgi tabanını oluģturulur. SCADA ise kurulan otomasyon sistemlerinin kontrol edilmesinde PLC ler, röleler, kontaktörlerle birlikte çalıģarak sistemin bir bilgisayar üzerinden veya birden fazla bilgisayar üzerinden kontrolünü sağlamak amacıyla kullanılır. [1] Ülkemizde ve dünyada çay üretimi ihtiyacı her geçen gün artmaktadır. Çayın üretildiği fabrikaların otomasyonunda PLC ler kulanılmakta üretim belli bir sıraya göre gerçekleģmektedir. PLC lerle gerçekleģen bu otomasyon sistemini tek bir bilgisayar üzerinden kontrol edip, yönetebilmemiz için yeni bir sistem olan SCADA sistemlerine ihtiyaç vardır. ĠĢte bu proje kapsamında çay fabrikasının üretimini ve kontrolünü ele alarak, üretim aģamalarının SCADA sistemleriyle uzaktan kontrolünü sağlayıp ara yüz programı olan VĠJEO CĠTECT ortamında simülasyonu gerçekleģtirilecektir. 2

15 Bu projenin hazırlanmasında Ek-1 deki ĠĢ zaman çizelgesi takip edilmiģtir Projeden Beklenenler Bu projenin gerçekleģtirilmesiyle; Daha yüksek kalitede çay üretilmesi, Çayın üretim sürecini uzaktan kontrolü, Belirlenen referanslara göre üretim aģamaları, Detaylı ölçüm sonuçlarının kaydedilmesi, Sistemde oluģan arızaları daha kısa zamanda tespit edip, müdahale edilebilmesi, SCADA nın bir otomasyon sisteminde kullanılması bakım ve servis kolaylığı sağlaması, Uygulamada karģılaģılan zorlukların ve belirsizliklerin ortadan kalkması gibi sorunlar önlenmiģ olacaktır. 3

16 2. TEORİK ALTYAPI 2.1. PROGRAMLANABİLİR MANTIKSAL DENETLEYİCİ (PLC) Bu kısımda PLC nin tanımından, tarihçesinden, yapısından, uygulama alanlarından, ve avantajlarından bahsedilecektir PLC nin Tanımı ve Tarihçesi PLC(Programmable Logic Controller), ingilizce kelimelerinin baģ harflerinin kısaltılması ile oluģur. PLC üniteleri, ikili ve üst denetimsel(süpervisory) kontrolü sağlayan mikroiģlemci tabanlı elektronik ünitelerdir. PLC ler otomasyonun vazgeçilmez yapı taģlarını oluģturarak otomasyon sisteminin daha güvenilir, daha basit, daha kontrollü çalıģma ortamı sağlarlar. [2] Endüstriyel otomasyon sistemlerinin, kumanda ve kontrol devrelerini gerçekleģtirmeye uygun yapıda olan PLC, giriģ-çıkıģ birimleri ve iletiģim arabirimleri ile donatılmıģtır. Ayrıca PLC, SCADA sistemi ile uyumlu çalıģan endüstriyel bir cihaz olup, baģlangıçta röleli kumanda sistemlerinin yerine kullanılması düģünülmüģ ve ilk ticari PLC, 1969 yılında Modicon firması tarafından geliģtirilmiģtir yıllarında, röleli kumanda devrelerin yerine kullanılmak üzere geliģtirilen PLC yalnız temel lojik iģlem komutları içermektedir. Mitsubishi, Omron ve Toshiba gibi firmaların ucuz maliyette yüksek performanslı PLC ler geliģtirmesinden sonra bu aygıtlar endüstriyel otomasyon devrelerinde yaygın olarak kullanılmaya baģlanmıģtır. Zaman geçtikçe PLC lere ek olarak aritmetik ve özel matematiksel iģlemler yapan komutlar eklenip, PLC lerin geliģmesi sağlanmıģtır. [2] PLC nin Yapısı PLC yapısında, iģlemci(cpu), giriģ-çıkıģ arayüzleri, güç kaynağı ve hafıza(memory) bulunmaktadır. PLC ile kontrolde programlama konsolundan PLC ye çeģitli giriģ sinyalleri ve kontrol içerikleri gönderilir. Sonuç olarak da çıkıģ sinyalleri, çıkıģ elemanlarına yöneltilir. [2] 4

17 GiriĢ, çıkıģ gereçleri ve PLC arasındaki sinyal değiģiminde giriģ arabirimi ve çıkıģ arabirimi olarak adlandırılan tekrarlayıcı gereklidir. ġekil 1. de PLC nin block diagramı gösterilmektedir. Buton, Anahtar, Algılayıcı kontakları GĠRĠġ BĠRĠMĠ Programlayıcı Birimi veya KiĢisel Bilgisayarlar KONTROLLER ÇIKIġ BĠRĠMĠ Kontaktör, Selenoid Valf ġekil 1. PLC block diyagramı PLC de giriģ elemanı olarak anahtar buton çeģitleri vb. kullanılır. Bu elemanlardan gelen sinyaller PLC nin iģlemcisine giriģ ara birimi üzerinden gönderilir. ÇıkıĢ elemanı olarak ise elektromanyetik valf, lamba küçük güçlü motorlar vb. elemanlar kullanılmakta olup alıcıların elektriksel değerleri uygun olması durumunda doğrudan PLC ye bağlanabileceği gibi transistör, röle vb. gibi diğer kontrol elemanları üzerindende kontrol edilebilir. Merkezi iģlemci (CPU) ise, hafızaya kaydedilmiģ olan programın içeriğine göre giriģ sinyalleriyle çıkıģ sinyallerini kontrol eder PLC nin Uygulama Alanları Yakın zamana kadar PLC lerin bugünkü kadar yaygın olarak kullanılmamasının iki nedeni vardır. Bunlar: 5

18 MikroiĢlemcilerin ve ilgili parçaların fiyatlarının oldukça düģmesiyle maliyet verimliliğinin artması, PLC lerin karmaģık hesap ve iletiģim görevlerini üstlenme özelliğinin olmasıyla daha önce özelleģtirilmiģ bir bilgisayarın kullanılıyor olduğu yerlerde kullanılabilir hala getirmesidir PLC nin Avantajları PLC nin en büyük avantajı; düģük voltajlarda çalıģabilmesi ve bakım maliyetlerinin elektromekaniki röle kontrol sistemlerine göre oldukça ucuzdur. Buna ilave olarak bir çok avantajlar sağlamaktadır. Bunlar: PLC de basitlik önemli kavramlardan biridir. PLC nin modüler yapısı her türlü özel uygulamaları ve sistemleri değiģtirebilme ve hataları düzeltme özelliği vardır. PLC ler birçok makinenin kontrolünü aynı anda sağlar. Belleğe kaydedilen alt programlar sayesinde makinelerin istenilen biçimde çalıģtırarak kontrolünü sağlar. Elektromekanik sistem kontrolleri ve bunların devre bağlantıları göz önünde bulundurulursa, PLC nin yaptığı iģe göre kapladığı alan oldukça azdır. PLC ler kendi aralarında, kiģisel bilgisayarlarla ve diğer akıllı cihazlarla iletiģim sağlayabilmektedir. [3] PLC lerle ilgili geniģ bilgiye kaynak [3] ten ulaģabilirsiniz. 6

19 2.2. UZAKTAN KONTROL GÖZLEM VE VERİ İŞLEME SİSTEMİ (SCADA) Bu kısımda SCADA sistemlerinin tanımından, tarihçesinden, iģlevlerinden, SCADA sisteminden beklenenlerden, uygulama alanlarından, amaçlarından, ara yüzünden, avantajlarından, kontrol birimlerinden ve iletiģim sistemlerinden bahsedilecektir Giriş Ġnsanların büyük kentlere göç etmesiyle birlikte, Ģehirlerin nüfusu hızla artmaya baģlamıģtır. Artan nüfusa paralel olarak, insanların rahat ve konforlu bir yaģam sürmeleri için gerekli olan ısı, ıģık ve enerji gibi ihtiyaçları da hızla artmıģtır. Ġhtiyaca cevap vermesi için insanların hizmetine sunulan dağıtım Ģebekeleri hatalaģmıģ, iģletimi, kontrolü ve denetimi zorlaģmıģtır. ĠĢte bu noktada, zorlukların çözümünde SCADA sistemi ortaya çıkmıģtır. Gerçek zamanlı kontrol ve izleme sistemlerin uygulanmaması durumunda konvansiyonel kontrol sistemleri ile bilginin hızla bir merkeze ulaģması mümkün değildir. Bundan baģka Ģebekenin tek bir merkezden bütün olarak kesintisiz, sürekli izlenmesi ve kontrolünün sağlanması ancak gerçek zamanlı Uzaktan Kontrol Gözlem ve Veri ĠĢleme Sistemleriyle (SCADA) gerçekleģtirilebilir. Dağıtım Ģebekelerine ait elemanlar genellikle büyük coğrafi alanlara dağılmıģ durumdadırlar, bunun sonucunda otomasyon ve kontrol elemanlarıyla, iģletim personelinin farklı konumlarda olmasının gerekliliği ortaya çıkmaktadır. Böylece insan ve makine arasında bir bilgi taģıma ortamının da kullanılması zorunlu hale gelmektedir. ĠĢte bu gereksinmeyi, birçok değiģik fonksiyona sahip Ģebekelerde, uzun yıllardan beri kullanılan, güvenirliliğini ve fonksiyonelliğini ispatlamıģ, günümüzde çok daha yaygın hale gelen ve teknolojik açıdan büyük mesafeler kat eden SCADA sistemi rahatlıkla sağlayabilmektedir SCADA nın Tanımı SCADA; Ġngilizce Supervisory Control And Data Acquisition, Denetlemeli Kontrol ve Veri Edinme kelimelerinin baģ harflerinden oluģan bir sözcük olup, yerel terminal ünitelerinin prosesten topladığı saha verilerinin merkezi bilgisayarlara, iģlenmesi için gönderildiği, burada Ģebeke operatörleri tarafından anlaģılabilecek Ģekilde görüntü ve mesajlara dönüģtürülerek iģlem gördüğü ve saklandığı sistemlerdir. [4] 7

20 Kısaca SCADA: Bilgisayar veya bilgisayarlardan, haberleģme aygıtlarından, sürücü düzeneklerinden oluģmuģ, uzaktan kontrol gerektiren sistemler için tasarlanmıģ, maksimum verim, maksimum güvenlik sağlayan görsel ve grafiksel tabanlı bir sistemdir SCADA Sisteminin Amaçları Amaç minimum maliyetle, daha kaliteli ve daha çok ürün üretmek için gerekli yapıyı kurmaktır. ĠĢletmedeki tesislerden maksimum verimlilikle yararlanmak, yöneticilerin iģletmeye ve üretim bilgilerine tam olarak hakim olmasını sağlamak, scada sistemlerini fabrikalara aktararak bu firmaların otomasyon sistemlerini modern hale getirmektir SCADA Sistemlerinin İşlevleri Bir SCADA sisteminin görevlerini dört grupta toplayabiliriz. [6] Bunlar: 1. Ġzleme ĠĢlevleri (Olay ve Alarm ĠĢleme), 2. Kontrol ĠĢlevleri, 3. Veri Toplama, 4. Verilerin Kaydı ve Saklanması Ģeklindedir. SCADA iģlevlerinin blok diyagramı ġekil 2. de verilmiģtir. 8

21 Durum ölçü noktaları Bilgisayarlar arabirimler Durum kontrol noktaları Bilgi toplama ve denetleme birimi çıkışlar sayıcılar Analog ölçü noktaları ġekil 2. SCADA iģlevleri blok diyagramı SCADA Sistemlerinden Beklenenler SCADA sisteminden; Sisteme ait elektriksel ve endüstriyel parametrelerin PC den izlenebilmesi, Ürün bazına indirgenen enerji maliyetini minumuma indirgemesi, Tek bir merkezden otomasyon sistemlerine sahip yapıtlarda yük kontrolünü sağlaması, Sistemde arıza meydana geldiği taktirde kolaylıkla takip edilip bulunmasını, Sistemdeki her noktanın PC den kumanda imkanını sağlaması gerekmektedir SCADA Sisteminin Yazılımından Beklenenler Çabuk, kolay ve uygulama tasarımını desteklemesi, Dinamik grafik çizim araçlarına sahip olması, Çizim kütüphanesinin geliģmiģ olması, Alarm yönetimine sahip olması, 9

22 Tarih bilgilerinin toplanıp rapor halinde sunması istenmektedir SCADA Sisteminin Uygulama Alanları SCADA sistemlerinin birçok uygulama alanları vardır. GeniĢ bir coğrafya alanına yayılmıģ, bölgesel ve yerel tesislerin birçoğunda kullanılmaktadır. BaĢka sistemlere de alt yapı teģkil etmektedir. SCADA sistemlerine ilave iģler eklenerek Enerji Yönetim Sistemleri (EMS) ve Dağıtım Yönetim Sistemleri (DMS) gibi sistemler oluģturur. SCADA sistemlerinin baģlıca kullanım alanları Ģunlardır: Gıda Endüstrisi Bina Otomasyonu Elektrik Üretim ve Ġletim Sistemleri Elektrik Dağıtım Tesisleri Otomotiv Endüstrisi Trafik Kontrolü Kısaca bir iģletmeye sürekli, düzenli ve hızlı cevap süreleri gerekli ise SCADA sistemi uygulanması daha ekonomiktir SCADA Sistemin Avantajları SCADA nın bir otomasyon sisteminde kullanılması bakım ve servis kolaylığı sağlamasının yanında, uygulamada karģılaģılan zorluklar ve belirsizliklerin ortadan kalkması gibi avantajlar da sağlamaktadır. Raporlama ve alarm bilgilerini ekrana taģıma ve kaydetme olanağı sağlamaktadır. Hatta alarm bilgileri cep telefonlarına mesaj Ģeklinde de gelebilmektedir. Bu Ģekilde genel bir optimizasyon ve güvenilirlik sağlanmaktadır. Ayrıca SCADA sistemindeki veri sunucuların internete bağlı olması sistemin web üzerinden izlenmesi ve kontrol edilmesini sağlamaktadır. Ancak internete bağlı olmak birçok güvenlik problemlerini yanında getirmektedir. 10

23 SCADA Sistemlerinin Genel Yapısı SCADA esas olarak dört bölümden oluģur. 1. Ara yüz Programı 2. ĠletiĢim Sistemi 3. Kontrol Merkezi Sistemi (Master Terminal Unit (MTU)) 4. Uzak Uç Birim (Remote Terminal Unit (RTU)) Çay fabrikasının SCADA otomasyonu projesinde ele alınan sistem, bir arayüz programı olan Vijeo Citect Explorer ortamında tasarlanacağından, bu arayüz programı üzerinde durulacaktır. SCADA sistemlerinin genel yapısı için ayrıntılı bilgiye [4] den ulaģılabilir. SCADA sisteminin genel yapısı ġekil 3. de verilmiģtir. ġekil 3. SCADA sisteminin genel yapısı 11

24 Ara Yüz Programı SCADA da bulunan yazılım, PLC nin yaptığı iģlemleri ve RTU(Remote Terminal Unit) den gelen bilgileri, kullanıcılara gösteren bir ara yüz programıdır Vijeo Citect Explorer Yazılımı Vijeo Citect Explorer bir SCADA yapılandırma yazılımıdır yılında kurulan dünyanın en büyük SCADA yazılım üreticilerinden CĠTECT, 2006 yılında Schneider Electric firmasının bünyesine katılmıģtır. Projemizi gerçekleģtirirken Vijeo Citect Explorer i seçmemizin nedenleri aģağıda maddeler halinde verilmiģtir. [5] SCADA yazılımları kontrol edilebildikleri nokta sayılarına göre değerlendirilir. Her bir nokta fiziksel bir çıkıģ veya giriģ birimini niteler. Bu noktalar çıkıģ veya giriģ olarak kullanılacak birer nokta olur. Yazılım içerisinde kullanılacak değiģkenler birer nokta olamaz. Vijeo Citect Explorer birçok harici donanımla uyumlu çalıģabilir. Vijeo Citect Explorer arayüzü kütüphanesi çok geliģmiģ olduğu için istenilen semboller kolaylıkla bulunabilir. Bazı sembollerin animasyon Ģeklinde gösterebilme özelliği vardır.(hareketli bir görüntü sağlamak gibi) Örneğin; fan, motor, karıģtırıcı, öğütücü gibi semboller kullanıldığı taktirde hareket ettiği görülür. Genie veya Super Genie ile oluģturulacak yapılar istenildiği kadar kullanılır. Bunun en büyük avantajı ise bir yapının tekrar kullanılması gerekiyorsa her seferinde değiģken atamaya gerek kalmamasıdır. Düzenleme sadece bir kereye mahsustur. Vijeo Citect Explorer aynı zamanda süreç analizinin yapılmasını sağlar. Sisteme entegre edilen her bir noktanın geçmiģ tüm hareketleri kaydedilir. Böylece sistemin verimlilik analizini yapmak için ayrıca bir yapı veya yazılıma ihtiyaç duyulmaz. Vijeo Citect Explorer da raporlama özelliği bulunur. OluĢturulacak raporlama yapısına göre, istediğiniz durumların veya değiģkenlerin raporlaması tek tuģla yapılabilir. Ayrıntılı bilgi [5] den bulunabilir. 12

25 3. TASARIM 3.1. ÇAY ÜRETİM AŞAMALARI Bu bölümde fabrikaya gelen çayların iģlenip tüketime hazır oluncaya kadar geçirdiği aģamalar ayrıntılı bir Ģekilde verilmiģtir. Bu aģamalar, çayın iģlemine göre sırasıyla ġekil 4. de gösterilmiģtir. Yeşil Çay Yaprağı Soldurma Kıvırma Fermantasyon Kurutma Tasnif Paketleme ġekil 4. Çay fabrikası üretim akıģ diyagramı Çay üretim süreci aģamalarında belirli kontroller yapılır. Bu kontroller, çayın üretim sürecinde, iģlenmesinde gerekli olan nem, sıcaklık, uygun süre ve taģıma iģlemlerini içermektedir. Soldurma süreci, çayın kıvrılma süreci için hazırlanması, gerekli nem seviyelerine düģürülmesi için yapılmaktadır. Çayın, soldurma iģlemi sonucunda %80-70 nem seviyesinden %60-50 seviyelerine kadar düģürülmesi amaçlanır. Nem seviyesi, soldurma bölümünde bahsedilen yöntemlerle düģürülür. Alınan örneklerle nem seviyesi ölçülerek 13

26 süreç devam ettirilir, test edilir. Yeterli soldurma sağlanana dek süreç devam ettirilir ve sonlandırılır. [7] Ġkinci aģama kıvırma için, soldurma iģleminden çıkan çay grupları buraya taģınırlar. Kıvırma iģlemi için nem kaybetmiģ çay yaprakları bu süreçte ufalanıp küçülürler. Süreç sonunda belli gruplara göre tasnif edilmiģ elekler, boyut küçültme iģleminin istenilen seviyelere gelip gelmediğini kontrol ederler. Eleklerden geçemeyen kıvırma süreci çıktıları, tekrar iģleme alınarak ikinci kıvırmaya alınırlar ve daha ileri kıvırma aģamalarına geçerler. Ġstenilen boyutlar sağlanana dek bu iģlemler tekrarlanır. Kıvırma sonrası fermantasyon sürecine alınan çaylar, uygun nem oranı sağlanarak fermente edilir. Bu süreçte belli bir fermente seviyesine ulaģmak istenir. Bu sürecin kontrolünde uygulanan nem oranı ve fermantasyon sürecinin süresi rol oynamaktadır. Fazla fermente edilen çaylar iģlevselliğini kaybederler, çok az fermantasyona uğramıģ çaylar ise bu süreç için istenilen çıktıyı vermezler. Bunun için fermantasyon iģlemi sırasında önemli kontrol iģlemi süre ve nem kontrolünün sağlanmasıdır. Çayın üretim sürecinde gerçekleģen blok diyagramı ġekil 5. de verilmiģtir. 14

27 Yabancı madde ve temizlik kontrolü (Taze çayların sürece alınması) Çıktıların Test edilmesi Soldurma iģlemi (Kıvırma aģaması için Soldurma sürecinde nem ve süre kontrolü) Fırınlama ĠĢlemi (Süre ve nem kontrolü ve Bantların Hızı) Soldurma Sonucunda Test Fermente ĠĢlemi (Fermente sürecinde nem ve süre kontrolü) Kıvırma iģlemi Kıvırma sonucunda Test ġekil 5. Çay üretim süreci blok diyagramı Fermente iģlemi sonucu fırına alınan çaylar, fırında uygulanan ısı ile kurumaya alınır. Uygulanın ısının belli bir seviyede kontrol edilmesi bu süreç için önemli konulardan biridir. Kuruma iģlemi sonucunda da çayın neminin belli bir seviyede tutulması gerekmektedir. Fırın süresinin iyi kontrol edilmemesi çay yaprakları gibi ince, küçük organik yapıların fazla kavrulmasına ve bozulmalarına yol açabilir. Süreç sonunda belli nem seviyelerine indirilip, kurutulan çaylar tasnif aģamasına giderler. Bu aģamada çayın çöpü, lifi ve çayın içerisindeki yabancı maddelerin ayrıģtırılması gerekmektedir. Bunlar statik elektrik yüklü toprak tarafında topraklanmalıdır. Süreç içinde yabancı maddelerin kontrolü bu statik toplar ve özelleģtirilmiģ eleklerce yapılmaktadır. Bu aģamadan geçen çaylar paketlenmek üzere ambalajlanma bölümüne alınırlar. 15

28 Çayın Soldurma İşlemi Soldurma çay üretiminin zorunlu ilk iģlemidir. Pratikte basit bir uygulama gibi gözükmektedir. Ancak soldurma iģlemi kuramsal olarak karmaģık önemli bir iģlemdir. Soldurmanın amacı; kısmi kurutma ile suyu buharlaģtırarak azaltılan çay yaprağını, fiziksel olarak değiģime sokarak kıvırma iģlemi için uygun Ģekle dönüģtürür. Soldurma iģleminde çay yaprağına, iyi bir fermantasyon için uygun bir ortam da sağlanmıģolur. Çay yığınları fabrika içine alındıktan sonra bunker adı verilen bir ambar alanına alınırlar. Bunker, arabalardan gelen çayın iģleme sokulmadan önce hazırlandığı yerdir. Burada "V" Ģeklinde bir sarmal, çay içinde sürekli dönerek hem çayı havalandırır hem de çayı bir sonraki aģama traflara götüren bantlara aktarır. Bunker den trafa çay aktarılırken çayın belirli bir kalınlıkta olması istenir. Bu kalınlılık daha önceden manuel olarak ayarlanan bir skala üzerinden yapılır. Soldurma iģleminde kullanılan traflar ġekil 6. da verilmiģtir. ġekil 6. Çay soldurma trafları Traflar taze çayı soldurmak amacıyla kullanılan tül bantlardan oluģan, fabrikadan fabrikaya değiģen üç veya dört kademeli bir sistemdir. Her kademe geçiģinde çay belirli bir yükseklikten düģerek iyice tek yaprak halini alması sağlanır. Fabrikada yer alan buhar kazanlarında elde edilen buharlarla çayın durumuna göre derece ısıtılan hava, yalıtımlı bir geçitten geçirilerek trafların altından fan yardımıyla çaya uygulanır. Ya da duruma göre çay buhar kazanlarına alınır. Bu sayede çayın içindeki nem miktarı %60-50 seviyelerine kadar düģer. ĠĢlem sonunda çay yapraklarının nem oranı fabrika içinde yer alan laboratuvarda ETÜV lerle birlikte ölçülürler. Bu aģamaya soldurma denilir. Çayın soldurma iģlemi AutoCAD ortamında çizilip, ġekil 7. de gösterilmiģtir. 16

29 Çizen: Mehmet BELEK 13\12\2011 Danışman: Yrd. Doç. Dr. Halil İ. OKUMUŞ : Mehmet BELEK Ölçek: 1/1000 ġekil 7. Çayın soldurma iģleminin AutoCAD ile çizimi Çayın Kıvırma İşlemi Çayın kıvırma iģleminde, solmuģ çay yapraklarının değiģik çay kıvırma makinelerinde parçalanması, ezilmesi ve bükülmesiyle hücre öz suyunun kıvrılmıģ yaprak yüzeyine yayılması ve oksidasyonun baģlaması sağlanır. Soldurma iģleminden geçen çay traģe adı verilen bölüme gelir. Burada çayın iģlenirken fazla hacim kaplamaması için daha küçük parçalara ayrılması sağlanır. Çok sayıda elmas uçlar içeren traģe, çayı iki üç parçaya ayırdıktan sonra çayı birinci grup kıvırmaya gönderir. Burada hem çayın ekstratının çıkması hem çayın kıvrım kazanması hem de parçalanması sağlanır. Kıvırma yapan makinanın hızı sabit, iģlem süresi dk arası değiģir. Daha sonra bantlarla çaylar birinci grup yaģ çay eleğine taģınır. Elekten geçip ayrılan çaylar fermantasyona giderken elekten geçemeyenler ise ikinci grup kıvırmaya giderler. Bu kıvırmada ise hızı yine sabit iģlem süresi dk arası olan kıvırma makinaları kullanılır. Buradan da çay ikinci grup yaģ çay eleğine taģınır. Çaylar ikinci grup yaģ çay eleğine alındıktan sonra elekten geçemeyen çaylar kıyıcı rotervan makinalarına alınırlar. 17

30 Rotervanlarda çay, küçük parçalara ayırılır. Çayın kıvırma iģlemi AutoCAD ortamında çizilip, ġekil 8. de gösterilmiģtir. ġekil 8. Çayın kıvırma iģleminin AutoCAD ile çizimi Çizen: Mehmet BELEK 18\12\2011 Danışman: Yrd. Doç. Dr. Halil İ. OKUMUŞ : Mehmet BELEK Ölçek: 1/ Çayın Fermantasyon İşlemi Çayın aroma ve renk alması için belli sıcaklıkta nem verilmesine fermantasyon denir. Bu iģlem sırasında çay fermente edilir, iģlem yaklaģık iki saat sürmektedir. Kıvrılan yaģ çay yaprağının hücre öz suyunda bulunan kimyasal bileģiklerin, oksidaz enziminin etkisi ile biyolojik değiģikliğe uğrayarak siyah çayda istenen koku, burukluk, renk ve aromanın oluģmasını sağlar. Fermantasyon aģamasında uygun sıcaklık, nem kontrolü önemli rol oynar. Çay imalatında ilk kalite kontrolü fermantasyon safhasında yapılır. Bu esnada çayın kıvrılma ve solma durumu hakkında bilgi edinilir. [7] Fermentasyon sırasında nem, fermente odalarında yaklaģık olarak % seviyelerinde tutulmalıdır. Sıcaklık, genelde C arasında tutulmalıdır. Ancak çay da ideal bir oksidasyon olması için fermente odalarının sıcaklıkları C arasında 18

31 tutulmalıdır. Çayın fermantasyon iģlemi AutoCAD ortamında çizilip, ġekil 9. da gösterilmiģtir. Çizen: Mehmet BELEK 23\12\2011 Danışman: Yrd. Doç. Dr. Halil İ. OKUMUŞ : Mehmet BELEK Ölçek: 1/1000 ġekil 9. Çayın fermantasyon iģleminin AutoCAD ile çizimi Çayın Kurutma İşlemi Bu fırınlarda çay, 30 dereceden 100 dereceye kadar dört kademeli Ģekilde içindeki nem oranı %3-%5 e indirmek için kurutulurlar. Fırın içinde alttan sıcak hava fan yardımıyla çaya uygulanırken üstten de vakum yardımıyla hava çekilere çayın neredeyse havada yol alması sağlanarak maksimum kurutma sağlanır. Fırın sürecinde ayrıca ayrıģtırma için statik elektrik yüklü kauçuk toplar bulundurulur. Bu toplarla çay içindeki hafif olan liflerin alınması sağlanır. Daha sonra çay türlerine (nevilerine) göre ayrılırlar. Fırından çıkan çay Midilton adı verilen bir elekten geçirilirler. Bu iģlem sonunda elenen ve elekte kalan çaylar daha hassas ayrım için Sortex denilen baģka bir elekten geçirilerek türlerine (nevilerine) ayırma iģlemi son bulur. Çayın kurutma iģlemi AutoCAD ortamında çizilip, ġekil 10. da gösterilmiģtir. 19

32 ġekil 10. Çayın kurutma iģleminin AutoCAD ile çizimi Çizen: Mehmet BELEK 28\12\2011 Danışman: Yrd. Doç. Dr. Halil İ. OKUMUŞ : Mehmet BELEK Ölçek: 1/ Çayın Tasnif İşlemi Tasnif fırından çıkan çayların eleklerden geçirilerek incelik, kalınlık ve kalitelerine göre ayrılma iģlemidir. Fırın çıkıģında kurutulan çay lif tutucularından geçirilerek çay çöpleri ayrılır. Çay parçacıklarının tasnifi yapılmadan önce lif ve çöplerinin ayıklanması gerekir. Bunun için elektrostatik lif toplayıcısı kullanılmaktadır. Bu iģlem kasnak üzerine sarılan plastik malzeme, keçe ile sürtündüğünde elektrostatik olarak yüklenmede ve alttan geçen çay parçacıklarının içerisinden lifleri çekmektir. Daha sonra lif ve çöplerine ayrılan çay eleklerden geçirilerek sınıflarına ayrılır. Kolay anlaģılabilmesi için ġekil 11. de çayın tasnif iģleminin AutoCAD ortamında çizilmiģ bir Ģekli gösterilmektedir. 20

33 ġekil 11. Çayın tasnif iģleminin AutoCAD ile çizimi Çizen: Mehmet BELEK 13\12\2011 Danışman: Yrd. Doç. Dr. Halil İ. OKUMUŞ : Mehmet BELEK Ölçek: 1/

34 4. DENEYSEL ÇALIŞMALAR 4.1. ÇAY FABRİKASI OTOMASYONUNUN VİJEO CİTECT EXPLORER ARAYÜZ PROGRAMI İLE GERÇEKLEŞTİRİLMESİ Giriş Bölüm Vijeo Citect Explorer da anlatıldığı gibi, Vijeo Citect Explorer ortamını iki kısım altında inceleyebiliriz; 1. Runtime Sistem 2. Konfigürasyon Sistemi 2.1.Citect Explorer, 2.2.Projet Editör, 2.3.Citect Graphics Builder, 2.4.Cicode Editör ortamıdır Runtime Sistem Runtime sistem, iģlemin kontrol edildiği, gerçek zamanlı olarak çalıģtırıldığı kısımdır. Runtime sistem ġekil 12. de gösterilmiģtir. ġekil 12. Runtime sistem 22

35 Konfigürasyon Sistem Konfigürasyon sistemi, runtime ın çalıģtırılabilmesi için daha önce yapılan ve sistemin altyapısını oluģturan bölümlerdir Citect Explorer GerçekleĢtirilen projelerin görüldüğü ya da yeni projelerin oluģturulduğu yerdir. Bu kısımda projelerin tüm ana kısımları görülmektedir. Projedeki haberleģme ayarları bu bölümde oluģturulur. Bu bölümün Vijeo Citect de görünümü ġekil 13. de gösterilmektedir. ġekil 13. Citect explorer Haberleşme Ayarları Sistemin uygulamada kullanılması için yapılması zorunlu ayarlardır. Vijeo Citect Explorer da yapılan tasarımların sahada kullanılabilmesi için sistemin bazı cihazlarla haberleģtirilmesi gerekir. Sistemin bir veya daha fazla bilgisayardan kontrolünü sağlamak için Cluster ve Server ların tanıtılması gerekmektedir. Ayrıca Cluster ve Server ları oluģturduktan sonra tek bir bilgisayardan çalıģtırılacağı gibi bir network ağı kurarak birden fazla bilgisayarlarda da çalıģtırılması sağlanabilir. Ayrıca bilgisayarımızı bir PLC gibi çalıģmasını sağlamak için ise I/O Device ayarlarının yapılması gerekir. 23

36 Project Editör HaberleĢme ayarları, Alarm Server, Trend Server gibi tüm Server ların ve Cluster ların tanımlandığı kısımdır. Kısaca sistemle ilgili tüm ayarların yapıldığı kısımdır. Editörün pencerelerinin görünümü ġekil 14. de gösterilmektedir. ġekil 14. Alarm server ve cluster Citect Graphics Builder Vijeo Citect Explorer ortamında tasarlanacak grafik sayfalarının oluģturulduğu kısımdır. ġekil 15. de citect graphics builder penceresi gösterilmiģtir. 24

37 ġekil 15. Citect graphics builder Cicode Editör Program kodlarının yazıldığı ve yazılan programların depo edildiği, sistemin çalıģma ve iģleyiģinin sağlandığı kısımdır.bukısım ġekil 16. da gösterilmiģtir. Vijeo BASIC tabanlı olan Vijeo Citect Explorer arayüz programında sistemin çalıģabilmesi için gerekli olan kodların yazılması gerekmektedir. Bu kodlar, kod dizisini oluģturarak sistemin akıģını sağlarlar. ġekil 16. Cicode editör 25

38 Projenin Gerçekleştirilmesi Değişkenlerin Tanımlanması ve Atanması Vijeo Citect Explorer arayüz programını kullanarak, oluģtulacak sistemin haberleģme ayarları, Cluster name, I/O Device gibi gerekli olan tanımlamalar yapılarak, çay fabrikası SCADA otomasyonun alt yapısı için ilk olarak değiģkenlerin atanması gerekir HaberleĢme ayarı yapılan sisteme belirli değiģkenler tanımlanır. DeğiĢkenler tanımlanırken unutulmamalıdırki her PLC nin adres yapısı farklıdır. Buna uygun olarak adresleme yapılması gerekir. Vijeo Citect te oluģturulacak tasarımın adreslemesini sağlayan, ISE standartlarından gelen % iģareti vardır. Bu ister gerçek fiziksel adres, isterse iç değiģken olsun bu adreslerin baģına % iģareti eklenerekoluģturulur. %M :Ġç değiģken olup, digital değerler için, %MW :INT ve Analog değerler için ise bu adresleme yapısı kullanılır Variable Tag Variable Tag ler, I/O Device ve Vijeo Citect I/O server arasında transfer edilen dataları belirlerler. Her bir Variable Tag, sadece bir isim, bir data, bir adres ve bir I/O Device ile tanımlanır. ġekil 17. de adresleme, data tip, I/O Device Name gibi sistem için gerekli olan bilgilerin girildiği editör peceresi gösterilmiģtir. 26

39 Format Eng Units Eng Full Eng Zero Raw Full Raw Full Zero Adress Type Açıklama Variable Tag Name ġekil 17. Variable tag Çay fabrikası SCADA sistemi için gerekli olan değiģkenler sırayla atanarak Çizelge 1. de tablo halinde gösterilmiģtir. Çizelge 1. Çay fabrikası otomasyonu için gerekli değiģkenler ve bunlara atanan değerler Karistirici Kıvırma iģlemi INT %MW % ###EU Kurutma_P1 Fırın sıcaklığı iģlemi INT %MW deg ###EU Fermantasyon Fermantasyon iģlemi INT %MW % ###EU 27

40 Local Variable Tag Local değiģkenler sistem Runtime a geçtiği zaman hafızada bilgi saklamaya izin vermektedir. Sistem baģlatıldığında her zaman oluģturulabilirler, bundan dolayı Runtime kapatıldığında değerlerini tutmazlar. ġekil 18. deki Local variables editör penceresinden local değiģkenler tanımlanmaktadır. ġekil 18. Local variable tag Otomasyon için gerekli olan değiģkenler ve bu değiģkenlerin ne iģ yaptığını, biçiminin ne olduğunu, baģlangıç ve bitiģ değerlerinin ve format açıklamasının bulunduğu tablo Çizelge 2 de gösterilmiģtir. 28

41 Format Eng units Full Scale Zero Scale Type Açıklama Local Variable Name Çizelge 2. Local variable ların açıklamaları ve atandığı değerler Open Automatic Control Digital Open1 Manual Soldurma-1 Digital Open2 Manual Soldurma-2 Digital Open3 Manual Kıvırma-1 Digital Open4 Manual Kıvırma-2 Digital Open5 Manual Fermantasyon-1 Digital Open6 Manual Fermantasyon-2 Digital Open7 Manual Kurutma-1 Digital Open8 Manual Kurutma-2 Digital Open9 Manual Tasnif-1 Digital Open10 Manual Tasnif-2 Digital Hareket1 Soldurma-1 INT Hareket2 Soldurma-2 INT Hareket3 Kıvırma-1 INT Hareket4 Kıvırma-2 INT Hareket5 Fermantasyon-1 INT Hareket6 Fermantasyon-2 INT Hareket7 Kurutma-1 INT Hareket8 Kurutma-2 INT Hareket9 Tasnif-1 INT Hareket10 Tasnif-2 INT seviye Tank seviyesi INT % ###EU kontrol Kontrol iģlemi INT Event (Olay) lar Event(Olay) lar, tasarımı yapılan sistemdeki cihazların hangi zaman aralıklarında, ne kadar süre ile çalıģacağının belirlendiği ve bu süre içerisinde herhangi bir olaya ya da 29

42 koģula bağlı olarak sistemdeki cihazların çalıģıp çalıģmayacağının saptandığı kısımdır. ġekil.19. da event ların tanımlandığı pencere gösterilmiģtir. Event lar iki kısımdan oluģur. Bunlar; 1. Zamana Bağlı Event: Tasarlanan sistemdeki cihazların, belirli periyotlarda aktif olmasını sağlayan event dır. Örneğin; soldurma bantlarında çayın taģınma esnasında 20 saniye aralıklarla steam makinasının çalıģması. 2. Olaya Bağlı Event: Tasarlanan sistemdeki cihazların, sistem içerisinde referans alınan bir cihazın, iģlevini yerine getirmesine bağlı olarak aktif olmasını sağlayan event dır. Örneğin; sistemdeki kıvırma tankının dolmasıyla soldurma bantlarının durması. ġekil.19. Event ların tanımlandığı pencere Event ların Tanımlanması Bu kısımda global olarak tanımlanan event lar; 5 saniye aralıklarla periyodik olarak Çizelge 3. de action kısmında yazan komutları yerine getirmektedir. 30

43 Bu komutlardan Kurutma_P1=50+Rand(65) komutu, kurutma bölümünde kullanılan fırın sıcaklık değeri, 50 C ile 115 C arasında bir değer alarak periyodunun tamamlanmasını beklemektedir. Fermantasyon=45+Rand(30) komutu ise, fermantasyonun gerçekleģmesi için gereken nem oranı %45 ile %75 arasında bir değer alıp periyodunun tamamlamasını beklemektedir. Çizelge 3. Sistem için tanımlanan Event lar Name Time Period Trigger Action Global 00:00:00 00:00:05 - Kurutma_P1=50+Rand(65) Global 00:00:00 00:00:05 - Fermantasyon=45+Rand(30) Alarmlar Alarmlar sistemdeki bütün hataları otmatik olarak kullanıcıya rapor eden sistemlerdir. Her alarm tipi farklı olaylarla, farklı parametrelerle ve farklı seçeneklerle ayrı ayrı konfigire edilmelidir. Sistemde uygulanan alarmları genel olarak sıralamak gerekirse; 1. Digital alarmlar, 2. Analog alarmlar, 3. Advanced alarmlar Ģeklinde sıralanır Digital Alarm Bu alarmlar, bir ya da iki dijital değiģkenin durumunun değiģimine bağlıdır. Eğer bu iki değiģken belirlenirse, her iki değiģken alarmın harekete geçirilebilmesi için değiģtirilmelidir. ġekil 20. de digital alarmların atandığı editör penceresi gösterilmiģtir. Bu pencere yardımıyla, sisteme eklenmesi istenilen alarmlar sırayısla atanabilmektedir. 31

44 ġekil 20. Digital alarmın atandığı editör penceresi Editör penceresi yardımıyla sisteme atanan dijital alarmların, alarm tag ları, bu alarmların isimleri, variable tag ları ve kategorisi Çizelge 4 de verilmiģtir. 32

45 Çizelge 4. Sisteme atanan dijital alarmlar Alarm Tag AUTOMATIC ACILSTOP SOLDURMA KIVIRMA FERMANTASYON FERMANTASYON_K URUTMA KURUTMA KURUTMA_TASNĠF TASNĠF Alarm Name AUTOMATIC ON ACIL STOP SOLDURMA2 ÇALIġMIYOR KIVIRMA2 ÇALIġMIYOR FERMANTASYON2 ÇALIġMIYOR KURUTMA1 ÇALIġMIYOR KURUTMA2 ÇALIġMIYOR TASNĠF1 ÇALIġMIYOR TASNĠF2 ÇALIġMIYOR Alarm Description SĠSTEM ÇALIġIYOR SĠSTEM DURDU MOTOR ARIZALI MOTOR ARIZALI MOTOR ARIZALI MOTOR ARIZALI MOTOR ARIZALI MOTOR ARIZALI MOTOR ARIZALI Variable Tag A Variable Tag B Open - NOT Open - NOT Open6 NOT Open2 NOT Open3 NOT Open9 NOT Open4 NOT Open10 NOT Open5 Open1 Open7 Open8 Open3 Open9 Open4 Open Analog Alarm Analog alarmlar bir analog değiģken yada daha fazla belirlenmiģ sınırlara bağlı olarak değiģtiğinde harekete geçerler. ġekil 21. de analog alarmların atandığı editör penceresi veilmiģtir. Ayrıca sisteme atanan analog alarm değiģkenleri ve değerleri Çizelge 5. de gösterilmektedir. 33

46 Format Low Low Low High High High Setpoint Variable Tag Alarm Name Alarm Tag ġekil 21. Analog alarmların atandığı editör penceresi Çizelge 5. Sisteme atanan analog alarm değiģkenleri ve değerleri Fermantasyon_ Fermantasyon Fermantasyon ### KURUTMA_ Kurutma Kurutma_P ### 34

47 Advanced Alarm Advanced alarmlar Cicode ifadelerinin yanlıģtan doğruya değiģiminin sonucunda harekete geçerler. Yani sisteme yazılan Cicode fonksiyonlarının girilen koģula göre çalıģıp çalıģmadığını belirleyen alarm serverlerdir. ġekil 22. advanced alarmların atandığı editör penceresi veilmiģtir. ġekil 22. Advanced alarmların atandığı editör penceresi Sisteme atanan advanced alarm değiģkenleri ve değerleri Çizelge 6. de gösterilmektedir. 35

48 Çizelge 6. Sisteme atanan advanced alarm değiģkenleri ve değerleri Alarm Tag Alarm Name Alarm Description Expression Kivirici KIVIRMA TANK YÜKSEK SEVĠYE Karistirici>=100 Kivirici1 KIVIRMA TANK DÜġÜK SEVĠYE Karistirici<=20 Kurutmaa KURUTMA FIRIN ISITILIYOR Kurutma_P1<= Alarmların Raporlanması Vijeo Citect Explorer arayüz programı bir çok kolaylığa imkan verdiği gibi sistemde oluģan hatalar sonucunda sistem hakkında kullanıcıya dijital alarm, analog alarm ve advanced alarmların rapor halinde sunulmasını sağlar. Alarm raporları ġekil 23. de gösterilmektedir. ġekil 23. Alarm raporlarının göründüğü pencere 36

49 Trendler Trend ler, analog değiģkenlerin zamana bağlı olarak grafik ekranında çizdirilmesi olayına denir. Vijeo Citect Explorer daki trendler, trend tag ların eklenmesiyle oluģturulmuģtur. Her trend değiģkeni trend datanın depolandığı bir ya da birden fazla ayrı dosyalar içermelidir. Vijeo Citect Explorer, sürekli olarak grafik sayfasında gösterilip gösterilmediğine aldırmadan dataları kaydetmektedir.trendlerin atandığı editör penceresi ġekil 24. de gösterilmiģtir.. Trend leri üç farklı Ģekilde belirlemek mümkündür. Bunlar; -Periyodik Trend: Verilen periyot aralıklarında zamana bağlı olarak trendin çizilmesini sağlar. -Event Trend: Verilen olaya bağlı olarak Trend in çizildiği kısımdır. -Periyodik - Event Trend: Verilen olaya ve zamana bağlı olarak trendin çalıģmasını sağlar. ġekil 24. Trend lerin atandığı editör penceresi 37

50 Sisteme atanan trendlerin isimleri ve parametre değerleri Çizelge 7. de gösterilmektedir. Çizelge 7. Sistem için oluģturulan trendler Trend Tag Name Expression Type File Name Period Kurutma_P1_ Kurutma_P1 TRN_PERIODIC [DATA]Kurutma P1 24:00:00 Ferman_tasyon Fermantasyon TRN_PERIODIC [DATA]Fermantasyon 24:00:00 Seviye seviye TRN_PERIODIC [DATA]seviye 24:00: Trendlerin Raporlanması Trend ler, atanan trend biçimine göre belirli raporlamalar yapar ve grafikler çizerler. Bu trendler yani grafikler, ġekil 25 de gösterilmektedirler. ġekil 25. Trend lerin gösterildiği pencere 38

51 Tasarlanan Sistemin İşleyişi Tasarımı yapılan çay fabrikası SCADA otomasyon sisteminin, Manual ve Automatic Mode olarak ayrı ayrı kontrolü sağlanmaktadır. Sistemin sorunsuz bir Ģekilde sürekli çalıģmasını sağlamak amacıyla sisteme alarmlar, trendler gibi algılayıcılar konmuģtur. Sisteme eklenen alarmlar sayesinde sistemde oluģan arızaların algılanmasıyla arızalar kullanıcıya rapor edilmektedir. Böylece arızalara anında müdahale etme imkanı bulunmaktadır. Sisteme atanan trendler aracılığıyla da, sistemde bulunan fermantasyon odasının nem oranının, kurutma fırının sıcaklığının ve tank dolum seviyesinin değiģim grafiği ayrı bir ekranda izlenmekte ve analizi yapılmaktadır. Sistem baģlatıldığında ilk olarak Soldurma-1 bant ı çalıģıyor. Birinci bant çalıģtıktan sonra bantlarda herhangi bir yığılma olmaması için Soldurma-1 ve Soldurma-2 bantlarının aynı anda çalıģtırılması gerekir. Aynı anda çalıģtırılan bantlar, kıvırma tankına çay yapraklarını taģımaya baģlar. Bu esnada iyi bir fermantasyon ortamı için taģınan çay yapraklarına steam uygulanır. Kıvırma tankına çay yaprağı geldikçe tankın dolum seviyesini hem analog hem de dijital olarak izlenebilmektedir. Kıvırma tankının seviyesi %100 olduğunda sistem alarm vererek soldurma bantlarının hareketini durdurur ve böylelikle kıvırma tankına çay yaprağının taģınması olayı sona erer. Çay yapraklarıyla doldurulan kıvırma tankı artık kıvrılmaya hazırdır. Kıvırma iģlemi baģladığında tankın içindeki kıvırıcının hareketi izlenebilmektedir. Kıvırma iģleminin baģlamasıyla soldurma bantları haricindeki tüm bantlar aynı anda çalıģmaya baģlar. Kıvrılan çay yaprakları bir sonraki kısım olan fermantasyona taģındıkça analog ve dijital olarak tankın dolum seviyesinin azaldığı görülecektir. Bu seviye %20 nin altına indiğinde sistem tekrar alarm vererek kıvırma ve fermantasyon bantlarını durduracak tekrardan tankın dolması için soldurma bantlarını çalıģtıracaktır. Fermantasyon kısmına gelen çaylar, bu aģamada uygun sıcaklık ve nem kontrolüne tabi tutulurlar. Fermantasyon odalarında kullanılan steam makinaları nem oranının ayarlamasını sağlamaktadır. Nem oranı dijital bir ekranda izlenerek, bu oranının %80 olması istenmektedir. Eğer nem oranı %80 in altındaysa sistem otomatik olarak alarm verip, steam makinasını çalıģtırarak fermantasyon odasına buhar üflemektedir. Fermantasyondan çıkan çaylar kurutma iģlemi için fermantasyon bantlarıyla 39

52 kurutma fırınına aktarılırlar. ġekil 26. da çayın soldurma kıvırma ve fermantasyon iģlemini gösteren SCADA tasarımı gösterilmiģtir. ġekil 26. Çayın soldurma, kıvırma ve fermantasyon iģleminin SCADA tasarımı Fermantasyon iģlemi sonucu fırına alınan çaylar, fırında uygulanan ısı ile kurutulurlar. Kurutma sırasında fırının sıcaklık değeri 95 C ile 105 C arasında kalması gerekmektedir. Bunun için fırın sıcaklık değerini ayarlamada bir pompa kullanılmıģtır. Bu pompa fırın sıcaklık değeri 95 C nin altına düģünce sistem alarm vermekte ve bu alarm ile otomatik olarak çalıģmakta, içeriye ısı yaymaktadır. Eğer fırın sıcaklık değeri çok yükselirse sistem High High alarmı vererek pompayı durdurmaktadır. Fırından kurutulmuģ olarak çıkan çaylar bantlar yardımıyla tasnif bölümüne alınırlar. Kurutma bölümünden tasnif bölümüne gelen çaylar ilk olarak lif ayırıcılardan geçerek liflerinden ayrılırlar. Lifleri ayrılmıģ çaylar kırıcılara doğru bantlar yardımıyla taģınırlar. Kırıcılara gelen çayların kırılma iģlemi baģladığında, sınıflarına ayrılmak üzere çeģitli eleklerden geçmektedir. Ġlk kırma 40

53 iģleminden sonra kırılan çaylar çok ince bir elekten geçerek birinci sınıf çay elde edilir. Bu elekten geçmeyen çaylar diğer bir kırıcıya doğru bantlarla taģınır. Ġkinci kırma iģleminden sonra kırılan çaylar, farklı bir elek tipinden geçerek ikinci sınıf çayın elde edilmesi sağlanır. Bu elekten de geçmeyen çaylar son kez kırılarak üçüncü sınıf çayın kalitesi belirlenmiģ olur. ġekil 27. de çayın kurutma ve tasnif iģlemini gösteren SCADA tasarımı gösterilmiģtir. ġekil 27. Çayın kurutma ve tasnif iģleminin SCADA tasarımı 41