ÜÇ FAZLI ASENKRON MOTORLARIN PROFIBUS AĞI ÜZERİNDEN MOMENT VE HIZ KONTROLÜ. Levent BULUT YÜKSEK LİSANS TEZİ ELEKTRİK EĞİTİMİ

Transkript

1 ÜÇ FAZI ASENKRON MOTORARIN PROFIBUS AĞI ÜZERİNDEN MOMENT VE HIZ KONTROÜ vnt BUUT YÜKSEK İSANS TEZİ EEKTRİK EĞİTİMİ GAZİ ÜNİVERSİTESİ FEN BİİMERİ ENSTİTÜSÜ EKİM 2008 ANKARA

2 TEZ BİDİRİMİ Tz içindki bütün bilgilin tik davanış v akadmik kualla ççvsind ld dilk sunulduğunu, ayıca tz yazım kuallaına uygun olaak hazılanan bu çalışmada bana ait olmayan h tülü ifad v bilginin kaynağına ksiksiz atıf yapıldığını bildiiim. vnt BUUT

3 iv ÜÇ FAZI ASENKRON MOTORARIN PROFIBUS AĞI ÜZERİNDEN MOMENT VE HIZ KONTROÜ (Yüksk isans Tzi) vnt BUUT GAZİ ÜNİVERSİTESİ FEN BİİMERİ ENSTİTÜSÜ Ekim 2008 ÖZET Bu çalışmada AC Motoun Pofibus yoluyla uzaktan dntimi gçklştiilmişti. Tasaımı, mkzi dntim, AC moto v bu ikisi aasındaki hablşmyi sağlayan Pofibus ağı oluştumaktadı. Motoun dntimi gi bslmli olaak tasalanmıştı. Ağ yoluyla alınan moto hız bilgisi kullanılaak dntim bilgisi ld dilk bu bilgi aynı ağ omugası üzindn motoa iltilmktdi. Bu tasaımda gçk zamanlı kontol sistmi uygulanmış olup, motoun kullanım amacına uygun yumuşak kalkış v duma işlmini gçklştiilk hassas dntim ld dilmktdi. Pofibus yüksk hızlı vi iltimi sağladığından, ağ gcikmsindn kaynaklanan dntim hatalaı düşük oanda gçklşmişti. Bilim Kodu : Anahta Kliml :Asnkon moto, Hız dntimi, momnt dntimi, Endüstiyl otomasyon ağı, Uzaktan dntim, Pofibus Sayfa Addi : 86 Tz Yönticisi : D. Yılmaz KORKMAZ

4 v TORQUE AND SPEED CONTRO OF THREE - PHASE INDUCTION MOTORS VIA PROFIBUS NETWORK (M.Sc. Thsis) vnt BUUT GAZİ UNIVERSITY INSTITUTE OF SCIENCE AND TECHNOOGY Octob 2008 ABSTRACT In this study, th mot contol of induction moto hav bn implmntd by using Pofibus ntwok. Th dsign is composd of cntal contol, AC moto and Pofibus ntwok which povids th communication btwn thm. Th contol of th moto has bn dsignd as a fdback contol. Th contol data is obtaind by th usag of moto spd data that is civd via ntwok, and this data is tansfd to th moto though ntwok backbon. In this dsign, altim contol systm has bn applid, and hnc fo a snsitiv contol that pfom soft stating and stop opation which is suitabl intndd us of th moto hav bn obtaind. By ason of high vlocity data tansf of Pofibus, th position os du to th ntwok dlay hav occud at low atio. Scinc Cod : Ky Wods :Induction moto, Spd and toqu contol, Industial automation ntwok, Rmot contol, Pofibus Pag Numb : 86 Advis : D. Yılmaz KORKMAZ

5 vi TEŞEKKÜRER Çalışma boyunca bni yönlndin danışman hocam D. Yılmaz KORKMAZ a, bana odasını açan, h tülü dstği sağlayan v kıymtli tcüblini paylaşan dğli dostum D. Cmal YIMAZ a, yin bana dğli zamanlaını ayıan D. Nihat ÖZTÜRK v manvi dstklini ksik tmyn msai akadaşlaım Fuat MIZRAK v Aylin Atik SEYİDE y tşkküü boç biliim. Çalışma boyunca çok fazla zaman ayıamadığım ama dstklini hp yanımda hissttiğim şim v dğli kızım Bgüm AYÇA ya ithaf diyoum.

6 vii İÇİNDEKİER Sayfa ÖZET... iv ABSTRACT... v İÇİNDEKİER... iii 1. GİRİŞ ASENKRON MOTORAR Giiş Asnkon Moto Eşdğ Dv v Paamtli Asnkon Motolada Endüklnn Momnt Simtik Asnkon Makina Modli Üç Fazdan İki Faza Dönüşüm Asnkon Motoun dq0 Modli Asnkon Moto Dntim Yöntmli Doğudan momnt dntimi Vktö dntimi BİGİSAYAR HABEREŞMESİ VE AĞ TEKNOOJİERİ Vi İltim Tknikli Paall hablşm Si hablşm Topoloji Endüstiyl İltişim Ağlaı Pofıbus Pofibus vi İltimi OSI Rfans Modli Fiziksl katman Vi bağı katmanı Uygulama katmanı Tokn-Passing (Andaç-Gçiş) Posdüü Mast-mast hablşmsi Mast-slav hablşmsi... 42

7 viii Sayfa 3.7. Vi Aktaım Otamlaı Pogamlanabili ojik Kontolöl PC' nin tanımı PC' lin yapısı PC' lin ölli sistmll kaşılaştıılması PC yazılımı MICROMASTER 440 FREKANS KONVERTÖRÜ Gnl Özllikli Pfomans Özllikl PROFIBUS AĞI ÜZERİNDEN 3 FAZI BİR ASM UN HIZ VE MOMENT DENETİMİ Kontol Sistminin Kuulması Asnkon Motoun Hız v Momnt Kontolü Ağ Gcikmsi SONUÇ VE ÖNERİER KAYNAKAR EKER EK ÖZGEÇMİŞ... 86

8 ix ÇİZEGEERİN İSTESİ Çizlg Sayfa Çizlg 3.1. Pofibus ailsinin uygulama alanlaı Çizlg 3.2. Vi aktaım otamlaının kaşılaştıılması Çizlg 5.1. ASM tikt dğli... 51

9 x RESİMERİN İSTESİ Rsim Sayfa Rsim 5.1. Dny stinin göünüşü Rsim 5.2. Ağ Gcikmsi... 69

10 xi ŞEKİERİN İSTESİ Şkil Sayfa Şkil 2.1. Asnkon motoun ksiti... 6 Şkil 2.2. Asnkon motoun kompl bi faz şdğ dvsi... 7 Şkil 2.3. Asnkon motoun (oto dvsi) statoa aktaılmış kompl bi faz şdğ dvsi Şkil 2.4. Sincap kafsli asnkon motoun döt bölgdki momnthız kaaktistik ğili Şkil fazlı asnkon makinanın manytik ksnd göstimi Şkil 2.6. abc -ksnindn dq -ksnin dönüşüm Şkil 2.7. Dönüşüm büyüklüklinin smbolli Şkil 2.8. (a)yabancı uyatımlı DA motou, (b) Vktö dntimli ASM Şkil 2.9. Dolaylı vktö dntimin ait düzlm dönüşümli Şkil 3.1. Paall Hablşm Şkil 3.2. Snkon si iltim a) Kaakt yapılı ççv b) Bit yapılı ççv Şkil 3.3. Asnkon si iltim Şkil 3.4. Ağ topolojili a) Otak yol (Bus) topolojili, b) Halka (ing) topoloji c) Yıldız (sta) topoloji Şkil 3.5. Sgmnt uzunluğuna bağlı olaak vi iltim hızı dğişimi Şkil 3.6. OSI Başvuu modli katmanlaı Şkil 3.7. Pofibus potokol mimaisi Şkil 3.8. Mast v slav aygıtlaın bulunduğu hibit bi sistm Şkil 3.9. Mast-slav hablşmsi Şkil Vi aktaımında kullanılan çşitli kablola... 44

11 xii Şkil Sayfa Şkil PC lin yapısı Şkil Simatic manag il bi plc nin pogamlama v çalışma süci. 47 Şkil 4.1. Micomast 440 ön panli Şkil 4.2. Micomast 440 Kontol bağlantılaı Şkil 5.1. Pofibus tabanlı ASM dntiminin blok şması Şkil 5.2. Simatic manag hadwa göüntüsü Şkil 5.3. Stp 7 d hazılanmış fonksiyon v vi bloklaı Şkil 5.4. MM 440 a ait adsl Şkil 5.5. VAT_2 Bloğuna ait vil Şkil 5.6. Win CC d oluştuulmuş iç tiktl Şkil 5.7. WinCC d hazılanmış aayüz Şkil 5.8. ASM un Yüksüz 500 d/d Fkans-Momnt-Akım-Gilim- Güç ğili Şkil 5.9. ASM un 10 Nm 500 d/d Fkans-Momnt-Akım-Gilim- Güç ğili Şkil ASM un 20 Nm 500 d/d Fkans-Momnt-Akım-Gilim- Güç ğili Şkil ASM un Yüksüz 1000 d/d Fkans-Momnt-Akım-Gilim- Güç ğili Şkil ASM un 10 Nm 1000 d/d Fkans-Momnt-Akım-Gilim- Güç ğili Şkil ASM un 20 Nm 1000 d/d Fkans-Momnt-Akım-Gilim- Güç ğili Şkil ASM un Yüksüz 1500 d/d Fkans-Momnt-Akım-Gilim- Güç ğili Şkil ASM un 10 Nm 1500 Fkans-Momnt-Akım-Gilim-Güç ğili... 66

12 xiii Şkil Sayfa Şkil ASM un 20 Nm 1500 d/d Fkans-Momnt-Akım-Gilim- Güç ğili Şkil ASM un dğişik hız v yük dğlind Fkans-Momnt-Akım- Gilim- Güç ğili... 68

13 xiv SİMGEER VE KISATMAAR Simgl ASM DA Açıklama Asnkon moto Doğu akım S l Stato kaçak ndüktansı (H) R AG Havanın lüktansı (ATu/Wb) φ S l Stato toplam kaçak akısı (Wb) N s I s f s Stato spi sayısı (Tu) Stato akımı (A) Stato fkansı (Hz) X S l Stato kaçak aktansı (Ω) E 0 E X l0 X l s E s E 0 E X l0 X l R Roto duukn oto sagılaında ndüklnn gilim Kaymanın hhangi bi dğindki otoda ndüklnn gilim Roto duukn oto sagılaının kaçak aktansı Kaymanın hhangi bi dğindki oto kaçak aktansı Kayma Stato sagılaında ndüklnn gilim Roto duukn oto sagılaında ndüklnn gilim Roto sagılaında ndüklnn gilimin stato dvsin aktaılmış şdği Roto duukn oto dvsi kaçak aktansı Roto dvsi kaçak aktansının stato dvsin aktaılmış şdği Roto dvsi dinci

14 xv Simgl R I I δ d,q s, v,i M λ ω ω m T P p PC bps AN WAN ROM RAM GSD Açıklama Roto dvsi dincinin stato dvsin aktaılmış şdği Roto dvsindn gçn akım Roto dvsindn gçn akımın stato dvsin aktaılmış şdği Nt akı yoğunluğu il oto akı yoğunluğu aasıdaki açı. İndisli, snkon hızla dönn fans ksn düzlmi büyüklükli İndisli sıasıyla stato v oto büyüklükli Gilim v akım büyüklükli Otak ndüktans Manytik akı bağı Snkon açısal hız (ad/s) Rotoun açısal hızı (ad/s) Elktomanytik momnt (Nm) Kutup sayısı Difansiyl dnklm opatöü d/dt Pogammabl ogic Contoll Bit p scond ocal Aa Ntwok Wind Aa Ntwok Rad Only Mmoy (Salt Okunu Bllk) Random Accss Mmoy (Rastgl Eişimli Bllk) Gnic Station Dsciption (Donanıma Ait tanımla)

15 1 1. GİRİŞ Tknolojidki hızlı glişimin bi sonucu olaak, ndüstiyl otomasyon sistmli v bu sistmli oluştuan bilşnl, ütim sahalaına yayılmıştı. Buna bağlı olaak daha çok aygıtın kontolü, süçlin izlnmsi, alamlaın, aızalaın, poss dğişknlinin kayddilmsi v izlnmsi gkmktdi. Bilgi h alanda olduğu gibi ndüstiyl uygulamalada da oldukça önmlidi. Kza sistmin doğu çalışması sistmi oluştuan aktif v pasif lmanla aasında, bilginin hızlı v n az hata il iltilmsi il mümkün olabilmktdi. Bu noktada bütün bu sistmi oluştuan aktif v pasif lmanla aasında hızlı v n az hata il bilgiyi taşıyacak ağ yapılaı oluştuulmalıdı. Faklı üticilin üttikli bu aktif v pasif lmanlaın uyum içind çalışması, bilgisayala aasında vi aktaılması v otak süçlin yüütülmsi, kaşılıklı çalışabilmnin sağlanabilmsi blli standatla il sağlanmalıdı. Uyum içind çalışabilm ancak alıcının vici taafından göndiln bilgiyi doğu şkild anlaması il olu. Kaşılıklı çalışmada, vici v alıcı aasında kullanılacak işatl, vi fomatlaı v bilgi alışvişinin zamanlamasını düznlyn bi takım potokoll ççvsind olmalıdı. Günümüzd bütün yukaıda blitiln süçlin içind lktomkanik ihtiyacı kaşılamak için gnllikl bi v üç fazlı asnkon motola (ASM) kullanılmaktadı. Sağlam v güvnili yapılaı, düşük maliyt, ss v ataltlinin düşük olması, özllikl sincap kafsli tiplind az bakım gktimli, ağı çvsl otamlada çalışabilmli gibi üstünlükli ndni il ndüstid diğ lktik motolaına gö daha yaygın kullanılmaktadıla. ASM nin doğu akım (DA) motolaına gö olumsuz yanı kamaşık kontol v dönüşüm algoitmalaı gktimsidi. Bunun ndni is makinanın doğusal olmayan yapısından kaynaklanmaktadı. Oysa sbst uyamalı doğu akım makinası doğusal bi kontol yapısına sahipti v akı il momnti oluştuan akım bilşnlinin bibiindn bağımsız olaak kontol dilbilmktdi. Bu sayd akı sabit tutulduğunda, momnt kndini

16 2 oluştuan akım bilşni il doğusal olaak kontol dilmktdi. Momntin akım il kontolü, momnt dğişimlind hızlı cvap sağla. Güç lktoniği tknolojisindki glişml, yüksk akım v yüksk gilimli yaıiltkn dv lamanlaının güvnili v konomik olaak kullanılabili hal glmişti. Buna bağlı olaak ndüstid kullanılan oldukça gniş bi güç aalığında, ASM nin hız v momnt dntimi için gkli fkans v gilim ayalı sistmlin konomik olaak ütilmsi mümkün olmuştu. Bugün ASM mikoişlmci kontollü güç lktoniği dvliyl kumanda dilmktdi. Endüstid ütim kalitsini v hızını atıma yöntmlindn bii olaak otomasyon sistmlinin kullanımı göülmktdi. Otomasyon yapısını oluştuan önmli faktöldn biisid ağladı. Endüstiyl otomasyonda çşitli ağ potokolli kullanılmaktadı. Diğ potokoll oanla oldukça iyi bi pfomansa sahip olan Pofibus; ndüstiyl uygulamalada, göüntü iltimi [1,2], obotik tasaımlada [3,4], otomasyon v ağ tabanlı kontol sistmlind [5] kullanılmaktadı. Pofibus tabanlı çalışmalada, PID, fuzzy, gntik gibi çşitli dntim yöntmli başaı il uygulanmıştı [6,7]. Pofibus-DP ağının hakt dntimind kullanımı v gçk zamanlı hablşmdki gksiniml bazı çalışmalada gniş olaak l alınmıştı [8-10]. İntnt üzindn kontol ihtiyacının otaya çıkmasıyla bilikt, Pofibus ın intntl uyumlu hali olan Pofint uygulamada y almaya başlamıştı [11]. Bnito v akadaşlaı CAN, Pofibus-DP, Pofibus-FMS v Modbus plus ağ potokollinin pfomanslaını dğlndimişl avantaj v dzavantaj duumlaını otaya koymuşladı [1]. in v akadaşlaı Pofibus v diğ potokollin dağıtılmış hakt kontol sistmlind kullanımı üzin tknik kaşılaştımala yapmışladı [12].

17 3 iu v akadaşlaı bi yüklm manipülatöünün dntimini Pofibus üzindn gçklştimişl v ütim vimliliğinin attığını ifad tmişldi [13]. H v akadaşlaı Pofibus a dayalı çok motolu kontol sistminin snkonizasyon dntim statjisin odaklanmışla v snkonizasyon dntim sistmiyl ilgili modl sunmuşladı [14]. Cagill başaılı bi Pofibus pojsi için tkili tasaım kitlini inclmişti. Bunlaa uyulduğunda poj maliytlinin önmli miktada düşüülbilcğini blitmişti [15]. Bu gün kada yapılan çalışmala; Pofibus v diğ potokollin kaşılaştıılması, sistm pfomansının öncdn kstiilbilcği modllin oluştuulması, Pofibus ın sayısal kontol sistmlind çşitli algoitmalala bilikt kullanımı, ağ gcikmlini düşück algoitma v mtotla, sistm vimini atıan v maliyti düşün bütüncül yaklaşımla, Pofibus potokolün paamtlinin gcikm üzindki tkili, hakt kontol sistmlind Pofibus tabanlı ağ yapısının kullanımı [16], pofibus ağ yapılı kontol sistmlinin bilgisaya otamında simülasyonu, Pofibus lı sistmlin tasaım kitli v zaman paamtlinin tahmin dilmsi şklind sayılabili. Bu çalışmada, ndüstiyl sistmld n çok kullanılan lktiksl tahik kipmanı olan asnkon motoun (ASM) oluştuulmuş Pofibus ağı il uzaktan dntimi gçklştiilmişti. Sistm Mast PC, AC moto, süücü v bu donanımla aasındaki hablşmyi sağlayan fiziksl yapı v potokolli içn Pofibus ağından oluşmaktadı. ASM un dntimi gi bslmli olaak tasalanmıştı. Pofibus ağı il alınan moto hız bilgisi kullanılaak dntim bilgisi ld dilip v bu bilgi aynı ağ omugası üzindn motoa iltmişti. Bu tasaımda kontol gçk zamanlı gçklştiilmişti. Pofibus yüksk hızlı vi iltimi sağladığından, ağ gcikmsindn

18 4 kaynaklanan dntim hatalaı düşük oanda gçklşmişti. Pofibus, ndüstiyl otomasyon uygulamalaında, özllikl ağ tabanlı kontol sistmlind yaygın olaak kullanılmaya başlanmış v 5. bölümd blitiln üstünlükli ndni il kndi sınıfı ağ potokollin oanla sıkça tcih dilmy başlanmıştı. Bu çalışmada; sistmin dntimi gçk zamanlı olmasının yanında, sistm uzaktan da dntlnmişti. Çalışmanın 2. bölümünd ASM v dntim yöntmlin ait gnl bilgil, 3. bölümd bilgisaya hablşmsi v ağ tknolojili il ilgili bilgil anlatılıkn, Pofibus v bnz potokoll kaşılıştıılmıştı. 4. bölümd dntlmd kullanılacak donanımlala ilgili tknik özllikl anlatılmış 5. bölümd sistmin kuulması anlatılıp, ASM y ait çşitli yük duumlaında hız, momnt, akım, gilim v güç dğli alınaak bunla Wincc pogamında oluştuulan aayüzd gafiksl foma dönüştüülmüştü v bu ğil youmlanmıştı. Ağ tabanlı sistmld mydana gln ağ gcikmsi inclnmişti.

19 5 2. ASENKRON MOTORAR 2.1. Giiş Çalışmanın bu bölümünd kontolü yapılacak olan ASM la hakkında gnl bilgi vilmsi amaçlanmıştı. Ayıca tzin sas konusu olan momnnt v hız kontolünd bilinmsi gkn önmli toik bilgil v timlin açıklanması yapılaak, çalışmanın iliki bölümlinin daha anlaşılı hal glmsi amaçlanmıştı. Endüstid kullanılan motolaın içind, n az aıza yapanı, sağlam v ucuz olanı asnkon motoladı. Bu ndnl; ndüstiyl uygulamalada, n fazla kullanılan moto tüü asnkon motoladı. Doğu akım (DA) makinalaının dntimi daha kolay v dinamik davanış kaaktistikli ASM ladan daha iyi olmasına ağmn, ASM la yukaıda sayılan üstünlükl v büyük güçt imal dilbilmlindn dolayı tcih dilmktdi. Bunun yanında ASM fıça v kolktö yapısı olmadığından, kili, tozlu v patlayıcı madd bulunan otamlada da kullanılabilil. ASM, çalışma pnsipli bakımından tansfomatöl bnztilbilil v dön tansfomatö olaak da adlandıılıla. Ancak tansfomatöld pim v skond dv fkanslaı şit ikn ASM da stato v oto fkanslaı faklıdı. Moto kalkınma anında; oto hızı sıfı olup kayma bi olmaktadı. Bu duumda oto sagılaı kısa dv dilmiş hava aalıklı bi tansfomatö gibi davanı. Moto duukn sagıla njilndiildiğind bi momnt mydana gli v bu şkild moto dönm haktini başlatı. Moto snkon hızda döndüüldüğünd kayma sıfı olup oto fkansı sıfıdı. Bu duumda manytik akının v oto iltknlinin bağıl hakti sıfı olduğundan indüklm olayı mydana glmz v bunun sonucu moto snkon hızda momnt ütmz. Bu ndnl ASM snkon hızda dönmz [17].

20 6 ASM la moto olaak çalışma duumunda, stato sagılaı aldığı lktik njisini mkanik njiy çvin, gnato olaak çalışma duumunda is; otodan alınan mkanik njiyi stato sagılaında lktik njisin çvin lktomkanik makinaladı. Günümüzd gnllikl moto çalışma duumunda bi v üç fazlı olaak ütilil. ASM, sağlam v güvnili yapılaı, düşük maliyt, güültü v ataltlinin düşük olması, özllikl sincap kafsli tiplind az bakım gktimli, ağı çvsl otamlada çalışabilmli gibi üstünlükli ndni il ndüstid diğ lktik motolaına gö daha yaygın kullanılmaktadıla [18,19]. Şkil 2.1 d ASM ksiti göülmktdi. Şkil 2.1. Asnkon motoun ksiti 2.2. Asnkon Moto Eşdğ Dv v Paamtli Asnkon motoun stato sagılaından gçn altnatif akım, sagıla tafında zamana bağlı olaak dğişn manytik akı oluştuu. Bu manytik akının çok az bi kısmı havadan kaçak olaak dvsini tamamlakn, giy

21 7 kalan miktaı da stato v oto dmi nüvli il stato oto aasındaki hava boşluğundan dvsini tamamla. Havadan dvsini tamamlayan kaçak akıladan dolayı statoda kaçak ndüktans S l v dolayısıyla kaçak aktans X S l oluşu. Ayıca stato sagılaının iç dinci R s d stato dvsind stato aktansına si bağlanı. Statoa uygulanan gilimin fkansı f s is, stato kaçak ndüktansı v aktansı aşağıdaki gibi ifad dili: sl 2 Ns λs l = = X sl = 2πf ssl (2.1) R I AG s Stato sagılaında ndüklnn gilim E s, statoa uygulanan V s gilimi il stato dinç v kaçak aktansında düşn gilimlin fakına şitti. Buna gö: E = V I + (2.2) s s s ( R jx ) s sl Statodan çkiln I s akımı, oto v manytik dvdn gçn akımı kaşıladığından dolayı, stato akımı I v I u olaak ikiy ayılı. Uyatım dvsindn gçn akım statoda ndüklnn giliml doyma noktasına kada lin olaak dğişi. Bundan dolayı uyatım akımı I u, E s gilimin paall bi koldan gçn akım olaak göstili. I s R s X sl I ' I X l I u I c I m V s R c X m E s E R Şkil 2.2. Asnkon motoun kompl bi faz şdğ dvsi

22 8 Roto dvsin bakıldığında is oto mpdansının kaymaya bağlı olaak dğiştiği göülü. Şkil 2.2 dki oto dvsinin dğli E v X l dğli kayma il ilişkili olup Eş. 2.3 d ifad dilmktdi. E = se X = sx (2.3) 0 l l0 Bu ifadl gö oto şdğ dvsi Şkil 2.3 t göüldüğü gibi tka çizilbili. Şkil 2.3 t gö oto akımı, oto sagılaında ndüklnn E giliminin oto mpdansına bölümün şitti. Eşdğ dvnin basitlştiilmsi bakımından oto dvsin ait dğl statoa aktaılı. Aktama işlmi yapılıkn aşağıdaki fomüll kullanılı: a = X ' l N N 1 2 = a ; 2 X l0 ; E s = E = ae ' 2 R = a R ; ' 0 ; I ' = I a (2.4) I s R s X sl I ' X l ' I u V s R c I c I m X m E s =E ' R ' /s Şkil 2.3. Asnkon motoun (oto dvsi) statoa aktaılmış kompl bi faz şdğ dvsi. Roto dv dğli statoa aktaılısa Şkil 2.3 ld dili. Bu şdğ dvy gö, asnkon motoun dinç v kaçak aktans dğli bilinis, stato akımı, oto akımı, güç kayıplaı, çıkış gücü v vimi hsaplanabili.

23 Asnkon Motolada Endüklnn Momnt ASM yüklü v boşta çalışıkn oto üzind ndüklnn gilim, oto akımı il stato v oto manytik akı yoğunluklaı aasındaki açıla faklılık göstmktdi. Dönmkt olan bi ASM d ndüklnn momnt gnl olaak Eş.2.5 dki gibi ifad dilbili [18]. T = kb B sinδ (2.5) ind nt Eş. 2.5 d göüldüğü gibi, momnt oto manytik akı yoğunluğuna bağlı olaak azalmaktadı. Moto yüklndikç, oto hızı yük bağlı olaak azalmakta v dolayısıyla kayma atmaktadı. Bunlaa bağlı olaak oto hızı v stato dön alan hızı aasındaki bağıl hız atmaktadı. Hız fakına bağlı olaak, otoda ndüklnn gilim v oto akımı ata. Roto akımı attığında is oto manytik akı yoğunluğu atmaktadı. Roto manytik akı yoğunluğundaki atış is Eş. 2.5 d göüldüğü gibi ndüklnn momnti atııkn, δ açısındaki atış is momntin azalmasına sbp olmaktadı. Çünkü, momnt sinδ ifadsiyl doğu oantılı v δ > 90 ο di. Roto manytik akı yoğunluğu B nin momnt olan tkisi sinδ ya gö daha fazla olduğundan sonuç olaak momnt ata. Diğ bi ifadyl ASM d ütiln momnt, hava aalığı gücü P AG nin snkon açısal hız ω s y bölümün şitti. Buna ait ifad Eş. 2.6 da göülmktdi [18]. T ind P ω AG = (2.6) s Roto dinci v kayma cinsindn Eş. 2.7 d göülmktdi. T ind = 1 R (2.7) ' 2 ' 3 I ωs s

24 10 ASM nin döt bölgdki momnt-hız kaaktistik ğisi d Şkil 2.4 d vilmişti. Snkon hız dğind oto çubuklaı stato manytik akısı taafından ksilmdiğindn motoda ndüklnn momnt sıfıdı. Snkon hıza yakın noktalada, boş v yüklü çalışma noktalaında, ütiln momnt il hız aasındaki bağıntı lindi [18]. 30 Tind (Nm) IV. Bölg III. Bölg I. Bölg II. Bölg w (ad/s) ω (ad/s) Şkil 2.4. Sincap kafsli asnkon motoun döt bölgdki momnt-hız kaaktistik ğili Simtik Asnkon Makina Modli Mühndislikt, tasaım v analizd ilk aşama; l alınan fiziksl sistmin aslına olabildiğinc yakın bi matmatiksl modlini oluştumaktı. Özllikl bilgisaya dstkli tasaım v analizin son dc yaygın olaak kullanıldığı günümüzd kuulacak ya da sçilck matmatiksl modlin inclnn poblml uyumu, dğişik inclml uygulanabililiği analizin başaısı açısından çok önmlidi. Doğal olaak, inclnn sistmin tüm fiziksl özlliklini içn, sistm cvaplaını aslına tamamn uygun olaak vbilck bi matmatiksl modlin kuulması, h sistm için uygun dğildi. Uygulamada kaşılaşılan

25 11 kamaşık, bidn fazla paamty sahip sistm davanışlaının tümü kuulacak matmatiksl modl yansıtılamaz. Gnld izlnn yol, modlin boyutlaı, bilgisaya yazılım v donanım olanaklaı, sonuçlaın duyalılık düzyi gibi biçok unsu göz önün alınaak, sistm büyüklüklini tkilmyck v analizin amaçlaını zdlmyck ölçüd vasayımla v ihmall yapmaktı[20]. Simtik asnkon makina modlind makina çok giişli, tk çıkışlı lkto mkanik nji dönüşümü yapan bi sistm olaak göz önün alını. Modl bazı vasayımla üzin kuulmuştu. Bunla; 1. Hava aalığının oto boyunca düzgün olduğu, 2. Roto v stato sagılaının hava aalığı boyunca hamoniksiz, saf sinüsoidal bi manyto moto kuvvt oluştuacak şkild ylştiildiği, 3. Manytik dvnin idal kabulü, kayıplaın v doymanın ihmali, olaak sıalanabili. 4. Akım yığılması (di olayı) olayının ihmal dildiği, 5. Histisiz v fuko kayıplaının ihmal dildiği, 6. Stato v oto sagı dinç v ndüktanslaının fkans v sıcaklık tkisi il dğişmdiği, 7. Roto çubuklaının, oto ksnin gö simtik olaak yayıldığı şklind sıalanabili [21] Simtik modlin litatüd çok uzun südi yaygın olaak kullanılması, vasayımlaın sonuçlada büyük hatala mydana gtimdiği v modlin ytinc gçkçi olduğunu göstmktdi. Bununla bab yukaıda bahsdiln vasayımla bi yana bıakılaak, modli gçk fiziksl sistm daha duyalı hal gtimk mümkündü [21,22]. Stato v oto sagılaının dngli olduğu kabul dilis, stato sagılaı as, bs, cs olaak isimlndiili v şit spid saıldığı kabul dili. Sagıla aasında o ± 120 faz fakı olup simtik olaak stato oyuklaına ylştiilmişti.

26 12 İndis olaak s kullanılması stato vya duağan sagılaını ifad tmktdi. Roto sagılaı da aynı şkild simtik olduğu kabul dili v oto sagılaı a, b v c isimlndimlini alı. İndis olaak nin manası oto vya dön sagılaını ifad tmktdi. Stato v otoun manytik ksn düzlmindki ylşimi Şkil 2.5 d vilmişti. bs ksni θ b ksni i bs a ksni i b i a i as θ as ksni i c i cs cs ksni θ c ksni Şkil fazlı asnkon makinanın manytik ksnd göstimi. Stato v oto dvsi için 3 fazlı asnkon makinanın gilim şitlikli aşağıdaki gibi ifad dilbili [23]. vas vbs vcs dλas = si as + dt dλ bs = si bs + dt dλcs = si cs + dt (2.8) Buada, s ; stato faz dincini, tmktdi. Roto gilim şitlikli is, λ, λ ;stato faz akılaı ifad as λ bs, cs

27 13 va vb vc dλa = ia + dt dλ b = i b + dt dλc = ic + dt Buada ; oto faz dincini, λ, λ a λ b, c (2.9) ; oto faz akılaı ifad tmktdi. Stato v oto fazlaındaki dğişiml, akı dğlind bibilin tki tmktdi. Makinanın faz akılaı akımlaa bağlı olup aşağıdaki şkildki gibi ifad dilbili, λ λ abcs abc = λ = λ abcs(s) abc(s) + λ + λ abcs() abc() (2.10) Yukaıdaki şitlikl matissl fomdaki ifadl olup aşağıdaki gibi tanımlanabili, λ abcs = λ λ λ as bs cs v = λ abc λ λ λ a b c (2.11) Eş da göülcği üz tüm dğişknl aynı düzlm aktaılmaktadı. Stato düzlmind faz akılaı bulunacak olusa; stato faz akımlaının oluştuduğu akılaının stato düzlmindki dği il oto faz akımlaının oluştuduğu akılaının stato düzlmin aktaılmış dğlinin toplamına şit olduğu göülckti. λ abcs(s) = as abs acs abs bs bcs acs bcs cs i i i as bs cs (2.12)

28 14 λ abcs() = as,a bs,a cs,a as,b bs,b cs,b as,c bs,c cs,c i i i a b c (2.13) λ abc (s) = a,as b,as c,as a,bs b,bs c,bs a,cs b,cs c,cs i i i as bs cs (2.14) λ abc() = a ab ac ab b bc ac bc c i i i as bs cs (2.15) Statoun bi faz ndüktansı, kaçak ndüktans ( ndüktansından ( ms olup ifadsi şu şkild yazılabili, ls ) v mıknatıslama ) oluşu. Dngli sitmld h faz ndüktansı aynı = = = + (2.16) as bs cs ls ms Sagıla aasındaki otak ndüktansın ifadsi is aşağıdaki gibi yazılabili, abs ms = bcs = cas = (2.17) 2 Stato sagılaının as, bs v cs fazlaına bağlı olaak akı bağlaının matissl olaak ifadsi yazılacak olusa; Eş ld dili. λ abcs(s) = ls + ms ms 2 ms 2 ms 2 ls + ms ms 2 ms 2 ms 2 ls + ms ias ibs ics (2.18)

29 15 Stato v oto sagılaı aasında otak bağ bulunmaktadı. Roto dvsin ait büyüklükl stato ksnin taşınıkn stato v oto ksnli aasındaki faz açısına bağlı olaak dğ alacaktı. Şkil 2.5 d göülcği üz stato ksni il oto ksni aasında faz açısı bulunmaktadı. Stato duağan kısımda, oto is dönn kısımda bulunmaktadı. Roto dvsin ait akı dğinin statoa aktaılması işlmind mıknatıslama ndüktansı v oto akımlaı kullanılacaktı. Roto akım dğlinin d statoa taşınması gki. Bu işlm için dönüştüm katsayısı kullanılı. Bu dönüşüm işlmi için stato v oto sipi sayılaının bibiin oanı ( N / N ) baz alını [24]. s λ abcs() = Ns N ms cos cos cos θ cos( θ + 2π / 3) cos( θ 2π / 3) ia ( ) ( ) ( ) ( ) θ 2π / 3 cos θ cos θ + 2π / 3 ib θ + 2π / 3 cos θ 2π / 3 cos θ i c (2.19) Stato sagılaının toplam akı bağı stato v oto dvlinin toplamı olup bu ifad Eş da vilmişti. Üç fazdan iki faza dönüşüm sıasında 3 m ms 2 = alınması gki [23,24] Üç Fazdan İki Faza Dönüşüm ASM un dinamik pfomansını analiz tmk üz kullanılan v Eş.2.8 v 2.9 da viln gilim dnklmlind, ASM un bazı ndüktanslaının zamanla dğiştiği göülmktdi. Bu dğişim, oto dvinin bi fonksiyonu olaak mydana glmktdi. Difansiyl dnklmldki katsayıla otoun duması haicind zamanla dğişmktdi. Dğişknlin ynidn tanımlanması il difansiyl dnklmlin kamaşıklığı azaltılabilmkt v bu işlm tansfomasyon olaak adlandıılı. Gnl tansfomasyonda makinanın gçk dğişknli başka bi fans düzlmd tanımlanabili. Bu düzlm kyfi fans düzlmidi. Bilinn bütün tansfomasyonla, bu gnl tansfomasyondan ld dilbili. Bunu için sadc kullanılacak fans düzlmin dön hızının bilinmsi ytli olmaktadı.

30 16 Elktik makinalaının analizind zamanla dğişn ndüktanslaı yok tmk için kullanılan dğişknlin ynidn tanımlanması yöntmi, diğ çşitli statik, sabit paamtli güç sistm lmanlaının analizind d kullanılmaktadı [25,26]. ASM un bütün sagılaı aasında manytik bi tkilşim bulunmaktadı. DA motolaında olduğu gibi hava aalığı mmk i iki dik ksn yönünd bilşnlin ayılacak olusa bu tkilşim basitlştiilmiş olu. İki ksn gnllikl dq (dict v quadatu) olaak göstili. Stato v oto için kabul diln otak düzlm, oto dönüş açısına bağlı dğildi. Bu düzlm tamamn kyfi olaak sçildiğindn bu düzlm kyfi fans düzlmi dni v stato fazlaından hhangi biin gö asgl sçilmiş bi açıda (θ ) konumlandıılabili. Stato v oto dvsin ait dğişknl bu iki düzlm aktaılı. Şkil 2.6 da üç fazlı abc ksni il iki fazlı dq ksni aasındaki gomtik ilişki göülmktdi. Şkil 2.6 inclnck olusa as ksni il q ksni aasında θ açısı olup, d ksni q ksnin gö 0 90 giddi. Şkil 2.6 daki stato fans düzlmin ait dönüşüml matissl olaak Eş.2.20 v Eş.2.21 d vilmişti. Üç fazlı sistmdki h bi sagının saım sayısı N olup iki fazlı sistmd is h bi sagının saım sayısı 3N / 2 di. Böylc h iki sistmd aynı mmk ütilmiş olu [23]. bs ksni f bs θ θ f qs f as q ksni as ksni f cs f ds θ cs ksni d ksni Şkil 2.6. abc -ksnindn dq -ksnin dönüşüm.

31 17 Üç fazlı düzlmdn iki fazlı düzlm dönüşüm Eş da vilmişti. Büyüklükl : gilim, akım, kaçak akı, vb. z xy f Moto taafı : s vya Sagıla : c b a,, vya q d, Rfans düzlmi : stato, oto, snkon Şkil 2.7. Dönüşüm büyüklüklinin smbolli + + = cs bs as os ds qs f f f f f f sin 3 2 sin sin 3 2 cos 3 2 cos cos 3 2 π θ π θ θ π θ π θ θ (2.20) İki fazlı düzlmdn üç fazlı düzlm ts dönüşüm is Eş.2.21 d göülmktdi. + + = os ds qs cs bs as f f f f f f sin 3 2 cos sin 3 2 cos 1 sin cos π θ π θ π θ π θ θ θ (2.21) Eş v Eş dki sistm dngli is 0 f ifadsinin dği sıfıa şitti. ASM a ait faz gilimli vya akımlaının dngli olmaması duumunda şitlikld 0 f bilşnind işlml katılmalıdı. Rotoa ait dğişknld

32 18 bnz şkild yni düzlm aktaılmalıdı. Eş v Eş.2.21 dki bu dönüşüml oto fans düzlmi içind yapılı. Eş. 2.20, Eş v Şkil 2.7 d kullanılan f smbolü gilim (v), akım (i) v kaçak akı (λ ) vb. büyüklükli, z smbolü fans düzlmlini, x smbolü a, b, c vya d, q sagılaını, y smbolü motoun stato (s) vya oto () kısmı olduğunu ifad tmktdi [25]. Dönüşüm yni sçiln fans düzlmin statoun bi fazına gö yaptığı açı il oto dönüş açısı kullanılaak gçklştiili. d-q düzlmin stato v otoa ait dğişknlin aktaılması il oto açısına gö dğişmyn sabit dğl ld dilmktdi. Bu dönüşüm saysind bibiindn 0 90 faz faklı iki ksnd ld diln büyüklükl ASM un matmatiksl modllnmsi v sistmin dinamik tpkilinin ölçülmsi için kullanılı. Buna bnz şkild ts dönüşüm yapılaak d-q düzlmind ld diln büyüklükl tka üç faz düzlmin aktaılabili. Bu sayd ASM un hhangi bi t anı için tüm dğişknlinin sahip olduğu büyüklükl bilinbili. Blitiln ts dönüşüm ifadsi Eş.2.21 d vildiği gibi olu. Blitiln düzlmin duağan olması, şitliklin stato faz ksnlindn biin sabitlnmsi il mümkün olabili [27] Asnkon Motoun dq0 Modli Asnkon motoun üç faz dnklmli snkon hızda dönn d-q ksn düzlmind aşağıdaki gibi yazılı; v qs = R i + pλ + ω λ (2.22) s qs qs ds v ds = R i + pλ ω λ (2.23) s ds ds qs 0 = R i + pλ + ( ω ω ) λ (2.24) q q m d d d ( ω ω m ) λ q 0 = R i + pλ (2.25)

33 19 λ = i + Mi (2.26) qs s qs q λ = i + Mi (2.27) ds q s ds q d λ = i + Mi (2.28) qs λ = i + Mi (2.29) d d ds T M = P ( λd iqs λq ids ) (2.30) 2 T = J pω + T P (2.31) Gçici v sükli jimd kontolü sağlamak için gliştiiln vktö kontol yöntmi, motoun snkon hızda dönn dq0 koodinat sistmind ld dilmiş modlin dayanmaktadı. Doğudan vktö kontolünd, biim vktölin oluştuulmasında zolukla otaya çıkmaktadı. Dolaylı alan yönlndim olaak bilinn diğ yöntm is K. Hass taafından önilmişti. Bu yöntmin tml yaklaşımı hhangi bi i ds, i qs çiftinin sadc tk bi kayma açısal fkansı tanımlaması ilksindn yaalanılaak oto akı vktöünün açısal konumunun hsap yolu il blilnmsidi. Dolaylı vktö kontolünd biim vktöl ya kontol büyülüklindn ld dili ya da kndili bi kontol büyüklüğü olaak sistm vili. Bu kontol yöntmi il gniş bi aalıkta hız kontolü yapılabilmktdi. Dolaylı vktö kontolü il süücü sistm döt bölgd d çalıştıılabili v hız gçktn tam sıfı dğin kada kontol dili [28] Asnkon Moto Dntim Yöntmli Endüstid mkanik güç kaynaklaı olaak, yaygın bi şkild kullanılan lktik motolaı; biçok uygulamalada kaynağa dik olaak bağlanıla v kndi momnt-hız kaaktistiklinin v mkanik yükün özlliklinin

34 20 blildiği bi çalışma noktasında, yükün gktidiği momnti kaalı bi hızda ütil. Eğ yük momnti dğişis, momnt-hız kaaktistiği üzind başka bi çalışma noktasına gçili. Bazı diğ uygulamala da is, motou kndi iç özllikli altında çalıştımak yin, yükün gktidiği uygun bi şkild çalışmasını sağlamak amacıyla dntlyici dvl kullanılı. En yaygın olaak dntlnn dğişkn hızdı. Fakat momntin d dntlnmsi gkbili [29]. Dvi sayısı kontolünd uzun süli çalışma özlliği aanı. Yol vm yöntmli, dvi sayısı kontol yöntmlin bnzmsin ağmn, yol vmd hm yol vm süsi son dc kısadı, hm d amaç, öncdn tspit dilmiş bi dvi sayısına ulaşmak dğildi. Snkon hıza yakın hhangi bi dğ ulaşılabili. Hız kontolünd is bklnn işilmsi gkn bi hız dği vadı v bu hızda uzun süli çalışma amaçlanı. Bu ndnl yol vm v hız dntimind kullanılan yöntml bibiin bnzsl bil dntimi gçklştimk için kullanılan cihazlaın aasında yapısal faklılıkla vadı [30]. ASM nin dğişkn hızlı tahik sistmlinin dntimind stato giliminin gnlik v fkansının dğişimin dayalı yöntml tml olaak iki kısma ayılabili. a) Skal kontol yöntmli b) Vktöl (vktö) kontol yöntmli ASM nin dğişkn hız dntimi, skal v vktöl olmak üz iki faklı şkild yapılabilmktdi. Skal hız dntim yöntmind, motoun sükli duum modli kullanılı v gilimin fkansa oanı (V/f) sabit tutulaak hız dntimi yapılı. Ancak skal hız dntimind, makinanın lktiksl v mkanik dinamiği aasındaki doğusal olmayan kntlm tkisi ndniyl yüksk başaım ld dilmsi oldukça güçtü. Bu sounu otadan kaldımak üz standat hız dntim döngüsünün yanı sıa, daha içt bi çvim

35 21 oluştuulaak akı v momnt aasındaki kntlm tkisinin kaldııldığı vktö dntim yöntmli gliştiilmişti. Vktö dntim yöntmliyl ASM un akı v momnti aasındaki kntlm otadan kaldıılaak momnt bağıntısı, bi doğu akım motounun momnt bağıntısına bnz hal glmktdi. Böylc, ASM un vktö dntimi il tıpkı doğu akım motolaında olduğu gibi akı bilşni sabit tutulaak stato akımının momnt bilşni il momnt doğusal olaak dntlnbili. ASM un momnt v akı aasındaki kntlm tkisi ndniyl bu motoladan yüksk başaım ld dilmsi oldukça güçtü. ASM un dntimind kamaşık bazı yöntml kullanılmaktadı. Günümüzd yaygın olaak kullanılan dntim yöntmli, sükli duum modlindn çıkaılan skal dntim yöntmi v motoun dinamik modlindn ld diln vktöl dntim yöntmidi[31,32] Doğudan momnt dntimi (DTC) ASM dntimind son yıllada, stato akı v lktomanytik momntinin h ikisinin aynı zamanda dntimi tml ilksin dayanan dikt momnt dntim (DTC) tkniği önilmktdi. Bu yöntm glnksl vktö dntimli süücül il kaşılaştııldığında, koodinat tansfomasyonuna gk kalmadan momnt v akının ayıştıılmasını sağla, bundan dolayı hızlı momnt tpkisi sağlala. Bu yöntmd, başlama v düşük hız bölgsind poblml mydana gli, ayıca momntin dğişimi snasında da poblml oluşu, akı v momnt tahmincisin gk vadı, akım dntimind histisiz bant kullanıldığından dğişkn anahtalama fkansı v momntt dalgacıkla oluşmaktadı [24,33-35] Vktö Dntimi Skala dntim yöntmlinin kullanılması il ld diln dğişkn hızlı ASM süücü sistmlinin kaalı duum pfomanslaı iyi fakat dinamik cvaplama pfomanslaı iyi dğildi. Hava aalığı akısındaki salınımla dinamik tpkiyi kötülştik lktomanytik momntt salınımlaa ndn olmaktadı. Eğ

36 22 bu göz önünd bulunduulmazsa hızda salınımlaın oluşmasına yol aça. Yüksk pfomanslı süücü sistmlind, hızlı v hassas pozisyon v hız dntimi gktiğindn hız v momnttki salınım sistmin kaalılığını bozacaktı. Yukaıdaki sakıncala gidmk için akı v momntin ayı ayı kontol dilmsi gkmktdi. Bu kontol yöntmin vktö dntimi ya da alan yönlndimli dntim adı vili. ASM un alan yönlndimli dntimi, momntin v akının bibiindn bağımsız dntlnbiln bilşnldn oluştuulması tmlin dayanı. Buada istnn yapı doğu akım motolaındaki momnt kontol özlliklinin ld dilmsidi. Vktö kontollü ASM süücüsü, yabancı uyatımlı DA motolaına bnzmktdi. Bu duum Şkil 2.8 d göstilmişti. Yabancı uyatımlı DA motolaında momnt ifadsi Eş.2.32 dki gibi bulunu [34,35]. T = K I I (2.32) t a f Buada I a ndüvi akımı (momnt bilşni), I f uyatım akımı (alan bilşni) v K t motoun momnt sabitidi. Bi DA motounun manytik yapısını I f uyatım akımı taafından ütiln λ f uyatım akısı v I a ndüvi akımı taafından ütiln λ a ndüvi akısı oluştumaktadı. Bu akımla bibiindn bağımsız v dikti. Bu duum Şkil 2.8.a da göülmktdi. ASM un dinamik dnklmli snkon hızda dönn fans düzlmin ( d q ) aktaılısa, bu düzlmd kaalı duumdaki sinüsoidal büyüklüklin DA büyüklükl olduğu göülü. Şkil 2.8.b d iki dntim giişi olan i * ds v i * qs akımlaı vktö dntim v viicinin giişi olaak göülmktdi. Bu akımla stato akımının i ds boyuna (dict) ksn bilşnini v i qs nin (quadatu)

37 23 ksn bilşnini snkon hızda dönn fans düzlmind göstmktdi. Vktö dntim yöntmind DA motounda olduğu gibi i ds, I f uyatım akımına (alan bilşni) v i qs is I a ndüvi akımına (momnt bilşni) dnk glmktdi. ASM için momnt Eş.2.33 dki gibi bulunu [17]. T = K i i (2.33) t qs ds Ia I f I f I a * i ds * i qs Vktö dntim v Eviici ASM i ds ω I qs T = K I t a I f = T K i i t qs ds (a) (b) Şkil 2.8. (a)yabancı uyatımlı DA motou, (b) Vktö dntimli ASM. Vktö dntim yöntmli ASM un doğusal olmayan yapısı, onlaın dntimini d kamaşıklaştıı. Bu ndndn dolayı DA makinlinin dntimi kolay ASM un is kamaşık v maliyti yükskti. ASM un DA makinli il kontol açısından kabt dbilmli ancak mikolktonik alanındaki önmli glişml saysind mümkün olmuştu. Bu glişml saysind, kamaşık kontol v dönüşüm algoitmalaını yüksk hızlada uygulayabiln büyük kapasitli mikokontolölin tasalanmış olmasının yanı sıa, yin atan güç v hızda güç lktoniği anahtalama lmanlaının ütimi il mümkün olmuştu. ASM un kontolün ilişkin diğ bi poblm d sinüzoidal sagı akımlaı oluştumak üz bağlandıklaı viicidn kaynaklanan akım hamoniklidi. Bu hamonikl moto sagılaındaki ilav ısınmanın yanı sıa makinnin momntind oluştuduklaı hamonik momntlinin salınım tkisi ndni il makinnin bağlı olduğu mkanik sistmld vuuntulaa v hızda da

38 24 dalgalanmalaa yol açmaktadıla. Günümüz güç lktoniği anahtalama lmanlaı olaak çoğunlukla kullanılan IGBT l il yaklaşık 20 khz anahtalama fkanslaına ulaşmak mümkün olmaktadı. Bu glişml ışığında bu yüksk fkanslı anahtalama lmanlaı il oluştuulan viicil üzindn bslnn makind hamonik akımlaı v dolayısı il, hamonik momntli tkisi azalmaktadı [23,35]. Kısa dv otolu ASM d momnt v stato giiş akımlaını bilşnlin ayımak zodu. Üstlik AA akım taşıyan oto v oto alanı ( oto haktin gö ) sabit dğildi. Bu da vktö kontolünün ASM d snkon makinl gö daha kamaşık olduğunu gösti. Fakat kısa dv otolu ASM, süücü uygulamalaı açısından, ucuzluğu, mkanik yapısının sağlam olması v bakım masaflaının az olmasından dolayı daha fazla tcih dilmktdi. Bu yöntm, aynı zamanda alan yönlndimli kontol, akı yönlndimli kontol ya da dolaylı momnt kontolü olaak da bilini. ASM un alan yönlndimli dntimi, momntin v akının bibiindn bağımsız dntlnbiln bilşnldn oluştuulması tmlin dayanı. Buada istnn yapı doğu akım motolaındaki momnt kontol özlliklinin ld dilmsidi [36]. Vktö dntim uygulamalaında tml iki yöntm vadı. Bunla, Blasch taafından bulunan doğudan vktö ya da gi bslmli dntim yöntmi v Hass taafından bulunan dolaylı vktö ya da ili bslmli dntim yöntmlidi [37]. Doğudan vktö dntim yöntmind akı büyüklüğü hava aalığına ylştiiln akı algılayıcılaı il doğudan ölçülk bulunu. Akı algılayıcılaın sıcaklıktan tkilnmsi v kıılgan olması yöntmin dzavantajıdı. Ayıca vktö dntimind hava aalığı akısı istnmyn bi kaasızlık poblmin yol aça [38].

39 25 Dolaylı vktö dntimind oto milin ylştiiln pozisyon vya hız algılayıcısı kullanılı. Dolaylı vktö dntim yöntmi ndüstiyl uygulamalada çok popüldi. Şkil 2.9 da dolaylı vktö dntimin ait düzlm dönüşümli göstilmktdi. s s d q ksnli stato ksnin sabitlnmiş olup duağan halddi. Fakat oto dğişknli d q oto ksnin sabitlnmiş olup ω hızıyla dönmktdi. Snkon fans ksni d q il oto fans ksni d q aasında pozitif kayma açısı θ sl vadı. Böylc snkon pozisyon oto pozisyonu il kayma pozisyonunun toplamına snkon hız is oto hızı il kayma hızın toplamına şitti. Bu duum Eş.2.34 d göstilmktdi. θ = ω dt = ( ω + ω ) dt = θ + θ (2.34) sl sl q i qs θ λ q s i qs = 0 ı s s λ q s q s ids s λ d d s θ θ i ds oto ksni i qs θ sl ω sl d ω λ d = λ d ω Şkil 2.9 Dolaylı vktö dntimin ait düzlm dönüşümli Snkon fans düzlmi için stato v oto gilim şitlikli sagı akı ifadlindn yaalanaak stato v oto gilimli matissl fomda Eş.2.35 dki gibi yazılabili.

40 = d q ds qs m m m m s s s m m s s s d q ds qs i i i i p R p p R p p p R p p R v v v v ω ω ω ω (2.35) Sincap kafsli ASM da oto dvsi kısa dv dildiği için oto gilimli sıfı olaak alını v oto dvsi gilimli Eş.2.36 da vilmktdi. ( ) ( ) 0 0 = + = + + d q d q d q p i R p i R λ λ ω ω λ λ ω ω (2.36) Eş.2.36 da ifad dildiği gibi snkon hız duumundan oto hızını çıkatısak kayma hız dği Eş.2.37 dki gibi ld dili. sl ω ω ω = (2.37) Eş da snkon fans düzlmindki stato v oto dvsin ait sagı akı şitlikli vilmişti. Buada oto dvsi sagı akı şitliğini kullanaak oto dvsin ait akımla Eş.2.38 dki gibi ld dili. qs m q q ds m d d i i i i = = λ λ 1 1 (2.38) Eş.2.38 dki ifadl Eş.2.36 da yin konulusa Eş.2.39 ld dili. 0 0 = + = + + d q sl ds m d q d sl qs m q p i R R p i R R λ λ ω λ λ λ ω λ (2.39)

41 27 Roto akı vktöü λ bibiindn bağımsız λ d v λ q akı vktölindn oluşmaktadı. λ q sıfıa şitlnk dğişkn sayısı bi indiilmiş olu. q λ = 0 (2.40) q pλ = 0 (2.41) Böylc toplam akı vktöü d ksnindki akıya şit olu. λ d = λ (2.42) Eş.2.40-Eş.2.42 y gö Eş.2.39 tka yazılacak olunusa Eş.2.43 v Eş.2.44 ld dili. ω sl R = iqs (2.43) λ m Eş.2.43 d kayma açısal hızı doğudan oto zaman sabiti bağlıdı. τ = / R y Snkon hızda dönn fans düzlmind oto mıknatıslanma akımı Eş.2.44 d vilmişti. m i λ = (2.44) m Eş.2.38 dki λ d ifadsi yin Eş.2.44 ifadsi yazılacak olusa, Eş.2.45 ld dili.

42 28 d i m = ids (2.45) m im Eş.2.36 daki i d ifadsi yin Eş.2.45 ifadsi yazılısa, Eş.2.46 ld dili. i ds = im + pim (2.46) R Snkon hızda dönn fans düzlmind lktomanytik momnt ifadsi is Eş.2.47 il ld dili. T = (2.47) 3 P m ( λd iqs λq ids ) 2 2 Eş.2.40 v Eş.2.44, Eş.2.47 d yin konulusa akımın momnt bilşni olan akım Eş.2.48 dki gibi ld dili. i qs T = (2.48) 2 3 P m ids 2 2 Açısal kayma hızı Eş.2.49 daki gibi yazmak mümkündü. ω sl 1 = iqs (2.49) τ i ds Eş.2.47 dki lktomanytik momnt ifadsi is Eş.2.50 dki gibi yazılı[23]. 2 m ( i i ) P T = 3 ds qs 2 2 (2.50)

43 29 3. BİGİSAYAR HABEREŞMESİ VE AĞ TEKNOOJİERİ Tknolojidki hızlı glişml ndüstiyl alanda da tkisini göstmişti. Sistml gliştikç daha kamaşık olmaya başlamış v zatn kullanılmakta olan mvcut otomasyon sistmli d bu glişimdn payını almıştı. Sistmlin glişimi daha çok aygıtın kontolü, süçlin izlnmsi, alamlaın, aızalaın, poss dğişknlinin kayddilmsi v izlnmsini gktimktdi. Bu gksinimin bi sonucu olaak PC l (Pogamlanabili ojik Kontolö-Pogammabl ogic Contoll) yaygınlaşmış, sistml daha kolay kontol dilbili v izlnbili hal glmiş ayıca boyutlaı da küçülmüştü [39]. Bu çalışmada da PC CPU 314C-2DP kullanılmıştı. Bilgi h alanda olduğu gibi, otomasyonun h aşamasında hayati dcd önm sahipti. Bilginin iltilmsi kada hızlı v n az kayıpla iltilmsi oldukça önmlidi. Pk çok uygulama gnl olaak çşitli snsöldn gln vinin izlnmsini gktii. O hald snsölin dntim uygulamalaının tk bi ağ yapısında toplanması gkmktdi. Ağın yalnızca viyi hızlı v güvnli bi şkild iltmsi gklidi. Ağın kapsayacağı alan v bibiin n uzakta bulunan düğümlin (ağ cihazlaı) msafsi dikkat alınaak ağ topolojisi, kablo tipi v iltim cihazlaı sçilmlidi. Aynı vya faklı üticilin üttiği bilgisaya v cihazla aasında vi aktaılabilmsi ancak blli kualla v potokoll ççvsind gçklşmlidi. Vi fomatlaının v bilgi alış vişinin zamanlanmasını blilyn kualla dizisin potokol dni. Ağ içind bibii il vi hablşmsind bulunacak aygıtlaın aynı potokolü kullanmalaı zounludu [40] Vi İltim Tknikli Bilginin bi noktadan başka bi noktaya tansf dilmsin vi iltimi dni. Si v paall hablşm, kullanılan vi iltim tkniklindn bazılaıdı.

44 Paall hablşm Günümüzd vi iltimi sayısal yöntml kullanılaak gçklştiilmktdi. Sayısal olaak kodlanmış bilginin tüm bitli aynı anda tansf diliyosa buna "paall vi iltimi" dni. Paall hablşmd 8 bitlik bi viyi alıcıya ulaştımak için n az 10 hat (kablo) kullanmak gklidi. Bunladan 8 tansi vi için 1 adt otak gound v 1 adt d snkonizasyon içindi. Paall hablşmd; vi iltimi gilim sviyli kullanılaak iltildiğindn, gnl olaak yakın msafl v yüksk hız gktin uygulamala için kullanılan bi yöntmdi. Aktaım anında, kod sözcüğü il ilgili bitlin çıktığını, vicinin alıcıya vi hazı (data ady), alıcının viciy istk (dmand) yollaına ihtiyaç vadı. Şkil 3.1 d paall hablşm il ilgili şkil göülmktdi [40,41]. Şkil 3.1 Paall Hablşm Si hablşm Si iltimd is paall iltimdn faklı olaak bilgi, tk bi iltim yolu üzindn n bit sıa il aktaılı. Aktaım hızı baud biimiyl ölçülü. Baud biim zamanda aktaılan ayık işatlin sayısı olaak tanımlanı [40]. Bu biim 1 baud = n bps ( bit p scond) olaak alınabili. Si iltimd; paall iltim kıyasla vi iltim hızı az, iltim hattı uzunluğu daha fazla, iltim hattı v donanım maliyti daha düşüktü. Pofibusda da vi iltimi si hablşm il yapılmaktadı. Si iltimd vi; snkon, asnkon ya da isokon olaak üç şkild iltili [41].

45 31 Snkon si iltim Snkon (şzamanlı) vi iltimd, saat dablinin göndici taafından ya da mkzi bi biim taafından alıcıya göndildiği iltim tüüdü. Snkon vi iltimi iki gup altında inclnbili. Kaakt yapılı iltim Bit yapılı iltim Şkil 3.2. Snkon si iltim a) Kaakt yapılı ççv b) Bit yapılı ççv Kaakt yapılı iltimd göndici, göndcği kaakt bloğunun (dntim v/vya vi kaaktlindn oluşan bi kaakt gubu) başlangıcını v bitimini alıcıya bildimk için, kaakt bloğunun başına önk (pambl) v sonuna da sonk (postambl) adı viln özl kaaktldn oluşan şzamanlama kaaktlini kl. Önğin, şzamanlama kaaktli olaak at ada bi yada daha fazla SYN kaakti kullanılabili. SYN kaaktlindn sona gln ilk faklı kaakt göndiln kaakt bloğunun başlangıcını bliti. At ada göndiln SYN kaaktli hattın boş olduğunu gösti. Eş zamanlama için kullanılan önk v sonk il göndiln kaakt bloğunun

46 32 tamamı bi kaakt yapılı ççv (chaact-ointd fam) olaak tanımlanı. Kaakt yapılı bi ççv Şkil 3.2.a da göülmktdi [41]. Bit yapılı iltimd göndici; bi bit kataının başlangıcını v bitimini alıcıya blitmk için, göndcği bit kataının başına v sonuna bayak (flag) adı viln özl kodla kl. Bit yapılı iltimd, bayak olaak gnllikl 8 bittn oluşan kodu kullanılı. At ada göndiln bayakla hattın boş olduğunu gösti. Eşzamanlama için kullanılan bayakla il vi bitli kataının tamamı bi bit yapılı ççv (bit-ointd fam) olaak tanımlanı. Bit yapılı ççv Şkil 3.2.b d göstilmişti. Asnkon si iltim Göndici v alıcının faklı saatl kullandıklaı si iltişim şklin asnkon (şzamansız) si iltim dni. Göndilck bilgi kaakt adı viln bloklaa ayılı. Alıcı, göndicinin h kaakt başlangıcında gönddiği başla (stat) bitini kndi saat işatini göndicidki saat işati il şzamanlı duuma gtii. Bu sayd alıcı h kaakt başlangıcında kndi saat dablini göndicinin saat dabli il şzamanlı gtick v bu sayd alıcı saat dablinin kayması ndniyl oluşacak hatala önlnmiş olu. Kaakt adı viln blokla 7 vya 8 bittn oluşu v istnis kaaktin sonuna hata szmd kullanılan şlik biti (paitiy) bi bit klnbili. Kaaktin sonuna is, du biti klni. Göndilck son kaakt ait du biti yollandıktan sona, göndici yni bi kaakt bloğu yollayana kada yolu du biti (1) düzyind tuta. Asnkon si iltim Şkil 3.3 t göülmktdi [40,41]. Şkil 3.3. Asnkon si iltim

47 33 Isokon si iltim Isokon (isoconous) si iltim, snkon iltimin bi tüvi olaak düşünülbili. Bu tü iltim şkli gçk zamanlı uygulamala (ss, vido aktaımı gibi) için kullanılabili Topoloji Ağa bağlı bilgisaya v diğ aygıtlaın h bii bi düğüm (nod) olaak adlandıılı v bu düğümlin h biinin ağda bi işlvi vadı. Topoloji (topology) ağı oluştuan bu düğümlin aabağlaşımını, sistmin işlvini v coğafi konum açısından iltişim sistminin şklini blil. Coğafi konumuna gö ağla yl alan ağlaı (AN ocal Aa Ntwok) v gniş alan ağlaı (WAN Wind Aa Ntwok) olaak ikiy ayılmaktadı. Yl alan ağlaında yoğun olaak; Otak Yol Topoloji (Bus topology) Halka Topoloji (Ring topology) Yıldız Topoloji (Sta topology) kullanılmaktadı. Bu topolojil ait önkl Şkil 3.4 t göülmktdi.bu çalışmada otak yol topoloji (bus topology) kullanılaak bi Pofibus ağı oluştuulmuştu. Bu topolojid ağdaki tüm düğüml (nod) otak bi hat üzindn hablşil. Vi v dntim işatli aynı anda tüm düğüml bidn iltili. H düğüm ait bi ads vadı v kullanıcının özl bi düğüm giiş yapmak için, ads bilgisini bilmsi ytlidi. Bu şkild kuulan ağlada düğüm klmk kolaydı v aynı zamanda h hangi bi düğümün ya da tminalin aızalanması ağın çalışmasını tkilmz. Ancak h klnn düğüm başına düşn yol kapasitsinin azaldığı ifad dilmktdi [40,42].

48 34 Şkil 3.4. Ağ topolojili a) Otak yol (Bus) topoloji b) Halka (ing) topoloji c) Yıldız (sta) topoloji 3.3. Endüstiyl İltişim Ağlaı Endüstiyl otamlada kullanılan ağlaın hablşm ytnkli sadc basit vi aktaımı il sınılı kalmamış, gçn zaman içisind snsö sinyallinin işlnmsi, dntlnmsi, dpolanması, daha uzak msafl iltilmsi gibi yni ihtiyaçlaı da kaşılayabilck duuma glmişti. Bu amaçla BACnt, BITBUS, CAN, CEBus, IEC Fildbus, Intbus, Pofibus, P-NET, WoldFIP gibi ndüstiyl ağla gliştiilmişti.

49 35 Alan ağlaının işim mtodu (Tokn Passing, Polling, Collision Dtction vb.), hablşm yapısı (Mast/Slav, Multi-Mast, P to P vb.), iltim otamı, (bakı tabanlı kablo, fib optik kablo, Rf vb.), topoloji (Bus, Sta, Ring vb.) maksimum düğüm sayısı, sistm maliyti, vi iltim hızı v tpki zamanı gibi bazı gnl kaaktistikl gö çşitli bulunmaktadı [43] Pofibus Endüstiyl hablşm sistmli içisind gniş bi uygulama alanı bulan FildBus ağla, özllikl bilgisayala tümlşik ütim zinciinin (Comput Intgatd Manufactuing, CIM) daha düşük sviylind, snsöl, ylyicil (actuato) v süç dntlyicilin aa bağlantısı için tasalanılmıştı. FildBus, bi süç kontol uygulamasının kontol sistmli il alan lmanlaı aa bağlantısını sağlamak üz kullanılan sayısal hablşm hattıdı. FIP, Pofibus, IEC/ISA v CAN yaygın olaak tcih diln FildBus hablşm sistmlidi. Bunla aasındaki tml fak fiziksl otama işim mkanizmalaından kaynaklanmaktadı [44]. Ağ bağlantılaında kullanılan donanımla ağın hızından tipin kada biçok özlliğini blilyn faktöl aasında y alıla. Bu aşamada dikkat alınması gkn tml unsu sistmd kullanılacak donanımlaa uygun yapıda otomasyon ağının oluştuulmasıdı. Pofibus, Pofibus-FMS (Fildbus Mssag Spcification), Pofibus-PA (Pocss Automation), PofiNt v Pofibus-DP (Dcntalizd Piphy) gibi faklı mimail sahipti. Pofibus vi iltimind RS-485, IEC v Fib Optik kullanımına imkan vmktdi. Uygulama pofilli, potokol v hablşm tknolojisinin sçnklini tanımla. Algılayıcı sviysind, algılayıcılaın sinyalli bi vi yolu boyunca iltilil. Vi, çvimsl olaak iltili. AS-Aabiimi, bu tip saha uygulamalaı için uygun bi vi yolu sistmidi. Saha sviysind, l/0 biimli, ölçm dönüştüücüsü, süücü

50 36 biimli, vanala v işltm biimli, gçk zamanlı bi hablşm sistmi aacılığıyla otomasyon sistmli il hablşil. Poss visinin iltimi çvimsl olaak yapılı. Alamla, paamtl v tanılama visi gkli olduğu duumlada çvimsl olmadan iltilil. PROFIBUS, bu ihtiyaçlaı kaşıla, Hüc sviysind is, PC gibi pogamlanabili kontolöl bibili il hablşil. Bilgi akışı, gniş vi paktlin v güçlü hablşm fonksiyonlaına gk duya Çizlg 3-1 d Pofibus ailsi v uygulama alanlaına ait bi tablo göülmktdi [45]. Pofibus sistmi özllikl yüksk vi tansf kapasitsi saysind kontol sistmi il alt sviy aktüatö/snsö lamanlaı aasında son dc yüksk kapasitli v güvnli kontol imkanı sağlamaktadı [46]. Çizlg 3.1. Pofibus ailsinin uygulama alanlaı BUS SİSTEMİ PROFİBUS FMS PROFİBUS DP PROFİBUS PA UYGUAMA AANI Gnl otomasyon Uygulamaya özl olaak gliştiiln pofill Ütim Otomasyonu Bölgsl uçbiiml il çok hızlı hablşm yapılması gn uygulamala Poss otomasyonu Güvnlik gktin v isk taşıyan pojl Pofibus ailsi DIN v EN bus standat sistmlin standatlaştıılmıştı. in topoloji üzindn iki hatlı kablo il hablşn Pofibus sistmind kullanılabilck maksimum kablo msafsi taşınacak olan vinin büyüklüğü il ts oantılıdı. Pofibus hablşm sistmi, çalışma snasında saha lmanlaının takılıp çıkaılmasına imkan vmktdi. Vi tansfi lktik kablolaı il 12 km, optik kablola il 23,8 km y kada çıkabilmktdi. Vi iltim hızı 100 m d 12 Mbit/s olan Pofibus ın, diğ otomasyon potokollin gö bu özlliğindn dolayı üstünlüğü göülmktdi [40].

51 Pofıbus vi iltimi Pofibus otomasyon ağı sgmntldn oluşu v ağ, sgmntlin tkalayıcıla (pat) il bibiin bağlanaak gnişltilbilmktdi. Bi sgmnt 32 ağ bilşnindn oluşu. Sgmnt sayısını sınılayan n önmli tknldn bii d ağ yapısını oluştuan fiziksl yapı, bi başka dyişl kullanılan kablo yani vi iltim tknolojisidi. Ayıca ağın hızı; ağ bilşnli içind hızı n düşük olan cihaz il sınılıdı. Dolayısıyla iltim hızını yüksk tutmak için kullanılan kabloya bağlı olaak sgmnt sayısını sınılamak ytli olmamakta aynı zamanda ağ bilşnlinin tamamının da hızını göz önünd bulundumak gkmktdi. Şkil 3.5 d göüldüğü gibi vi iltim hızı sgmnt uzunluğu il ts oantılı olaak dğişmktdi [45]. Sgmnt uzunluğu (m) İltim hızı (Mbit/s) Şkil 3.5. Sgmnt uzunluğuna bağlı olaak vi iltim hızı dğişimi 3.5. OSI Rfans Modli Opn Systms Intconnction (OSI) modli ISO (Intnational Oganization fo Standadization) taafından gliştimişti. Amaç iki bilgisaya aasındaki iltişimin nasıl olacağını tanımlamaktı. İlk olaak 1977 yılında otaya çıkaılan bu standat 1984 yılında yni bi düznlmyl OSI (Opn Systms

52 38 Intconnction) başvuu modli olaak yayımlanmıştı. Bu modl kısa süd kabul gök yaygınlaşmış v ağ işlmli için bi kılavuz olmuştu [42]. Açık sistml (opn systms) kavamı uç biimlin tüm dünyaca kabul dilmiş standatlaa gö v üticidn bağımsız olaak hablşbildiği bütünsl bi iltişim otamı oluştuma düşüncsin dayanı. OSI'nin amacı ağ mimailinin v potokollinin bi ağ üünü bilşni gibi kullanılmasını sağlamaktı. Şkil 3.6 da OSI katmanlaı göülmktdi. Şkil 3.6. OSI Başvuu modli katmanlaı OSI modli, açık sistmlin (opn systms) bibili il hablşmli için uymalaı gkn katmanlı yapıyı tanımla; OSI, açık sistml aasındaki iltişim işlmlini, h biin katman (lay) adı viln ydi guba ayıı. Şkil 3.6 da göstiln OSI modlind vi alışvişi katmanlaın bi sıadüzni içind göv yapmalaı sonucunda gçklşi. Vi göndm duumunda bu sıa yukaıdan aşağıya doğu, vi alma duumunda is aşağıdan yukaı doğudu. H katman, göndm duumunda bi üst katmandan gln viy k bilgil ilav dk bi alt katmana vi, alma

53 39 duumunda kndisin ait k bilgiyi kullanıp çıkattıktan sona gi kalanını bi üst katmana ilti [41,42] Fiziksl katman Fiziksl katman, fiziksl iltim otamı üzindn iltişim yapılabilmsi için gkli olan fiziksl bağlantılaın kuulmasına, südüülmsin v çözülmsin ilişkin mkanik, lktiksl işlvsl (functional) v yodamsal (pocdual) işlmli içi. Fiziksl katman, 1 v 0 bitlin gilim düzyli v dab gnişlikli, iltişimin hangi tü olacağı (simplx, half- duplx, fullduplx gibi), fiziksl dv bağlantılaının nasıl kuulup çözülcği, bağlantı için kullanılacak kablo standatlaı gibi fiziksl oluşumla bu katmanda tanımlanı [41] Vi bağı katmanı Vi bağı katmanı, oluştuulmuş fiziksl bağlantı üzindn hataladan aındıılmış bi iltişim kuulması için gkli aaçlaı sağla v vi bağı bağlantılaının tkinlştiilmsi (activ), südüülmsi (maintain), v tkisizlştiilmsi (dactiv) işlvlini yin gtii. Bu katmanın gövli şöyl sıalanabili [41]. Ççvlm (faming) Eşzamanlama (synchonization) Hata dntimi (o contol) Sıalama dntimi (squnc contol) Akış dntimi (flow contol) Adslm (addssing) Bağlantı yöntimi (link managmnt)

54 Uygulama katmanı Bu katmanda uygulama pogamlaının ağa işimi için gkli işlvli kapsa; kullanıcının tkilşimd bulunduğu uygulama pogamlaı doğudan bu katmanla iltişim içinddi [42]. Şkil 3.7 d pofibus potokol mimaisi göülmktdi [45]. Kullanıcı Katman Şkil 3.7. Pofibus potokol mimaisi Pofibus ağında kullanılan işim potokolü OSI fans modlinin 2. katmanını kullanmaktadı. Bu potokol, vi güvnliği v vi iltimini düznlmktdi. Pofibus katman 2 d FD (Fildbus Data ink, Saha yolu vi bağı) kullanmaktadı. Bi istasyon vi iltimin gçiş izni aldığında MAC (Mdium Accss Contol, Otam Eişim Dntimi) iltim posdüünü blil.

55 Tokn-Passing (Andaç-Gçiş) Posdüü Tokn passing (Andaç-Gçiş) posdüünd fiziki olaak düz bi yol olmasına kaşın tokn aktaımı mantıksal bi halka oluştuu. Buada Mast-mast v mast-slav olmak üz iki şkild gçklşi Mast-mast hablşmsi Andaç (Tokn-Ağ üzind sükli dolaşan vi pakti) gçiş posdüü, vi yolunu, h bi mast (ana/yöntici istasyon) için ksin olaak tanımlanan zaman aalıklaında kullanma hakkı vn bi vi iltim posdüüdü. Bu posdü. Pofibus hablşm ağında sadc mast-mast hablşmsind kullanılmaktadı. Tokn gçiş posdüü basitlştiilmiş bi TT (Timd-Tokn, zaman-andaç) potokolüdü. Tokn gçiş posdüü aynı anda tk bi ucun ağa işimini sağlayaak kısıtlama gtin bi yöntm olup bi andaç uçtan uca dolaşaak o anki ana uca (mast) vi iltim hakkı vi. Buada dikkat alınması gkn önmli paamt T TR (Tokn Rotation Tim, Hdf andaç gçiş zamanı) tüm ntwok (nod) kullanıcılaı için başlangıç v duma zamanlaı bu paamty gö ayalanı. H n zaman bi istasyon tokn alısa yüksk önclikl msaj iltbili, ancak msajını tokn vmk için kndisin ayılmış zamandan daha fazlasını hacayamaz. İltn konumundaki ana istasyon andaç a msajını iliştii, msajın alınacağı uca kada dolaşan andaç, alan uca ulaştığında alıcı uç msajı alı v andaç ı sbst bıakı. Şkil 3.8 d mast-mast v mast-slav hablşmnin yapıldığı hibit bi sistm göülmktdi [45,47].

56 42 Şkil 3.8. Mast v slav aygıtlaın bulunduğu hibit bi sistm Mast-slav hablşmsi Mast, o anki sahip olduğu andaç ın tanımlanan slav (pasif/bağımlı istasyon) gçişin izin vi, bu şkild mast-slav hablşmsi gçklşi. Slav istasyonun gövi sadc mast ın soulaına cvap vmk olaak tanımlanmıştı (Şkil 3.9). Mast-slav aasında vi iltimi snkon si iltim yöntmi il gçklştiilmktdi. Bu çalışmada da da PC 314C-2DP PC mast olup diğ slav aygıtla ancak mast istasyondan bi talp gldiğind cvap vbilmktdi. Snkon si iltimd kaaktlin başına başla v du bitli konmaz. Snkon iltimd bilgi bit kataının (64 bit il 4096 bit aasında) başına v sonuna Şkil 3.9 da göüldüğü gibi özl dsnli ön (başlık) v son kl koyulaak alıcının bilginin başını v sonunu blilmsi sağlanmaktadı [45].

57 43 Şkil 3.9. Mast-slav hablşmsi 3.7. Vi Aktaım Otamlaı Elktonik sistmld vi kablola üzindn aktaılı. Kablola sinyal iltimi için gkli iltişim otamını sağla. Hablşm amacıyla kullanılacak kablo sçilikn aşağıdaki kitl sas alını. Aktaılacak vinin miktaı (aktaım hızı) Aktaım yöntmi (voltaj sviysi) Aktaım msafsi (kablo uzunluğu) Elktomanytik güültü (EMC güvnliği) Mkanik tasaım kitli Vi iltim yöntmlind, n çok kullanılan kablo çşitli Şkil 3.10 da göstilmişti.

58 44 Şkil Vi aktaımında kullanılan çşitli kablola Paall v ko-aksiyal kablola gnllikl kısa msafld vi aktaımı için kullanılıkn ndüstiyl uygulamalada v BUS sistmlind kanlı kablola v fib optik kablola kullanılı. Bu kablolaın kaşılaştımalı özllikli aşağıda Çizlg 3.2. d y almaktadı [46]. Çizlg 3.2. Vi aktaım otamlaının kaşılaştıılması. Vi Aktaımı Kablo Uzunluğu EMC Uygulama Paall Kablo <100kbit/s <1m Çok düşük Bilgisaya Bağlantı Kablolaı (Yazıcı) Bugulu Kablo <100Mbit/s <1000m Düşük Tlfon/Fildbus Sistmli Koaksiyl <100Mbit/s <1000m İyi Radyo v Tlvizyon Kablo Fiboptik Kablo <100Mbit/s <1000m Çok iyi Tlfon/Fildbus Sistmli Elktonik vil fiziksl olaak yukaıda blitiln otamla üzindn taşını. Ancak taşınan vinin aktaım yöntmi faklı olabili. Sinyallin asimtik vya simtik olaak kablola üzindn voltaj dği cinsindn iltildiği duumlada sinyal iltim msafsi oldukça sınılıdı. Optik hablşm v fib-optik kablo kullanımı duumunda sinyal msafsi oldukça atmaktadı [48].

59 Pogamlanabili ojik Kontolöl (PC) PC' nin tanımı Endüstid otomasyonu sağlamakta kullanılan öl sistmlinin yin günümüzd Pogamlanabili ojik Kontolö olaak ifad didln cihazla kullanılmaktadı. Pogamlanabili ojik Kontolöl (Pogammabl ogic Contoll) baş haflinin kısaltılmasıyla oluşmuştu v kısaca PC olaak isimlndiili. PC; mkzi işlm biimi (CPU) v başka cihazlaa bağlanan ndüstiyl otomasyon sistmlinin kumanda v kontol dvlini gçklmy uygun yapıda giiş-çıkış (I/0) biimli v iltişim aabiimli il donatılmış, kontol yapısına uygun bi sistm pogamı altında çalışan bi ndüstiyl bilgisayadı [49] PC' lin yapısı Bi PC cihazının çalışma pnsibi Şkil 3.11'd göülmktdi. Bunlaın bazılaı donanım biimli, bazılaı da PC yazılım vya pogamlama konsollaının işlvsl özlliklini göstmktdi. Bütün PC cihazlaı aşağıdaki biimldn oluşmaktadı. 1. Giiş aabiimi 2. Mkzi işlm biimi 3. Bllk 4. Çıkış aabiimi 5. Pogamlama aacı 6. pogam

60 46 Şkil 3.11 PC lin yapısı PC' lin ölli sistmll kaşılaştıılması 1. PC' lin hızı ölli sistml gö çok yükskti. 2. Röllin kontak sayılaı sınılıdı yani blli sayıda kontak kullanımı mümkündü; Oysa PC'ld kontak sayısının kullanımında bi sınılama yoktu. 3. PC' l ölli sistml gö daha az y kapla. 4. PC' l ölli sistml gö daha az nji haca. 5. PC' l ölli sistml gö çok daha uzun sü dvd kalabili. 6. Zamanla kullanılan sistm, tamamn dğiştiilmk istns dahi PC' nin sadc pogamı dğiştiilmk sutiyl yni sistm adaptasyonu sağlanabili. Rölli sistmin tamamn dğişmsi gkbili. 7. PC daha üst düzyd bi otomasyon sağlayabili. 8. Sistm çalışıkn üzind yapılan dğişiklikl bilgisaya vya kndi monitöü üzindn ahatlıkla göülbili. Sistmdki dğişiklikli takip tmk mümkündü. 9. Faks modm vya intnt işimli cp tlfonu aacılığıyla kıtala aası msafd bil bilgisayala aacılığıyla PC' nin kontolü vya pogamlaması yapılabili.

61 PC yazılımı PC lin, pogamlanıp ütim sahasında bulunan donanımla hablşmsini, pogamın yüklnmsi v çalıştıılmasını sağlayacak yazılımlaa ihtiyaç duyulmaktadı. Bilgisayala pogamlakn Sımatıc manag il S7-300 PC nin pogamlama cihazına si (COM) vya USB potu il bağlantısı yapılaak donanımla (PC) yazılımın hablştiilmsi gki (Şkil 3.12). Şkil Simatic manag il bi PC nin pogamlama v çalışma süci

62 48 4. MICROMASTER 440 FREKANS KONVERTÖRÜ Micomast la 3 faz AC motolaın hız kontolü yapmak üz tasalanmıştı. Mikoişlmci kontollü cihazlada, IGBT güç modllinin kullanımı il ili tknoloji kullanılmış olup yüksk güvnililik v snklik sağlanmıştı. Özl PWM modülasyonu v ultasonik ttiklm fkansı micomast 440 ın önmli özlliklidi. Aşağıda önmli özllikli açıklanan Micomast 440, Şkil 5.1 d viln blok diyagamında göüldüğü gibi, çalışmada kullanılan önmli lmanladan biidi Gnl Özllikli Kullanılan Micomast 440 ın ön panl göüntüsü Şkil 4.1 d göülmkt olup gnl özllikli şunladı; Kalkışta otomatik güçlndim saysind yüksk kalkış momnti 31 adt cihazın tk bi mkz bağlanaak uzaktan kumanda dilbilmsini sağlayan RS485 si potu üzindn USS potokolü il hablşm Paamt ayalaını sükli saklamak için njisi ksildiğind silinmyn bllk dstği. Çıkış fkansı (moto hızı il oantılı) 5 ayı yöntm il ayalanabili: 1. Tuş takımı il fkans giişi. 2. Yüksk çözünülüklü analog giiş(voltaj giiş) 3. Haici bi potansiyomt il moto hız ayaı. 4. Dijital giişl il öncdn pogamlanmış sabit fkans sçimi. 5. Si hablşm. DC njksiyon v özl Compound DC njksiyon fnlm. MM12 MM300 tk faz giişli cihazla için dahili RFI filtsi Pogamlanabili yumuşatması il ayalanabili hızlanma / yavaşlama

63 49 zamanlaı. Şkil 4.1. Micomast 440 ön panli 4.2. Pfomans Özllikli Micomast 440 kontol bağlantılaı Şkil 4.2 d göstilmişti. Tasalan sistmd kullanılan Micomast 440, Akısal akım kontolü, in v paabolik V/f kontol, Momnt kontolü gibi önmli dntim imkanı sağlamaktadı. Micomast 440 fkans konvtöünün pogamlanabilmsi için blili paamtlin kullanılması gki. Paamt numaası İlgili paamt numaasını gösti. Kullanılan numaala aalığındaki 4 basamaklı numaaladı. Başında bulunan numaala paamtnin, blili bi dği göstn ancak bu paamt üzindn faklı bi dğ giilk dğiştiilmyn salt-okunu bi paamt olduğunu gösti. Diğ tüm paamtl P il başlamaktadı. Bu paamtlin dğli blitilmiş olan Min v Max aalığı içisind dğiştiilbili.

64 Şkil 4.2. Micomast 440 kontol bağlantılaı 50

65 51 5. PROFIBUS AĞI ÜZERİNDEN 3 FAZI BİR ASM UN HIZ VE MOMENT DENETİMİ ASM la, DA motolaına gö üstünlüklindn dolayı ndüstid yaygın olaak kullanıldığı açıklanmıştı. Ancak ASM un doğusal olmayan yapısından kaynaklanan sounla ndniyl, hız v momnt dntimi zolaşmaktadı. Günümüzd bu sounla; güç lktoniği tknolojisindki glişml, yüksk akım v yüksk gilimli yaıiltkn dv lamanlaının güvnili v konomik olaak kullanılabili hal glmli sonucu, ndüstid oldukça gniş bi güç aalığında, ASM un hız v momnt dntimi için gkli fkans v gilim ayalı sistmlin konomik olaak gçklştiilmsin imkan vmktdi. Endüstid, ütim kalitsini v hızını atıma yöntmlindn bii olaak otomasyon sistmlinin kullanımı göülmktdi. Endüstiyl otomasyonda kullanılan çşitli ağ yapılaı 4. bölümd dtaylı olaak açıklanmıştı. Bu çalışmada, pofibus ağ yapısı kullanılaak üç fazlı ASM un hız v momnt dntimli uzaktan v düşük ağ gcikmsi il gçk zamanlı olaak gçklştiilmişti. Sistmin yapısı; Şkil 5.1 d göüldüğü gibi CPU 314C- 2DP, 3 ~ ASM v bu iki ünit aasında hablşmyi sağlayan pofibus ağı oluştumaktadı Kontol Sistminin Kuulması Kontol sistmi, hablşmnin sağlanacağı Pofibus ağ omugası, mast istasyon v saha lmanlaından oluşmaktadı. Çalışmada kullanılan ASM un tikt dğli Çizlg 5.1 d vilmişti. Çizlg 5.1. ASM tikt dğli Moto Gücü 3 KW Cosϕ 0,82 Moto Dvii 1420 d/d. Çalışma Gilimi 230/400 Δ / Y Akım 11,1/6,4 A.

66 52 Çalışmada gi bslm bilgisi ASM un milin bağlı ncod il ld dilmktdi. Encod (Sinyal Ütici); mil haktin kaşılık, sayısal (dijital) bi lktik sinyali ütn lktomkanik bi cihazdı. Bu çalışmada Simns maka atımsal tip 2500 puls HT (High Tansisto ogic) ncod kullanılmıştı. ASM un Pofibus ağ omugasına bağlantısı Micomast 440 fkans konvtöü il gçklştiilmişti (Şkil 5.1). Mast istasyon olaak 314C- 2DP kullanılmıştı [16]. Şkil 5.1 Pofibus tabanlı ASM dntiminin blok şması Simatic manag pogamı kullanılaak Şkil 5.2 d göüldüğü gibi ağ omugası v sistmd kullanılacak donanım için bi hadwa hazılanmıştı. Ağa bağlanan h bi biim Pofibus ağı içind bi ads vilmktdi. Buada sıası il sistmin çalışma mantığına gö Stp 7 d PC y yüklnmk üz bi yazılım hazılanmıştı. Hazılanan çalışma şklin gö bi hız st dği fkans yada dvi olaak giilmkt v bu bilgi ağ üzindn fkans konvtöün iltilmktdi ncoddn alınan hız gi bslm bilgisi fans hız bilgisi il kaşılaştıılaak bi dntim sinyali ütilmktdi.

67 53 Ütiln bu dntim sinyali gçk hızın motoun üzindki yük duumuna bağlı olaak dğişimini düzltk fans hıza yaklaştımakta v v/ oanına gö bi çalışma noktası blilnmktdi. Bütün bu işlml gçk zamanlı olaak gçklşmktdi. f Şkil 5.2. Simatic manag hadwa göüntüsü Tasalanan sistmin uygulama otamı (Pogamın yazıldığı PC, CPU v bütünlşik modülli, dntlnn ASM, Yük, ASM a bağlı gi bslm bilgisini göndn ncod, MM440, ET200M) Rsim 5.1 d göülmktdi.

68 54 Rsim 5.1. Dny stinin göünüşü Dny sti kuulukn, önclikl Pofibus ağ omugası oluştuuldu v ağa bağlanacak h bi donanım için ağ adsli blilndi. Ağın çv biimli yani saha lmanlaını sounsuz tanıması için h bi donanıma ait od numaası mvcuttu. Ancak kullanılan Encod ait Od numaası olmadığından bu donanım için GSD (Gnic Station Dsciption Gnl donanım özllikli) dosyalaı oluştuuldu. GSD dosyalaı kullanılan donanıma ait tüm bilgilin Simatic Manag da istniln fomatta giilk tanıtılmasıdı. Saha lmanı sistm tanıtılmadığı süc vi alışvişi mümkün olmaz. Sistm içind yazılan pogam il mast istasyon adsli blili olan h slav istasyondan kullanıcı istğin v yazılıma bağlı olaak bilgil ulaşmak mümkün olabilmktdi. Fkans konvtöün Çizlg 5.1 d tikt dğli viln ASM il ilgili paamtl giilmişti. Konvtö ait bilgil pofibus ağ omugası üzindn ulaşabilmk için EK- 1 d viln paamtldn hız v momnt dntimi il uygun dğl giilk mast istasyon il ağ omugası üzindn hablşm sağlanmıştı.

69 55 Aktif hal gln Pofibus ağ omugası üzindn dntim için gkli paamtli almamız v bunlaa ait bazı hsaplamalaı yaptıabilmmiz için ayıca bu dğlin monitöü gkmktdi. Bu amaçla; Çalışmaya ait gkli yazılımın yapılabilmsi için Stp 7 pogamında hazılanan v PC y yüklnn fonksiyon v vi bloklaına ait bilgil Şkil 5.3 t vilmişti. Şkil 5.3. Stp 7 d hazılanmış fonksiyon v vi bloklaı Bu blokla oluştuulukn hangi donanımla bilgi alışvişi yapılacaksa, o donanıma ait özl adsl mvcuttu. Şkil 5.4 d MM 440 a ait adsl göülmktdi. Şkil 5.4. MM 440 a ait adsl Hazılanan bu FC, FB, DB bi bütünü paçalaına ayııp, sistmi daha kolay kumamızı sağlamaktadı. Blokla hazılandıktan sona is bu dğlin monitöü gkmktdi, bunun için bi VAT_2 bloğu oluştuulaak izlnmsi

70 56 v giilmsi gkn st dğlinin monitöü sağlanmıştı. VAT_2 bloğu Şkil 5.5 d göülmktdi. Şkil 5.5. VAT_2 Bloğuna ait vil 5.2. Asnkon Motoun Hız v Momnt Kontolü Asnkon motoun hız v momnt dntimind pofibus ağ omugası üzindn PC v fkans konvtöü kullanmak sutiyl momnt sabit ikn fkans ya da dvi st dği giilk ASM, istniln hız dğind çalışmaktadı. St hız dği il gi bslm hız dğli fakına gö bi dntim sinyali ütilk ASM un kaalı çalışması sağlanmıştı. Momnt motoa viln giliml, hız is uygulanan fnksla kontol dilmktdi. Budan yola çıkaak gilim v fkans ğisind dğişiklik yapılmaktadı. Uygulamada vktö-momnt, v/f lin, v/f fcc (sabit akı), paabolik gibi yöntml kullanılmaktadı. Çalışmada hız stpoint vilk yapılan uygulamalada ASM tam, yaı yüklü v yüksüz duumlada 500, 1000 v 1500 d/d için fkans, momnt, akım, gilim v güç ğili alınmıştı. Hız stpoint vilk yapılan uygulamada, ASM un dğişik yük v hız koşullaında; fkans, momnt, akım, gilim v güç dğli aynı gafikt toplanaak paamtl aasındaki ilişkil youmlanmıştı. Kullanılan fkans konvtöü faklı momnt kontol sçnkli sunmaktadı. Buada önmli

71 57 olan yükün cinsi v dğinin n olacağı önmlidi. Buna gö bi sçim yapılaak yükün kaaktin gö bi çalışma şkli blilnbilmktdi. Pofibus ağı üzindn alınan vil PC yazılımında kullanılan adsl paall olaak WinCC pogamında oluştuulan iç tiktl iltilk oluştuulan aayüz il gafiksl foma dönüştüülmüştü. Bunun için fkans, momnt, akım, gilim v güç dğli için oluştuulmuş gçici hafıza alanlaına ait adsl v oluştuulan iç tiktl Şkil 5.6 da göülmktdi. Ağ üzindn alacağımız vi tipin gö buada gkli sistm ayalaı yapılmıştı. Önğin hız bilgisi tamsayı olaak glikn, momnt bilgisi ondalık sayı olaak glmktdi. Bunun glck vi tipin gö gkli ayalamala yapılaak sağlıklı bi vi iltimi sağlanmıştı. Şkil 5.6. Win CC d oluştuulmuş iç tiktl Hız v momnt için oluştuulmuş gçici hafıza alanlaına ait adsldki vil WinCC pogamında hazılanan aayüz il hız v momnt ait vil gafiksl foma çvilmişti (Şkil 5.7).

72 58 Şkil 5.7. WinCC d hazılanmış aayüz ASM un ait çşitli hız dğlind boş, yaı yük v tam yük koşullaında alınmış fkans, momnt, akım, gilim v güç ğili ld dilmişti. Şkil 5.8 d Yüksüz çalışan ASM un 500d/d fans hıza, ampa şklind 0,5s d ulaşması hdflnmişti v Micomast a gkli paamtl giilmişti. Alınan uygulama sonuçlaına gö is, gçk hız fans hıza hdflnn süd ulaşmıştı. Gafikt 500 d/d y 16,6 Hz. fkans dği il yaklaşık % 5 gibi bi aşımla ulaştığı v bu aşımın gibslm il düzldiği göülmktdi. Momnt bakıldığında ASM un kalkınma anında kısa bi sü 14 Nm gibi bi dğ üttiktn sona sütünm v vantilasyon kayıplaını kaşılayacak kada bi momnt ütk kaalı çalışmasına dvam tmktdi. Rfans hız dğin ulaşma süsi azaldıkça v moto yükü attıkça, motoun ilk başta üttiği momntt atış olacaktı. Viln fans

73 59 hıza, motoun istniln süd ulaşması için bu aalıkta yani kalkınma anında maksimum momnt ütilmlidi. Şkil 5.8. ASM un Yüksüz 500 d/d Fkans-Momnt-Akım-Gilim-Güç ğili Bilindiği gibi, stato sagılaının üttiği manytik alan il oto sagılaının ütmiş olduğu manytik alanın bilşksi sonucu momnt ütilmktdi. Kalkınma anında kısa dv, çubuklu oto sagılaının hızı stato dönm hızına gö oldukça küçük olduğundan, üzind fazla gilim ndüklnck bu da oto akımının büyük olmasına ndn olacaktı. Akımın yüksk olması, oto manytik alanın gnliğini attıı. Bu da büyük momnt ütimin ndn olu. Moto fans hız dğin ulaştığında is, otoda ndüklnn mk azalı v moto, şayt yüksüz is sütünm v vantilasyon kayıplaın kaşılayacak kada akım çk. Bu akım kaşılığında da bi momnt ütilmktdi. Düşük hızlada sütünm momnti yüksk hızlaa gö daha

74 60 fazladı. Şkil 5.8 d yüksüz duumda ütiln momntin 2 Nm civaında olduğu göülmktdi. Şkil 5.9 da 10 NM yüklü çalışan ASM un 500d/d fans hıza ulaşma zamanı, yani kalkış ampa süsi 0,5 s ayalanmış v yaklaşık bu sü içisind ASM un 500 d/d hıza ulaştığı v kaalı çalışmasına dvam ttiği gözlmlnmişti. ASM un yüklü duumda kalkınmak için akım buna bağlı olaak güç dğind yükslml gözlmlnmişti. Bütün bunlaa bağlı olaak da kalkınma anında % 70 fazla momnt ütk sona üzindki yükü kaşılayacak kada momnt ütk kaalı çalışmasına dvam tmktdi. Şkil 5.9. ASM un 10 Nm 500 d/d Fkans-Momnt-Akım-Gilim-Güç ğili Şkil 5.10 da 20 Nm yüklü çalışan ASM un 500d/d fans hıza ulaşma süsi, yani kalkış ampa süsi süücü paamtlindn 0,5 s ayalanmış

75 61 v yaklaşık bu sü içisind ASM un 500 d/d hıza ulaştığı v kaalı çalışmasına dvam ttiği gözlmlnmişti. Şkil ASM un 20 Nm 500 d/d Fkans-Momnt-Akım-Gilim-Güç ğili Şkil 5.11 d Yüksüz çalışan ASM un 1000 d/d fans hıza, ampa şklind 0,5 s d ulaşması hdflnmişti v süücü taafından gkli paamtl giilmişti. Alınan uygulama sonuçlaına gö is, gçk hız fans hıza hdflnn süd ulaşmıştı. Hız ğisind aşım v salınım olmadığı v sükli çalışma duumunda viln fans hızı izldiği göülmktdi. Şkildn d göüldüğü gibi, moto yüksüz ikn ilk kalkınma anında, kaalı çalışma duumundaki momntin yaklaşık 16 Nm sviysind bi momnt ütmktdi. Rfans hız dğin ulaşma süsi azaldıkça v moto yükü attıkça, motoun ilk başta üttiği momntt atış olacaktı. Viln fans hıza, motoun istniln süd ulaşması için bu aalıkta yani kalkınma anında

76 62 maksimum momnt ütilmlidi. Fkans attıkça gilim dğind d atış göülmktdi. Şkil ASM un Yüksüz 1000 d/d Fkans-Momnt-Akım-Gilim-Güç ğili Şkil 5.12 d 10 Nm yüklü çalışan ASM un 1000 d/d fans hıza, ampa şklind 0,5 s d ulaşması hdflnmişti v süücü taafından gkli paamtl giilmişti. Alınan uygulama sonuçlaına gö is, gçk hız fans hıza hdflnn süd ulaşmıştı. Hız ğisind aşım v salınım göülmkt ancak gi bslm bilgisi kapalı çvim dntim sonucu sükli çalışma duumunda viln fans hız doğultusunda çalıştığı göülmktdi. Gafiğ bakıldığında aynı dvid yük attıkça güç dğinin d attığı göülmktdi.

77 63 Şkil ASM un 10 Nm 1000 d/d Fkans-Momnt-Akım-Gilim-Güç ğili Şkil 5.13 t 20 Nm yüklü çalışan ASM un 1000 d/d fans hıza, ampa şklind 0,5 s d ulaşması hdflnmişti v süücü taafından gkli paamtl giilmişti. Alınan uygulama sonuçlaına gö is, gçk hız fans hıza 0,5 s civaında salınım yapmadan kaalı bi şkild ulaşmıştı. Aynı hızda çalışan ASM un 10 Nm momnt ütikn güç 1,2 kw ikn 20 Nm momnt ütikn bu dğin kaalı çalışma noktasında 2,1 kw olaak göülmktdi.

78 64 Şkil ASM un 20 Nm 1000 d/d Fkans-Momnt-Akım-Gilim-Güç ğili Şkil 5.14 t Yüksüz çalışan ASM un 1500 d/d fans hıza, ampa şklind 0,5 s d ulaşması hdflnmişti v süücü taafından gkli paamtl giilmişti. Alınan uygulama sonuçlaına gö is, gçk hız fans hıza 0,5 s civaında salınım yapmadan kaalı bi şkild ulaştığı gözlmlnmişti. Yin fkansa bağlı olaak gilimin attığı göülmktdi. ASM un yüksüz 48 Hz fkansla çalışma noktasında ASM 4 A akım çkmkt v yüksüz olduğu için güç dğind d bi atış söz konusu dğildi.

79 65 Şkil ASM un Yüksüz 1500 d/d Fkans-Momnt-Akım-Gilim-Güç ğili Şkil 5.15 d10 Nm yüklü çalışan ASM un 1500 d/d fans hıza, blilnn 0,5 s ampa süsind ulaşması hdflnmişti v süücü taafından gkli paamtl giilmişti. Alınan uygulama sonuçlaı göstmişti ki, moto fans hıza yaklaşık olaak 0,5 s içisind ulaştığı gözlmlnmişti. Atan fkansa bağlı olaak gilim atmakta, atan yük bağlı olaak da aynı oanda gücün attığı gözlmlnmktdi.

80 66 Şkil ASM un 10 Nm 1500 Fkans-Momnt-Akım-Gilim-Güç ğili Şkil 5.16 da 20 Nm yüklü çalışan ASM un 1500 d/d fans hıza, paamtll blilnn süd ulaşması hdflnmişti v süücü taafından gkli paamtl giilmişti. Alınan uygulama sonuçlaı göstmişti ki, moto fans hıza yaklaşık olaak 0,5 s içisind ulaştığı gözlmlnmişti. Atan fkansa bağlı olaak gilim atmakta, atan yük bağlı olaak da aynı oanda gücün attığı gözlmlnmktdi.

81 67 Şkil ASM un 20 Nm 1500 d/d Fkans-Momnt-Akım-Gilim-Güç ğili Şkil 5.17 d is 1. duumda 500 d/d hızla yüksüz çalışmasına başlayan ASM un kalkınma anında akım, fkans, momnt v gilim ğilind ASM kalkana kada aşımla göülmkt daha sona kaalı çalışmasına dvam tmktdi. 2. duumda ASM 20 Nm yüklnmiş v gilim, güç v akım dğlind yükü kaşılayacak momnti ütck kada dğişiml göülmktdi. 3 duumda is ASM un hızı 1000 d/d y st dilmiş, momntt bi dğişim olmazkn gilim v güç dğlind atan fkansa bağlı olaak dğişiml gözlnmişti. 4. duumda is ASM üzindki yük kaldıılmış, buna bağlı olaak güç, akım v gilim dğlind düşüş gözlnikn fkans ğisind yük kaldııldığı an yükslm olmuş ancak gibslm bilgisi il nomal çalışma noktasına glmişti. 5. duumda hız 1500 d/d y st dilmiş v bu hız atışına bağlı olaak gilimd bi yükslm gözlnmişti. 6. duumda ASM yin 20 Nm il yüklnmiş, buna bağlı olaak yükü kaşılamak için akım v güç dğlind atış göülmktdi. 7. duumda hız 750 d/d

82 68 hıza st dilmiş v buna bağlı olaak momnt sabit kalıkn fkanstaki düşüş paall olaak gilim ğisind d düşüş gözlnmktdi. 8. duumda is yük kadıılmış buna bağlı olaak da akım v güç ğilind düşüş gözlmlnmktdi. Şkil ASM un dğişik hız v yük dğlind Fkans-Momnt-Akım- Gilim-Güç ğili 5.3. Ağ Gcikmsi Dnysl çalışmala aşamasında Pofibus ağına bağlı biiml aasında gçklşn vi iltimi ağ gcikmsi poblmini d babind gtimktdi. Bu duum sistmlin hablşmsi için bi soun tşkil tmkl bab önlnmsi pk mümkün dğildi. Ağ tabanlı sistmld mydana gln ağ gcikmsi, ağın uzunluğu, ağ tafiği, donanımlaın vi işlm hızı gibi faktöl bağlı olaak dğişknlik göstmktdi. Gnl olaak ağın yapısına bağlı olmakla bilikt özllikl Pofibus tabanlı ağ yapılaında 100 m y kada olan ağ msafli için ağ gcikmsi sabit olaak l

83 69 alınmaktadı. Yapılan çalışmada mydana gln ağ gcikmsi Rsim 5.2 d göstilmişti. iki biim aasındaki vi iltimi yaklaşık 10 ms gcikm il gçklşmktdi. Rsim 5.2. Ağ gcikmsi

84 70 6. SONUÇ VE ÖNERİER Yapılan çalışma il 3 fazlı bi ASM un hız v momnt dntimi; Pofibus ağı kulanılaak gçklştiilmişti. Pofibus ağ omugası üzind, 314C-2DP Mast PC kullanılmıştı. Sistm, tk mkzli, gçk zamanlı v gi bslmli olaak uzaktan dntlnbilck şkild oluştuulmuştu. Momnt dntimind, Simns fimasına ait Micomast 440 vktö fkans konvtöü kullanılaak dntim gçklştiilmişti. Dntim snasında gi bslm bilgilinin alınıp işlndiktn sona oluştuulan dntim sinyalinin göndilmsi için, ağ potokollün uygun olaak h biimin bi adsi bulunmaktadı. Kullanılacak vi paktlinin doğu adsldn alınıp doğu y tslim dilmsi gkmktdi. Bu aşamada ağda kullanılan donanımlaa ait ads v alınan vi tipinin n olduğu iyi bilinmlidi. Pofibus hattında dolaşan tokn ın hangi istasyondan n bilgisi alacağı blilnmişti. Tokn bu adslml doğultusunda hattı dolaşmaktadı. Gln vil hxadsimal sayı sistmin gö glmktdi, bu vilin okunabili vi tipin dönüştüülmsi için bi takım dönüşüm işlmli yapılmıştı. Bu dönüşüml oluştuulan yazılımın için gömülmüştü. Bu hsaplama süci milisaniyl içisind gçk zamanlı olaak gçklşmktdi. Sistmd, motoa yumuşak kalkış ampa v duma ampa işlmi ağ üzindn gçklştiilmişti. Sistm ait vil, WinCC pogamı kullanılaak oluştuulan iç tiktl göndilmişti. Buadaki vil daha sona oluştuulan aayüzd gafiksl foma dönüştüülk dğişik yük v hız dğlind hız, momnt, akım, gilim v güç ğili alınaak sonuçlaı üzind youmla yapılmıştı.

85 71 Ağa bağlanan dntlyici v saha aygıtlaının tanıtılmasında bi takım sounla olmuş v çözüm yollaı aaştıılmıştı. H aygıta ait bi od numaası bulunmaktadı. Hadwa oluştuulukn sistm bu numaalaa gö donanımı tanımaktadı. Ancak bu aygıtlaın bazılaına ait od numaalaı bulunamamıştı. Bu sounu aşmak için iki yol üzind aaştıma yapılmıştı. Bunladan biincisi Hadwa dn HW updats sçnği il güncllm, ikincisi bu aygıtlaı pogamın tanıması için GSD dosyalaı oluştumaktı. Gçklştiiln Pofibus ağı il; fkans konvtöü kullanmak sutiyl ASM un gçk zamanlı olaak hız v momnt dntimi gçklştiilmişti. Ağ yapısı üzind yapılacak düznlmll mkzi kontol noktası il saha lmanlaı aasında lktik kablolaı kullanılaak 12 km, optik kablola kullanılaak 23,8 km uzaklıktan dntimlin mümkün olduğu söylnbili. Bu çalışma göstmişti ki bi ASM ya da onlaca saha lmanının izlm v kontolü uzaktan tk mkzdn yapılabilckti. Sistmin, klasik otomasyon sistmlin gö kablolama, hız, snklik, kolay aıza tspiti gibi biçok üstünlükli vadı. Ancak ağ oluştuma safhasına bakıldığında oldukça kamaşık v kuulum maliytinin diğ sistml gö yüksk olabilcği düşünülmktdi. Yapılan bu çalışmada, pofibus ağ yapısı kullanılaak üç fazlı ASM un uzaktan dntimi yapılmış, hızlı vi iltimi saysind ağ gcikmsindn kaynaklanan hatalaın azaldığı göülmüştü.

86 72 KAYNAKAR 1. Bnito, M.D.R., Futs, J.M., Kahoaho, E., Pz, A.N., Pfomanc valuation of fou fildbuss, Emging Tchnologis and Factoy Automation, Pocdings, IEEE Intnational Confnc, 2: (1999). 2. Blans, J.S., Smp, P.V.M., Montava, B.M.A, Optimization of th capacity of Pofibus fo th tansmission of imags and contol taffic, Factoy Communication Systms, 4th IEEE Intnational Wokshop, (2002). 3. Suk,., Sang, H..,, K.C., Rmot fuzzy logic contol fo ntwokd contol systm, Industial Elctonics Socity IECON'01 Th 27th Annual Confnc of th IEEE, 3: (2001). 4., K.C.,, S., Rmot contoll dsign of ntwokd contol systm using gntic algoithm, Industial Elctonics, ISIE IEEE Intnational Symposium,. 3: (2001). 5. Vala, A., Salt, Casanova, J., V., Fus, S., Contol of industial obot with a fildbus, Emging Tchnologis and Factoy Automation, 7th IEEE Intnational Confnc, 2: (1999). 6. Mo-Yun, C., Yodyium, T., Ntwok-basd contol systms: a tutoial, Industial Elctonics Socity, IECON '01 Th 27 th Annual Confnc of th IEEE, 3: (2001). 7., K.C, Kang, S,, S, On-lin fuzzy pfomanc managmnt of Pofibus Ntwoks, Industial Elctonics Socity IECON th Annual Confjnc of th IEEE, 1: (2000). 8., K.C.,, S.,, M.H., Rmot fuzzy logic contol of ntwokd contol systm via Pofibus-DP, Industial Elctonics, IEEE Tansactions on, 50: (2003). 9. Saad, B., S., Cottt, F., A pfomanc analysis of distibutd had al-tim applications, Poc. IEEE int. Wokshop Factoy Commun. Syst, (1997). 10. Michng, C., Yanjun, F., Jun, X., Implmntation of fully intgatd automation with Pofibus, Industial Elctonics Socity IECON 32nd Annual Confnc of IEEE, (2005).

87 Fld, J., PROFINET-scalabl factoy communication fo all applications, Factoy Communication Systms Pocdings IEEE Intnational Wokshop, (2004). 12. in, S.,Y., Ho C.,Y., Tzou, Y.,Y., Distibutd motion contol using al-tim ntwok communication tchniqus, Pow Elctonics and Motion Contol Confnc Pocdings IPEMC Th Thid Intnational, 2: (2000). 13. iu, X., Shi, Z., Yao, Y., iu, G., Zhng, H., i, F., Contol Systm of oading Manipulato, Elctical Machins and Systms Pocdings of th Eighth Intnational Confnc ICEMS 2005, 2: (2005). 14. H, F., Tong, W., Wang, Q., Synchonization Contol Statgy of Multi-moto Systm Basd on Pofibus Ntwok, Automation and ogistics IEEE Intnational Confnc, (2007). 15. Cagill, M., Efficint Dsign of a Succssful Pofibus Pojct, Wat Evnt IET, (2007). 16. Öztük, N., Yılmaz, C., Kahaman, A., Endüstiyl otomasyon ağı il asnkon motoun uzaktan dntimi v pfomans analizi, Pamukkal Ünivsitsi Mühndislik Fakültsi, Mühndislik Bilimli Dgisi, 13(2): (2007). 17. Bingöl O., Yapay sini ağı il modllnn alan yönlndimli bi asnkon motoun üç sviyli viici il hız dntimi, Doktoa Tzi, Gazi Ünivsitsi Fn Bilimli Enstitüsü, Ankaa, 7-35 (2005). 18. Çolak, İ., Asnkon motola, Nobl yayın, Ankaa, 5-24,53-59 (2001). 19. Saıoğlu, M., K., Gökaşan, M., Boğosyan, S., Asnkon makinala v kontolü, Bisn yayınvi, İstanbul, , (2003). 20. Dandıl, B., Gökbulut, M., Ata, F., Doğusal Olmayan Yük Şatlaındaki Asnkon Motoun YSA-PI Hız Dntimi F. Ü. Fn v Mühndislik Bilimli Dgisi, 16(1): (2004). 21. Novotny D.W. and ipo T.A., Vcto Contol and Dynamics of AC Divs, Oxfod Scinc Publications, Nw Yok, 43-77, , , (2000). 22. Stigwald, R.., Pow Elctonic Convt Tchnology, Pocding of Th IEEE, 89(6): (2001).

88 Öztük, N., Yumuşak anahtalamalı asnkon motoun dolaylı vktö dntiminin gçklştiilmsi, Doktoa Tzi, Gazi Ünivsitsi Fn Bilimli Enstitüsü, Ankaa, 9-35(2006). 24. Tzynadlowski, A.M., Contol of Induction Motos, Acadmic Ps, ondon, (2001). 25. Kaus, P., C., Analysis of Elctic Machiny, McGaw-Hill Book Company, Nw Yok, (1986). 26. Öztük N., Bal, G., Bulanık mantık v PI dntimli asnkon motoda paamt tkisinin inclnmsi, Bilimd Modn Yöntml Smpozyumu BMYS 2005, Kocali, (2005). 27. Saygın A., Asnkon moto hız kontolünün matis konvt il hızının dntlnmsi, Doktoa Tzi, Gazi Ünivsitsi Fn Bilimli Enstitüsü, Ankaa, 5-40 (2004). 28. Bal, G., Öztük, N., Alan Yönlndimli Asnkon Motoa Bulanık Kontolün Uygulanması, Gazi Ünivsitsi Fn Bilimli Dgisi, 15(1): 57-71(2002). 29. Aycan, A., Üç fazlı asnkon moto hızının mikoişlmcili bi sistml dntiminin tasaımı v uygulanması, Y. isans Tzi, Gazi Ünivsitsi Fn Bilimli Enstitüsü, Ankaa, 1-26 (1996). 30. Dandıl, B., Gökbulut, M., Asnkon motolaın sinisl-bulanık dntlyici il uygulamalı dntimi, Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. D., 20(2): (2005) 31. Taşkafa, Ş., Asnkon motolaın yapay sini ağlaı il vktö kontolü, Y. isans Tzi, Fıat Ünivsitsi Fn Bilimli Enstitüsü, Elazığ, 1-5 (2006) 32. Saıoğlu, M., K., Gökaşan, M., Boğosyan, S., Asnkon makinala v kontolü, Bisn yayınvi, İstanbul, , (2003) 33. ai Y.,S., in, J.,C., Wang, J., Slf-commission of induction moto divs basd on dict toqu contol, Pow Engining Socity Summ Mting, IEEE, 4: (2000). 34. Vas, P., Vcto Contol of AC Machins, Oxfod Scinc Publications, (1990). 35. Kishnan, R., Elctic Moto Divs Modling, Analysis and Contol, Pntic Hall, Nw Jsy, , (2001).

89 Finch, J.W., Atkinson D.J., Acanly P.P., Scala to vcto : gnal pincipls of modn induction moto contol, IEE 4.int.conf. on pow lctonic and vaiabl spd divs, ondon, (1990). 37. Bos, B.K., Modn Pow Elctonics and AC Divs Pntic Hall, Nw Jsy, 56-74, (2002). 38. Ong, Ch-Mun, Dynamic Simulation of Elctic Machiny, Pntic Hall Pt, Nw Jsy, (1997). 39. Baily.D., Wight,E., Pactical SCADA fo Industy, Elsvi,Oxfod, 1-11,46-52 (2003). 40. Çölksn,R.,Öncik,B., Bilgisaya Hablşmsi v Ağ Tknolojili, Papatya Yayıncılık,İstanbul,1-20,51-56 (1999). 41. Ön, D., Bilgisaya ağlaı, Papatya Yayıncılık, İstanbul, 44-48, (2003). 42. Edm, O. A., Bilgisaya Ağlaı v Açık Sistm Mimaisi, Gazi Kitabvi, Ankaa,10-15,25-32(2004). 43. Aydoğan, T., WoldFIP/ATM yl köpü tasaımı v CAN/PROFIBUS/WoldFIP ağlaının ATM omuga üzindn aabağlaşımı, Doktoa Tzi, Sakaya Ünivsitsi Fn Bilimli Enstitüsü, (2005). 44. Bayılmış, C., Etük, İ., Çkn, C., IEEE Klan kullanaak can sgmntlin gnişltilmsi için yni bi çözüm, Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. D., Kocali 20(2): (2005). 45. Yılmaz, C., Pofibus-DP Ağ Tabanlı Bina Otomasyonu, Doktoa Tzi, Gazi Ünivsitsi Fn Bilimli Enstitüsü,, (2007). 46. Çayan, N., Pnömatikt alansal viyolu uygulamalaı UUSA Hidolik Pnömatik Kongsi v Sgisi, İzmi, (2003) (2008).

90 Çilk, A., Plc (pogamlanabili lojik kontol cihazı) v scada (yöntsl dntim v vi toplama) il ndüstiyl otomasyon uygulaması, Y.isans Tzi, Gazi Ünivsitsi Fn Bilimli Enstitüsü,, Ankaa, 1-31 (2005). 49. Ysl, M., A., PID Yöntminin PC d yazılaak gçklnmsi: Çift cidalı aktö tank sıcaklık kontolü önği, Y. isans Tzi, Yıldız Ünivsitsi Fn Bilimli Enstitüsü,, İstanbul, (2007).

91 77 EK-1 Uygulama Paamtli (a)

92 78 EK-1(Dvamı) Uygulama Paamtli (b)

93 79 EK-1(Dvamı) Uygulama Paamtli (c)

94 80 EK-1(Dvamı) Uygulama Paamtli (d)

95 81 EK-1(Dvamı) Uygulama Paamtli ()

96 82 EK-1(Dvamı) Uygulama Paamtli (f)

97 83 EK-1(Dvamı) Uygulama Paamtli (g)

98 84 EK-1(Dvamı) Uygulama Paamtli (h)

99 85 EK-1(Dvam) Uygulama Paamtli (i) (a),(b),(c),(d),(),(f),(g),(h),(i) Micomast 440 uygulama paamtli