Hazırlayanlar: Bulent VURGUN,Elektronik Yük.Müh. Genel Müdür Sadık ŞENOL,Elektrik Yük.Müh. Satış Müdürü ASP Otomasyon Ltd.Şti. Büyük bir demir çelik işletmesinde (İSDEMİR) OPC uygulaması: Ham çelik, yassı mamul ve kangal konularında imalat yapan, tam ölçekli bir demir ve çelik fabrikası olan İSDEMİR, işletme içinde kurulu olan otomasyon sistemlerine ait dinamik üretim bilgilerini bir yerde toplamak ve ileride istenen bazı prosesleri birbirine bağlamak üzere kapsamlı bir proje geliştiriyordu. Birbirinden farklı markalarda, işletme içinde dağılmış, bir sürü kontrol sistemi vardı. Burada, tüm bilgilerin izlenmesi ve işlenmesi için standart bir haberleşme yöntemine ihtiyaç duydular. ASP Otomasyon konuyla ilgili görevi üzerine aldı. Endüstriyel Otomasyon konusunda uzun yıllara dayalı tecrübesi sayesinde, temsilcisi olduğu Kepware OPC ürünlerini kullanarak; ekonomik ve güvenli bir yolla güvenilir bir çözüm üretti. Şekil-1 : Genel sistem topolojisi
İşletmede nerdeyse her ünitenin kendi kontrol sistemi ve her kontrol sisteminin kendi HMI görüntüleme altyapısı vardı. Bazı sistemlerin HMI üniteleri ise talep edilen bilgi transferine hiçbir anlamda destek veremeyecek kadar eskiydi. Yani bu ünitelerde PLC/DCS kontrol ünitelerine doğrudan bağlanıp veri transferi yapmak gerekecekti. Bir başka zorluk da; tüm kontrol sistemlerinin birbirinden bağımsız kontrol adacıkları şeklinde olmasıydı. İşletmedeki kontrol yapısını basit olarak 2 grupta toplayabiliriz: Verilerin doğrudan PLC/DCS cihazlarından okunması gereken üniteler. a)redundant network /Redundant PLC & DCS ler. b)single network / Single PLC & DCS ler. Verilerin HMI kurulu PC ler üzerinden okunması. (HMI/Scada birimlerinin nispeten yeni olduğu üniteler) a)redundant HMI/Scada' lar. b)single HMI/Scada' lar. Amacımız, herhangi bir sistem fonksiyonunu veya mevcut yedekli yapının bize sunduğu avantajlardan ödün vermeden, işletme genelini görecek şekilde, tek bir HMI server/üretim raporlama sistemi kurabilecek veri bütünlüğüne erişmektir. Çok farklı kontrol sistemleri ve bunların birbirinden farklı veri tabanı yapılarıyle, sistemler arası veri transferi oldukça güç ve karmaşık bir iştir. Düşünün ki birinde real ya da integer olan veri, diğer tarafta farklı bir veri tipinde olabilir. Fazla bir mühendislik enerjisi harcamadan ve yatırım maliyetlerini şişirmeksizin çözüme ulaşmalıydık. Ayrıca bu işi sistemlerde performas problemleri oluşturmadan, mümkünse hiçbir PLC/DCS cihazınnı restart edilme gerksinimi gibi baş ağrıtıcı sorunlar oluşturmadan çözüm bulunmalıdır. Hal böyle olunca burada OPC Server teknolojisine ihtiyac duyulacağı açıktır. Kepware OPC Server Teknolojisi ve diğer yardımcı OPC ürünlerini kullanarak, ASP Otomasyon, geniş bir yerleşkeye dağılmış olan kontrol sistemlerinden (PLC, DCS ve EnerjiAnalizörü gibi) gerekli verileri başarıyla topladı. Sistemin karmaşıklığı bütün üretim birimlerinin tek bir platformda buluşma ihtiyacından kaynaklanmaktaydı. Bu karmaşa ancak tek OPC teknolojisi gibi modüler bir platform ile basitleşebilir ve sağlam bir yapıda istemcilere hizmet sunabilirdi.
Aşağıda bu işlemler sonucunda ulaşılan çözümün kısa grafiksel anlatımını bulabilirsiniz. Şekil-2:Genel sistem bağlantısı ve Veri akışı (Not:Sistemde soluk olarak gösterilen cihazlar işletmede daha önce var olan cihazlardır) OPC haberleşmesinin hem okuma hem de yazma desteğinin olması ileride, sisteminin kurulumundan sonra, proses mühendislerinin, tüm sistemler çalışırken sağlıklı ve hızlı kararlar alma fırsatını sunacaktır. Projenin uygulama aşamalarından bahsetmek gerekirse, projenin temel olarak 3 aşamadan oluştuğunu söylemek mümkündür: 1.Aşama-Tekil yapıda olup herhangibir OPC server a sahip olmayanlar cihazlar ile haberleşme, 2.Aşama-Redundant (Yedekli) yapıya sahip aynı zamanda OPC server ı da olan kontrolör çiftleri, 3.Aşama-Redundant (Yedekli) yapıya sahip fakat OPC server ı olmayan kontrolör çiftleri. 1. Aşamanın Uygulaması: İşletme içinde tekil yapıda bulunan kontrolörlerle/enerji analizörleriyle/akıllı Rölelerle haberleşme işi, her biri için uygun Kepware OPC server sürücüsü kurup, kullanılarak aşağıdaki gibi çözüldü. Burada Kepware in diğer bir avantajı daha ortaya çıkmış oldu. Tekbir OPC server kullanarak işletme içinde aynı networkte kurulu aynı tipte bir sürü PLC ve uygun başka bir driver kullanarak da bir sürü enerji analizörü rölelerle haberleşildi. Açıkca görüleceği gibi bu özellik işletmeye kayda değer bir maliyet avantajı sunmaktadır.
Şekil-3:Standart OPC driver ile haberleşme bağlantısı 2. Aşamanın Uygulanması: ASP Otomasyon un projeye kattığı diğer bir anahtar ürün ise Kepware in Redundancy Master ürünüdür. Projede Redundancy Master, OPC Server çiftlerini tek kaynak olarak göstererek yedeklilik avantajlarını korudu. Mevcut yedekli (redundant) OPC server PC lerden Şekil-4: Kepware RedundancyMaster ürünü ile Reduntant Yedekli yapı kurulması bilgi toplarken; veri sürekliliğini ve güvenilirliğini artırmak amacıyle projeye OPC Redundancy Master ürünü dahil edilmiştir. Böylece mevcutta OPC platformuna çıkmış yeni kurulu yapılar, yeniden OPC server almaksızın, sadece Kepware RedundancyMaster ürününü kullanarak istenen bilgiler yukarı düzeye çıkarılmış oldu (3.Seviye Otomasyon).
3. Aşamanın Uygulanması: Entegrasyonun son belki de en orijinal parçası olarak, herhangi bir OPC platformuna çıkmayan yedekli (redundant) PLC işlemcilerinden, tek bir PC platformunda yedekli bilgi toplanması vardı. Bu işi yapmanın, aşağıdaki şekil-5 de açıklandığı gibi, 2 yöntemi olabilirdi. Şeklin sol tarafında gösterilen yöntem akla ilk gelen ve bir önceki aşamayla benzerliği olan klasik yöntemdir. Her bir yedekli kontrolöre, 2 adet PC ye kurulu 2 adet OPC Server üzerinden bağlanmak ve 3.bir PC ye kurulu Kepware Redundancy Master ürünü kullanarak onları yedekli yapıya kavuşturmak olacaktı. Ancak bu yöntem ilave PC donanımı gerektirmekteydi. Bu nedenle ikinci bir yöntem geliştirildi. Sağ tarafta da bu yöntem şekilsel olarak anlatımı vardır. İkinci yöntemde, aynı PC içinde 1adet OPC server ve 1adet LinkMaster kullanarak sorun çözüldü. Her iki yöntemi karşılaştırdığımızda, birinci yöntemde 2adet PC, 2adet OPC server ve 1adet RedundancyMaster kullanılacaktı. ikinci yöntemde ise 1adet PC, 1adet OPC server ve 1adet LinkMaster kullanıldı. Bu yöntemde tek bir PC ile her iki PLC den tüm istenen TAG lerin okunmasının sağlanması onun tercih edilmesini sağladı. Bu yöntemin teorik açıklaması aşağıdaki gibidir: Kepware'in Link Master ürünü genel olarak, bir OPC server dan diğerine veri köprüsü oluşturma işini sağlamak için kullanılır. ASP Otomasyon burada daha önce hiç denenmemiş bir uygulama şeklini geliştirdi. Link Master, bu projede, aynı OPC server (Kepware) içinde veri grupları arasında köprü görevini üstlendi. Her iki PLC işlemcisinden gelen veriler bir çift grupta toplandı ve üçüncü bir hayali grup ise link master için oluşturuldu. PLC lerden herhangi biri devre dışı olduğunda Link Master veri kalitesini "Bad" olarak görmekte ve üçüncü gruba yazmasını durdurmaktadır. Yani burda Link Master iki haberleşme kanalını köprülemek için kullanılmıştır. Şekil-5:LinkMaster ürünü ile redundant yapı kurulması
Şekilde de görülebileceği gibi, üçüncü grup veriler aslında ilk iki grup verinin 3. ye yazılması ile oluşmaktadır. Aşağıda her bir işlemin adım adım uygulanışı verilmiştir. PLC1 Tag leri OPC Server içinde oluşturuldu ve Tag Grup1 oluşturuldu. PLC2 Tag leri ki aslında bunlar PLC1 tagleri ile aynıdır, OPC Server içinde oluşturuldu ve böylelikle Tag Grup2 oluşturuldu. Hafıza Tag leri kullanılarak Tag Grup1 ve Tag Grup2 ile aynı veri tipinde olacak şekilde Tag Grup3 OPC Server i içinde oluşturuldu. LinkMaster, şayet veri kalitesinde bir problem yoksa,tag Grup1 den Tag Grup3 e yazdı. LinkMaster, şayet veri kalitesinde bir problem yoksa,tag Grup2 den Tag Grup3 e yazdı. Şayet Tag Grup1 ve Tag Grup2 den herhangi bir tag'in kalitesi düzgün değilse, LinkMaster o değerin veri güncelleştirmesini durdurur. Tag Grup 3 verileri tepedeki HMI server i tarafından okunur. Bu işlem benzer durumdaki tüm PLClere de şekilde gösterildiği gibi başarıyle uygulandı. Şekil-6:Kepware LinkMaster ürünüyle redundancy (yedekli yapı) oluşturulmuş PLC ler Tüm bu aşamaların ardından fabrikada dağıtılmış bir yapıda olan farklı marka ve modellerle çevrili kontrol sistemlerinden tek bir platformda veri toplanması sağlanmıştır.