Endüstriyel Kumanda ve Otomasyon Sistemleri |
1. Bölüm

Endüstriyel kumanda ve otomasyon sistemleri endüstride önemli bir yer kaplamakla birlikte PLC ve DCS gibi cihazlarla yerini sağlamlaştırmaktadır. Yazı serimizin bu bölümünde kumanda devrelerine genel bir giriş yapacağız.

A- A+

12.03.2016 tarihli yazı 28289 kez okunmuştur.

Otomasyon Kumanda PLC DCS Kontaktör Pnömatik Röle

Kumanda Devreleri

Kumanda devreleri bir sistemin çalışmasına ait isterleri sağlayan modüllerdir. Birim veya düzeneklerden oluşabilirler. Kumanda birimi ise kumandası yapılacak sistemin durumu ile ilgili alınan mantıksal işaretleri değerlendirmekte ve isterleri sağlayan mantıksal kumanda işaretlerini üretmektedir.

►İlginizi Çekebilir: HVAC Sistemlerinde Otomasyon ve Enerji Verimliliği

Kumanda devrelerinden bahsetmek gerekirse bu devreler sektörde kontrol ve otomasyon sistemlerinin büyük bölümünü oluşturmaktadır. Elektriksel elemanlardan röle, kontaktör, zaman rölesi, sayıcı ve pnömatik elemanlarla gerçeklenebilmektedirler. Modern otomasyon sistemlerinde ise bu elemanların yerini PLC almıştır.

Kumanda elemanları ile çeşitli algılayıcılardan oluşan kumanda sistemi belli mantıksal kurallara göre işleyişini sürdürmektedir. Aşağıdaki görselde kumanda sistemi ve çalışma mantığı özetlenmiştir.

Gösterilen birimlerden enerji/güç birimine örnek olarak elektrik enerjisi verilebilirken, uygulama birimi için kontaktör gösterilebilmektedir. Bunun yanı sıra, kumanda edilen sistem olarak elektrik motoru ifade edilebilir. Görselde yer alan kumanda birimi, kumanda devreleri veya PLC gibi sayısal kontrol elemanlarından oluşmaktadır. Algılama birimi ise sistemle ilgili gerekli verilerin eldesini sağlayan sensörlerden meydana gelmektedir.

Kumanda Elemanları

Temel kumanda elemanları aşağıdaki gibi sıralanabilir:

Kontaktör: Kumandası gerçekleştirilen sistemi enerji kaynağına bağlama-ayırma işlevini yerine getiren bir elemandır. Elektromekanik ve yarıiletken elemanlardan meydana gelen çeşitleri yaygın kullanıma sahiptir.

Bobin devresi, güç kontakları ve yardımcı kontaklardan oluşan elektromekanik kontaktör elektrik enerjisiyle uyarılmaktadır. Bobin devresine enerji geldiğinde kontak konumları değişir ve kontaktörün elektriksel ve mekanik zaman sabitlerine bağlı olarak belli gecikmelerle bu değişimler gerçekleşmektedir.

Aşağıda kontaktöre ait çalışma grafiği verilmiştir. K₁ bobin devresindeki gerilimi, k₁ kontak durumunu, t₁ kapama ve t₂ açma gecikmesini ifade etmektedir.

Elektropnömatik Kumanda Elemanları: Basınçlı havanın sahip olduğu potansiyel enerjiyi mekanik enerjiye çeviren pnömatik sürücü ve ya pnömatik iş elemanlarının kumandası yön denetim valfi ile sağlanmaktadır. Elektriksel kumanda elemanlarından farklı olarak kapalı konumda iken kesimde (hava akımına izin verilmez), açık konumda iken iletimdedirler (hava akımına izin verilir).

Kumanda edilen yolun sayısına ve konumuna göre sınıflandırılırlar.

Zaman Rölesi: Uyarıldıktan belli bir süre sonra kontakları konum değiştiren veya bir çıkış işareti üreten elektromekanik, elektronik veya pnömatik kumanda devresi elemanıdır. Gecikmeli kapatan (On-delay) ve gecikmeli açan (Off-delay) en çok kullanılan çeşitleridir.

On-delay zaman rölesine ait gösterim biçimleri ve çalışması aşağıda gösterilmiştir (K1T zaman rölesi, K1 kontaktör, t_d gecikme süresi).

►İlginizi Çekebilir: Temel Pnömatik Sistemler | Endüstriyel Otomasyon

Bu tip zaman rölesinin işlevini yerine getirmesi için sürekli olarak uyarılması gerekmektedir.

Off-delay zaman rölesine ait gösterim biçimleri ve çalışması aşağıda gösterilmiştir (K1T zaman rölesi, K1 kontaktör, t_d gecikme süresi).

Kumanda Algılama Elemanları: Sistem durumu ile ilgili veriler algılama elemanlarınca kumanda birimine iletilmektedir.

PLC ile Kumanda

Konvasiyonel kumanda sistemlerinin aksine modern sistemlerde PLC (Programmable Logic Controller-Programlanabilir Lojik Kontrolör) tercih edilmektedir.

PLC ile gerçeklenen bir kumanda sistemi tasarım, devreye alma, izleme, kumanda işlevinde değişiklik ve otomasyon sistemlerinin kurulması yönlerinden konvansiyonel sistemlerden üstündür. Bununla birlikte PLC ile birlikte röle, kontaktör ve sayıcı gibi elemanların kullanıldığı devrelerin yerini yazılımlar almıştır.

DCS ile Kumanda

DCS (Distributed Control System) kumanda ve otomasyon sistemlerinde yeni bir trend olmakla birlikte, yedi temel alanda kullanıcıya fayda sağlamaktadır. Bunlar; entegrasyon, performans, ölçeklenebilirlik, modernizasyon, tesis ve veri güvenliği, yenilikçilik ve küresel uzman ağıdır.

Aslında uzun yıllardır pazarda bulunan DCS sistemleri güçlü ve esnek yapısı ile endüstrinin her segmentine hizmet verebilme kapasitesindedir. Yaygın olarak kullanıldığı sektörler; çimento, demir-çelik, enerji, cam, gıda, ilaç, kimya, petro-kimya, rafinerilerdir. Temel olarak proses kontrolünde tercih edildiği söylenebilmektedir. Yani akış, seviye, sıcaklık, basınç gibi analog değerlerin sıkça kullanıldığı ve bunların operasyonel kontrolünün olduğu alanlarda DCS’ten yararlanılmaktadır.

PLC vs DCS

Kullanılacak sistem/kontrolör seçimi yapılırken aşağıdaki maddeler göz önüne alınmalıdır?

► Fabrikanız için uzun vadedeki planlarınız nelerdir? Her kontrol işlemini DCS’e bağlamak gibi bir niyetiniz varsa ve şu anda çalıştığınız proses zaten bunun bir parçası ise DCS taşıma işlemini hali hazırda başlatmak niçin vaktiniz yok demektir.

► Çalıştığınız proses bağımsız, destekelyici veya skid sistem mi? PLC ve HMI kombinasyonu ihtiyaçlarınızı karşılıyor ve DCS sistemine geçişi ileride düşünüyorsanız, sisteminiz PLC ve HMI kombinasyonunu kullanmaya devam edebilir.

► Sisteminizi kendiniz yapılandırmak, kurmak ve devreye almak mı istiyorsunuz? DCS ile alakalı herheangi bir eğitiminiz bulunmaması durumunda, PLC ve HMI kombinasyonunuzu tercih etmeniz gerekmektedir. Bunun nedeni ise DCS paketlerinin oldukça kompleks olması ve eğitimi olmayan bir kişinin zorluk yaşama ihtimalinin yüksek olmasıdır.

► Yüksek bulunurluğa sahip bir sisteme mi ihtiyacınız var? Ya kontrolörünüz bozulur ve hazırladığınız HMI kapanırsa? Bu durumda kontrolörünüz ve operatör sistem serverlarınız için artıklığa ihityacınız olabilir. Belirtilen şartlar altında DCS’in düşünülmesi gerekmektedir.

► Birden fazla müşteriye, trend bir pakete, toplu bir sisteme ve diğer DCS özelliklerine mi ihtiyacınız olacak? Bu özellikleri sağlayabilicek HMI paketleri bulunabilmektedir ancak DCS bu istekleri rahatlıkla karşılayacak bir alternatif olarak düşünülebilir.

► Çalıştığınız büyük sistemin kurulması ve devreye alınması mı gerekiyor? Bu durumda DCS şiddetlice önerilmektedir. Bu uzun vadede zaman ve parada tasarruf etmenizi sağlayacaktır.