top of page

Blog Posts

Bilmeniz Gereken Beş Terim: SCADA, DCS, PLC, RTU ve Akıllı Cihaz

Bu teknik makale, #SCADA ve #endüstriyel #otomasyon alanında kullanılan terminolojiye ışık tutmaktadır. SCADA, Dağıtılmış Kontrol Sistemi (#DCS), Programlanabilir Mantık Denetleyicisi (#PLC), Uzak Terminal Birimi (#RTU) ve Akıllı Cihaz terimleri, endüstriyel #telemetri sistemi açısından çok önemlidir.



Şu beş terime ışık tutalım:


 

1| SCADA Sistemi

Bir #SCADA (veya denetleyici kontrol ve veri toplama) sistemi, bir iletişim sistemi aracılığıyla bir ana istasyona geri bağlanan saha verilerini toplayan bir dizi uzak terminal biriminden (veya RTU'lardan) oluşan bir sistem anlamına gelir.


Ana istasyon, alınan verileri görüntüler ve ayrıca operatörün uzaktan kontrol görevlerini gerçekleştirmesine izin verir.


Doğru ve zamanında veriler (normalde gerçek zamanlı), tesisin ve sürecin işleyişinin optimizasyonuna olanak tanır. Diğer bir fayda ise daha verimli, güvenilir ve en önemlisi daha güvenli operasyonlardır. Tüm bunlar, daha önceki otomatik olmayan sistemlere kıyasla daha düşük bir işletme maliyeti ile sonuçlanır.


SCADA sistemlerinin tanımı ile süreç kontrol sistemlerinin tanımı arasında oldukça fazla bir karışıklık vardır. SCADA, uzak veya uzak operasyon çağrışımına sahiptir.


Kaçınılmaz soru, "uzaktan" uzaklığın ne kadar olduğudur - tipik olarak bu, kontrol edilen konum ile kontrol edilen konum arasındaki mesafenin doğrudan kablolu kontrolün pratik olmadığı bir mesafe olduğu anlamına gelir. (yani, bir iletişim bağlantısı sistemin kritik bir bileşenidir)

Başarılı bir SCADA kurulumu, sistemin işletilmesi konusunda tüm personelin yeterli ve kapsamlı eğitimi ile kanıtlanmış ve güvenilir teknolojinin kullanılmasına bağlıdır.


Başarısız SCADA sistemlerinin bir geçmişi vardır - bu sistemlere katkıda bulunan faktörler, sistemin çeşitli bileşenlerinin yetersiz entegrasyonunu, sistemdeki gereksiz karmaşıklığı, güvenilmez donanımları ve kanıtlanmamış yazılımları vardır.


Bugün donanım güvenilirliği daha az sorun teşkil ediyor, ancak artan #yazılım karmaşıklığı yeni zorluklar yaratıyor.

Geçerken, birçok operatörün bir SCADA sistemini yalnızca RTU'ların, iletişim bağlantılarının ve ana istasyonun (hepsi SCADA sisteminin çatısı altında yer alır) düzgün performansı ile değil, aynı zamanda saha cihazları (hem #dönüştürücüler hem de #kontrol cihazları) ile değerlendirdiğine dikkat edilmelidir. ).


Ancak saha cihazları bu kılavuzdaki SCADA kapsamı dışındadır ve daha fazla tartışılmayacaktır. Tipik bir SCADA sisteminin bir diyagramı aşağıda verilmiştir.


Şekil 1 – Tipik Bir SCADA Sisteminin Şeması

Daha karmaşık bir SCADA sisteminde esas olarak beş seviye veya hiyerarşi vardır:


1| Saha Seviyesi Enstrümantasyon ve Kontrol Cihazları

2| Marshalling Terminalleri ve RTU'lar

3| Haberleşme Sistemi

4| Ana İstasyon(lar)

5| Ticari Veri İşleme Departmanı Bilgisayar Sistemi


RTU, her bir uzak sahada bulunan analog ve dijital saha sinyallerine bir arayüz sağlar.


Haberleşme sistemi, ana istasyon ve uzak siteler arasındaki iletişim için bir yol sağlar. Bu iletişim sistemi radyo, telefon hattı, mikrodalga ve hatta uydu olabilir. Verimli ve optimum veri aktarımı için özel protokoller ve hata algılama felsefeleri kullanılır.

Ana istasyon (ve alt yöneticiler) çeşitli RTU'lardan veri toplar ve genellikle bilgilerin görüntülenmesi ve uzak sitelerin kontrolü için bir operatör arayüzü sağlar. Büyük telemetri sistemlerinde, alt ana siteler uzak sitelerden bilgi toplar ve kontrol ana istasyonuna bir röle görevi görür.


SCADA teknolojisi altmışlı yılların başından beri var olmuştur ve artık mümkün olan iki rakip yaklaşım daha vardır: dağıtılmış kontrol sistemi (DCS) ve programlanabilir mantıksal kontrolör (PLC).

Ayrıca, tüm bu sistemlerde akıllı enstrümanları anahtar bileşen olarak kullanma yönünde artan bir eğilim olmuştur. Elbette gerçek dünyada tasarımcı, uygulamasına uygun etkili bir sistem üretmek için dört yaklaşımı karıştıracak ve eşleştirecektir.


Şekil 2 – SCADA Sistemi

SCADA Sisteminin Dikkat Edilmesi Gereken Hususlar

  • Genel kontrol gereksinimleri

  • sıra mantığı

  • Analog döngü kontrolü

  • Analog ve dijital noktaların oranı ve sayısı

  • Kontrol ve veri toplama hızı

  • Ana/operatör kontrol istasyonları

  • Gerekli ekran türleri

  • Tarihsel arşivleme gereksinimleri

  • Sistem değerlendirmesi

  • Güvenilirlik/kullanılabilirlik

  • iletişim hızı

  • Sistem yedekliliği

  • Genişletme yeteneği

  • Uygulama yazılımı ve modelleme


SCADA Sisteminin Faydaları

Açıkçası, bir SCADA sisteminin başlangıç maliyetinin gerekçelendirilmesi gerekir. Bir SCADA sisteminin uygulanmasının birkaç tipik nedeni şunlardır:

  • Sistemin optimizasyonu sayesinde tasarruf sağlayan tesis veya prosesin iyileştirilmiş çalışması

  • Personel verimliliğinin artması

  • Daha iyi bilgi ve iyileştirilmiş kontrol sayesinde sistemin geliştirilmiş güvenliği

  • Tesis ekipmanlarının korunması

  • Sistemin arızalanmasından çevrenin korunması

  • Tesisin optimizasyonu sayesinde iyileştirilmiş enerji tasarrufu

  • Müşterilerin daha hızlı ve doğru şekilde faturalandırılabilmesi için iyileştirilmiş ve daha hızlı veri alınması

  • Gazın güvenliği ve ölçümü için hükümet düzenlemeleri (telif hakkı ve vergi vb. için)



2| Dağıtılmış Kontrol Sistemi (DCS)

Bir DCS'de, veri toplama ve kontrol işlevleri, kontrol edilen cihazların veya verilerin toplandığı cihazın yakınında bulunan bir dizi dağıtılmış mikroişlemci tabanlı birim tarafından gerçekleştirilir.


DCS sistemleri, çok karmaşık analog (örneğin döngü) kontrol yeteneği sağlayan sistemlere dönüşmüştür. Kolay sistem konfigürasyonları ve operatör kontrolü sağlamak için yakından entegre edilmiş bir dizi operatör arayüzü (veya insan makine arayüzü) sağlanmıştır.

Veri otoyolu normalde oldukça yüksek hızlara sahiptir (tipik olarak 1 Mbps'den 10 Mbps'ye kadar).


Şekil 3 – Dağıtılmış Kontrol Sistemi (DCS)

3| Programlanabilir Mantık Denetleyicisi (PLC)

1970'lerin sonlarından bu yana, PLC'ler kablolu röleleri merdiven (Lader) mantığı yazılımı ve katı hal elektronik giriş ve çıkış modüllerinin bir kombinasyonu ile değiştirmiştir.


Çok ekonomik fiyatlı standart bir donanım çözümü sundukları için genellikle bir SCADA RTU'nun uygulanmasında kullanılırlar.

Şekil 4 – Programlanabilir Mantık Denetleyicisi (PLC) Sistemi
 

Saha Cihazları PLC'lere Nasıl Bağlanır (VIDEO)


Bölüm 1


Bölüm 2



4| Uzak Terminal Birimi (RTU)

Adından da anlaşılacağı gibi bir RTU (bazen uzak telemetri birimi olarak anılır), merkezi istasyondan bazı uzak konumlardaki ekipmanı izleyen ve kontrol eden, genellikle mikroişlemci tabanlı bağımsız bir veri toplama ve kontrol birimidir.


Birincil görevi, uzak konumdaki proses ekipmanından verileri kontrol etmek ve almak ve bu verileri merkezi bir istasyona geri aktarmaktır.


Genel olarak, yapılandırma ve kontrol programlarının bazı merkezi istasyonlardan dinamik olarak indirilmesi olanağına da sahiptir. Bazı RTU programlama birimleri tarafından yerel olarak yapılandırılacak bir tesis de bulunmaktadır.


Geleneksel olarak RTU'nun bazı merkezi istasyonlarla iletişim kurmasına rağmen, diğer RTU'lar ile eşler arası bir temelde iletişim kurmak da mümkündür. RTU, aynı zamanda, merkez istasyondan erişilemeyen başka bir RTU'ya bir aktarma istasyonu (bazen bir depolama ve yönlendirme istasyonu olarak da adlandırılır) olarak da hareket edebilir.


Küçük boyutlu RTU'lar genellikle 10 ila 20'den az analog ve dijital sinyale sahiptir, orta boyutlu RTU'lar 100 dijital ve 30 ila 40 analog girişe sahiptir. Bundan daha büyük kapasiteye sahip RTU'lar büyük olarak sınıflandırılabilir.


Tipik bir RTU yapılandırması Şekil 5'te gösterilmektedir:

Şekil 5 – Tipik RTU Donanım Yapısı

Tipik RTU donanım modülleri şunları içerir:

  • Kontrol işlemcisi ve ilgili bellek

  • Analog girişler

  • Analog çıkışlar

  • Sayaç girişleri

  • Dijital girişler

  • Dijital çıkışlar

  • Haberleşme arayüz(ler)i

  • Güç kaynağı

  • RTU rafı ve muhafazası


Bir RTU sistemi için tipik gereksinimler:


Bir şartname yazılırken aşağıdaki hususlar dikkate alınmalıdır:


Donanım:

  • Bireysel RTU genişletilebilirliği (tipik olarak 200'e kadar analog ve dijital nokta)

  • Raf modülleri

  • Bir sistemdeki maksimum RTU sahası sayısı 255'e genişletilebilir olacaktır.

  • Modüler sistem – kurulumda belirli bir sıra veya konum yoktur (bir raftaki modüllerin)

  • Sağlam çalışma – bir modülün arızalanması diğer modüllerin performansını etkilemez

  • Güç tüketiminin en aza indirilmesi (CMOS bir avantaj olabilir)

  • Isı üretimi en aza indirildi

  • Sağlam ve sağlam fiziksel yapı

  • Gürültü bağışıklığının maksimize edilmesi (zorlu ortam nedeniyle)

  • –10 ila 65°C sıcaklık (çalışma koşulları)

  • %90'a kadar bağıl nem

  • Teşhisin net göstergesi

  • Görünür durum LED'leri

  • Yerel arıza teşhisi mümkündür

  • Uzaktan arıza teşhisi seçeneği

  • Her G/Ç modülünün ve kanalın durumu (program çalışıyor/başarısız/iletişim tamam/başarısız)

  • Modüllerin tümü tek bir ortak veri yoluna bağlı

  • Modüllerin veriyoluna fiziksel ara bağlantısı sağlam ve zorlu ortamlarda kullanım için uygun olacaktır.

  • Saha kablolarının kurulum kolaylığı

  • Modül değiştirme kolaylığı

  • Kablo bağlantılarının kesilmesi ve yeniden bağlanması için çıkarılabilir vidalı terminaller


Çevresel Hususlar:

RTU normalde oldukça zorlu çevre koşullarına sahip uzak bir yere kurulur.


Tipik olarak aşağıdaki koşullar için belirtilir:

  • 0 ila +60°C arası ortam sıcaklığı aralığı (ancak –30°C ila 60°C arasındaki özellikler nadir değildir)

  • –20°C ile +70°C arasında depolama sıcaklığı aralığı

  • 0 ila 95 arasında yoğuşmasız bağıl nem

  • 150 ohm kaynak empedansı ile 2 saniye boyunca tipik olarak 2,5 kV, 1 MHz güç dalgalanmalarına dayanacak aşırı gerilime dayanıklılık özelliği

  • Üniteden 30 cm mesafede 1,5 cm kıvılcımların boşaltıldığı statik boşalma testi

  • Diğer gereksinimler arasında toz, titreşim, yağmur, tuz ve sis koruması yer alır.


Yazılım:

  • Donanımın yazılım yapılandırmasının mevcut gerçek donanımla uyumluluk kontrolleri

  • Hem harici olaylardan hem de dahili arızalardan sistemde oluşan tüm hataların log tutulması

  • Tüm hata günlüklerine ve durum kayıtlarına uzaktan erişim

  • Güç kaynağının kesilmesi veya diğer arızalar nedeniyle sistemin kapatılmasına veya açılmasına rağmen yazılım sürekli çalışır

  • Tüm analog giriş kanallarında sağlanan donanım filtreleme

  • Uygulama programı kalıcı RAM'de bulunur

  • Şunlar için yapılandırma ve tanılama araçları:

    • Sistem kurulumu

    • Donanım ve yazılım kurulumu

    • Uygulama kodu geliştirme/yönetim/operasyon

    • Hata günlükleri

    • Uzak ve yerel operasyon


5| Akıllı Cihaz

Eksiksiz olması için belirtilmesi gereken bir diğer cihaz, hem PLC'lerin hem de DCS sistemlerinin arayüz oluşturabileceği akıllı cihazdır.


Bu terim bazen yanlış kullanılsa da, tipik olarak, bazı teşhis panellerine veya bilgisayar tabanlı sistemlere sağlanan dijital veri iletişimine sahip akıllı (mikroişlemci tabanlı) bir dijital ölçüm sensörü (bir akış ölçer gibi) anlamına gelir.


Şekil 6 – Tipik bir akıllı cihaz örneği

Doküman:

Practical SCADA for Industry by David Bailey, Edwin Wright

Format:

PDF

Boyut:

2.54 MB

Sayfa:

110

İndirme:



Referans Kaynak: Practical SCADA for Industry by David Bailey, Edwin Wright

140 views0 comments
  • Beyaz LinkedIn Simge
  • Beyaz Facebook Simge
  • Beyaz Heyecan Simge

BU İÇERİĞE EMOJİ İLE TEPKİ VER