SCADA Veri Toplama ve Kontrol (2020-2021) PDF

BİLGİSAYARLI VERİ TOPLAMA VE KONTROL Topak 0 DERSİN ADI: AKO 213 SCADA SİSTEMLERİ. DÖNEMİ: 2020- 2021 GÜZ ÖĞR.ELEMANI: Öğr. Gör. Murat ASLAN DERS SAATLERİ: Salı 9.25 – 12.00 Telefon: 372 – 378...

BİLGİSAYARLI VERİ TOPLAMA VE KONTROL Topak 0 DERSİN ADI: AKO 213 SCADA SİSTEMLERİ. DÖNEMİ: 2020- 2021 GÜZ ÖĞR.ELEMANI: Öğr. Gör. Murat ASLAN DERS SAATLERİ: Salı 9.25 – 12.00 Telefon: 372 – 3782005 / 114 E-Posta: [email protected] KAYNAKLAR: 1-) Gökhan Dinçer, PC ile Endüstriyel Kontrol ve Veri Toplama,İnfo Gate, 2008, İstanbul, Türkiye 2-) Öğr. Gör. Harun TOPAK - Bilgisayarlı Veri Toplama ve Kontrol. 3-) WinTr SCADA PROGRAMI https://www.fultek.com.tr/programlar/scada/ 4-) Konu ile ilgili Eğitim Videoları ve Meslek Uzmanlarının Paylaşımları. KONULAR: 1-) OTOMASYON SİSTEMLERİ 2-) ENDÜSTRİYEL OTOMASYON 3-) SCADA SİSTEMİNİN GENEL YAPISI 4-) SCADA SİSTEMİNİN İŞLEVLERİ 5-) SCADA SİSTEMİNİN YAPISI 6-) SCADA SİSTEMİNİN UYGULAMA ALANLARI 7-) VERİ TOPLAMA 8-) SCADA SİSTEMİNİN KONTROL BİRİMLERİ 9-) KONTROL MERKEZİ MİMARİSİ 10-) KONTROL MERKEZLERİNDE KULLANILAN BİLGİSAYAR ÇEŞİTLERİ 11-) SCADA YAZILIMLARI ,DEMO YAZILIM UYGULAMALARI. 12-) SCADA KONTROL MERKEZİ KULLANICI ARABİRİMİ, DEMO YAZILIM UYGULAMALARI. 13-) SCADA KONTROL MERKEZİ VERİ DEPOLAMA BİRİMLERİ, DEMO YAZILIM UYGULAMALARI. 14-) SCADA UZAKTAN BİLGİ TOPLAMA VE DENETLEME BİRİMİ, GÜÇ KAYNAĞI ÜNİTESİ, DEMO YAZILIM UYGULAMALARI. ÖN ŞART: - NOT BAREMİ: 1 Vize: %40 + 1 Final : % 60 BAŞARILAR DİLERİM.  BİLGİSAYARLI VERİ TOPLAMA VE KONTROL BÖLÜM 1 Topak OTOMASYON SİSTEMLERİ 1.1. GÜNÜMÜZDE OTOMASYON Üretimin,çalışanların sayısı ve performansıyla paralel olduğu,ne kadar çok işçi çalışırsa o kadar çok üretim mantığıyla yürüyen ama kalite sorunu bir türlü çözülemeyen sistemlerin ardından günümüzde otomasyon sistemlerine geçilmiştir. TEKNOLOJİDE EVRİM RÖLE ARDIŞIK KONRTROL PC BAZLI VERİ TOPLAMA 1970 1980 1990 2000 RÖLE PLC PC AÇIK FIELDBUS DÜZ KONTROL PANOLARI MICROSOFT WINDOWS Şekil 1.1. Teknolojide Evrim Otomasyon sistemlerine geçişin ilk yıllarında,çözüm arayışları röleli sistemleri ve elektronik kartları çok hızlı bir değişim süreci içinde yerlerini PLC’lere bırakmaya zorladı.Bu değişim süreci sonucunda otomasyon sistemlerinin tek bir çatı altında toplanmasıyla farklı prosesler için tek tip çözüm ihtiyacı ve kartlı sistemlerin yetersizliği ortaya çıktı.Çünkü her makine için o makineye özgü bir kart yapılması gerekiyordu.PLC’lerle bu sorunun çözülmesinin yanında aynı işlevi gerçekleştiren PC tabanlı çözüm alternatifleri karşısında,endüstriyel ortamlardaki saha güvenilirliği konusunda da gelişme sağlanmış oldu. Günümüz teknolojisinin gelişim hızı içinde PLC sistemleri,endüstriyel ortamlarda (tozlu,nemli,parazitik,aşırı sıcak-soğuk farkı) güvenli bir çalışma ortamı sağlamaktadır.Günümüzde,üretimdeki kısa aralıklı kesintilerin bile üreticilere yeterince pahalıya mal olması,mevcut personel ile daha çok iş yapabilme imkanı otomasyon sisteminin kendisini amorti etmesinde rol oynayan önemli bir faktördür.Bu 1  BİLGİSAYARLI VERİ TOPLAMA VE KONTROL Topak çerçevede günümüz PLC sistemleri sayesinde enerji altında yedekli çalışabilme özelliği ve arızalı modül özelliği sağlanmaktadır.Arızalı modül,otomatik olarak hafızasındaki sensör durumu,motor konumu gibi bilgileri daha önceden konfigüre edilmiş modüle aktarmakta ve üretim yedek üretimle kaldığı yerden aksamasız olarak devam edebilmektedir.Arızalı modül yenilendiğinde yedek veya ana ünite konumunda görevine devam etmektedir.Özellikle petrokimya gibi kritik proseslerde bu özellik büyük önem kazanmaktadır. Artık tek çözümün bir çok alanda uygulanabilmesi zorunluluğu kendini hissettirmektedir.Her uygulama için farklı bir sisteme ihtiyaç duyulmaması,zaman ve masraftan tasarruf sağlar.Bu ihtiyaçları sağlayacak esnek ve modüler bir mimariye ihtiyaç vardır.Bu mimari içinde farklı boyutlarda modüler yapıya(örneğin; 2,3,4,10,16’lık slotlara ) ihtiyaç duyulur.Böylece PLC sahaya dağılabilir. Bu dağılım üç farklı şekilde sağlanabilir: 1. Uzak mesafeler ve hızlı veri iletişimi söz konusu olduğunda RIO,(remote giriş/çıkış, koaksiyel kablo ile 4km’ye veya fiberoptik kablo ile 12km’ye kadar sahaya dağıtılır,giriş/çıkış birimleri bir güç kaynağı ve RIO modülü ile desteklenir. 2. Daha kısa mesafeler ve daha yavaş veri iletimi söz konusu ise DIO,(distrubited giriş/çıkış,burulmuş iki telli kablo ile 1.5km’ye veya fiberoptik kablo ile 10km’ye kadar sahaya dağıtır,güç kaynağı ve DIO modülü tek ünite halindedir,bu ünitenin yanında doğrudan giriş/çıkış modülleri yer alır) 3. Daha basit çözüm arayışlarını TIO’lar (Terminal giriş/çıkış,güç kaynağı,giriş/çıkışlar ve TIO tek modül halindedir,bu modül aracılığı ile doğrudan sahaya dağıtılır.) karşılar. RIO ve DIO çözümlerinde ağ bağlantıları istenirse birbirinden bağımsız iki ayrı kablo ile yapılarak,herhangi bir kablonun kopması durumunda sistemin çalışma düzeni etkilenmeden,durumu belirtir bir arıza sinyali ile kullanıcı uyarılır.Aynı sistem içinde bu üç seçeneğinde kullanılabilmesi mimariye geniş bir esneklik sağlamasının yanında oluşturulan ağa istenilen noktalardan operatör panelleri,motor sürücüleri, SCADA sistemlerine bağlanabilir.Ayrıca bu ağa haberleşme modülleri üzerinden çıkabilmenin yanında CPU üzerinden de yapılabilmesi maliyeti düşürür, esnekliği arttırır. Günümüz şartlarında bir otomasyon sisteminin yalnızca kuruluş pratikliği yeterli değildir; çünkü kuruluş aşamasında gösterdiği pratikliğin işletim bakım ve yeni sistemlerin eklenebilmesinde de gösterebilmelidir. Örneğin; arıza tespit aşamasında hata PLC tarafından tespit edilmemişse tüm sistemin baştan aşağı kontrol edilmesi söz konusudur. Basit bir arıza için üretimin saatlerce durması bunun yanında arıza tespiti için yapılan stresli çalışmalar içten bile değildir. Bunların haricinde tespit edilen bir arızanın bulunduğu modülü değiştirmek, tüm işletmenin durdurulmasını gerektirmenin yanı sıra sizi neredeyse kuruluş aşamasına geri döndürür. Modern PLC’lerde rehberiniz yine modüllerinizdir. Her modülün üzerinde kendi işlevine ait bilgiler ve hata uyarıları bulunmaktadır. 2  BİLGİSAYARLI VERİ TOPLAMA VE KONTROL Topak Tabi sadece arızanın bulunması da yeterli değildir, bu arızanın giderilmesi sırasındaki hız ve pratiklik de çok önemlidir. Bu konuda modüler yapı ve “hot swap” özelliği ortaya çıkmaktadır. Modüler yapısı içerisinde fiziksel adresleme yapılmaması; daha açık bir ifadeyle kullanılan modülün kontrolünde olan giriş ve çıkışların modül üzerindeki anahtarlarla değil yazılım içerisinde konfigüre edilmesi istenilen her modülün istenilen her slota takılmasına izin verir. Böylece değişmesi gereken bir modül ambalajından çıktığı şekilde kullanıma alınabilir. Bu modül yapacağı görevi yazılımla belirttiği şekilde üstlenecektir. O an için yeni modülün temin edilememesi durumunda ise üretimde daha az kritik olan aynı tip bir modül sökülerek bozuk modülün yerine takılabilir. Eğer sistemin kuruluş aşamasında aynı tip modüllerin kullanılmasına özen gösterilmişse yedeklemede de kolaylık sağlanmış olur. Hot swap özelliği ise; modüllerin enerji altında sökülüp takılabilmesine olanak sağlar. Böylece arızalı modülün işletmenin durdurulmasına gerek kalmadan arızanın bulunduğu bölgede çok kısa süreli bir kesinti ile değiştirilebilmesine imkan tanır. Bu kesintinin süresi arızalı modülün değiştirilebilmesi için geçen süre ile yani modülün fiziksel bağlantısı ile orantılıdır. Modüllerin doğrudan birbirine bağlantılı olduğu durumlarda o modülü sökmek için diğer modüllerinde sökülmesinin gerekmesi, durumu daha da karmaşıklaştırır. Modüllerin “backplane” vasıtası ile bağlanması her birinin tek tek birbirinden bağımsız olarak değiştirilebilmesine olanak tanır. Modüler yapının getirdiği bir diğer avantajda arızalı modül değişirken üzerindeki saha bağlantıların tek tek sökülmesine gerek kalmamasıdır. Saha sensörlerinin bağlandığı terminal bloğu tek parça halinde sökülerek yeni modüle takılabilmektedir.Donanım fonksiyonlarında aranan bir başka özellikte; uygulama alanlarına yönelik akıllı modüllerdir. PLC’lerle sistemde gerekli kontrolleri yapabilmek için bir yazılıma ve programlama diline ihtiyaç vardır. Yazılım ve programlama dillerinin çeşitliliği,bunların genel tanımlarında tek bir çatı altında toplanması gereksinimi ile IEC standartlarının oluşmasını zorunlu kılmıştır.bu standartlar dahilinde bazı semboller ve fonksiyonlar tanımlanmıştır.(Örneğin; girişler I, çıkışlar O harfi ile belirtilip başında % sembolü ile ifade edilecektir.) Böylece kullanıcı IEC standartlarını uyumlu dillerde yabancılık çekmeyecektir. Bu standardizasyona uyumlu farklı programlama dillerinin bir yazılım paketi içersinde bulunması kullanıcıya esneklik sağlayacaktır.bu farklı programlama dillerinin aynı yazılım paketi içersinde beraberce kullanılabilir olması ortaklaşa yapılan programlarda her programcı kendi tercih ettiği dili veya bir programcı her programlama dilinin getirdiği avantajları kullanacak şekilde programı oluşturabilir. Bu tür yazılımlarda hata bulmada değişken aramada kullanılmayan değişkenlerin tespitinde kolaylık sağlaya arma fonksiyonlarına ihtiyaç duyulur.bunun yanında işletim sırasında kullanıcıya yetkisi paralelinde programa müdahale imkanı şifre koruması ile verilerek bakımla yükümlü personelin programa zarar vermesinin önüne geçilir ve işletim güvenirliliği arttırılır. 3  BİLGİSAYARLI VERİ TOPLAMA VE KONTROL Topak 1.2. ENDÜSRİYEL OTOMASYON Endüstriyel otomasyon; teknik proseslerin gerçekleşmesinde insanın bizzat otomatik üretim yapma görevini, otomatik üretim ve bunu kontrol etme görevine dönüştüren bir kavram değişimidir. Kontrol; endüstriyel otomasyon cihaz ve sistemleri kullanarak otomatik çalışmayı genellikle üretim için koordine etme ve yönlendirme anlamında kullanılmaktadır. Diğer bir tanımla kontrol: işletmeyle sonuç arasındaki bağıntıyı kurarken işletme için gerekli gözlemleri yapma, tanımlanmış müdahaleleri uygulama ve tasarlanan ‘denetleme’ mekanizmalarını, ayrıca işletme için ilgili sonuçları sınıflandırarak bildirme olanağı anlamına gelir. Teknik prosesler, en genel şekilde enerji üretiminden başlayarak tüm genel diğer endüstrilerdeki üretimler ve endüstrilerde kullanılan makinelerin ve proseslerin çalışma şekilleridir. Şekil 1.2. Endüstriyel Kontrol Süreçleri Otomasyon üretilen ürüne bağlı değildir. Otomasyon, işletmeyi ve süreci ilgilendiren bir yapıdır. Bu yüzden otomasyon açısından işletmede hazırlanan ürünün çok büyük bir önemi yoktur. Önemli olan, elde edilen ürünün cinsi ne olursa olsun işletmenin iyi kontrol edilmesidir. Ancak düzenli kontrol edilen bir işletme kaliteli ve rekabet edebilir ürün ve hizmet üretebilir. Rekabetin fiyat ve kalite bazında birbirine ters orantılı olarak sürekli arttığı günümüzde üretim sürecinin sürekli denetimi ön görülen sapmaların bu süreç içinde her an ihbarı düzeltici adımların anlık olarak yapılması çok önemlidir. Üretim sürecinin tüm bilgilerinin toplanıyor olması, gerekli görüldüğü yerde basılı rapor ve çizelgeler halinde alınması, üretim sürecinin bir sonraki aşaması içinde geçerlidir. Özellikle endüstri sektöründe, otomasyon; endüstriyel tesislerin 4  BİLGİSAYARLI VERİ TOPLAMA VE KONTROL Topak üretim sürecinin kontrol veya yardımcı işletmelerin kontrolü üzerinde odaklanır. Yeni teknolojiye dayanan kontrol sistemleri uygulandığı işletmelerde gerekli müdahaleyi sağlarken kontrol edilen kısımla ilgili tüm verilere erişme imkanı da vermektedir. Otomasyonun bir kavramı olan kontrol mekanizması, günümüzde neredeyse işletmeler için sınırsız uygulama imkanları sunmaya başladı. İşletmede uygulanan otomasyon işletmeyi kontrol eden elektromekanik, elektronik devrelere veya yalnızca bilgisayar aracılığıyla sürekli elde edilen verilere dayanarak, neyin ne kadar yapıldığını yada yapılmadığını sınıflandırarak görme olanağı getirdi. Otomasyonun temel kavramlarından biriside metafiziktir. Bu kavramın temel var sayımı otomasyon için gerekli (birazda hayal gücüne dayalı) tasarımın ve çözüm kolaylığının arkasında uygulanmış ve zaman içinde denenerek geçerlilik kazanmış temel bir şablonun var oluşudur. Teknolojinin buradaki hedefi en iyi işletme koşullarını sağlayarak en fazla çeşitte ürün veya hizmetin en uygun maliyetle üretilmesine ortam hazırlamaktadır. Otomasyon sistemiyle kontrol edilen bir işletmenin en belirgin sonucu verimliliğin artması ve kaliteli ürün veya hizmetin gerçekleşmesinde kolaylığın elde edilmesidir. Bu iki önemli parametrenin yansımasıyla kuşkusuz karlılığın artmasıdır. Günümüzde modern otomatik kontrol sistemlerinin ana faydaları şunlardır: Veri iletiminde kolaylıklar (dijital bilgi) Güvenlik kontrolü (alarmlar hakkında sürekli bilgi) Hızlı işlem Yüksek kalitede üretim Otomatik kontrol sistemlerinin önemli özellikleri ise: Malzeme akışının kontrolü (giriş/çıkış dahili hareketler) Seviye ve sıcaklık kontrolü Malzeme hakkında veri iletimi Giriş ve çıkış malzeme akışlarının karşılaştırılması Motor, anlık yükler, çalışma süreleri ve bakım ile ilgili bilgilerin kayıtları İşlemlerin istatistiği ve raporları Dahili dağıtım için doğru hatların bulunması Günlük, haftalık ve aylık olarak hazırlanan raporların sıkışık durumlarda yükleme ve boşaltma prosedürlerini kolaylaştırması Seçilmiş olan ekipmanlar endüstriyel kontrol sistemlerinin standardını sağlar ve işlem yaparken de çok sayıda uyarılara aynı anda cevap verir. Böylece pek çok cevabın pek çok kullanıcı tarafından izlenmesi sağlanır. Bu çok amaçlı çok kullanıcılı ortamlar için gerçek zamanlı işletim sistemleri kullanılır. Günümüzde gerçek zamanlı sistemler: yazılım ve donanım sistemleri olarak iki sınıfa ayrılabilirler. Bu iki sınıf arasındaki fark zamanlama koşullarına verilen önemde yatar. Yazılıma dayalı gerçek zamanlı sistemlerde teslim süreleri daha gevşektir. Bu 5  BİLGİSAYARLI VERİ TOPLAMA VE KONTROL Topak sistemlerin oldukça hızlı çalışması istenir. Ancak gecikmeler çoğu zaman ufak sorunlar yaratmaktan öteye gitmez.Donanıma dayalı gerçek zamanlı sistemlerde ise zamanlama koşulları kritik önem taşır.Proses kontrolü sistemlerin çoğu bu sınıftadır. Gerçek zamanlı bir sistemi temelde kontrol eden sistem ve kontrol edilen sistem olarak ikiye ayırabiliriz.Kontrol eden sistem: bir bilgisayarla onu denetlediği sisteme bağlayan ara yüzden oluşur.Kontrol edilen sistem ise: fiziksel bir sistemdir ve istenildiği kadar karmaşık olabilir.kontrol edilen sistem, kontrol eden sistemin fiziksel çevresini oluşturur. Kontrol eden sistem çevreye ilişkin olarak bir dizi sensörden ve /veya insan ara yüzünden meydana gelen enformasyon sayesinde fiziksel çevresiyle etkileşir ve bir dizi aktüatör sayesinde fiziksel evreyi etkiler. Gerçek zamanlı sistemlerin en önemli özelliği önceden kestirilebilirlikleridir. 1.3. PC TABANLI VERİ TOPLAMA VE KONTROL SİSTEMLERİ Son yıllarda, endüstriyel PC giriş/çıkış ara birimlerinin giderek daha güvenli,hassas ve ucuz olması sebebiyle, veri toplama, ekranlama, kontrol ve test gibi endüstriyel ve laboratuar uygulamalarındaki yaygınlığı günden güne artmaktadır. PC’lerin gücünün giderek artması, hesaplama gücü, hızı, ekranlama ve göze hitabı, kullanıcı dostu olması gibi özelliklerinden dolayı kontrol sistemlerinde kullanım kolaylığı ve esneklik sağlamaktadır.PC tabanlı bir kontrol sistemi aşağıdaki kısımlardan oluşur: Fiziksel sistemler Transdüserler ve kontrol elemanları Sinyal işleme Veri toplama ve kontrol donanımı Bilgisayar yazılımı Fiziksel sistemler: Bir DAC sistemi, gerçek dünya üzerinde karşılaşılan olayları (sıcaklık,hız,basınç,seviye vb.) bilgisayara aktarır, burada oluşan sanal ortamda gerekli işlemleri yürüttükten sonra bu kez tersi işlemle fiziksel sistemlere müdahale eder.Burada transdüserler fiziksel olayları; ki hepsi ilişkiseldir, (analog) elektriksel bilgiye dönüştürür ve bilgisayara aktarır.Fiziksel sistemlerdeki var-yok şeklindeki olaylar (belli bir noktada cismin olması veya olmaması) ise A/D dönüştürücü gerekmeksizin kolayca bilgisayara aktarılabilirler. Bilgisayarlar benzer şekilde sayısal ve analog çıkışlar üreterek fiziksel sistemleri kontrol eder. Transdüserler ve Kontrol Elemanları: Transdüserler,sıcaklık,basınç uzunluk hız pozisyon gibi fiziksel bilgileri voltaj, akım, frekans, pulse gibi elektriksel sinyallere dönüştürür. (Örneğin; termokupl ve RTD elemanları sıcaklık ölçmede çok yaygın kullanılan elemanlardır.)Kontrol 6  BİLGİSAYARLI VERİ TOPLAMA VE KONTROL Topak elemanları fiziksel sistemleri harekete geçiren elemanlar olup proses kontrolü sağlarlar.(pnömatik hidrolik vanalar vb.) Sinyal işleme:Sinyal işleme elemanları, transdüser tarafından üretilen sinyallerin A/D dönüştürücüye girmeden önce kalitelerini arttırmaya yarar. Sinyali skalalandırmada, lineerleştirmede, filtreleme yükseltme gibi işlemlerin hepsi bu amaca yöneliktir.PC tabanlı sistemlerde en yaygın olanı yükseltmedir. (Genliği attırma) Çünkü filtreleme,lineerleştirme gibi işlemler yazılım ile kolayca çözülebilmektedir ki bu da PC kullanmanın en avantajlı yönlerinden birisidir. Veri toplama ve kontrol donanımı:DAC donanımı, genelde üzerinde aşağıda sıralanan üniteleri bulunduran ve PC’nin bas’ına yerleştirilen kartlardır. Denilebilir ki DAC kartları temelde ayıran en büyük özellik üzerinde CPU bulunup bulunmamasıdır. CPU, DRAM ve buna bağlı işletim sistemi dışında aşağıdaki tüm özellikler genelde tüm DAC kartlarında standarttır.Bu donanımlar: CPU İşletim sistemi (CPU var ise) Analog giriş/çıkış (A/D ve D/A) Dijital giriş/çıkış Sayıcı ve zamanlayıcı ünitesi Programlanabilir yükselteç Bellek Tampon bellek Operatör-Makine arası veri transferi: Temel otomasyon sistemlerinin özelliklerinden biridir. Operatörün makine veya sistemler ile uzmanlık gerekmeksizin iletişim kurabilmesini sağlar ki bu geniş saha uygulamalarında kullanıcıların veya teknisyenleri iş akşını max da tutabilmesini sağlar.bu özellik kullanıcının yada diğer adıyla operatörün çalıştığı sistemden belli kriterleri alabilmesini ve bunu karşılığında değerlendirmelerini makine ya aktarılmasını sağlar. Veri analizi ve depolanması: Genelde verilerin saha içerisinde bulunan cihazlardan özel durumlarda veya periyodik olarak toplanması gerekir.Bunun amacı hem olabilecek aksiliklere anında müdahale edilmesini hem de toplanan verilerin daha sonra analiz edilerek özel raporların oluşturulabilmesini sağlamaktır. Bu sayede kullanılan saha cihazlarının verimlilik raporlarını çıkarmakta mümkündür. Kullanılan kontrol cihazının bilgisayar olması aynı zamanda sistemin herhangi ofis bilgisayarı gibi a ğ ortamına dahil edilmesini sağlar ki bu da ağ sistemlerinin kullanılabilmesi anlamına gelir. 7  BİLGİSAYARLI VERİ TOPLAMA VE KONTROL Topak Anlamlı formatlarda veri sunuşu: Otomasyon sistemleri, çeşitli ana bölümler ve bunun altındaki alt bölümlerden oluşmaktadır. Bu bölümlerden operatöre ulaştırılan bilgiler kullanıcı veya kontrol uzmanı için her zaman bir anlam ifade etmeyebilir. Örneğin; Sensörden gelen 5v’luk sinyal veya 10mA’lik bir değer kullanıcın bunu ne yönde algılaması gerektiğini belirtmez.Fakat kritik sıcaklık değeri 40 C olarak bilinen bir sistemin ekranında beliren 50 C sıcaklık değeri kullanıcının müdahale etmesi gerektiğini gösteren bir uyarı olacaktır. Bu ve bunun gibi proses çıkışı hakkında kullanıcın istediği şekilde (grafiksel veri,listelenmiş veri,uyarı ve alarm mesajları ve vb.) anlamlı formatlarda veri sunuşu önemli bir kriterdir. Operatörün prosesi kontrol imkanı : Operatörün sahadan gerekli bilgileri aldıktan sonra sistem konfigürasyonu sayesinde cihazlara anında müdahale edebilmesini sağlayan bir özelliktir. Kullanıcı, manuel yapması istenen sistemler için (arıza,bakım,hata mesajları vb.) sistemden durumu algılayıp bunun için gerekli prosedürü yerine getirebilecektir. Bağımsız proses kontrolü : Proseslerin herhangi bir yardımcı veya gözetimciye ihtiyaç duyulmaksızın tümüyle bağımsız bir şekilde yürütülebilmesi, işletmelerde iş akış zamanı maliyeti açısından pozitif bir özelliktir. Bu yanında iş ortamı veya niteliği nedeniyle insan kontrolünün mümkün olmadığı ortamlarda veri toplama ve kontrol işlemlerinin tamamen otomatik olarak yapılabilmesi, otomasyon sistemlerinin en önemli özelliklerinden biri olup firmaların verimliliklerini büyük bir oranda artırmaktadır. 8  BİLGİSAYARLI VERİ TOPLAMA VE KONTROL BÖLÜM 2 Topak SCADA SİSTEMİNİN GENEL YAPISI 2.1. SCADA’ NIN TANIMI SCADA, Supervisory Control and Data Acquisition kelimelerinin ilk harflerinden oluşmuştur. Türkçe’ye “Danışmalı Kontrol ve Veri Toplama Sistemi” veya “Denetimli Kontrol ve Veri Toplama Sistemi” olarak çevrilebilir. SCADA sistemi geniş bir alana yayılmış cihazların bir merkezden bilgisayar aracılığıyla denetlenmesini, izlenmesini, önceden tasarlanmış bir mantık içerisinde işletilmesini ve geçmiş zaman birimine ait verilerin saklanmasını sağlayan sistemlere verilen genel addır. SCADA yazılım paketleri endüstriyel tesislerde altyapı yazılımı görevini görmekte şirket içindeki ağ “INTRANET” ve şirket dışındaki ağ “EXTRANET” lerin birbirine ve fabrikanın tüm katmanlarına kolaylıkla bağlanmasını sağlamaktadır. SCADA yazılımı Çizelgeleme, Üretim Yönetimi, Üretim Denetimi, Hücre Kontrolü ve Ekipman Kontrolü seviyeleri arasındaki veri alışverişini yeni arabirim yazılımları geliştirilmesine gerek kalmadan sağlamaktadır. SCADA üretiminde merkezi izleme sistemi, grafik kullanıcı ara yüzleri, lokal denetim desteği için araçlar, dağıtılmış uygulamaların entegrasyonu, bilginin işlenmesi görevini üstlenir. SCADA, işletme genelinde herkese, her yerde her zaman kağıt kullanmadan gerçek zamanlı, doğru ve detaylı bilgiyi sağlamakla görevlidir. Günümüzde Üretim Döngüsü üretim, dağıtım, satış, pazarlama, servis geliştirme ve müşterinin sıkı işbirliği ile gerçekleştirilmektedir. Bu bilgi alışverişi Planlama ve Üretim seviyelerinde tek bir organizasyonun sınırlarını aşmakta ve organizasyonlar arası bilgi akışına dönüşmektedir. Bu da çok yakın bir gelecekte INTERNET – SCADA’nın yaygın olarak kullanılacağının göstergesidir. SCADA üretim endüstrisinde gerçek zamanlı üretim bilgileri için bir omurga oluşturduğu gibi INTERNET teknolojisi kullanılarak değişik bilgi omurgalarına sahip firma dışı ortaklara da gerçek zamanlı veriler taşıyarak ulaşır. Böylece en geniş anlamı ile SCADA Sistemleri Üretim ve Girişim Organizasyonlarındaki değişik altyapı sistemleri entegre edip organizasyonların amacı doğrultusunda çalışmalarını sağlamaktadır. Büyük bir fabrikanın tüm süreçlerinin grafiksel gösterimi katmanlar halinde saklanmak zorundadır. Bu katmanlar kullanım özelliklerine ve ulaşılmak istenen bilgilere göre ortaya çıkarılabilmektedir. Yakınsaklaştırma fonksiyonları kullanılarak daha önce tanımlanmış katmanlar arasında kolaylıkla hareket ederek istenilen bilgiye ulaşmak mümkün olabilmektedir. SCADA sistemi İzleme, Danışma, Kontrol ve Veri Toplama işlevlerini yerine getirir. SCADA iletim şebekelerinin uzaktan izlendiği ve denetlendiği sistemlerde geçerliyse de , dağıtım şebekelerindeki uygulamaları amaç ve kapsam bakımından çok farklı oluşu nedeniyle bunları adlandırmada yetersizdir. Dolayısıyla dağıtım sistemlerinde bu tür uygulamalara Dağıtım Otomasyonu sistemi denmektedir. İletim şebekeleri SCADA’ sı yalnızca enterkonnekte sistemde yer alan merkezleri 9  BİLGİSAYARLI VERİ TOPLAMA VE KONTROL Topak kapsarken, Dağıtım Otomasyonu indirici merkezlere ek olarak primer devre ve sekonder devrelere kadar iner. Ayrıca denetim merkezindeki Coğrafi Bilgi Sistemi (Geographic İnformation System(GIS)), Arıza İhbar Yöntemi Sistemi (Trouble Call Management System(TCMS)) gibi dağıtım sistemlerine özgü sistemlerde birlikte çalışır. İletim SCADA’sındaki bilgi alma ve kumanda, gönderilen nokta sayısı tek bir şehrin otomasyonundaki nokta sayısının kat kat altındadır. Ancak dağıtım şebekesinde yalnızca trafo merkezlerinin gözlendiği ve denetlendiği sınırlı kabiliyette bir otomasyon uygulamasına Dağıtım SCADA sistemi denilebilir. Bu sınırlı uygulama da Dağıtım Sisteminin sorunlarına tek başına bir çözüm getirmez. Dağıtım Otomasyonu şebeke özelliklerinden dolayı hem alan , hem işlev olarak modüler bir biçimde gelişebilir. 2.1.1. DANIŞMA VE KONTROL İŞLEVLERİ Belli bir cihazı veya tesisi uzaktan kontrol edebilmek , bunların verilen kontrol komutuna göre çalışmasını sağlayabilmek ve davranışlarının kontrol komutları doğrultusunda olup olmadığını doğrulayabilmektedir. 2.1.2. UZAKLIK KAVRAMI Uzaklık için genel kriter ; kontrol bölgesi ile kontrol edilen cihaz arasındaki mesafenin telli kontrol kullanmaya elverişli olmadığı veya pratik olmadığı uzaklıktır. 2.1.3. DANIŞMALI KONTROL SİSTEMİ Bir iletişim kanalı üzerinden , Multiplexing tekniği kullanılarak uzak ve geniş coğrafi bölgeye yayılmış bulunan , çok sayıda cihaz ve tesisin sistem operatörü tarafından , danışma ve kontrolünü sağlayan sistem , Danışmalı Kontrol Sistemi olarak tanımlar. SCADA sistemleri; sistem operatörlerine, merkezi bir kontrol noktasından geniş bir coğrafi alana petrol ve gaz alanları, boru sistemleri, su şebekeleri, termik ve hidrolik enerji üretim sistemleri ile iletim ve dağıtım tesisleri gibi alanlarda vanaları, kesicileri, ayırıcıları, anahtarları uzaktan açıp kapama, ayar noktalarını değiştirme, alarmları görüntüleme, ölçü bilgilerini toplama işlevlerini güvenilir, emniyetli ve ekonomik olarak yerine getirme avantajı sunmaktır. 2.2. İŞLETME YÖNETİMİ VE SCADA SİSTEMİ Kapsamlı ve entegre bir Veri Tabanlı Kontrol ve Gözetleme Sistemi (Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA) ) kontrol sistemi sayesinde, bir tesise veya işletmeye ait tüm ekipmanların kontrolünden üretim planlamasına, çevre kontrol ünitelerinden yardımcı işletmelere kadar tüm birimlerin otomatik kontrolü ve gözlenmesi sağlanabilir. 10  BİLGİSAYARLI VERİ TOPLAMA VE KONTROL Topak Bu tür sistemler “Katmanlaşan – Scalable” özelliklerinden dolayı, değişik işletmelerin tüm kontrol ihtiyaçlarını kademeli olarak gerçekleştirilmelerine imkan verir. Bu katmanlar ; 1. Kaynak Yönetim Katmanı 2. İşletme Kaynak Yönetim Katmanı 3. Süreç Denetim Katmanı 4. İşletme Kontrol Katmanı, 2.2.1. İŞLETME KAYNAK YÖNETİM KATMANI İşletmenin Üretimi için gerekli kaynakların planlandığı bu katman’ da üretim ve hizmet politikalarını destekleyecek kararlar alınır ve uygulanır. Hizmet ve üretim yönetimi departmanları ile diğer departmanlar arasındaki işbirliği gerçekleştirilir. Burada “İşletme Kaynakları Planlaması” (Enterprise Resource Planning – ERP) yazılımları bu düzeydeki yönetim fonksiyonlarını desteklemek amacıyla kullanılır. Entegre bir SCADA kontrol sisteminin bu katmanında en alt katmandan gelen veriler değerlendirilerek işletmelerin stratejileri geliştirilir, politikalar saptanır ve işletme ile ilgili önemli kararlar alınır. 2.2.2. İŞLETME YÖNETİM KATMANI İşletmelerde veya tesislerde bulunan bölümler arası işbirliği bu düzeyde sağlanır. İşletme yönetim katmanında bir önceki seviyede saptanmış stratejilere uygun kararlar oluşturulur ve işler sırası ile yürütülür. Bu katman daha çok bir işletme müdürlüğü işlemini üstlenir. 2.2.3. SÜREÇ DENETİM KATMANI Süreç Denetim Katmanında izleme ve veri toplama fonksiyonlarının gerçekleştirilmesiyle tesisler ve makinalar arası eşzamanlılık sağlanması amaçlanır. Bu katman, genellikle merkezi kontrol odası bünyesinde kontrol cihazları ve SCADA yazılımları içerir. 2.2.4. İŞLETME KONTROL KATMANI İşletmelerin Fiziksel Kontrollerinin yapıldığı katman olarak tanımlanabilir. Burada, mekanik ve elektronik aygıtlar arabirimlerle bağlanarak işletme fonksiyonlarını yürütürler. Denetim komutları bu düzeyde tesisin çalışmasını sağlayan 11  BİLGİSAYARLI VERİ TOPLAMA VE KONTROL Topak elektriksel işaretlere sinyallere ve makine hareketlerine dönüşür, bu dönüşümler elektronik algılayıcılar aracılığıyla toplanır. Toplanan veriler elektrik işaretlerine çevrilerek SCADA sistemine aktarılır. Tahrik motorları, vanalar, lambalar, hız ölçü cihazları, yaklaşım dedektörleri, sıcaklık, kuvvet ve moment elektronik algılayıcıları burada bulunur. SCADA sisteminden verilen komutlar, bu katmanda, elektrik işaretlerine çevrilerek, gerçek dünyada istenen vanaların açılması, ısıtıcıların çalıştırılıp – durdurulması gibi hareketlerin oluşması sağlanır. 2.3. SCADA SİSTEMİNİN İŞLEVLERİ 1. İzleme İşlevleri (Olay ve Alarm İşleme) 2. Kontrol İşlevleri 3. Veri Toplama 4. Verilerin Kaydı ve Saklanması Olarak 4 grupta toplayabiliriz. 2.4. SCADA SİSTEMİNDEN BEKLENENLER Sisteme ait elektriksel ve endüstriyel parametrelerin PC’ den izlenebilmesi Set edilen değerler için alarm alabilme İstenen değerlerin talep edilen periyotlarla kaydedilmesi Grafik Trend izleme ve kaydetme imkanı Enerji tasarrufuna imkan sağlayan veri tabanı Ürün bazına indirgenebilen enerji maliyeti Elektrik sarfiyatının faturalandırılması Tek bir merkezden dükkan, ofis, grup ve bina bazında yük kontrolü Öncelik seçimli yük atma ve yük alma Arıza Takibi Sistemdeki her noktaya PC’ den kumanda imkanı Yazılımdan (software) beklenenler: Çabuk kolay uygulama tasarımı Dinamik grafik çizim araçları Çizim kütüphanesi Alarm yönetimi Tarih bilgilerinin toplanması Rapor üretimi 12  BİLGİSAYARLI VERİ TOPLAMA VE KONTROL Topak 2.5. SCADA SİSTEMİNİN YAPISI SCADA esas olarak üç bölümden oluşur. 1. Uzak Uç Birim (Remote Terminal Unit(RTU)) 2. İletişim Sistemi 3. Kontrol Merkezi Sistemi (Ana Kontrol Merkezi AKM – Master Terminal Unit MTU) Şekil 2.1. SCADA Sisteminin Genel Yapısı 2.6. SCADA SİSTEMİNİN UYGULAMA ALANLARI SCADA sistemlerinin birçok uygulama alanları vardır.Geniş bir coğrafya alanına yayılmış, bölgesel ve yerel tesislerin birçoğunda kullanılmaktadır.Başka sistemlere de alt yapı teşkil etmektedir.SCADA sistemlerine ilave işler eklenerek Enerji Yönetim Sistemleri (EMS) ve Dağıtım Yönetim Sistemleri (DMS) gibi sistemler oluşturur. SCADA sistemlerinin başlıca kullanım alanları şunlardır: Kimya Endüstrisi Doğal ve Petrol boru hatları Petrokimya Endüstrisi 13  BİLGİSAYARLI VERİ TOPLAMA VE KONTROL Topak Demir Çelik Endüstrisi Elektrik Üretim ve İletim Sistemleri Elektrik Dağıtım Tesisleri Su Toplama , Arıtma ve Dağıtım Tesisleri Hava Kirliliği kontrolü Çimento Endüstrisi Otomotiv Endüstrisi Trafik Kontrolü Gıda Endüstrisi Bina Otomasyonu Proses Tesisleri Kısaca bir tesiste ;ölçüm yapılacak yerlerin alanları km2 ile ölçülüyor ve kilometrelerce uzakta ise ,basit komutlar görüntülemelerle kontrol edilecekse ve iyi bir işletme için ;sık ,düzenli ve hızlı cevap süreleri gerekli ise SCADA sistemi uygulanabilir. 2.7. SCADA SİSTEMİNİN FONSİYONLARI 2.7.1. SCADA SİSTEMLERİNİN İŞLEVLERİ ; 1. İzleme işlevleri 2. Kontrol işlevleri 3. Veri toplama 4. Verilerin kaydı ve saklanması olarak 4 grupta toplanabilir. 2.7.1.1. İZLEME İŞLEVLERİ Durum denetimi (açık-kapalı) Eşik ve limit değer denetimi (analog ölçümler) Olay ve alarmların rapor edilmesi, gruplandırılması,sınıflandırılması Trend denetimi 2.7.1.2. KONTROL İŞLEVLERİ Kontrol edilecek cihazların tek tek kontrolü (ayırıcı ve kesicileri uzaktan açılıp kapatılması,trafo değiştirici kontrolü vb.) Regülatörlere veya rölelere kontrol işaretleri gönderilmesi 14  BİLGİSAYARLI VERİ TOPLAMA VE KONTROL Topak 2.7.1.3.VERİ TOPLAMA Analog ölçümler (akım,gerilim,aktif ve reaktif güçler,yağ ve sargı sıcaklıkları,kademe değiştirici konumu,vb) Durum ölçüleri (kesici ve ayırıcıların açık kapalı konumları, röle kontak konumları vb.) Enerji ölçümleri (sayaç çıkışlarından alınan birim enerji işaretlerinin sayılması ) 2.7.1.4. VERİLERİN KAYDI VE SAKLANMASI Denetlemeli kontrol ve veri toplama işlevlerinden elde edilen veriler isteğe bağlı aralıklarla ve istenen şekillerde kaydedilerek istenen sürelerde saklanır.[5,6] 15  BİLGİSAYARLI VERİ TOPLAMA VE KONTROL BÖLÜM 3 Topak SCADA SİSTEMİNİN KONTROL BİRİMLERİ 3.1. KONTROL MERKEZİ (MTU) 3.1.1. TANIMI: İngilizce’ de, yaygın olarak kullanılan adı Master Terminal Unit (MTU) Türkçe’ ye ana veya yönetici giriş ünitesi olarak çevrilebilir. Yaptığı işlevleri de göz önüne alarak bu birimi Ana Kontrol Merkezi veya kısaca Kontrol Merkezi olarak Türkçe’ ye çevirebiliriz. Kontrol Merkezi geniş bir coğrafi alana yayılmış tesislerin, bilgisayar esaslı bir yapıyla uzaktan kontrol edildiği, izlendiği ve yönetildiği yer olarak tanımlanabilir. Kontrol merkezleri genelde SCADA sistemlerinin ve kontrol edilecek tesislerin merkezi bir yerine kurulur. Kontrol merkezi, sistemin güvenilirliğinden sorumludur. Yetki verilmeksizin açma kapama işlemi yapılamaz. Bunun sonucunda merkez; bakım için dağıtım birimlerinin hizmetten çekilmesi, işletme modelinde değişiklikler yapak, dağıtım sisteminde arıza durumunda ortaya çıkan sorunların çözümü için gereken bütün açma – kapama işlemlerinde müsaade eder ve bunları denetler. Kontrol Merkezi, yüklerin izlenmesinden sorumludur ve bunların kabul edilebilir sınırlar içinde kalması için, ya uygun otomatik cihazları devreye almak suretiyle yada işletme programını değiştirmek suretiyle önlemleri almak zorundadır. Dağıtım Sisteminde arıza olması durumunda kontrol merkezi sorunları gidermek ve mümkün olan en kısa sürede normale dönüşü sağlamak zorundadır. Bir yandan dağıtım donanımının devre dışı kalma stratejisini hesaba katarak, kritik durumların ortaya çıkarılmasına imkan verecek çağdaş izleme yöntemleri kullanılmalı, diğer yandan arızaların anında yerlerinin tespitine imkan vermelidir. Kontrol merkezinde özellikle tüketim miktarları, dağıtım donanımının kullanım sayıları ve arızalar hakkında istatistiksel tutulması çok önemlidir. Bu istatistikler daha sonra geçmişteki işletme planlamasında aynı zamanda sistem planlamasında kullanılır. İstatistiklerin yapılması; nicelik ve nitelik bakımından verilerin toplanmasını, ileride kullanılmak üzere bu verilerin kayıtlara geçirilmesini, planlama ve bilgisayar donanımını gereksinimlere uyarlanmış hesaplama yöntemlerini kullanmayı gerektirmektedir. 16  BİLGİSAYARLI VERİ TOPLAMA VE KONTROL Topak SCADA Sisteminde geniş bir alan yayılmış RTU’ların koordineli çalışması, RTU’lardan gelen bilgilerin yorumlanması, kullanıcılara sunulması ayrıca kullanıcıların isteklerini RTU’lara ileterek merkezi kumandanın sağlanması işlevlerini SCADA Sisteminde Ana Kontrol Merkezi yerine getirir. Merkezi bilgisayar; RTU’lardan periyodik olarak gelen verileri, sistem üzerinden alınan ikazları, istenilen bilgileri düzenli olarak saklar. Merkezi yazılım bu bilgileri değerlendirerek kontrol eder. SCADA Sistemlerinde merkezi bilgisayar vasıtası ile RTU’lardan ve sistemin diğer elemanlarından toplanan bilgiler gerek duyulan hallerde her türlü raporlar çıktı olarak kullanıcının istemine sunulur. Merkezi Sistemin denetlenen sistemin akış diyagramının ekran üzerinde görüntülenmesi sağlanır. Dolayısıyla operatör tüm sistemi ekran üzerinde gözlemleyerek sistem takibi yapabilir. Sistemin çalışması açısından RTU’lardan gelen alarm ve arıza uyarıları çok önemli olduğundan merkezi yazılım bu durumları görsel ve sesli olarak operatöre bildirir. Merkezi Sistem birimi; yöneticilerin işletme operatörlerini, bakım elemanlarını ve tüm işletim sistemini gerçek zamanlı görsel olarak izleyebildikleri fiziksel çevredir. Kontrol merkezinde merkezi bilgisayardan başka bulunan kullanıcı ara birimleri aşağıdaki gibi sıralanabilir: Bilgisayar Terminalleri: Birçok kullanıcıya çalışma imkanı veren bu terminaller operatörlerin sistemi takip edebilmelerini sağlar. Sistemin kontrolü için gerekli bilgilerin girilmesi veya değiştirilebilmesi mümkün olabilmektedir. Bilgisayar Ekranları: Ekranlar ile dinamik işletme noktasının (kesici, ayırıcı, motor, vana, ölçü noktası) sürekli gözlenmesi sağlanır. Yazıcılar: İşletmeye ve sisteme ait tüm durum ve arıza hallerini raporlama imkanı sağlar. Kontrol merkezi’nin sistem içindeki yeri ifadesinde ,sistem içinde bulunması gereken nokta anlaşılmaktadır.Kontrol merkezi için işletme sahasında merkezi bir bölge seçilmelidir.Bu durum SCADA sisteminin haberleşme performansı açısından önemlidir.Kontrol merkezi ,sistem içinde bir noktada olabileceği gibi birden fazla da olabilir.hatta ; çok büyük sistemlerde ana kontrol merkezi altında ana kontrol merkezleri de bulunabilir. Kontrol merkezinde birden fazla operatöre kullanım imkanı vermek için bilgisayar terminalleri bulunmaktadır.Bu bilgisayarlardan sistemin kontrolü için gerekli bilgilerin girilmesi veya değiştirilmesi mümkün olabilmektedir. 17  BİLGİSAYARLI VERİ TOPLAMA VE KONTROL Topak 3.1.2.ANAL TERMİNAL BİRİMİ’NİN GÖREVLERİ Kontrol merkezinin görevleri ;kullanılan SCADA yazılımının fonksiyonları ve kontrol merkezinde bulunan bilgisayar ve haberleşme sistemi donanımlarının fonksiyonları doğrultusunda yerine getirilmektedir.Kontrol merkezi görevlerini yerine getiren SCADA yazılımı haricinde kullanılan donanımlar aşağıdaki şekilde sıralanabilir: 1. Bilgisayar terminalleri 2. Bilgisayar ekranları 3. Yazıcılar ve çiziciler Bu donanımlar ve SCADA yazılımı fonksiyonları doğrultusunda kontrol merkezi görevlerini aşağıdaki şekilde sıralayabiliriz: 1. Uzak uç birimlerinden (RTU lardan )bilgilerin toplanması 2. Toplanmış bilgilerin yazılım programında işlenmesi 3. İşlenmiş bilgi sonucuna göre kontrol komutunun gönderilmesi 4. Belli olaylar sonucunda alarm oluşturma 5. Oluşan olayları ve verileri zaman sırasına göre, alarm ve trend ekranlarından operatöre görüntülemek 6. Toplanmış ve işlenmiş bilgiyi sonuçlarında yazıcı ve çizici ile rapor çıkarma 7. yazıcı, çizici, haberleşme birimleri gibi ek donanımların kontrolü oluşan olayları ve alılan verileri zaman sırasına göre, alarm ve trend ekranlarından operatöre görüntüleme işlemi, örnek birer alarm ve trend ekranı ile aşağıdaki gibi açıklanabilir: Alarm ekranı:Her SCADA yazılımının sunduğu fonksiyonlar farklı olduğu gibi, kontrol noktalarından sistem operatörüne bildirilen alarmlarda yazılıma göre değişmektedir.Ancak bu temel işlemler yönden ortak özellikler bulunmaktadır.Önemli olan özelliklerden biri,;alarm oluşacağı durumu, sistem çalışır durumda iken ayarlayabilmek ve değiştirebilmektir.Kontrol bilgisayarı ana sayfasından alaram sayfasına geçiş tek bir butonla kolaylıkla yapılabilir. Bir alarm sayfasında kontrol edilen sisteme ait şu bilgiler bulunmaktadır: 1. Alarmın ait olduğu sisteme adı 2. Alarmın cinsi (type) En düşük alarm (low low alarm) Düşük alarm (low alarm) Sapma alarmı (deviation alarm) Yüksek alarm (high alarm ) En yüksek alarm (high high alarm ) 18  BİLGİSAYARLI VERİ TOPLAMA VE KONTROL Topak Arıza alarmı (disable alarm ) 3. proses durumu (state ) Durduruldu (inactive ) Çalışıyor (active ) 4.alarmın saati (saat, dakika, saniye ) 5.alarmın tarihi (ay, gün, yıl ) 6.proses adı (seviye kontrol, sıcaklık kontrol vb.) 7.ölçüm sonucu (value ) 8.mesaj Yukarıda belirtilen özellikler bir alarm sayfasının sütunlarını oluşturmaktadır. Satırlara alarmlar oluş sırasına göre ve özellikleri ile ilgili sütunlara kaydedilir.Bu özellikler yukarıdaki alarm ekranında görülmektedir. Alarm oluş sırasına göre ikiye ayrılmaktadır. 1. Şimdiki alarm :Alarm sayfasının bir kısmında toplanır.Bu bölümün belli bir alarm sayısı vardır. 2. Günlük alarm:Alarm sayfasının diğer kısmıdır.Current alarm bölümündeki alarm sayısı aşıldığı durumda her yeni alarm oluşumunda, eski alarmlar oluş sırasına göre bölgeye kaydedilir. Bir prosese ait alarmlar bu sayfada toplanmaktadır.Bu bilgiler sistem işleyişi hakkında önemli bilgiler vermektedir.Oluşan arızalar anında görülmekte ve müdahale edilebilmektedir.İstenildiği taktirde alarm sayfası kontrol merkezi bilgisayarı tarafından yazdırılmaktadır. (raporlama) Trend ekranı :”trend” sözcüğü sözlük anlamıyla eğilim, eğri anlamına gelmektedir.SCADA yazılımlarında kullanılan anlamı ise :kontrol edilen sisteme ait değerlerin değişimini gösteren eğridir.Trend ekranında birden fazla değere ait eğriler yer alır.Bu değerler farklı renklerdeki eğrilerle temsil edilirler ve trend ekranında hangi rengin hangi resmi temsil ettiği belirtilir. Bir sistemde sürekli değişen değerler olmakla beraber anlık değişen değerlerde olabilir.Sürekli değişim gösteren değere örnek olarak :kontrol ve kumandası yapılan bir tanktaki sıvı seviyesi verilebilir.Bir vananın açık ve kapalı konumları ise anlık değişen değere örneklerdir. 19  BİLGİSAYARLI VERİ TOPLAMA VE KONTROL Topak 3.1.3.KONTROL MERKEZİ MİMARİSİ a) Sistem bilgisayarları b) Kullanıcı ara birimleri insan makine ara birimleri(MMI), operatör ara birimi de denir. c) Veri toplama giriş-çıkış birimleri(frond-end bilgisayarlar), d) Mimik diyagram ya da ekran projeksiyon sistemleri, e) Yazıcılar ve çiziciler, f) Veri toplama birimleri, g) Kesintisiz güç kaynağı, h) Zaman ayar sistemi, i) Yerel iletişim ağı, j) İzole, yükseltilmiş tabanlı kumanda odası veya odaları gibi bileşenlerden oluşur. 3.1.3.1. SİSTEM BİLGİSAYARLARI Bilgisayarlar, kontrol merkezindeki her türlü ek birimler üzerinde, denetimi ve koordinasyonu sağlayan birimlerdir. Bu işlemleri giriş, çıkış, bellek, merkezi işlem, bilgisayar işletim sistemi ve uygun yazılım programları vasıtası ile yerine getirmektedir. Giriş Birimi : Giriş birimi, merkezi işlem birimine dış birimlerden verilerin gelmesini sağlar. Bu birimin kontrol ettiği birimler şunlardır. a) Klavye: Yazıların girilmesi için kullanılır. b) Grafiksel giriş birimi: Mouse, digitizer, scanner gibi şekil ve benzeri şeylerin bilgisayara aktarılmasında kullanılır. c) Haberleşme birimleri: Bilgisayarın diğer bilgisayarlarla iletişim kurmasını sağlar. Bu iletişim genellikle MODEM (telefon hatları) ya da veri ağlarıyla (LAN, WAN gibi) sağlanır. d) Depolama birimleri: Depolama birimleri gelen verileri ya da bilgisayarda çalışan programları depolamak için kullanılır. Bu birimler sabit disk, manyetik teyp gibi birimlerdir. Çıkış Birimi : Çıkış birimi verilerin dış dünyadaki ünitelere ulaştırılmasını sağlar. Örneğin ekrandaki bir bilginin yazıcıya aktarılması için bu birim kullanılır. Çıkış birimine bağlı olan birimler şöyle sıralanabilir: a) Yazıcılar: Raporlar, alarmlar gibi bilgilerin kağıt üzerine aktarılmasını sağlar. b) Depolamam birimleri: Yedekleme ve depolama amacıyla kullanılır. c) Grafiksel gösterim birimleri: Bilgisayarlardaki verilerin kullanıcıya gösterilmesinde kullanılır. Bu birimlerden bir kaçı Monitör, Projeksiyon cihazları, Mapboard’ lardır. 20  BİLGİSAYARLI VERİ TOPLAMA VE KONTROL Topak Bellek : Bilgisayarın çalıştırdığı programların bulunduğu ve verilerin depolandığı birimdir. RAM (Rasgele Erişimli Bellek), ROM (Sadece Okunabilir Bellek), CACH (Hızlı Tampon Bellek) olmak üzere üç çeşit bellek vardır. Bilgisayarın içinde bulunan veri yolu bir çok üniteye gitmektedir. Bu yüzden veri yolu üzerinden hafızaya erişimin bir ünite tarafından denetlenmesi gerekir. Bilgisayarda bu işlev Bellek Erişim Denetleyicisi tarafından yerine getirilmektedir. Merkezi İşlem Birimi : Merkezi İşlem Birimi, bilgisayarın içindeki birimlerin koordinasyonunu sağlar. Veriler üzerinde aritmetiksel ve mantıksal işlemler yapar. Farklı birimler arasında veri transferi sağlar. 3.1.3.1.1.KONTROL MERKEZLERİNDE KULLANILAN BİLGİSAYAR ÇEŞİTLERİ SCADA Sistemi Kontrol Merkezlerinde kullanılan bilgisayar sistemlerini; a) Kişisel Bilgisayarlar, b) Mini Bilgisayarlar, c) Süper Mini Bilgisayarlar, d) Mainframe Bilgisayarlar, olarak sınıflandırabiliriz a. Kişisel Bilgisayarlar : Oldukça yaygın olarak kullanım alanlarına sahip bu bilgisayarlar SCADA Kontrol Merkezlerinde kullanılırlar. Genişletilebilir olma özelliğine sahiptirler. Kontrol Merkezlerinde alarm ve raporların alınmasında, istatistiksel analizlerde, RTU’ larla haberleşme ve ek ünitelerin kontrolü amacıyla kullanılırlar. b. Mini Bilgisayarlar : Mainframe bilgisayarlara göre daha az yer tutarlar. Ancak onlardan daha yavaştırlar. Kontrol merkezlerinde ana bilgisayarlara veri sağlama, ek üniteleri kontrol etme, dolayısıyla sistemin performansını yükseltmek amacıyla kullanılırlar. Genellikle bir tane merkezi kontrol birimleri vardır. c. Süper Mini Bilgisayarlar : Paralel merkezi kontrol sistemi ile donatılmışlardır. Bu yüzden yüksek hızlarda çalışabilirler. Bu hız saniyede 20 ila 100 milyon komut işlemeye kadar çıkabilir. Süper Mini Bilgisayarlar yavaş yavaş Mainframe Bilgisayarların yerini almaya başlamışlardır. Bu yüzden kontrol merkezinde ana bilgisayar olarak kullanılabilirler. d. Mainframe Bilgisayarlar : Çok yüksek kapasiteli veri işleme hızına sahiptirler. Birden fazla merkezi kontrol birimleri vardır. Çok kullanıcılı bir işletim sistemi içerirler. En büyük dezavantajı çok fazla ter kaplamasıdır. Ayrıca özel olarak hazırlanmış mekana ihtiyaç duyarlar. Bulundukları mekanın sıcağa, neme ve kirli havaya karşı korunmuş olması gerekir. Kullandıkları enerjinin de regüle ve filtre edilmiş olması gerekir. Arıza durumunda bütün sistem durmaktadır. 21  BİLGİSAYARLI VERİ TOPLAMA VE KONTROL Topak e. Mainframe bilgisayarlar kontrol merkezinde ana bilgisayar olarak kullanılırlar. 3.1.3.1.2. BİLGİSAYAR İŞLETİM SİSTEMİ Bilgisayar İşletim Sistemi, bilgisayar sisteminde çalışan programların denetimini yapar, ek birimlere erişimi sağlar. Verilerin depolama yada yedekleme birimlerine transferini sağlar, bellek erişimini ve sistem kullanıcılarının erişimini denetler. İşletim sistemlerinin tek görevli ve tek kullanıcılı, çok kullanılıcı olmak üzere iki tipi vardır. Bunlardan ilki aynı anda sadece bir tek kullanıcının bilgisayarı çalıştırmasına izin verir. İkincisinde birden fazla kişi, birden fazla programı aynı anda işletebilmektedir. Bu sistemler genel olarak iletişim ağı tabanlıdır. Dolayısıyla verilerin ortak kullanımı söz konusudur. Örnek olarak UNIX, POSIX işletim sistemleri gösterilebilir. 3.1.3.1.3. KONTROL MERKEZİ BİLGİSAYARI YAZILIM PROGRAMLARI Elektrik dağıtım sistemlerinin işletilmesi ve yönetilmesinde otomasyonun bulunmadığı ülkemizde, özellikle büyük şehirlerde, dağıtım otomasyonu ve SCADA sistemlerinin kurulması kaçınılmaz olmuştur. Bilgisayar yazılım ve donanım teknolojilerindeki gelişmeler otomasyon sistemlerinin tasarımını da etkilemekte, bu tür otomasyon işlevlerini ekonomik ve teknik açıdan mümkün kılmaktadır. Yazılım teknolojisinde yeni bir teknik olan nesneye dayalı programlama (Object – Oriented Programming : OOP) metoduyla gerçekleştirilebilir. OOP, bilgisayar teknolojisinde büyük yazılım sistemlerinde çözüm getiren önemli bir gelişmedir. OOP yaklaşımı ve avantajları şöyle özetlenebilir: Fiziksel nesneler ve düşünceler program içinde nesneler ve sınıflar olarak tanımlanır. Mühendis daha çok kendi alanıyla ilgili konularda çalışır ve bilgisayar tabanlı sorunlarla uğraşmaz. Algoritmik süreçlere alternatif olarak nesneler birbirlerine mesaj göndererek süreci oluştururlar ve hepsi sadece mesaj göndererek iletişim kuran bağımsız program parçacıklarıdır. Fiziksel dünyadaki nesneler arası ilişkiler program nesneleri arasında da kurulabilir. Böylece sistem mimarisi insanın algıladığı biçimde tasarlanıp sunulabilir. Birbirine benzer nesneler gerçek dünyada olduğu gibi bir soya çekim hiyerarşisi içinde bulunur ve özelliklerini kendilerinden önce gelen sınıftan alırlar. Bu temel özellikleri yanında, OOP, programlamaya veri gizleme, soyutlama ve çok şekillilik gibi kolaylıklar getirir. 22  BİLGİSAYARLI VERİ TOPLAMA VE KONTROL Topak Müşteri/Hizmetli (Client/server) mimarisi çok süreçli dağıtım sistemlerde yaygınca kullanılan bir mimaridir. Açık sistem yaklaşımının öngördüğü biçimde başka sistemlerden alınan parçaların asıl sisteme eklenebilmesi bu mimari sayesinde gerçekleştirilebilir. Entegre edilmesi düşünülen modül sistem katmanlarından kendi düzeyinde olan birine müşteri olur. İletişim protokollerinde olduğu gibi her katman, altındaki katmanın hizmetlerini kullanır ve kendi üstündeki katmana hizmet verir. Her katman ayrıca alt katmanlardan oluşabilir. SCADA sistemi yazılım programları oldukça karmaşık bir yapıya sahiptir ve gelişimi yıllar alır. Bu nedenle SCADA gibi büyük sistemlerde yazılım çok pahalıdır. Böyle karmaşık yapılı yazılımlar yazılım mühendisliğinin konusudur. Yazılım mühendisliğinin amacı kaliteli yazılım üretmektir. Yazlımın pahalı olması, elde edilmesinin ve geliştirilmesinin zor olması nedeniyle donanımda olduğu gibi yazılımda da kalite ve performans üstünlüğü aranmaktadır. Bir program yazlım sürecinde, analiz, tasarım, kodlama ve test aşamalarından geçmektedir. Yazılım sürecinin %60’ ını analiz ve tasarım aşamaları oluşturmaktadır. Bu nedenle bir yazılımda esas önemli olan analiz ve tasarımdır. Bilgisayar Yazılım Programlarının Yazılım Kalitesi Yazılım kalitesini belirleyen iç ve dış etkenler şunlardır: Geliştirilebilirlik, Doğruluk, Anormal durumlara karşı koyabilme, Uyumluluk, Yeniden kullanılabilir olma, Verimlilik, Taşınabilir olma, Doğrulanabilirlik, Modüler olma, Okunabilir olma Öğrenme ve kullanma kolaylığı, Geliştirilebilirlik: Teknolojideki değişimlere, yeni isteklere karşı açık olması Doğruluk: Yazılımın bütün istekleri doğru olarak yerine getirmesidir. Anormal Durumlara Karşı Koyabilme : Tanımlı olmayan durumlarda, istenmeyen tepkiler vermemesidir. Uyumluluk: Yazlımın başka yazılımlarla kolay entegre olabilmesi başka sistemlerle beraber çalışabilmesi Yeniden Kullanılabilir Olması : Yazılımın yada onu oluşturan parçaların başka amaçlarla kullanılabilmesi ve yeni programlara destek verebilmesidir. 23  BİLGİSAYARLI VERİ TOPLAMA VE KONTROL Topak Verimlilik: Programın, kaynakları verimli kullanması ve performansının yüksek olması Taşınabilir Olma: Programın farklı yazılım yada donanım ortamlarında çalışabilir olması; Yani sistemde kullanılan makineden, ek birimlerden ve işletim sisteminden bağımsız olmasıdır. Doğrulanabilirlik: Programı test edebilmek ve hataları bulabilmek için test programlarının yada test yöntemlerinin tanımlanmış olmasıdır. Modüler Olma: Programın birbirinden bağımsız küçük modüllerden oluşmasıdır. Okunabilir Olma: Programın dökümünün yeterince açık ve anlaşılır olmasıdır. Öğrenme ve Kullanım Kolaylığı: Programı kullanacak olan kişilerin programın iç yapısını bilmesine gerek duymadan öğrenebilmesi ve kullanabilmesidir. Gerektiğinde kullanıcıyı uyaracak ve istedikleri bilgileri sağlayacak yardım fonksiyonlarına sahip olmasıdır. Yazılım mühendisleri kaliteli yazılım çıkarken bu unsurlara dikkat etmelidir. Alıcının da yazılımdan sadece istenilen fonksiyonları yerine getirmesini değil, bu kalite unsurlarını da sağlamasını da beklemelidir. Görünürde aynı işi yapan (hatta ayın performansa sahip) iki programdan, bu unsurlar göz önüne alındığında, biri diğerinden çok farklı olabilir. Çok karmaşık olan yazılım sistemlerinde kaliteye ulaşmak için aşağıdaki unsurların göz önüne alınması genel bir çözüm sağlar. a) Standartlara uyma, b) Açık sistemler gerçekleştirme, c) Tasarıma gereken önemi verme, d) Standartlaşmış yüksek düzeyli diller kullanma, e) Nesneye dayalı tasarım tekniklerini ve programlama dillerini kullanma 3.1.3.1.4. YAZILIM SİSTEMİNİ OLUŞTURAN PARÇALAR SCADA yazılım sistemi; bir veri tabanı, veri toplama sistemi ve bunlarla birlikte çalışan programlardan oluşur. Programlar CPU’ lar üzerinde dağıtılmış olabilir. Aynı zamanda bir CPU birden fazla programı kontrol edebilir. Modern SCADA merkezlerinde irili ufaklı yüzlerce program aynı anda yada isteğe bağlı olarak değişik çalışabilir. Programların çoğu diğer programlarla iletişim halindedir. Genelde amaç; veri toplama donanımından verileri veri tabanına kaydetmek, kullanıcı arabiriminde görüntülemek, denetim işlevini sağlamak ve güncel yada geçmişe dönük veriler üzerinde analizler yapmaktadır. 24  BİLGİSAYARLI VERİ TOPLAMA VE KONTROL Topak SCADA merkez sistemini oluşturan yazılım birimleri; 1. Veri toplama sistemi, 2. Veri tabanı be Veri tabanı yönetimi, 3. Kullanıcı arabirimi, 4. Yerel Giriş – Çıkış, 5. Rapor çıkarma, sebep gösterme 6. Veri analizi, 7. Uygulama programları, 8. Konfigürason araçları 9. Donanım yönetim programları 10. Eğitim, test, simülasyon ve hata bulma programları, 11. Yerleştirme ve kurma programları, 12. Diğer araçlar 1. Veri Toplama Sistemi : a) Veri tarama, b) Olay dizisi bilgisi alma, c) İletişim istatistiklerinden oluşur a. Veri Tarama Sistemi: RTU’ dan bilgi taramak, veri tabanına ve diğer ilgili birimlere iletmekle yükümlüdür. RTU’ dan nasıl tarama yapılacağı bu sistem içindeki tarama programlarında tanımlıdır ve değişebilir olmalıdır. Tarama sıklığı veri tarama sistemi içinde önemli bir kavramdır. Analog ve sayısal veriler için farklı olabilir. Günümüzde bütün verilerin birkaç saniye aralıkla yenilenmesi mümkündür. Tarama için farklı teknikler kullanılabilir. Bazı tekniklerde gözlenen noktada bir değişim varsa veri alma işlemi gerçekleşir. Hatta değişim hızına göre veri alma işlemi sıklığı arttırılıp azaltılır. Verilerin alarm yaratıp yaratmaması, RTU’ dan yapılıp istasyona kesme olarak gelebileceği gibi, merkezde de alarm yaratabilir. b. Olay Dizisi Alma ve İletişim İstatistikleri: Gerektiğinde milisaniye düzeyinde bilgi almayı sağlar. Olaylar arası öncelik sırasını gösterir. Veri toplama sistemi toplanan verilerin doğruluğu üzerinde istatistikler yapılabilir ve RTU’ larla olan iletişimin güvenilirliği hakkında rapor çıkarılabilir. Bu raporlar ışığında iletişim teknolojisi değiştirilir yada geliştirilir. 2. Veri tabanı ve Veri tabanı Yönetimi : a) SCADA gerçek zaman verileri b) SCADA’ ya ait statik veriler c) Kontrol Merkezi konfigürasyonu ile ilgili veri tabanı d) Yazılımlara ait diğer veri tabanları 25  BİLGİSAYARLI VERİ TOPLAMA VE KONTROL Topak a. SCADA Gerçek Zaman Veri tabanı: RTU’ lardan elde edilen ve zaman bilgisi taşıyan verilerin tutulduğu veri tabanıdır. Her taramada yenilenir. Verilerin çokluğu zamanla artar ve erişim hızının yüksek olması beklenir. Her gözetleme noktasına ait şu veriler bu veri tabanında tutulur: Noktanın görüntüleneceği renk Noktanın durumu Varsa sınırları Denetlenebilir olup olmadığı Zaman grafiğinin çizilip çizilemeyeceği Gerçek, hesaplanmış yada varsayılan bir değer olduğu Ölçülen yada elle girilen bir değer olduğu Farklı uygulama programları ile uyumlu olabilmesi için veri tabanının standartlara uygun olması gerekir. Veri tabanı yönetimi SQL gibi standart erişim yollarına açık olmalıdır. İlişkisel veri tabanı kullanımı uygun olmakla beraber günümüzde nesneye dayalı veri tabanı sistemleri ilişkisel veri tabanı sistemlerinin yerini almaktadır. Veri tabanı işlemlerini yapacak CPU’ nun diğerlerinden ayrı olması ve diğer birimlere veri tabanı hizmeti vermesi öngörülür hem bu veri tabanı yöneticisinin hızı hem de diğer programların hızı açısından önemlidir. b. SCADA Statik Veri Tabanı:SCADA sistemi ile ilgili konfigürasyon verileri tutar. Bunlar şu verilerdir : Eleman adresleri RTU işletim tipi İstasyon şemaları Network bilgisi, bağlantı bilgisi Elemanlara ait Statik bilgisi Bu veri tabanı statik olmakla beraber güç sisteminde olacak değişiklikler karşısında güncelleştirilebilir olmalıdır. 3. Kullanıcı Arabirimi Kullanıcı arabirimi sistem gözetleme ve kontrolün esas yapıldığı noktadır. Veri tabanı ve veri toplama sistemi ile iletişim kurarak verileri görüntüler ve kullanıcının komutları SCADA’ ya iletilir. Kullanıcı arabiriminin özellikleri şunlar olmalıdır : Sistem şemalarını kolayca görüntüleme Herhangi bir noktanın bütün verilerini görüntüleyebilme ve üzerinde yazabilme Sisteme yeni veri noktaları ekleyebilme Zoom, pan gibi grafik görüntüleme tekniklerine sahip olma Ekran üzerinde başka programları çağırabilme Bağlantı bilgisini şemalar üzerinde gösterilebilme Çeşitli düzey ve detaylara şema görüntüsünü verebilme 26  BİLGİSAYARLI VERİ TOPLAMA VE KONTROL Topak Öğrenme ve kullanma kolaylığı Güvenlik için erişim sınırlaması Modern MMI sistemleri tüm grafik ekranları üzerinde çok pencereli ortamlar aracılığı ile çok iyi bir kullanıcı arabirimi oluşturmaktadır. 4. Yerel Giriş - Çıkış Yerel RTU’ yu tarama ve yerel denetim Çıkış denetim sinyalleri yaratma Mapboard için sinyal oluşturma Yerel saat ve frekans bilgisini elde etme 5. Rapor Çıkarma, Sebep Gösterme SCADA, gerçek zaman veri tabanı kullanarak geçmişe dönük yada güncel veriler hakkında istatistiksel raporlar çıkarır. Olay dizisi verilerinden de faydalanarak sebep gösterir ve hata yerini bulur. Çıktıkları yazıcı ile ekrandan verebilir. 6. Uygulama Programları SCADA programları gerçek zaman verilerine ve başka verilere dayanarak sistem bakım ve onarım ve gelişimi için kullanılan programlardır. GIS (Geographic Information System: Coğrafi Bilgi Sistemi) örnek olarak verilebilir. 7. Konfigürasyon Araçları Sistemin ilk kuruluşunda ve sistemin değişmesi durumunda verilerin doğru noktalardan doğru aralıklarla görüntülenmesi için konulan parametrelerin girilmesi amacıyla kullanılır. Bu programların kolay kullanılabilir olması ve hata yapmaya karşı korumalı olmaları gerekir. Sistemdeki değişiklikler fonksiyon değişimi gerektirmediği sürece yeniden programlama gerekmemelidir. 8. Donanım Yönetim Programları İşletim Sistemi Network Sistemi Pencere Sistemi a. İşletim Sistemi : Çeşitli işletim sistemleri kullanabilmekle beraber SCADA sisteminin dağıtılmış işlevlerden oluşan yapısı çok grevli (multitasking) işletim sistemlerinin kullanımını gerektirir. SCADA sistemleri için UNIX iyi bir adaydır. Ayrıca standart işletim sisteminin seçimi farklı firmalardan alınacak ürünlerin birlikte çalıştırılmasına olanak sağlar. 27  BİLGİSAYARLI VERİ TOPLAMA VE KONTROL Topak b. Network Sistemi: Süreçler arası veri alışverişini ve ek birimlerle çeşitli noktalardan erişim olanağı tanır. Network sisteminde standartlara uyumun faydaları Tek bir firmaya bağlı kalmama Kaliteli ürünler Fiyatların düşmesi Uyumlu ürünler c. Pencere Sistemi:Pencere sistemi bir pencere kütüphanesinde ve işletim sistemi ile birlikte çalışan pencere yöneticisinden oluşur. Grafik ekran üzerinde açılan dörtgen alanlar pencere olarak adlandırılır. Pencere sistemleri menü, tuş gibi grafiksel giriş araçlarının eklenmesine izin verirler. X-Windows pencere sistemleri içinde en çok kullanılandır : Donanım marka ve modelinden bağımsızdır. Nesneye dayalıdır. Olay güdümlü bir sistemdir. Network tabanlıdır. Yaygındır. Açık bir sistemdir. X-Windows uygulamaları taşınabilir. 9. Kurma ve Yerleştirme Programları Sistemin ilk kuruluşlarında program kodlarını disk alanı içinde uygun yerlere yerleştirmek ve ilk çalışma alanını yaratmak, veri tabanının ilk durumunu hazırlamakta görevlidir. 10. Eğitim, Test ve Simülasyon Programları Kullanıcıların yetiştirilmesi, sistemin çalışırlığının kontrolü amacıyla, genellikle SCADA’ ya bağlı olmadan çalışan programdır. Simülasyon programları RTU ve diğer SCADA elemanlarını simüle ederek eğitim programlarına yardım eder. 3.1.3.2. KONTROL MERKEZİ KULLANICI ARABİRİMİ (İnsan Makine Arabirimi - IMA) (Man Machine Interface - MMI) Kullanıcı Arabirimi: SCADA Sistemi ile operatör arasındaki ilişkiyi kuran temel birimlerden biridir. SCADA Sistemi kumanda merkezine bağlayan kullanıcıya sistemin her konusunda bilgi sağlayıp yardımcı olan merkezi ve karmaşık bir yapıdır. Süper Mini bilgisayarlar sayesinde daha kaliteli, hızlı, açık seçik, yeterli bilgileri, gelişmiş yazılım programlarını da kullanarak sunmaktadır. Kullanıcı arabirimi yapı olarak karakter grafik veya gerçek grafik olabilir. 28  BİLGİSAYARLI VERİ TOPLAMA VE KONTROL Topak Karakter Grafik Yapı:Günümüz teknolojisinde kullanılmaktadır. Hızlı fakat sınırlı görüntü verme özelliğine sahiptir. Terminal mantığı ile çalıştıklarından görüntü çağırma süresi fazladır. Terminaller ortak işlemcilere kontrol edildiklerinden terminallerin biri diğerini beklemek zorundadır. Oldukça büyük ve çok yer işgal ederler. Gerçek Grafik Yapı:En yeni ve yaygın kullanıma sahiptir, dosyaya erişme ve çağırma hızı görüntü kalitesi ve yeteneği yüksektir. Özel grafik kartları sayesinde her türlü görüntüyü hızlı bir şekilde verebilir. Büyüklük olarak, karakter grafik yapıya yayma süresi oldukça az yer kaplar. Kullanıcı arabirimi için en uygun konfigürasyon budur. 3.1.3.2.1. KULLANICI ARABİRİMİNDE BULUNAN CİHAZLAR Kullanıcı arabiriminde olması gereken başlıca cihazlar şunlardır : 1. Monitörler 2. Klavyeler 3. Fare 4. Yazıcı ve Çiziciler 1. Monitörler: Görüntüleme birimleridir. Son yıllarda oldukça kaliteli türler geliştirilmiştir. Bunlar yüksek çözünürlüğe sahip SCDA sistemleri için uygun boyutlarda, düşük radyasyonlu ve yan monitörlerdir. 2. Klavyeler : Genel SCADA uygulamalarına özel klavyeler olmak üzere ikiye ayırabiliriz. Genel Klavyeler; Standart Q ve F klavyelerdir. Genel amaçlı bilgisayar için özel tuşlar içeren klavyelerdir. Fonksiyonel klavyeler; üzerinde SCADA sisteminde kullanılan bazı özel tuşlar içeren istasyonda çalışan yazılım programlarına özel klavyelerdir. Bu tür klavyelerde beklenilmeyen operasyonlar önlenmiştir. Yazılım programının karışık işlemleri bir fonksiyon tuşuna bağlanarak komut vermek hızlı ve kolay hale getirilmiştir. Ancak günümüz teknolojisi ile geliştirilen programların klavye bağımlılığı ortadan kaldırılmıştır. Bütün operasyonlar fare ile yapılabilmektedir. 3. Fare: Üzerinde 2 veya 3 tuş bulunan ve ekrandaki kursörün hareket ettirilmesinde kullanılan aletlerdir. Ekrandaki menülerden madde seçme ve programlara değişik komutların gönderilmesinde kullanılır. 4. Yazıcı ve Çiziciler: Çeşitli rapor dosyalarını ve grafik bilgilerini kağıda aktarmak amacıyla kullanılırlar. 29  BİLGİSAYARLI VERİ TOPLAMA VE KONTROL Topak 3.1.3.2.2. KULLANICI ARABİRİMİ İŞLEVLERİ 1. SCADA Sistemi yazılım programlarının kullanılması 2. Görüntüleme ve SCADA kapsamındaki kontrol edilen ve bilgi toplanan cihazların ekranda izlenmesi, bu cihazlara komut göndererek durumlarındaki değişikliklerin ekranda izlenmesi 3. Alarm üretme, alarm seviyelerinin ayarlanması ve analog değerlerin çeşitli seviyelerinde ayarlanabilmesi 4. SCADA Sisteminde kullanılan elemanlar hakkında detaylı bilgilendirme(Bakım tarihleri, markası, üzerindeki arıza durumlarının izlenmesi, karakteristik değerlerinin bilinmesi, SCADA kontrolünde olup olmadığı vb.) 5. Bağlantı bilgilerinin görüntülenmesi ve yük analizi sonuçlarının ekrana işlenmesi gibi çeşitli Network analizlerinin sonuçlarının verilmesi, 6. Alarmları ve bilgileri oluş sırasına göre kaydetme ve listeleme, kullanıcının gerçekleştirdiği işlemleri kayıt etme ve raporlama 7. SCADA kartları ve programları ile ilgili raporlar, 8. Başka analiz programlarının çağrılması ve bu programların kendi raporlarını üretmesi 9. Güvenlik kontrolünün çeşitli şifreleme yöntemleri ile sağlanması, yetkili olamayanların kullanımına izin verilmemesi, 10. Kullanıcı vasıtası ile veri girilmesi ve böylece sisteme bağlı olmayan nesneler için kullanıcının telefon veya başka yollarla aldığı bilgileri işlemesine olanak tanıma. 3.1.3.3. KONTROL MERKEZİ GİRİŞ – ÇIKIŞ BİRİMLERİ Giriş-çıkış birimleri bilgisayarların giriş çıkış birimlerine de RTU’ larla iletişim hatlarına bağlanabilen cihazlardır. Bu birimleri kontrol eden birkaç standart denetleyici vardır. Bunlar seri, paralel, SCSI denetleyicileridir. Bu denetleyiciler bilgisayarı en az yoracak şekilde gerekli fonksiyonları yerine getirirler. Bu denetleyiciler: Yazıcı denetleyicisi : Yazıcıları kontrol eden veri transferi sağlayan seri veya paralel denetleyicilerdir. Haberleşme Denetleyicisi : Bilgisayarın diğer birimlerle bağlantı kurmasını sağlar. Genellikle seri kanal ve modem yardımı ile telefon hatları kullanarak iletişim sağlanır. Kullanıcı Arabirimi Denetleyicisi :Verilerin kullanıcı arabirimleri arasında gidip gelmesini kontrol eder. Bu bağlantı genellikle yerel iletişim ağları ile olur. RTU Denetleyicisi : RTU denetleyicileri Haberleşme üniteleri kullanarak veri transferi sağlarlar. SCSI Denetleyicisi : Seri ve paralel portlarda her denetleyici sadece bir üniteyi kontrol edebilmekteydi. Fakat teknolojilerinin gelişmesiyle yaygınlaşan SCSI 30  BİLGİSAYARLI VERİ TOPLAMA VE KONTROL Topak denetleyicilerinde, her denetleyici birden fazla üniteyi kontrol edebilmektedir. Farklı üniteler için aynı SCSI denetleyicisi kullanılabilmektedir. Ses Denetleyicisi : Sesle ilgili çeşitli denetlemelere olanak sağlar. 3.1.3.4. KONTROL MERKEZİ VERİ DEPOLAMA BİRİMLERİ Depolama birimleri, SCADA Sisteminin veri ve alarm bilgileri ile bilgisayar programlarının depolandığı yerdir. Bu depolama birimleri aşağıdakilerden biri veya birkaçı olabilir. 1. Hareketli Kafalı Diskler, 2. Sabit Kafalı Diskler, 3. Floppy Diskler, 4. Değiştirilebilen Sabit Diskler, 5. Optik Diskler, 6. Manyeto-Optik Diskler, 7. Yedekleme Birimleri 1. Hareketli Kafalı Diskler En tanınan depolama birimleridir. Yüksek erişim hızları vardır. Bu nedenle hızlı veri transferi yapabilirler. Yüksek depolama kapasitesine sahiptirler. 2. Sabit Kafalı Diskler Oldukça eski teknolojiye sahiptirler. Fakat çok hızlı erişim sağlayabilmektedirler. Ancak; depolama kapasiteleri hareketli kafalı disklere göre daha azdır. 3. Floppy Diskler Taşınabilir depolama birimleridir. Fakat depolama kapasiteleri azdır. Genellikle PC tabanlı bilgisayarlarda çok yaygın olarak kullanılır. Güvenilirlilikleri, hızları ve kullanım süreleri azdır. 4. Değiştirilebilen Sabit Diskler Bu tür diskler hareketli kafalı disklerle aynıdır. En önemli özellikleri floppy diskler gibi taşınabilir ve değiştirilebilir olmasıdır. 5. Optik Diskler Optik diskler oldukça yüksek veri depolama kapasitesine sahip birimlerdir. Boyutları 5.25 inch çapında bir daire kadardır. Yüksek erişim hızları vardır. Manyetik 31  BİLGİSAYARLI VERİ TOPLAMA VE KONTROL Topak ortamdan kesinlikle etkilenmezler. En büyük dezavantajları sadece okunabilir olmalarıdır. 6. Manyeto Optik Diskler Optik disklere göre en büyük avantajları tekrar yazılabilir olmasıdır. Veri depolama kapasiteleri oldukça yüksek olan birimlerdir. 7. Kontrol Merkezi Yedekleme Birimleri Yedekleme birimleri veri depolama birimlerinde oluşacak hatalara veya bozukluklara karşı verilerin yedeklenmesi için kullanılır. Kullanılacak veri yedekleme birimleri şunlar olabilir. a) Teyp Ünitesi: Düşük hızlarda çalışır. 100 Mbyte’ ın üzerinde depolama kapasitesi vardır. b) V8 Teyp Ünitesi: Yüksek kapasiteli veri depolama özelliği vardır. Yüksek veri hızı sağlar. c) Yazılabilen Optik Diskler: Yazılabilen optik diskler, az yer kapladıkları ve yüksek veri depolama gücüne sahip oldukları için, yedekleme birimi olarak kullanıma açıktır. 1.1.3.5. KONTROL MERKEZİ VERİ İLETİŞİM AĞI Kontrol merkezinde bilgisayar arasında veri paylaşımını, program paylaşımını sağlamak ve çok sayıda bilgisayarı ve farklı özelliklerde bilgisayarları,büyük hızlarda veri iletişimini 1-100 Mbyte/saniye gibi sağlamak için Yerel İletişim Ağları oluşturulur. Bu yerel iletişim ağları (Lokal Area Network-LAN) aynı zamanda ek ünitelerin de paylaşımını sağlamaktadır. Yerel iletişim ağları üzerinden bilgisayarlar Rink, Yıldız veya düz veri yolu şeklinde bağlanabilirler. 3.1.3.6. KONTROL MERKEZİ MİMİK DİYAGRAM YADA EKRAN PROJEKSİYON SİSTEMLERİ Ekran projeksiyon sistemi SCADA sisteminde kontrol edilecek sistemin büyüklüğüne bağlı olarak isteğe göre kullanılır. Yani kullanılması zorunlu değildir. Sistem veri işleme sistemine bağlı bir kullanıcı arabirimi ile kumanda edilir. Kontrol edilen geniş bir coğrafi alana yayılmış sistemin genel görünüşünü kullanıcılara sağlar. Sürekli gösterim alanı 4x2 metre ve 1x1 metre’ lik ekranlardan oluşabilir. 32  BİLGİSAYARLI VERİ TOPLAMA VE KONTROL Topak İşletme mühendisi tarafından kumanda merkezi üst kademe yöneticilerine çabuk bilgi vermek ve kullanıcılara özet bilgi vermek için kullanılabilir. Bu nedenle sistem açık ve izlenmesi kolay olmalıdır. Kontrol merkezlerinde yeri, kullanıcıların bilgisayar sistemlerini kullanma pozisyonlarını bozmaksızın, ekran projeksiyon sistemini rahat görmesini sağlayacak şekilde seçilmelidir. 3.1.3.7. KONTROL MERKEZİ KESİNTİSİZ GÜÇ KAYNAĞI Kesintisiz güç kaynağı bilgisayar sistemlerinin ve hassas elektronik cihazların çalışması için daima sabit çıkışlı AC gerilim sağlamaktadır. Bu konuda şehir şebekesine güvenmek imkansızdır. Ayrıca elektrik kesilmesi durumunda güç kaynağı sisteme yeterli sürede enerji sağlamaktadır. Elektronik cihazlar (bilgisayar,kontrol ve ölçü cihazları,emniyet cihazları,vb.) elektriğim kesilmesine, voltajın aşağı yukarı dalgalanmasına karşı çok hassastır. Bu durumlar arızalara sebep olur. Kesintisiz Güç Kaynağı (UPS) elektrik kesintisine, voltaj değişmelerine ve şebekeden gelecek zararlı elektriksel parazitlere engel olarak, beslediği elektronik cihazların problemsiz çalışmasını sağlar ve arızalardan korur. Yapı olarak UPS; bir redresör, büyüklüğü ihtiaca göre değişen akü grubu ve bir invertörden oluşur. Redresör şebeke kullanımda iken şebekeden beslenerek AC gerilimi DC gerilime çevirir ve kesinti durumunda kaynak olarak kullanılacak akü grubunu şarj eder. Kesinti durumunda invertör girişi akü grubu tarafından beslenir ve çıkışından parazitsiz regüleli AC gerilim sağlayarak işletmeyi besler. İdeal bir kesintisiz güç kaynağında bulunan temel özellikleri aşağıdaki gibi sıralayabiliriz: 1. Şehir şebekesinden tam izoledirler. Daima 220 V 50 Hz çıkış verirler. Normal beslediği yüklerin ilk kalkış akımını karşılayarak normal başlatmayı sağlar. Bunun için şebekeye ihtiyaç duymaz. Şebeke olmadan yalnız akü ile beslediği cihazların ilk açılış akımını karşılar ve çalışmayı sağlar. Yalnız akü ile uzun süre (büyük akü ile 24 saat gibi) çalışabilir. Generatör desteği ile senkronize sorunu yaratmadan daima çalışır. 2. UPS arızalandığında şebekeye geçme ON-LINE sistemlerde yoktur. Bu yapılırsa izolasyon kalkar. UPS arızası üzerine sistem mantığı tasarlayıp önemli özellikleri yok etmek ve arıza anında şebekenin varlığını kabul edip yedeklemeyi düşünmek doğru değildir. Çünkü arıza genelde şebeke yokken oluşmaktadır. Bu gibi durumlarda da şebeke genelde problemlidir ve bunun içinde UPS kullanımdadır. 3. ON-LINE UPS şebekeden çok daha güvenli olmak zorundadır Aksi halde kullanımı mantıklı olmaz. Bu nedenle sistem izole yapılmalıdır. İzole olması temel özelliğidir. Güvenli sisteme az güvenli sistemi ilave ederek daha güvenli hale getirmek mümkün değildir. Bu nedenle şebekeye yedeklenmez. (Statik anahtarla şebekeye geçişli değildir.) İzolasyonla elde edilen özellikler şebekeye röleli geçişte veya elektronik (statik) anahtarla bağlantı halinde kaybedilir. Çıkış kalitesi sürekli aynıdır. 33  BİLGİSAYARLI VERİ TOPLAMA VE KONTROL Topak 4. İzolasyonla elde edilen özellikler şunlardır: Sürekli regüleli 220 V Sürekli regüleli 50 Hz Parazitsiz, darbesiz, filtreli çıkış Sonuç olarak problemsiz ağ haberleşmesi Uzun süreli kesintiyi karşılama Şebeke yokken başlama olanağı 5. Bütün bu özelliklere karşılık izole ON-LINE UPS ağır ve pahalıdır. Ancak sabit kaliteli enerjiyle en güvenli bilgisayar ve program koruması sağlanabilir. 3.2. UZAKTAN BİLGİ TOPLAMA VE DENETLEME BİRİMİ 3.2.1. REMOTE TERMİNAL UNİT (RTU) Remote Terminal Unit Türkçe’ ye tam kelime anlamıtla “Uzak Uç Birim” veya “Uzak Giriş Birimi” olarak çevrilebilir. Uzak Uç Birimin yaptığı işlevler göz önüne alındığında Türkçe’ ye çevrinin “Uzaktan İzleme ve Denetleme Ünitesi” veya “Uzaktan Bilgi Toplama ve Denetleme Birimi” olarak yapılması daha doğrudur. Bir SCADA Sisteminde RTU, bulunduğu merkezin değişkenlerine ilişkin bilgileri toplayan, depolayan gerektiğinde bu bilgileri kontrol merkezin belirli bir iletişim ortamı yolu ile gönderen, kontrol merkezinden gelen komutları uygulayan bir SCADA birimidir. SCADA Sistemi içerisinde yerel ölçüm ve kumanda noktaları oluşturan RTU’ lar birbirine bağlanabilen çeşitli cihazlara, kesicilere, ayırıcılara kumanda edebilir. Ölçülmesi gereken akım, gerilim, aktif ve reaktif güç, güç faktörü gibi değerler ölçülebilir. Ayrıca ayırıcı, kesici, durumlarını kontrol edebilme imkanı sağlar. RTU yardımıyla merkezi kumanda ve izlemeyi sağlamak için RTU’ lar ölçüm sonuçları ile cihazın çalışma durumlarını (Kesici açık, Ayırıcı kapalı) merkeze ileterek merkezden gelen komutlar doğrultusunda bulunan (Kesici aç, Ayırıcı kapa) işlemlerini yapar. Böylece merkezi denetim birimlerinin başında bulunan sistem operatörünün tüm ölçüm sonuçlarını görmesini ve gerekli komutları göndererek sistemin denetlenmesini sağlar. Fakat RTU’ nun görevi sadece ölçüm yapmak ve komut uygulamak değil ölçüm sonuçlarının belirli sınırlar içerisinde olup olmadığını da denetleyerek aykırı ya da alarm durumlarında merkeze bildirmektir. İlk zamanlarda SCADA Sistemlerinde kullanılan RTU’ lar mikroişlemcisizdi, mikroişlemcisiz RTU’ lar sadece ölçüm yaparak bu ölçüm bilgilerini merkeze bildirerek merkezden gelen komutlar doğrultusunda işlem görürlerdi. Bu tip RTU’ lar kullanılarak oluşturulan SCADA Sistemlerinde bir çok olumsuzluklar meydana gelmekteydi. 34  BİLGİSAYARLI VERİ TOPLAMA VE KONTROL Topak Alarm durumlarında ve diğer bütün işlemlerin merkezi denetim sistemi üzerinden yapılmasından dolayı ortaya çıkan problemler şu şekilde sıralanabilir: 1. Merkezin devre dışı kaldığı yada merkezle RTU’ ların iletişiminin kesildiği durumlarda oluşacak sorunlarla müdahale edilmemekte ve sonuç olarak da sistemin işletimi aksamaktadır. 2. Alarm durumlarında, merkezin alarm kararı verip RTU’ ya komut göndermesi belli bir süre almaktadır. Bu da, anında müdahale edilmesi gereken durumlarda sakıncalara yol açmaktadır. 3. Mikroişlemcisiz olan RTU’ larla oluşturulan SCADA Sisteminin çalışabilmesi için merkezin sürekli olarak RTU’ lar ile iletişim halinde olması gerekmektedir. Ancak bu sayede merkez, denetlenen cihazlar hakkında bilgi sahibi olup istenen işlemleri yerine getirebilir. Bu durumda çok yoğun iletişim trafiğinin yaşandığı SCADA Sistemlerinde özel bir iletişim hattının bulunması gerekir. 4. Mikroişlemcisiz RTU’ lar kullanıcının özel gereksinimlerinin bulunduğu yada karmaşık kontrol algoritmalarının uygulandığı durumlarda yetersiz kalmaktadır. 5. Tüm SCADA Sisteminin yükü merkez bilgisayarı üzerinde olacağından çok hızlı, yüksek işlem gücü olan, pahalı bilgisayar kullanmak gerekmektedir. Bu da ekonomik yük getirmektedir. İşlemcili RTU’ lar tüm olumsuz yanları değerlendirerek alarm uyarıları üretebilir ve bu durumlarda ne yapılacağına anında kendileri karar vererek müdahale edebilir. Aynı zamanda işlemcili RTU’ lar kullanıcının özel isteklerini yerine getirecek şekilde programlanabilir, böylece denetleyici cihazların kullanıcı gereksinimleri karşılayacak şekilde sağlanmış olur. Bu esnada diğer işlemcili RTU’ larla haberleşerek işlemlerin yerine getirilmesi sağlanmış olur. Birbirleri arasındaki iletişimi sağlarken aynı zamanda merkezi birim tarafından sürekli gözetlenerek sistemin tümünün denetlenmesine izin verirler. İşlemcili RTU’ ların endüstrideki avantajları : 1. Mikroişlemcili RTU’ lar en karmaşık kontrol yöntemlerinin dahi uygulanmasını sağlarlar. 2. Mikroişlemcili RTU’ lar kendi başlarına karar verebildikleri için, çoğu zaman merkez birimine gerek duymadan uygulamanın devamı için gerekli işlemiş yerine getirirler. Bu da toplam sistem performansını önemli ölçüde arttırır ve tepki süresini azaltır. Böylece kalıcı yada ölümle sonuçlanan hasar durumlarına acil müdahale edilebildiği için tüm sistemin güvenilirliği sağlanır. 3. Mikroişlemcili RTU’ lar normalde kullanılan pek çok elektro mekanik yada mekanik cihazın işlevini üstlenmektedir. Mekanik cihazlar, uzun kullanım süreleri sonucunda aşınmakta, verimleri düşmekte ve güvenilirlikleri azalmaktadır. Tamamıyla elektronik yapıdaki RTU ise hassasiyetinde hiçbir değişiklik olmadan dahi uzun süre çalışabilmektedir. 4. Mikroişlemcili RTU’ lar kendi başlarına karar verebildikleri için merkez bilgisayarın da yapacağı pek çok işlemi üstlenmiş olur. Bu genel sistemin güvenilirliğini arttırmaktadır. Merkez biriminin durması veya iletişimin kesilmesi 35  BİLGİSAYARLI VERİ TOPLAMA VE KONTROL Topak durumunda akıllı RTU hiç durmadan görevini icra etmekte ve gerekli tüm işlevleri yerine getirmektedir. 5. Merkezin işlem yükünün RTU’ lara dağılması sonucunda, merkezin RTU’ lar ile sık iletişim kurma gereksinimi kalmayacak, iletişim trafiği hafifleyecek, iletişim ortamı daha verimli kılınacaktır. 3.2.1.1. RTU’ NUN SİSTEM İÇERİSİNDEKİ YERİ RTU’ nun fiziksel olarak üzerinden bilgi toplayabileceği, gerektiğinde kumanda edebileceği giriş ve çıkış noktaları vardır. Elektrik tesislerinde; akım ve gerilim trafoları, ayırıcı, kesici ve röle durumları RTU tarafından izlenmekte ayrıca aynı RTU tarafından tali merkezdeki çeşitli birimlerin kontrolü mümkün olabilmektedir. Bir SCADA Sisteminde bir veya birkaç kontrol merkezi olabilirken aynı sistemde RTU sayısı yüzlerce olabilmektedir. Bu nedenle RTU’ lar sistemin taşınabilirliği, güvenilirliği ve özellikle maliyeti gibi önemli öğelerinin doğrudan belirleyicisi olmaktadır. RTU’ ların küçük boyutta olması ve kullanılacak bölgelerin doğal koşullarına dayanabilecek şekilde üretilmesi çok önemlidir. RTU’ lar tali merkezlerde en fazla 3 – 4 metrekarelik yer kaplayacak boyutlarda ve 1,5 – 2 metre yüksekliğe sahip panolara yerleştirilir. Tali merkez boyutları ile karşılaştırıldığında bu ölçüler oldukça normaldir. Eğer bir sistemin kontrol ve gözlenmesi için mevcut cihazlarda daha büyük cihaz kullanılıyorsa; hem maliyet hem de taşınabilirlik açısından kurulan sistemin önemli dezavantaja sahip olacağı açıktır. 3.2.1.2. RTU’ NUN GÖREVLERİ Günümüzde RTU’ lar mikroişlemcilerin her geçen gün değişmesi sayesinde esnek, çok fonksiyonlu, daha akıllı ve daha ekonomik hale gelmektedir. Temel fonksiyonları değişmemek kaydıyla RTU’ lar gün geçtikçe artan kullanıcı isteklerine cevap verecek şekilde geliştirilmektedir. Tanımından da anlaşılabileceği gibi RTU – Bilgi Toplama ve Denetleme Biriminin en önemli 2 görevi ; Bilgi Toplamak ve Depolamak Gerekli Kumandaları Gerçekleştirmektir Bu iki görev RTU’ nun değişmeyen temel özelliğidir. Bir RTU’ nun kontrol fonksiyonları kısıtlı olabilir. Ancak yukarıdaki özelliklerinden taviz verilemez. RTU’ nun kullanıcılarına daha verimli hizmet etmeleri istendiğinde, bu fonksiyonlara zamanla bir yenisi daha eklenmiştir. Bu da tali merkez seviyesinde gösterimdir. RTU’ nun yukarıdaki iki görevinin birleştirilmesi ile oluşan bir diğer görevi daha vardır. Bu da arıza tespiti ve izolasyondur. 36  BİLGİSAYARLI VERİ TOPLAMA VE KONTROL Topak RTU’ nun görevlerini tekrar sıralayacak olursak; 1. 1.Bilgi toplama ve depolama 2. 2.Kontrol ve Kuman 3. 3.İzleme (Monitoring) 4. 4.Arıza Yeri Tespiti ve İzolasyon 3.2.1.3. BİLGİ TOPLAMA VE DEPOLAMA RTU’ lar tali merkezlerde, analog değeler, alarm, durum bilgileri ve sayaç değerleri toplarlar. Böylece bağlı oldukları tali merkezlerin ve ait oldukları ana merkezi ihtiyacı olan tüm bilgileri toplayarak otomasyonun ilk prensibini gerçekleştirmiş olurlar. Toplanan bu bilgileri kendi üzerlerindeki hafızalarında saklarlar. Bu bilgiler; MTU kendilerini sorgulayınca kadar veya ayarlanan belli süreler için saklanır. Bilgi toplama işini kendilerine verilen periyodik aralıklarla veya ayarlandığı değerlerden sapmalar olduğunda yeni değerleri kaydetmek şeklinde yerine getirirler. Analog değerler; örneğin elektrik tesislerinde akım, gerilim, aktif ve reaktif güç gibi değerler sistemden izole durumundaki ölçü trafoları, transduserler yardımıyla gerektiğinde analog çoklayıcılar kullanılarak alınır. Durum değerleri ise mekanik ve/veya optik izolasyonla alınabilir. RTU’ lar bilgilerin toplanmasını ve gönderilmesini RS-232 veya RS-485 seri formatta çalışan cihazlarla yapmaktadır. Bu SCADA fonksiyonelliğini arttırmamakta fakat sahadaki lokal veri transferini basitleştirmektedir. RTU topladığı değerleri gerekirse bir ön işlemciden geçirebilir. Ön işlem; bilgilerin kullanıcı tanımlı hale getirilmesidir. Yani analog bir bilgi sayısal bir bilgiye çevrildikten sonra RTU’ da oluşturulmuş bir veri tabanı vasıtasıyla, o değere ait sınır değerlerle karşılaştırmaya veya matematiksel bir hesaplamaya tabi tutulur. Bu işlemlerden sonra o bilginin kontrol merkezine gönderilmeye değer bir bilgi olup olmadığı da ortaya çıkar. Örneğin uzun bir süre aynı değerde seyreden bir bilgiyi her ölçüldüğünde kontrol merkezine göndererek iletişim kanalını meşgul etmektense, sadece değişiklik olduğunda göndermek daha mantıklı ve pratik olmaktadır. Buna İngilizce’ de “Ayıklamalı raporlama” anlamına gelen “Report by exception” denmektedir. Bilgi alındıktan ve işlemden geçirildikten sonra gerekliyse ya o anda Kontrol merkezine gönderilir yada daha sonra sorgulandığında gönderilmek üzere RTU’ da depolanır. Depolanan bu bilgiler RTU‘ da oluşturulmuş veri tabanı kütüğüne oluş sırasına göre kaydedilir. Oluş sırasına göre kayıt; beklenmedik durumlarda farklı zaman ve bölgelerde oluşan hızlı durum değişikliklerinin tek bir zaman ekseni üzerine kaydedilir. Hata sonrası analizlerde ve gerçek zaman içinde operatörün gerekli manevrayı yapmasında kullanılır. “Oluş sırasına göre kayıt” İngilizce’ siyle “Sequence 37  BİLGİSAYARLI VERİ TOPLAMA VE KONTROL Topak Of Events Tagging” bilgilerin, RTU’ da olsun, kontrol merkezinde olsun belli bir zaman hassasiyetine ve oluş sırasına göre kaydedilerek rapor edilmesi anlamına gelir. Bu hassasiyet tipik olarak durum değerleri için 1msn , analog değerler için 20 msn’ dir. Örneğin bir kesicinin açması ile bir diğer kesicinin kapanması arasında 1 msn’ den daha çok bir zaman farkı varsa, bu iki olayın aynı zamanda değil farklı zamanlarda gerçekleştiği söylenir. Bu şekilde bir depolama işlemi sayesinde bir gün içinde hangi olayın, tam olarak ne zaman ve kaç defa gerçekleştiği Kontrol Merkezi tarafından rahatlıkla izlenmektedir. Bu SCADA gibi gerçek zamanlı (Real Time) bir sistemde mutlaka bulunması gereken bir özelliktir. 3.2.1.4. KONTROL VE KUMANDA Elektrik tesislerinde uzaktan kumandalı olarak bir kesiciyi, bir ayırıcıyı açmak, kapatmak regülasyon amacıyla trafoların sekonder kademelerini değiştirmek vb. kumandalar RTU tarafından gerçekleştirilir. 3.2.1.5. İZLEME (MONİTORİNG) RTU’ nun diğer bir görevi ise, yukarıda belirtilen bütün görevlerin doğru şekilde yerine getirildiğine ilişkin bölge operatörüne kanıt olarak görüntü sunmasıdır. Örneğin elektrik tesisleri trafo merkezlerindeki bir bilgisayarda gösterim işlevidir. Bu, diğer iki görev kadar önemli olmamakla birlikte, tali merkez seviyesinde böyle bir işleme de zamanla ihtiyaç duyulmuştur. Böylece tali merkezden diğer tali merkezlere bilgi göndermek, kontrol işareti göndermek, programlama yapmak bilgisayar teknolojisinin hızla gelişmesi ile birlikte, mümkün hale gelmiştir. Burada RTU; aldığı bilgileri, yapılan kumandaların sonuçlarını sadece Kontrol Merkezine bildirmek ve bünyesinde isteğe bağlı olarak depolamakla birlikte, aynı zamanda sınırlı bir veri tabanı yapısına sahip yerleşik veya portatif bir gösterim bilgisayarına da bildirmektedir. Bilgisayar yapısında yazıcı ve çizici gibi donanımlar da kullanmak mümkündür. 3.2.1.6. ARIZA YERİNİ TESPİT VE İZOLASYONU RTU’ nun bütün bu görevlerine ek olarak, tesis için oldukça önem taşıyan bir görevi daha vardır. Bu görev; Arıza yerinin tespiti ve İzolasyonudur. Bu özellik genellikle birçok SCADA Sisteminde olmayan bir özelliktir. Bu görevi yerine getirmek üzere RTU kendi bünyesinde; Arıza Arabirimi Modülü ve buna bağlı bulunan Arıza Akımı Algılayıcı Modülleri bulunmaktadır. Bu modüller vasıtasıyla arızalar algılanmakta ve RTU’ ya bildirilmektedir. RTU Arıza Arabiriminden tüm Arıza Algılayıcıların sorgulanması için gerekli komut verilir. Arabirim, Arıza Akımı Algılayıcı Modülleri ile haberleşerek arıza akımının geçtiği noktaları öğrenir ve RTU’ ya gönderir. RTU bu bilgilerin ve Kontrol Merkezinden gelen komutların ışığında sistemin arızalı bölgesinin izole edilmesi için harekete geçerek gerekli komutları Arıza Akımı Algılama Modüllerine gönderir ve arıza izolasyonu tamamlanmış olur. 38  BİLGİSAYARLI VERİ TOPLAMA VE KONTROL Topak Klasik yöntemlerle arıza yerinin bulunmasının ve izolasyonunun saatlerle ölçülecek bir zaman aldığı bilinmektedir. Bunun yerine SCADA Sisteminin getirdiği ve RTU’ nun görevleri arasında bulunan yöntemlerle arızalar; saniyelerle ölçülecek bir sürede tespit edilmekte ve izole edilmektedir. Üst paragrafta bahsedilen olaylar sadece 1 – 10 saniye sürmektedir. RTU’ nun bu görevi sayesinde kullanıcıya çok önemli bir avantaj sağlanmakta, arıza yerinin belirlenmesi ve izolasyonu kayıpsız ve en ekonomik biçimde halledilmiş olmaktadır. 3.2.2. RTU’ NUN ANA BÖLÜMLERİ Yukarıdaki görevleri yerine getirmek için RTU’nun 6 ana bölümü bulunmaktadır. Bu bölümler şöyle sıralanabilir : a) İletişim Ünitesi b) Ana İşlem Ünitesi c) Giriş Çıkış İzolasyon Ünitesi d) Kullanıcı Arabirimi Ünitesi e) Test Ünitesi f) Güç Kaynağı Ünitesi 3.2.2.1. İLETİŞİM ÜNİTESİ Bu Ünite RTU ile iletişim ortamı arasında bir köprü rolü oynar ve iletişimden sorumlu bölümdür. Bu iletişim ortamı birden fazla olabilir. Günümüzde, bu ortamlar üzerine kurulu bir takım iletişim standartları ve bu standartların oluşturduğu iletişim protokolleri vardır. İletişim Ünitesi Kontrol Merkezinden gelen ve bu protokoller dahilinde oluşturulmuş komutları değerlendirerek, gerekli işlemleri ana işlemciyle temasa geçerek başlatır. Bu işlemlerin sonunda da uygun cevapları aynı protokoller çerçevesinde düzenleyerek Kontr