KONTROL SİSTEMLERİ NOTLARI–DCS1 DAĞITILMIŞ KONTROL SISTEMLERI (2.KITAP) 1
KİTAP HAKKINDA 2
1 SCADA DONANIMI VE YAZILIMLARI 14
1.1 Giriş 14
1.1.1 Kontrol sistemleri 14
1.1.2 Kontrol sistemlerinin tarihi 15
1.2 SCADA, DCS, PLC ve PLC ile Smart/Akıllı Aygıt terimlerinin karşılaştırılması 16
1.2.1 SCADA sistemi 16
1.2.2 DCS – Dağıtılmış Kontrol Sistemleri 18
1.2.3 PLC - Programlanabilir Lojik Kontrolör 19
1.2.4 Smart Aygıt 20
1.2.5 DCS – SCADA terminolojilerinin karşılaştırması 20
1.3 SCADA sisteminin yararları ve dikkate alınması gerekenler 23
1.4 RTU – Uzak terminal birimleri 24
1.4.1 CPU – Merkezi Kontrol işlemcisi 26
1.4.2 Analog input modülleri 27
1.4.3 Tipik analog input modülleri 31
1.4.4 Analog outputlar 31
1.4.5 Dijital inputlar 32
1.4.6 Sayaç ya da akümülatör dijital inputları 34
1.5 Dijital output modülü 35
1.5.1 Karışık dijital ve analog modüller 37
1.5.2 Komünikasyon arayüzleri 37
1.5.3 RTU için güç kaynağı modülü 39
1.5.4 RTU`nun çevresel kapsamı 39
1.5.5 Test ve bakım 40
1.5.6 Bir RTU sistemi için tipik gereksinimler 41
1.5.7 Uygulama programları 43
1.6 RTU olarak kullanılan PLC`ler 43
1.6.1 PLC yazılımı 44
1.6.2 Kapsamlı bir proses kontrol stratejisinde IEC-1131-3 implementasyonu 47
1.7 Sistem güvenilirliği ve erişilebilirliği 50
1.7.1 Artık ana istasyon konfigürasyonu 50
2 SCADA SİSTEM YAZILIMI VE PROTOKOLLERİ 52
2.1 Giriş 52
2.2 SCADA sistem bileşenleri 52
2.2.1 SCADA anahtar özellikleri 53
2.3 DCS ve SCADA yazılım paketi 56
2.3.1 Artıklık 59
2.3.2 Sistem tepki süreleri 61
2.3.3 Sistemin genişletilebilirliği 62
2.4 SCADA sistemlerinde yeni teknolojiler 63
2.4.1 Ana istasyonlar için LAN teknolojisindeki hızlı gelişmeler 63
2.4.2 İnsan makina arayüzü 63
2.4.3 Uzak uç birimleri (RTU) 63
2.4.4 Komünikasyon 64
2.5 On iki altın kural 64
2.6 OPC 65
2.6.1 OPC 65
2.6.2 Güncel istemci uygulama mimarisi 68
2.6.3 OPCnin faydaları 69
2.6.4 OPCnin kapsamı 69
2.6.5 OPC DX standardı 70
3 TİPİK DAĞITILMIŞ KONTROL SİSTEMLERİ VE SCADA SİSTEMLERİNDEN ÖRNEKLER 71
3.1 GİRİŞ 71
3.2 Honeywell PlantScape sistem 72
3.2.1 Giriş 72
3.2.2 PlantScape 400 serisi kontrol sistemi özellikleri 74
3.2.3 Kontrol stratejisi yapılandırması 81
3.2.4 Kontrol işlemcisi 84
3.2.5 PlantScape proses denetleme sistemi 84
3.2.6 Operatör arayüzü 85
3.2.7 Veri tabanı yapıları ve algoritma hibrit kontrolör nokta yapısı 87
3.2.8 Arayüzler 87
3.2.9 Sunucu artıklığı 88
3.2.10 Dağıtılmış sunucu mimarisi 88
3.3 Foxboro I/A serisi dağıtılmış kontrol sistemleri 89
3.3.1 Giriş 89
3.3.2 Donanım 92
3.3.3 Entegratörler 93
3.3.4 Fox CAE 95
3.3.5 Akıllı verici konfigüratörü -IFDC 96
3.3.6 Entegre kontrol konfigüratörü 96
3.3.7 Fox draw 96
3.3.8 AIM*OPC sunucusu 97
3.4 Delta V sistemi 98
3.4.1 Giriş 98
3.4.2 Özellikler 98
3.5 Citect 100
3.5.1 Citect sistem özellikleri 100
3.5.2 Ölçeklenebilir mimari 101
3.5.3 Tesis kontrol ve görüntüleme sistemlerinde artıklık kullanımı 105
3.6 Wonderware 110
3.6.1 Giriş 110
3.6.2 InTouch HMI 111
3.6.2 Fabrika veri tabanı 115
3.6.4 Açık mimari 117
3.6.5 Ölçeklenebilirlik 118
3.6.6 Dinamik veri değişimi 118
3.7 Intellution iFIX v2.5 sistemi 119
3.7.1 Sistem tanımı 119
3.7.2 iFIX2.5 MMI SCADA özellikleri 119
3.8 Tedarikçiler 120
4 TEMEL KONTROLÖR 120
4.1 Giriş 120
4.2 Kontrolör kartlarının tanımlanması 121
4.2.1 CPU – Merkezi işlemci birimi 122
4.2.2 Hafıza birimi 124
4.2.3 Input/output birimi 124
4.3 Ayrık ve lojik kontrol 125
4.4 Sıralı ve yığın kontrolü 126
4.4.1 Sürekli kontrol 127
4.4.2 Yığın kontrolü 128
4.4.3 Sıralı kontrol 130
5 TEMEL DCS KONTROLÖR KONFIGÜRASYONU 131
5.1 Giriş 131
5.2 Kontrol modları 131
5.2.1 Mod niteliği 132
5.3 Basamaklama kontrolü için kullanılan kontrol aralıklarında izleme ve ilklendirme 133
5.3.1 Basamaklama kontrolü için kullanılan kontrol aralıklarında PV izleme 133
5.3.2 Kontrol aralıklarında basamaklama kontrolü için ilklendirme 133
5.4 Kontrol fonksiyonları 137
5.4.1 Düzenleyici PV noktası 139
5.4.2 Düzenleyici kontrol noktası 139
5.4.3 Kullanıcı program noktaları 141
5.4.4 Dizi noktası 141
5.4.5 Bayrak noktası 142
5.4.6 Nümerik nokta 142
5.4.7 Zamanlayıcı noktası 143
5.4.8 Dizgi 143
5.4.9 Süre 143
5.5 Kontrol algoritmaları 143
5.5.1 PID – Orantılı, İntegral, Türev 144
Fonksiyon 144
5.5.2 İleri besleme kontrol algoritmalı PID (PIDFF) 154
Fonksiyon 154
5.5.3 Harici reset-geri beslemeli PID (PIDERFB) 159
5.5.4 Pozisyon orantılı kontrol algoritması 159
5.6 Yığın işleme için sıralı programlar 160
5.6.1 Liste formatı 161
5.6.2 Sıralı fonksiyon kartı (SFC) 161
5.6.3 Faz programlama için SFC kullanımı kuralları 162
5.7 Ekipman prosedürünün tanımlanması 163
5.7.1 Modüllere obje gibi davranılması 163
5.8 Faz lojik programlama 164
5.8.1 Faz lojik – Sıralı ve paralel programlama 164
5.9 Faz lojik arayüzü 168
5.9.1 Ekipman kontrol bilgi değişimi 168
5.9.2 Yöntem faz ve ekipman faz arayüzü 169
5.9.3 Ekipman faz lojiğinin fonksiyonları 170
5.9.4 Faz durum makina uygulaması 170
5.9.5 Durum geçiş diyagramı 170
5.9.6 Durum değişikliğine neden olan olaylar 170
5.10 İleri kontrolörlerde lojik blok fonksiyonları 172
5.10.1 Dijital bileşik nokta 172
5.10.2 Lojik noktası 173
5.10.3 Lojik blok algoritmaları 173
5.10.4 Cihaz kontrol noktası 174
5.11 DCS kontrolör konfigürasyonu 175
6 DCS VE SCADA SISTEMLERI İÇIN KOMÜNIKASYONA GIRIŞ 178
6.1 Giriş 178
6.2 Temel komünikasyon prensipleri 178
6.2.1 Bir komünikasyon sisteminin temelleri 178
6.2.2 Komünikasyon modları 179
6.2.3 Asenkron sistemler 180
6.2.4 Asenkron sistemlerde hata tespiti 181
6.2.5 Senkron sistemler 182
6.2.6 Senkron sistemlerde hata tespiti 183
6.2.7 Veri kodlaması 183
6.3 Dengelenmiş ve dengelenmemiş iletim hatları 184
6.3.1 Dengelenmemiş iletim 184
6.3.2 Dengelenmiş iletim 185
6.4 EIA-232 arayüz standardı(CCIT V.24 arayüz standardı) 186
6.4.1 EIA-232 arayüz standardını kullanan ekipmanın ana özellikleri 187
6.4.2 EIA-232‘nin ana elemanları 187
6.4.3 Sınırlamalar 195
6.5 EIA-485 arayüz standardı 196
6.6 Açık sistemler 200
6.6.1 Açık ve kapalı sistemlere giriş 200
6.6.2 OSI referans modeli özeti 202
6.6.3 OSI katmanları 203
6.6.4 OSI üzerine örnek 204
6.6.5 Sadeleştirilmiş OSI modeli 206
6.7 Birlikte işlerlik 206
6.8 ModBus protokolü 207
6.8.1 Genel özet 207
6.8.2 ModBus fonksiyonları 209
6.8.3 Protokol özellikleri 209
6.8.4 ModBus işlembilgi örnekleri 212
6.9 HART protokolü 213
6.9.1 Giriş 214
6.9.2 Fiziksel katman 215
6.9.3 Veri bağlama katmanı 215
6.9.4 Uygulama katmanı 216
6.10 FieldBus ve DeviceNet vaatleri 218
6.11 Yararlar 219
6.11.1 Farklı sistemler 220
7 YEREL ALAN AĞ (LAN) SISTEMLERI 222
7.1 Giriş 222
7.2 Ağ topolojileri 223
7.3 Ana yol topolojisi 223
7.3.1 Anayol (bus) topolojisinin avantajları 224
7.3.2 Anayol (bus) topolojisinin dezavantajları 225
7.4 Yıldız topolojisi 225
7.4.1 Yıldız (star) topolojisinin avantajları 226
7.4.2 Yıldız topolojisinin dezavantajları 226
7.5 Halka topolojisi 226
Şekil 7.3 – Halka (ring) topolojisi 227
7.5.1 Halka (ring) topolojisinin avantajları 227
7.5.2 Halka (ring) topolojisinin dezavantajları 227
7.6 Ortam erişim metotları 228
7.6.1 Çekişme sistemleri 228
7.6.2 Jetonlu/token geçiş 229
7.7 IEEE 802.3 Ethernet 229
7.7.1 Ethernet türleri 230
7.8 MAC çerçeve formatı 238
7.9 Yüksek hızlı Ethernet sistemleri 240
7.9.1 Elektriksel bağlantı sınırlandırmaları 240
7.10 100BaseT (100 BaseTX, T4, FX, T2) 241
7.10.1 Hızlı Ethernet özeti 241
7.10.2 100Base-TX ve FX 243
7.10.3 100BaseT4 243
7.10.4 100BaseT2 244
7.10.5 100BaseT göbekleri 245
7.10.6 100BaseT adaptörleri 246
7.11 Hızlı Ethernet dizayn hususları 246
7.11.1 UTP elektrik bağlantısı mesafeleri 100Base-TX/T4 246
7.11.2 Optik lif (fiber optik) kablo uzunlukları 100Base-FX 246
7.11.3 100BaseT tekrarlayıcı kuralları 247
7.12 Gigabit Ethernet 1000BaseT 248
7.12.1 Gigabit Ethernet özeti 248
7.12.2 Gigabit Ethernet MAC katmanı 248
7.12.3 Yatay fiber için 1000BaseSX 250
7.12.4 Dikey omurga elektrik bağlantıları için 1000BaseLX 251
7.12.5 Bakır elektrik bağlantıları için 1000Base-CX 251
7.12.6 Kategori 5 UTP için 1000BaseT 251
7.12.7Gigabit Ethernet tam çift yönlü tekrarlayıcılar 252
7.13 Ağ bağlantı bileşenleri 252
7.13.1 Tekrarlayıcılar 253
7.13.2 Köprüler 254
7.13.3 Yönlendirici 255
7.13.4 Ağ geçitleri 256
7.13.5 Göbekler 256
7.13.6 Anahtarlar 256
7.14 TCP/IP protokolleri 259
7.14.1 TCP/IP protokol yapısı 260
7.14.2 Internet üzerinde yönlendirme 261
7.14.3 İletim kontrol protokolü (TCP) 262
7.15 SCADA ve Internet 263
7.15.1 SCADA sistemleri için Internet kullanımı 265
7.15.2 İnce istemci çözümleri 265
7.15.3 Güvenlik konuları 267
7.15.4 Diğer konular 267
7.15.5 Sonuçlar 268
8 PROFIBUS 269
8.1 Giriş 269
8.2 ProfiBus protokolünün mimarisi 270
8.2.1 Farklı katmanların özeti: 271
8.3 Uygulama katmanı servis özellikleri 276
8.4 Profibus komünikasyon modeli 278
8.5 Uygulama prosesi ve komünikasyon arasındaki ilişki 278
8.6 Komünikasyon objeleri 280
8.7 FieldBus mesaj şartnamesi 281
8.7.1 İçerik yönetimi 281
8.7.2 OD – Yönetimi 282
8.7.3 VDF desteği 282
8.7.4 Değişkenlere erişim 282
8.7.5 Program çağrı yönetimi 282
8.7.6 Olay yönetimi 283
8.7.7 Tanım alanı (Domain) yönetimi 283
8.8 Ağ yönetimi 286
8.8.1 İçerik yönetimi 286
8.9 Arıza yönetimi 286
8.10 Konfigürasyon yönetimi 287
8.11 ProfiBus – FMS profilleri 287
8.11.1 ProfiBus-DP 287
8.12 Performans 288
8.13 Tanılamalar 289
8.14 Sistem konfigürasyonu 289
8.14.1 Senkronizasyon ve dondurma modları 291
8.14.2 Durumların güvenliği ve korunması 292
8.14.3 FMS ve DP istasyonlarının karışık operasyonu 292
8.14.4 Cihazın sertifikalandırılması 293
8.14.5 Elektrik bağlantıları ve kurulum ipuçları 293
9 FOUNDATİON FİELDBUS 295
9.1 Giriş 295
9.2 Özet 296
9.3 Fiziksel katman 297
9.3.1 Fiziksel elektrik tertibatı 297
9.3.2 Örnek 1 299
9.3.3 Örnek 2 300
9.3.4 Zayıflama 300
9.3.5 Yalıtım (Kalkanlama / Ekranlama) 301
9.3.6 FieldBus cihazlarının polaritesi 301
9.3.7 FieldBus ağı için güç kaynağı 302
9.3.8 Kablo üzerindeki sinyalin türü 303
9.3.9 FieldBus bileşenleri 304
9.3.10 Diğer komünikasyon cihazları 307
9.3.11 Yüksek hız standartları 308
9.3.12 FieldBus için uygun elektrik bağlantısı ve kurulum pratiği 308
9.4 Veri bağlama katmanı (Data link layer-DLL) 311
9.4.1 Çerçeve yapısı 312
9.4.2 Çalışma 312
9.5 Uygulama katmanı 314
9.5.1 FieldBus erişim katmanı (FAS) 315
9.5.2 FieldBus mesaj şartnamesi 316
9.6 Kullanıcı katmanı – Bloklar 319
9.6.1 Genel yapı 319
9.6.2 Kaynak bloğu 319
9.6.3 Fonksiyon blokları 319
9.6.3 Fonksiyon bloklarının detayları 322
9.6.4 Güç çevirici/transduser blokları 329
9.7 Sistem yönetimi 336
9.8 Cihaz tanımları 337
9.8.1 Cihaz tanım servisleri 338
9.8.2 Birlikte işlerlik 338
9.9 Uygulama örneği 339
9.9.1 Özet 339
9.9.2 İmplementasyon 340
9.9.3 Kurulumun diğer özellikleri 341
9.9.4 Ayrılmış DC topraklama sistemi 341
