Bir Uygulama: SENKRONİZE ÇALIŞAN BİR MİKRO HES’İN PLC VE SCADA TABANLI OTOMASYONU
Bu yazımızda, sizlerle, Sn. Fatih Mehmet ULU’nun tez çalışmasında kendi tasarladığı MİKRO HES deney seti nin PLC VE SCADA TABANLI OTOMASYONU uygulama örneğini paylaşacağız. Bu çalışmanın otomasyon projelerine yeni başlayacak arkadaşlara, projenin nasıl yönetilmesi gerektiği konusunda da iyi bir fikir vereceğini değerlendiriyoruz.
PROTOTİP MİKRO HES’İN GENEL YAPISI VE EKİPMANLARI
Bu bölümde imalatı ve otomasyonu gerçekleştirilen laboratuvar ortamında çalışabilecek aynı zamanda gerçek bir mikro/mini/küçük HES’lerin çalışma şartlarına ve senaryosuna mümkün olduğu kadar yakın çalışma prensibine sahip kapalı çevrim bir MHES’in prototipinin genel çalışma prensibi ve imalatının yapılması için kullanılan materyaller ve görevleri üzerinde durulacaktır.
Şekil 3.1’de prototipin genel görünümü verilmiştir. Prototip çalışmamızda yaklaşık bir ton kapasiteli su deposundan emilen su asenkron motor ile tahrik edilen, yatay milli, dört kademeli pompa ile boru sistemi kullanılarak oransal vanalara getirilmiştir. Boru sistemindeki su basıncı analog sensör ile ölçülmüştür. PLC ile kontrol edilen frekans konvertörü (sürücü) vasıtasıyla santrifüj pompa motoru sistemdeki su basıncının sabitlemesini sağlamaktadır. Oransal vanalar ile ayarlanan miktarda su nozülden hızı artırılmış şekilde pelton türbinlere çarptırılmaktadır. Türbinde enerjisini kaybeden su serbest düşüş ile depoya dönüş yapmaktadır. Türbinde dönme hareketine dönüştürülen enerji, türbin miline akuple bağlı SG (Senkron Generatörlerde) DC PWM kırpıcı ile oransal olarak uyartılarak elektrik enerjisi üretir. SG’lerin frekans kontrolü, oransal vanalar PLC ile kumanda edilerek gerçekleştirilmektedir. Sistemde üretilen elektrik enerjisinin şebeke ile entegrasyonu senkronoskop cihazları ile yapılmaktadır. Tüm bu işlemler esnasında PLC, sensörler ve şebeke analizörleri ile sistemi takip etmekte ve kontrolünü gerçekleştirmektedir. Ayrıca PLC-SCADA yazılımı ile olaylar anlık olarak izlenebilmektedir.
Sistemin blok diagramı ise Şekil 3.2’de verilmiştir.
Mikro HES Kontrol Sistemi Nasıl Tasarlandı?
Elektropomp’un 10 bar olan en yüksek çalışma basıncına ulaşmayıp 8,6 barlık optimum çalışma basıncına sabitlenebilmesi için elektrik motoru kısmı sürücü ile kontrol edilmiştir. Nozül su çıkış hızını kontrol eden oransal vanalar PLC için yazılan program aracılığı ile kontrol edilmiştir. Generatörün uyartım gerilimi PLC ile oransal olarak kontrol edilen DC kırpıcı tarafından uygulanmaktadır. Generatör gerilimi 220 V (L-N), 50 Hz’e ayarlanmaktadır. Faz açılarının uygunluk anının tespiti için Şekil Ek A.6’da bağlantı diagramı verilen DATAKOM D-700 Senkronoskop cihazı kullanılmıştır.
Sürücü ile Elektropomp Basıncının Kontrolü
Sistemin tüm kontrol işlemini gerçekleştirecek olan PLC S7-1200 analog girişine bağlanan basınç sensöründen gelen 0,5-4,5 V kontrol sinyali işlenerek PLC’nin 0-10 V analog çıkışına bağlanan Şekil 3.11’de sistemdeki görünümü ve teknik özellikleri Şekil 3.11’da verilen ABB ACS350 model ve 11 kW güce sahip frekans konvertörü ile sürülen 5,5 kW gücündeki pompa motorunun devri 0-2900 d/dk aralığında tutularak basınç sabitleme işlemi gerçekleştirilmiştir. Basınç sensörünün ölçüm aralığı 0-1,2 MPa ve çalışma gerilimi 5 V DC olan Şekil 3.10’da görülen sensörün kontrol sinyali çıkış aralığı 0,5-4,5 V DC olup doğrusal bir basınç-gerilim eğrisine sahiptir.
Generatör Frekansının PLC ile Kontrolü
Generatör frekansının kontrolü için türbin devrinin ölçülmesi gereklidir. Hız ölçümü için çözünürlüğü (P/R) 100 olan enkoder tasarımı yapılarak 3B yazıcıda tezin yazarı tarafından imal edilmiştir. Tasarıma ait görüntü Şekil 3.12’de verilmiştir.
Suyun akış miktarının ayarını yapacak olan iki yollu 0-10 V kontrol sinyali ile sürülen TCN-02-T serisi 1 ¼” çapında oransal vana DC 24 V gerilim ile beslenmiştir. Oransal vananın bağlantı diagramı Şekil 3.13’da verilmiştir.
Generatör Uyartımının PLC ile Kontrolü
Generatörlerin uyartımı için gerekli olan gücün üretilebilmesi için DC 72 V, 10 A, 800 W Anahtarlamalı mod güç kaynağı seçilmiştir. Güç kaynağının çıkış geriliminin her bir generatörün münferit uyartımı için gerekli olan en yüksek 72 V 2,1 A olan değerleri PLC’nin analog çıkışı ile oransal sürülebilen, 0-5 V DC kontrol girişi bulunan, 15 kHz PWM Darbe Genişlik Modülasyonlu, maksimum giriş gerilimi 90 V DC olan ve 15 A’e kadar yükleri oransal olarak sürebilecek yetenekteki Şekil 3.14’de görülen PWM DC kırpıcı devre kartı seçilmiştir.
Generatör ile Şebeke Geriliminin Senkronizasyonu
Generatör ile şebeke geriliminin senkronizasyonunu yapabilecek daha basit yapıda cihazlar yerine gerilim, akım, frekans, güç değerlerini ve harmonik kayıtlarını tutabilen ve bunları LCD ekranında anlık izleme imkânı sunan, deney setinin ileride daha fazla amaca hizmet edebilmesi için bir çok digital ve analog girişlere ve çıkışlara sahip Ethernet, RS-232, USB gibi veri aktarma imkanlarını sunabilen ayrıca PLC’den bağımsız generatör kontrolü de yapabilen Şekil 3.15’de görülen DATAKOM D-700 model senkronizasyon kontrol cihazı seçilmiştir.
Enerji Analizörleri
Anlık olarak gerilim frekans akım ve güç değerlerini PLC cihazına anolog çıkış olarak gönderen ve bu parametreleri dahili hafızasında kayıt altında tutabilen Şekil 3.16’te görülen ve teknik özellikleri Şekil Ek A.5’de verilen 1 adet pano tipi KLEMSAN KLEA 324P-D ve 3 adet ray tipi KLEMSAN DNPT6064 model 3 fazlı Güç Transdüseri seçilmiştir.
Akım Trafoları
Güç ve kontrol akımlarını birbirinden yalıtmak için Şekil 3.17’da görülen baralı tip akım trafolarının oranı 5/5 A güçleri ise 10 VA olarak seçilmiştir.
PLC (PROGRAMLANABİLİR LOJİK KONTROL)
Piyasada kullanılma sıklığı ve teknik özellikleri bakımından üstün yetenekleri nedeni ile Şekil 3.18’de görülen Siemens S7-1200 1214C DC/DC/DC model PLC cihazı kullanılmıştır. Genişleme modülleri olarak SM 1231 analog giriş ve SM 1232 Analog çıkış modülleri seçilmiştir. Genişleme modüllerinin teknik bilgileri Şekil Ek A.2ve Şekil Ek A.3’te verilmiştir.
PLC Genişleme Modülleri
PLC’de işlenen verilere göre, uyartım gerilimini ayarlayan PWM DC kırpıcıların, suyun debi ayarını yapacak olan oransal vanaların ve sistemdeki su basıncını sabit tutmak için kullanılacak sürücünün oransal kontrolünde analog çıkış modülü olarak Şekil 3.19 b’de görülen SM 1232 model analog çıkış modülünden iki adet kullanılmıştır. SM 1232 modülünde kontrol sinyali olarak +/-10 V, 14-bit çözünürlükte veya 0-20 mA/4-20 mA, 13-bit çözünürlükte değerleri ayarlanabilen 4 adet analog çıkış bulunmaktadır.
KONTROL SİSTEMİ NASIL TASARLANDI?
Elektropomp Basıncının kontrolü
Deney setinde basıncın sürekli sabit kalması deney sonuçlarının doğruluğu açısından önem arz etmektedir. Şekil 4.10’de verilen akış diagramında görüldüğü gibi sistemin basıncı sürekli bir döngü ile kontrol altında tutulmaktadır.
Frekans Kontrolü
Deney setinde frekans kontrolü şebeke analizörlerinden alınan analog frekans bilgisinin PLC’nin analog girişine gönderdiği 0-10V sinyali işleyen PLC’nin analog çıkışlarına bağlanan oransal vananın kontrolü esas alınarak yapılmaktadır. Senkronizasyon öncesi generatörün frekans değeri şebeke frekans değerine yani 50 Hz eşitlenmesi gerçekleştirilmektedir. Bu döngünün akış diagramı Şekil 4.11’de verilmiştir.
Senkronize olayı gerçekleşene kadar bu hassas ayarın yapılması önem arz etmektedir. Senkronize olayı gerçekleştikten sonra bu döngü sonlandırılmaktadır. Fakat oransal vananın ayarlanması şebekeye aktif güç basma işlemi için farklı bir boyut kazanmaktadır.
Gerilim Kontrolü
Generatörün ürettiği gerilimin ayarlanması, güç kaynağı çıkışına her bir generatör için yerleştirilen DC gerilim kırpıcı devrenin 0-5 V DC analog kontrol girişi PLC’nin analog çıkışlarına bağlanarak uyartım gerilimini değiştirmesi ile yapılmaktadır.
Senkronizasyon öncesi generatörün ürettiği gerilim değerinin şebeke gerilimine eşitlenmesi gerçekleştirilmektedir. Senkronizasyon öncesi üretilen gerilimin eşitlenmesi için Şekil 4.12’de görülen akış diagramındaki işlemler yapılmaktadır. Senkronize olayı gerçekleşene kadar bu hassas ayarın yapılması önem arz etmektedir. Senkronize olayı gerçekleştikten sonra bu döngü sonlandırılmaktadır. Fakat uyartım geriliminin ayarlanması şebekeye reaktif güç basma işlemi için farklı bir boyut kazanmaktadır.
PID Fonksiyonu
SG’lerin yüke göre frekans ve gerilim değerlerinin ayarlanması PLC yazılımında PID_Compact fonksiyonu kullanılarak sağlanmıştır. TIA Portal arayüzünde kullanılan PID_Compact fonksiyonun basit blok diagramı Şekil 4.13’de görülmektedir.
PID algoritması aşağıda verilen denkleme göre çalışır:
Burada y PID algoritmasının çıkış değeri, Kp oransal kazanç, s laplas operatörü, b oransal etki ağırlığı, w set noktası, x proses değeri, TI integral etki zamanı, TD türevsel etki zamanı, a türevsel gecikme katsayısı, c türevsel etki ağırlığıdır [37]. Sistemde frekans (devir) ve gerilimin set noktasına getirilmesi ile ilgili PID blok diagramları sırasıyla Şekil 4.15 ve Şekil 4.16’de verilmiştir.
Manuel Aktif Güç Ayarı
Senkronizasyon sonrası şebekeye aktif güç basma olayı gerçekleştirilirken ilgili generatörün oransal vana değeri artırılmalıdır. Vana değeri %100 olduğunda üretilen gücün maksimum olduğu uyarısı verilmektedir. Bu döngünün akış diagramı Şekil 4.17’de verilmiştir.
Senkronizasyon sonrası şebekeye basılan aktif gücün azaltılması isteniyorsa, güç azaltma olayı gerçekleşirken ilgili generatörün vana açıklık oranı azaltılmalıdır. Bu esnada vana, generatörün boşta yani 0 W güç ürettiği değerin altına inerek motor olarak çalışmaması için sınırlandırılmaktadır ve minimum güç uyarısı verilmektedir. Bu döngünün akış diagramı Şekil 4.18’de verilmiştir.
Manuel Reaktif Güç Ayarı
Senkronizasyon sonrası şebekeye indüktif reaktif güç arttırma olayı gerçekleştirilirken ilgili generatörün uyartım akımı arttırılmalıdır [38]. Uyartım gerilimi 72 V olduğunda maksimum uyartım gerilimi uyarısı verilmektedir. Bu döngünün akış diagramı Şekil 4.19’da verilmiştir.
Senkronizasyon sonrası şebekeye basılan kapasitif reaktif gücün arttırılması isteniyorsa, kapasitif reaktif güç arttırma olayı gerçekleşirken ilgili generatörün
uyartım gerilimi azaltılmalıdır [38]. Bu esnada uyartım gerilimi 0 V olduğunda minimum uyartım gerilimi uyarısı verilmektedir. Bu döngünün akış diagramı Şekil 4.20’de verilmiştir.
Senkronizasyon
Senkronizasyonun gerçekleşebilmesi için bilindiği gibi dört şartın yerine gelmesi gerekmektedir. Bunlar paralel (senkron) bağlanacak generatörlerin ve/veya
şebekelerin gerilimlerinin eşit olması, frekanslarının eşit olması, faz sıralarının aynı olması ve faz açılarının da eşitlenmesidir (senkronizasyon anının tespiti). Bu anın tespiti ise senkronoskop adı verilen cihazlar ile gerçekleştirilmektedir. Bu anın gerçekleşmesi için generatör frekansının şebeke frekansından çok az bir farkının olması yeterlidir, sadece kısa bir süre beklemek gerekmektedir. Bu döngünün akış diagramı Şekil 4.21’de verilmiştir.

Şekil 4.21. Senkronizasyon şartları akış diagramı.
PLC YAZILIMI VE SCADA EKRANLARI
PLC yazılımı Simatic Step 7 TIA Portal V15 arayüzünde gerçekleştirilmiştir. Siemens S7-1200 1214C DC/DC/DC marka/model PLC kullanılmıştır. Programlama için ladder programlama dili tercih edilmiştir. Gerçek (fiziki) bir HMI paneli yerine bilgisayar (PC) ekranı SIMATIC HMI Application/WinCC RT Advanced vasıtasıyla operatör paneli olarak kullanılmıştır. Şekil 4.22 ve Şekil 4.23’de sırasıyla, oluşturulan TIA Portal projesinin “Device&Networks” ve “Portal View” görünümleri görülmektedir.
Projede kullanılan PLC üzerinde 2 adet analog input (AI) bulunmaktadır. Analog output (AQ) ise bulunmamaktadır. Projede toplam 17 AI’a ve 7 AQ’a ihtiyaç duyulduğundan 2 adet SM 1231 (8 kanallı) analog giriş modülü ve 2 adet SM 1232 analog çıkış modülü (4 kanallı) donanımsal ve yazılımsal olarak eklenmiştir. Şekil 4.24’de projenin “device configuration” u görülmektedir.
PLC üzerinde 14 digital input (DI) ve 10 digital output (DQ) vardır. Projede 8 DI ve 5 DQ kullanılmıştır. Dijital girişlerin üçüne SG’lerin devir sayısını ölçen endüktif sensörlerin çıkışı, beşine ise “kesici kapattı” sinyallerinin çıkışı bağlanmıştır. Digital çıkışların üçü senkronoskop cihazlarına (D-700 ler) “senkrona geç” sinyallerini göndermek için ve ikisi yük ve şebeke kesicilerinin kontrolü için kullanılmıştır.
Analog girişlerin on altısı SG1, SG2, SG3 ve şebekenin akım, gerilim, frekans ve güç değerlerinin, biri ise sistemin basınç değerinin PLC tarafından okunmasını sağlamak amacı ile kullanılmıştır. Şebekenin akım, gerilim, frekans ve güç değerleri Klea 324P şebeke analizörünün analog çıkışlarından SG’lerinki ise DNPT güç dönüştürücülerin (power transducer) analog çıkışlarından alınmaktadır. Bu analog çıkışların hepsi 0-20 mA olarak ayarlanmıştır. Basınç sensörünün çıkışı ise 0,5-4,5 V’tur. PLC’nin analog girişi 0-10V olarak seçildiği için basınç sensörünün çıkışı 0,5-4,5V olması dikkate alınarak yazılımda doğru değerin yansıtılması için gerekli işlemler yapılmıştır.
Analog çıkışların üçü oransal vanaların kontrolü, üçü SG’lerin uyartım akımını ayarlayan gerilim kırpıcı devrenin kontrolü, biri ise sürücünün frekansının (pompanın devrinin) kontrolü için kullanılmıştır. Oransal vanaların ve pompanın analog girişleri 0-10V’tur. Analog çıkışlar 0-10V olarak ayarlanmıştır. Gerilim
kırpıcı kartların analog girişleri 0-5V olduğu için yazılımda bu husus dikkate alınmıştır. Yukarıda açıklanan dijital ve analog donanımsal bağlantılar yapıldıktan sonra TIA Portal arayüzünde proje (program) için gerekli donanım ve yazılım düzenlemeleri (hardware and software configuration) gerçekleştirilmiştir. Yazılımda SG’lerin devir sayısı bilgilerinin enkoderlardan doğru olarak alınabilmesi için üç adet HSC (High Speed Counter-Yüksek Hızlı Sayıcı); SG’lerin devir (hız) ve uyartım gerilimi kontrolünün kapalı çevrim olarak yapılabilmesi için toplam altı adet Compact PID fonksiyonu kullanılmıştır.
Projenin yazılımı Bölüm 4.3’te verilen akış diagramlarına ve aşağıda anlatılan genel çalışma senaryosuna göre yapılmıştır. Sistem için iki temel çalışma modu vardır. Bunlar şebekeden bağımsız (off-grid-lokal) ve şebeke ile senkron (on-grid) çalışma modlarıdır. Sistemin basıncı her iki modda da 8,6 bar basınçta sabit tutulmaktadır. Lokal çalışmada SG’ler tek başına, ikisi senkron veya üçü senkron olarak çalışabilmektedir. SG’lerin senkronizosyana geçmesi ve sekronizasyondan çıkması SCADA ekranından verilen komutlarla sağlanabilmektedir.
Lokal (off-grid) çalışma senaryosu şu şekildedir:
İlgili SCADA ekranından devreye alınmak istenen SG seçimi yapılır ve aşağıdaki işlemler gerçekleştirilir.
Frekans sabitleme işlemi:
1. Enkoderden alınan hız değerine göre generatör frekansını hesapla.
2. VAO ile türbin hızını kontrol ederek frekansı 50 Hz’e sabitle.
3. Frekans değerini lokal çalışma boyunca sabit tut.
Gerilim sabitleme işlemi:
1. Transdüserden alınan L-N gerilim değeri uyartım sargısının gerilimini kontrol edilerek 220 V değerine sabitle.
2. Gerilim değerini lokal çalışma boyunca sabit tut.
Senkronizasyon işlemi:
1. Frekans ve Gerilim değerleri sabitlendiğinde senkronizasyon cihazına senkrona geç sinyali gönder.
2. Senkron anına senkronizasyon cihazı karar verecektir
3. Senkron olduğunu kesiciden gelen sinyal ile bildir.
Lokal senkron çalışmada aktif reaktif güç oranının değiştirilmesi:
1. SCADA ekranında Auto-Man modu seçiminde tüm SG’lerin manuel moda geçmesine izin verme. En az bir generatör Auto’da kalmalı.
2. SCADA ekranında uyartım miktarı değiştirilerek ilgili SG’nin reaktif güç üretim miktarını ayarla.
3. SCADA ekranında VAO değiştirilerek ilgili SG’nin aktif güç üretim miktarını ayarla.
Jeneratörü devreden çıkartma işlemi:
1. Senkronizasyon cihazından senkron ol sinyalini kes.
2. Uyartım gerilimini 0 V’a ayarla.
3. Oransal vanayı %20’ye ayarla.
Sistemin durdurulması:
1. Tüm SG’lerin Senkronizasyon cihazlarından senkron ol sinyalini kes.
2. Tüm SG’lerin VAO değerlerini %20 yap.
3. Tüm SG’lerin uyartım gerilimlerini 0 V yap.
4. Pompayı durdur.
Sistemin şebeke ile senkron çalışma (on-grid) senaryosu ise şöyledir:
İlgili SCADA ekranından önce tüm SG’ler durdurulur. Yük ve şebeke bara kesicileri kapatılır ve devreye alınmak istenen SG seçimi yapılır. Sonrasında aşağıdaki işlemler gerçekleştirilir.
Frekans sabitleme işlemi:
1. Enkoderden alınan hız değerine göre generatör frekansını hesapla.
2. VAO ile türbin hızını kontrol ederek frekansı 50 Hz’e sabitle.
3. Frekans değerini senkron anına kadar sabit tut.
4. Senkron anındaki VAO değerini koru.
Gerilim sabitleme işlemi:
1. Şebeke gerilim değerini transdüserden oku ve ilgili SG’nin L-N gerilim set değeri olarak ata.
2. İlgili SG’nin transdüserinden alınan L-N gerilim değerini uyartım sargısının gerilimini kontrol ederek şebeke değerine sabitle.
3. Gerilim değerini senkron anına kadar sabit tut.
4. Senkron anındaki uyartım gerilimi değerini sabit tut.
Senkronizasyon işlemi:
1. Frekans ve Gerilim değerleri sabitlendiğinde senkronizasyon cihazına senkrona geç sinyali gönder.
2. Senkron anına senkronizasyon cihazı karar verecektir.
3. Senkron olduğunu kesiciden gelen sinyal ile bildir.
4. Senkron olduğunda ilgili SG’nin VAO ve uyartım gerilim miktarlarını sabit tut.
5. Senkron olduğunda ilgili SG’nin SCADA ekranında Man modunu aktif et.
Şebekeye güç basma işlemi:
1. SCADA ekranındaki VAO değiştirilerek aktif güç ayarlanır.
2. SCADA ekranından uyartım gerilimi değiştirilerek reaktif güç ayarlanır.
Jeneratörü devreden çıkartma işlemi:
1. Senkronizasyon cihazından senkron ol sinyalini kes.
2. Kesici açma sinyali geldiğinde uyartım akımını 0 V’a ayarla.
3. Oransal vanayı %20’ye ayarla.
Sistemin durdurulması:
1. Tüm SG’lerin Senkronizasyon cihazlarından senkron ol sinyalini kes.
2. Kesici açma sinyali gelen SG’nin uyartım akımını 0 V’a ayarla.
3. Kesici açma sinyali gelen SG’nin VAO %20’ye ayarla.
4. Pompayı durdur.
5. Tüm oransal vanaları kapat.
Sistemin genel çalışma akış diagramı çok fazla ara işlemler olduğundan sadeleştirilerek Şekil 4.25’te sistemin durdurulmasının akış diagramı ise Şekil 4.26’da verilmiştir.
PLC Ladder Diagram Parçaları
Sistemin uzaktan kontrol edilebilmesi ve izlenebilmesi için SCADA yazılımı da gerçekleştirilmiştir. SCADA ekranı olarak PC ekranı kullanılmıştır. Üç SCADA
ekranı hazırlanmıştır. İlk SCADA ekranında sistemi başlatma durdurma işlemleri yapılabilmekte, güç sisteminin tek hat şeması kullanılarak kesicilerin (kontaktörlerin) açık/kapalı durumları, SG’lerin ve şebekenin devrede olup olmadıkları ve hatların enerjili olup olmadıkları izlenebilmektedir. Sistem enerjisizken hatların görünümü siyah, enerjiliyken kırmızı renktedir. Kesiciler açıkken yeşil, kapalıyken kırmızıya dönmektedir. SG’ler enerji üretirken ve şebeke de devrede olduğu zaman kırmızıya dönüşmektedir. Şekil 4.27’de sistem enerjisizken tek hat şemasının SCADA ekranı görülmektedir.
Şekil 4.28’de SG’lerin senkronize olarak yükü besledikleri durumdaki SCADA ekranı verilmiştir.
Şekil 4.29’de ise SG’lerin hem birbirleriyle hem de şebekeyle senkronizasyona geçip yükü besledikleri andaki SCADA ekranı görülmektedir.
İkinci SCADA ekranında değerler izlenebilmektedir. Her üç SG için gerilim, yük akımı, uyartım gerilim ve akımı, frekans, devir sayısı, güç, cos ф ve debi ayarı yapan VAO sahadan alınan verilerle anlık olarak görüntülenmektedir. Ayrıca sistemin basıncı ve pompa devir sayısı da görülebilmektedir. Şekil 4.30’de sistemin başlangıç durumundaki değerlerinin görüntülendiği SCADA ekranı yer almaktadır.
Şekil 4.31’de SG2 ve SG3 birbirleri ile senkron ve SG1 boşta olduğu anındaki SCADA ekranı görülmektedir. SG1 ve şebeke yüksüzdür.

Şekil 4.31. SG’lerin ve şebekenin değerlerinin görüntülendiği SCADA ekranı.
Değerler ekranında zaman zaman sistemde kullanılan transdüserlerden ve diğer ölçüm cihazlarından kaynaklanan küçük hatalar meydana gelebilmektedir. Bu küçük hatalar deney çalışmalarında gözardı edilmştir. (Yüksüz durumda iken P’nin 1W, Iy’nin 0,03 A görünmesi gibi).
Şekil 4.31’de SG1, SG2 ve SG3’ün birbirleri ile senkron bağlandıkları bir andaki (lokal çalışma) SCADA ekran görüntüsü verilmiştir. Burada PID kontrolörleri tarafından SG’lerin gerilimlerinin ve frekanslarının (devir sayılarının) istenilen değerlere getirildiği görülmektedir.

Şekil 4.32. SG1-SG2-SG3 lokal senkron çalışmada SCADA ekranı görüntüsü.
Deneylerde otomatik modda çalıştırılan PID_Compact fonksiyonu Pretuning ve Fine tuning işlemlerinden sonra elde edilen PID parametrelerinin değerleri gerilim için Şekil 4.33’de frekans için Şekil 4.34’da verilmiştir.

Şekil 4.33. Gerilim PID_compact değerleri.
Yük paylaşımları için otomatik bir kontrol yapılmadığından farklı değerlerde güç, uyartım gerilimi/akımı ve vana açıklık oranları ortaya çıkmaktadır. Alternatörlerin uyartım akımları dengesizken, sistemde istenmeyen bir sirkülasyon reaktif akım (çapraz akım) akmaktadır [38]. Bu da SG’ler omik olarak yüklenmesine rağmen farklı güç katsayılarının ortaya çıkmasına yol açmaktadır.
Şekil 4.35’de SG1, SG2 ve SG3’ün şebeke ile senkronizasyona geçtikleri bir çalışma anındaki değerlerin görüntüsü yer almaktadır.
SCADA ekranından manuel yük alma/atma işlemleri yaptırılabilmektedir. Bunun için senkronizasyona geçildikten sonra SG’lerin VAO %0,5 aralıklarla arttırılıp azaltılmaktadır. VAO arttırıldığında debi ve dolayısıyla devir sayısı artmak isteyecek ancak senkronizasyonda olduğu için o SG şebekeye aktif güç basmaya (üzerine yük almaya) başlar. VAO azaltıldığında ise şebekeye bastığı güç azalmaya başlar. Şekil 4.48 ve Şekil 4.49’deki grafiklerde bu durum gösterilmiştir. SG’lerin uyartım akımları da 0.0308 A aralıklarla manual olarak SCADA ekranından artırılıp azaltılabilmektedir. Bu uyartım geriliminin 1 V aralıklarla değiştirilmesiyle sağlanmaktadır. Uyartım akımı arttırılan SG şebekeye reaktif güç basmaya başlar. Bu da güç katsayısını azaltır. Bu durum Şekil 4.51’deki grafikte görülmektedir. Şekil 4.36’de manuel yük alma/atma SCADA ekranı görülmektedir. Bu çalışmada otomatik yük paylaşımı yaptırılmamıştır.

Şekil 4.36. Manuel yük alma-atma SCADA ekanı.
Üçüncü SCADA ekranında ise alarmlar görüntülenmektedir. SG’ler için aşırı yük, aşırı gerilim, düşük gerilim, aşırı frekans, düşük frekans alarmları tanımlanmıştır. Bu alarmlardan biri geldiğinde SG’ler devre dışı bırakılmaktadır. Ayrıca düşük basınç alarmı da alınmaktadır. Alarmları onaylamak ve haklarında bilgi almak için Alarm ekranına “Acknowledge” (Onay) ve “Info text” (Bilgi yazısı) sekmeleri yerleştirilmiştir. Onaylanan ve artık aktif olarak gelmeyen alarm otomatik olarak ekrandan kaldırılır. Şekil 4.37’de alarm ekranı görülmektedir.

Şekil 4.37. SCADA alarm ekranı.
SCADA’da proje ağacında yer alan “Historical data” (geçmiş veriler) fonksiyonu kullanılarak sahadan gelen veriler anlık olarak kaydedilebilmektedir. İstenen parametrelerin (gerilim, akım, frekans vb.) değerleri istenen zaman aralığında kaydedilip SG’lerin çalışma karakteristikleri ile ilgili grafiklerin çizilmesine ve analizler yapılmasına imkân sağlanmaktadır.
KAYNAKÇA
Fatih Mehmet ULU, SENKRONİZE ÇALIŞAN BİR MİKRO HES’İN PLC VE SCADA TABANLI OTOMASYONU, 2019, Yüksek Lisans Tezi Çalışmasından Alınmıştır. Tezin tamamına Yök Tez Merkezi’nden ulaşılabilir.
KURSLARIMIZ
İletişim Bilgilerinizi Bırakın Biz Sizi Arayalım!
Sizin memnuniyetiniz, bizim mutluluğumuzdur…
Siz de fikrinizi belirtin