Scada nedir?
SCADA
terimi “Supervisory Control And Data Acquisition kelimelerinin baş
harflerinden oluşturulmuştur. Türkçe’ye “ Danışmalı Kontrol ve Veri Toplama
Sistemi “ veya “Uzaktan Kontrol ve
Gözleme Sistemi “olarak çevrilebilir. Kısaca bilgisayarlardan, haberleşme aletlerinden,
algılayıcılardan veya diğer aygıtlardan oluşturulmuş denetlenebilen ve kontrol
edilen bir sistemin genel adıdır.
Scada, Örnek Resim
Denetleyici kontrol ve veri toplama (SCADA) ile endüstriyel kuruluşların aşağıdaki işlemleri yapmasını sağlayan bir yazılım ve donanım öğeleri sistemidir:
• Endüstriyel prosesleri yerel olarak veya uzak yerlerde kontrol edebilme
• Gerçek zamanlı verileri izleme, toplama ve işleme
• İnsan-makine arayüzü (HMI) yazılımı aracılığıyla sensörler, valfler, pompalar, motorlar ve daha fazlası gibi cihazlarla doğrudan etkileşimde bulunma.
• Kullanıcı tarafından tanımlanmış işletmeye ait parametreler (seviye, sıcaklık, basınç, dijital sinyaller, vana ve motor durumları, sistem durumu vb.) vasıtasıyla işletmenin takibi,
• İşletme değerlerinin tarihsel ve gerçek zamanlı trendlerinin tutulması,
• SCADA sistemi operatörler için ileri düzeyde kontrol ve gözetleme
• Anlık ve periyodik raporların (üretim, reçete, stok vb.) alınması,
• Olayları bir günlük dosyasına kaydetme,
• Alarm ve durumların gösterilmesi ve yazıcıya ve/veya veri tabanına kayıt edilmesi,
• İleri düzeyde kalite kontrol (örneğin istatistiksel proses kontrol) desteği.
• İhmalden doğan arızaların en aza indirgenmesi,
• Zaman ve donanım tasarrufu
• Sistemin verimli ve ekonomik çalıştırılması özellikleri sağlamaktadır.
Örnekler:
Scada, Örnek Resim
Scada, Buhar kazanı sistemi
Scada, Kalorimetre Kontrol Sistemleri (Su giriş, çıkış ve anlık debi bilgisi)
Scada, Alarm penceresi örneği
Scada, Örnek Resim2
Scada sisteminin geçmişi ve çeşitliliği:
• İlk SCADA sisteminin geliştirilmesi 1950’lerin sonunda, telefon röle sistemleri ve kodlama programları ile denetleyici kontrol sistemi, başlangıç olarak kabul edilebilir
• 1960'larda, birkaç denetim kontrolü telefon tellerine dayalı sistemlerdir.
1960'ların sonlarında, transistorların gelimi ile, Mikroişlemciler ve dahası PLC 'lerdir.
• Monolitik Scada, İlk mimari konsepti anabilgisayar sistemlerine dayanıyordu.
• Dağıtılmış Scada, Sistemin minyatürleştirilmesi ve Yerel Alan Ağ (LAN) teknolojisi sistemine dayanmaktadır.
• Ağa bağlı Scada, Tüm endüstrilerin sürekli büyümesi, otomatik işlem sayısının artması ve açık protokollere dayanır. İşlevselliğinin (WAN) larda dağıtılır.
Scada, Endüstriyel (Kablolu) Haberleşme Protokolleri): Sistemler arası veri toplama, işleme ve analiz işlemleri, otomasyon sistemlerinin PLC ve bilgisayar sistemleriyle haberleşmesi sonucu gerçekleştirilmektedir.
Haberleşmede verici ve alıcı arasındaki iletişimin hızlı ve güvenilir olması için kullanılan cihazlara göre bazı kuralların belirlenmesi gerekir. Bu kuralların belirlenmesiyle haberleşme protokolleri belirlenmiş olur.
Haberleşme protokolü, Örnek Resim
Haberleşme protokolleri açık sistem ve kapalı sistem haberleşme protokolleri olarak ikiye ayrılır.
• Kapalı Sistem Haberleşme Protokolleri: Üretici firmanın sadece kendi ürünleri arasında haberleşme sağlayacak şekilde geliştirdiği haberleşme protokolleridir.
• Açık Sistem Haberleşme Protokolleri: Markadan bağımsız, aynı işlevleri sergileyen ürünler arasında haberleşme sağlayacak şekilde geliştirilen haberleşme protokolüdür. Bu protokolde farklı firmalar arası ürünler birbiri ile bağlantı kurabilirler.
Açık sistem haberleşme protokolleri 8'e ayrılır;
• Fieldbus Protokolü
• Profibus Protokolü
• Modbus Protokolü
• CANBus Protokolü
• DeviceNet Protokolü
• AS-i Protokolü
• INTERBUS Protokolü
• HART Protokolü
Fieldbus Protokolü: Otomasyon ürünleri ve bilgisayardan oluşan alan ağıdır. Yüksek çözünürlüklü ölçme ve yüksek güvenilirlik sağlayan Fieldbus, aynı zamanda kendini test edebilme özelliğine sahiptir ve bu protokolde yuvarlama kaybı da yoktur.
Çok fonksiyonlu saha birimlerinin oluşu dolayısıyla çok ciddi bir pazar payına sahip bir protokoldür. Kurduğu döngülerle PLC sistemlerini kendi aralarında haberleştirebilir. Aynı zamanda bu döngüler sayesinde tesislerde, geniş ölçekli elektronik elemanlar arasında herhangi bir arıza durumunda arızanın yerini önceden tespit ederek kullanıcıya tam olarak gösterebilir.
Çok fonksiyonlu saha birimlerinin oluşu dolayısıyla çok ciddi bir pazar payına sahip bir protokoldür. Kurduğu döngülerle PLC sistemlerini kendi aralarında haberleştirebilir. Aynı zamanda bu döngüler sayesinde tesislerde, geniş ölçekli elektronik elemanlar arasında herhangi bir arıza durumunda arızanın yerini önceden tespit ederek kullanıcıya tam olarak gösterebilir.
Fieldbus Protokolü Uygulama Şeması
Profibus Protokolü: Özel bir arabirime ihtiyaç duymadan farklı üreticilerin cihazları arasında haberleşmeyi sağlayan Profibus, üreticiden bağımsız açık saha protokolüdür. Hızlı veri alışverişi sağlar. Böylelikle yüksek hız gerektiren kritik uygulamalar ve karmaşık yapıdaki haberleşme işlerinde yaygın olarak tercih edilirler. Geniş ölçekli üretim ve proses otomasyonu için tasarlanmıştır. Bu protokolde cihazların değiştirilebilmesi mümkündür.
Profibus’ta her bir bus bölümüne 32, toplamda 126 katılımcı bağlanabilir. Çevre birimleri slave’ler ve saha elemanları çalışma esnasında takıp çıkarılabilir özelliktedir.
2 damarlı blendajlı kablo veya optik iletkenler yardımıyla veri transferi gerçekleştirilir.
Profibus’ta her bir bus bölümüne 32, toplamda 126 katılımcı bağlanabilir. Çevre birimleri slave’ler ve saha elemanları çalışma esnasında takıp çıkarılabilir özelliktedir.
2 damarlı blendajlı kablo veya optik iletkenler yardımıyla veri transferi gerçekleştirilir.
Profibus, kullanım alanına ve tipine göre, 3 farklı haberleşme protokolleri (DP-PA-FMS) sunar.
Profibus DP (DP-Decentralized Periphery/Dağıtılmış Çevre): Fiziksel yapı olarak RS485 veya fiber optik alt yapısını kullanan Profibus DP, en çok kullanılan haberleşme tipidir. Hız, etkinlik ve düşük bağlantı maliyeti özellikleri sebebiyle tercih edilir. Merkezi dağıtılmış cihazlarla ve akıllı saha cihazları ile haberleşme sağlanabilir
Profibus FMS (FMS-Fieldbus MessageSpecification/Saha Veri Yolu Mesaj Tanımlaması): Genel bir haberleşme tipi olan FMS, DP gibi fiziksel haberleşme yapısı olarak RS485 ve fiber optik alt yapısını kullanır. Akıllı kontrol aygıtlar arasındaki haberleşme için gelişmiş uygulama fonksiyonlarını sunar. TCP/IP' nin gelişiminin ve kullanımının hızla artması FMS’yi olumsuz etkilemektedir.
Profibus-PA (PA-Process Automation/Süreç Otomasyonu): DP ile aynı master üzerinde çalışan PA, genellikle proses otomasyonunda kullanılır.
Profibus Protokolleri
Modbus Protokolü: PLC’ler arası seri haberleşme protokolü olarak MODICON firması tarafından ortaya çıkarılan Modbus, basit ve güçlü yapısı sayesinde endüstride en çok kullanılan protokoldür. Farklı cihazlar arasındaki haberleşmeyi sağlayabilen, sunucu-istemci tabanlı bir protokoldür. Dolayısıyla veriler bir cihazdan alınıp bir veri merkezinde toplanabildiği ağ sistemidir. Açık bir protokoldür. Üreticiler herhangi bir ücret ödemeden kullanabilir.
Modbus, aygıtları programlamak ve Master/Slave sistemlerini izlemek için de kullanılır. Modbus ağında 1 Master ile birlikte 247 Slave cihaz bulunabilir. Master cihaz, Slave cihazlardan aldığı verilere göre yine Slave cihazları yönetebilir, Slave cihazlardan veri alıp cihazlara veri yazılmasını sağlayabilir.
Kısa mesafeli bağlantılarda RS232 seri haberleşme standardını kullanan Modbus, uzun bağlantılarda ise RS485 seri haberleşme standardını kullanır. Bu protokolde veriler 1 ve 0’lardan oluşan bitler halinde taşınır.
Esnekliği yüksek olan Modbus, algılayıcılar ve diğer aygıtları birbirleriyle haberleştirmek için veya alan içerisindeki cihazları uzaktan bilgisayar ile kontrol edebilmek için kullanılabilir. Aynı zamanda sadece PLC ve bilgisayar sistemlerinde değil gelişmiş sensörlerde de kullanılmaktadır.
Modbus Haberleşmesi
CANBus Protokolü: CANBus (Controller Area Network Bus/Kontrol Alan Ağı Veri yolu) protokolü, Robert Bosch tarafından geliştirilen, birden çok kablo yerine tek bir kablo ile veri transferi amaçlanmıştır.
Otomotiv sektöründe çok yaygın kullanılmaktadır. İstatistiksel olarak 100 yılda 1 tane mesaj hatası yapabildiği tespit edilmiştir. Bu yüksek güvenilirliği sayesinde endüstriyel kontrol uygulamalarında da kullanılır.
Akıllı binalar ve laboratuvar ortamları, akıllı sensörler, motor kontrolü, otomobil elektroniği, makine kontrol birimleri gibi uygulama alanlarında en fazla 1Mbit/sn’lik iletişim hızına sahiptir. Aynı zamanda bu protokolde tüm üniteler, hattına veri yollamada eşit önceliğe sahiptir. Buna “multimaster” denir. Bu durum sonucu üniteler bir anda veri yollamaya çalışırsa çatışmalar yaşanır. Bunu önlemek için de sistem tüm üniteleri izler ve hattın boş olduğu anı yakalamaya çalışır. Hattı boş gören ünite verisini gönderir.
CANBus Protokolünün Otomotivde Kullanımı
DeviceNet Protokolü: Akıllı sensör ve aktüatörler için Allen-Bradley tarafından geliştirilen endüstriyel iletişim protokolü olan DeviceNet ile düşük seviyeli aygıtlara bağlanılabilir ve PC veya PLC gibi daha üst seviyeli aygıtlarla haberleşme sağlanabilir.
CAN mimarisi üzerine kurulan DeviceNet açık ve düşük maliyetlidir. Güvenilirlik ve performans ihtiyaçlarını karşılamak için tasarlanmış, kararlı yapıya sahip DeviceNet, kararlı bir yapıya sahip olmasıyla kendini ispatlamış bir protokoldür. Bu protokolde her aygıt ve kontrolör ağda bir düğümdür.
CAN mimarisi üzerine kurulan DeviceNet açık ve düşük maliyetlidir. Güvenilirlik ve performans ihtiyaçlarını karşılamak için tasarlanmış, kararlı yapıya sahip DeviceNet, kararlı bir yapıya sahip olmasıyla kendini ispatlamış bir protokoldür. Bu protokolde her aygıt ve kontrolör ağda bir düğümdür.
Mesaj sıralama önceliği bulunan, çok yönlü iletişim yapısına sahip üretici-tüketici protokoldür. I/O ve açık mesajlaşmayı destekler. Endüstriyel kontrolörlerle I/O cihazlarını birbirine bağlar ve bu cihazlar arasında iletişim sağlar. Önemli özelliklerinden birisi de ağdan güç elde etmesidir. Bunun sonucunda sınırlı güç gereksinimi durumunda ağdan güç almalarını sağlar. En güç durumlarda bile aygıt seviyesi hata teşhisi ve tespitlerini yapabilir.
DeviceNet Haberleşmesi
AS-i Protokolü: AS-i (Aktüatör Sensör-Arayüzü), PLC, DCS ve PC tabanlı otomasyon sistemlerinde kullanılan bir endüstriyel iletişim protokolüdür. Paralel kablolamaya göre en basit alternatiftir. Henüz tam anlamıyla standartlaşmaya gidememiştir.
Son derece basit ve ucuz olmasını yanı sıra oldukça güvenilir bir sistemdir. Özel veri dönüştürücülerle Profibus DP sinyalleri AS-i formatına çevrilerek kullanılabilir. Temelde algılayıcıdan gelen sinyalleri işler ve aktüatörleri yöneten valfleri kontrol eder.
Bu iş için standart giriş/çıkış modülleri vardır. Sisteme Master ve buna bağlı en fazla 31 alt düzey kontrol sistemi bağlanabilir. AS-i, doğrudan bağlanabildiği otomasyon sisteminde, başka bir alt sistemin mantıksal komponent grubu olarak da bulunabilir.
Son derece basit ve ucuz olmasını yanı sıra oldukça güvenilir bir sistemdir. Özel veri dönüştürücülerle Profibus DP sinyalleri AS-i formatına çevrilerek kullanılabilir. Temelde algılayıcıdan gelen sinyalleri işler ve aktüatörleri yöneten valfleri kontrol eder.
Bu iş için standart giriş/çıkış modülleri vardır. Sisteme Master ve buna bağlı en fazla 31 alt düzey kontrol sistemi bağlanabilir. AS-i, doğrudan bağlanabildiği otomasyon sisteminde, başka bir alt sistemin mantıksal komponent grubu olarak da bulunabilir.
INTERBUS Protokolü: Kontrol sistemleri arasında (PC, PLC, otomasyon kontrolörleri vb.) veri aktaran seri bus sistemidir. Phoenix Contact firması tarafından geliştirilmiştir. Çift yönlü veri iletişimi gerçekleştiren sistem kapalı alan topolojisi ile haberleşme sağlar.
İnterbus Haberleşme Şeması
HART Protokolü: HART (Highway Addressable Remote Transducer), akıllı sistemler ile izleme sistemi arasında analog kablolar kullanarak dijital bilgileri göndermemizi ve almamızı sağlayan protokoldür.
Ana sistemler ile akıllı cihazlar arasındaki veri iletişimini çift yönlü olarak sağlar. Maksimum iletim hızı kullanılan fiziksel katmana bağlıdır. En önemli özelliği 4-20 mA üzerinden kablolama gereçleriyle iletişim kurabilir.
Ana sistemler ile akıllı cihazlar arasındaki veri iletişimini çift yönlü olarak sağlar. Maksimum iletim hızı kullanılan fiziksel katmana bağlıdır. En önemli özelliği 4-20 mA üzerinden kablolama gereçleriyle iletişim kurabilir.
HART
Protokolü
Scada, Haberleşme Protokollerinin Avantajları:
Günümüz haberleşme teknolojilerindeki Trend:
Fieldbüsler halen en yaygın kullanılan ağ türüdür ve pazarın% 66'sını elinde tutmaktadır.
KAYNAKLAR:
[1] Scada,
Tanımı - (http://www.yildiz.edu.tr/~inan/Scada_Nedir.htm)
[2] Scada, Örnek Resim - (http://www.teknikicerik.com/wp-content/uploads/2017/05/scada4754x365.jpg)
[3],[4] Scada, ne işe yarar -
(https://www.elektrikstok.com/scada-nedir-ne-ise-yarar-avantajlarivedezavantajlari-nelerdir)
(https://www.kontrolkalemi.com/forum/konu/scada-nedir-hm%C4%B0-sistemleri.100316)
[5] Scada, Proses görseli - (https://datarapor.com/Content/Images/urunler/prosesdashboard%20.png)
[6] Scada,
Buhar kazanı sistemi -
(https://datarapor.com/Content/Images/urunler/buharkazansistemleri.png)
[7] Scada,
Kalorimetre Kontrol Sistemleri (Su giriş, çıkış ve anlık debi bilgisi) –
(https://datarapor.com/Content/Images/urunler/z-kalorimetre.png)
[8] Scada, Alarm penceresi örneği (https://uk.codra.net/panorama/Solutions/SCADA-System/Alarm-Management-Panorama-E2)
[9] Scada,
Örnek Resim2 - (https://www.inegolosb.org.tr/images/fiber-optik-scada/Scada.jpg)
[10] Scada sisteminin geçmişi ve çeşitliliği -
UJVAROSI Alexandru - Bulletin of the Transilvania University of Braşov -
EVOLUTION OF SCADA SYSTEMS -
(http://webbut.unitbv.ro/BU2016/Series%20I/2016/BULETIN%20I%20PDF/Ujvarosi_Al.pdf)
[11] Scada (Endüstriyel Haberleşme
Protokolleri) - Doç. Dr. Raif BAYIR - (https://www.elektrikport.com/makale-detay/endustriyel-haberlesme-protokolleri/16448#
ad-image-0)
[12] Haberleşme protokolü, Örnek Resim - (https://cdnelektrikport.4flyy.com//Article/16448/6/d677afb5-648a-4735-b5f0-c05041dd2699.jpg)
[13] Fieldbus Protokolü Uygulama Şeması - (https://cdnelektrikport.4flyy.com//Content//201506/fieldbussssa.jpg)
[14] Profibus Protokolleri - (https://cdnelektrikport.4flyy.com//Content//201506/profibus.jpg)
[15] Modbus Haberleşmesi - (https://cdnelektrikport.4flyy.com//Content//201506/modbus.jpg)
[16] CANBus Protokolünün Otomotivde Kullanımı -
(https://cdnelektrikport.4flyy.com//Content//201506/canbusasd.jpg)
[17] DeviceNet Haberleşmesi - (https://cdnelektrikport.4flyy.com//Content//201506/devicenet.png)
[18] Interbus Haberleşme Şeması - (https://cdnelektrikport.4flyy.com//Content//201506/interbuss.jpg)
[19] HART Protokolü - (https://cdnelektrikport.4flyy.com//Content//201506/Hart_eng-fig3.jpg)
[20] Uzun göç (The long migration) 02 Mart
2015 -
(http://resource2.ultdb.net/res/org0011/CDA/15-02/201503028ZUN.jpg)