bilgiz.org

Uğur Çeltekligil

  • 2. Sanayide endüstriyel otomasyon ve uygulamaları
  • Güç elektroniği
  • Harmonikler ve ilgili önlemler
  • Şalt, kumanda ve proses kontrol sistemleri
  • Endüstriyel otomasyon



  • Tarih29.06.2017
    Büyüklüğü47.17 Kb.

    Indir 47.17 Kb.

    Elektrik Mühendisliği Lisans Öğretiminde Branşlaşma -


    Endüstriyel Otomasyon



    Uğur Çeltekligil


    Siemens Sanayi ve Ticaret A.Ş.- İstanbul

    Yakacık Yolu 111, 34861 Kartal-İstanbul

    e-posta: ugur.celtekligil@siemens.com.tr
    Özet
    Sanayi tesisleri, elektrik mühendisliği yönünden gün geçtikçe daha çok kontrol ve otomasyon ihtiva etmektedir. Enerji dağıtımında anahtarlar, röleler, kontrol, izleme sistemleri ve proseslerde kullanılan cihaz ve otomasyon donanımları ile endüstriyel otomasyonun önemi artırmıştır. Elektrik makinaları daha çok güç elektroniği sistemleri ile çalıştırılmakta, elektrik enerjisinin geriliminin ve frekansının değiştirilmesinde güç elektroniği uygulamaları artmaktadır. Elektrik şebekesindeki harmoniklerin bastırılması ve kompanzasyonunun önemi artmıştır. Şalt, kumanda, proses kontrol ve mekatronik sistemlerin otomasyonu artık haberleşme ağları üzerinden gerçekleştirilmektedir. Endüstriyel otomasyon, bugün üniversiteler ve sanayide üzerinde araştırmalar yapılan bir mühendislik yaklaşımıdır. Bu branşın öneminin elektrik- elektronik mühendisliği öğretiminde mühendis adaylarına tanıtılması ve kazandırılması, endüstriye kazanç sağlayacak, sanayimizdeki bilgi ve tecrübenin üretime kolayca yansıtılmasını oluşturacaktır.
    Abstract
    Production in the industry contain more and more control and industrial automation. The importance of industrial automation in energy distribution becomes more important through applications of circuit breakers, relais, control and visualization systems and automation hardware. Electric motors are driven often by power electronics devices and the implementation of power electronics in the transformation of voltage and frequency of electrical energy increases rapidly. The suppression of harmonics and their compansation in electricl networks is a critical topic. The automation of switching procedure in electrical networks and other automations like process control and mechatronics are realized using communication networks. Industrial automation is today an engineering approach at universities and in the industry with valuable research works. The presentation of the importance of these topics as a branch to the students in electic- and electronics engineering departments of the universities will result with a sucsess in the industry and will help to increasing the production.

    1. Giriş

    Bugün, sanayideki fabrikaların organizasyon ve çalışma planlarına baktığımızda klasik ve alışılagelen iki elektrik (veya elektrik-elektronik) mühendisliği departmanı, ya da bölümü ile karşılaşıyoruz. Bunlardan birincisi, enerji (power), ya da elektrik mühendisliği departmanı, yani o kuruluşun elektrik enerjisi ve dağıtımı sisteminden sorumlu olan mühendislik bölümüdür. Bu bölüm, kuruluşa enerjiyi sağlayan orta gerilim (OG) tesisinden itibaren tüm alçak gerilim (AG) tesislerini de içeren elektrik dağıtımı şebekesinden sorumludur. İkinci elektrik (ya da elektronik) mühendisliği departmanı ise, tesisin ölçü- kontrol olarak adlandırılan ve endüstriyel otomasyon diye tanımlayacağımız proseslerinden de sorumlu olan bölümüdür. Bu bölüm, kendi işlerinin yanında genellikle enerji yönetimi ve diğer OG ve AG prosesleri ile de ilgilenir (SCADA, OG ve AG deki PLC işleri, görüntüleme vs.). Elektrik mühendisi yetiştiren üniversitelerimizin klasik bölüm anlayışına paralel olarak, elektrik ve elektronik dallarının sanayiye de bu şekilde yansıması ile oluşan bu iki değişik bölüm ve departmanların görevleri ile, gelişen endüstriyel uygulamalardaki belirsizlikler sorumluluk seviyelerini zorlamaktadır. Özellikle elektrik mühendisliği eğitiminde, elektrik tesislerinde izleme ve yönetim, endüstriyel otomasyon ve kontrolun entegre edilmiş olarak bulunmaması, sanayideki gereksinmeleri, gelişmeleri ve uygulamaları tam olarak karşılayamamaktadır. Halbuki, yukarıda adı geçen tüm süreçler, elektrik mühendisliği ve onun altyapı branşlaşması ile ilgilidir. Hatta, bir fabrikanın kurulması ya da bakımı için bile elektrik şartnameleri ayrı, ölçü-kontrol ya da endüstiyel otomasyon şartnameleri, teklifleri ve teknikleri ayrı ayrı yapılmaktadır. Ayrıca bu alan, elektronik mühendisliği alanı değildir. Bilindiği gibi, bu iki sistem arasında artık ortak bir arayüz ve yoğun elektriksel ve elektronik bilgi alışverişi de bulunmaktadır. Artık, enerji dağıtımı sistemlerinde kullanılan anahtarlar ve röleler ile diğer şalt malzemeleri “akıllı” cinsten olup, birbirleri ile haberleşme ağları üzerinden haberleşmekte ve proseslerdeki ölçü kontol sistemi ile birlikte aynı görüntü sistemlerinden izlenebilmektedirler. Tesisler, bir sistem mühendisliğine dönüştüğünden ve bu sistem elektrik mühendisliği bilim dalı olduğundan, burada amaç, bu sistem üzerine odaklanmak olmalıdır. Birbirinden bağımsız çalışma, birçok durumlarda sonradan telafi edilmesi gereken çalışmalara yol açmaktadır. Elektriksel güç, ölçü-kontrol ve endüstriyel otomasyon.. Endüstriyel otomasyondaki konu ve gelişmelere bir göz atalım...



    Otomasyon, daha doğrusu endüstriyel otomasyon, en geniş tanımıyla elektrik mühendisliği ilgi alanı içindeki teknik proseslerin gerçekleştirilmesinde, insanın bizzat üretimde rol alma görevini, otomatik üretim ve bunu kontrol etme, izleme ve raporlama görevine dönüştüren bir kavramdır. Burada kontrol sözcüğü, teknik bir kavram olarak, kumanda ve ayar gibi anlamları kapsamakta; böyle bir işlem, içinde bilgisayar da ihtiva eden endüstriyel otomasyon cihaz ve sistemleri kullanarak otomatik çalışmayı genellikle üretim için koordine etme, yönlendirme, izleme, dökümante etme ve kalite analizi anlamında kullanılmaktadır. Teknik prosesler, en genel şekilde enerji üretimi ve iletiminden başlayarak (elektrik santralları ve iletim sistemleri), tüm temel endüstrilerdeki elektrik+proses (demir-çelik, kimya, petrokimya, çimento, kağıt, madencilik, cam, gıda ve diğerleri) ve endüstrilerde kullanılan makinaların (paketleme makinaları, robotlar, torna ve freze tezgahları gibi tezgahlar, montaj hatları ve diğerleri) ve proseslerin (endüstiyel üretimlerdeki imalat teknikleri ile ilgili reçeteler olan) çalışma şekilleridir.

    2. Sanayide endüstriyel otomasyon ve uygulamaları




    Elektrik makinaları


    Dünyada ve ülkemizdeki değişik türdeki enerjilerin (taşkömürü, linyit, fuel oil, motorin, doğalgaz, jeotermal enerji, LPG, nafta, rüzgar, su ve diğer enerjilerin) elektrik enerjisine dönüştürülmesi, sürecin sonunda elektrik makinaları, yani generatörler ile gerçekleştirilmektedir. Yaklaşık % 60 ı sanayide tüketilen elektrik enerjisinin ise % 10 undan fazlası , yine elektrik makinaları, yani elektrik motorları tarafından tüketilmekte ve tekrar uygun ve kontrol edilebilen mekanik enerjiye dönüştürülmektedir. Sanayide elektrik enerjisini değişik amaçlar ile kontrol edilebilen mekanik enerjiye çevirmek için kullanılan değişik türlerdeki doğru akım ve alternatif akım makinaları, yani motorları (endüksiyon, senkron, servo, üniversal, her cinsten fırçalı ve fırçasız doğru ve alternatif akım motorları), sanayide üretim ve proseslerdeki hareketi ve bunun optimum kontrolunu sağlamak için gün geçtikçe güç elektroniği sistemleri ile tahrik edilmekte ve çalıştırılmaktadır. Hatta, makinaların tasarımı ve üretimi bile, artık bunların bu sistemler ile birlikte çalışacağı esasına göre yapılmaktadır. Elektrik motorlarının hareket ve kontrolundaki hassasiyet, kullanılan güç elektroniği sistemleri ve bunlarla birlikte gerçekleştirilen otomatik kontrol sayesinde gelişmiştir. Elektrik makinaları öğretiminin olmadığı bir elektrik mühendisliği eğitimi bu bakımdan düşünülemez. Ancak, elektrik makinaları bazı üniversitelerimizde ders olarak yoktur. Ancak elektrik makinalarının olmadığı bir tesis yoktur.

    Güç elektroniği


    Elektronikteki gelişmeler, yarıiletken malzeme, sayısal kontrol tekniği ve elektronik olarak elektrik gücünün kontrol edilebilmesi ve kendi içinde tür olarak çevrilebilmesi, güç elektroniğinin de hızlı bir şekilde gelişmesine neden olmuştur. Bu gelişme devam etmektedir. Dolayısıyla, elektrik enerjisinin çeşidini, sadece elektrik makinaları ile değil, elektrik makinası ve/veya yarıiletken güç bileşenleri kullanarak oluşturulan güç elektroniği sistemleri ile gerçekleştirme sayesinde, değişik uygulama alanları ortaya çıkmıştır. Bu iki nosyon olarak elektrik makinaları bilim dalı ile güç elektroniği bilim dalını bu nedenle ayırmamak gerekir. Buna örnek olarak,

    doğru akımla enerji taşıma- yüksek gerilim ( örneğin 500 kV) ve doğru akım (HVDC) enerji nakil hatları, AC-DC-AC (değişken gerilim ve frekans), -örneğin ABD, Rusya ve Güney Afrika’ daki uygulamalar-

    asenkron motorlar ile, doğru akım motorları ile yapılabilen hassasiyet ve dinamik ile hız ve konum kontrolları- AG ve OG seviyelerinde geliştirilen AC sürücü sistemleri, AC-AC (değişken gerilim ve frekans),-asenkron motorlar ile yapılan tüm hız kontrolları özellikle su pompa sistemleri, ulaşım sistemlerindeki lokomotifler, endüstride asenkron makinalara uygulanan elektronik yol verme ve hız kontrolu , fan motorları uygulamaları, enerji tasarrufu sağlayan diğer yöntemler-

    doğru akım motorlarının kontrolu ve diğer yüksek güçte doğru akım motoru uygulamaları için değişik doğru akım gücü sağlayan yarıiletken doğrultucu ve doğru akım motor sürücü sistemleri AC-DC (değişken doğru gerilim),-kağıt ve bazı çok hassas uygulamalardaki hız ayar sistemleri ve küçük güçlerdeki uygulamalar-

    doğru akım enerjisinin 0- 50 Hz frekansında ve daha yüksek frekanslarda alternatif akıma çevrilmesinde inverter teknolojisinin kullanılması, DC-AC (değişken gerilim ve frekans), -hız ve frekans ayarı, UPS uygulamaları, endüksiyon fırınları vb.-

    MW’ lar mertebesinde büyük tahrik motorlarının 0-50 Hz arasında kontrolu için-genellikle alçak frekanslar- gerilimi ve frekansı ayarlanabilen ara devresiz çeviriciler olan cycloconverterlerin uygulamasındaki kontrol tekniklerinin gelişmesini, AC-AC, (değişken gerilim ve frekans) –değirmen uygulamaları, örneğin çimento, değirmen, ve diğer tahrik motorları-



    doğru akım geriliminin başka bir doğru akım gerilimine çevrilmesi, DC-DC, chopping prensibi diye bilinen olayla, yine alternatif akım girişinde harmonik yaratarak, üksek frekansta kırpma ile doğru gerilim seviyesini değiştirerek, butip kontrol gerektiren sistemlerde yapılan kontrolları
    örnek gösterebiliriz. Bu nedenle, elektrik makinalarının tasarım ve üretimine yeni bakışlar ve güç elektroniği sistemlerine uygun çalışmasını sağlayacak tasarım yöntemleri gelmiş, güç elektroniği ise kendi başına, hem elektrik, hem de elektronik, kontrol ve bilgisayar teknolojisi ile iç içe geçmiştir. Güç elektroniği sistemlerinde, ana teori elektronik değil, elektrik (yani power) mühendisliğidir. Sadece kontrol elektroniktir. Endüstri devriminden ve 60 lı yıllardan sonra, tranzistör ve tiristör gibi elektronik anahtar elemanlarının gelişmesiyle, birçok ana endüstrilerde bilinen konvansiyonel üretim sistemleri, modern anlayış ile bu kontrol ve otomasyon sistemlerini kullanarak hem daha hassas ve kaliteli üretim yapar hale gelmiş, hem de kapasitelerini arttırma, esnek üretim yapabilme tekniğine erişerek, daha da az enerji tüketen tesisler olmuşlardır. Bu bakımdan elektrik makinaları, sanayide kontrol edilebilirliğinin geliştirilmesi ile üretimin otomasyonuna başlangış yaptıran güç elemanı olarak en büyük önemi oluşturmaktadır.

    Harmonikler ve ilgili önlemler


    Bununla birlikte, elektrik makinaları ve güç elektroniği sistemlerinin elektrik şebekelerindeki uygulamalarında oluşan bozucu harmoniklerin yarattığı komplike etkilerin giderilmesi için yapılan çalışmalar ve geliştirilen tedbirler, elektrik mühendisliğinde ayrı bir disiplin ve mütehassıslık konusudur. Güç elektroniği sistemlerinin getirdiği kontrol avantajlarına karşılık, elektrik şebekelerindeki akımlarda ve etkilerin gerileme de yansıması ile oluşan harmonikler, birçok normlar ile sınırlı tutulmaya çalışılmaktadır. Güç elektroniği sistemleri ile, elektrik mühendisliğinde zaten komplike olan matematiğe bu modern yöntemlerin uygulaması ile yeni kavramlar eklenmiş ve örneğin güç katsayısı olarak bilinen cos , harmonik distorsiyon faktörü ile birlikte göz önüne alınarak, beraber incelenmeye başlanmış ve güç katsayısı ya da güç faktörü yeniden tanımlanmıştır.. Bu harmonikleri en aza indirmak veya oluştuğu yerde bastırmak için aktif ve/veya pasif devreleri içeren statik veya dinamik güç süzgeç sistemleri oluşturulmaktadır. Dolayısıyla, elektrik mühendisliğine bir de bu konu eklenmiştir. Elektrik şebekelerinin değişik gerilim kademelerinde toplam harmonik distorsiyonunun müsaade edilen üst değerleri tanımlanmıştır. Bu bakımdan, güç elektroniği sistemlerini besleyecek alçak ve orta gerilim elektrik dağıtım tesisleri için , hem seçilecek güç anahtarları, koruma sistemleri ve hem de güç katsayısı düzeltme kriterleri yönünden özel şartlar söz konusudur. Sanayimizde, bu konuya özel ilgi gösterilmelidir. Güç katsayısı ile ilgili olarak projelendirilen kompanzasyon sistemlerinde, genellikle şebekedeki harmonik etüdler yapılmadan uygulamalar gerçekleştirilmekte, filtreli sistem gerektiren kompanzasyon yerine klasik devreler yüzünden problemler oluşmaktadır. Konu, komple bir elektrik mühendisliği sistemidir.

    Şalt, kumanda ve proses kontrol sistemleri


    Hem güç elektroniği ve motor kontrolları için geliştirilen elektronik ve güç devreleri, hem de endüstride istenen otomasyon için yapılan düzenlerde gerekli lojik ve akıllı kartlar için her ne kadar gelişen sayısal teknoloji ve bir nebze de bilgisayar tekniği kullanıldıysa da, hem otomasyondaki talep, hem de gelişen teknoloji sayesinde, lokal kontrolların ötesinde üst düzey endüstriyel otomasyonlar için, programlanabilir lojik kontrolörler talepleri karşılayacak şekilde gelişti. Önceleri, açık çevrim kumanda için geliştirilen PLC’ ler ile çok sayıda çevrimleri ihtiva eden DCS’ ler, değişik parkurlarda gelişirken, PLC’ ler kapalı çevrim özelliklerini de kazanması ile, bugün, adı PLC de olsa, lojik ya da sayısal özelliğine ilaveten, analog ve geri beslemeli kontrol çevrimlerini ihtiva eden DCS özelliği ile lojik kontrol ve analog kontrol yapma özelliğini de kazandı. Hem DCS ve hem de PLC lerdeki bu gelişme sayesinde, komplike proseslere olan hakimiyet arttı (integrated automation ve PCS-process control systems). Bu şekilde çok sayıda çevrim ve sayısal giriş çıkışı olan lokal endüstriyel otomasyon sistemleri ile bugün başarılı çözümler elde edilmektedir. Son on yılda, ülkemizde bu konuda hatırı sayılır yol alınmıştır. Buna ilaveten, lokal otomasyon sistemlerinin haberleşmelerinin uzağa iletilebilmesi ile üretim otomasyonları ile haberleşme ağları oluşturuldu ve MIS denilen bilişim sağlandı.

    PLC cihazlarının geliştirilmesine, kablo ile yapılan bağlantılar ile birbirine bağlanan ve yüzlerce, hatta binlerce röleden oluşan otomasyon mantığının zorluğu sebep olmuştur. PLC cihazları geliştirilmeden önce bu tip otomasyonlar,-ki şu anda PLC cihazlarının gelişimi ile ortaya çıkan otomasyon mantığı ve imkanlarının atası olarak da tanınabilir-, yardımcı röleler, zaman röleleri ve kontaktörler ile yapılıyor ve bu cihazlar çok fazla sayıda pano içine yerleştiriliyorlardı. Bu şekilde yapılan otomastonda mantık, kablajın içindeydi. Bu bakımdan, PLC ve endüstriyel otomasyon, istemeden elektrik tesisleri ile de sıkı bir bağ içindedir. İster orta gerilim, ister alçak gerilim dağıtım tesislerinde yapılacak kilitlemeler, kesin bir tesis, cihaz ve çalışma mantığı bilgisine hakim olunmasını, programlama tekniği bakımından da zorunlu kılmaktadır. Çünkü buralarda, tesisin projelendirilmesinde ve gerçekleştirilmesinde çok sayıda güç anahtarları, zaman röleleri, yardımcı röleler gibi bileşenler kullanılmaktadır. Bu kısım, PLC’ ler ile gerçekleştirilen otomasyonun kumanda kısmıdır.

    Kontrol kısmından ayrıca bahsetmek gerekir. Burada da bir tesisteki prosesin otomasyonu söz konusu olmaktadır. Proses içinde hazırlama, üretim, paketleme ve depolama gibi değişik proses kısımları mevcuttur. Bu proseslerde, hidrolik ve pinomatik elemanlar, elektrik motorları, selenoidler, aktuatörler, valf, röle ve kontaktör gibi devreleri açıp kapatan cihazlar, anahtar, optoelektrik bileşenler, çeviriciler, termo elemanlar, yaklaşım sensörleri vb. bulunur. Bunların konumları giriş işaretleri olarak kullanılır ve çıkışlar ile güç kumandası ve proses kontrolu yapılır.

    Endüstriyel otomasyon kavramı içinde elektrik mühendisliği, teori ve uygulama yönünden, özellikle kontrol mantığı, ikili sayı sistemi ve lojik devreler, PLC yapısı, PLC’ lerin kullanıcı programları ve yapısı, otomasyon hiyerarşisi, bus sistemleri ( hem ASI bus- actuator sensor interface, hem de saha haberleşme sistemleri-profibus veya benzerleri gibi), bilgisayar ağları ve yapıları, veri bağlantıları, ethernet sistemleri ve bunların yapıları ile iç içe geçmiş olarak incelenir. Bu bakımdan, hem orta gerilim şalt, enerji izleme ile SCADA ve alçak gerilim şalt sistemi, hem de ölçü kontrolla ilgili enstrumantasyon bilgisi iç içe geçmiş durumdadır. Burada da yine böyle bir yapının komple bir sistem mühendisliği olduğunu görmekteyiz.

    Görüldüğü gibi, sanayideki proseslerde orta ve alçak gerilim, yönetim, şalt ve izleme, elektrik makinaları, güç elektroniği sistemleri, ölçü kontrol ve PLC-DCS ler birbirine entegre olmuş sistem oluşturmaktadır. Ama endüstriyel otomasyon sistemlerimizdeki ana kavramlar bunlarla bitmemektedir. Son yirmi yılda ülkemizde bu tip mühendislikler oldukça yerlileştirilebilmiştir. Teknolojik bazı reçete bilgi birikimleri yurt dışında olduğundan , -bir kısmı tamamen ticaridir- , özel proses bilgileri gerektiren sistemler hariç olmak üzere (örneğin bir petrokimya tesisindeki kükürt giderme sistemi) otomasyon sistemlerinin büyük bir yüzdesinin yazılımı ve otomasyon mühendisliği ülkemizde gerçekleştirilebilmektedir. Başarılı örnekler, gıda, kağıt, su, çimento, düzcam, ilaç, haddehane uygulamalarından verilebilir. Özellikle düzcam için beş yıl önce fırından kesmeye kadar yurtdışı mühendisliğine bağlı olan üretim otomasyonu, bugün tamamen en ileri teknoloji ile gerçekleştirilmiştir. İsterseniz biraz da mekatronik uygulamalara bakalım:

    Mekatronik


    Algılayabilen, akıl yürütülebilen, karar verebilen ve bu karar doğrultusunda hareket edebilen otomatik makinalar (mekatronik sistemler) çağdaş dünyanın vazgeçilmez temel araçlarıdır. Mekatronik ürün pazarlarından bazıları tıbbi cihazlar, robotik ve otomasyon, üretim (bilgisayar denetimli makinalar) olarak sayılabilir. Uygulama alanlarından bazıları hareketli robotlar (askeri robotlar, denizaltı robotları), akıllı makinalar (biyomekanik konularda kullanılan akıllı mikro makinalar, paketleme makinaları, akıllı beyaz eşya ürünleri), lazer/optik sistemler (sivil-askeri amaçlı uygulamalar), ölçüm cihazları, görüntü işleme-nesne algılama sistemleri (özellikle montaj hatlarında), tıpta kullanılan robotlar (ortopedi, endoskopi), endüstriyel robotlar (kaynak, montaj, alma-yerleştirme) olarak gösterilebilir.

    Mekatronik cihazlar veya sistemler artık günlük yaşamın bir parçası haline gelmişlerdir. Hava yastıklı otomobil güvenlik sistemleri, otomobil elektronik yakıt sistemleri, otomatik kapı kilit sistemleri, ev güvenlik sistemleri, klima sistemleri, fotokopi ve faks makinaları, elektrikli daktilo, lazer yazıcı, bilgisayar sürücü sistemleri, otofokus 35 mm kameralar, video ve kompakt disk sürücüleri, kaynak robotları, otomatik güdümlü makinalar, kokpit denetimi ve enstrumantasyonu, programlanabilen lojik sistemler ile denetlenen taşıma sistemleri, sayısal denetimli tezgahlar, dikiş makinası, bulaşık ve çamaşır makinaları, derin dondurucular, ayrıca bu kapsamda değerlendirilebilecek diğer ev ve mutfak aletlerini ve hatta oyuncakları bu grupta sayabiliriz.

    Disiplinler arası yaklaşımla gelişen uygulamalardan mekanik ve elektroniğin birleşimi ile ortaya çıkan mekatronik, tasarım yaklaşımlarına yeni bir boyut kazandırdı. Mekatronik mikro elektroniğin makina mühendisliğine uygulanması veya mekanik ve elektroniği bilgi teknolojisi ile işlevsel olarak birleştirip özümsenmesini sağlayan bir yaklaşımdır denilebilir. Elektrik makinaları ile onların kontrol edilmesini sağlayan güç elektroniği sistemlerinin ve otomasyon kontrol mantığının da mekatronikte kullanılması, endüstriyel otomasyon ile mekatronik arasındaki arayüzün kuvvetini göstermektedir.

    Geleneksel tasarım ve işletme uygulamalarında farklı bölümlerin entegrasyonunda yaşanan sorunlar, sinerji yaratma olanağını büyük ölçüde engellemesine rağmen sinerji ile rekabet gücü yüksek uygulamaları yapmanın artık mümkün olması gerekmektedir.



    Endüstriyel otomasyon


    Endüstriyel otomasyon, elektrik ve kontrol sistemi tasarımını ortak yürüterek, tasarım ve uygulama ile ilgili çözümün her iki açıdan da optimum hale getirilmesini hedeflemelidir. Bu yöntemle, elektrik ve otomasyon tasarımı, daha başlangıç aşamasında, elektrik sistemi ve kontrol sistemi ile bir bütün olarak ele alınabilir. Yerine göre elektrik sisteminin kontrol sistemini ve yerine göre de kontrol sisteminin elektrik sistemini olumlu yönde etkileme olanağı yaratılarak, optimum çözüme ulaşmada herkesin katkısı sağlanmaktadır.

    Endüstriyel otomasyon, bugün birçok ülkede üniversiteler ve sanayide üzerinde araştırmalar yapılan bir mühendislik yaklaşımıdır. Totally integrated automation -tümleşik otomasyon adı ile- bu sistemlerin, cihazların ve ürünlerin tasarımında donanım ile yazılımı ve denetimi arasında en iyi şekilde denge kurmayı hedefler; karışık bir sistemde farklı elemanların uyumunu sağlar. Endüstriyel otomasyon konusunda çalışmak isteyen elektrik mühendisinin ise elektriksel tesis tasarımı ve otomasyon bilgisinin yanı sıra, güç elektroniği, analog-dijital elektronik, enstrumantasyon ve ölçüm teknikleri, pnömatik ve hidrolik sistemler, bilgisayar programcılığı, mikroişlemci teknolojisi ve PLC bilgisi ile otomatik denetim prensiplerini bilmesi gerekir.

    Endüstriyel otomasyon tek başına bir disiplin olmayıp genel anlamda elektrik ve endüstriyel otomasyon olaylarının bir disiplin çerçevesinde modern mühendislik işlemlerinde uygulanmasıdır. Başka bir deyişle; endüstriyel otomasyon yeni bir mühendislik dalı değil, ancak elektrik-elektronik mühendisliği içinde farklı dallarının beraber çalışmasını gerekli bulan ve toplayan bir tekliftir.

    Burada, “ biraz elektrik bilen elektronik ve bilgisayar mühendisinden, elektronik ve bilgisayar bilen elektrik mühendisleri daha değerlidir.” anlamı değer kazanmaktadır.



    3. Sonuç

    Endüstriyel otomasyon mühendisliği, elektrik, makina ve otomasyonu yapılacak sektör mühendisliği dalıyla oldukça yoğun bilgi ve birikimi gerektiren zor bir daldır. Karşımıza, genel hareket noktası şalt, tesis ile elektrik makinaları ve kontrolu (motion control) , mekatronik, enstrumantasyon ve ölçme, güç elektroniği ve endüstriyel otomasyon konularını içeren, elektrik, kontrol-bilgisayar ve elektronik mühendisliği temel programı ile destekli kombine ve özel bir mühendislik branşı çıkmaktadır. Bu nedenle, bu mühendislik, elektrik mühendisliği öğretiminde ayrı bir ihtisas dalı olarak düşünülebilir.


    Endüstriyel otomasyon mühendisliğinin diğer bir özelliği çözüm ve sistem üreticiliğidir. ‘Solution provider’ ve ‘totally integrated automation’ kavramı, mühendisliğin, bir otomasyon sistemini gerçekleştirmek üzere, gerekli donanımı seçerek, bunun üzerine proses bilgisinin getirdiği tecrübe ve bilgi birikimi ile eklediği değerdir. Bu bakımdan mühendislik katma değeri de yüksektir. Bu altyapının, elektrik- elektronik mühendisliği öğretiminde bu branşı seçen mühendis adaylarına tanıtılması ve kazandırılması, endüstriye büyük kazanç sağlayacak, sanayimizdeki bilgi ve tecrübenini üretime daha kolay yansıtılmasını oluşturacak ve birçok sanayi kuruluşunun ihtiyacı olan ve mekanik imalatı ülkemizde hiç problem olmayan, ancak komple mekaniği ile birlikte ithal edilen sistemlerin ülkemizde yapılıp hatta ihraç edilebilmesi sağlanmış olacaktır. Bu bakımdan, mekatronik endüstriyel otomasyon ile beraber düşünülmelidir. Böyle bir branşın oluşturulması, ayrıca sanayi üniversite ilişkilerinin projeler bazında da gelişmesini sağlayacaktır.
    Endüstriyel otomasyon, ülkemizde de yavaş yavaş yer edinmeye başlamakta. Elektrik makinaları ve bu sistemlerin kontrolu ile güç elektroniği aslında 1975 yılından beri İTÜ, ÖDTÜ gibi üniversitelerde, modern yöntemler ve laboratuar olanakları ile verilmeye başlandı. Ardından, 1980-90 lı yıllarda PLC sistemleri eğitim programlarına alındı. 1998 de Sakarya Üniversitesinde böyle bir program başlatıldı. Elektrik Makinaları ve Laboratuarı, Güç Elektroniği ve Laboratuarı, Ölçme Tekniği-Enstumantasyon, Endüstriyel Otomasyon ve Laboratuarı, Endüstriyel Otomasyon Sistemleri ile branşlaşma hedefleniyor ve seçime bağlı derslerden oluşan paket rehber öğretim üyeri tarafından öğrencilere teklif ediliyor. Mühendislik tasarımı ve bitirme ödevleri ile branşa destek veriliyor. Öğrencilerden büyük katılım var. Staj imkanlarında sanayiden bu konu için destek alınıyor ve en önemlisi, bu şekilde bazıları seçime bağlı derslerden paketle mezun olan öğranciler, hemen iş imkanlarına kavuşuyorlar.
    Bu branşlaşmayı gerektiren tüm unsurlar aslında bazı üniversitelerimizdeki programlarda mevcut. Gerek ders programları, gerekse laboratuarlar yönünden öğrencilerin serbest oldukları derslarin seçilmesindeki yönlendirme ile yukarıda anılan derslerin bulunduğu üniversitelerde bu branşlaşma sağlanabilir. Endüstriyel otomasyon “bilim dalı”nın ülkemizde yeni olması ve eğitim programlarına tümüyle yansımaması nedeniyle mevcut arz, talebi karşılayamıyor.
    Kaynakça
    [1].   Sen, P.C. , Priciples of Electric Machines and Power Electronics, John Wiley & Sons, New York- A.B.D., 1989

    [2].   Mohan, Undeland, Robbins, Power Electronics, John Wiley & Sons. Inc., New York- A.B.D., 1995

    [3].   Seip, Günter G., Electrical Installations Handbook, Siemens, John Wiley& Sons, New York, A.B.D., Third Edition, 2000

    [4].   Histand M. B., Alciatore D. G., Introduction to Mechatronics and Measurement Systems, McGraw Hill Inc, 1999



    [5].   Berger Hans, Automating with STEP 7 in STL, Simatic S7-300/400 Programmable Controllers, MCD Verlag, Almanya, 1998






        Ana sayfa


    Uğur Çeltekligil

    Indir 47.17 Kb.