Çubuk ve Profil Haddehanelerinde PLC-SCADA Tabanlı Otomasyon Sistemleri

👤VIB Otomasyon
Haddehane otomasyon sistemleri kurulurken aşağıdaki ana kriterler baz alınmaktadır: • En az duruş, hurda ve ölçü toleranslarına bağlı kalarak imalat yapılması, • Mamul değişikliği ile ilgili ayarların en kısa zamanda yapılabilmesi “gelişmiş reçete özellikleri”, • Uç-kuyruk ve boy kesimlerinin yüksek hassasiyette yapılabilmesi, • Sistemin kullanıcı dostu olması ve operatörlerin farklı çalışma durumlarına rahatça geçebilmesi, • Herhangi bir arıza ya da olağan dışı durumun rahatça takip edilerek, operatör ve bakımcıların en hızlı müdahalelerinin sağlanması: “gelişmiş diagnostik özellikleri”, • DC sürücü panolarında sorunsuz çalışma, kolay bakım ve ünite değişimlerinin kolayca yapılabilmesi, • Sistem kurulumu sonrasında, kuran kişilere rahatça ulaşılabilmesi ve teknik destek alınabilmesi. Otomasyonda aşağıdaki ana elektrik pano ve operatör masaları bulunmaktadır: • Tezgah motorları DC sürücü panoları, • Makaslar, finiş röleleri, baskı rölesi, kaset, ızgara, zincir ve paketleme bölgesi sürücü panoları, • Ocak şarj/deşarj otomasyon sistemi, • Hadde ana kumanda masası ve PLC sistemi, • Izgara ve paketleme bölgesi kumanda masası ve PLC sistemi, • Yardımcı tesisler ve soğutma PLC sistemi, • Profibus ve Ethernet haberleşme alt yapısı (duruma göre fiberoptik alt yapısı), • SCADA sistemi. Malzemeyi ezme işlemi yapan hadde tezgahlarında DC motorlar kullanılmaktadır. Haddeleme işlemi sırasında malzemenin tezgahlar arasından geçerken çekme gerginliği mamül kalitesini etkilediğinden, tezgahlar arasındaki hız senkronizasyonu büyük önem taşımaktadır. İleri teknolojiye sahip, encoder geri beslemeli Teori Elektrik dijital DC sürücülerinde, encoder montajı ve DC sürücünün parametre ayarları performans açısından büyük önem taşımaktadır. Ayrıca kontrol ünitesinin ve güç kısmındaki tristörlerin kolayca değiştirilebilir yapıda olması bakım açısından büyük kolaylık sağlamaktadır. Hadde prosesi oldukça hızlı bir prosestir. Haddede kullanılan PLC’lerin tarama hızı yüksektir. Ayrıca makas kesme devreleri, sadece finiş hızı değişikleri değil, aynı zamanda malzemenin finişteki fiili çıkış hızı da ölçülerek kontrol edilmektedir. Haddedeki otomasyonundaki temel teknolojik kontrol sistemleri Kaskad kontrol Hadde motorları arasındaki hız senkronizasyonu kaskad kontrol ile sağlanır. Kaskad kontrolde amaç, herhangi iki tezgah arasında gerginlik değiştirilmek istendiğinde, tüm tezgahlardaki hız değişikliğinin sadece bu iki tezgah arasındaki gerginliği artıracak / azaltacak şekilde oluşmasını sağlamaktır. Genellikle kullanılan yöntem “Geri Kaskad”dır. Bu yöntemde finiş hızı sabittir. Herhangi iki tezgah arasında gerginlik azaltılmak istendiğinde, arka tezgahın hızı azaltılır, diğer tezgahların arasında gerginliğin değişmemesi için de gerideki tüm tezgahların hızı aynı oranda azalır. İleri kaskad uygulamasında ise hazırlama tezgahının hızı sabittir. Gerginlik değişimi ileri tezgah ve onun ilerisindeki tezgahların hızları değiştirilerek sağlanır. İleri kaskad yönteminde finiş hızı değişkenlik gösterir. Uygulama programları, finiş tezgahının değişmesi ya da arada tezgah iptal edilmesi durumunda da operatörün çalışma mantığı hiç değişmeyecek şekilde, operatörün aynı hız artırma ve azaltma butonlarını kullanarak kaskad mantığının çalışmasını mümkün kılar. Minimum gerginlik kontrolü Bu yöntem, malzemenin kalın olduğu hazırlama ve orta bölümde kullanılır. Otomasyon sistemi malzemenin tezgaha girmeden evvel ve girdikten sonraki ezme momentlerindeki değişikliği algılayarak otomatik hız düzeltmesi gerçekleştirir. Arzu edilirse otomasyon sistemi sadece gerginlik miktarının ölçümünde kullanılarak düzeltme işlemi operatöre de bırakılabilir. Minimum gerginlik kontrolü klasik eski sistemlerde operatörün analog ampermetreye bakıp, akımdaki değişimden gerginliği anlaması ve buna göre hız düzeltmesi yapması yöntemine benzemektedir. Gerginlik miktarı çekme ya da basma durumlarını gösterebilecek şekilde SCADA ekranlarında grafik olarak da gösterilir. PLC’de kullanılan gelişmiş algoritmalarda akımın değil de direkt ezme momentindeki değişimin kullanılması, şebekedeki gerilim değişiminden doğan akım değişikliklerinin yöntemde yanlış sonuçlara varılmasını engeller. Söz konusu yöntem kullanılırken PLC’de gelişmiş dijital akım filtreleme, yüksek hızda malzeme ucunun takibi gibi yöntemler kullanılmaktadır. Loop kontrolü Malzemenin kesit alanı olarak inceldiği finiş ve kısmen orta bölgede malzeme bir piston yardımı ile kaldırılarak malzemenin tezgahlar arasından tamamen gerginliksiz olarak geçmesi mümkün olur. Temel kontrol büyüklüğü loop yüksekliğidir. Loop scanner’lardan alınan sinyal PLC’de değerlendirilerek loop yüksekliği tezgah devri kaskad mantığı çerçevesinde değiştirilerek kontrol edilir. Burada teorik olarak loop yüksekliğinin fazla önemi yoktur. Malzeme yüksek ya da alçak loop şeklini aldığı zaman, gerginliksiz olarak geçiyor demektir. Ancak loop yüksekliğinin loop pistonunun itme stroğundan biraz daha fazla olması diğer yandan loop yüksekliğinin hadde genelinde çok fazla hız değişikliğine sebep olmaması açısından fazla olmaması istenir. Loop kontrolünde kullanılan loop scanner’ın loop aralığını tamamen tarayacak şekilde olması (ve doğru yere montajı) ve hassasiyet açısından ölçüm aralığının tamamına yakın bir aralıkta kullanılması önem taşımaktadır. Kullanılan loop scanner’ın uzun ömürlü ve dayanıklı olarak seçilmektedir. Montaj sırasında loop scannerin güneş ışığını tam karşıdan almamasına ve hadde suyunun scannerin görüşünü bozmamasına önem verilir. Loop kontrolünde loop kasasının yapısı da oldukça önemlidir. Loop kasasının yanlış olması durumunda sağlıklı bir loop kontrolü yapmak mümkün olamamaktadır. Loop kontrolü ilk bakışta loop yüksekliğini kontrol etmek üzere basit bir PID uygulaması gibi gözükse de aslında, iyi sonuç almak için gelişmiş kontrol algoritmaları kullanmak gerekir. Öncelikle pistonun enerjilenme zamanı önemlidir. Özellikle yüksek hızlı haddelerde, pistonun geç kalkması durumunda malzemenin ucu gerilir ve loop geç başlamış olur. Diğer yandan loop yüksekliği, tezgahı hızı ile fazlası ile doğrusal olarak değişmeyen model yapısı içerir. Bu durumun loop sisteminin performansını etkilememesi için akıllı ve hızlı kontrol sistemleri ve algoritmaları kullanılır. Loop kontrol sisteminden, sistemin en az tezgah hızı değişiklikleri ile kararlı bir şekilde loop yüksekliğini istenilen seviyede tutması gerekir. Loop kontrol sisteminde, özellikle ince malzeme çekerken malzemenin kuyruğunun tezgahtan kurtulduğunda fazla dalgalanma yapmaması için kuyruk kamçılama denen bir yöntem kullanılır. Bu yöntemde malzemenin kuyruğu daha geri tezgahtan kurtulmadan, loop kontrol erken sona erdirilir. Bunun ne kadar erken olacağına operatör SCADA bilgisayarı üzerinden karar verebilir. Operatör arzu ederse loop yüksekliğinin devir değişimine hiç etkisi olmadığı ‘Sadece Piston Modunu’ da seçebilir. Uç – kuyruk astırma Malzeme finiş tezgahına geldiğinde, çeşitli sebeplerden dolayı astırmalı olarak gelmiş olabilir. Böyle bir malzeme boy makasında kesilerek soğutma platformuna gönderildiğinde, ölçü bozuklukları ve kötü fitilli bir malzeme ile karşılaşılır. Bu durumu düzeltebilmek adına finiş tezgahında malzemeye uçtan ve kuyruktan asılma yaptırılır. Bu asılmanın ne zaman başlayacağı ve asılmanın ne derecede fazla olacağı operatör tarafından ayarlanabilir. Makaslar Gerek uç kuyruk ve gerekse boy makaslarından beklenen, haddenin farklı hızlarda çalışma durumlarında, sürekli olarak düşük bir tolerans içinde hep aynı boyları kesmesidir. Aksi durumda, hurda maliyeti artacak ve hadde rekabetçi olamayacaktır. Bu yüzden kesme devreleri, ilgili haddenin enkoder sinyallerini sayarak çalışır. PLC panosunda, CPU’nun değişken tarama zamanında bağımsız kesim yapabilmek için özel kesim devreleri bulunur. Ayrıca boy kesiminde ezmeler ile değişen malzemenin çıkış hızı da ölçülür. Böylelikle kesim hataları en aza indirilir. Makas kesimleri ile ilgili olarak operatör her bir kesim için istediği boyları, düzetme miktarlarını ayrı ayrı tanımlayabilir. SCADA Sistemi Reçete sistemi Hadde otomasyonunda reçete sisteminin ayrı bir önemi vardır. Hadde ayarlanıp, düzgün malzeme akışı sağlandığında, operatör çalışma parametrelerini tek tuşla hafızaya alır. Reçete arzu edilirse Excel dosyası olarak da saklanabilir. Aynı malzeme tekrar geçirileceğinde, aynı reçeteyi tarih ve malzeme adını dikkate alarak tekrar yükler ve hadde aynı malzemeyi çekmeye başlayabilir. Merdaneler aynı malzeme çekilirken değiştirilebildiğinden reçete sisteminin bir parçası olmayıp, değeri aynı malzeme çekilirken de ayrıca tanımlanabilir. Alarmlar Haddehanelerde olağan dışı bir durum oluştuğunda, hızlı müdahale verimlilik açısından çok önemli olmaktadır. Bu yüzden gelişmiş ve operatör açısından açık bir alarm yönetimi önem taşımaktadır. Sistemde sadece motor arızaları değer, hadde sürücüleri ile ilgili gelişmiş alarm tanımları, malzemenin uç kuyruk takibindeki yanlış HMD ya da loop scanner sinyalleri gibi alarmlar, hızla sahada ekipmana müdahaleyi mümkün kılar. Trendler Haddehanelerde özellikle tezgah motorlarına ait akım, hız ve güç gibi fiziksel büyüklüklerin zaman içindeki değişimlerinin grafik gösterimi önemlidir. Ayrıca makas kesti, kaset ve tarak hareketleri gibi sayısal karakterli olayların da kayıt altına alınması, olağan dışı bir durumdan sonra problemin tespiti açısından önem kazanmaktadır. SCADA sistemi haddenin tamamının mimik sayfaları ile gözlemlenmesi ve kontrol altına alınması haricinde bu tip özellikleri ile de bakımcı ve arıza kayıtları açısından büyük kolaylıklar sağlamaktadır. İstatistiksel veriler Haddehanelerde vardiyada çekilen kütük sayısı, fırından çıkan adet ile soğutma platformuna gönderilen malzemelerin kayıtlarının ayrı ayrı alınması, haddane verimliliğinin analizi açısından faydalar sağlar. Yardımcı sayfalar Gerek yardımcı tesisler ile ilgili gerekse her haddede operatörünün kendi alışkanlıklarından ötürü özel istekleri olabilmektedir. Sistemin bu tip isteklere cevap verebilmesi gerekir. Örneğin malzeme fırından çıkmadan evvel tüm haddenin ve platform bölgesinin hazır koşullarının SCADA ekranından kolay takibi, operatörlerin işini hafifleterek hurda miktarını azalmasını ve verimli bir çalışma sağlar. Haddehaneler İçin DC Sürücü Panoları Haddelerde tezgah motorlarında, hazırlama motorlarında ve makas motorlarında DC motorlar ve sürücüler ağırlıklı olarak kullanılmaktadır. Teori Elektrik özellikle demir çelik sektörüne yönelik olarak DC motor, DC sürücü temin etmekte ve gelişmiş atölye ortamında motor bakım ve sarım hizmetleri sunmaktadır. DC sürücülerin özellikleri • Komple panolu teslimat, • Geniş güç aralığı, farklı mamul imalatlarında sıkıntısız çalışma imkanı, • İşletme ihtiyaçlarına göre, giriş şok bobinleri, kesici ve sigortalı opsiyonları, • Modüler yapı, ayrı güç ve kontrol kısmı; güç ve kontrol ünitesi kolayca değiştirilebilir yapı, • Gelişmiş dijital altyapı, • Armatür geri beslemesi, tako geri beslemesi, enkoder geri beslemesi ya da bunların ikili kombinasyonlarının seçilebilmesi özelliği, • Alan zayıflatma, • Motor tanıma özelliği sayesinde otomatik akım döngü parametre ayarlama, • Özellikle uçar makas uygulamalarına yönelik geliştirilmiş, pozisyonlama makroları, • Uçar makas uygulamasında yüksek performans, hızlı ve hassas pozisyonlama, • Gelişmiş seri haberleşme opsiyonları sayesinde, hadde otomasyon sistemine kolay entegrasyon ve hızlı haberleşme, • Yedekli çalışma, kısa sürede teslimat, • Demir-çelik sektöründeki yılların deneyimi, devreye alma ve sonrasında teknik destek. PLC – SCADA Tabanlı Haddehane Otomasyon Sistemleri Kurulan otomasyon sistemleri aşağıdaki kısımları kontrol etmektedir: • Hadde şarj /deşarj • Hadde tezgahları • Aramakaslar • Finiş makasları • Kaset / Düşürücü • Tarak • Özel pozisyonlamalı zincirli transferler / Taşıma arabaları • Paketlemeye kadar olan röle ve zincirli transferler PLC ve SCADA tabanlı kontrol sistemleri altyapı olarak tüm sürücüler ile bakır ya da fiber optik üzerinden PROFIBUS protokolü ile haberleşmektedir. SCADA ağı Ethernet tabanlıdır. Sistemdeki tüm operatör masaları (pulpitler) paslanmaz çelik kapaklı imal edilmektedir. Sistemdeki pano, operatör ekranı sayısı, haberleşme altyapısı, SCADA istasyonlarının sayısı hadde ihtiyacına ve büyüklüğüne göre her sistem için ayrı projelendirilmektedir. Ana hadde operatör masası üzerinde analog ampermetreleri dijital hız göstergeleri, tüm tezgahlara ait çalış/dur butonları, hız arttır/eksilt butonları ve makasların kontrolü ile ilgili temel kumanda buton ve lambaları bulunmaktadır. Sistemdeki tüm projelendirme ve programlama hurdayı en aza indirecek en verimli çalışmayı sağlayacak şekilde yapılmaktadır. Kurulan sistemler operatörlerce rahatça kullanılabilir yapıda olup sistemde herhangi bir özel kart ya da özel tasarımlı devre kullanılmamaktadır. Tüm ekipmanlar endüstriyel tiptedir. Kurulan sistemlere sürekli hizmet verebilmek adına internet üzerinden erişim sağlanmaktadır.