Süreçler

Mathematical Model Based Proses Control

Matematiksel Model Tabanlı Proses Control geliştirme, inSCADA platformu içinde proseslerinizi ve proses içerisindeki ekipmanları ve varlıkları matematiksel olarak modelleyip gerçek zamanlı veriler ile ilişkilendirmenize olanak verir. Bu sayede ;

• Elektrik Hatları ,

• Elektronik Devreler,

• Su Dağıtım Şebekeleri,

• Üretim,İmalat Prosesleri,

• Herçeşit proses P&ID Diyagramları

üzerinde simülasyon, görselleştirme ve yapay zeka (AI) kontrol mekanizmaları kurabilirsiniz.

Mathematical Model Based Proses Control sistemi yeni farklı bir yaklaşım olup, sistem herhangi bir alana (elektrik hatları, su dağıtım şebekeleri gibi) yönelik özelleştirilmemiştir. Açık bir mimaride tasarlanmıştır. Platformunuzu istediğiniz bir alana yönelik özelleştirebilirsiniz. Elektrik hatları için jeneratör, kesici, devre kesici gibi ekipmanlar ile ilgili matematiksel modelleri sembolleri ile beraber hazırlayıp özel bir kütüphane hazırlayabilirsiniz.

Why Use?

A Simple Problem

Bu soruya açık ve net bir cevap verebilmek için öncelikle bir örnek üzerinden yola çıkarak klasik tasarım ve uygulama metotlarını incelemeliyiz.

Figure 1 : Electrical Single Line Diagram

Resim 1'de gösterildiği gibi basit bir elektrik tek hat diyagramını ele alalım. Bu örnekte görülen bir tek hat şemasının geleneksel SCADA yazılımlarının görselleştirme tekniklerini kullanarak bir animasyon (mimik) ekran tasarlamaya çalışalım.

Figure 2 : Visualisation part of the diagram

Resim 2'de görüldüğü gibi diagramımızın bir parçasını SCADA yazılımızda görselleştirmek istediğimizde ihtiyacımız olan değişkenler (Variables/Tags) ;

• Generator 1 Voltage value : G1_Voltage (if value>0 then G1 energized/running)

• CB1 Open/Close position digital signal : CB1_Open (Open=1,Close=0)

Bu küçük örnekte olduğu gibi bir görselleştirme yapmak için GND, B1, CB1, B1, G nesneleri değişkenlerimize direk veya bir dizi bazı mantıksal ifadelerden geçirdikten sonra bağlamamız gerekir.

Bu ifadeler temelde şu şekilde olur ;

Generatör 1 (G) nesnesinin enerjili olduğunda açık yeşil, aksi durumda kırmızı olsun.

// Generator 1 (G1)
if (G1_Voltage>0) {
G1Object.color : 'LIME';
} else {
G1Object.color : 'RED';
}

Circuit Breaker 1 (CB1) nesnesinin açık devre olduğunda 'kırmızı açık pozisyon', enerjili kapalı devre olduğunda 'yeşil kapalı pozisyon', enerjisiz kapalı devre olduğunda 'kırmızı kapalı pozisyon' olsun.

// Circuit Breaker 1 (CB1)
if (CB1_Open=1) {
CB1.state:'CB_OPEN_RED';
} else {
    if (G1_Voltage>0) {
    CB1.state:'CB_OPEN_GREEN';
    } else {
    CB1.state:'CB_OPEN_RED';
    }
}

Buraya kadar bu küçük bir örnek için temel nesnelerimiz üzerinde veya bu nesnelerimize bağlı benzer ifadeleri, uygulama geliştirdiğimiz platformlarda oluşturmamız gerekmektedir. Kullandığımız platforma göre bazı ufak farklılıklar olabilir elbette.

İlk bakışta eksiksiz gibi görülse de resmin tamamına bakarak değerlendirdiğimizde henüz B1 ve B2 çizgi nesneleri için herhangi bir ifade yazmadık ve ayrıca CB1 haricinde diğer devre kesici ekipmanlarının ve güç kaynaklarının (G1, Grid gibi) durumlarını ifadelerde henüz yer vermedik. Bu diğer ekipmanların prosesimizin bu parçasına etkisini elektriksel anlamda düşünürsek göz ardı edilemez olduğunu görebiliriz. Basit olarak söylemek gerekirse G2 jeneratörünün aktif ve önündeki devre kesicilerinin kapalı olduğu anda B1 ve B2 çizgi nesnelerimizi etkileyeceğini biliyoruz. Tüm bu bağımlıkları düşünerek tüm çizgi nesnelerine ifadeler yazmaya çalışırsak, her bir çizgi nesnesi için basit bir devre analizi yapmamız uzun uzun ifadeler yazmamız gerekecektir.

Bu metotları geleneksel SCADA yazılımlarında, farklı çözüm teknikleri ile basitleştirmiş olabilir, kendinizce bazı açık mimariler üzerinde çok kısa çözümler bulmuş olabilirsiniz. Hatta bu tarz elektrik uygulamaları için dahi özel elektrik alanına yönelik SCADA yazılımları veya 3.taraf yazılım çözümleri de kullanmış olabilirsiniz.

Fakat inSCADA burada bahsi geçen benzer problemlerin çözümünü model tabanlı proses kontrol yaklaşımı ile ele almış ve çözümler sunmuştur. Bu sayede kullanıcılar çok daha pratik, alana göre özelleştirilebilir açık mimaride bir platform üzerinde geliştirme imkanı bulabilmektedir.

Our Solution

inSCADA, Matematiksel model tabanlı proses kontrol yaklaşımı ile proses ekipmanlarını ve varlıklarını matematiksel bir fonksiyon, bu ekipmanların ve varlıkların oluşturduğu fonksiyonların bütününü prosesin matematiksel modeli olarak ele alır.

$$y=f(x1,x2,x3). y : Mathematical Model, x1,x2,x3 : Model paremeters.$$

Resim 3 : Visualisation part of the diagram

Yukarıda daha önce konu olarak ele aldığımız resim 3'teki sistemi tekrar yeni yaklaşımımızla ele alalım.

Resim 4 : Mathematical Model-Based Approach

Resim 4'te görüldüğü gibi, yeni yaklaşımımızda sadece, ekipmanlara ve BUS olarak adlandırdığımız ortak bağlantı noktalarına odaklanıyoruz. inSCADA Mathematical Model-Based Proses Control sistemi, örnek verilen bu sistem için, GND, CB1, BUS ve G objelerinin/ekipmanlarının matematiksel fonksiyonlarına ihtiyaç duyar. Resim 3'te tekrar gösterildiği gibi B1 ve B2 nesneleri ile ilgilenmez. Nesneler/Modeller arası bağlantı çizgileri onun için parametre aktarımı için kullanılan bağlantılardır.

Şimdi yukarıda verdiğimiz örnek basit uygulama problemini inSCADA içerisinde tasarlayalım.

Resim 5 : inSCADA Proses Designer

Resim 5'teki örneğimizde sistemin inSCADA Proses Designer içerisinde hazırlanmış halini görmekteyiz. Proses Designer kullanımı ile ilgili konu ayrıca detaylı bir şekilde anlatılmaktadır. Burada örnek tek-hat devremizi inSCADA platformunda tasarlarken inSCADA'nın bize sunduğu araçlara ve istenen parametrelere kısaca değineceğiz.

Resim 5'te gösterildiği gibi matematiksel modeller kütüphanemizden (A) prosesimizde kullanmak istediğimiz modeli, designer ekranınımıza sürükle-bırak metodu ile taşıyoruz. Orta kısımda bulunan designer içerisinde seçili olan (B) modelimizin, sağ tarafta parametreler formu (C) açılmakta ve bizden, seçili modelimiz ile ilgili parametreler talep etmektedir. Prosesimizi kurmak için benzer işlemleri diğer ekipmanlar için aynı şekilde tekrarlamamız yeterli. Modelleriniz arası bağlantıları, üzerindeki input/output noktalarını mouse hareketleri ile birbirine bağlayabilirsiniz. Tıpkı bir elektrik devresi kurar gibi.

Proses Designer