KONTROL & OTOMASYON MÜHENDİSLİĞİ
Kontrol ve otomasyon mühendisliği en genel anlamda bir sistemi uygun yazılım ve donanımlarla istenilen duruma yönlendirme problemiyle uğraşır. Sanayi devriminden sonra hızla gelişen teknoloji ile üretimdeki hızlı artış neticesinde oluşan birtakım sorunlar, insanları daha fazla verim alabilecekleri yeni yollar aramaya yöneltmiştir. Araştırmaların sonucunda ortaya çıkan bilgilerin, endüstride ve endüstriden hareketle üretim yapan diğer sistemlerde kullanımı yeni bir mühendislik dalının, Kontrol ve Otomasyon Mühendisliğinin doğmasını sağlamıştır. Elektrik, elektronik, mekanik ve bilgisayar tabanlı tüm endüstriyel üretim sistemlerinin amaçlanan ve planlanan biçimde çalışmasını sağlayan bilgi ve teknolojileri üreten ve uygulayan bir mühendislik dalıdır.
Türkiye’de günümüz pek çok üniversitede yüksek lisans, bazılarında ise lisans düzeyinde mevcut olan Kontrol ve Otomasyon mühendisliğinin gelişimi, İTÜ Elektrik Fakültesi, Elektriğin Endüstride Tatbikatı Kürsüsü Doçenti Dr. M. Münir Ülgür ‘ün 1950’li yılların başında vermeye başladığı “Servomekanizma” dersi ile başlayan, 40 yıla yakın bir süreci kapsar. 1957 yılında dünyadaki bilimsel gelişmelere uygun olarak Servomekanizma yerine “Otomatik Kontrol” terimi kullanılmaya başlanmış ve Uluslararası Otomatik Kontrol Federasyonu’na (IFAC) üye olmak üzere Otomatik Kontrol Türk Milli Komitesi (TOK) İTÜ bünyesinde kurulmuştur.
Kontrol ve Otomasyon Sistemleri, mevcut bir yapının veya sistemin bir takım kontrol algoritmaları tarafından, anlık geri beslemelerden gelen bilgiler ışığında istenen sonuçlara ulaşması amacını gütmektedir. Sistemin otomatik çalışması kadar, belki de daha bile önemlisi, sistemin geri beslemeleri işleyebilmesi, istenen sonuca varmak için anlık duruma göre pozisyon alabilmesidir. Bu sebeple geri beslemeyi bir şekilde ilk kullanan kişi olan El-Cezeri, Kontrol ve Otomasyonun öncüsü kabul edilmektedir. Elektriğin olmadığı bir dönemde, tamamen mekanik unsurlara geliştirdiği icatları hala okullarda otomatik kontrol, robotik ve sibernetik konularında ilk anlatılan konulardır.
Sanayi devriminden sonra hızla gelişen teknoloji ile üretim yapılmasının yanı sıra, bu üretimden en fazla verim almayı sağlayacak sistemlerin gereksinimi de fark edilmiştir. Üretim safhaları ve sistemleri karmaşıklaştıkça verimlerde gözlemlenen düşüş, yeni yollar bulmayı mecburi hale getirmiştir. Sanayide üretim kalitesi ve verimliliğinin artırılması amacıyla ortaya çıkarılan Endüstriyel Otomasyon, zamanla elektrik-elektroniğin ve yazılım da gelişmesiyle Robotik, Proses, Ölçme, Enstrümantasyon, Bulanık Kontrol, Endüstriyel Veri İletimi, Gerçek Zamanlı Kontrol Sistemleri ve Akıllı Bina gibi pek çok yeni alt başlığın doğmasını sağlamıştır.
Günümüzde, özellikle internetin gelişimi ve bireylerin elektronik ve yazılıma adaptasyonu ile, kontrol ve otomasyon her anlamda hayatımızın içerisinde kendine yer bulur hale gelmiştir. Kalite artışı ve verimliliğin üzerine konfor olanaklarını da ekleyen otomasyon sektörü, bugün sanayi ile birlikte ekonomi, devlet yönetimi, askeriye, şehircilik ve bireysel kullanım alanlarında da hızla yükselmektedir. Hem ticari binalarda hem de dairelerde ısıtma-soğutma ve aydınlatma kontrolleri kullanıcılara otomatik, tasarruflu ve konforlu bir yaşam sunmaktadır.
OTOMASYON SİSTEMLERİNİN TEMEL TAŞLARI
Otomasyon sistemleri, bir sistemin veya cihazın istenen şekilde otomatik olarak çalışması için tasarlanır ve kurulur. Sistemin tasarımında dikkat edilmesi gereken pek çok kriter var. Bu tasarım aşamasına sistem modelleme denir. Kimi zaman eldeki girdiden istenen çıktının üretilmesinde tüm tasarım ve uygulama otomasyon kapsamındayken kimi zaman sadece eldeki cihazların otomatize edilmesi istenebilir. Ama her koşulda, istenen sonuca ulaşmak için izlenmesi gereken bir algoritma (belli bir problemi çözmek veya belirli bir amaca ulaşmak için tasarlanan yol), izlenmesi gereken girişler ve kontrol edilmesi gereken çıkışlar mevcuttur.
İzlenmesi gereken yolu belirleyen algoritma, yarı-iletken teknolojisinin gelişimiyle günümüzde hep bir işlemciye yazılır hale gelmiştir. Bu işlemci (CPU) bazen bir bilgisayar, çoğu zaman ise Programlanabilir Lojik Kontrolör (PLC) içerisinde bulunur. PLC’lerde bilgisayardan farklı olarak “mikroişlemci” bulunur, bu sebeple içlerinde bir işletim sistemi yoktur. Onun yerine PLC belli bir işi yapmak için programlanır ve sürekli olarak içine yüklenmiş olan algoritmayı takip eder. Endüstriyel ortamlarda kullanılabilmeleri için genelde sıcaklık, nem, titreşim ve elektriksel gürültüye karşı dayanıklı olmak zorundadırlar. PLC’nin bir mikro denetleyiciye göre farkı ise kolaylık yeniden programlanabilmesidir.
İçerisinde algoritma yüklü olan kontrol kartı, izlemesi gereken değerleri okuyabilmek için girişler (Input) kullanır. Bu girişler elektrikteki açık/kapalı kontağı okuyan Dijital Girişler olabileceği gibi, sıcaklık, nem, pozisyon, frekans, seviye gibi nümerik karşılığı olan değerleri anlamlandırabilmek için Analog Girişler de olabilir. Analog Girişler genelde akım, voltaj veya direnç okumak üzere tasarlanmıştır. Eğer sistemde kontrolörün istediği bilgiyi veren bir cihaz yoksa, gerekli bilgiyi okumak için ona uygun bir sensör (algılayıcı) eklenir. Ortam sıcaklığını öğrenmek için bu bilgiyi mevcut klimadan almak veya içeriye bir sensör takmak gerekir.
Sistemin istenen sonuca ulaşması için kontrol edilmesi gereken cihazlar çıkışlar (Output) aracılığıyla kumanda edilir. Bu çıkışlar açık/kapalı Dijital Çıkış olabileceği gibi, miktar, hız, konum gibi nümerik kontroller için Analog Çıkış da olabilir. Otomasyon sisteminin kendisi için çıkış olan bir nokta, karşısındaki cihaz veya ekipman için bir giriştir, aynı prensip tersi için de geçerlidir. Ayrıca otomasyonda voltaj ve gerilimler çok düşük değerlerdeyken kontrol edilen sistemde yüksek akım ve voltajlar olması muhtemeldir. Bu sebeple elektriksel izolasyon sağlamak adına genelde Dijital Çıkışlarda röle kullanılır. Giriş ve çıkışlar (I/O) kontrol kartının üzerinde olabileceği gibi ayrı bir kart şeklinde de olabilir. Bazı PLC’ler modüler yapıdadır, harici I/O kartları mevcuttur ve sisteme göre uygun kartlardan gerekli adetlerde kullanılır.
