Kategori: Blog

blog yazıları

KNX – Aydınlatma ve Ev Otomasyonu

Posted onAuthorKontrolist

Son yazımızdan bu yana 1 aydan fazla olmuş, arayı biraz açmışız. O yüzden hazır vakit bulmuşken hiç uzatmayalım, hemen konuya dalalım. Bu yazımızda Aydınlatma Otomasyonun en çok kullanılan protokollerinden, Ev Otomasyonu denince tek akla gelen, marka bağımsız yapısıyla diğer tüm protokollerden ayrılan KNX’ten bahsedeceğiz.

KNX aslında 1999’da EIB (European Installation Bus), EHS (European Home Systems) ve BCI (BatiBUS Club International) isimli 3 derneğin ortak çabalarıyla ortaya çıkmış, OSI (Open Systems Interconnection) tabanlı bir haberleşme protokolüdür. Bu kadar yaygın hale gelmesinin sebeplerinin başında standartlarını oturtmuş (EN 50090, ISO/IEC 14543) açık bir sistem olması yatmaktadır. Merkezi Belçika’da yer alan KNX derneğinin üyeleri, aydınlatma, perde, HVAC, enerji yönetimi, faturalama, alarm sistemleri ve ev uygulamaları pek çok çeşitli alanda KNX tabanlı ev ve bina kontrol ürünleri üreten firmalardır.

KNX protokolünün standardı, EIB’nin haberleşme yığını üzerine inşa edilmiş, ancak EHS ve BCI’nın fiziksel katmanları, konfigürasyon modları ve uygulama deneyimiyle genişletilmiştir. KNX’in bünyesinde birkaç farklı fiziksel haberleşme ortamı içermektedir; Bükümlü Kablo bağlantı (BatiBUS ve EIB’den evrilme), Powerline haberleşme (EIB ve EHS’ten evrilme), Radyo (KNX-RF), Kızılötesi ve Ethernet (EIBnet/IP). KNX özellikle herhangi bir donanım platformundan bağımsız olabilecek şekilde tasarlanmıştır.

En çok kullanılan kurulum yöntemi KNX hattındaki tüm cihazların 2 damarlı kabloyla birbirlerine bağlanmasıdır. Hattaki her cihazın içerdiği fonksiyon farklı farklı programlanabilir, istendiği gibi değiştirilebilir. Genel olarak KNX cihazları 3 grupta toplanabilir; sensörler (push-buton, anahtar, sıcaklık, hareket sensörü vs), aktüatörler (röle modülü, karartma modülü, motorlu vana, ekran vs), sistem bileşenleri (hat-bağlayıcı, güç kaynağı, IP çevirici vs). Algılayıcılar her aksiyonun başlangıç noktasıdır, bilgiyi alır ve data hattına iletirler. Bu bilgi oda sıcaklığı, hareket, ışık şiddeti veya elle verilen bir komut olabilir. Aktüatörler gönderilen bilgiyi alır ve uygulamaya dönüştürür. Bu uygulama perde açma, ışığı kısma veya klima kontrolü olabilir.

KNX farklı haberleşme topolojilerine uygundur; ağaç, hat ve yıldız. Bu topolojilerin hepsi aynı anda bile olabilir. Ancak halka (ring) uygun değildir. KNX tam bir dağıtılmış ağ yapısına sahiptir, 16-bit adres yapısıyla 65536 cihaza kadar desteklemektedir. Mantıksal topoloji veya Alt Ağ yapısı bir hatta 256 cihaza olanak sağlamaktadır. Hat-bağlayıcılarla 15 hat birbirine eklenebilir, 15 hattın birleşimi 1 alan yapmaktadır. Omurga veya Alan-bağlayıcılarla da 15 alanı birleştirmek mümkündür.

Bir hatta maksimum 4 bölümden oluşabilir, her bölüm 64 cihaza kadar destekleyebilir. Her bölüm için uygun bir güç kaynağı gereklidir. Bir bölümün toplam uzunluğu en fazla 1000 metre olabilir. Güç kaynağı ile son cihaz arasındaki mesafe 350 metreyi geçmemelidir. İki cihaz arasındaki mesafe ise en fazla 700 metre olabilir. Eğer bölümde birden fazla güç kaynağı bağlıysa, iki güç kaynağı mesafe 200 metreden az olmamalıdır. Hatta YCYM 2 x 2 x 0.8 mm2 veya J-Y(ST)Y 2 x 2 x 0.8 mm2 kablo kullanılır. Yangın kablosuyla aynı tip olduğu için karışmaması adına uygulamada Yeşil renk tercih edilir. Farklı tipte kablo kullanılması haberleşmede sorunlara yol açabilir.

KNX protokolü pek çok avantaj barındırmaktadır. Basit planlama, problemsiz revizyon ve genişlemeler, bağımsız cihazların bir arada çalışabilme olanağı, merkezi gözlem ve kontrol olanağı gibi kolaylıklar sunmaktadır. Sistemdeki her elemanın kendi adresi ve programı vardır. Kurulu sistemde, mevcut tesisata hiç dokunmadan değişiklikler yapılabilir. Sistem ihtiyaç doğrultusunda rahatlıkla genişletilebilir.

Ancak KNX’in en büyük avantajlarının başında marka bağımsız olması gelmektedir. Bunun sebebi de sistemde kullanılan cihazlar ne olursa olsun, tamamının ETS ile programlanmasıdır. Cihazın programlanması için ETS database dosyasının bilgisayara yüklenmesi yeterlidir. Son sürüm olan ETS 5’te pek çok ürünün programı internetten otomatik olarak indirilebilmektedir. İnternette olmasa da ürünleri satan tedarikçiler kolaylıkla gerekli teknik desteği sağlayabilmektedir. ETS programı üzerinden tüm KNX otomasyon firmalarının ürünleri tek bir platformda toplanabilmekte, birlikte uyum içinde çalışabilmektedir.

ETS (Engineering Tool Software) KNX derneği tarafından desteklenen, Windows platformlarında çalışan bir yazılımdır. KNX’in tüm standartlarını karşılamakta, tüm sertifikalı ürün veritabanlarını desteklemekte, geriye dönük eski ürün ve projeleri çalıştırmaktadır. Aynı proje/hat üzerinde farklı marka ürünler kullanılabilir. Güç kaynağının gücü yettiği sürece haberleşme hattına yeni cihazlar eklenebilir. Bunun için diğer cihazlardaki programların değiştirilmesine gerek yoktur, hatta değişiklik yapılmayacaksa ve Grup Adresleri biliniyorsa mevcut ETS programı bile olmadan eklemeler yapılabilir.

KNX protokolü ve ürünleri sadece Aydınlatma otomasyonu alanında kullanılmamaktadır. Ev Otomasyonu konusunda belki de en çok tercih edilen ürün haline gelmiştir. Bunun başlıca sebepleri arasında kolay kurulum, marka bağımsızlığı ve uygun fiyat olması sayılabilir. Ev otomasyonu konusunda en tercih edilen protokol olması da zamanla tüm ürünlerde KNX protokolünün desteklenmesini sağlamış, bu da KNX’i daha da tercih edilir hale getirmiştir. Haberleşme kablosunun farklı topolojilerde çalışabilmesi sebebiyle ekleme-çıkarma-değiştirme yapmaya müsait olması da evlerde büyük avantaj sağlamaktadır.

Aydınlatma ve Perde kontrol anahtarı ile röle ve dimmer (loşlaştırma) modülleri bulunan KNX’te, aynı zamanda oda termostatı, fan ve vana kontrolörü, intercom ve kamerayı da destekleyen dokunmatik ekranlar gibi başka pek çok ürün gamı yer almaktadır. Böylelikle aydınlatma, perde, priz, sıcak su, ısıtma-soğutma (klima, yerden ısıtma, pompalar, vanalar vs.), kapı zili, kamera, hırsız-alarm ve yangın gibi bir evin içerisinde bulunan tüm elektronik sistemlerini bir araya getirebilmektedir. Tablet ve telefon uygulamaları da bulunan merkezi modüllerle hem ev içinde hem de internet sayesinde dışarıdan izleme ve kontrolü de sağlamaktadır. Günümüzde KNX için üretilen pek çok ürün olduğu gibi, klima, ısı pompası, TV, sayaç gibi pek çok harici üründe de otomasyona bağlanabilmesi adına KNX donanımı veya en azından çevirici opsiyonu bulunmaktadır.

Win-Eurasia ve Ortak Gündem Endüstri 4.0

Posted onAuthorKontrolist

15-18 Mart’ta siz de Tüyap’ta mıydınız? Değilseniz hem Türkiye hem de Avrasya’nın en büyük imalat fuarını kaçırmışsınız. Bu sene imalat sanayisinin tam 6 etkinliğini tek çatı altında toplayan Win Eurasia kapsamında IAMD (Entegre Otomasyon & Hareketli Sürücü), CeMAT (Taşıma, Depolama, İstifleme & İç Lojistik), Electrotech (Enerji, Elektrik & Elektronik), Metal Working (Sac İşleme, Metal Kesme & Şekillendirme), Welding (Birleştirme, Kaynak & Kesme) ile Surface Technology (Yüzey İşleme) fuarları bir aradaydı. Pek çok büyük firmanın katıldığı ve hem yurt içinden hem yurtdışından ziyaretçilerle dolup taşan fuara bu sene de ilgi yoğundu.

Farklı sektör ve konuları toplayan fuarda aynı zamanda sayısız konferans yapıldı. İmalat sanayisinin adeta kalbinin attığı fuarda Katmanlı Üretim ve Rulman konferansları, Dernek Özel oturumları ve StartUp üzerine konuşmalar vardı. Ancak en çok ilgi gören konu, katılımcıların da sıklıkla ön plana çıkarttığı Endüstri 4.0, Dijital Fabrika ve IoT (Internet of Things) idi. Endüstri 4.0 ve IoT günümüzde artık her yerde karşımıza çıkan, çok önemli ve geleceği şekillendireceği söylenen, bilen bilmeyen herkesin dilinde olan konular halini aldı. Akıllı fabrikalarla birlikte Akıllı Bina ve Akıllı Şehir kavramlarını da kapsayan Endüstri 4.0’ın aslında ne anlatmak istediğine bu yazımızda yakından bakacağız.

ENDÜSTRİ 4.0 Nedir?

Endüstri 4.0 günümüzde iyice yaygınlaşan otomasyon ve veri transferinin üretim teknolojilerinde kullanımını anlatan bir düşüncedir. İçerisinde siber-fiziksel sistemleri, nesnelerin internetini, bulut bilişim, yapay zekâ ve sinyal işleme teknolojilerini barındırır. Temelinde Akıllı Fabrika kavramı yatmaktadır; fiziki süreci takip eden sistemlerin yarattığı sanal kopya sayesinde modüler yapılarda merkezi olmayan kararlar verilir, internet ve bulut üzerinden sistemlerin birbirleri ve insanlarla iletişim ve koordinasyonu sağlanarak azami verimlilikte üretim yapılır.

Aslında Endüstri 4.0, 4. Endüstri Devrimi ya da 4. Sanayi Devrimi terimi dünyada ilk defa 2011 yılında Almanya Hannover Fuar’ında kullanıldı. Üretim sektöründeki önemli endüstriyel devrimler sonrası ülkeler ve şirketler küresel boyutta yaşanan bu değişimlere ayak uydurmak zorunda kalmış ve artan rekabet koşulları arasında rekabet üstünlüklerini devam ettirebilmek amacıyla bazı stratejiler geliştirmişlerdir. Almanya’da gündeme gelen Endüstri 4.0 da bu stratejilerden birinin adıdır.

Endüstri 4.0 konseptinin uygulanmasının verimliliği artıracağı bir gerçek, ancak artırdığı verimlilik sayesinde yaratacağı kazancın kurulum maliyetlerini karşılıyor olması şart. Bunun için de gelişen teknolojinin efektif çözümler sunarken uygun maliyetlere iniyor olması lazım. Elbette Endüstri 4.0’ın getirdiği başka zorluklar da mevcut. Bunların başında da güvenlik ve istikrar geliyor. İnternete açılan her nesne aynı zamanda siber saldırılara açık demektir, bu hem üretim için akan veriler hem de işletmeye ve üretime yönelik kritik bilgilerin koruma altında tutulması anlamına geliyor. IT güvenliği burada ciddi önem arz ediyor. İstikrardan kasıt ise sistemin basit gelgitlerden etkilenmeden üretime sağlıklı şekilde devam edebilmesidir. Yeni gelişmekte olan bir teknoloji her zaman için belli zorlukları yanında getirir, hele ki tüm üretimi kapsayan bir yenilenmeye gidiliyorsa çok daha dikkatli olunmalı ve tüm aksiliklere karşı gerekli önlemler düşünmelidir.

Şu an için hala somut sınırları barındırmaktan ziyade ileriye dönük hedefleri tanımlayan Endüstri 4.0 için üretim süresi, maliyetler ve üretim için ihtiyaç duyulan enerji miktarının azalması, üretim miktarı ve kalitesinin ise ortak payda olarak düşünülebilir. Endüstri 4.0’ı, üretimde iletişim, sibernetik ve yapay zekanın kullanımı ile verimliliği arttırma, yani Bilişim Teknolojileri ile Endüstriyi bir araya getirme hedefi olarak açıklamak mümkündür. Sanayide yeni bir çağın habercisi olan Endüstri 4.0’ın önünü açan en büyük gelişmenin Nesnelerin İnterneti (Cihaz Tabanlı İnternet) olduğu açıktır.

Nesnelerin İnterneti (IoT)

Endüstri 4.0 ile birlikte günümüzde çok popüler olan ve endüstrinin önünü açacak olan kavram Nesnelerin İnternetidir. Cihaz Tabanlı İnternet, elektronik devreler, sensörler ve yazılımlar üzerinden birbirleriyle iletişim ve veri aktarımı içinde olan fiziksel cihazlar, araçlar, ev uygulamaları ve başka nesnelerin oluşturduğu network ağıdır. Her nesne içine gömülü işletim sistemi sayesinde benzersiz bir şekilde tanımlanabilir, ancak mevcut İnternet altyapısı içinde ortak çalışabilir. Amerikan Federal Ticaret Komisyonu nesnelerin internetini “günlük kullanımımızda olan nesnelerin internete bağlanıp veri gönderip alması kabiliyeti” olarak tanımlamıştır.

Nesnelerin interneti de Endüstri 4.0 gibi somut bir ürün veya tekil bir teknoloji değil genel bir kavramdır. Şu an çevrimiçi çalışabilen 10 milyar civarında cihaz olduğu düşünülmektedir ve 2020 yılında bu sayının 30 milyarı bulacağı öngörülmektedir. 2016 itibariyle Nesnelerin İnterneti konsepti, her yerde bulunan kablosuz iletişim, gerçek zamanlı analiz, makine öğrenimi, emtia sensörleri ve gömülü sistemler dahil olmak üzere, birden fazla teknolojinin bir araya gelmesi sayesinde gelişti. Gömülü sistemler, kablosuz sensör ağları, kontrol sistemleri ve otomasyon gibi geleneksel alanların tümü nesnelerin internetinin oluşmasına katkı sağladı.

Endüstri 4.0’a göre çok daha eski bir kavram olan Nesnelerin İnterneti, RFID (Radyo Frekansıyla Tanımlama) ile birlikte 1999’da konuşulmaya başlanmış. Aslında bilinen ilk internete bağlanan cihaz, 1982’de Carnegie Mellon Üniversitesi’ndeki bir kola makinesiymiş. İçerisindeki ürünlerin listesini ve sıcaklık durumunu bildiriyormuş. Ancak günümüzde internetin yaygınlaşması, SIM kartlarla mobil hale gelmesi, elektronik devrelerin küçülüp ucuzlaması ve insanların günlük yaşamlarında da sıklıkla kullanır olmaları internetin gerçekten de “her şey” için uygulanabilir hale gelmesini sağladı.

IoT’nin daha eski ve tek bir cihaza indirgenebilir bir kavram olması, hakkında belirli teknolojilerin ve standartların şimdiden oluşmasına sebep oldu. Günümüzde IoT için özel olarak geliştirilmiş ekipmanlar, yazılımlar, haberleşme protokolleri ve donanımları bulunmaktadır. Hali hazırda pek çok cihazda bulunan bu özellikler birçok lokasyonda aktif olarak kullanılmaktadır. IoT’nin en çok karşımıza çıkan uygulama alanları akıllı evler ve binalar, medya, ulaşım, enerji yönetimi, sağlık, akıllı şehir ve elbette ki üretim sektörleridir.

AKILLI ŞEHİR – AKILLI BELEDİYECİLİK

Endüstri 4.0 ve IoT’nin gelişimiyle birlikte ortaya çıkan ve yaygınlaşan önemli bir konsept de Akıllı Şehir anlayışıdır. Burada kastedilen Silikon Vadisi gibi teknoloji üreten bir lokasyon değildir. Otomasyon ve bilişim teknolojileri artık aşina olduğumuz akıllı bina ve akıllı ev konseptinden çok daha farklı alanları kapsamaktadır. Akıllı şehir, varlık ve kaynakları verimli bir şekilde yönetmek için kullanılan bilgileri sağlamak için farklı türde elektronik veri toplama algılayıcıları kullanan bir kentsel alandır. Burada bahsedilen varlık ve kaynakların içinde trafik ve ulaşım sistemleri, enerji santralleri, temiz su ve kanalizasyon sistemleri ile okul, kütüphane ve hastane gibi çeşitli binalar bulunmaktadır.

Akıllı şehrin temel ilkesi Bilişim ve İletişim Teknolojileri ile internete bağlı fiziksel cihazları (IoT) entegre ederek şehrin işleyişini ve sunulan servisleri optimize etmektir. Buradaki amaç gelişen teknolojiyle birlikte hem kentsel hizmetlerin kalite ve performansını yükseltmek, maliyet ve kaynak tüketimini azaltmak, hem de yönetimle vatandaş arasındaki iletişimi kuvvetlendirmektir. Akıllı şehir uygulamaları kentin hareketlerini yönetmek ve gerçek zamanlı tepkiler verebilmek üzere geliştirilmektedir.

Günümüzde sadece teknolojik değil ekonomik ve çevresel değişiklikler de Akıllı Şehirciliğin önemi artırmaktadır; iklim değişiklikleri, ekonomik yapılanmalar, çevrimiçi alışveriş, yaşlı nüfus ve kentsel nüfuslardaki artış bu konulara bazı örneklerdir. Avrupa Birliği’nde özellikle metropoliten kentler için akıllı şehirciliğin geliştirilmesi adına çeşitli stratejiler geliştirilmektedir, “Europe’s Digital Agenda” içerisinde bu konuyla ilgili bazı programlar oluşturulmuştur. Akıllı Şehir teknolojisinin kimi örnekleri hali hazırda Dubai, Southampton, Amsterdam, Barcelona, Stockholm ve New York’ta yer almaktadır.

Akıllı Şehirciliği tanımlayan 4 temel faktör bulunmaktadır; topluluklara ve şehirlere çok çeşitli elektronik ve dijital teknolojilerin uygulanması, bölgedeki yaşam ve çalışma ortamlarını dönüştürmek için BİT kullanımı, bu teknolojilerin yönetim sistemlerine yerleştirilmesi, sundukları yenilikleri ve bilgiyi geliştirmek için teknoloji ve insanları bir araya getiren uygulamaların bölgeselleştirilmesi. Bilişim teknolojileri Akıllı Şehirlerde güçlü ve sağlıklı bir ekonomik, sosyal, kültürel gelişmeyi desteklemek için yapay zeka ve veri analizi yoluyla fiziksel altyapının (yollar ve diğer fiziksel varlıklar) daha verimli kullanılmasını sağlayacak, halkla iletişimi ve kurumların kolektif zekasını geliştirecek, öğrenme ve uyarlama ile değişen koşullara daha etkili ve hızlı bir şekilde yanıt verilmesine olanak sunacak.

Mekanik Otomasyonda kullanılan Saha Ekipmanları

Posted onAuthorKontrolist Mühendislik

Otomasyon ekipmanlarını temel olarak Saha ve Kontrol (DDC) ekipmanları olarak iki grupta toplamak mümkündür. Mekanik sistemde izlenecek ve kumanda edilecek tüm noktalar belirlendikten sonra karşıdaki cihazda istenen bilgiyi verme veya komutu uygulama fonksiyonu mevcut değilse bunun için bir de saha ekipmanı temin edilir. Saha Ekipmanları sahadaki bir bilgiyi (sıcaklık, basınç, nem vb.) okumak veya sahadaki bir duruma/cihaza yön vermek için kullanılabilir.

Sensör (algılayıcı, hissedici) tipine göre bulunduğu ortamdaki belirli bir değeri ölçen ve bu değerin sayısal karşılığını elektriksel bir sinyal tipiyle aktaran cihazlardır. Cihazın kendisi dışarıya analog bir sinyal ürettiği için transmitter (verici) olarak da adlandırılmaktadır. Sinyal tipi aktif sensörlerde voltaj veya akım şeklinde olabilir, pasif sıcaklık sensörleri ise basit dirençlerden oluşmaktadır. Doğru gerilimle beslenen bir mA tipinde bir sensör, hissettiği değere göre daha az veya daha çok akım çekerek (genelde 4-20 mA aralığında) dışarıya bilgi verir. Bu tip sensörler için 2 damarlı kablo yeterlidir. Voltajla sinyal aktarımı ise genelde 0-10 veya 2-10 VDC aralığında yapılmaktadır. Voltajın dışarıdan ölçümü daha kolay olsa da hem uzun kablo mesafesinde voltaj düşümleri oluşmakta hem de en az 3 damarlı kabloya gereksinim duymaktadır.

Sensörler algıladıkları özelliklere göre isimlendirilirler. Tesisattaki suyun veya kanaldan geçen havanın sıcaklığı Sıcaklık Sensörü ile ölçülür. Tesisatta kullanılan sensörler Daldırma Tipi olarak isimlendirilir ve sensörün akışkana doğrudan temasını engellemek için Kovan ile birlikte kullanılır. Dış hava sıcaklığını ölçen sensörler ise dış hava şartlarına uygun özellikte olması gerekmektedir. Havadaki nem oranını ölçmek için Nem sensörü, partikül oranını ölçmek için ise Hava Kalite sensörü kullanılır. Hava ve su için Basınç sensörleri ayrı, Fark Basınç sensörleri ayrıdır. Basınç sensörü doğrudan akışkanın yarattığı basıncı ölçer, bu değer su sistemlerinde yüksek değerlere çıkabilmektedir. Fark basınç sensörünün ise iki girişi bulunur ve ikisi arasındaki bağıl farka göre çıkış üretir. “+” uçta “-” uca göre daha düşük basınç olması halinde basınç farkı “-” değer kabul edilir, 0’ın altındaki değerleri göstermeyen fark basınç sensörleri bu durumdayken çıkış üretmez. Akışkanlar için ayrıca hız veya debi sensörleri de bulunmaktadır. Akışkanın hızının homojen ve düzgün ölçülmesi halinde, hız değeri ölçümün yapıldığı alanla çarpıldığında debi değeri bulunmaktadır. Basınç ve hız/debi ölçümlerinde mümkün olduğunca düz bir kanal veya borudan ölçüm yapılmalıdır, aksi halde oluşan türbülanstan dolayı doğru değer okunamaz.

Anahtarlar (switch) isimlendirilirken ölçüm yaptığı değere ait kelimenin sonuna gelen “stat” ekiyle birbirlerinden ayrılırlar. Sıcaklıkla ilgili olanlar termostat, basınçla ilgili olanlar presostat, nemle ilgili olanlarsa higrostat diye isimlendirilir. Analog değer yerine açık veya kapalı kontak verirler. Ekipman tarafından okunan değerin, ayarlanan set değerinin üstünde veya altında olmasına göre kontak değiştirirler. Donma (düşük sıcaklık) termostatları özellikle sulu serpantinli klima santrallerinde önemlidir, dışarıdan gelen soğuk havanın serpantindeki suyu dondurup genleşmeden dolayı patlamasını önlemek için kullanılır. Yüksek sıcaklık termostatı ise kazan, boyler veya elektrikli ısıtıcı gibi yüksek sıcaklık değerlerine çıkan ve aşırı sıcaktan zarar görme (yanma, patlama gibi) riski bulunan cihazlarda kullanılır. Basınç anahtarları sulu sistemlerde yüksek veya alçak basınçta kontak vermesi için kullanılmaktadır. Fark basınç anahtarı ise iki uç arasında belirlenenden fazla basınç farkı olup olmadığını ölçer. Pompanın veya fanın gerçekten akış sağlayıp sağlamadığını görmek için gereklidir, çünkü kontaktör konum değiştirse de motora elektrik gitmeyebilir veya gitse de çalışmayabilir. Kayışlı fanlarda kayış kopma ihtimaline karşı da faydalıdır. Ayrıca hava filtrelerinin kirlenip kirlenmediğini anlamak için kullanılır, filtrenin giriş-çıkışı arasında fark azsa temizdir, çoksa artık kirlendiği için geçirgenliği azalmıştır. Akış tespiti için fark basınç anahtarı yerine Akış Anahtarı da kullanılabilir.

Mekanik sistemlerde su tesisatında otomatik kontrol gerektiren yerlerde motorlu veya selenoid vana şarttır. Düşük debili ama hızlı ve sadece on/off kontrol gerektiren yerlerde selenoid vana yeterli olabilir, ancak yüksek basınçlı ve debili özellikle oransal kontrol gerektiren noktalarda servo motorlu vana kullanılır. Servo motorlar akıllı kontrole uygun, hassas yön ve konum kontrolü yapılabilen ekipmanlardır. Motorlu vanalarda motorla gövdenin uyumu önemli olduğu ve hem gövde iç yapısı hem de birleşme şekilleri farklılık gösterdiği için gövde ve motor birlikte temin edilir. Farklı marka ve hatta modellerin motorlarıyla gövdeleri genelde birbirine uymaz. Motorlu vananın seçiminde en önemli kriter kvs değeridir. KV değeri 20 °C sıcaklıktaki suyun, 1 Bar basınç kaybı ile belirli bir oranda açık vanadan geçen, m³/saat cinsinden debisi, KVS ise vana tam açık konumu için anlık kv değeridir. Vananın gövde çapı boru çapıyla aynı seçilebilir, ama asıl doğru olanı ihtiyaca (kvs) göre gövde çapını belirlemektir. Gövdeler çapları ve kvs değerleri dışında hareket şekline (lineer/küresel), montaj şekline (dişli/flanşlı) ve yönüne (2yollu/3yollu) göre birbirlerinden ayrılır. Motorlar içinse gövdenin büyüklüğüne göre gücü, besleme voltajı ve kontrol tipi (Yüzer/Oransal) önemlidir.

Uygulama amaçları farklı olsa da aslında küresel vana gövdelerinin motorlarıyla damper motorları özünde aynıdır. Ama damper motorlarının gövdesiyle birlikte temini gibi bir durum yoktur. Havaya yön vermek veya debisini ayarlamak için kullanılan damperlerin tamamında hareket vermek için dışarı doğru uzayan bir mil bulunur. Bu mili kendi içinde sıkıştıran motor döndükçe milin, böylece damperin dönerek açılıp kapanmasını sağlar. Damper motorları için de motorun gücü, besleme voltajı ve kontrol şekli önemlidir. Ancak damper motorlarında kontrol şekil olarak Yay Geri Dönüşlü On/Off seçeneği de sıkça kullanılmaktadır. Yüzer kontrolde açma için bir uca, kapama için bir uca enerji gönderilirken yay geri dönüşlü modelde kapama işlemi için ayrı enerji gerekmez, enerji kesildiğinde motor içindeki yay motoru ters yönde hareket ettirir.

 

ISK-Sodex haftasında Mekanik Otomasyonun Önemi

Posted onAuthorKontrolist Mühendislik

Aslında bu haftaki yazının konusu için farklı bir şeyler düşünüyordum, ancak Türkiye’de iklimlendirme üzerine yapılan en büyük fuar olan ISK-Sodex fuarı yeni bitmişken bu konuda devam etmenin uygun olacağını karar verdim.

7 – 10 Şubat tarihleri arasında Tüyap Fuar ve Kongre Merkezinde gerçekleştirilen fuarda hem Türkiye’den hem de dünyadan pek çok HVAC&R firması ve katılımcı yerlerini almış. Özellikle Avrupa, Orta Doğu, Kafkasya ve Kuzey Afrika için Türkiye’nin bir üretim merkezi hali geldiği, gelen yabancı misafirlerle kendini belli ediyordu. Başta Tesisat, Isıtma ve Soğutma sistemleri ve ekipmanlarıyla HVAC&R Türkiye’de ihracatta başı çeken sektörler arasına girdiğini göstermektedir. Bu sene “Sürdürülebilir İklimlendirme Çözümleri” temasına özel olarak yer verilen fuarda, Isıtma, Soğutma, Havalandırma ve Tesisat başlıkları altında açılan salonlarla birlikte, bu sene Bina Otomasyonu ve Enerji Verimliliği konularına özel ayrılmış salonlar da mevcuttu. Sadece dünyada değil Türkiye’de de hızla gelişen teknoloji ile birlikte verimlilik, güvenlik, tasarruf ve konfor konuları sanayide, özellikle de İklimlendirme Sistemlerinde önemini katlayarak artırmaktadır.

Hem tasarruf hem de verimin öneminin hızla arttığı bu günlerde, artık otomatik kontrol yetisine sahip olmayan iklimlendirme cihazları yetersiz kalmaktadır. Eskiden daha ziyade konfor amaçlı kullanılan mekanik otomasyon sistemleri günümüzde bakım kolaylığı ve güvenliğe yönelik pek çok ilave avantaj sağlamaktadır. Otomasyonun öneminin farkında olan iklimlendirme ve havalandırma firmaları da ISK-Sodex fuarında konuya gereken değeri vermiştir.

Geçen yazımızda dediğimiz konulara ek olarak, bu yazıda Mekanik Otomasyonun kendi içindeki çeşitli kavram ve tanımları detaylandıracağız.

İKLİMLENDİRME KONTROLÜ & MEKANİK OTOMASYONA AİT TANIM VE KAVRAMLAR

Türkiye’de kontrol dediğimizde aslında tek cihazdan oluşan daha lokal bir kumandadan bahsederken, otomasyon kelimesini kullanırken genelde merkezi kontrolü olan ayrı cihazların birleşimini kastediyoruz. Bu yazıda iki unsura da değinmeye çalışacağız.

Bina otomasyonu, içinde Nokta Listesi, Sistem Konfigürasyonu, Mekanik Prensip Şema, DDC Panosu, MCC-DDC Arayüz gibi ne mekanik ne de elektrikte çok karşımıza çıkmayan kavramları barındırmaktadır. Binada bulunan pek çok mekanik cihaz, en azından belli temel fonksiyonlarını otomasyon olmadan da yapabilecek şekilde tasarlanır ve temin edilir. Cihazların özelliklerine, ihtiyaç duyulan otomatik kontrol senaryosuna ve izlenmesi gereken kritik noktalara göre bir çizelge oluşturulur. Bu çizelgenin adı Nokta Listesi’dir. Nokta listesi HVAC otomasyonun temel taşı, anayasasıdır, binada sisteme bağlanacak tüm cihazlar ve bu cihazların sistemle ilişkilendirilecek tüm “Nokta”ları listede madde madde belirtilir. Böylece hem izleme-kontrol için gereken saha ekipmanları (sıcaklık, nem, basınç sensörü, vana veya damper motoru gibi) hem de tüm bu bilgileri alıp verecek giriş-çıkış (I/O) ve onları değerlendirip otomatik senaryoyu işletecek işlemci (PLC) gibi DDC ekipmanları bu listeye göre seçilir.

Karşıdaki cihaz elektronik donanımdan ziyade mekanik (bazen de elektriksel) donanıma sahip olduğu için, otomasyonla iletişimi genelde kendi üzerindeki veya beslendiği elektrik panosundaki kontaklar vasıtasıyla olur. Tüm bu kontakları izleme, kontak gönderme, sensör okuma veya motor kumanda etme işlerinin her biri ayrı Giriş (izleme için) ve Çıkış (kumanda için) uçları ile yapılır. I/O modüllerinin olduğu DDC (Direk Dijital Kontrol) panolarından sahadaki ilgili noktalara, Nokta Listesinde belirtilen tipte ve kodda kablo çekilir ve bağlantısı yapılır. Kablolarla ilgili bilgiler nokta listesine genelde sonradan dahil olur, bu andan sonra ismi Kablo Listesi olarak da anılır. Cihazda izlenmesi veya kumanda edilmesi gereken bir noktanın atlanması ya da ilave nokta gelmesi halinde, hem panoda daha fazla I/O ihtiyacı doğar hem ek saha ekipmanı ihtiyacı doğabilir hem de sahada yeniden kablo çekilmesi gerekir. Saha imalatı yapıldıktan sonra böyle bir durumun ortaya çıkması her anlamda zorlu bir süreçtir. Bu nedenle en azından DDC panosunda yedek I/O bırakmak her zaman faydalı bir uygulama olacaktır.

Nokta Listeleri yatayda DDC panolarına göre gruplanır. Her panonun içinde oradan izlenecek ve kontrol edilecek cihazlar ve onlara ait bilgiler teker teker açıklanır. Ancak DDC panolarının kendi aralarındaki, bilgisayarla aralarındaki veya başka yazılım ve elektronik ürünlerle aralarındaki haberleşme gösterimi genelde Nokta Listesinde yer almaz. Bunun için çoğunlukla Sistem Konfigürasyonu adı altında ayrı bir çizim yapılır. Bu konfigürasyonda sistem bilgisayarı ve ana sunucuların hem DDC hem de diğer entegrasyon cihazlarıyla iletişimleri görülebilir. Çoğu zaman kolaylık olması açısından dikeyde veya yatayda pano yerleşimlerini ve haberleşme için çekilecek kabloların tiplerini de bu çizimlerde bulmak mümkündür. Genelde birebir ölçülü çizimler yerine genel mantığın anlaşılmasını sağlayan şematikler olarak kurgulanır.

Mekanik Prensip Şemalar mekanik cihazların çalışma mantığını, cihaza ait olan veya sensör gibi sonradan eklenen otomasyon noktalarını montaj yeriyle birlikte gösteren prensip şemalardır. Bu şemalar sayesinden, örneğin bir klima santralinin mekanik özelliklerini (karışım damperli, reküparatörlü, tamburlu, serpantinli ve DX bataryalı gibi) net bir şekilde kavramak ve buna göre seçim ve kontrol yapmak mümkündür. Ayrıca saha ekipmanlarının montajı sırasında hangi ekipmanın nereye nasıl takılacağını görmek için de rahatlıkla kullanılabilir. Genellikle şemada ilgili noktaların I/O tipi ve kablo tipi de yazılır. Şemalarda mekanik cihazın seçim çıktısı veya ısıtma-soğutma gibi birbirine bağlı sistemlerde Mekanik Akış Şemasından faydalanılır.

DDC panosu otomasyon sistemine ait kontrol kartları, giriş-çıkış modülleri ve bunlar için gerekli olan röle, güç kaynağı gibi şalt malzemelerinin bulunduğu, sahadan gelen kabloların toplandığı birleşme noktasıdır. Çoğu mekanik cihaz bina içindeki belli lokasyonlarda (mekanik oda) toplandığı için tek noktada pek çok PLC ve I/O modülü gerekmektedir. Hem bu cihazların güç kaynağı, sigorta, röle gibi ihtiyaçlarından hem de sonuç olarak korumalı bir noktaya yerleştirilmeleri gerektiğinden pano gereksinimi oluşmaktadır. Pek çok PLC ve I/O’da ortak uç (Common) olmadığı ve az sayıda bulunduğu, aynı zamanda saha ekipmanlarının da güç kaynaklarından beslenmesi gerektiği için, bağlantı kolaylığı olması açısından panolar genellikle klemensli yapılır. Önceki yazımızda belirttiğimiz gibi DDC panosunun kesintisiz güç kaynağıyla beslenmesi önemlidir, aksi halde kesinti durumunda otomatik modda çalışan cihazların tümü durur veya kendi kendine başıboş çalışır. DDC panolarını insan vücudundaki omurlar gibi düşünmek mümkündür, ilgili bölgedeki tüm bilgi onlarda toplanıp lokal kontroller yapılır ve merkezle iletişim sağlanır.

Mekanik cihazların elektrik beslemelerinin yapıldığı MCC (Mechanic Control Circuit) panoları, özellikle fan ve pompa gibi elektrik motorlarının kontrol devrelerinin olduğu yerlerdir. Bu sebeple bu cihazların otomasyonla iletişimleri de büyük ölçüde MCC panosu üzerinden yapılır. Otomasyonun olmadığı bir durumda motoru basit bir sigorta ile çalıştırıp durdurmak mümkündür, ancak otomasyon olacaksa bundan çok daha fazlası gerekmektedir. Enerjinin kesilip verilmesini uzaktan kontrolle yapabilmek için kontaktör kullanmak, kontak durumunu izlenebilir hale getirmek, gerektiğinde manuel kontrol de sağlayabilmek için pano üzerine pako ekleyip onun konumu da izlenebilir yapmak tüm standart kumanda devrelerinde bulunabilen niteliklerdir. Özellikle klima santrali (sulu serpantin donup patlayabilir) veya elektrikli ısıtıcı (fazla ısındığında yanabilir) gibi kritik cihazlarda düzgün bir kontrol devresi oluşturulması manuel kontrol için de şarttır. Bu sebeple MCC imalatı otomasyon kapsamında değerlendirilmeli veya mutlaka MCC-DDC arayüz ve tipiklere uyularak otomasyona uygunluğu kontrol edilmelidir.

İklimlendirme Sistemleri ve Mekanik Otomasyon

Posted onAuthorKontrolist Mühendislik

İklimlendirme (Heating, Ventilating & Air Conditioning) sistemlerinin otomasyonu, Türkiye’de bina otomasyonu deyince akla gelen ilk kalemdir. Özellikle Klima Santralleri (Air Handling Unit) ile merkezi ısıtma ve soğutma sistemlerinin düzgün, efektif ve verimli çalışması için otomatik çalışma özelliği bir zorunluluk haline gelmiştir. Farklı cihazların (pompa, vana, fan, damper gibi) senaryo kapsamında sıralı ve otomatik çalışabilmesi için akıllı kontrol şarttır. Otomasyon kapsamında havalandırma ile ısıtma-soğutma cihazlarının kontrolü sağlanırken, yangın ve kullanım suyu tesisatları ile pis su cihazlarının da izleme işleri yapılmaktadır. İklimlendirme kontrolü konfor ve tasarruf amaçlı olduğu kadar, temiz oda, laboratuvar, ilaç, gıda ve lojistik sanayi gibi alanlarda hem üretim hem de depolama kalitesi açısından bir zorunluluk halini almıştır.

İklimlendirme otomasyonu sadece iklimlendirme cihazlarını değil, kontrol veya izlemeye uygun diğer cihazları da kapsayabilir. Örneğin temiz su, pis su, arıtma veya yangın tesisatındaki cihazların izlenmesi veya jeneratörden bilgi alınması gibi. Ancak asıl kontrol, kazanlar, boylerler, soğutma grupları ve kuleleri, pompalar, vanalar, fanlar, damperler ve klima santralleri gibi cihazlar için yapılmaktadır. İklimlendirmeyi temel olarak 4 gruba ayırabiliriz; merkezi ısıtma, merkezi soğutma, havalandırma ve oda kontrolü.

İKLİMLENDİRME CİHAZLARI

Yukarıda verdiğimiz sırayla gidersek, merkezi ısıtmanın başrol oyuncusu elbette ki kazanlardır. Katı, sıvı veya gaz yakıtlı olması, yoğuşmalı olup olması, büyük kazan yerine kaskatı kombi olması otomasyon açısından büyük bir fark arz etmemektedir. Zaten kazanların kendi brülör kontrolleri ve kumanda panoları mevcuttur, otomasyon cihazın kendi iç çalışma dinamiklerine müdahale etmez. Herhangi bir sorun durumunda kazanın bağımsız çalışabilmesi istenir. Otomasyon kazanları durdurup çalıştırabilir, arıza, sıcaklık ve basınç gibi bilgileri izleyebilir. Giriş çıkış sıcaklıklarına göre şönt pompası veya 3-yollu vana kontrolü yaptırmak da mümkündür ancak günümüzdeki kazan panelleri bu kontrolleri de kendileri yapabilmektedir.

Boyler İngilizce “kazan” anlamındaki “boiler” kelimesinden dilimize geçmiştir, ancak türkiyede boylerin kullanımı sıcak su deposu (akmülasyonu tankı) benzeridir ve kullanım suyunu sıcak tutmak amacıyla kullanılır. Boyler alt girişten kullanım suyu tesisatından soğuk suyu alır ve içerisindeki eşanjörden geçen ısıtma suyu yardımıyla bu suyun ısınması sağlanır. Üst çıkıştan resirkülasyon pompaları yardımıyla sıcak su musluklarına kullanım suyu gönderilir. Musluklar açılıp boylerde bekleyen su tüketildikçe alttan yeni soğuk su alınır ve içeride tekrar ısıtılır. Tankta bekleyen suyun fazla ısınması halinde serpantine giren sıcak su kesilmelidir, aksi halde musluklara aşırı sıcak su gönderilir. Boylerdeki su musluklaa gittiği ve tüketildiği için sirkülasyondaki ısıtma suyu direk verilmez, kullanım suyunun ısıtılmasını sağlar. Güneş enerjisinden faydalanma amacıyla kullanılan çift eşanjörlü boylerlerde güneş enerjisi kısmından gelen su yeterince sıcaksa ısıtma için kullanılır, soğumaya başlaması halinde suyu soğutmaması için girişi kesilir ve kazan/kombi suyuyla ısıtma yapılır. Kim yerlerde elektrikli ısıtıcılı (rezistanslı) boyler de kullanılmaktadır.

Pompalar sulu sistemlerin kalbidir, tesisatta suyu dolaşmasını sağlama görevi onlara aittir. Bu yüzden hem ısıtma hem soğutma hem de diğer sulu sistemlerde yer alırlar. Hidrofor pompaları hat basıncını ayarlayan, musluklara sürekli basınçlı su gitmesini sağlayan ve bunu kendi kontrol panosu ve sensörü ile yapan pompalardır. Yangın pompaları da yangın söndürme tesisatında basınçlı su kalmasını sağlamakla görevlidir, ayrıca yangında çalışmaya uygun olması gereklidir. Bu tip pompaların otomasyondan sadece izlemesi yapılır. Ancak sirkülasyon ve resirkülasyon pompalarının kontrolü çoğunlukla otomasyona aittir. Pompaların çalışması kritik olduğundan her zaman asıl+yedek mantığıyla tasarlanırlar, çalışan pompa arızaya geçtiğinde yedeğin devreye girmesi çok önemlidir. Ayrıca yedekli pek çok sistemde olduğu gibi, cihazların ömrünü uzatmak için eşyaşlandırma yapılır. Sürekli tek bir cihazı “asıl” belirleyip ona yüklenmek yerine periyodik olarak (günlük, haftalık veya aylık değişimlerle) diğer cihaz “asıl” olma fonksiyonu kazanır, böylece cihazların birinin hızlıca yıpranması yerine tümü eşit şekilde yaşlanmış olur. Pompalar ihtiyaca göre sabit debili veya değişken debili olabilir. Eskiden değişken debili pompalar için harici frekans konverter alınıp MCC panosundan kontrol edilirken, günümüzde pompalar sürücüsü üzerinde akuple veya sürücülü panosuyla birlikte temin edilmektedir. Bu da otomasyondan debi/basınç kontrolü ihtiyacını kaldırmıştır.

Eşanjörler içinde iki ayrı su sistemi barındıran ve sistemler arasında ısı transferi sağlayan ince plakalı yapılardır. Hem ısıtmada hem soğutmada kullanılabilirler. Amaç tıpkı boylerde olduğu gibi iki su sisteminin karışmamasını, ana ısıtma veya soğutma sistemindeki suyun diğer tarafta kullanılmamasını sağlamaktır. Bundaki amaç kimi zaman boylerde olduğu gibi ikinci sistemin açık bir sistem olmasından kaynaklı olabilir, kimi zamansa ısıtma için yüksek derecede su üretilirken ikinci daha düşük derecede sistemde (mesela havuz ısıtmada 45°C civarı) bir sıcaklık gerekmesinden kaynaklı olabilir veya soğutma için tersi durum. Eşanjörlerde ana ısıtma-soğutma suyu birincil (primer) giriş-çıkışta akarken, asıl kullanılacak ve sahaya gönderilecek su ikincil (sekonder) giriş-çıkışı kullanır. Primer tarafta bulunan motorlu vanayla sekonder tarafta istenen giriş-çıkış sıcaklıklarının yakalanması sağlanır.

Chiller (soğutma grubu) evaparatör ve kondenser diye iki kısımdan oluşan, gelen suyu soğutma amacıyla çalışan, hava kaynaklı veya su kaynaklı olabilen cihazlardır. Tıpkı kazanlar gibi, hatta onlardan çok daha kompleks, kontrol üniteleri bulunmaktadır. İçlerinde bulunan kompresörler, fanlar ve diğer cihazlar bu ünite tarafından kontrol edilir. Ana sistemden gelen su chillerin evaparatör kısmına girer, sıkıştırılmış soğutucu gaz suyun sıcaklığını üzerine alarak buharlaşır ve suyun soğumasına sebep olur, soğuyan su (genelde 7°C’lerde seçilir) tekrar sisteme verilir. Kondenser kısımda ise ısınıp buharlaşan freon gazı tekrar sıkıştırılır, bunun için de soğuması lazımdır. Burada oluşan ısıyı havaya veren cihazlar hava kaynaklı, suya veren cihazlar su kaynaklıdır. Su kaynaklı cihazlar daha verimlidir, ancak bu suyun da tekrar soğutulması gerektiği için daha maliyetlidir. Chillerlerin düzgün ve verimli çalışması için gelen suyun debisinin düzgün olması önemlidir. Bu sebeple su akış anahtarı yeterli debide su algılamazsa cihazı çalıştırmaz, çalışıyorsa da durur. Aksi halde chiller arızaya geçer.

Soğutma kulesi sıcak suyun bir kısmını buharlaştırıp atmosfere atarak soğutan, gerekli sıcaklığa ulaşmış kalan kısmını ise tesise kullanılmak üzere geri gönderen bir cihazdır. Suyun sıcaklığını chiller kadar düşüremez, ancak daha uygun maliyetli bir cihazdır. Bu sebeple su kaynaklı chillerin kondenser bölümünü soğutmada veya WHSP gibi 20-25°C su sıcaklığının yeterli olduğu cihazların souk suyu ihtiyaçlarını karşılamada kullanılır. Altta soğuk su ve ısı tranfer plakaları sayesinde gelen sıcak su soğuyarak aşağı inerken, üstte bulunan fanlarla suyu sıcaklığını atmosfere atılır. Bu ısı transferinin verimini artırmak için bazı kulelerde suyu dolaştırma amaçlı pompalar da yer alır.

Üretilen sıcak su ve soğuk su çoğunlukla ortamı ısıtma-soğutma amacıyla kullanılır, bu ısı tranferini yapmak için de çeşitli cihazlar vardır. Özellikle geniş alanları ısıtıp soğutmak, bir yandan da taze hava sağlamak için en çok kullanılan cihaz Klima Santralidir (AHU). Klima santrallerinde hava alıp işleme ve tekrar içeri verme amaçlı fanlar bulunur, üfleme fanı Vantilatör, emiş fanı Aspiratör olarak geçer. Her santralde alınan havanın temizlenmesi için filtreler, ısıtılması veya soğutulması için de serpantinler bulunur. Ortamı istenen sıcaklığa getirmek veya şartlandırılmış taze hava vermek için üfleme sıcaklığının belli bir derecede olması gerekir. Bunun için de ısıtma veya soğutma serpantinlerinden yeterli ve gerekli miktarda su dolaştırılır, serpantinlerin arasındaki ince plakalardan geçen hava bu sıcaklığı/soğukluğu alır ve içeri üfler. Düzgün bir kontrol için serpantinlerin girişine oransal motorlu vana konulmalıdır, serpantine az su gitmesi havanın istenen dereceye gelmemesine, çok su gitmesi de istenen dereceyi aşmasına yani fazla sıcak veya fazla soğuk olmasına neden olur. Santrallerde ısıtma-soğutma için sulu sistem dışında elektrikli ısıtıcı veya DX batarya kullanmak da mümkündür. DX bataryalar gazlı soğutma (ürün uygunsa ısıtma da) yapar, bunun için VRF dış üniteye ihtiyacı olur. Değişken debili hava kontrolü için EC motorlu fan veya elektrik panosunda Frekans Konverter kullanılır. Üfleme ve emiş kanalına konulacak debi veya basınç (ihtiyaca göre) sensörü ile fanların hızları kontrol edilebilir.

Klima santrallerinde ısıtma-soğutmaya destek amaçlı bazı ısı-geri dönüşüm yöntemleri vardır. Kimi santraller %100 taze havalı iken, aspiratörlü bazı santraller karışım damperli olabilir. Taze hava ve atış ağzındaki damperler kısıp ortadaki karışım damperi açılarak içeriye dışarıdan emilen havadan çok içerideki hava geri verilmiş olur. Böylelikle hali hazırda şartlandırılan havadan faydalanılır. Ancak bu yöntemin fazla kullanılmaz yoğun zamanlarda ortamda taze hava eksikliğine sebep verebilir, bunun için ortamda veya emişte hava kalite sensörü kullanılarak taze hava ihtiyacı kontrol edilmeli, gerektiğinde taze hava damperi oranı artırılmalıdır. Bunun dışında santrallerde reküparatör kullanılabilir, plakalı eşanjörün hava için olanıdır, içeriden gelen havanın sıcaklığının/soğukluğunun bir kısmını ince plakalar yardımıyla dışarıdan alınan havaya aktarır. Isı tekerleği (tambur) ise emişten aldığı havanın bir kısmını üzerindeki süngerli yapıda hapsederek üfleme kısmına taşır, dışarıdaki havaya içerinin şartlandırılmış havasını katmış olur. Ayrıca emişe konan bir serpantinle içerideki sıcaklığı sulu sistemle de üfleme bölümüne taşımak mümkündür.

Büyük ortamların ısıtma-soğutması için klima santralleri uygunken, daha ufak ortamlar (ofis odası, otel odası, hastane odası, ameliyathaneler, sistem odaları vs.) için farklı için gerekir. Sulu sistemli yerlerde Fan-Coil Unit (fan ve serpantinden oluşur) veya yerden ısıtma tercih edilebilir. FCU’lar tek fanlıdır, ortamdaki hava emip serpantinle ısıtır veya soğutur, ortama geri verir. Tek serpantinli (2 borulu) cihazlar aynı anda hem ısıtma hem soğutma yapamaz. Bulundukları ortamda yer alan termostattan enerji ve komut alırlar, termostat ihtiyaca göre fan kademelerini ve motorlu vanaları kontrol eder. Yerden ısıtma için de termostat kullanılır, ama fan yoktur, ihtiyaca göre sıcak su vanası açılır kapanır. FCU ve yerden ısıtma taze hava sağlamaz, klima santrali de belli bir derecede hava üfleyebilir. Oda oda şartlandırılmış taze hava için Variable Air Volume (Değişken Hava Debisi) kullanılır. Özünde motorlu dampere benzer, santralden gelen hava odaya girmeden önce VAV’den geçer, ancak VAV geçen havanın debisini okuyarak minimum-maksimum hava debisi kontrolü de yapar. Santralden soğuk hava gelirken içeride soğutma istenmiyorsa debiyi minimuma düşürür, soğutma isteniyorsa maksimum debi sağlayana kadar açar. Tersi durum sıcak hava gelmesi halinde de geçerlidir. Bir odada soğutma yapılırken öbüründe ısıtma yapılabilmesi için genelde üfleme VAV’lerin girişlerine elektrikli (bazen de sulu) ısıtıcı konulur. Düzgün bir kontrol olması için VAV’den sonra sıcaklık sensörü de olmalıdır. Ameliyathane gibi oda-koridor fark basınç kontrolü yapılan yerlerde emiş kanalına da VAV konur, hem sıcaklık hem basınç kontrolü için iki VAV ortak çalışır.

Klima santrali yerine kontrol ünitesi üzerinde olan Rooftop cihazları, oda kontrolü için de gazlı sistem olan WSHP ısı pompaları veya VRF cihazları kullanılabilir. Günümüzde tüm bu cihazların otomasyona uygun haberleşme kart opsiyonları bulunmaktadır. Havalandırma sisteminde ısıtma-soğutmasız taze hava veya egzoz fanları da bulunabilir. Bu fanlar genellikle aç/kapa kontrollüdür, ihtiyaca göre mutfak ve tuvalet egzoz fanları basınç kontrollü olabilir.

 

İKLİMLENDİRME OTOMASYONUNDAKİ KRİTİK HUSUSLAR

Mekanik otomasyonunda temel amaç iklimlendirme ve tesisat düşünülerek tasarlanıp konulmuş mekanik cihazlara otomatik çalışma fonksiyonu kazandırmak ve merkezden izleme/kontrol yapılmasını sağlamaktadır. DDC (Direct Digital Control) panolarında bulunan PLC ve I/O modüllerinin girişleri cihazlardaki ve ortamdaki bilgileri okurken çıkışlar de hem kontak hem de oransal olarak kontrolü sağlar. Mekanik cihazların elektrik beslemesinin yapıldığı panolar MCC (Motor Control Circuit) olarak isimlendirilir. Pompa veya fan gibi elektrik motorlu cihazların motorları buradan enerjilendirilir ve kontrol edilir. Sabit debili cihazlarda kontaktörlü düzenek kurulur. Değişken debili cihazlar içinse frekans konverter gerekir, bu bazen MCC panosunun içinde bazen cihazın üzerinde akuple olur. Arıtma cihazı gibi motoru olmayan ama elektrik ihtiyacı duyan veya VRF gibi içinde kendi kumanda düzeneğini barındıran cihazlar için genelde sadece sigorta yeterlidir, bu cihazların otomasyonla bağlantısı kurulacaksa zaten aletin üzerindeki düzenekle kurulur.

MCC panosu mekanik otomasyonda önemli bir noktadır. Özellikle MCC imalatı elektrik taahhüt firmasına bırakılmışsa ve tasarım aşamasında otomasyona yönelik ihtiyaçlar belirtilmemişse panonun otomasyona bağlanması ciddi zorluk doğurabilir. Bunun için otomasyon firmasından MCC’den kontrol edilecek her cihaz tipi için tipik kumanda şeması örneği (MCC-DDC Arayüz) alınmalıdır. Bu arayüzde hem otomasyonun kontrol edeceği ve izleyeceği bilgiler yer almalı, hem de cihazlara özel (AHU’larda donma koruması gibi) kumanda kilitlemeleri belirtilmelidir. Güç ve kumanda çizimi bu şemalar dikkate alınarak yapılmalı, imalattan önce mutlaka onay istenmelidir. Elbette ki MCC panosunun otomasyon firmasına yaptırılması da bir çözümdür, teknik şartnamelere uyulduğu sürece cihazlar sorunsuz çalışır. Hatta bu tip durumlarda zaten birbiri arasında pek çok bilgi alışverişi olacak olan MCC ve DDC panoları, uygun lokasyonlarda tek pano olarak imal edilip hem maliyet avantajı sağlanabilir hem de aradaki kablo çekimi ve bağlantı işçiliğine gerek kalmamış olur.

Tabi ki her şey MCC panosunda kontrol edilemez. Sahada otomasyona ait algılayıcılar ve vana veya damper motoru gibi aktüatörler yer alır. Klima santrali ısıtma-soğutma sağlamak için içindeki serpantinle birlikte gelir, ancak üzerinde sıcaklık sensörü veya motorlu vana bulunmaz, bunlar otomasyon için sonradan eklenir. Ayrıca hidrofor veya yangın pompası gibi kendi özel panosu olan cihazlar da mevcuttur, bu cihazların bilgileri de kendi panolarından alınmalıdır. Buradaki asıl zorluk tesisat projesine göre mekanik taahhüt firmasının temin ettiği bir ürünün otomasyona bağlanmasındaki problemlerdir. Sadece izleme yapılacak bir noktada bile cihaz otomasyona bilgi verecek özelliklere sahip olmayabilir, verdiği bilgi otomasyon tasarımında düşünülen tipten farklı olabilir. Bu tür sorunların önüne geçmek için hem otomasyon sisteminde her bilginin nasıl alınacağı açık şekilde belirtilmeli hem de ürünler temin edilmeden önce uygunluğu otomasyon firması tarafından kontrol edilmelidir. Özellikle kontrolünün otomasyon tarafından yapılması beklenen, ancak kendi kontrol kartı olan cihazların otomasyon uyumluluğu çok önemlidir.

Otomasyon sisteminin kurulumu da tasarımı da kritik bir konudur. Ülkemizdeki pek çok uygulamada otomasyon için gereken sinyal kabloları sahadaki elektrik taahhüt firması tarafından çekilmekte ve bağlanmaktadır. Ancak imalatta bu konulara her zaman gereken özen gösterilmemektedir. Öncelikle otomasyonda hemen her kablonun ekranlı (shield) olması gerekir. Kimi yerde kablo tipi 2 x 1 mm2, kimi yerde 4 x 0,75 mm2, kimi yerde ise CAT5 veya CAT6 data kablosu gerekebilir. Sistemin düzgün çalışabilmesi için doğru kablo tipinin kullanılması şarttır. Özellikle günümüzde otomasyon kavramı haberleşme üzerine kurulu olması sebebiyle düzgün haberleşmenin sağlanabilmesi için kablolarının ekranlarının topraklanması elzemdir. Elbette bir de bu kabloların güç tavasından değil, ayrı bir zayıf akım tavasından gitmesi gerekmektedir. Aksi halde ne kadar topraklansa da üzerinde aşırı akım çeken bir güç kablosu olan sinyal kablosunda bozulma önlenemez. DDC panolarının UPS (kesintisiz güç kaynağı) ile beslenmesi de çok önemli bir durumdur. Hem enerji gitse bile bunu görüp hasar kontrolü ve doğru müdahale adına otomasyon sisteminin ayakta kalması için, hem de panodaki hassas modüllerin enerjideki bozulmalardan etkilenmemeleri için düzgün beslenmeleri gerekir.

Hem mekanik hem de diğer otomasyon kollarında kritik başka pek çok husus mevcut, ancak kalanlara önümüzdeki yazılarda değineceğiz. Siz de hem sorularınızı hem de yorumlarınızı bizimle paylaşmaktan çekinmeyin. Merak ettiğiniz başka konuları bize iletirseniz, ilerleyen yazılarımızda onlara da yer vermeye çalışırız.

Akıllı Bina Otomasyon & Kontrol Sistemleri

Posted onAuthorKontrolist Mühendislik

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.

Daha fazlası için …