Proses kontrol eğitim seti tasarımı ve uygulaması
Design and implementation of process control apparatus
Yazar: EVRİM AFŞAR
Danışman: PROF. DR. CÜNEYT OYSU
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Mekatronik Mühendisliği = Mechatronics Engineering
Dizin: PID = PID ; SCADA = SCADA

Özet:
Bu çalışmada, eğitim amaçlı bir proses deney düzeneği tasarlanmış ve gerçekleştirilmiştir. Sistemde akışkan olarak sıvı kullanılmıştır. Proses deney düzeneğinde akışkanın proses tankları içerisindeki debi, sıcaklık, seviye ve basınç gibi parametreleri kontrol edilmiştir.
Çalışmada öncelikle deney düzeneğinin mekanik yapısı ve konstrüksiyonu tasarlanmıştır. Bütün mekanik elemanların tasarlanacak olan proses sistemine göre tipleri, kapasiteleri ve güçleri tespit edilmiştir ardından sistem üzerindeki yerleri tespit edilerek elektrik ve sinyal kablolama yolları belirlenmiştir. 
Gerçekleştirilen proses deney düzeneğinde denetleyici olarak Siemens S7-1200 PLC ve insan makine ara yüzü  (HMI) olarak Siemens WinCC SCADA sistemi ve proses kontrol algoritması editörü olarak mantık devresi (Ladder Logic) kullanılmıştır. Otomasyon sistemi üzerinde bulunan algılayıcılardan alınan veriler denetleyici sistemine gönderilip oluşturulan kontrol algoritmasında işlenerek sistem kontrolü gerçekleştirilmektedir. Geliştirilen proses kontrol sistemine komutlar SCADA sistemi ile verilmektedir. Proses deney düzeneği depolama tankı, besleme tankı ve proses tanklarında oluşmaktadır ve her bir tankın üzerinde taşma kontrolü amacı ile kapasitif algılayıcı kullanılmıştır. Proses de kullanılan sıvı transferi dört valfli ve kendinden emişli pistonlu pompalar vasıtası ile sağlanmıştır.
Proses deney düzeneğinde seviye kontrolü, tanklar altındaki basınç algılayıcılarından gelen verinin denetleyici tarafından işlenip sistem pompalarının hızını kontrol etmek sureti ile yapılmaktadır. Seviye kontrolü ayrıca oransal valf kullanılarak da gerçekleştirilebilmektedir. Seviye kontrolü basit aç/kapa kontrol ve oransal, türev, integral (PID) olarak yapılabilmektedir. Deney setinde tank içerisindeki hava basınç kontrolü oransal, türev, integral (PID) kontrol sistem ile denetlenmektedir. Tank içerisindeki hava basıncı, basınç algılayıcısından alınan verilerin denetleyici tarafından işlenerek proses ana ve ikincil pompaların hızlarının kontrolü ile sağlanmaktadır. Sistemde kullanılan akışkanın debi kontrolü pistonlu pompaların hız kontrolü ile sağlanmıştır. Tank içerisindeki sıvı sıcaklık kontrolü oransal, integral, türev kontrol sistemi ile kontrol edilmektedir. Proses kontrolü sırasında bir tank dikey yönde hareket ettirmek sureti ile fiziksel bozucu etki yaratılmıştır. Bir diğer fiziksel bozucu da dışarıdan ani sıvı yükselmesiyle elde edilmiştir.

Abstract:
In this study, a process control experiment setup has been designed and constructed for educational purpose. The water is used as a fluid in this system. The parameters such as liquid level, flow rate, temperature and pressure in the tank  are controlled at this experimental setup. 
First of all, the mechanical structure and construction was designed in the frame of this thesis. The types, capacities and power of the all mechanical equipments according to the desingned general process control system structure, after that the locations of the mechanical equipments was defined together with locations and the road of the electrical and signal cables. Eventually, system has been constructed according to the designed mechanical and electronic structure.   
Siemens S7-1200 PLC system is used as a controller and Siemens WinCC SCADA is used as a human machine interface (HMI) and ladder logic programme editor is used to develop as a control algorithm for this process experiment apparatus. The system control is realized as a means of transmitting data that are taken from sensors which are on the system to controller  and then system is controlled according to developed control algorithm. The commands are entered by means of SCADA system to the developed process control system. Process experiment apparatus consists of storage tank, supply tank and process tanks also the capacitive sensors are used at the top of each tank in order to control overflow. The liquid is transfer by means of  four valve self - suction cylinder pumps. 
The liquid level control realized by means of acquisite data which come from sensor which is at the bottom of the tanks and control the speed of the pumps. The level control can also be performed by using proportional valve. The liquid level control can be performed by single or PID control. The air pressure control inside of the tank controlled by PID control system. The air pressure control inside of the tank is controlled by controlling the speed of the main and secondary pumps according to  acquising the data which are taken from pressure sensor and control. The flow rate control is controlled by speed control of the cylinder pumps. The liquid temperature is controlled by PID control system. The physical disturbance also created by means of moving a tank in vertical direction.