Endüstriyel iklimlendirme sistemlerinde enerji tüketiminin PLC ve SCADA tabanlı izlenmesi ve optimizasyonu
PLC and SCADA based monitoring and optimization of energy consumption in industrial air conditioning systems
Yazar: MEHMET ALİ ÖNER
Danışman: DOÇ. DR. SERDAR SOLAK
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Bilişim Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control
Dizin: Enerji analizi = Energy analysis ; Veri toplama ve kontrol sistemleri = Data acquisition and control systems ; İklimlendirme = Air conditioning ; İnsan-makine arabağı = Man-machine interface

Özet:
Günümüzde enerjinin verimli ve etkin kullanılması büyük önem arz etmektedir. Enerji verimliliği ve enerjinin analizi son yıllarda mühendislik alanlarının en fazla odaklandığı konuların başında gelmektedir. Özellikle sanayi kuruluşlarının yaygın olarak bulunduğu ülkemizde, elektrik enerji tüketimini azaltmak ülke ekonomisi açısından önemlidir. Sanayi sektörü Türkiye'deki elektrik enerjisinin %47 sini kullanmaktadır. Enerjinin izlenmesi, görüntülenmesi, görüntülenen enerjinin analiz edip yorumlanması elektrik enerjisi kalitesinin artırılmasına yardımcı olur. Eğer herhangi bir enerji kaynağı ölçülmez ise o enerji kaynağının kontrol edilmesi de güçleşir. Kontrol edilmesi güç olan enerji kaynaklarının yönetilip idare edilmesi de o denli zorlaşmaktadır. Bu kapsamda, endüstriyel firmalarda kullanılan çeşitli makinaların enerji tüketimlerini izlemek, makinaların çalışma performansı maksimum seviyede tutulurken elektrik enerjisi tüketimini minimum seviyeye indirgemek maliyet ve verimlilik açısından çalışılması gereken konuların başında gelmektedir. Endüstrilerde kullanılan Isıtma Havalandırma ve İklimlendirme (Heating Ventilating and Air Conditioning-HVAC) sistemleri, enerji analizörleri aracılığıyla izlenmekte ve elde edilen bilgiler program ara yüzü sayesinde anlık, saatlik ve günlük olarak saklanmakta ve takip edilmektedir. Bu çalışmada araç lastik üretim sanayi tesisinde makinaların giriş güç hattına özellikle HVAC sistemlerine enerji analizörleri bağlanmıştır. Bu sayede makinaların çektiği akım, frekans ve gücü izlenebilmektedir. Enerji analizörüne bağlı olan Ethernet İletim Denetimi Protokolü / Internet Protokolü (Transmission Control Protocol/Internet Protokol-TCP/IP) haberleşme protokolü üzerinden veriler Programlanabilir Mantıksal Denetleyici (Programmable Logic Controller-PLC) aracılığı ile okunmaktadır. Okunan bu veriler Rockwell firmasının Historian arayüz programı sayesinde veri tabanında kayıt altına alınmaktadır. Kullanıcı istediği zaman verileri anlık, günlük, haftalık veya aylık olarak trendini görebilmektedir. Ayrıcı bu veriler İnsan-Makine Arayüzü (Human-Machine Interface -HMI) operatör ekranına aktarılıp kullanıcının görsel olarak da okuyabilmesi sağlanmaktadır. Bu sayede enerji tüketimi analiz edilip enerji tasarrufu için gerekli aksiyon alınması sağlanmıştır. Bu işletmede ilk etapta HVAC sistemlerinde çalışan motorları sürücü ile sürerek ayrıca SCADA ve HMI operatör ekranından otomatik veya manuel olarak kontrol edilerek enerji tasarrufu ortalama %50 civarında sağlanmıştır.

Abstract:
Today, efficient and effective use of energy is of great importance. Energy efficiency and energy analysis are among the most focused topics in engineering fields in recent years. Especially in our country where industrial establishments are widespread, reducing electricity energy consumption is important for the country's economy. The industrial sector uses 47% of the electrical energy in Turkey. Monitoring, displaying energy, analyzing and interpreting the displayed energy helps to increase the quality of electrical energy. It has been acted on the principle that you cannot control anything that you cannot measure, you cannot manage anything that you cannot control. In this context, monitoring the energy consumption of various machines used in industrial companies, minimizing the electrical energy consumption while keeping the working performance of the machines at the maximum level is one of the issues that need to be studied in terms of cost and efficiency. The electrical energy used in the industries is monitored through the energy analyzer and the information obtained is stored and monitored instantaneously, hourly and daily through the program interface. In this study, an energy analyzer was connected to the input power line of the machines in the global industrial facility of vehicle tire production. In this way, the current, frequency and power drawn by the machines can be monitored. Data is read by Programmable Logic Controller (PLC) over Ethernet- Transmission Control Protocol (TCP / IP) communication protocol connected to the energy analyzer. These read data are recorded in the database through the Historian interface program. The user can see the trend of the data instantly, daily, weekly or monthly whenever he wants. This distinctive data is transferred to the Human-Machine Interface (HMI) operator screen and the user can read it visually. In this way, energy consumption was analyzed and necessary action was taken to save energy. In this facility, in the first place, by driving the motors in the Heating, Cooling and Ventilation (HVAC) systems with the driver, and also by controlling the HMI operator screen automatically or manually, energy savings of around 40-50% has been achieved.