Bir arıza izleme ve bildirim sistemi gerçeklemesi
Implementation of a fault detection and announcement system
Yazar: İBRAHİM TOLGA HASDEMİR
Danışman: DOÇ. DR. SALMAN KURTULAN
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü
Derece: Yüksek Lisans, 2001
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control
Dizin: PLC = Programmable logic controller ; SCADA = SCADA ; Sayısal iletişim = Digital communication

Özet:
BİR ARIZA TAKİP VE İKAZ SİSTEMİ GERÇEKLEMESİ ÖZET Üretim sistemlerinde temel hedef ürün kalitesini artırıp, üretim maliyetlerini azaltarak verimliliği artırmaktır. Verimliliği etkileyen birçok olumsuz etken vardır. Olumsuz etkenlerin bir çoğunun öngörülebilir olmasına ve verimlilik üzerine olan olumsuz etkisi kabul edilebilir bir seviyeye düşürülebilmesine rağmen, üretime olumsuz etkisi olan ve öngörülemeyen faktörlerin varlığı kaçınılmazdır. Bu öngörülemeyen faktörlerin üretime olan etkisi göz ardı edilemez ve üretim planlaması gibi istatistiksel verilerle yapılan çalışmalarda önemli bir etken olarak değerlendirilir. Bu olumsuz faktörlerin üretime olan etkisini en aza indirebilmek için yapılması gereken iki temel işlem vardır: Birincisi problem oluştuğunda probleme en kısa zamanda müdahale ederek çözebilecek bakım personelinin bulundurulması, ikincisi ise arızaların etkilerini tespit edebilmek için istatistiksel verilerin oluşturulmasıdır. Bu çalışmada PC tabanlı bir arıza izleme ve bildirim sistemi tamtılmaktadır. Sistem Oyak-Renault fabrikası, kaporta Megane hattına uygulanmıştır. Genel yapısı Şekil l'de verilen sistem üç bölümden oluşmaktadır. İlk bölüm Scada, softplc ve veri tabam uygulamalarının çalıştığı iki adet PC den oluşmaktadır. Bunun yanında, PC'lerin birinde gerektiğinde çeşitli iletişim araçlarım kullanarak yetkilileri fabrikada oluşan olaylarla ilgili olarak bilgilendiren Alert isimli bir yazılım da kullanılmıştır. İkinci bölüm üretim hattının kontrolünü yapan PLC'lerden veri toplamak için kullanılan TSX Premium PLC'dir. Scada uygulaması sürekli olarak Premium PLC'nin belirli hafıza alanlarını okur. Son bölüm "saha PLC'leri" adı verilen ve üretim hattının kontrolünü yapan altı adet PLC'den oluşur. Bu PLC'lerin prosesin kontrolünü sağlamak için yürüttüğü yazılım bu çalışmanın kapsamı dışındadır. Scada uygulaması sitemle kullanıcı arasında bir arayüz oluşturur ve Premium PLC ile PC'ler arası haberleşmeyi gerçekleştirir. PC'lerden biri Ana Scada istasyonu, diğeri yedekleme istasyonu olarak çalışmaktadır. Normal çalışma durumunda Premium PLC ve PC'ler arası haberleşme Ana İstasyon üzerinden gerçekleştirilir, yedekleme istasyonu bekleme modunda çalışmaktadır. Ana istasyon çöktüğünde yedekleme istasyonu Ana istasyon çalışma moduna geçer ve Premium PLC'nin hafıza alanlarım örneklemeye başlar. Ana istasyon yeniden çalışmaya başladığında yedekleme istasyonu tekrar bekleme modunda çalışmaya başlar. Burada tanıtılan sistemde saha PLC'lerinden 2016 adet bit değeri okunmakta ve her bir bit içeriği kullanıcı tarafından konfigüre edilebilmektedir. Burada konfigürasyondan kasıt saha PLC'lerinde okunacak verinin adreslerinin tanımlanması, adreslenen bilginin sistemde bir arızaya karşılık gelip gelmediği, üretimde duruşa neden olup olmadığı ya da bu bilginin ne kadar süre için gecikmeyle IXişlenmesi gerektiği gibi bilgilerinin girilmesidir. Scada istasyonlarında çalışan softplc uygulamasında kullanıcı tarafından girilen konfigürasyon bilgilerine göre okunan verilerin işlenmesi için gerekli algoritma yürütülür. ANA SCADA İSTASYONU UYDU SCADA İSTASYONU (YEDEKLEME İSTASYONU) H czbL LAN RS232 RS232/RS485 DONUSTURUCU RS232 RS232/RS485 DONUSTURUCU RS485 MODBUS SCADA İSTASYONLARI TSX PREMIUM PLC 1 GUÇ KAYNAĞI 2 İŞLEMCİ 3 DIGITAL G/Ç 4 HABERLEŞME MODÜLÜ 2 ARAYÜZPLC 3SAHAPLC'leri MODBUS SETA FARMAN BEMA SCIAKY COMAU ROPTIMAXEJi Şekil 1- Sistemin genel yapısı Scada uygulamasında aynı zamanda veri tabam sistemleri ile haberleşmenin sağlanması için geliştirilmiş bir modül kullamlmaktadrr. Sistemde bir MS Access uygulamasına veri atamak için geliştirilen Sql yazılımı konfigüre edilen olayların oluş ve bitiş tarih ve saatlerinin veri tabanında tutulmasmı sağlamaktadır. Olayların MS Access veri tabanında saklanması ile bu verilere yönelik sorguların, istenilen şekilde raporların ve grafiklerin oluşturulması ve bunların yerel ağ üzerinden bilgisayarlarında Scada uygulaması olmayan çalışanlarla da paylaşılmasını mümkün kılmaktadır. Alert uygulaması Scada uygulamasında tanımlanan alarmlar üzerinden Scada uygulaması ile haberleşebilmektedir. Bir alarm durumu oluştuğunda Alert uygulaması yetkilileri bilgilendirmek üzere tetiklenir ve sistemde bir arızanın oluştuğunu bildiren sesli mesajı ilgililerin telefonlarını arayarak iletir. Bu çalışmada bahsedilen sistemle ilgili temel kavramlar, bileşenler ve detaylar tamtılmaktadır. Temel sayısal haberleşme ve sahaveriyolu teknolojisi kavramlannave sistemde Scada istasyonları ve arayüz PLC, arayüz PLC ve saha PLC'leri arasındaki haberleşmede kullanılan Modbus protokolü ile ilgili detaylara da yer verilmiştir. XI

Abstract:
IMPLEMENTATION OF A FAULT DETECTION AND ANNOUNCEMENT SYSTEM SUMMARY The main objective for production systems is to maximize productivity by increasing the quality of the product and decreasing production costs. There are many factors which have a negative effect on productivity. Although most factors can be predicted and their negative effect on productivity can be reduced to an acceptable level, there are still unforeseen disturbances which decrease productivity of production plants. The effect of unforeseen factors can not be ignored and should be considered as an important factor for transactions dealing with statistical data such as production planning. There are two steps to minimize the negative effect of the unforeseen factors: One is to provide a maintenance staff for solving the problems immediately when they occur, and the other is to keep statistical data in order to determine the effects of faults. A PC based fault detection and announcement system is introduced in this study. The system is applied in Oyak-Renault Plant, Megane production lines. The general layout of the system is shown in Figure 1. As seen in the figure, the system consists of three main parts. First part comprises two PCs and a Scada application, a softplc application, and a database application running on the PCs. A software called Alert that is used for informing authorized employees of ongoing activities of the plant by using any type of media is also utilized on one of these PCs. Second part is a TSX Premium PLC which is used for collecting data from the PLCs that controls the production line. The Scada application continuously reads predetermined memory areas of Premium PLC to collect the field data. And the last part comprises six PLCs called "field PLCs" that is used to control the production line. The software applications running on the PLCs that control the production lines are beyond the scope of this study. Scada application serves as an interface between the operator and the system. It provides the communication between Premium PLC and the PCs. One of the PCs operates as Master Scada station and the other operates as Hotbackup station. In normal conditions the communication between the Premium PLC and the PCs is provided over Master Station, the Hotbackup station remains İn stand-by mode. When the Master station goes down, the backup station switches to the Master mode and starts to sample memory areas of Premium PLC. After the Master Station recovers, backup station goes to stand by mode again. There are 2016 bits read from the "field PLCs" and each of the information contained in the bits can be "configured" by the operator. Configuration of the bit information means defining the address to be read from the field PLCs, to determine whether the bit value corresponds to a fault condition or not, or causes the production Xll n CTÖ?RfTlM «Mto stop, how much to be delayed and so on. The softplc application running on the Scada Stations is used for managing all the necessary logic based on the configuration defined by the user. MASTER SCADA STATION SLAVE SCADA STATION (HOTBACKUP STATION) ETHERNET i - 11=1 RS232 RS232/RS485 CONVERTER RS232 RS485 RS232/RS485 CONVERTER MODBUS TSX PREMIUM PLC 1 POWER SUPPLY 2 CPU 3 DIGITAL l/Os 4 COMMUNICATION MODULE SCADA STATIONS 2 INTERFACE PLC 3 FIELD PLCs MODBUS SETA FARMAN BEMA SCIAKY COMAU ROPTIMAXES Figure 1- General layout of the system The Scada application also utilizes a module to exchange data with database systems. An Sql software developed for transferring data to an MS Access application makes it possible to keep the configured events and their beginning and ending date and time in a database system. Once the events are stored in the MS Access database, it is possible to generate queries, reports and graphs in any desired form and share them over a local area network with other people who do not have the Scada application running on their own PCs. Alert software communicates with the Scada application via alarms defined in the Scada application. When an alarm condition is met, Alert application is triggered to call authorized people by telephone and transmit them a vocal message informing that a fault has been generated in the system. In this study, basic concepts, components and details of the system is introduced. Basic digital communication, fieldbus technologies concepts and details of X1UModbus protocol which is used for communication between Scada stations and the interface PLC, between interface PLC and the field PLCs are also introduced in the study. XIV