İzleme ve Kumanda Sistemleri - SCADA 

İzleme ve Kumanda Sistemleri (SCADA), yetkisi ve bağlaşımı dahilindeki sistemin bir kumanda merkezi üzerinden izlenmesi ve kumanda edilmesi amacıyla özel bir ağda organize edilmiş bir veya birden fazla server ve client bilgisayar grubundan oluşur.

Kimi durumlarda birbirinin yedeği olarak çalışan iki adet yedekli server bilgisayar (redundant sistem) bulunur. Bu bilgisayarlarda sisteminin izlenmesi ve kumanda edilmesine imkan sağlayan özel bir yazılım çalışır. Bu yazılım SCADA / HMI / MMI ( Supervisory Control and Data Acquisition / Human Machine Interface / Man Machine Interface ) veya enerji otomasyon sistemleri için SCMS ( Substation Control And Monitoring System ) olarak adlandırılır.

Operatörler, server bilgisayarlar ve bunlara bağlı istemci (client) bilgisayarlar üzerinden yetkileri dahilinde izleme ve kumanda yaparlar.

Server bilgisayarlarda çalışan SCADA yazılımı, PLC/RTU lar ile haberleşme hattı üzerinden gerçek zamanlı (online) olarak aldığı bilgileri mimik diyagramlar ve olay/alarm sayfaları üzerinden kendi ekranında ve istemci (client) bilgisayar ekranlarından kullanıcıya gösterir, veri tabanına kaydeder, yazıcılardan çıkartır ve hazırlanmış kodları çalıştırarak yüksek seviye otomasyon işlevlerini gerçekleştirir.

Trendler ve Veritabanı Entegrasyonu

Standart Haberleşme Protokolleri ile Efektif Veri Transferi

Otomasyon SCADA yazılımları pekçok RTU / PLC üreticisinin ürününü destekleyen, standart haberleşme protokolleri için sürücüler barındıran, ODBC, OLE, OPC, DDE gibi pekçok yazılım entegrasyon imkanlarını sunan açık sistemlerdir (Open system).

Küçük çaplı otomasyon işlerinden çok büyük tesislerin tek bir noktadan izleme ve kumandasını mümkün kılan dev otomasyon sistemlerine kadar genişleme imkanı sunan esnek konfigürasyon imkanları vardır. 

Standart veri iletişim protokolleri sayesinde üretici bağımsız entegrasyon imkanları geniştir. Koruma röleleri bir firmanın ürünü iken SCADA sistemi başka bir firmanın ürünü olabilmekte ve sorunsuz çalışabilmektedir. Standart yazılımlara veriler taşınarak ODBC, OPC, DDE vb. imkanlar kullanılarak web uygulamaları ve ofis yazılımları gibi yardımcı yazılımlara entegrasyon oluşturulabilir. El terminalleri, PDA veya Cep telefonları gibi kullanıcı arayüzleriyle entegrasyon sağlanarak işletme ve bakım ekibinin anında bilgilendirilmesi ve yönlendirilmesi mümkündür. Web sunucuları ve üst seviye yönetim sistemleri, bilgi platformları ile online entegrasyon kurularak üst sistemlerin ve uzak kullanıcıların güncel değerler ile bilgilendirilmesi sağlanır.

Coğrafi bilgi sitemi, simulasyon sistemleri gibi yardımcı platformlarla entegrasyon kurularak yetkili personelin çok daha detaylı olarak bilgilendirilmesi ve operatörlerin sistemi daha etkin kullanması sağlanabilir.

Haberleşme ve Kontrol Sistemleri - RTU / PLC

Kritik ve performans gerektiren otomasyon işlevleri PLC (Programmable Logic Controllers) üzerinde gerçekleştirilir. Bu cihazlar  zor şartlarda kesintisiz hizmet verecek ve tanımlanan fonksiyonları hatasız gerçekleştirecek şekilde sağlam (robust) endüstriyel kontrol donanımları üzerinde geliştirildiği için emniyetli ve uzun ömürlü çalışma imkanı sunmaktadır. 

Kontrol fonksiyonlarından çok haberleşme ve veri iletişim imkanlarının yoğun olduğu RTU (Remote Terminal Unit) lar da benzer amaçlarla kullanılmaktadır. Bu cihazların otomasyon fonksiyonları sınırlı fakat haberleşme imkanları çok geniş ve çeşitlidir. Uzaktan Kumanda  Sistemleri ile (TCC) uzak haberleşme  protokolleri (IEC 60870-5-101 / IEC 60870-5-104, IEC 61850) ile haberleşme imkanına sahiptir.

Kontrol Sistemleri, sahadan, sinyal kaynaklarından sinyalizasyon ve haberleşme yoluyla elde ettiği verileri programcılar tarafından işin gereğine uygun olarak önceden tüm detayları ile değerlendirilerek hazırlanmış PLC/RTU yazılımları sayesinde işleyerek kararlar vermekte ve bu kararları hatasız ve zaman kritik şekilde uygulayarak kontrol işlemleri gerçekleştirmektedir.

Üstün hız ve haberleşme imkanları sayesinde hem işleme konu olan verileri, hem yapılan değerlendirmeleri ve hem de elde ettiği sonuçları üst sistemlere zaman kritik şekilde iletebilmektedir.

Uzun ömürlü, bakım gerektirmeyen, daha az yer kaplayan ve tozlu, sıcak ve nemli zor şartlarda sorunsuz çalışan RTU/PLC donanımları yüksek performanslıdır, esnek kapasite özellikleriyle rahatlıkla genişleyebilme imkanına sahiptir. Revizyon işlemleri bilgisayar üzerinden hızlıca ve kolayca yapılabilir, yedekleme, kopyalama, geri alma, simülasyon, ofiste test edebilme vs. pekçok imkanlar sağlar.

Sahada tesis ed ilmiş şalterlerin açık/kapalı ve termik arıza sinyalleri, otomatik/manuel sinyalleri, ihbar/arıza sinyalleri Sayısal Giriş birimleri tarafından okunmaktadır. Akım/gerilim/güç/güç faktörü çeviricilerinden gelen sinyaller ise standart akım/gerilim seviyesindeki analog sinyaller olarak genelde 4-20 mA olacak şekilde analog giriş modülleri üzerinden okunur.

Günümüz teknolojisinde yaygınlaşan dağınık otomasyon sistemleri sayesinde fidere ait tüm veriler fider kumanda panosunda tesis edilen Elektronik Koruma Rölesi (Protection Device), Fider Kontrol Cihazı (Bay Control Device) ve Enerji Analizörleri üzerinden IEC 60870-5-103, Modbus ve IEC 61850 gibi geniş haberleşme imkanları ile alınabilmektedir. Bu sayede fiderler arasında yanlızca haberleşme kablosunun (genelde fiberoptik tercih edilir) çekilmesi ile fiderin sistemle entegrasyonu karmaşık kablaj işçiliğine gerek kalmadan efektif, ucuz, hızlı ve güvenli bir şekilde tamamlanmaktadır.

PLC'leri programlamak için kullanılan yazılımlar yazılım dünyasındaki gelişmelere paralel olarak gelişmekte ve kullanıcı dostu arayüzleri ve çok geniş fonksiyon kütüphaneleriyle her geçen gün gücünü artırmakta, standartların getirdiği imkanlarla birbirleri arasında geçişe imkan sağlamaktadır.

IEC 61850 ve Yeni Nesil Enerji Otomasyon Sistemleri

Günümüzde hem SCADA sisteminin, hem RTU sistemlerinin hem de koruma rölelerinin aynı ortamda birbirine entegre edilmesine ve veri paylaşmasına imkan sağlayan IEC 61850 standardı giderek yaygınlaşmakta ve pek çok açıdan müthiş avantajlar sunmaktadır.

IEC 61850 Standardı Telekontrol Kumanda merkezi ve İstasyon RTU arasında tanımlı IEC 60870-5-101 haberleşme protokolü ve RTU ile koruma röleleri arasında tanımlı IEC 60870-5-103 haberleşme protokolünü bir kalemde birleştirmekle kalmayıp, eski nesil seri haberleşme protokollerinin yerine ucuz, hızlı ve yaygın Ethernet haberleşme altyapısını temel alarak çok önemli bir atılım gerçekleştirmiştir. Yeni nesil cihaz ve veri tanımı mantığı sayesinde Telekontrol merkezi, RTU ve koruma rölelerinin birbirleri arasında veri paylaşımı yapabilmesını mümkün kılmıştır.

IEC 61850 sistemleri, standartlaştırılmış cihaz ve nesne modelleri, kendini otomatik tanıtma sistemi, ekipman isimlendirmede standardizasyon, çok daha esnek ve etkin sistemlerin daha düşük maliyetlerle tesis edilmesi gibi pek çok avantajlara sahiptir.

Basit, ucuz ve yaygın Ethernet protokol implementasyonu ve donanımına haiz tüm cihazların sisteme entegre olabilmesi, veri sağlayabilmesi mümkün olduğu gibi sistemden veri alarak kullanıcıya sunması gibi pek çok imkanlar uygun maliyetlerle ve yüksek performansla sunulabilecektir.

IEC 61850 standardı, istasyon içindeki ve kumanda merkezi ile olan tüm haberleşme ihtiyaçlarına cevap verecek şekilde detaylı haberleşme tanımları içermektedir. Aşağıdaki şekilde herbir haberleşme fonksiyonu bir numara ile gösterilmiş ve işlevi verilmiştir

1.      Fider ve istasyon seviyesi arasındaki koruma veri aktarımı

2.      Fider seviyesi ve Uzak Koruma (Remote Protection) arasındaki veri aktarımı

3.      Fider seviyesi içinde veri aktarımı

4.      Akım/Gerilim Trafosu (CT/VT) anlık değerlerinin proses ve fider seviyesi arasında aktarımı

5.      Kumanda verilerinin proses ve fider seviyesi arasındaki aktarımı

6.      Kumanda verilerinin fider ve istasyon seviyesi arasındaki aktarımı

7.      İstasyon ve uzak mühendis iş istasyonu arasındaki veri aktarımı

8.      Fider arasında direkt veri aktarımı (özellikler kilitlemeler gibi hızlı veri aktarımı için)

9.      İstasyon seviyesi içinde veri aktarımı

10.  İstasyon cihazları ve Uzak Kumanda Merkezi arasındaki kontrol verisi aktarımı

Röleler arasında haberleşme imkanları ile fiderler arasında gerçekleştirilmesi gereken kilitleme/açma (interlock/intertrip) gibi sinyalizasyon işleri kablaj işçiliğine gerek kalmadan ethernet haberleşme üzerinden sinyalizasyona oranla daha hızlı ve daha güvenli bir şekilde gerçekleştirilebilmektedir. (8)

Gelecekte, bu standardın sağladığı çok geniş entegrasyon imkanları ile değişik üreticilerin ürünlerinin aynı sistem üzerinde sorunsuz, hızlı ve efektif bir şekilde kombine edilerek kullanımı sağlanacaktır. Çok daha efektif hibrid sistemlerin çok daha uygun maliyetlerle, daha hızlı ve kolay bir şekilde kurulup devreye alınması ve işletilmesi mümkün olacaktır.