PLC VE SCADA ENTEGRASYONLU HIDROELEKTRIK SANTRALIN PROTOTIP TASARIMI, İMALATI VE 3B YAZICI ILE TÜRBIN ÜRETIMI MAKALE

Year 2021, Volume: 8 Issue: 14, 253 - 267, 30.06.2021

Özkan Polat , Mustafa Can Bulut , İsacan Dönmez , Koray Özsoy

Abstract

Çalışmada, hidroelektrik santral (HES)’in gerçek bir santral göz önünde bulundurularak HES prototip cihazın tasarımı, imalatı ve kontrol yazılımı gerçekleştirilmiştir. Dünya’da endüstriyel olarak birçok sistemde ve enerji üretim tesislerinde kullanılmakta olan PLC (Programmable Logic Controller) ve SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) ile kontrol kumanda sistemi gerçekleştirilmiştir. Afyonkarahisar ili Dinar ilçesinde yer alan 3 MW kurulu güce sahip HES santralinin çalışma şartları SCADA ortamına aktarılıp, prototip cihazında görüntülenmiştir. Eğitim aracı ve materyali tasarımı yapılan HES Prototip cihazın üzerinde üretilen elektrik enerjisi, türbin çark açıklık yüzde değerleri ve suyun yüksekliğini ölçen veriler yer almaktadır. Akışkan debisi ve suyun devir sayısında değişimi, üretilen gerilim SCADA ekranı üzerinde gösterilmiştir. Böylece öğrencilerin santrale gitmeden, elektrik enerjisinin üretimindeki süreçleri kapsayan; elektromekanik kumanda sistemi, türbin ve jeneratör bölümü gerçekleştirilen HES cihazın prototip ile eğitimlerini uygulamalı olarak dersleri işleyebilecektir. Çalışmada, HES prototip cihazın mekanik tasarım ve imalatı, elektrik-elektronik sistem tasarımı ve montajı, PLC ve SCADA kontrol sistemleri ile prototip cihazın performans testi ve kontrolü için özgün yazılım geliştirilmiştir. Çalışma ile HES prototip cihaz ülkemizde yer alan eğitim kurumlarında elektrik enerjisi üretim, iletim ve dağıtım derslerine temel altyapısı oluşturulmuştur. Ayrıca, gerçekleştirilen HES prototip santralin web üzerinden kontrol edilmesi ile COVID-19 gibi hastalıkların sebep olduğu pandemi sürecinde kontrol yazılımın eğitim (uzaktan eğitim) ve sanayi uygulamalarında kullanılabilirliğini artıracaktır.

Keywords

PLC, SCADA, Hidroelektrik Santral, HES, Tasarım, İmalat, 3B yazıcı

Supporting Institution

TUBİTAK BİDEB

Project Number

2209-A

Thanks

Bu çalışmanın gerçekleştirilmesinde veri kullanmamıza izin veren Özce Mühendislik Ltd. Şti şirketine ve projeyi 2209-A- Üniversite Öğrencileri Araştırma Projelerini Destekleme Programı kapsamında destekleyen TÜBİTAK BİDEB birimine teşekkürü bir borç biliriz.

DESIGN, MANUFACTURING OF HYDROELECTRIC POWER PLANT INTEGRATED WITH PLC AND SCADA AND PRODUCTION OF TURBINE WITH 3D PRINTER

Abstract

In the study, the design, manufacture and control software of the HEPP prototype device was carried out using the actual data of the hydroelectric power plant (HEPP). Control system has been performed by PLC (Programmable Logic Controller) and SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition), which are used industrially in many systems and energy production plants globally. The operating conditions of the HEPP power plant with an installed power of 3 MW located in the Dinar of Afyonkarahisar province were transferred to the SCADA medium and shown on the prototype device. The electrical energy generated on the HEPP Prototype device, turbine wheel opening percentage values and data measuring the height of the water are available. Fluid flow rate and the change in the number of water cycles, the generated voltage is shown on the SCADA screen by reflecting from the actual data. Thus, without the students going to the power plant, covering the processes in the generation of electrical energy, the control room, turbine and generator section will teach the prototype and training of the HEPP device performed in the study. The study, mechanical design and manufacture of HEPP prototype device, electrical-electronic system design and assembly, PLC and SCADA control systems, HES actual data and original software for performance testing and control of the prototype device were developed. With the study, the basic infrastructure of HEPP prototype device was established for electrical energy generation, transmission and distribution lessons in educational institutions in our country. In addition, controlling the HEPP prototype power plant with online (web) will increase the usability of the control software in education (distance education) and industrial applications during the pandemic process caused by diseases such as COVID-19.

Keywords

PLC, SCADA, Hydroelectric Plant, HEEP, Design, Manufacturing, 3D Printing

Project Number

2209-A

References

• [1] Ulu TM, Adıyaman ilinin yenilenebilir enerji potansiyelinin belirlenmesi üzerine bir değerlendirme, Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 2021; 33(1): 263-274.
• [2] Adıyaman Ç, “Türkiye'nin Yenilenebilir Enerji Politikaları”, Yüksek Lisans Tezi, Niğde Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, (2012).
• [3] Koç E, Kaya K, Enerji kaynakları–yenilenebilir enerji durumu. Mühendis ve Makine 2015; 56(668): 36-47.
• [4] Karaaslan A, Aydın S, Yenilenebilir enerji kaynaklarının çok kriterli karar verme teknikleri ile değerlendirilmesi: Türkiye örneği. Atatürk Üniversitesi İktisadi Ve İdari Bilimler Dergisi 2020; 34:4 1351-1375.
• [5] Unsur C, Kale HESin enerji üretimine katkısı Güneysu/Rize. Türk Hidrolik Dergisi 2021; 5(1): 18-24.
• [6] Karagöl ET, Kavaz İ, “Kaya gazı devrimi: küresel enerji piyasalarındaki yansımaları ve Türkiye’deki geleceği”. In Icpess International Congress On Politic, Economic And Social Studies. Sarajevo,13-14, 2017.
• [7] Birok E, “Yüksek Mertebeden Teorik Bir Sistemin S7-300/400 Tipi Plc İçin Sayısal Benzetim İle Dijital PID Kontrolör Tasarımı”, Yüksek lisans tezi, Kocaeli üniversitesi, Fen bilimleri enstitüsü, 2013.
• [8] Güner E, Nadar A, Tör OB, Küçük hidrolik santralleri için geliştirilen bir “SCADA” sistemi: HESKON. Elektrik Mühendisleri Odası 2005; 1:1-6.
• [9] Mahouti P, 3 boyutlu yazıcı teknolojisi ile bir mikroşerit yama antenin maliyet etkin üretimi. Mühendislik Bilimleri ve Tasarım Dergisi 2019; 7(3): 473-479.
• [10] Hopkinson N, Hague R, Dickens P, Introduction to rapid manufacturing, rapid manufacturing: an ındustrial revolution for the digital age (First edition). Hoboken: John Wiley & Sons 1-2, 2006.
• [11] Levy GN, Schindel R, Kruth JP. Rapid manufacturing and rapid tooling with layer manufacturing (lm) technologies. State of the art and future perspectives, Cirp Annals Manufacturing Techology, 2003; 52(2): 589-609.
• [12] Kruth JP, Leu MC, Nakagawa T. Progress in additive manufacturing and rapid prototyping, Cırp Annals - Manufacturing Technology, 1998; 47(2):525-540.
• [13] Santos EC, Shiomi M, Osakada K, Laoui T, Rapid manufacturing of metal components by laser forming. International Journal Of Machine Tools And Manufacture, 2006; 46(12): 1459-1468.
• [14] İnan S.A., Özsoy K., Delta DVP-PLC serisi programlama ve otomasyon, Nobel Akademi Yayıncılık, Ankara, 2020.
• [15] DeltaTurkey, http://destek.delta-turkey.com/viewtopic.php?f=54&t=1585.html (Erişim Tarihi: 30.03.2021)
• [16] Gölcü M, Kanat sayısının dalgıç pompa performansına etkisi. Sakarya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 2002; 6(2): 127-133.
• [17] Bayindir R, Kaplan O, Bayyiğit C, Sarikaya Y, Hallaçlioğlu M. PLC ve SCADA kullanılarak bir endüstriyel sistemin otomasyonu. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi, 2011; 27(1): 107-115.
• [18] Altınkaya H, Ersayan A, Yılmaz M, “Kanal Tipi Hidroelektrik Santral’in PLC-SCADA Uygulaması ve Prototipinin Yapılması” In 4th International Symposium on Innovative Technologies in Engineering and Science (ISITES2016), Antalya,760, 2016.