Analog Giriş 10 ms Filtreyle Titremeyi Bıraktı, Ama Tepki 100 ms Gecikti

Gaziantep’te bir tesis. 4-20mA basınç transdüseri, S7-1500’e SM1231 ile bağlanmış. Transdüser, bir tankın basıncını ölçüyordu. Tank, bir kimyasal reaksiyonun basıncını ölçüyordu. Reaksiyon, 50 ms’de bir “tepki” veriyordu. Yani, basınç, 50 ms’de bir “zıplıyordu.”

Bir gün operatör dedi ki: “HMI’de basınç değeri titriyor. 50 ms’de bir zıplıyor. Ama HMI, 100 ms’de bir güncelleniyor. Yani, HMI, 50 ms’lik zıplamayı “göremiyor.” Ama 100 ms’lik güncellemede, değer “titriyor.” Yani, 100 ms’de bir, değer “farklı” geliyor.”

Titreme. Bu, “ölçüm gürültüsü” değildi. Ölçüm gürültüsü, “rastgele” olurdu. Bu, “periyodik”ti. 50 ms’de bir. Yani, “süreç”ten geliyordu.

Filtre: “Titremeyi” Kaldırır, “Tepkiyi” Geciktirir

SM1231, bir “digital filter” ayarı sunar. Filtre, “son N örnek” ortalamasını alır. N, 10 ms ise, “son 10 ms” ortalaması. N, 100 ms ise, “son 100 ms” ortalaması.

Filtre, “titremeyi” kaldırır. Çünkü, titreme, “kısa süreli”dir. 10 ms’lik bir titreme, 100 ms’lik bir ortalama içinde “yutulur.” Yani, filtre, “titremeyi” kaldırır.

Ama, filtre, “tepkiyi” de geciktirir. Çünkü, tepki, “kısa süreli”dir. 50 ms’lik bir tepki, 100 ms’lik bir ortalama içinde “yutulur.” Yani, filtre, “tepkiyi” de geciktirir.

İşte mesele burada. Filtre, “titremeyi” kaldırmak için, “tepkiyi” de geciktirir. Ve “tepkiyi” geciktirmek, “kontrol”ü bozar.

10 ms: “Doğru” Değil

Tesisin SM1231’i, “10 ms” filtre ayarındaydı. 10 ms, “titremeyi” kaldırmıyordu. Çünkü, titreme, 50 ms’de bir geliyordu. 10 ms’lik bir filtre, 50 ms’lik bir titremeyi “kaldıramaz.” 10 ms, 50 ms’in %20’sidir. Yani, filtre, titremenin %20’sini “görür.” Geri kalan %80, “geçer.”

Ama, 10 ms, “tepkiyi” de geciktiriyordu. 50 ms’lik bir tepki, 10 ms’lik bir filtre içinde “geçer.” Yani, tepki, 10 ms gecikmeli gelir.

Operatör, “100 ms filtre” koymuştu. 100 ms, “titremeyi” kaldırıyordu. Çünkü, 100 ms, 50 ms’in %200’üydü. Yani, filtre, titremenin %200’ünü “görür.” Geri kalan %0, “geçmez.”

Ama, 100 ms, “tepkiyi” de geciktiriyordu. 50 ms’lik bir tepki, 100 ms’lik bir filtre içinde “yutulur.” Yani, tepki, 100 ms gecikmeli gelir.

Çözüm: Filtre Süresini “Süreç”e Göre Ayarla

Çözüm, filtre süresini “süreç”e göre ayarlamaktı.

Yaptığım üç adım:

1. Filtre süresini 50 ms’e düşürdüm. SM1231’in digital filter ayarı, 100 ms’den 50 ms’e düşürüldü. 50 ms, “titremeyi” kaldırmıyordu. Ama, “tepkiyi” de geciktirmiyordu.
2. Filtre yerine “median filter” kullandım. SM1231, “median filter” sunmuyordu. Ama, PLC programında, “son 5 örnek” median’ı alarak, “titremeyi” kaldırdım. Median, “ortalama”dan farklıdır. Ortalama, “tüm örnekleri” kullanır. Median, “orta örneği” kullanır. Yani, median, “uç değerleri” (titreme) “kaldırır,” ama “tepkiyi” geciktirmez.
3. HMI güncelleme süresini 50 ms’e düşürdüm. HMI, 100 ms’de bir güncelleniyordu. 50 ms’e düşürdüm. Yani, HMI, 50 ms’de bir güncelleniyordu.

Bu üç adım, TIA Portal’da 30 dakika. Ama “doğru yerde” yapmanız gerekiyordu. Filtre süresini 50 ms’e düşürmezseniz, “titreme” hâlâ var. Median kullanmazsanız, “titreme” hâlâ var. HMI güncelleme süresini düşürmezseniz, “titreme” hâlâ var.

100 ms, 100 ms Değil

Bu tesisin ürünü, 50 ms’de bir “tepki” veren bir kimyasal reaksiyondu. 100 ms, “tepkiyi” geciktirmek demekti. Ve “tepkiyi” geciktirmek, “kontrol”ü bozmak demekti. Ve “kontrol”ü bozmak, “ürün uygun değil” demekti.

Yani, 100 ms, “küçük bir fark” değildi. 100 ms, “ürün uygun değil” demekti.

Masada 30 dakika. Sahada 1 gün. Çünkü:

• Filtre süresi, SM1231’in “içinde”ydi. SM1231’in digital filter ayarı, SM1231’in “içinde”ydi. Değiştirmek için, TIA Portal’ı açmak, ayarı bulmak, değiştirmek, modülü yeniden başlatmak gerekiyordu.
• Median filter, “program”da idi. “Son 5 örnek” median’ı almak, programı değiştirmek demekti. Programı değiştirmek, “hat durabilir” penceresi demekti.
• Hat durmayacaktı. Bu değişiklik, “hat durmadan” yapılamazdı. Çünkü, filtre süresi, “kontrol”ü etkilerdi. Kontrolü değiştirmek, “hat durabilir” penceresi demekti. Üç vardiya, üç gün, “hat durabilir” penceresi aradık.

Yani, teknik çözüm 30 dakikaydı. Ama o 30 dakikanın “hat durabilir” penceresine sığması, 1 gün aldı.

Bir Analog Giriş Eklemeden Önce Sorduğum Soru

O günden sonra, bir analog giriş eklemeden önce, şu üç soruyu sorar oldum:

1. Sürecin tepki süresi ne? 50 ms mi, 100 ms mi?
2. Filtre süresi ne? Süreçten kısa mı, uzun mu?
3. Filtre tipi ne? Ortalama mı, median mı?

Bu üç sorunun cevabı “50 ms, 100 ms, ortalama” ise, o analog girişi eklemeden önce, filtre süresini 50 ms’e düşürürüm, median kullanırım.

Tesis hâlâ çalışıyor. HMI’de basınç değeri titremiyor. 50 ms’lik tepki, 50 ms’de bir geliyor. Bazen en küçük filtre, en büyük farkı yaratır.