CAM FIRINLARINDA ÖLÇÜ-KONTROL

İsmail ÎJSER-Fahir AKIN

Türkiye Şişe ve Cam Fabrikaları A.Ş.Araştırma Müdürlüğü

"Bir şeyi bilmek onu ölçmek ve rakamlarlaifade edebilmektir. Ölçüp rakamla ifade edemediğimiz bir konuyu tam olarak bildiğimizsöylenemez".

Lord Kelvin,1883

9zet

Günümüz dış pazarlarında süren yoğun rekabet ortamı, camüretiminde gelişen teknolojik olanaklardan yararlanmayızorunlu hale getirmiştir. Elektronik ve kontrol sahalarında kaydedilen ilerlemeler bu konunun cam üretim sürecindegittikçe daha etkin bir rol oynaması sonucunu doğurmuştur.

6u bildiride, cam fırınlarında SlçO-kontrol uygulamalarınınamaçları, gelişen kontrol kavramları ve değerlendirme yöntemleri üzerinde durulmaktadır.

CAM ENDÜSTRİSİNDE KULLANILAN ÖLÇÜ-KONTROL SİSTEMLERİNİNTARİHİ GELİŞİM NEDENLERİ

Cam üretim teknolojisinin çok eski tarihlere dayandığı bilinmektedir. Ancak,son yirmi yıl içerisinde, yükselen akaryakıt fiyatları ve şiddetlenen pazarrekabeti etkenleri bu gelişmeye yeni boyutlar kazandırmıştır. Bu olgular da,sonuç olarak cam üretim şartlarında yeni biçimlenmelere yol açmıştır (Şekil 1).

Pazar şartlarının getirdiği bu zorlamalardan kaynaklanan ve "ne yapalım"sorusunun cevabı olan bu biçimlenmeler kapasite, verim ve kalite gibi üre-

cim şartlarında artma; maliyette ise düşme olarak kendilerini göstermişlerdir. Bu koşullara "nasıl" ulaşırız sorusuna ise, üretim teknolojisindeki gelişmelerden yararlanmak olarak cevap verilebilir.

Gerçekten de, artık eskisinden daha dayanıklı refrakter malzemeler ve ye

ni fırın dizaynları ortaya çıkmıştır. Daha kaliteli hammaddeler yaygın olarak kullanılmakta, daha hızlı üretim makineleri hatlarda yerlerini almakta

dırlar. Tüm bunların yanı sıra enerjiyi gittikçe daha ekonomik kullanan yeni üretim yöntemleri geliştirilmektedir.

Ancak tüm bu gelişmeler, üretim sürecinin hemen her adımında, koşulların

PAZARDAREKABET IHİTOARTIŞI ^

, ÜRETİM ŞARTLARI

KAPASİTE 1VERİM ARTMAKALİTE JMALİYET a DÜŞME

iTEKNOLOJİK GELİŞMELER

DAYANIKLI REFRAKTERLERYENİ FIRIN DİZAYNLARIDAHA KALİTELİ HAMMADDEHIZLI ÜRETİM MAKİNALARI

KOŞULLARINDAHA HAŞŞASKONTROLÜ

Şekil 1

çok daha dar sınırlar içerisinde kontrol edilmesi şartını da beraberindegetirmiştir.

ELEKTRONİK ALANİNDA GELİŞMELER

Tûm bu gelişmelere paralel olarak elektronik ve kontrol alanında da büyük ilerlemeler kaydedilmiştir. Lambalı devrelerden transistörlü devrelere

geçiş 1951'de başlayıp 10 sene sürmüştür. Bu alanda gittikçe süratlenerekkaydedilen gelişmeler 1970'li yılların başlarında tümleşik devrelerin ortaya

çıkmasıyla yeni bir boyut kazanmış, günümüzde pul büyüklüğünde bir alana

250.000 transistörün sığdırılabileceği aşamaya gelinmiştir.

1980'lerde bu gelişmelerin doğal sonucu olarak ortaya çıkan mikroişlemci-ler önce cep hesaplayıcılarında kulleınıldıktan sonra, fiyatlarının düşmesiy

le kısa bir süre sonra hemen her türlü elektronik cihazda kullanılmaya

başlanmıştır.

Böylelikle evvelce mümkün olmayan "On-Line" hesaplama ve kontrol İş

lemleri bu yeni cihazlarla ucuz ve etkin olarak yapılabilmektedir (Şekil 2).

Yukarda bahsedilen zorlamalarla ortaya çıkan ve cam üretim koşullarınınçok hassas kontrolünü gerektiren şartlar, elektronik sanayiinde ortaya çıkan bu gelişmelerle bütünleşince gelişmiş ölçü-kontrol sistemleri gündeme

gelmiştir.

Bu sistemler üretimin her aşamasında kullanılabilirler, ancak bu bildiridesadece fırın kontrolü ile ilgili kontrol sistemleri üzerinde durulacaktır.

CAM FIRINLARINDA ÖLÇÜ-KONTROL

Cam fırınlarında kontrol altında tutulmak zorunda olan ana parametreler:

• çeşitli noktalardaki sıcaklıklar,• yanma şartları,

• cam seviyesi ve

. iç basınç

olarak kabul edilmektedir.

TÜPLER1950- • r #

TRANSİSTOR

1960- ENTEGRE DEVRELER

MS!

1970- LSI

VLSI

1980-MİKRGİŞLEMCILER

1r

ELEKTRONİK SANAYİİNDEKİ GELİŞMELER

Şekil 2

Tüm bu parametreler klasik kontrol mantığı ile kontrol edilebilirler (Şekil3).

Şekildeki temsili cam fırınının sıcaklığını kontrol etmek için fırın sıcaklığı

kemere yerleştirilmiş bir termoeleman tarafından alınmakta, kontrol cihazında istenen sıcaklık (set değeri) ile karşılaştırılmakta ve çıkan sonucagöre fırın yakıt vanası açılıp kapanarak ftrın sıcaklığı sabit tutulmaya çalışılmaktadır.

Burada fırın sıcaklığının tek fırına giren yakıt miktarıyla değiştiği kabuledilmiştir. Oysa ki, fırın sıcaklığının sabit tutulması için

. yakıt basıncı,. yakıt sıcaklığı ve viskozitesi,. primer hava basıncı,. primer hava debisi,

. sekonder hava sıcaklığı,

. sekonder hava debisi,

. baca gazı oksijen seviyesi ve

. fırın iç basıncı

gibi parametrelerin sabit tutulması gerektiğini bilmekteyiz. Bu nedenle, tekyakıt miktarını kontrol eden bir kontrol uygulamasının başarılı olamayacağıaçıktır.

PROSESDEĞİŞKENİ

TERMOELEMAN

SICAKLIKKONTROL

SET DEĞERİ

CİHAZ!

ÇIKIŞ

*0^

KAPALIÇEVRİM

FIRIN

KONTROLDEĞİŞKENİ

3

YAKİT KONTROLVANASI

KLASİK KONTROL

Şekil 3

riRIN TERMDCLEMANINSAN

FIRIN SICA|<LIGI-Ij KDNTRDL CİHAZI

D/P

DUŞÛKSEÇİCİ

YAKITTRANSMITERI

PV

I.

D/P

0BC

SP

YAKIT akisKDNTRDLCİHAZI

YAKIT KDNTRDLVANASI

YAKIT

YÜKSEKSECİCİ

YAKMA HAVASITRANSHİTERİ

r\

PV

SP

E35

D/P

YAKMAHAVASIKDNTRDLCİHAZI

(S

YAKMA HAVASIKDNTRDL VANASI

\JfAKMA HAVASI

Şekil 4

Kontrolü daha iyileştirmek için yakıt ve sekonder hava debisini de kontroletmek istersek Şekil 4'te gösterilen kontrol düzenine ulaşırız. Pratikte ok

sijen parametresi de kontrol edilir ancak, artık klasik kontrol mantıklarıile kolay kolay başa çıkılamayacak karmaşık düzenler söz konusu olmaktadır.

İşte bu aşamada gelişmiş kontrol sistemleri devreye girmektedir.

GELİŞMİŞ KONTROL SİSTEMLERİ

Gelişmiş kontrol sistemleri dendiğinde,

. süpervizor kontrol,

. doğrudan sayısal kontrol ve

. dağıtılmış kontrol sistemleri akla gelmektedir.

SÜPERVİZOR KONTROL

Proses, klasik kontrolda olduğu gibi tek çevrimlik kontrol cihazlarıyla idareedilmektedir. Kontrol cihazları birbirleriyle, ve normalde kontrol odasında

duran süpervizor bilgisayarla haber leşe bil m ektedir.

MERKEZİ SÜPERVİZOR

Bilgisayardan prosesle ilgili verileri alabilmek, bunları bir takım ekran resimleri üzerinde anlamlı olarak gösterebilmek,alarmları ve vardiya raporlarını otomatik olarak yazıcı ile yazdırabilmek mümkündür. Merkezi birimdenkontrol cihazlarının set değerleri değiştirilebilmektedir (Şekil 5).

MERKEZİ BİLGİSAYAR KONTROLÜ

Proses için gerekli kontrol stratejisi, birçok proses değişkeni ve kontrol parametresi arasından karmaşık birtakım ilişkileri içeren hesaplamalarla sağlanıyorsa, bunları tek çevrimlik kontrol cihazlarıyla yerine getirmek mümkün olmayabilir. Bu zorlama, 1950'li yıllardan itibaren bilgisayar alanındakat edilen gelişmelerle birleşince merkezi bilgisayar kontrolü gündeme gel-

miştir.

r^PERVİSÖR KONTROL ■

-f

BİLGİSAYAR

''v[''

YAZICI l

TEK ÇEVRIMUKKONTROL CİHAZLARI

-m

? "'c

"il

Şekil 5

Bu sistemde tûm girişve çıkışlar merkezi bilgisayarda toplanmaktadır. Bilgisayar girişlerideğerlendirmekte, hesaplamalarını yapmakta

ve çıkışları doğrudandoğruya sahaya gönder-mektedi r.

Sistem, çeşitli uygulamalarda kullanıldıktan

sonra, tüm kontrolün

bir merkezi birim tara

fından işlenmesinin or

taya koyduğu risk yüzünden yavaş yavaş ter-

kedilmeye başlanmıştır

(Şekil 6).

DAĞITILMIŞ KONTROL

Dağıtılmış kontrol sistemleri, merkezi bilgi

sayar kontrol sistemle

rinin ortaya koyduğukontrol esnekliği, mer

kezi entegrasyon, kar

maşık kontrol algorit

malarının kolayca adap

te edilebilmesi gibi iyi

taraflarını tutup; kont-

OPERATOR

MONİTÖRÜ çizici

i: ' ? V-»,'5

. »r ̂ ^

f YAZia'::"-

rolün tek merkezde toplanmasından dolayı ortaya çıkan riski bertaraf etmeçalışmalarının sonucu olarak ortaya çıkmışlardır.

Bu sistemlerin temelinde

yatan mantık, kontroledilecek prosesi fonksiyo

nel olarak bütünlük teş

kil eden mümkün oldu

ğunca fazla sayıda parça

ya bölmek, ve bu parçaların her birinin topyekün

kontrolünü de mikroişlem-

ci tabanlı bir kontrol bi

rimine vermektir. Sahada

bu suretle oluşturulan"otomasyon adacıkları"

arasında da, daha yukarı

bir seviyede oluşturulan

ve bilgi iletişimi, saklanması ve değerlendirmesiamaçlarına hizmet edendeğerlendirme ve kontrolüniteleri bulunmakta, bu

suretle prosesin bir bütünolarak gözlenmesi, değerlendirilmesi ve kontrolü,

kısaca kontrol entegrasyo

nu sağlanmaktadır (Şekil7).

».T-J

^ i^ t

s

MERKEZİBİLGİSAYAR

GİRİŞLER j 'M

< ir.v-

îfT''

ÇIKIŞLAR

MERKEZİ bilgisayar KONTROLÜ

Şekil 6

rr'I

Yapı olarak, sahada dağıtılmış durumda bilgi toplayan ve bölgesel kontrol

DAĞİTILMIS KONTROL

□■□Mnn■ it

a.'. OPERATOR İSTASYONU ^rrri

i*'..■(5^ ıSiac'— ■J';;—St&II'lS® Cv

İLETİŞİM HATTİ

-İLUİ.

' -Nu'S,^p::p^

İıMlîik. IUlı Ai uu.

UUlUlli*—rf"MuUUıÜjımuulil

hll. .

^^İiUUUİİİıfSİS.k'r-:.^İLlUllil-

kllilİLİü,ülUUUL.

kUİUİİUİfTTTîni

rî«.il.iıiuurPTTÎTİPROSES İSTASYONU

■ '

EB yBp, OaiaB OfiklElB©gj ©g, mB ®0 »rafi ®

Şekil 7

11

yapan birimleri, kontrol odasında ise çevre birimlerden gelen bilgileri değerlendiren ve operatöre kontrol olanaklarım sağlayan ekran, manyetikbant gibi depolama cihazları; yazıcı, ekran kopyalayıcı gibi kayıt cihazlarıbulunabilmektedir. Tüm bu birimler birbirlerine çoğunlukla "Hiway" denilen

bir hatla bağlanmakta ve tüm haberleşme bu hat üzerinden yürütülmektedir.

DOĞRU SEÇİM

Şimdiye kadar üzerinde durulan tüm kontrol sistemlerinin, yani konvansiyo-nel, süpervizor, merkezi bilgisayar ve dağıtılmış kontrol sistemlerinin tümünün güncel kontrol sistemleri olduğunu, doğru kontrol sistemi seçiminin ancak uygulamanın iyi bir analizi yapıldıktan sonra saptanabileceğini belirtmekgereki r.

Şekil 8'de değerlendirme ve doğru seçim konularında yapılması gerekenlerşematik olarak gösterilmektedir.

Görüldüğü gibi ilk olarak "ne yapılmak isteniyor" sorusuna cevap bulmakgerekmektedir. Bu cevap sonradan yapılacak tüm çalışmalara yön verecektir. Amacın net olarak ortaya konması anlamına gelen bu çalışmadan değişik sonuçlar çıkabilir: Amaç eskimiş cihazların yenileriyle değiştirilmesi,cihazların standardize edilmesi, işletme maliyetlerinin düşürülmesi, ilerikontrol mantıkları kullanılması, vs. gibi çeşitli şekillerde ortaya çıkabilir.

Bu aşamadan çıkan sonuç işletmenin uzun vadeli planlarıyla karşılaştırılmalıdır. Bunun sonucunda amaçlar belki de yeniden gözden geçirilmek zorundakalacaktır.

Bu aşamalardan sonra, nihai amaç doğrultusunda bir kapsam belirleme çalışması yapılması gerekir. Kapsamın net olarak ortaya konması, belki deprojenin en önemli adımıdır. Kapsam belirlenirken şirket hedefleri, elemankaynaklan ve yan sistemlerin (yani enerji, mevcut boru donanımı gibi) genel durumunu dikkate almak gerekecektir.

to

DOĞRU SEÇİM NASIL YAPILACAK

NE YAPILMAK İSTENİYOR

CİHAZLARIN STANDARDIZE EDİLMESİ

ESKİMİŞ CİHAZURIN YENİLENMESİİŞLETME MALİYETLERİNİN DÜŞÜRÜLMESİİLERİ KONTROL MANTIKLARIOPTİMİZASYON

VS..

ELDE EDİLECEK FAYDALARIN SAPTANMASİ

İŞLETMENİN ESKİ CİHAZLARLA PERFORMANSI

İŞLETME FELSEFELERİEKONOMİK KOŞULLARPERSONEL

VS..

ŞİRKETİN UZUN

VADEÜ PLANLARIYLAKARŞILAŞTIRMA

KAPSAM BELİRLEME

ŞİRKET HEDEFLERİELEMAN KAYNAKLARI

YAN SİSTEMLERİN DURUMU

Şekil 8

13

Tüm bunları yaptıktan sonra, kullanılacak sistem aşağı yukarı belirlenmiş

olmalıdır. Ancak, atılacak son bir adım daha vardır; seçilecek sisteminyararlarını ortaya koymak. Bunun yapılabilmesi için işletmenin mevcut sis

temlerle çalışırken gösterdiği performansın iyice irdelenmiş olması gerekir; çünkü öngörülen yeni sistemin faydalarını belirlerken rakamlara vebelki de, şüphe götürmez yargılara dayalı somut değerlendirmeler yapmakgerekir.

ŞİŞE CAM'DA DURUM

Son olarak Şişe Cam Topluluğu olarak bu gelişmelerin neresinde olduğumuza bir göz atalım:

Şekil 9'da 1986'dan bu yana soğuk tamir görmüş fırınlar ve bunlarda kullanılan kontrol sistemleri belirtilmiştir.

1986'DAN BU YANA SOĞUK TAMİR GÖRMÜŞ FIRINLAR

FIRIN SİSTEM

PAŞABAHÇE B DAĞITILMIŞ KONT.

2.9,D KONVANSİYONEL

CAMELYAF 1,2 KONVANSİYONEL

ANADOLU CAM 10,20 DAĞITILMIŞ KONT.

TOPKAPI A,D DAĞITILMIŞ KONT.

ÇAYIROVA 1 KONVANSİYONEL

TEKNİK GAM 1 KONVANSİYONEL

TRAKYA 1 KONVANSİYONEL

SİNOP 2 KONVANSİYONEL

Şekil 9

14

Bu bildirinin kaleme alındığı Temmuz 1989 tarihinde Paşabahçe B fırınıdağıtılmış kontrol sistemi montaj safhasında bulunmaktadır. Topkapı A veD fırınları ile Anadolu Cam 10 ve 20 numaralı fırınları dağıtılmış kontrol

sistemleri ile fiilen kontrol edilmektedir. Tablodaki diğer dağıtılmış kontrol

sistemleri sipariş aşamasındadır, iki başka dağıtılmış fırın kontrol sistemidaha bu bildirinin kaleme alındığı tarihten kısa bir süre önce sipariş aşamasına gelmiştir. Bunlar Trakya Cam 2 numaralı hattı ve Kırklareli Cam"C" fırınıdır.

SONUÇ

Bu bildiride kontrol sistemleri gözden geçirilerek fırın kontrolunda hangi

kontrol sistemlerinin kullanıldığı, aralarındaki farklar ve kontrol sistemleriseçimlerinde dikkat edilecek hususlar üzerinde durulmuştur.

Çağımıza damgasını vuran gelişme enformasyon alanında olanıdır. Gerçekten de yakın ve orta vadede ortaya çıkması beklenen teknolojik gelişmele

rin çoğu bilgi ile ilgili olanlardır. Bilginin üretimi, bir yerden bir yerenakli, depolanması, kolay anlaşılır şekillerde ifade edilmesi ve ham bilgi

yığınları arasından anlamlı biçimlerin yakalanıp çıkarılması gibi günümüzteknolojik yaşantısının ana uğraşıları, yeni buluşlar ve gelişmelerle beslenmektedir.

Bilgisayarların gittikçe hızlanması, kapasitelerinin artması, kullanımlarınıkolaylaştıran ve pratik yararlarını artıreın yazılımların ortaya çıkmasıyla ve

de, fiyatlarının ucuzlamasıyla kolay edinilir hale gelip yaygınlaşması bilgiişleme alanında ivmelenen gelişmeler doğurmaktadır. Optik haberleşme hat

ları bilgiyi aktarma; yeni gösterim teknolojileri (laserli yazıcılar, çiziciler;LCD, gaz plazma ekranlar) ise bilgiyi "ifade etme" alanında kolaylıklarsağlamaktadır.

Tüm bu teknolojik ilerlemeler, yeni yeni cihazlar ve kontrol mantıkları arasında insan faktörünün önemini kaçırmamak gerekir. Bütün bunlar insanadoğru kararlar vermesinde yardımcı olmayı amaçlamaktadır.

15

Yetersiz bir kontrol ile hedefe ulaşmak mumkûn değildir. Kontrol sistemine kadar mükemmel olursa olsun, hedefler yanlış belirlenirlerse amaca

ulaşmak söz konusu olamaz. Ancak hedefler doğru konulup hassas bir kontrol yapıldığında sonuç tam beklediğimiz gibi olabilir.