PLC'nin Tanıtılması (TEZ)

[Klavyeah]

PLC’NİN TANITILMASI


1.1 PLC (Programlanabilir Lojik Kontrolör) Nedir?

Programlanabilir Mantıksal Denetleyici (Programmable Logic Controller – PLC) analog-dijital giriş/çıkış bağlantıları aracılığıyla bir çok makine ve sistemi kontrol eden ve bu amaçla sayısal işlemleri, zamanlama, sayıcı, veri işleme, karşılaştırma, sıralama, kendi bünyesinde 8-16 bit veri transferi ile programlama desteği sağlanmış, giriş bilgilerini kullanarak, çıkış ünitelerine atayan giriş/çıkış, bellek, CPU ve programlayıcı bölümlerinden oluşan entegre sistemidir.
Diğer bir tanımla; Endüstriyel uygulamaların her dalında yapılan genel amaçlı kumanda ve otomasyon çalışmalarının bir sonucu olan PLC tekniği, kullanıcılara A’dan Z’ye her türlü çözümü getiren komple bir teknoloji alt gurubudur.
Endüstriyel kontrolün gelişimi PLC’lerin gerçek yerini belirlemiştir. İlk önce analog kontrolla başlayan, elektronik kontrol sistemleri zamanla yetersiz kalınca,çözüm analog bilgisayar adını verdiğimiz sistemlerden dijital kökenli sistemlere geçmiştir.
Dijital sistemlerin zamanla daha hızlanması ve bir çok fonksiyonu , çok küçük bir hacimde dahi yapabilmeleri onları daha da aktif kılmıştır. Fakat esas gelişim, programlanabilir dijital sistemlerin ortaya çıkması ve mikroişlemcili kontrolün aktif kullanıma geçirilmesinin bir sonucudur. Mikroişlemcili kontrolün, mikroişlemci tabanlı komple sistemlere yerini bırakmak zorunda kalması, Z80 ile aylarca süren tasarlama süresinin yanında, en azından 50 tane baskı devre yaptırmak zorunda kalınması ve en küçük değişikliğin bile ağır bir yük olmasının bir sonucudur. İşte bu noktada PLC’ler hayata girmeye başlamıştır.
İlk ticari PLC, 1969 yılında MODICON firması tarafından geliştirilmiştir. O yıllarda, röleli kumanda devreleri yerine kullanılmak üzere geliştirilen bu cihaz ile yalnız temel lojik işlemler yapılabildiğinden PLC olarak adlandırılmıştır. İlk PLC ‘nin endüstride başarı ile uygulanmasından sonra, Allen-Bradley, General Electric, GEC, Siemens ve Westinghouse gibi firmalar orta maliyetle yüksek performanslı PLC’ler üretmişler, daha sonra Mitsibishi, Omron ve Toshiba gibi firmaların ucuz maliyette yüksek performanslı PLC’ler geliştirmelerinden sonra, bu cihazlar endüstriyel otomasyon devrelerinde yaygın olarak kullanılmaya başlanmıştır.
Günümüzde üretilen denetleyicilerde, temel lojik işlemlere ek olarak aritmetik ve özel matematiksel işlemler yapabilmekte ve bu nedenle daha karmaşık kumanda ve kontrol işlevleri geçekleştirilebilmektedir.
Bu denetleyicilerin geri beslemeli kontrol devrelerinde de kullanılmaya başlanması, alışılagelmiş PLC adının tartışılmasına neden olmuştur. Bir çok üretici firma, bu denetleyicilerin hem lojik temelli kumanda devrelerinde hem de geri beslemeli kontrol sistemlerinde kullanılmaları nedeni ile, PLC yerine Programlanabilir Denetleyici (Programmable Controller) adını kullanmayı uygun bulmuş ve kişisel firmalar ise, kişisel bilgisayarlarla karıştırmamak ve ilk kez PLC adı ile üretildiğinden bu ismi kullanmayı sürdürmüşlerdir.


Şekil 1.1-PLC’nin Çevresel Elemanlarla Etkileşimi

Şekil 1.1 deki blok diyagramda da gösterildiği gibi PLC; sensörlerden aldığı bilgiyi kendine verilen programa göre işleyen ve iş elemanlarına aktaran bir mikroişlemci sistemdir. Sensörlere örnek olarak, herhangi bir metali algılayan ekdüktif sensör, statik elektrik bir cismi hisseden kapasitif sensör, ışığı algılayan optik sensör, PLC girişine uygun gerilim vermede uygulanan buton ve anahtarlar verilebilir. İş elemanları için ise PLC çıkışından alınan gerilimi kullanarak hareket enerjisi uygulanan motorlar, bir cismi itme ve çekmede kullanılan silindirler, ışık yayan lambalar uygun örneklerdir.
Son yıllarda endüstride PLC kullanımına olan talebin hızla artmasının nedenleri, PLC’nin özellikle fabrikalarda otomasyon, asansör tesisatları, otomatik paketleme, enerji dağıtımları sisteminde ve taşıma bandı sistemlerinde, doldurma sistemlerinde ve dana birçok alanda üretimi destekleyen ve verim artışının yanı sıra ürün maliyetinin minimuma çekilmesidir. Klasik röleli kumanda sistemlerinin yerlerine PLC sistemi ile programlanabilir kontrol sistemlerinin alması teknik yönden büyük bir yeniliktir.
Küçük boyutlu birkaç PLC modeli dışında yeni üretilmekte olan bütün PLC modellerinde, bir kontrol algoritması yazmak için gerekli basit aritmetik işlemler yapılabilir. Bir PLC’nin endüstriyel otomasyon devrelerinde, lojik denetleyici veya endüstriyel kontrol sistemlerinde, sayısal denetleyici olarak kullanılması; PLC’lerin işlem yeteneğinden çok amaca uygun olarak giriş/çıkış birimlerinin varlığı ile ilgilidir. Eğer bir PLC’de analog işaretleri sayısal işaretlere dönüştüren (ADC) ve sayısal işaretleri analog işaretlere dönüştüren (DAC) giriş/çıkış birimleri yoksa veya bu birimler PLC’ye bağlanmıyorsa, işlem yeteneği ne olursa olsun bu PLC’yi sayısal denetleyici olarak kullanmak olanaksızdır.
PLC’lerin en yaygın kullanıldığı alanlar, endüstriyel otomasyon devreleridir. Bilindiği gibi, endüstriyel otomasyon devreleri lojik fonksiyonlarla ifade edilebilen sistemlerdir. Geleneksel olarak yardımcı röle veya kontaktör, zaman rölesi ve sayıcı gibi elemanlarla düzenlenen endüstriyel otomasyon devreleri, günümüzde yerini PLC’li endüstriyel otomasyon devrelerine bırakmıştır.
0oC-60oC arasındaki sıcaklıklarda ve %0-%35 nem oranındaki koşullarda güvenle kullanılabilen PLC’lerin giriş/çıkış birimlerinde 24VDC yada 110,220VAC gerilimler kullanılabilir.
1.2 PLC’lerin Gelişimi Ve Tercih Sebebleri:
25 yıl önce sanayi uygulamalarında kullanılmaya başlanmış ve son 10 yıldır IDEC, FESTO, MITSUBISHI, SIEMENS, AEG, OMRON, TOSHIBA, WESTINGHOUSE, GENERAL ELECTRIC, GEC gibi firmaların, tabanı ve programlama mantığı birbirine çok yakın, kendi aralarında değişik üstünlükler ile ayrılan PLC sistemlerini geliştirmeleriyle, otomatik kontrol sistemlerinde hız, kontrol, güvenlik, ürün kalitesi yanı sıra,yeni bir ürün imali için kumanda devrelerinin yeniden oluşturulması, montajı ve bağlantıları yerine sadece PLC programlama ile giderilmesi çok büyük bir avantaj sağlamıştır. Bu da PLC tabanlı kontrol sistemlerinin endüstriyel otomasyon, devrelerinden vazgeçilmez bir sistem olarak kullanılması ve her geçen gün yeni özellikler ile güncelleştirilmesi gereğini doğurmuştur.
PLC’lerin kullanılmadığı tarihlerde sistem ihtiyaçları değiştiği zaman röle bobin bağlantılarının komple değiştirilmesi gerekmekteydi. Böyle bir durumda eski modellerin her birinin değiştirilmesi mümkün olmakla birlikte gerek üretim hızı ve verim gerekse ekonomik açıdan bir takım dezavantajlar oluşturmaktadır. programlanabilir denetleyiciler geleneksel röleli kontrol devrelerinde birçok elle bağlantı işlemini elemine eder.
İşlemci tabanlı kontrol sistemi olan PLC sistemi ile röleli geleneksel sistemler karşılaştırıldığında PLC’nin küçük ve pahalı olmaması ayrıca bir üstünlük sağlar. Bunun yanı sıra programlanabilir denetleyiciler güvenilirlik, düşük güç tüketimi, kolay yayılma yeteneği, çeşitli sistemlere bağlanabilirlik, yeniden programlanabilme, ve esneklik gibi avantajlar sağlar.
1.3. Kontrol Sistemi Bakımından PC ve PLC’lerin Karşılaştırılması
Endüstriyel kontroldeki yeni trendler, software tabanlı kontrol sistemlerini gündeme gelmesine yol açmıştır. Kontrol sistemleri için PC tabanlı ya da PLC’ye dayalı kontrol yapısında karar vermeden önce, dikkate alınması gereken tüm noktaların titizlikle analiz edilmelidir.

Şekil 1.2 PC ile PLC’nin Karşılaştırılması

1.3.1. Donanım

PLC adından da anlaşıldığı gibi, PLC’de bir bilgisayarın en önemli özellikleri görülür. Fakat bu onun herhangi bir bilgisayarla aynı özelliklere sahip olduğunu göstermez. O kontrol amaçlı bir bilgisayardır; 55 derece sıcaklıkta bile rahatlıkta çalışır, bir ekran yada disket sürücüsüne ihtiyacı da olmayıp, kendi başına günde 24 saat çalışabilir.
PLC’lerin ortaya çıkışlarındaki temel noktalardan biride, önceden hazırlanmış ve kendi başına çalışabilecek parçaları birleştirerek, sorunları çözmektir. Sadece programınızı hazırlar ve programınızı kontrol edersiniz. Tasarım çalışmaları sırasında, elektronik iç yapıyla veya direkt olarak işlemci dili ve yapısıyla ilgilenilmediği için çok daha az bilgi ve uzmanlık gerektiren bu sistem, aynı zamanda kullanıcının hata yapmasını da zorlaştıran özelliklere de sahip olduğu için, bütün tasarımcılara tavsiye edilir.
Amatör veya profesyonel bir otomasyoncu olmak, bu sistemlerin kullanımında bir sorun çıkarmaz. Bir bilgisayarın kontrol işlemleri için, hem maliyeti yüksektir, hem de kontrol işlemlerinde her zaman gerekli olmayacak bir çok parçayı standart olarak içerir; fakat bizim için gerekli olan en temel ihtiyaç olan endüstriyel giriş ve çıkışları sağlamaz.

Endüstriyel giriş ve çıkışlar, bilgisayarınızın çalıştığı 5V değerlerinin çok üstündedir, tabi akım yönüne de bakılırsa, bilgisayarın bu kadar yüksek akımların onda biriyle bile baş edebilmesi ihtimal dışıdır. Bir PLC,seçilen tipe bağlı olmakla da beraber, 24V DC veya 220V AC gibi her yerde kullanılabilecek, bir motoru veya başka bir elektromekanik aleti kumanda edebilecek çıkış voltajlarına, ve ister dijital isterse de analog sinyal olsun çeşitli girişlere sahiptir. Bu girişlere bir düğmeyi, bir alarm çıkışını veya başka bir aletten gelen sıcaklık çıkışları da bağlanabilir. Bağlantıların yapılmasından ve program yazılmasından sonra; makinaları kumanda edecek olan PLC; girişlerdeki voltaj değerini okur, önceden yazılmış olan komutların gösterdiği işlemleri yapar ve istenilen çıkışlara voltaj verir yada vermez.

Bir bilgisayara çeşitli kartlar takarak belli bir seviyeye kadar dijital ve analog giriş/çıkış yapmak mümkün olabilir yani kontrol ve kumanda işlemleri yerine getirilebilir. Fakat bütün bunları yapmak için, bilgisayarın iç yapısıyla ilgili bir çok bilgiye ihtiyaç duyulur. Bilgisayarı, günde 24 saat gibi onun başa çıkamayacağı sürelerde ve onun giremeyeceği küçük panolarda kullanmak ve benzeri bir çok sorunla daha uğraşmak , hem vakit hemde maddi yönden avantaj sağlamaz.

1.3.1.1. Donanım kullanım süresi maliyetleri
PC dünyasındaki gelişmelerin, sistemin güncelliğini koruyabilmesi için her 2 ile 4 yılda bir yenilenmesi gerekmektedir. Diğer taraftan, endüstriyel teknolojiler için bu süre, 5 ile 7 yıl olarak ön görülmektedir.
Başka bir deyişle, PC tabanlı bir sistemin, güncel teknolojideki yeniliklere adapte olabilmesi açısından kullanım önemli bir husustur. PC tabanlı kontrol sistemi için, seçimde kritik olan ve yukarıda açıklanan etkenlerin her birinde risk/sorumluluk analizi yapılmalıdır. Analizi genele yayınca, sistem sorumluluğunun kimin üzerinde yoğunlaşmasının tercih edildiği belirleyici olacaktır.
Ayrıca, konuya satış sonrası destek olma açısından bakıldığında, PC tabanlı kontrol sisteminde, sistemi temin eden kaynaklar çoğalacağından, firmaların bu konudaki sorumluluğu da azalacaktır.

1.3.2. Yazılım
PC tabanlı kontrol sistemleri, uygulama için gerekli operasyonları gerçekleştirecek şekilde geliştirilen bir yazılım sistemidir. Bu nedenle bu tip sistemler, aynı zamanda yazılım motoru(soft control engine) olarak ta adlandırılmaktadır.

Unutulmamalıdır ki, PC tabanlı kontrol sistemi istendiğinde özel işletim sistemi için geliştirilmektedir. Bu noktada asıl mesele bir işletim sisteminin seçimidir. Windows NT, kabul edilebilir bir işletim sistemi olarak düşünülebilir.

1.3.3. Hafıza

Mbyte veya Gbyte düzeyinde hafıza gereksimi olan uygulamalarda, PLC’ler genelde yardımcı işlemci(micoprocessor) desteğine ihtiyaç duymaktadırlar. PC tabanlı sistemlerin, sabit disklerinin Gbyte düzeyine erişmesi, yüksek hafıza gereksimi olan uygulamalarda avantaj sağlamaktadır.
1.4 Kontrol Sistemi Bakımından PLC ile Elektromekanik Sistemlerin Karşılaştırılması
Bir tesiste elektriksel olarak yapılabilen en basit kontrollerden birisi de kilitleme devresidir. Kontrol tekniğinde kilitleme devresi olarak başlangıçta röle-kontaktör kombinasyonları daha sonraları ise transistor ve TTL devreleri ile gerçekleştirilen VE, VEYA gibi kapı devreleri ve Flip-Flop’lar kullanılmıştır. Teknolojik gelişmeler paralelinde mikroişlemcilerin gelişmesi sonucu elektro mekanik kilitleme devrelerinin yerine geçen PLC cihazları kullanılmaya başlanmıştır. Elektromekanik kontrol sistemlerinde uygun şekilde bağlama, kilitleme devrelerinde kullanılan ekipmanların birbirleri arasında, amacına uygun şekilde birleştirilmesidir. Başka bir kilitleme için başka bir elektrik tesisatının yapılması gerektiği açıktır. Az sayıda cihazın kullanıldığı bir kilitlemede böyle bir tesisatı yapmak yada değiştirmek zor değildir ama kullanılan materyaller arttıkça bunların bağlanması ve düzenlenmesi oldukça zaman alır ve oldukça fazla işçilik gerektirir. Bu tip tesisat ve kontrol yöntemleri seri üretim yapan tesisler ve otomatik çalışması gereken bantlarda büyük önem taşırlar. Bu tip sistemlerde emniyetli kontrol çok önemli bir rol oynar. Bununla birlikte yarıiletken teknolojisinin hızlı gelişimi ve buna paralel olarak entegre devre teknolojisi ile beraber bilgisayar sanayisinin kurulması, fabrika otomasyonunda, bu tekniğin kolayca uygulanabilmesini sağlamıştır. Programlanabilir bir otomasyon ile kontrolün otomasyon cihazlarına yazılan bir programdaki komutlar ile belirlendiğini görüyoruz.
Elektro mekanik kontroldeki gibi kontrol elemanları arasındaki elektriksel bağlantılar aynı zamanda kontrol programını oluştururken bu modern yöntemde bu bağlantılar sadece giriş çıkış temin ederler. Böylece bir otomasyon cihazından, bir programlama ünitesinden kontrolle ilgili olarak hazırlanmış olan bir programdan ve giriş çıkış işaretlerinden oluşur. Hafızalı ve programlanabilir lojik kontrol cihazlarında istenen kontrol fonksiyonları, bir program aracılığı ile komutlar şeklinde belirlenir. Basit bir programlama dilinde komutlardan veya kontak planı şeklinde hazırlanan bir programdan yada fonksiyon planı şeklinde oluşturulan programdan bir programlama ünitesi üzerinden belleğe verilir.
Otomasyon cihazının çalışması ile otomasyon cihazının kontrol ünitesi programı otomatik olarak tarar. Bu taramalar sırasında bellekteki adresler sıra ile sorulur. Program komutlarının bir kez taranmasından sonra, tarama otomatik olarak tekrarlanır. Bir otomasyon projesinin gerçekleştirilmesinde uygulamanın röle-kontaktörler ile ve PLC cihazları ile olması halinde aradaki fark şu şekilde açıklanabilir:
Röle kontaktör sistemi ile PLC cihazları ile

1. Problemin belirlenmesi
2. Ön projelendirme ve cihaz seçimi
3. Akım yolu şemasının yapılması
4. Cihazların montajı
5. Kablolama işlerinin yapılması
6. Kablolama testinin yapılması
7. İşletmeye alma ve değişiklikler
8. Dökümanlama/Arşivleme

Tablo 1.1- Röle ve PLC Cihazlarında Proje Gerçekleştirme Aşamaları

PLC cihazlarının otomasyonunda, elektro mekanik sistemlere nazaran ekonomik açıdan avantajlı olmasının yanında, diğer önemli üstünlükleri nedeni ile günümüzde oldukça yaygın olarak kullanılmaktadır.
1.4.1 PLC’nin Elektromekanik Sistemlerden Ana Üstünlükleri
Ana üstünlükleri şu şekildedir:

1) Elektriksel fonksiyon ve tüm kilitleme ile kontrollerin, otomasyon cihazların programı ile ilgili olması nedeni ile herhangi bir değişiklik, yapılan elektrik tesisatından bağımsız olarak programlama cihazında tuşlara basılarak yapılabilir.

2) Hiçbir hareketli yanı olmadığı için akım gerektirmez.
3) Elektro mekanik kontrol tekniğine göre enerji bakımından daha tasarrufludur.
4) Kapladığı hacim yönünden yer ve malzeme tasarrufu sağlar.
5) Bütün giriş çıkışlarda işaret seviyeleri LED’lerle gösterildiği için tüm sinyallere hakim olma imkanı mevcuttur. Arıza anında büyük kolaylık sağlar.
6) Programın elektriksel tesisatından bağımsız olması, dolayısıyla ile kısmi işletmeye alma yada müsaade etmesi en büyük avantaj sayılmalıdır.
7) Projenin gerçekleştirilmesinde aşamalar daha kısa olduğu için zamandan tasarruf sağlanır.
8) Otomasyonda kullanılan programlar kolayca kopya edilebilir.
9) Güç çıkışları transistorlu olduğu için diğer kontaktörlü sisteme göre kontrol enerjisi tasarruf yönünden de üstünlük sağlar.

Bir programlama cihazı ile bütün devreler programlanabileceği gibi ilgili bütün kilitlemeler, sayıcı devreleri, flip-floplar, zaman devreleri oluşturulabilir. Kontrol genel olarak; analog ve dijital olarak gruplandırılabilir. Analog bir kontrolde, kontrol büyüklüğünün genliği ve işareti önemlidir. Sayısal kontrolde ise kodlanmış sayılar bilgiyi taşırlar.

Endüstriyel kumanda devreleri lojik temele dayanan aç-kapa (ON-OFF) ya da çalış-dur biçiminde çalışan geleneksel olarak kontaktör, yardımcı röle ve zaman rölesi gibi elemanlarla gerçeklenen devrelerdir.
Yeterli sayıda giriş-çıkış birimleri,temel lojik işlemleri yapmak için gerekli komutlar,zamanlayıcılar ve yardımcı rölenin işlevini üstlenecek saklayıcıların bulunduğu bir PLC ile geleneksel kumanda devrelerinin işlevine sahip PLC’li kumanda devreleri gerçeklenebilir.

Endüstriyel kumanda devrelerinin PLC’lerle gerçeklenmesi iki adımdan oluşur:

A) Kumanda probleminin çözümü için gerekli lojik fonksiyonun veya kontaklı kumanda devresinin tasarlanması,
B) Elde edilen lojik fonksiyonun veya kontaklı kumanda devresinin programlanması ve PLC’ye yüklenmesi

Kumanda probleminin çözümüne ilişkin lojik fonksiyonun veya kontaklı kumanda devresinin tasarlanması için ya lojik devre tasarım yöntemlerinden, yada varolan endüstriyel kumanda devrelerinden yararlanılır.

Şekil 1.3-Elektromekanik sistemle kontrol
Lojik devre tasarım yöntemleri ile elde edilen lojik fonksiyonlar kolayca programlanabilir. PLC’ler belirli bir kumanda işlemi için tasarlanmış bulunan endüstriyel kumanda devrelerinin programlanmasına uygun yapıdadır.
Tasarlanmış bir kumanda devresinin programlanması ve yazılan programın PLC program belleğine yüklenmesi ile tasarım süreci tamamlanır. PLC’ler için kumanda devresi ile ilgili kişilerin kolayca anlayıp uygulayabileceği programlar kullanılır. programlama için ya özel bir programlayıcı,ya da PLC’leri programlamak amacıyla geliştirilmiş ve kişisel bilgisayarlarda DOS veya WINDOWS ortamında çalışan paket programlar kullanılır.
Özel programlayıcı cihazlarında, genellikle deyim listesi ile programlama, kişisel bilgisayarlarda ise bütün programlama teknikleri kullanılır.

Şekil 1.4 -SIMATIC PLC cihazı ile kontrol

Sonuç olarak;

K1 ve K2 ye artık ihtiyaç yoktur. Tüm kablo bağlantılarına da ihtiyaç yoktur. Yapacağımız iş sadece programı SIMATIC cihazına yüklemektir. Programı istediğimiz zaman değiştirebiliriz. Sistemi genişletme imkanımız her zaman mevcuttur.

 

[Klavyeah]

1.5. Bir Kontaklı Kumanda Devresi ile PLC Kumanda Devresinin Karşılaştırılması

Belirli işlevi yerine getirmek için tasarlanmış geleneksel kontaklı kumanda devresi, aynı yapı kulanılarak bir PLC’li kumanda devresine dönüştürülebilir. Bu şekilde gerçeklenmiş bir PLC’li kumanda devresi, genellikle, kontaklı kumanda devresi ile aynı işlevi görür. Bununla birlikte, her iki tür devre arasında, aşağıda açıklanan nedenlerden dolayı farklı çalışma biçimleri ortaya çıkabilir.

şekil 1.5 DIN ve ANSI standartlarına göre çizilmiş bir kumanda devresi

1.Kontaklı kumanda devrelerinin işleyişi ile PLC’li kumanda devrelerinin işleyişi farklıdır. PLC kumanda devrelerinde, çıkışların hesaplanması, programda yazılan sıraya göre olur. Kontaklı kumanda devrelerinde ise,
böyle bir çalışma biçimi söz konusu değildir, devre elemanları paralel çalışır. örneğin şekil 1.5’deki kontaklı kumanda devresinde, S1 butonu basıldığında K1 ve K2 kontaktör bobinleri aynı anda gerilim alır. Bu kumanda devresinin PLC ile gerçeklenmesi durumunda şekil 1.6’da ise, önce K1 kontaktörüne ilişkin çıkış değeri, daha sonra K2 kontaktörüne ilişkin çıkış değeri hesaplanır.

şekil 1.6. PLC giriş çıkış noktaları ve merdiven diyagramı

Her iki devrenin çalıştırılması durumunda, çıkışların aldığı değerleri hesaplamak için önce şekil 1.6’da verilen devreyi tekrar göz önüne alınırsa kontaklı kumanda devrelerinde, kontaktör veya rölenin bobin devresine gerilim uygulandıktan belirli bir süre sonra kontakları konum değiştirir. Bobinine gerilim uygulanan bir kontaktörün kontaklarının konum değiştirmesi için geçen süre kapama gecikmesi olarak tanımlanır ve bu değer kontaktörün tipine bağlı olarak 10 ms ile 50 ms arasında değişir. örneğin şekil 1.5 de verilen kontaklı kumanda devresinde , S1 butonuna basıldığında K1 ve K2 kontaktör bobinlerine aynı anda gerilim uygulanır. Bu kontaktörlerden kapama gecikmesi daha kısa olan kontaktör devreye girer. Kapama gecikmesi daha uzun olan kontaktör hiçbir zaman devreye giremez.

Her iki kontaktör kapama gecikmelerinin eşit olması durumunda hangi kontaktörün daha önce devreye gireceği belirsizdir, devreye ilk giren kontaktör devrede kalır. şekil 1.5’de verilen kumanda devresi PLC ile gerçeklenmek istendiğinde PLC giriş-çıkış bağlantıları ve merdiven diyagram programı şekil 1.6’daki gibi olur. şekil 1.6’da verilen merdiven diyagram programı yürütüldüğünde, sırayla aşağıdaki işlemler gerçekleşir.

X1 ve X2 giriş değerleri okunur ve giriş görüntü belleğine alınır. Yalnız S1 butonuna basılması durumunda, giriş görüntü belleğine X1=1 ve X2=0 dır.

Merdiven diyagramının birinci basamağındaki Y1 çıkış değeri hesaplanır ve saklanır.Y1 çıkışı; X1=1, X2=1 ve Y2=0 olduğundan Y=1 olacaktır.

Y1 ve Y2 değerleri çıkış görüntü belleğine yazılır, çıkış birimine transfer edilir ve 1. adıma dönülür.Y1=1 ve Y2=0 olduğundan K1 kontaktörü bobini gerilim alır ve devreye girer.K2 kontaktörü ise devreye giremez
Tekrar 1. Adıma dönüldüğünde, S1 butonu serbest bırakılmış olsun. Bu durumda Y1 değeri, önceki adımda Y1=1 olduğundan, Y1 çıkışı lojik 1 değerinde kalacaktır.S0 durdurma butonuna basıncaya kadar Y1=1 değerini koruyacaktır. Bu devrede Y2 çıkışı hiçbir zaman etkin olamaz.

Y1 ve Y2 çıkışlarına ilişkin lojik fonksiyonlar yazılarak olası giriş kombinasyonların, Y1 ve Y2 değerleri bir tablo bir tablo halinde verilebilir.Y1 ve Y2 çıkışlarına ilişkin lojik fonksiyonlar.

biçiminde verilebilir. Bu fonksiyonlara göre, X1 ve X2 girişlerinin çeşitli kombinasyonlarında, Y1, Y1+ ve Y2, Y2+ çıkışlarının aldığı değerler Tablo 1.2’deki gibidir.

Tablo 1.2. X1 ve X2 girişlerinin çeşitli kombinasyonlarında, , Y1, Y1+ ve Y2, Y2+ çıkışları

şekil 1.6 ‘de verilen merdiven diyagramı programında, Y1 ve Y2’ye ilişkin program basamaklarının yeri, değiştirildiğinde, devrenin çalışma biçimi değişir. örneğin, Y2’ye ilişkin basamak daha önce yazılırsa, bu kez S1 butonuna basıldığında, Y2=1 olur ve Y1 çıkışı hiçbir zaman(Y1=1) olmaz.

şekil 1.7 Kontaklı Kumanda Devresi

2.Kontaklı kumanda devrelerinde, kontakların fiziksel yapısından kaynaklanan kısıtlamalar vardır. Boolen Cebri aksiyomunun her zaman geçerli olabilmesi için butona basıldığında kontaklar konum değiştirirken de, devrenin sürekli kapalı kalması gerekir.

Kontaklı kumanda devrelerinde kullanılan buton, kontaktör veya röle gibi elemanlara ilişkin kontaklar, özel yapılar dışında, genellikle bu özelliği sağlamaz. Bu nedenle, herhangi bir kontaktör yada röle bobinine ilişkin normalde açık(NA) ve normalde kapalı (NK) kontaklar içeren geri beslemeli bir kontaklı kumanda devresi, öngörüldüğü gibi çalışmayabilir. şekil 1.7’de bu tür bir kontaklı kumanda devresi ve aynı devrenin PLC ile gerçeklenmesi halinde Ladder diyagramı programı verilerek, her iki devrenin çalışması karşılaştırılmıştır.

şekil 1.8 PLC’li Kumanda devresi

Bu iki devre için, S1 butonuna ardarda iki kez basılıp bırakıldığında, Y1 ve Y2’nin alacağı değerler Tablo1.3’daki gibi değişir.

Tablo 1.3.Kontaklı kumanda ve PLC’li kumanda devrelerinde S1’e göre Y1,Y2 çıkışları

Her ne kadar kontaklı kumanda devrelerinin çalışma biçimi ile merdiven diyagramı programının yürütülüş biçimi farklı olsa da aynı sonuç elde edilen devrelerde vardır.

1.6. PLC Büyüklükleri ve Uygulamaları

PLC’ lerin bir çok ölçüde fark ve çeşitleri vardır. Sembolik olarak üç ayrı kategori büyüklüğü içerisinde;Küçük(Small), Orta (Medium) ve Büyük (Large ) sınıflandırılır.

Küçük(Small): Bu gurubdaki kategoride PLC 128 I/O’nun üzeri giriş/çıkış ve 2KBbyte’ın üzerindeki hafızaya sahiptir.

Orta(Medium): Bu gurubdaki kategoride PLC’ler 2048 I/O ve 32 Kbyte’ın üzerindeki hafızaya sahiptir. özel I/O modülleri bu kategoride analog fonksiyonları, işlem kontrol uygulamaları içerisinde örneğin, ısı, baskı, sıkma, akış, ağırlık, pozisyon (durum) gibi kolaylıkla adaptasyon sağlamaktadır.

Geniş(Large): Bu gurubdaki kategoride PLC’ler 8192 I/O ve üzeri giriş/çıkış modüllü ve 750 Kbyte hafıza ve üzerine sahiptir. Bu tür gurup, PLC’ye kuvvet veren limitsiz uygulamalar içindir.

PLC’ler günümüzde endüstrinin her dalında kullanılmaktadır. Kimya ve otomotiv sanayinde kağıt ve çelik üretimine ve otomasyon gerektiren imalathanelerde umumiyetle kulanılmaktadır. Başlıca kullanım alanlarını sıralarsak;

Bina otomasyonu, Hidrolik presler,Trafik lambaları, Konveyorler, Otomatik kapılar, Asansörler, Isı kontrolü gerektiren fırınlar, Karıştırıcılar, şişeleme makineleri,Paketleme makineleri, Pompalar, Hidrolik kaldırma platformları, Otomatik süt sağım makineleri vb. gibi yerlerde kullanılmaktadır. Kullanım alanları buna benzer olarak

artırılabilir:Bu örnekleri daha detaylı olarak incelenmek gerekirse;

a) Konvoyör Sistemleri:

Motorları durdurmak çalıştırmak, gelen malzemeleri saymak için bir program yazarak, 15 dakikalık bir zaman ayırmak yeterlidir. Ayrı ayrı taşınan malzemeleri sayabilir ve stoklar da, daha rahat tutulabilir.

b)Kapı Kontrol Sistemleri:

PLC küçük boyutlarıyla en küçük makinalara bile sığar; mesela giriş-çıkışlarda kapıların kontrolünü yapabilir, araç geldiğinde kapıları otomatik açıp kapayabilir.

c)Trafik Lambaları:

Trafiğin durumuna göre trafiği yönlendirilebilir. Trafik ışıklarını rahatça programlayıp bırakılırsa, gerisini PLC halledecektir.

d)Paketleme makineleri:

Paketlemenin her türlü aşamasında her türlü kontrolü yapmak, çeşitli işlemleri sırayla ve istenilen sayıda yapmak ve üretilen paketleri saymak PLC çok kolay yapılacaktır.

e)Fırınlar :

Isı proses değerlerinin ölçülmesi, sıcaklığın ve prosesin istenilen şekilde yönlendirilmesi ve vanaların açılıp-kapatılması için artık eski metodları kullanılmayacak; PLC’yi programlayarak; hem yer, hemde maliyet olarak daha avantajlı daha güvenilir bir sistemle çalışma imkanına sahip olunacak. .Kumanda panosunda elemanlar daha azalacağı için hata bulmak kolaylaşacak ve fırın ısısını ve çalışma süresini kontrol etmek için rahatlıkla ekran takılabilecektir.

f)Karıştırıcılar(Mixer):

Kazanların istenilen şekilde doldurulup-boşaltılmasını, ve istenilen sıcaklığa ulaşıldığında karıştırma işleminin başlamasını ve bitmesini, daha sonrada materyalin boşaltılmasını sağlamak için PLC kullanılır.

g)şişeleme Makineleri:

şişeleri saymak, uygun zamanlarda vanaları açmak, kapakları takmak ve hatta şişeleri istiflemek gibi işler.

h)Hidrolik presler:

Preslerin kumandasında kullanılan bütün kumanda sistemini bir PLC ile çok daha rahat yapılabilir ve böylelikle uluslar arası standartlara uygun presler yapmak daha kolay olacak, çünkü mekanik yöntemlerle veya klasik panolarla uygulanması gereken bir çok güvenlik önlemini, program yazarak çözülebilir. Kullanılan elektrik veya elektronik elemanlardan bir çoğunu iptal edip, yerine PLC kullanılırsa daha az vakitte, da güvenilir ve daha az yer kaplayan sistemler kurulabilecektir.

ı)Pompalar:

Diyelim ki pompanız var, son seferde kaç litre satış yaptığınız veya makina açıldığından beri kaç litre satış elde ettiniz. Litre fiyatınız ne kadar ve müşteri size ne kadar bir ücret ödeyecek. Programınızı yazın ve gerektiğinde birim fiyatları değiştirin, yada şu andaki enflasyona göre otomatiğe bağlayın ve mesela ayda %15 artış sağlayın.

1.7. Programlayıcı Birimi:

Programlayıcı arabirimi PLC’leri programlamak ve yazılan programın derlenip program belleğine yüklenmesi amacıyla kullanılır. Programlayıcı birimi mikroişlemci tabanlı bir özel el cihazı olabileceği gibi bir kişisel bilgisayarda olabilir. Bu birim, programın yazılması, PLC’ye aktarılması ve istenirse çalışma sırasında giriş/çıkış veya saklayıcı durumlarının gözlenmesi ya da bazı parametrelerinin değiştirilmesi olanakları sağlar.

Günümüzde PLC’leri programlamak için daha çok kişisel bilgisayarlar kullanılır. Herhangi bir kişisel bilgisayara yüklenen bir editör-derleyici program yardımıyla PLC’ler daha kolay bir biçimde programlanabilir. Her PLC üreticisi firma, özellikle kumanda devreleri ile ilgili kişilerin kolayca kullanabilecekleri veya uyum sağlayabilecekleri editör derleyici programları geliştirmişlerdir. Programlama için kişisel bilgisayarlarda Dos veya Windows ortamında çalışan paket programlar kullanılır. özel programa cihazlarında, genellikle deyim listesi ile programlama, kişisel bilgisayarlarda ise bütün programlama teknikleri kullanılmaktadır.

BöLüM II
PLC BöLüMLERiNiN iNCELENMESi

2.1. PLC’nin Donanımı:

Genel olarak PLC aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi bölümlere ayrılmıştır:
A) Giriş-çıkış Birimleri (Input-Output Sections)
B) Merkezi işlem Birimi (Central Processing Unit-CPU)
C) Bellek (Memory)
D) Sinyal Taşıma Sistemleri (BUS Systems)
E) Güç Kaynağı (Power Supply)
F) Programlama Cihazları (Programming Devices)
ilk etapta PLC’yi 3 ana bölümde inceleyecek olursak; Merkezi işlem Birimi, Giriş/çıkış Birimi, Programlama birimi şeklinde ayırabiliriz. Aşağıdaki şekil bu bölümleri göstermektedir:

şekil 2.1 PLC’nin Bölümleri

2.1.1. Merkezi işlem Birimi (CPU, Central Processing Unit) :
Merkezi işlem Birimi PLC sisteminin beyni olup içerisinde çok çeşitli lojik kapı devreleri mevcuttur. CPU bir mikroişlemci tabanlı sistem olup kontrol röleleri, sayıcı zamanlayıcı gibi fonksiyonları yerine getirir. CPU; çok çeşitli sensör devrelerinden gelen giriş bilgilerini okuyarak bellekteki depolanmış kullanıcı programını yerine getirerek, uygun çıkış komutlarına ve kontrol devrelerine gönderir.
Merkezi işlem birimi, güç kaynağı (power supply) ve işlemci-bellek (processor-memory) modülleri arasındaki haberleşmeyi sağlar. şekil 2.2’de basitleştirilmiş blok şema görülmektedir.

şekil 2.2 Basitleştirilmiş CPU yapısı
Güç kaynağı birimi işlemci ve bellek ile birlikte şekil 2.3’de görüldüğü gibi bu iki birimi çevrelemiş olarak da bulunabilir.

şekil 2.3 CPU’dan Ayrı Bulunan Güç Kaynağı Birimi

CPU deyimi sık sık işlemci (processor) deyimi ile birlikte kullanılmaktadır.
Programlanabilir denetleyicilerin beyni olan CPU ünitesinin büyük bir bölümünü işlemci-bellek birimi oluşturmaktadır. Bu birimde;mikroişlemci, bellek çipleri, bilgi okuma ve bellekten bilgi isteme ve programlama cihazıyla işlemcinin gereksinim duyduğu haberleşme devreleri bulunmaktadır.
PLC’nin gelişimi CPU’nun özelliklerinin artmasıyla paraleldir. Günümüz PLC sistemleri pek çok işlemi yapabilir niteliktedir. Bunlar ;

• Mantıksal işlemler
• Sayma işlemleri
• Zamanlama,
• Karşılaştırma
• Matematiksel işlemler
• Regülatör kontrolü
• Mandallama
• özel tanı işlemleri
• Kayan sayıcıların işlenmesi
• Kod çevirme

Programlanabilir denetleyicilerin beyni olan CPU ailesinin büyük bölümünü işlemci bellek (processor memory) birimi teşkil etmektedir. Bu modül; mikroişlemci, bellek çipleri, programlama cihazı ile işlemci arabirimi için gerekli iletişim devrelerini kapsamaktadır. Daha küçük sistemlerde mikroişlemci, bellek ve iletişim tek bir modül içerisinde bulunabilir.

işlemci ve I/O (Input/Output) modülleri tarafından, kullanılan düşük seviyeli voltaj için bir doğru akım güç kaynağı gereklidir. Bu güç kaynağı CPU çatısı altında olabileceği gibi;PLC sistemi bünyesinde bağımsız fakat PLC sistemine bağlı olabilir.

Son dönemlerde PLC’ler temel lojik işlemleri çok hızlı yerine getirebilecek karar verme kapasitesine sahiptir.
2.1.2. I/O Giriş/çıkış Birimleri

I/O kısmı giriş ve çıkış modüllerinden ibarettir. I/O sistem formları denetleyiciye bağlanan cihazlar aracılığı ile irtibatlandırılır. Bu arabirimin amacı; harici cihazlara çeşitli sinyaller alma gönderme durumlarıdır. Giriş cihazları örneğin; push-button (dokunulduğunda ON, bırakıldığında OFF) limit switches (sınır anahtarları) sensörler, seçici anahtarlar,thumbwheel anahtarlar giriş modülü üzerindeki terminallerle irtibatlandırılır.

Nasıl ki bir PLC’nin beyni CPU ise giriş/çıkış modülleri de PLC’nin gözü kulağı ve dilidir. Giriş/çıkış birimi bir giriş/çıkış rafından ibarettir. Giriş/çıkış birimleri makine veya işlem cihazlarında 120VAC değerdeki sinyali kabul eder ve denetleyicinin kullanabileceği 5VDC sinyal formuna dönüştürür. çıkış biriminde denetleyici sinyalleri (5VDC), harici sinyallerde 120VAC olarak makine veya işlem kontrolünde kullanılır. Bu çıkış sinyalleri optik izolatörler veya güç elektroniği elemanları kullanılarak yüksek akım kontrolü sağlanır.
işlemci ile giriş/çıkış rafları arasındaki iletişimde ayrı bağlantı kablolarına müsaade edilir. Bu durum aşağıdaki şekilde görülmektedir.

şekil 2.4 işlemci ile I/O Rafları Arasındaki iletişim

Giriş/çıkış birimlerinde her bir giriş/çıkış özel bir adrese sahiptir. Bu adresler işlemci tarafından bilinmektedir. Giriş/çıkış birimlerine giriş/çıkış elemanlarını irtibatlandırmak veya ayırmak (takmak ve çıkarmak) çok kolay ve pratiktir. Ayrıca diğer bir modül ile değiştirmek son derece basittir. Giriş/çıkış devresini ON/OFF durumunu her bir modül lambalar ile göstermektedir. Bir çok çıkış modülü aynı zamanda atık sigorta göstergesine sahiptir.
çıkış cihazları örneğin küçük motorlar gibi, motor başlatıcıları,selenoid valfler ve gösterge ışıkları çıkış modülü üzerindeki terminallere irtibatlanır. Bu cihazlar aynı zamanda günlü hayatta baş vurulan elemanlardır.
istenen program, programlama cihazı veya terminal ile işlemcinin belleğine yüklenir. Bu program röle ladder lojiği kullanılarak girilir. Program, asıl denetim veya makinelere kadar ardışıl işlemlerle sonuçlandırılır.

2.2 Ayrı Giriş/çıkış Birimleri:

Bir çok I/O birimi bu türdendir, ve en çok kullanılan arabirim modülüdür. Bu tip arabirim, ON/OFF kontrol sağlayan seçici anahtarlar (sellektör switches) push buttons (basmalı butonlar ) ve sınır anahtarları ( limit switches) gibi girişlerin bağlanmasını sağlar.

Aynı şekilde çıkış kontrolü lambalar (lights) , küçük motorlar (small motors), selenoid’ler (selonoids) , röle ve motor startörleri gibi ON/OFF anahtarlama kontrolüne sahip cihazlarla sınırlandırılmıştır. Her bir ayrık I/O modülü gücünü ortak voltaj kaynağından almaktadır. Bu voltajlar farklı büyüklük ve tipte olabilir. Bunlar mevcut çeşitli AC ve DC voltaj değerlerinde olup aşağıda verilmiştir.

Tablo 2.1 Tipik bir PLC’nin özellikleri

şekil 2.5 AC Giriş Arabiriminin Blok Diyagramı
Yukarıdaki şekil 2.5’de giriş modülüne bir alternatif akım için giriş yapılan blok diyagramı göstermektedir. Giriş devresi iki temel bölümden oluşmuştur: Güç ve lojik bölümü. Bu bölümler elektriksel olarak bağımsız iki birim olmakla birlikte normalde bir devre içinde birleştirilmişlerdir
şekil 2.7 220 Volt’luk girişin PLC girişine bağlanması
Basmalı buton (puss button) kapatıldığı zaman 220V AC R1 ve R2 dirençleri üzerinden köprü tip doğrultmaca uygulanır. Optik izolatördeki led ile diğer tarafta optik olarak(ON-OFF),düşük seviyeli DC gerilim elde edilir(5V DC).
Zener diyot voltaj sınırı, düşük seviyeli voltajın meydana getirilebildiği duruma göre ayarlanır. Foto transistörle led’den ışık çarptığı zaman işlemciye düşük seviyeli(5 VDC) böylece iletilmiş olur. Optik izolatör yalnızca lojik devrelerden yüksek AC voltajı ayırmakla kalmaz aynı zamanda işlemciye geçici hat voltajın değişiminin getireceği zararlara karşı korur. Ayrıca izolatör optik izolatör elektriksel gürültü etkisinden işlemciyi korumaktadır. Kuplaj ve izolasyon bir pulse transformatörü kullanılarak meydana getirilebilir.
şekil 2.8’de tipik bir çıkış için arabirim modülünün blok diyagramı görülmektedir. Giriş modülüne benzer olarak çıkış modülü de güç ve lojik bölüm olmak üzere iki kısımdan oluşmaktadır.

şekil 2.8 çıkış Arabirim Modülünün Blok Diyagramı
Güç ve lojik birimleri birbirine bir izolasyon devresi ile kuple edilmişlerdir.
şekil 2.9 Bir AC çıkış Modülünün Basitleştirilmiş Devresi
çıkıştaki cihaz lojik bölümden gelen 5V sinyalin kontrol ettiği elektronik bir anahtar aracılığı ile kontrol edilmektedir. şekil 2.9’da tipik bir AC modülünün şematik bağlantı devresi görülmektedir.
Bu birimde lojik programa uygun olarak işlemci tarafından çıkış durumları set edilir. işlemci tarafından bir çıkış gerilimi uygulandığında (5VDC), optik izolatörlerdeki LED’in ışık yayması ile birlikte fototransistör anahtarlanarak iletime geçirilir buda triyağın tetiklenerek iletime geçirilmesi ve çıkış elemanı olarak kullanılan lambanın ON durumuna dönmesi demektir.
Lojik birimdeki LED’in sönmesi ile birlikte lojik 0 durumu oluşur ve fototransistör iletime geçemez. çıkış AC olduğu için triyak kesime gidecektir. Eğer çıkışta bir DC makine kontrol edilecekse, triyak zorlamalı bir devre ile kesime götürülür.
Güç bölümünde meydana gelebilecek arızalardan, optik izolasyondan dolayı PLC cihazı zarar görmeyecektir.
çalışma sırasında çok sayıda yüksek hızlı ON-OFF gerektiren durumlarda doğru akımda transistor, alternatif akımda ise triyaklı devreler tercih edilir. PLC üzerindeki çıkış modüllerinden yüksek akım çekilemez. örneğin kontak çıkışlı devreler 6A mertebesinde, triyak ve transistörlü devreler 1A yada 2A mertebesinde yüklenebilir. Her cihazın maksimum akım kapasitesi o modelin kataloglarında mevcuttur.
Yüksek akımlarda triyak veya diğer yeni etken elemanlar yerine standart röleler kullanılmalıdır. PLC cihazlarında geri beslemeli kontrol uygulamaları için gerekli olan analog/dijital çevirici (ADC) ve dijital/analog çevirici (DAC) gibi giriş/çıkış birimi mevcuttur.
2.2.1.Analog Giriş/çıkış birimleri (I/O Modules)
ilk üretilen PLC’ler sadece ON-OFF kontrollü cihazlara bağlanmaya izin veren ayrık giriş/çıkış arabirimleri ile sınırlandırılmıştı. Bu sınırlandırmadan dolayı birçok işlem uygulamaları kısmi olarak PLC tarafından kontrol edilebilmekteydi. Günümüz PLC’leri ise kontrol işlemlerinin çoğunu pratik olarak yerine getiren, analog arabirimleri ve ayrık giriş/çıkış arabirimlerini içermektedir. Analog giriş modülleri, analog girişlerden alınan analog akım ve gerilimleri alarak bir analog-dijital çevirici (ADC) aracılığı ile dijital data formuna dönüştürülür. Burada dönüşüm seviyeleri analog sinyal ile orantılı olarak 12 bit binary ve 3 dijit BCD kodlu değer olarak ifade edilir. Analog sensör elemanları ısı, ışık, hız, basınç, nem sensörleri gibi transduserlerdir. Bütün bu algılayıcılar analog girişe bağlanabilir.
Analog çıkış arabirim modülü, işlemciden dijital dataları alarak, gerilim ve akımla orantılı olarak dönüştürür ve bir cihazı analog olarak kontrol eder. Dijital data bir bütün olarak dijital-analog çevirici (DAC)’den geçirilerek, analog formda sinyal elde edilir.
şekil 2.10 Harici tel bağlantılı tipik bir çıkış modülü
Sonuç olarak;giriş/çıkış birimleri CPU’yu dış ortamdaki algılayıcılar ile işlemcilere bağlayan birimlerdir.
Dış ortamdaki bazı algılayıcılar şunlardır:
• Sınırlama anahtarları (limit switches)
• Basma düğmeler (push buttons)
• Basınç anahtarları (pressure switches)
• Seviye anahtarları
• Basınç uyarıcıları
• Dönüştürücüler (transducers)
• Seçici anahtarlar (selector switches)


PLC’nin çıkış sinyallerine göre çalışan dış ortamdaki işlemcilerden bazıları şunlardır:

• Selenoid valfler
• Lambalar
• Motor sürücüleri
• Röleler
• Kontaktörler
• Göstergeler

2.3. Giriş Ve çıkışlara Bağlanan Sensör Ve iş Elemanları
2.3.1. Giriş ünitesine Bağlanan Sensörler
şekilde PLC girişine bağlanan sensörlerin başlıcaları görülmektedir. şekil2.11.a’da düğmeyle kumanda edilen normalde açık kumanda olan kapayıcı kontak sembolü verilmiştir.

şekil 2.11 çıkış ünitesine bağlanan iş elemanları (a)Düğme ile kontrol edilen normalde açık kapayıcı kontak sembolü(b)Normalde açık kapayıcı kontak(c)Normalde kapalı açıcı kontak(d)indüktif sensör(e)Kapasitif sensör(f)Işığa duyarlı Optik Sensör
Elektirik anahtarlama sembollerinden şekil 2.11.b’de normalde açık, kapayıcı,anahtara basıldığında kısa devre olur ve PLC’ye 24 volt verir. şekil 2.11.c’de ise normalde kapalı açıcı kontak tersi işlemi yapar yani anahtara basıldığında PLC’ye gelen 24 voltu keser.2.11.d’deki endüktif sensör iki besleme(24V-0V) ucu ve bir çıkışa sahiptir. Etki alanı dahilinde mağnetik bir madde (metaller gibi) bulunursa çıkışında 24 V verir aksi taktirde çıkış 0 volttur. Kısaca belirtmek gerekirse aktifken çıkış veren sensördür. şekil 2.11.e ve 2.11.f de ise sırasıyla statik elektriğe duyarlı (herhangi bir cismi algılayabilir) kapasitif sensörle, ışığa duyarlı optik sensörler görülmektedir. üç sensörde aynı şekilde çalışır.
2.3.2. çıkış ünitesine Bağlanan iş Elemanları
PLC çıkışından 24 voltluk bir gerilim alınabilir. Eğer kontrol edilen iş elemanı daha farklı bir gerilim veya akımla çalıştırılıyorsa ara bir devre(röle gibi) kullanılması gerekir. Eğer farklı bir değişkenle(silindir kullanılıyorsa hava değişkendir) kullanılıyorsa; gerilimi kullanılan değişkene dönüştüren bir elemana ihtiyaç vardır. (Elekto-Valfler; elektrik-hava dönüşümünü sağlar.)
Başlıca çıkış ünitesi bağlantıları; AC-DC motorlar, lamba ve LED’ler, röleler, elektro-pnömatik valfler, ses uyarıcılarıdır.
2.4 Bellek (Memory)
Bellek, denetleyicideki kontrol plan veya programını saklamak için kullanılır. Bellekte saklanan bilgi, hangi girişe göre hangi çıkış işaretinin saklanacağı ile ilgilidir ve gerekli hafıza miktarını programın yapısı belirler. Bellek bit olarak isimlendirilen özel bilgi parçacıklarını depolar. 1Byte=8 bit ve 1024Byte=1K olup bellek kapasitesinin miktarı bu birimlerle ifade edilir.
2.4.1 I.Grup Bellekler
RAM (Random Access Memory) adı verilen rastgele erişimli belleklerdir. Bu tip belleklerde enerjinin kesilmesiyle birlikte eldeki bilgi kaybolur. Programlama esnasında yazma ve okuma işlemlerinin yerine getirilmesinde kullanılır. PLC cihazı bünyesinde mevcut olan pil (genelde 3.6V lityum pil kullanılır) ile RAM beslenerek program saklanabilir. Tabi ki batarya enerjisi bittiği anda program silinecektir. RAM bellek özellikle programların test çalışma durumlarında büyük kolaylık sağlar.
2.4.2 II.Grup Bellekler
ROM (Read Only Memory) verilen salt okunur belleklerdir. Bu bellek tipi silinebilir ve programlanabilir olmasına göre alt gruplara ayrılır.
2.4.2.1 PROM (Programmable Read Only Memory)
Programlanabilir salt okunur bellek (PROM); salt okunur belleğin (ROM) özel bir tipidir. PROM bellek başlangıçta bulunan ve ilave edilen bilgilerin çip içine yazılmasına
müsaade eder. PROM içine yalnızca bir defa bilgi yazılabilir.
PROM’un ana dezavantajı silinebilir ve yeniden programlanabilir olmamasıdır. PROM’da programlama, “eritme” veya “koparma” mantığına göre yapıldığından, eriyebilir bağlantıların eritilmesi geri dönüşü olmayan bir işlemdir. Bu sebeple PROM’un içine bir program kodu yazılmadan önce tüm hata kontrol işlemlerinin bitirilmiş olması gerekmektedir.
2.4.2.2 EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory)
EPROM olarak isimlendirilen “silinebilir, programlanabilir salt okunur bellek”, PLC cihazlarında sıkça kullanılan bellek tipidir. Yazılmış olan programlar önce EPROM belleğinde saklanır ve buradan merkezi işlem birimine gönderilir.
2.4.2.3 EAROM (Electrically Alterable Read Only Memory)
Elektrikle değişebilir salt okunur bellekler EPROM belleğe benzer fakat silmek için bir ultraviole ışık kaynağı gerekmez. EAROM çipi silerek temizlemek için bir silici gerilim uygun bir pine uygulanır. Bir defa silindikten sonra bellek tekrar programlanabilir.
2.4.2.4 EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)
EEPROM hafıza tipi ise EPROM hafızada olduğu gibi enerjinin kesilmesi durumunda bile eldeki bilgiler kaybolmaz. Yazma ve silme işlemlerinde özel araçlar gerekmez. PLC’ye monte edilen EEPROM veya EPROM hafızalar kaset içinde depolanmış bulunan programa göre çalışacaktır. Buna göre ROM kaset değiştirilerek istenilen program çalıştırılabilir.
Veri tablosu; giriş ve çıkış durumları, zamanlayıcı ve sayıcı değerleri ve veri depoları gibi bilgileri içeren, programı dışa taşımak için gerekli bilgileri depolar. Tablonun durum verisi ve sayılar olmak üzere 2 gruba ayrılır. 0 ve 1 durumları bit yerlerine kaydedilen bilginin ON-OFF durumudur.
PLC’nin giriş/çıkış işaret durumlarının tutulduğu özel bellek alanı giriş/çıkış görüntü belleği olarak adlandırılır. Giriş/çıkış arabirimi, bir giriş/çıkış birimi üzerinden kumanda elemanlarına bağlanır.
• Giriş Görüntü Belleği
Programın yürütülmesi sürecinde giriş birimindeki işaret durumlarının saklandığı özel bir bellek alanıdır. Her çevrimin başlangıcında giriş birimindeki değerler yeniden alınır ve bu değerler bir çevrim süresince değişmez.
• çıkış Görüntü Belleği
Kontrol programının yürütülmesi sürecinde hesaplanan değerlerin saklandığı özel bir bellek alanıdır. Kullanıcı programının yürütülmesi tamamlandığında çıkış birimine transfer edilir ve bir sonraki işleme kadar bu değerler tutulur.
2.5 Sinyal Taşıma Sistemleri (BUS Systems)
Giriş/çıkış modülleri ile mikroişlemci arasındaki bilgilerin taşındığı yollardır. Sinyaller elektriksel olarak taşınmaktadır.
Adress BUS: Bellek bölgeleri için seçilen adres bilgilerini taşır
Data BUS: Giriş/çıkış modüllerinden bellek bölgelerine karşılıklı olarak bilgi aktaran kanaldır
Control BUS: Transfer kontrolü ve CPU’nun senkronizasyonu için zamanlama sinyalleri taşır.

2.6 Programlayıcı Birimi

şekil 2.12 Siemens PLC Programlama ünitesi
PLC’leri programlamak ve yazılan programın derlenip program belleğine yüklenmesi amacıyla kullanılır. Programlayıcı birimi mikroişlemci tabanlı özel bir el cihazı olabileceği gibi bir kişisel bilgisayarda olabilir. Bu birim programın yazılması, PLC’ye aktarılması ve istenirse çalışma sırasında giriş/çıkış veya saklayıcı durumlarının gözlenmesi yada bazı parametrelerin değiştirilmesi olanaklarını sağlar. Günümüzde PLC’leri programlamak için daha çok kişisel bilgisayarlar kullanılır.
Herhangi bir kişisel bilgisayara yüklenen editör derleyici programı yardımıyla PLC’ler daha kolay bir şekilde programlanabilir. Her PLC üreticisi firma, özellikle kumanda devreleri ile kolayca kullanabilecekleri veya uyum sağlayabilecekleri editör–derleyici programları geliştirmişlerdir.
2.7 Güç Kaynağı (Power Supply)
PLC modülü ile birlikte yada ayrı olabilir. PLC tipine göre giriş gerilimi 24V DC yada 110V AC, 220V AC olabilir. CPU ,bellek ve giriş/çıkış modülleri için gerilimler üretir.

 

[Klavyeah]

PLC PROGLAMLAMAYA GENEL BAKIş​

3.1. Giriş:
Genel olarak, bir kumanda devresinin tasarımı için temel lojik işlem komutları yeterlidir ve bu komutlara zamanlayıcı komutları da denir. Programlama, belirli bir görevi yapmak üzere tasarlanmış bir kontrol ya da kumanda sisteminin PLC’ de gerçeklenmesi için, yürütülmesi gereken işlemleri sağlayan, komut dizisinin yazılmasıdır. PLC programları bilgisayar programlarıyla büyük ölçüde benzerlikler göstermelerine rağmen, yapısal olarak daha farklı olduğu söylenebilir. Günümüzde üretilen PLC’lerde, kumanda devrelerinin gerçeklenmesine ilişkin lojik işlem komutlarından kontrol algoritmaların yazılmasına ilişkin matematik işlem komutlarına kadar geniş bir komut kümesi bulunur.

3.2. Programlama Yöntemleri

PLC’ler için geliştirilmiş olan programlama dilleri, kontaktörlü ve röleli kumanda devrelerin tasarımı ile ilgilenen kişilerin kolayca anlayıp uygulayabileceği biçimdedir. Genel olarak iç türlü programlama yönteminden söz edilebilir. Bunlar;

A) Deyim listesi ile programlama(statement list,instruction list)
B) Merdiven diyagramı ile programlama(Ladder programming)
C) Diğer programlama yöntemleri(grafcet,lojik kapı sembolleri, kontrol akış veya sembolik dil ile programlama).

Bu programlama yöntemlerinden, deyim listesi ve merdiven diyagramı ile programlama, genellikle el programlayıcılarında kullanılır. Kişisel bilgisayarlarda her üç yöntemi de kullanmak mümkündür. Programlama teknikleri yazılış biçimine göre iki guruba ayrılır. Bunlar; Adım-adım ardışıl programlama veya doğrusal programlama(lineer programlama) ve Yapısal programlamadır.

3.2.1. Adım-adım programlama

Adım-adım programlama, bütün komutların aynı program içinde yer aldığı ve komutların art arda yazıldığı bir programlama biçimidir. Adım-adım programlamada, komutlar yazılış sırasına göre yürütülür ve bir çevrim boyanca bütün komutlar işleme girer. Bu programlama tekniğinde bütün deyimler ana programda bulunur. Kesme alt programlarının, PLC çalışma güvenliği açısından, kısa ve hızlı işlenmesi gereken program parçalarını içermesi gerektiğinden, kesme alt programları için komut kısıtlamaları konabilir. Bu programlama biçiminde bütün komutlar ana programda bulunur. Alt programlar ve kesme alt programları, ana programın program sonu komutundan sonra, sırayla yazılır.

 

[Klavyeah]

Plc 'nin Tanıtılması üçüncü Tez​

bütün deyimlerinin işlenmesi zorunluluğu yoktur. Organizasyon bloğundaki programa göre bazı bloklar işleme girmeyebilir. işleme girmeyen bloklara ilişkin sonuçların son değerleri bellekte tutulur. Kesme hizmet programları için özel program blokları tanımlanmıştır.
şekil 3.2’de verilen programlama biçiminde OB1 organizasyon bloğu, PB1, PB2, PB3 program blokları ve FBl , FB2 fonksiyon bloklarıdır. Organizasyon bloğuna OB1’e yazılan JU(koşulsuz atlama) ve JC(koşullu atlama) komutları blokların işleme girme sırası belirler. şekilden görüldüğü gibi, herhangi bir bloktan başka bir bloğa da atlama yapılabilir. Her blok adım-adım programlanır. şekilden görüldüğü üzere, herhangi bir bloktan başka bir bloğada atlama yapılabilir. Bu programlama yönteminde, kesme isteği geldiğinde tanımlanmış özel bloklar işleme girer.
Bu programlama yönteminde, sistem çalışmasına ilişkin organizasyon blokları ve kesmeli çalışmaya ilişkin organizasyon blokları sistem programı tarafından işletilir. örneğin, şekil 3.2’de gösterilen OB21 organizasyon bloğu, bazı Siemens S5 serisi PLC’lerde, elle durma (STOP) konumundan çalışma durumuna (RUN) geçildiğinde sistem programı tarafından işletilen bir organizasyon bloğudur. OB22 organizasyon bloğu ise PLC’ye enerji verildiğinde sistem programı tarafından işletilir. Kesmeli çalışmaya ilişkin benzer organizasyon blokları bulunur ve bu bloklar sistem programı tarafından işletilir.
3.3.Programlama Dilleri
3.3.1.Merdiven Diyagramı (Ladder Diagram, LAD)
Amerikan lojik, röle sembollerini kullanan grafiksel metoddur. Merdiven diyagramı ile programlama tekniği, kontaklı kumanda devrelerinin ANSI(American National Standarts instute) standartları devre simgeleri ile gösterilişine benzeyen bir programlamna biçimidir.Bilindiği gibi kontakılı kumanda devreleri, normalde açık(NA), normalde kapalı(NK) kontaklar, kontaktör ve/veya yardımcı röle bobinlerinden oluşan devrelerdir.
Bu devrede kullanılan elemanlar şu işlevleri yerine getirir.Daire içinde M1 ve M2 simgeleri gösterilen elemanlar bir kontaktör bobini içerir.Bu elemanlara ilişkin normalde açık kontaklar yatay iki paralel çizgi ile normalde kapalı kontaklar iki paralel çizgiyi kesen eğik bir çizgi ile gösterilir.
Kontaklı kumanda devreleri,elemanların uyarılmamış durumları için çizilir. Bu devreler, kontak konumlarının açık ya da kapalı olması durumlarına göre, akım yolu izlenerek incelenir(akım mantığı). şekil 3.3’deki devrede, S1 normalde açık (NA) butonuna basıldığında, devredeki diğer elemanların kontakları kapalı olduğundan SO(NK) ve M2(NK) M Bobini uyarılır ve bobine ait kontaklar konum değiştirir. Birinci basamaktaki S1 butonu paralel bağlı M1 kontağının kapanması ile, S1 butonu serbest bırakıldığını da M1 bobini akım yolu kapalı tutulur. Böylece, kontaktör bobinini kendi kontağı üzerinden sağlanır. Bu şekilde yapılan kontaklı geri besleme tutma kilitleme yada mühürleme olarak adlandırılır.
M1 kontaktörünün ikinci basamakta bulunan normalde kapalı kontağı, M1 kontaktörü devrede olduğu sürece açık olacağından, M2 kontaktörünün devreye girmesini önler.S2 butonuna basıldığında, M2 kontaktörünün devreye girmesini önler.
S2 butonuna basıldığında, M2 kontaktörünün devreye girmesi için M1 kontaktörünün devreden çıkartılması gerekir. Bunun için, S0 butonuna basılır ve M1 kontaktör akım yolu açılarak M1 devreden çıkarılır.M1 devreden çıkartıldıktan sonra, S2 butonuna basıldığında M2 kontaktörü devreye girer.
Kontaklı kumanda devrelerinin incelenmesi, daha sistematik olarak yapılabilir. Bunun için, kontaklı kumanda devrelerine ilişkin lojik fonksiyonlardan yararlanılır. örneğin Tablo 3.1.’deki gibi bir tablo düzenlenerek devre daha kolay incelenebilir. Bu amaçla girişler ve kontaktör kontakları tablonun soluna, çıkışlar (kontaktör bobini, yardımcı röle bobini) ise tablonun sağına yazılır ve her çıkışa ilişkin lojik fonksiyonların aldığı değerler bu tabloda değerlendirilir.
şekil 3.3 Ladder diyagramı programlama örneği
M1+ ve M2+ çıkışlarına ilişkin lojik fonksiyonlar M1+=S0’(S1+M1).M2’
M2+=S0’(S2+M2).M1’
PLC’ler için geliştirilmiş olan Ladder(Merdiven) diyagramı programı şekil 3.3’de verilen kumanda devresine benzeyen bir programlama biçimidir. Bu programlama tekniğinde de,normalde kapalı(NK) kontak, normalde açık(NA) kontak gibi aynı işleve sahip elemanlar bulunur. Kontaktör veya röle bobinleri, PLC çıkış adresleri ve saklayıcılara karşı düşer.
şekil 3.3’de verilen kumanda devresi ile aynı işleve sahip bir PLC’li kumanda devresi görülmektedir. Burada, S0 durdurma butonu normalde kapalı kontağı üzerinden PLC X1 girişine bağlandığından ,merdiven diyagramı programında X1 normalde açık(NA) kontak olarak yer almıştır.


Devamı 48 Sayfa :

Tezlerin Devamı Gelecektir

 

[Klavyeah]

Tez 4​

1. PROGRAMLANABİLİR LOJİK KONTROL SİSTEMLERİ

1.1 GİRİŞ:

Endüstriyel uygulamaların her dalında yapılan genel amaçlı kumanda ve otomasyon çalışmalarının bir sonucu olan PLC tekniği, kullanıcılara A’dan Z’ye her türlü çözümü getiren komple bir, teknoloji alt grubudur.
Endüstriyel kontrolün gelişimi PLC’lerin gerçek yerini belirlemiştir. İlk önce analog kontrolle başlayan, elektronik kontrol sistemleri zamanla yetersiz kalınca, çözüm analog bilgisayar adını verebileceğiz sistemlerden, dijital kökenli sistemlere geçmiştir. Dijital sistemlerin zamanla daha hızlanması ve birçok fonksiyonu, çok küçük bir hacimle dahi yapılabilmeleri onları daha da aktif kılmıştır. Fakat esas gelişim, programlanabilir dijital sistemlerin ortaya çıkması ve mikroişlemcili kontrolün aktif kullanıma geçirilmesinin bir sonucudur. Mikroişlemcili kontrolün, mikroişlemci tabanlı komple sistemlere yerini bırakmak zorunda kalması, Z80 ile aylarca süren tasarlama süresinin yanında, baskı devre yaptırmak zorunda kalınması ve en küçük değişikliğin bile ağır bir yük olmasının sonucudur. İşte bu noktada PLC’ler hayatımıza girmeye başlamıştır.
Programlanabilir lojik kontrolörlerin çıkışı 60'li yılların sonu ile 70'li yılların başlarına dayanır. İlk kumanda kontrolörleri bağlantı programlamalı cihazlardı. Bu cihazların fonksiyonları, lojik modüllerin birbirine bağlantı yapılarak birleştirilmesi ile gerçekleştiriliyordu. Bu cihazlarla çalışmak hem zordu, hem de kullanım ve programlama olanakları sınırlıydı. Bugünkü PLC'ler ile karşılaştırıldığında son derece basit cihazlardı. PLC'lerin ortaya çıkarılma amacı, röleli kumanda sistemlerinin gerçekleştirdiği fonksiyonların mikroişlemcili kontrol sistemleri ile yerine getirilebilmesidir. Lojik temelli röle sistemlerine alternatif olarak dizayn edildiklerinden PROGRAMLANABILIR LOJIK KONTROLÖR (Programmable Logic Controller) adi verilmiştir.
İlerleyen zaman içinde çeşitli firmalar muhtelif kapasitelerde PLC'ler üretmişlerdir.Bu firmalar arasında Mitsubishi, Toshiba gibi firmalar küçük tipte, kapasite bakımından alt ve orta sinif PLC'ler üretmişlerdir. Siemens, Omron, Allen-Bradley, General Electric, Westinghouse gibi firmalar da PLC sistemlerini daha geniş bir tabana yayarak alt, orta ve üst sınıflarda PLC'ler üretmişlerdir.


1.2 PLC

Günümüzde endüstride hemen hemen her alanda el değmeden eğitim sürecine girilmiştir. El değmeden gerçekleştirilen üretimlerde PLC’ler kullanılmaktadır. PLC “Programlanabilir Lojik Kontrolör” İngilizce kelimelerinin baş harflerinin alınarak kısaltılması ile oluşur.


PLC bir bilgisayara benzetilirse; girişlerinde Mouse ve klavye yerine basit giriş bağlantıları vardır. Yine çıkışlarında ekran yerine basit çıkış bağlantıları vardır. Girişlere bağlanan elemanlara sensör, çıkışlara bağlanan elemanlara da iş elemanı denir.
Şekil-1.1 PLC Genel Blok Şeması

Üstteki şekildeki blok diyagramda gösterildiği gibi PLC sensörlerden aldığı bilgiyi kendine göre işleyen ve iş elemanlarına göre aktaran bir mikroişlemci sistemidir. Sensörlere örnek olarak, herhangi bir metali algılayan endüktif sensör, PLC girişine uygun gerilim vermede kullanılan buton ve anahtarlar verilebilir. İş elemanları için PLC çıkışından alınan gerilimi kullanan kontaktörler, bir cismi itme veya çekmede kullanılan pnömatik silindirleri süren elektro-valfler, lambalar uygun örnektirler.

1.3 PLC SİSTEMLERİNİN AVANTAJLARI
PLC'lerin, daha önce kullanılan konvansiyonel sistemler ile karşılaştırıldığında bir çok avantajı vardır. Eski sistemlerin getirdiği birtakım zorluklar bugün PLC'lerin yaygınlaşması ile aşı1mıştır. PLC sistemleri önceki sistemlere göre daha az yer kaplamaktadır. Dolayısıyla kontrol sisteminin yer aldığı dolap yada pano boyutları oldukça küçülmektedir. Sınırlı alanlarda kontrol mekanizmasının kurulması imkanı ortaya çıkmıştır. Sistem için sarf edilen kablo maliyetleri nispeten daha azalmıştır. Ayrıca PLC sisteminin kurulmasının kolay olması ve kullanıcıya, kurulu hazır bir sistemin üzerinde değişiklik ve ilaveleri kolayca yapabilme esnekliğinin sağlanması, PLC'lerin giderek yaygınlaşmasına ve endüstride her geçen gün daha fazla kullanılmalarına neden olmuştur. Bu avantajlar ile proje maliyetleri de azaltılarak, proje mühendislerine de ticari açıdan büyük faydalar sağlamıştır.


1.3.1 PLC İLE RÖLELİ SİSTEMLERİN KARŞILAŞTIRILMASI

1. PLC ile daha üst seviyede otomasyon sağlanır.
2. Az sayıda denetim yapılan durumlarda tesis yatırımı PLC’ de daha fazladır.
3. PLC’li sistem daha uzun süre bakımsız çalışır ve ortalama bakım onarım süresi (MTTR-Meal Time To Repair) daha azdır.
4. Arızalar arası ortalama süre (MTBF-Mean Time Between Feilures) PLC’li sistem için 8000 saatten daha fazladır.
5. Teknik gereksinimler değişip arttıkça PLC’li sistem az bir değişiklikle ya da hiçbir değişikliğe gereksinim duyulmadan yeniliğe adapte edilebilirken röleli sistemde bu oldukça zordur.
6. PLC’ler daha az bir yer kaplar ve enerji harcarlar

1.3.2 PLC’LER İLE BİLGİSAYARLI KONTROL SİSTEMLERİNİN KARŞILAŞTIRILMASI

Endüstriyel kontroldeki yeni trendler, software tabanlı kontrol sistemlerini gündeme getirdi. PC tabanlı kontrol sistemi seçimiyle sürecin sadece ilk adımı atılmaktadır. Peki ya daha sonrası?
Kontrol sistemleri için PC tabanlı ya da PLC’ ye dayalı kontrol yapısında karar vermeden önce, dikkate alınması gereken tüm noktaların titizlikle analiz edildiğinden emin olunmalıdır.
Yazılım
PC tabanlı kontrol sistemleri, uygulama için gerekli operasyonları gerçekleştirecek şekilde geliştirilen bir yazılım programıdır. Bu nedenle, bu tip sistemler, aynı zamanda yazılım motoru (soft control engine) olarak da adlandırılmaktadır. Unutulmamalıdır ki, PC tabanlı kontrol sistemi sipariş edildiğinde, özel bir işletim sistemi için geliştirilmektedir. Bu noktada asıl mesele bu işletim sisteminin seçimidir.
Windows NT, gerçek zamanlı (real time) veya bir başka gerçek zamanlı işletim sisteminin seçimi yapılmalıdır. Bu sistemler için en yaygın olarak kullanılanı Windows NT’dir. Bu işletim sisteminin zorlu endüstriyel ortamlarda gerçek zamanlı kontrol amaçlı dizayn edilmemiş olması nedeniyle, üzerinde yoğunlaşan tartışmalara rağmen, PC tabanlı kontrol sistemlerinde, % 90 civarında bu işletim sisteminin kullanıldığı tahmin edilmektedir.
Konuya genel olarak bakıldığında, Windows NT, kabul edilebilir bir işletim sistemi olarak düşünülebilir.
Donanım
Sistem seçiminin en kritik etkenlerinden birisi de donanımdır. Yazılım üzerinde koşacağı donanım için genellikle şu seçenekler söz konusudur;

• Endüstriyel PC
• Ticari bir PC
• Açık kontrolörler (open controller)
Her hangi bir bilgisayar satıcısından kolayca temin edilebilen ticari PC’ler, ekonomik fiyat ve temin kolaylığı avantajlarına sahiptir. Buna karşılık endüstriyel koşullarda çalışma performansı yeterli düzeyde değildir.
Diğer taraftan endüstriyel PLC’ler sanayideki ağır çalışma koşulları için gelişmiş özelliklere sahip cihazlardır. (sarsıntılı, nemli, tozlu, gürültülü ortamlar için önleyici donanımlara sahiptirler). 0- 60 C ortam ısılarında ve %0 ve %95 arası nem oranı olan ortamlarda çalışabilir.
Bununla birlikte farklı programlama dili, arıza bulma ve bakım kolaylıklarının olması gibi özelliklerden dolayı bilgisayarlardan farklıdırlar. Bilgisayarların arıza ve bakım servisi ile programlama dillerinin öğrenilmesi için özel bir eğitime gerek vardır.
PLC programlama dili klasik kumanda devrelerinde uygunluk sağlayacak şekildedir. Bütün PLC’lerde hemen hemen aynı olan AND, OR, NOT (VE, VEYA, DEĞİL) gibi boolean ifadeleri kullanılır. Programlama klasik kumanda sistemini bilen birisi tarafından kolayca yapılabilir.
Büyük çaplı kontrol sistemleri için bilgisayarların mikroişlemcilerin kullanılması, 10 adet röle kontaktör elemanlarından daha az eleman gerektiren kontrol devrelerinde de klasik kumamda devrelerinin kullanılması daha avantajlı ve gereklidir.
Diğer seçenek olan açık kontrolörler ise, PLC yapısının içine, PC tabanlı kontrol yapısının entegre edilmesiyle ortaya çıkmaktadır.
Hafıza
MByte ve GByte düzeyinde hafıza gereksinimi olan uygulamalarda PLC’ler genelde yardımcı işlemci (coprocessor) desteğine ihtiyaç duyulmaktadır PC tabanlı sistemlerin , sabit disklerinin GByte düzeyine erişmesi, yüksek hafıza gereksinimi olan uygulamalarda avantaj sağlamaktadır.
Özet olarak PLC ile PC hakkında şunlar söylenebilir;
1. PLC’li sistem endüstriyel ortamdaki yüksek düzeydeki elektriksel gürültü elektromanyetik parazitler, mekanik titreşimler, yüksek sıcaklıklar gibi olumsuz koşullar altında çalışabilir.
2. PLC’lerin yazılım ve donanımları o tesisin elemanlarınca kullanılmak üzere tasarlanmıştır.
3. Teşhis yazılarıyla hatalar kolayca bulunabilir.
4. Yazılım, alışagelmiş röle sistemleri ile yapılabilir.
5. Bilgisayarlar birden fazla programı değişik sıralarla esnek bir şekilde gerçekleştirirken, PLC’ler tek bir programı sıralı bir şekilde baştan sona gerçekleştirir.
6. Ayrıca PC tabanlı sistemin, güncel teknolojideki yeniliklere adapte olabilmesi açısından kullanım süresi daha kısadır.

2. PLC KULLANIM AMACI

2.1 GENEL KULLANIM AMACI

Genel olarak PLC, endüstri alanında kullanılmak üzere tasarlanmış, dijital prensiplere göre yazılan fonksiyonu gerçekleyen, bir sistemi yada sistem gruplarını, giriş çıkış kartları ile denetleyen, içinde barındırdığı zamanlama, sayma, saklama ve aritmetik işlem fonksiyonları ile genel kontrol sağlayan elektronik bir cihazdır. Aritmetik işlem yetenekleri PLC'lere daha sonradan eklenerek bu cihazların geri beslemeli kontrol sistemlerinde de kullanılabilmeleri sağlanmıştır.
PLC sistemi sahada meydana gelen fiziksel olayları, değişimleri ve hareketleri çeşit1i ölçüm cihazları ile belirleyerek, gelen bilgileri yazılan kullanıcı programına göre bir değerlendirmeye tabi tutar. Mantıksal iş1emler sonucu ortaya çıkan sonuçları da kumanda ettiği elemanlar aracılığıyla sahaya yansıtır: Sahadan gelen bilgiler ortamda meydana gelen aksiyonların elektriksel sinyallere dönüşmüş halidir. Bu bilgiler analog yada dijital olabilir. Bu sinyaller bir transduserden, bir kontaktöre yardımcı kontağından gelebilir. Gelen bilgi analog ise, gelen değerin belli bir aralığı için, dijital ise sinyalin olması yada olmamasına göre sorgulama yapılabilir.Bu hissetme olayları giriş kartları ile, müdahale olayları da çıkış kartları ile yapılır.
PLC ile kontrolü yapılacak sistem büyüklük açısından farklılıklar gösterebilir. Sadece bir makine kontrolü yapılabileceği gibi, bir fabrikanın komple kumandası da gerçekleştirilebilir. Aradaki fark sadece kullanılan kontrolörün kapasitesidir. PLC'ler, bugün akla gelebilecek her sektörde yer almaktadır. Kimya sektöründen gıda sektörüne, üretim hatlarından depolama sistemlerine, marketlerden rafinerilere kadar çok geniş bir yelpazede kullanılan PLC'ler, bugün kontrol mühendisliğinde kendilerine hakli bir yer edinmişlerdir. Elektronik sektöründeki hızlı gelişmelere paralel olarak gelişen PLC teknolojisi, gün geçtikçe ilerlemekte otomasyon alanında mühendislere yeni ufuklar açmaktadır. Bu yüzden de her teknikerin yüzeysel bile olsa biraz bilgi sahibi olması gereken bir dal konumuna gelmektedir.

2.2 GENEL UYGULAMA ALANLARI

Yakın zamana dek PLC’lerin bugünkü kadar yaygın kullanılmamasının 2 nedeni vardır. Mikroişlemcilerin ve ilgili parçaların fiyatlarının oldukça düşmesiyle maliyet verimliliğinin (I/O noktası başına maliyet) artması ve karmaşık hesap ve iletişim görevlerini üstlenme yeteneğinin, PLC’ yi daha önce özelleştirilmiş bir bilgisayarın kullanılıyor olduğu yerlerde kullanılabilir hala getirmesi. PLC uygulamaları iki sınıfta toplanabilir: Genel ve Endüstriyel uygulamalar hem ayrık hem de proses sanayilerinde mevcuttur. PLC’lerin doğduğu sanayi olan otomotiv, en büyük uygulama alanı olmayı sürdürmektedir. Yiyecek işleme ve hizmetleri gibi sanayilerde şu an dünyada gelişen alanlar arasında PLC’lerin kullanıldığı 5 genel uygulama alanı vardır. Tipik bir kurulum, kontrol sistemi sorununa çözümü, bunların bir ya da daha çoğunu içererek bulunur. Bu 5 alan şunlardır:

 

[Klavyeah]

Tez 4 Devam​

2.2.1 SIRA (SEQUENCE) KONTROL
PLC’lerin en büyük ve en çok kullanılan ve “sıralı çalışma “ özelliğiyle röleli sistemlere en yakın olan uygulamasıdır. Uygulama açısından, bağımsız makinalarda ya da makine hatlarında, konveyör ve paketleme makinalarında ve hatta modern asansör denetim sistemlerinde bile kullanılmaktadır.

2.2.2 HAREKET KONTROLÜ
Bu doğrusal ve döner hareket denetim sistemlerinin PLC’ de tümleştirilmesidir ve servo adım ve hidrolik sürücülerde kullanılabilen tek yada çok eksenli bir sistem denetimi olabilir. PLC hareket denetimi uygulamaları, sonsuz bir makine çeşitliliği içerir. (örn. metal kesme,metal şekillendirme, montaj makinaları) ve şoklu hareket eksenleri ayrık parça ve süreç sanayi uygulamalarında koordine edebilirler. Bunlara örnek olarak; kartezyen robotlar, film, kauçuk ve dokunmamış kumaş tekstil sistemleri gibi, ağla ilgili süreçler verilebilir.

2.2.3 SÜREÇ DENETİMİ
Bu uygulama PLC’nin birkaç fiziksel parametreyi (sıcaklık, basınç, debi, hız, ağırlık vb gibi) denetleme yeteneğiyle ilgilidir. Bu da bir kapalı çevrim denetim sistemi oluşturmak için, analog I/O gerektirir. PID yazılımının kullanımıyla PLC, tek başına çalışan çevrim denetleyicilerinin (single loop controllers) işlevini üstlenmiştir. Diğer bir seçenek de her ikisinin en iyi özelliklerini kullanarak PLC ile kontrolörlerin tümleştirilmesidir. Buna tipik örnekler de plastik enjeksiyon makinaları, yeniden ısıtma fırınları ve bir çok diğer yığın denetimi (batch-control) uygulamasıdır.

2.2.4 VERİ YÖNETİMİ
PLC’yle veri toplama, inceleme ve işleme son yıllarda gelişmiştir. İleri eğitim setleri ve yeni PLC’lerin genişletilmiş bellek kapasiteleriyle sistem, artık denetlediği makine veya proses hakkında veri yoğunlaştırıcı olarak kullanılabilir. Sonra bu veri, denetleyicinin belleğindeki referans veri ile karşılaştırılır ya da inceleme ve rapor alımı için başka bir aygıta aktarılabilir. Bu uygulamada büyük malzeme işleme sistemlerinde ve kağıt, birincil metaller ve yiyecek işleme gibi bir çok proses sanayinde sıkça kullanılır.

2.3 SMATIC S7-200 MICRO PLC

2.3.1 SIMATIC S7-200 PLC NEYE YARAR?
Küçük boyutları ve güçlü komut seti ile S7-200 ‘ü, küçük otomasyon projelerinin her dalında kullanabiliriz. Bazı uygulama alanları bina otomasyonu, hidrolik presler, trafik lambaları, otomatik kapılar, asansörler, ısı kontrolü gereken fırınlar, karıştırıcılar, şişeleme makineleri, paketleme makineleri, pompalar, hidrolik pnömatik kaldırma platformları gibi birçok dalda kullanılır.


Bu örnekleri daha ayrıntılı olarak incelersek;
1. Konveyör Sistemi: Motorları durdurmak-çalıştırmak ve gelen malzemeleri saymak için bir program yazmak için 15 dakika ayırmak yeterlidir. Ayrı ayrı taşınan malzemeleri sayabilir ve stoklarınızı da dah rahat tutabilirsiniz.
2. Kapı Kontrol Sistemi: Küçük boyutları ile en küçük makinelere bile sığar; mesela giriş çıkışlarda kapıların kontrolünü yapabilir, araç geldiğinde kapıları otomatik olarak açıp kapayabilir.
3. Trafik Lambaları: Trfiğin durumuna ve hatta yoğunluğuna göre trafiği yönlendirebilirsiniz.
4. Fırınlar: Isı ve proses değerlerinin ölçülmesi, sıcaklığın ve prosesin istenilen şekilde yönlendirilmesi ve vanaların açılıp-kapatılması için 50 satırlık bir program yazarak, hem yer, hem de maliyet olarak daha avantajlı ve daha güvenilir bir sistemle çalışacaksınız. Sistemde hata bulmanız kolaylaşacak, fırın ısısını ve çalışma süresini kontrol etmek için kolaylıkla ekran takabileceksiniz.
5. Pompalar: Bir Pompanız var, son seferde kaç litre satış yaptınız veya makine açıldığından beri kaç litre satış çıkış elde ettiniz. Litre fiyatınız ne kadar ve müşteri size ne kadar bir ücret ödeyecek. Programını yazın ve gerektiğinde birim fiyatları değiştirin, yada fiyat artışını otomatiğe bağlayın ve mesela ayda %10 otomatik artış yaptırın.


2.3.2 SIMATIC S7-200 MICRO PLC’NİN TEMEL PARÇALARI VE FONKSİYONLARI

CPU adı verilen bölüm PLC’nin ana beyni olarak işlev görür, bir bilgisayarın merkezi işlem birimi olarak da tanımlanabilir. Bu bölümün iç yapısında mikroişlemcileri, mikrokontrolörleri ve Ram-EEPROM gibi hafıza birimlerini içerir. CPU, PLC’nin en önemli parçası olup, onun tüm fonksiyonlarını sağlayan beynidir. Bizim için etkili olan temel özellikleri ise hızı, işleyebildiği komutlarının sayısı ve bu komutların yeterince etkili olmasıdır. Biz genellikle CPU’nun, programlanmasıyla, özel fonksiyonlarının ayarlanmasıyla ve dolayısıyla, istediğimiz özelliklerde çalışmasıyla ilgileniriz.
S7-200 ün 6 çeşit CPU’su vardır. CPU seçerken önemli bir noktada, CPU’ların hızıdır. S7-200’lerin işlemci hızları çok yüksektir. CPU 212, 1024 tane binary işlemi 1.3ms ve CPU 214 ise 0.8ms de tamamlar. Yani yaklaşık olarak 1.000.000 adet işlemi 1 saniyede yapabilirler. Uygulamanızın gerektirdiği hıza göre CPU’ların hızını da dikkate almanız düşük hızlı CPU’ları satın alırken önemli bir faktör olmakla beraber, S7-200 gibi yüksek hızlı PLC kullanıyorsanız, pek sorun olmaz!
Bu önemli nokta da CPU-212 veya CPU-214 seçmeye karar vermektir. Programlama ve birçok fonksiyon açısından birbirinin aynı olan bu iki tipten CPU-214’de CPU-212’de olmayan bazı önemli noktalar bulunuyor. 2 tane 7kHz’lik hızlı sayıcı ve 2 tane PTO/PWM darbe genişliği modülasyonu çıkışlarını kullanmak bazı durumlarda faydalı olabilir. PTO çıkışlarla STEP motorları veya DC motorları rahatlıkla ve ayrıca masraf yapmadan kontrol edebilirsiniz yada PWM çıkışlarla lamba ışık şiddetini arttırıp azaltabilirsiniz. PTO çıkışlar Türkçe darbe katarı çıkış olarak adlandırılır ve istediğiniz frekansta ve istediğiniz miktarda kare dalga çıkış vermenizi sağlar. PWM çıkışta ise, kare dalganın frekansını ve simetrisini değiştirebilirsiniz.
Bunların yanında S7-214’de ki yüksek hızlı sayıcıları da unutmamak lazım. Bu sayıcılarda, bir şaftın dönüşünü kontrol edebilmeniz için uygun modlar vardır ve bu komple sistem, ayrıca şaft encoder kullanarak; motor hız ve pozisyonlama kontrolü yapabilmenizi belli ölçüler dahilinde mümkün kılar.
PLC’lerin haberleşme yetenekleri, onların dış dünyaya uyum sağlama güçleriyle doğru orantılıdır. PLC’nizi tek başına herşeyi yöneten ve bütün ihtiyaçlarını tek başına sağlayan bir adam gibi tasavvur etmeyin. CPU’nuz bir çok aletle bilgi alış verişinde bulunup, görevlerini yerine getirebilir. S7-212’yi düşünebileceğiniz birçok alete çok rahatlıkla bağlayabilir ve bilgi transferi gerçekleştirebilirsiniz. CPU’nun kendi haberleşme portu RS-485 olup birçok cihazın aynı hat üzerinden haberleşmesini sağlayabilir. CPU’nuzu bilgisayara bağlamak için kullandığınız RS-232 seri haberleşme portuna taktığınız özel kabloyu, barkod okuyucu veya yazıcı gibi RS-232 haberleşme protokolünü kullanan cihazlarla bilgi alış verişinde bulunmak içinde kullanabilir olmanız size iki ayrı protokol tipini de, kullanma avantajını verir.
Barkod okuyucudan aldığınız bilgilerle stok tutabilir, yazıcınızdan her türlü bilgiyi bastırabilir yada bilgisayarınızla istediğiniz gibi haberleşme yapabilirsiniz. Bu arada başka bir PLC ile de haberleşmeniz mümkün.
Immediate I/O adıyla anılan komutları kullanarak normalde her çevrimin başında gerçekleştirilen okuma ve yine her çevrimin sonunda gerçekleştirilen dışarıya yazma işlemini çevrimin ortasında o komutlar işlenildiği anda gerçekleştirmenizi sağlar.
S7-214’ün bildiğimiz 24 saatlik gerçek bir saati vardır. Aynı zamanda gün-yıl ayarlaması ve okuması yapabilen, bu saati kullanarak, zamana bağlı olayları daha iyi kumanda edebilirsiniz.
S7200’ün makine tasarımında ve daha sonra program geliştirlmesinde çok faydalı olacak, test ve hata bulmaya yönelik fonksiyonları vardır. Bu fonksiyonları değişken adı verilen: zamanlayıcı(timer), sayıcı(counter), hafıza bitleri(memory bits), özel hafıza bitleri(special memory bits) ve normal hafıza bölgesi(variable memory) gibi programlama sırasında kullandığımız gereçleri daha iyi kontrol etmek için kullanırız. Bu fonksiyonları sıralarsak,

• Çok değişkeni takip etme fonksiyonu(taking snapshots): Programınızın çalışması esnasında CPU 212’de 1, CPU 214’de 8 defa olmak üzere 8 ayrı değişkeninin değerini önceden belirlediğiniz komutlardan sonra kaydedilmesini sağlayabilirsiniz. Böylece program hatalarını bulmanız kolaylaşır.
• Bir değişkeni takip etme fonksiyonu(tracing): Programın her çevrimi sonunda yani her işleyişinin sonunda önceden belirlediğiniz bir değişken (zamanlayıcı, sayıcı, hafıza bölgesi...) kaydedilir ve kaydedilen bu değerleri daha sonra programınızdaki hataları bulma amacıyla kullanabilirsiniz.
• Tek veya çok çevrim(single/multiple scan): Programınızın istediğiniz çevrim sayısı süresince çalışmasını, sonrada durmasını sağlayıp, PLC’yi ara basamaklarda kontrol edebilirsiniz. Bu sayede sistem üzerinde çok daha kolay düzeltmeler yapabilirsiniz.
• Değişkenlerin değerlerini program dışında zorlama ile değiştirme (force) fonksiyonu: Bu fonksiyonu kullanarak girişleri, istediğiniz değerler geliyormuş gibi çalışmaya zorlayabilir (yani girişlerin ve içeride bulunan değişkenlerin (zamanlayıcı-sayıcı-hafıza bitleri...) değerlerini gerçekte olmayan bir değere getirip sabitleme yapabilirsiniz), ve böylece programın işleyişinden etkilenmeyecek bir giriş simulatörü(input simulator) elde edebilirsiniz. Değişkenleri istediğiniz gibi belli değerlere sabitleyebilir ve programın kontrölünü, atlama(jump) komutlarından evvel gelen değişkenlerin değerlerini değiştirerek, programda belli kısımların, istemediğiniz zamanlarda işlenmemesini sağlayabilirsiniz. Bu özelliği kullanırken dikkatli olmanızı önermek yerinde olur, çalışan bir sistemde bir çıkış bitini, “1”e sabitleyerek, bir motoru, programın kontrölü dışında çalıştırabilir ve dolayısıyla mesela motoru fazla zorlayıp yakarak sistemi bozabilir ve insanlara zarar verebilirsiniz.
• Hafıza kartuşu, S7214’de bulunan ek bir özelliktir. Bu kartuş özellikle yurt dışına veya veya uzak yerlere yollandığınız makinalar için özellikle faydalı olacaktır. Programda yapacağınız değişiklikleri ofisinizde yapacak ve daha sonra bunu S7-214’ün üzerinde bulunan kartuş takma bölümünü kullanarak hafıza kartuşuna yükleyeceksiniz. Bundan sonra, hafıza kartuşunu makinanızın bulunduğu yere yollamanız ve kartuşu S7-214’e yüklemeniz mümkün. PLC’ye giren elektiriği kesip kartuşu takacak, daha sonrada PLC’yi çalıştıracaksınız. PLC üstünde dolu bir kartuş görünce, bir evvelki programını silerek, yeni programı kendi içindeki EEPROM hafızaya yükleyecektir ve tabi hafıza kartuşunu daha sonra çıkarmalısınız.
• S7-200’de bulunan şifre koruma sistemi, makinanızın taklit edilemez olmasını ve yetkisiz kişilerce programınızın değiştirilememesini sağlar. Kendinizin ve makinanızın güvenliği için rahatça kullanabileceğiniz bu metodun üreticilerimize faydalı olacağnı düşünüyoruz.

3. PLC’ NİN YAPISI

• Güç kaynakları
• Merkezi işlem üniteleri (CPU)
• Dijital giriş/çıkış birimleri(Dijital I/ O Modules)
• Analog giriş / çıkış birimleri(Analog I/ OMmodules)
• Akıllı giriş/çıkış birimleri (İntelligent I/O Modules)
• Özel modüller
• Haberleşme modülleri (Communication Modules)
• Kartların takıldığı raflar (Subrack’s)
• Bağlantı modülleri (Interface Modules)
• Tamamlayıcı ekipmanlar


3.1 GÜÇ KAYNAKLARI

Bu modüller PLC içindeki kartların beslemelerini (Giriş çıkış kartları hariç saklamakla yükümlüdür. Dış kaynak beslemelerini PLC’nin iç voltaj seviyelerine indirirler. PLC içindeki kartların güç sarfiyatına göre kaynağın maksimum çıkış akımı değişik değerlerde seçilebilir. Çıkış akımının çok yüksek olduğu durumlarda fan ünitesi ile soğutma gerekliliği yoktur.Güç kaynağının içindeki hafıza yedekleme pili ile CPU içindeki kullanıcı programı, kalıcı ‘retentive’ işaretleyiciler, sayıcı ve zamanlayıcı içerikleri gerilim kesilmesine karşı korunabilir. Bu yedekleme pili enerji yokken değiştirilecekse, dışarıdan bir kaynakla güç kaynağı beslenmelidir.

3.2 MERKEZİ İŞLEM BİRİMLERİ (CPU’s)

Merkezi işlem birimleri PLC sisteminin beyni olarak düşünülebilir. Bu birimler kumanda edilen sisteme ait yazılımın(sadece mantık yazılımının) saklandığı ve bu yazılımın işlendiği kartlardır.Merkezi işlemci haricinde program hafızası ve programlama cihazı bağlantısı için bir interface içerir.Ayrıca bazı modellerde başka PLC gurupları ile beraber çalışabilmeleri için özel interface’lerde bulunur.
CPU’lar çoklu işlemci sistemi ile dizayn edilmiştir.Bir standart mikroişlemcinin yanı sıra CPU tipi ile bağlantılı olarak bir yada daha fazla Gate-Array Tekniği ile özel olarak geliştirilmiş dil işlemcisi bulunur. Bu dil işlemcileri tanımlanmış olan kumanda komutlarını çok kısa sürede işlerler.Dil işlemcilerinin işleyemediği komutları da standart mikro işlemci yorumlar.Standart mikroişlemci ile dil işlemcisinin yada işlemcilerinin Co-Procsssing diye adlandırılan bu çalışma tarzı ile çalışmaları, PLC kumanda programının çok kısa zaman aralıklarında işlenmesini sağlar.Standart mikroişlemci aynı zamanda işletim sisteminin çalışmasından ve interface’lerin sorgulanmasından sorumludur.Sadece okumaya yönelik (ROM) hafıza içinde işletim sistemi bulunur.Kullanıcı tarafından yazılan PLC programı ise CPU’nun okunabilir-yazılabilir (RAM) hafızası içinde yer alır.Örnek olarak CPU 944’ün iç yapısı şu şekildedir;

Şekil-3.1 CPU 944’ün iç yapısı

Sistemde kullanılacak CPU’nun seiçimi önemlidir. İstenen fonksiyounu uygun şekilde yerine getirebilmesi için CPU’nun işlem hızı, hafıza kapasitesi ve spesifik özelliklerinin process’in minimum gereklerini sağlaması şarttır. CPU ne kadar güçlü ise saklanabilecek kullanıcı programı o kadar geniş, bu programın işlenebilmesi de o kadar kısa sürede gerçekleşecektir. Bir başka deyişle process’i kontrol eden sistemin kendi kontrol mekanizması (CPU) process’e göre atıl kalmamalıdır. Örnek olarak SIMATIC 115U serisi CPU’lar düşünülecek olursa ,bu serideki CPU’lar CPU 941,CPU 942, CPU 943, CPU 943, CPU 944, ve CPU 945 olarak beş çeşittir.
Serinin en alt modeli olan 941 modelinde bir bit operasyonu yerine getirilmesi için gereken zaman 1,6 uS iken, serinin en üst modeli olan CPU 945’te aynı işlem 0,1uS’dir. Buradan da anlaşılacağı üzere sistemi kontrol eden CPU^nun performansı sahadaki aksiyonları farketme, değerlendirme ve karara varma aşamalarını minimum zamanda gerçekleyebilecek durumda olmalıdır.
CPU’lar ayrıca kumanda edilen sisteme göre PID fonksiyonlarını da işleyebilir.Analog modüller ve PID yardımcı software ile bağlantılı olarak sekiz PID kontrol çevrimine kadar işlem yapılabilir. CPU’ların program işlemesi daha ileride detaylı olarak işlenecektir.

3.3 DİJİTAL GİRİŞ/ÇIKIŞ BİRİMLERİ (Dijital I/O Modules)


PLC’nin giriş bilgileri kontrol edilen ortamdan veya makinadan gelir. Gelen bu bilgiler içimde PLC var yada yok şeklinde değerlendirilmeye tabi tutulan sinyaller sisteminin dijital girişlerini oluşturur. Dijital girişler PLC ‘ye çeşitli saha ölçüm cihazlarından gelir. Bu cihazlar farketmeleri gereken olay gerçekleştiğinde PLC’nin ilgili giriş bitimini ‘0’ sinyal seviyesinden ‘1’ sinyal seviyesine çıkarırlar. Böylece sistemin sahada olan hadiselerden haberdar olmasını sağlar. Dolayısıyla sistem içindeki fiziksel değişimleri PLC’nin anlayabileceği 0-1 sinyallerine dönüştürürler. PLC’nin girişine gelen sinyaller basınç şalterlerinden ,sınır şalterlerinden , yaklaşım şalterlerinden vaye herhangi bir röle,kontaktör yada otomatın yardımcı kontağından gelebilir. Sinyal PLC dışı binary sinyaldir ve giriş modüllerinde PLC’nin iç sinyal seviyesine indirirler. Tek bir giriş modüllerinde 8, 16 yada 32 bit dijital saha bilgisi okunabilir. Modüller üzerinde her girişe ait bir LED bulunur ve gelen sinyalin seviyesi buradan anlaşılabilir. PLC’nin giriş sinyallerini okuyabilmesi için bu sinyallerin kartın tipine göre ilgili aralıkta olması gerekmektedir. Örnek olarak SIMATIC S5 –115U PLC’nin giriş modüllerinde 24V DC bir giriş için 0 sinyal seviyesi –30V ile +5V arasındadır aynı girişin bir sinyal seviyesi için olması gereken gerilim seviyesi ise, +13V ile +30V aralığında olmalıdır. Alternatif gerilimli girişler için gerilim seviyesinin yanı sıra gelen sinyalin frekansında önem taşımaktadır. Bu sinyallerin izin verilen frekans aralığı 47Hz ile 63Hz’dir. Bazı giriş modüllerinde girişlerin okunması yine başka bir girişin tetiklenmesi ile engellenebilir. Bu şekilde istenilen sinyaller için PLC kör olarak çalıştırılabilir. Yarıca giriş modülleri kesmeli çalışma (interrupt) modunda çalışabilir.
PLC’nin sahadaki yada prosesdeki bir şeye binary olarak müdahale edeceği zaman kullanıldığı birimler dijital çıkış birimleridir. Dijital çıkış modülleri PLC iç sinyal seviyeleri prosesin ihtiyaç duyduğu binary sinyal seviyeleri çeviren elemanlardır. Bu modüller üzerinden bir çıkışın set edilmesi ile sahadaki yada kumanda panosu içimdeki herhangi bir eleman kumanda edilebilir. Bu eleman bir lamba, bir röle yada bir kontaktör olabilir. Dijital çıkış modülleri röle, triyak yada transistör çıkışlı olabilir. Sahaya yapılan kumandanın hızlı olması gerektiği durumlarda doğru gerilimle çalışıyorsa transistör, alternatif gerilimle ile çalışıyorsa triyak kullanımlı yüzden de kart üzerine çekilecek max. Çıkış akımlarına dikkat etmek gerekir. SIMATIC S5-115U sistemlerinde kullanılan 24V çıkış modüllerinde max. Çıkış akımı 0,5A olabilir. Alternatif akım çıkışlarında ise çıkış akımı 2A’e kadar çıkabilir. Dijital çıkış kartları da, giriş kartları gibi 8, 16 yada 32 bit olabilir. Bu modüllerde de her bite ait sinyal durumunu gösteren bir LED bulunur. Ayrıca kartın özelliğine göre kısa devre dedektörü de bulunabilir.
Sadece giriş sinyalleri okutan ve sadece çıkış sinyallerini gösteren kartlar yanında hem giriş hem de çıkış birimleri içeren kombine giriş çıkış kartlarıda vardır. Bu kartlar sınırlı sayıda giriş çıkışı için yer tasarrufu sağlar.
3.4 ANALOG GİRİŞ/ÇIKIŞ BİRİMLERİ (Anolog I/O Modules)

Kontrol edilen sistemdeki bütün sinyallerin varlıklarına yada yokluklarına göre sorulan sinyaller beklenemez. Örnek olarak bir sıcaklık yada basınç değeri dijital olarak sorgulanabilir ancak bu değerin net bir şekilde belirlenmesi dijital giriş modülleri ile mümkün olmaz. İşte burada devreye analog olarak yapılan kontrol devreye girer. Analog değer kullanımında alt sınır ve üst sınır değerlerin arasında kalan bölgeye kontrol yapılır. Bu kontrollerin yapılması analog giriş çıkış kartları ile mümkün olmaktadır. Analog giriş modülleri prosesten gelen analog değerleri dijital değerlere dönüştürür. Yalnız öncelikle ölçümü yapılan fiziksel büyüklüğün PLC’nin anlayacağı dile çevrilmesi gerekir. Bu işlemi gerçekleştiren cihazlara transmitter adı verilir. Transmitterler problarından ölçtükleri büyülüğü değerlendirerek 0-20mA, 4-20mA yada 0-10V gibi belli aralıkta ifade edilen sinyallere çevirirler. Bu sinyaller de PLC’nin analog giriş kartları ile intern bus hattı üzerinden CPU’ya okutulur. Böylece PLC belli aralıklarda değişen değerleri işleyebilir duruma gelir.
SIMATIC analog giriş kartlarında ölçüm yapıla aralığı belirleyen ‘ölçüm aralık modülleri’ bulunur. Bu modülün takılması ile beraber analog kart üzerindeki switch ayarı da yapılarak analog değer okuma için gerekli şartlar yerine getirilmiş olur. Analog değer kartları mümkün olduğu kadar gürültüye karşı korumalı üretilirler. Bütün modüller değer aralığı aşımını belirleyebilir ve kablo kopma durumunu ihbar edebilir. SIMATIC S5-115U kartları 50mV, 500mV, Pt100, 1V, 5V, 10V, 20mA +4-20mA aralıklarında ölçüm yapabilirler.
Analog çıkış modülleri sisteme analog olarak müdahale edilmesi gereken durumlarda kullanılır. Bu modüllerle sahadaki bir eleman 0-10V, 0-20mA yada 4-20mA çıkışları ile oransal olarak kontrol edilebilir. PLC’nin analog çıkışları ile bir actuator yönetilebilir. CPU tarafından karar verilen çıkış değerleri dijital formda analog çıkış kartının işlemcisine iletilir. Bu değerler bir dijital-analog çevirici ile analog voltaj değerlerine çevrilir. Ayrıca bir voltaj-akım çevirici ile çıkış akımları oluşturulur.
Bir programlanabilir lojik kontrolör CPU’sunun performansı o CPU’nun analog değer işlemesi ile orantılıdır.

3.5 AKILLI GİRİŞ/ÇIKIŞ MODÜLLLERİ (intelligent I/Q Modules)

PLC’lerin normal lojik fonksiyonları dışında birtakım özel fonksiyonları da bulunmaktadır. Bu fonksiyonlarla çıkış gözetimli, diğer bir deyişle kapalı çevrim geri besleme kontrol uygulamaları gerçekleştirilebilir. Bu tip modüller yüksek hızda ve çok ileri derecede hassas kontrol imkanları sağlamak için tasarlanmışlardır.Akıllı giriş-çıkış kartları kapalı çevrim kontrolünde, pozisyonlamada, sayma ve oranlamada ve analog değer işlemede kullanılır .
Akıllı I/Q modüllerin sağladığı avantaj, bu modüllerin zaman açısından kritik olan görevlerini tamamıyla kendilerinin görmesidir. Birçok durumda bu kontrolleri kendi özerk işlemçileri gerçekleştirirler. Böylece CPU’nun kendi görevlerine konsantre olması sağlanarak sistemin kontrol hızı büyük oranda arttırılmış olur. Bu akıllı giriş-çıkış modülleri, saha ile birebir giriş-çıkış kanalları üzerinden bağlantılıdırlar.

 

[Klavyeah]

Plc Tez 4 ve Download Link​

3.6 öZEL MODüLLER

PLC ler için tasarlanmış özel modüller isminden de anlaşılacağı üzere PLC nin vazifesi olmayan daha çok kişisel bilgisayarların görevi olan bilgi saklama uygulamalarında kullanılır. Bu saklanacak bilgilerin CPU içerisinde sabit olarak yer alması gereksiz ve çoğu zaman imkansızdır.Bu yüzden PLC sistemi içine dahil edilen bir kart ile bilgi alınması, alınan bu bilgilerin işlenmesi ve büyük oranlarda (CPU içerisinde saklanamayacak boyutta) saklanması sağlanır.Bu tür işlemlerin gerçekleştirilebilmesi için özel modül içerisinde birtakım yazılımlar yapılması gerekir.CPU bu kartlara bilgileri “internal bus’’ hattı üzerinden çeşitli komutalarla gönderir. Dos ortamı komutlarını çalıştırabilir ve örnek olarak database içerisinde bilgi saklayabilir. PLC ye takılabilen bu tip kart modeli PC’ler ayrıca flopy drive üzerinden bilgilerin backup olarak yedeklenmesini de sağlarlar. Burada saklanan değerlere ulaşılabilmesi için CPU içerisinde ilgili data blokların açılmış olması gerekmektedir. CPU içindeki STEP5 data blokları herhangi bir ara işlem gerektirmeden excel yada lotus dosyaları içine entegre edilebilir.

3.7 HABERLEşME MODüLLERi (Communication modules)

Kominikasyon modülleri PLC’lerle giriş-çıkış birimleri arasındaki yada başka PC’ler arasındaki data alışverişini sağlarlar. Bu modüller direkt bağlantı (point to poinı) ile işletilebileceği gibi bir network üzerinden de işletilebilir. Bire bir bağlantıda bağlantı yapılan CPU çift interface içerir. Bir porta programlama cihazı ile ulaşılırken diğeri üzerinden haberleşme sağlanır. Böylece sisteme daha fazla sayıda I/Q dahil edilmesi mümkün olur. Ayrıca LAN (local area network) üzerinden de data alışverişi sağlanır. Bu networklar içinde PLC’ler PC’ler saha elemanları ve Workstationlar bulunabilir . Prosesin monitör üzerinden izlenmesi printer raporlamaları da bu tip haberleşme modülleri üzerinden yapılır.

3.8 KARTLARIN TAKILDIğI RAFLAR (Rack’s)

PLC kartlarının takıldığı bu raflar PLC sınıflarına göre farklılıklar göstermektedir. PLC grubu içinde S5-90 ve S5-95 direkt olarak raylı montaj olup herhangi bir rafa monte edilmemektedir. S5-100 kartları submodüle olarak tabir edilen elemanlar üzerine monte edilmektedir. Bu elemanlar üzerinde bulunan bus hattı ile haberleşme sağlanmaktadır.Ayrıca modüler yapıda olan bu elemanlar montaj kolaylığı sağlamaktadır. Submodüler ray üzerine takılırlar. S5-100 tipi PLC’ye ait kartlarda submodüller üzerine vidalanmak suretiyle monte edilir. S5-115 sistemlerinde submodüllerin görevlerini subrack’ler yerine getirir. Subrack’ler ray sistemine uyumlu olmayıp vida montajı ile sabitlenirler. Bu elemanların ihtiyaca göre değişik tipleri bulunmaktadır. Bazı modellere sadece giriş-çıkış kartları takılabildiği gibi bazılarına da çeşitli özel modüller takılabilmektedir. S5-115 sistemi subrack’lerin de ayrıca bazı yüksek akım çekebilen kartların soğutulabilmesi için fan ünitesi montajı da yapılabilmektedir. S5-135 ve S5-155 sistemlerinde kartların takıldığı raflar daha özellikli olup PLC de kullanılan kartların beslemelerini sağlayan güç kaynağı da barındırmaktadır. Ayrıca bu güç kaynağı içinde soğutucu fanlar bulunmaktadır.


4. PLC LER ARASI HABERLEşME (BUS) SiSTEMi

4.1 GiRiş

Bir üretim hattı birden fazla CPU’nun kumanda ettiği istasyonlardan oluşuyor ise bu istasyonların birbiri ile uyum içinde çalışmaları gerekir. Uyumlu çalışmanın yolu istasyonları kumanda eden CPU’ların birbirleri ile veri alış verişlerinin düzenli sağlaması ile olur.
örneğin; iki istasyondan meydana gelen bir sistemde, 1. istasyonda ölçme 2. istasyonda ölçüm sonucuna göre ayırma işlemi yapılacaktır. 1. istasyonda ölçülen parçanın 2. istasyona gönderebilmesi için 2. istasyonun hazır olduğuna dair bilginin 1. istasyon tarafından alınması gerekir. 2.istasyon ölçme sonucu elde edilen ayırma bilgileri (kalın, normal, ince) 1. istasyondan almalı ve ona göre parçayı farklı bantlara gönderebilmelidir.
CPU’lar arasında iletilecek bilgi sayısı kadar hat çekmek (paralel haberleşme) gereksizdir ve ekonomik değildir. Bunun yerine gönderilecek bilgiler gönderici CPU tarafından tek hat üzerinden protokol çerçevesinde sıra ile gönderilir. Alıcı CPU aynı protokol ile gönderilen bilgileri alır, düzenler ve kullanır. (seri haberleşme).
Bu ve benzer haberleşme sistemlerimde her zaman CPU’ların haberleşmesi söz konusu değildir. çoğu zaman merkezde bir CPU (master) ve bunun ilk farklı istasyonlardaki giriş çıkış verilerinin merkeze iletilmesi amacıyla kullanılan yardımcı birimlerde (slave) oluşur. Bu yapıya BUS sistemi denir. şekil-4.1’de bu yapı ayrıntılı olarak gözükmektedir. S5-155U ana PLC dir. Diğer PLC lerden gelen bilgiler bu PLC de derlenir.
Burada şöyle bir soru akla gelebilir. PLC sistemlerinde çok sayıda giriş çıkış sayısına ulaşabilir. Dolayısıyla her istasyonda bir CPU olacak şekilde çok sayıda CPU mu? Yoksa tek CPU kullanılarak istasyonlar ile slavelerle haberleşme mi kullanılmalı?
Bu öncelikle sistemlerin büyüklüğü ve istasyonların birbiri ile olan bağımlılığı ile ilgili bir durumdur. öncelikle farklı sistemleri tek CPU ile kumanda etmek demektir, sistemleri birbiri ile kilitlemek demektir. Yani, sistemlerden veya CPU’lardan herhangi birinden oluşan bir arıza diğer sistem veya CPU’da çalışmamasına neden olur. Ayrıca programın çok uzaması demek çevrim süresinin yani giriş ve çıkışların güncelleştirilme süresinin çok uzaması demektir. Bu da programlanmada istenmeyen bir durumdur. Ancak her sistem içimde farklı bir CPU kullanmak demek sistemin maliyetinin artması demektir.
Günümüzde otomasyon alanında üretim yapan bir çok firmanın ürettiği bir BUS sistemi vardır. Bu sistemleri birbirinden ayıran temel özellikler şunlardır.

 Veri ve kumanda hatlarının birbiri ile nasıl bağlandığı (topoloji şekli:ağaç, yıldız, düz hat, daire)
 Maksimum iletim hattı uzunluğu
 Veri iletim hızı
 Hatasız veri transferi
 Bağlanabilecek maksimum giriş çıkış elemanı sayısı
 Piyasada bulunan saha elemanlarına (sensör ve çalıma elemanları) uyumlu olması
 Saha elemanlarının sistem çalışırken değiştirilebilir olması v.b.

Bu bölümde veri alış verişi sağlamak amacıyla kullanılan BUS sistemlerinden,
 MPI
 AS-I
 PROFIBUS ağ sistemlerinin üzerinde durulacaktır.

4.2 MPI HABERLEşME SiSTEMi (Multipoint interface)

MPI haberleşme sistemi özellikle CPU’lar arası haberleşme işlemlerinde çok yoğun olarak kullanılır. Konfigürasyon ve kullanımı oldukça basittir. iki damarlı (profibus) kablosu bir kablo ve MPI bağlantı konnektörü dışında bir donanıma ihtiyaç duymazlar.
Haberleşme kablosu (profibus kablosu) MPI hattına, programlama cihazı bağlantı kablosu (MPI kablosu) bağlanıyormuş gibi bağlanmalıdır. Maksimum 32 adet katılımcı bağlanabilir ve iletim hattı uzunluğu en fazla 50 metre olabilir, 50 metrenin üzerindeki mesafeler için RS 485 yükseltici kullanmak gerekir. Her yükseltici hat uzunluğu 1000m kadar çıkarabilir. Toplam 10 yükseltici kullanılabilir. iletim hattının başlangıç ve bitiş noktalarındaki konnektörlere sonlama direnci konmalıdır. (konnektör “on” konumuna alınmalıdır)

4.3 AS-I HABERLEşME SiSTEMi (Aktuator Sensor –interface)

Giriş sinyalleri ile çıkış elemanlarının birbiri ile bağlanarak bir şebeke oluşturdukları alt seviyeli bir haberleşme sistemidir. Mevcut bir haberleşme sisteminin tamamlayıcısı olarak düşünülebilirler.
özel yassı bir kablo ve buna takılan bir bağlantı elemanı ile sistemin oluşturulması, devreye alınması, sonradan eleman eklenip çıkarılması oldukça basit bir yapıdadır. Sisteme eklenmesi düşünülen giriş veya çıkış elamanları kuplaj modülleri ile AS-I kablosuna eklenir (özel formdaki bir modül bastırılarak kablo izolasyonu delinerek kontak sağlanır)
Bir CPU’nun AS-I ile haberleşebilmesi için AS-I master AS-I slave’lerin kullanılması gerekir. AS-I master, CPU montaj rayına takılan AS-I haberleşme işlemcisidir. (CP 342-2). Diğer sinyal modülleri ile aynı özellikte kullanılır. CPU ile dahili bus sistemi üzerinden haberleşir.
AS-I hattına bağlanan sensör veya çalışma elemanlarının, master tarafından yapılan bildirimleri anlamaları ve kendi verilerini master’a iletebilmeleri için AS-I slave’ler kullanılır. Slave’ler AS-I kablosu üzerine eklenen ve özel bir adresleme ünitesi yardımı ile 1 ile 31 arasında adreslenen elemanlardır. Yeni alınan bir slave fabrika tarafından adreslenmemişse “0” adresine sahiptir. Slave’ler sadece master tarafından kendilerine bildirilen emri alır ve kendi durumunu master’a bildirirler.
Her AS-I slave’i giriş veya çıkış olarak kullanılabilir. Her slave’e 4 bit transferi yapabilir. Bu durumda bir AS-I hattına maksimum 31 eleman takılabilir ve her eleman 4 bit transferi yapabildiğine göre 4x31=124 ikili sinyal iletebilir.
AS-I besleme gerilimi 30Vcc ve her bir slave’e bağlı sensör çalışma elemanı için de 100mA’dir. AS-I hattından hem besleme hem de veri aktarımı yapıldığından özel bir besleme ünitesine ihtiyaç duyurulur. Maksimum hat uzunluğu 100m’dir. Daha uzun mesafeler için kullanılmalıdır.

4.4 PROFiBUS HABERLEşME SiSTEMi (Process Field Bus)

Profibus haberleşme sistemi Siemens’inde içinde bulunduğu bir çok PLC üretici firma tarafından geliştirilen ve standart olarak kabul edilen bir ağ sistemidir.Farklı amaçlar için geliştirilen PROFIBUS sistemleri olmasına rağmen biz sadece PROFIBUS DP (merkezi olmayan çevresel birimlerin) üzerinde duracağız.
PROFIBUS DP (dezentrale peripherie) otomasyon cihazı ile merkezi olmayan cihazlar arsında hızlı bir şekilde ver alış verişimi sağlayan bir haberleşme sistemidir. özellikle PLC’nin merkezde, çevre birimlerinin (slave) çalıma sahasında (işin yapıldığı yerde) olduğu durularda iletim hatlarının oluşturulması çok kolay bir şekilde gerçekleştirilmektedir.
Merkezdeki CPU (master) giriş bilgilerini slave’lerden okur, bunları işler ve çıkış bilgilerini slave’lerin çıkışlarına yazar.

Profibus teknik özellikleri
 Her bir bus bölümüne 32, toplam 126 katılımcı bağlanabilir.
 çevre birimleri (slave’ler ve saha elemanları (sensör, motor) çalışma esnasında takılıp çıkarılabilir.
 Bu dağılımı “token-passing” sisteminin “master-slave” sisteminin yönetimine göre yapılır.
 Veri transferi iki damarlı blendajlı kablo veya optik iletkenler ile yapılır.
 Veri iletim mesafesi elektrik kabloları ile 12 km , optik kablolar ile 23.8 km kadar olabilir.
Modüler değiştirme ve cihazların değiştirilebilmesi mümkündür.

PROFIBUS DP iki şekilde oluşturulabilir;
1. Mono master
2. Multi master,



4.4.1 Mono Master (DPM 1: DP- Master 1. Sınıf) Sistemi
Tek merkezli kumanda şeklidir. Merkezi kumanda birimi olarak PLC kullanılır ve çevresel birimler (slave’ler PLC’e bağlanırlar. Program belirlenen çevrim dahilinde slave’lerden bilgileri alır ve onları değerlendirir.
şekil-4.2 Mono Master Sistemi

4.4.2 Multi Master (DPM : DP – Master 2. Sınıf) Sistemi
Bu sistemde birden fazla master bulunur. Bu masterlar birbirinden bağımsız olarak, her biri bir master ve ona ait slavelerden meydana gelen alt sistemleri oluştururlar. Ana sisteme ait farklı görevleri yerine getiriler. ilave görselleştirme, arıza takip düzeneği gibi.
Slavelere ait giriş çıkış görüntüleri bütün masterlerden okunabilir. çıkışlara bir şey yazılması ise sadece ilişkilendirilmiş master tarafından gerçekleştirilebilir. Masterler birbirileri ile veri alışverişi yapabilirler. Multi master sisteminde çevrim süresi oldukça uzundur. Bu sistemler “Token Passing” (bayrak yarışı) sistemine göre çalışırlar, yani bayrağa sahip olan gönderme hakkına sahip olur. Bu hak master den mastere belli zaman aralıklarında devredilir.

5. PLC PROGRAMLAMA

5.1 BiLGiSAYAR PROGRAMLARIYLA PLC PROGRAMLARININ FARKI

Bilgisayar programları yaptıkları işleri, sırasıyla ve birbiri ardınca test edebilen belli mantık işlemlerine göre yerine getirirler. Fakat PLC ‘ler için durum biraz daha farklıdır. PLC programı devamlı bir cevrim halindedir. Bütün komutlar sırasıyla işletilir ve yine başa dönülür. PLC programının tamamı bilgisayar dillerinde döngü adı verilen kısımlar gibidir. PLC programı yüksek seviyeli programlama dillerinde While/Wend komutları arasında yazılmış program parçalarına benzer şekilde çalıştırılır. Fakat PLC programının işlem tarzı itibariyle, biraz farkı vardır. PLC ‘de program aynı anda birkaç olayı gerçekleştirir. Dolayısıyla birbirinden bağımsız olayların ve dolayısıyla komutların aynı anda işletilmesi, yani bir olay bitmeden diğerine başlanılması gerekir. Bu iş için en ideal işleyiş tarzı, bir döngü içine bütün komutları yazmak ve döngüyü de bütün olayların en iyi şekilde kontrolü için döngüyü mümkün olan en yüksek hızda çalıştırmaktır.
PLC ‘lerde, bilgisayarlarda olduğu gibi bir işlemi bitirip başka bir işleme geçmek mantıklı değildir. Mesela bir motora kapıyı kapaması için çıkışlardan voltaj veriyorsunuz. Bu işi bir bilgisayar programı yazarak yapıyorsanız, kapanma komutunu verirsiniz ve kapı kapanana kadar dolayısıyla işlem bitene kadar Program alt satıra geçmez, yani bu sırada başka hiçbir işlemi yapamazsınız. PLC sistemlerinde ise işlemin tamamlanması önemli değildir, program baştan sona saniyede binlerce kez iletilir. Programda komutlar, yapılması gerekiyorsa, yani önlerindeki mantıksal işlemin sonucu izin veriyorsa işletilir. Böylelikle aynı anda birbirinden bağımsız olarak hem A kapısı açılıyor hem de B vanası kapatılıyor ve bu sırada yazıcıya bilgi yollanıyor olabilir.

5.2 PROGRAMLAMA AçISINDAN PLC ‘NiN BiLGiSAYARA GöRE AVANTAJLARI

Bir makinanın, bir fabrikanın yada her hangi bir prosesin gerçekleştirilmesi sırasında aynı anda bir çok olay meydana gelir ve bunların bir sıra halinde olması gerekmez. Dolayısıyla normal bilgisayar programlarıyla bu gibi bir prosesi kontrol edemezsiniz. Fakat bir PLC için aynı anda gerçekleşen bir çok olayı kumanda etmek hiç sorun değildir.
Bu arada sırf kumanda işlemlerine yönelik bir çok komutu da fazladan ihtiva etmesi sebebiyle, PLC ile bu tip programları yazmak ve çalıştırmak kolaydır.
CPU ‘yu programlayabilmek için LAD (merdiven diyagramı) ve STL (program listesi) gibi çeşitli diller kullanılabilir.

5.3 STANDART PROGRAMLAMA

SIMATIC CPU’ların programlanmasında STEP5 adlı programlama paketi kullanılır. Bu paket basit mantık kurma fonksiyonlardan, kullanıcı programı tarafından çağrılabilecek kompleks sistem fonksiyonlarına kadar birçok özelliği içerir. STEP5 ile programlama yapılırken, programlayıcı, mesleki kökenine göre sunulan imkanlardan birini seçerek kendine en uygun programlama ortamını yaratabilir. SIMATIC programı, merdiven mantığı (Ladder Diagram ‘LAD’), lojik kapı mantığı (Control System Flowchart ‘CSF’) veya komut listesi (Statement List ‘STL’) olarak hazırlanabilir. Bu gösterimler DIN 19239 standardına göre hzırlanmıştır. Röle mantığına aşina olanlar Ladder Diagram ile, mantıksal kapı işlemlerine aşina olanlar Control System Flowchart ile program yazılabilir.
üç program gösterimi arasındaki farklar özellikle binary operasyonlarda göze çarpmaktadır. Yazılan program çok özel komutlar içermediği sürece bir gösterimden diğerine kolaylıkla dönüştürülebilir. Ayrıca bu programlama imkanları içinde kapasite farklılığı vardır. Sözgelimi LAD ile gerçekleştirilemeyen bazı fonksiyonlar CSF ile, CSF ile gerçekleştirilemeyen bazı fonksiyonlar da STL ile gerçekleştirilebilir. STEP5 programlama dilinde lojik operasyona tabi tutulacak sinyaller adreslenirken öncelikle adresin yer aldığı byte yazılır. Byte ve bit numarası nokta ile ayrılır. örnek olarak 19. byte içinde ilk bit kastediliyor ise bu adres “19.0” olarak yazılmalıdır. Bu adresin giriş mi yoksa çıkış mı olduğu ise bu adresin önüne yazılan harf ile belirtilir. Yazılmak istenen adres çıkış ise, ingilizce versiyonda “Q19.0” olarak yazılır.Misal olarak bir girişin olup diğerinin olmadığı (10.0 var, 10.1 yoksa, çıkış 20.0 verilsin) bir VE fonksiyonu gerçekleştirilmek isteniyor olsun. Bu fonksiyonu yerine getiren program 3 ayrı gösterimde şu şekilde gösterilir;

5.3.1 LOJiK KAPI GöSTERiMi (CSF)

Yazılan programın CSF ile gösteriminde kullanıcı programını kutucuklar olarak görmektedir. Bir lojik kilitleme en az bir kilitleme kutucuğu ve bir sonuç kutucuğundan oluşmaktadır. Her kilitleme başlı başına bir birimdir ve STEP5 yazılımında segment olarak tabir
edilen bir birimi kapsar. Yapılacak olan lojik işlemin yerine getirilmesi gereken şartları, kilitleme kutucuğunun sol tarafında yer alırlar. Burada operasyona giren sinyal var olmasına göre sorgulanacak ise düz bir çizgi ile, var olmamasına göre sorgulanacak ise, düz çizgi ve bir çember ile gösterilir. Kutucukların sağ tarafında yapılan lojik işlemin sonucu yer alır ve bu sonuç “=” işaretiyle gösterilir. Teorik olarak bir çok “ve” ya da “veya” kapısı yazılabilir. Bunun sınırı kullanıcı hafızası ile ilgilidir. Bu program modunda yapılan lojik kilitlemeler her segment için sadece bir sonuca bağlanabilmektedir. CSF modunda STEP5 komutlarının tamamı gösterilmemektedir. Bu fonksiyonların gösterilebilmesi için STL moduna geçilmelidir. Eğer program grafik olarak gösterilemeyen komutlar içeriyorsa, ekrana getirilmesinde ilgili segment otomatik olarak STL modunda gösterilir.

5.3.2 KONTAK PLAN GöSTERiMi (LAD)

Program LAD modunda yazılacak yada izlenecek ise, binary kilitlemeler kontak sembollerinin ard arda yada alt alta sıralanması şeklinde yapılır. Operasyona tabi tutulacak sinyaller köşeli parantezler olarak resmedilirler. Sinyal lojik 1 seviyesine göre sorulacak ise köşeli parantez içerisi boş halde, lojik 0 seviyesine göre sorulacak ise köşeli parantez içerisine “/ “ şekli ile gösterilir. Sorgulama sonucu, bir akım yolu hattı gibi resmedilen lojik kilitlemenin sağ tarafına eklenen parantez ile gösterilen bobindir. Kilitlenme şartları sağlandığında bu bobinin enerjilendiği düşünülebilir. Kontaklar normalde açık ve normalde kapalı kontak olarak kilitleme şartları meydana getirilebilir. Grafik olarak gösterilemeyen komutlar CSF’ de olduğu gibi otomatik olarak STL’e geçilerek ekrana getirilir.

5.3.3 KOMUT LiSTESiNiN GöSTERiMi (STL)

Bir diğer programlama cinsi olan STL modunda, yerine getirilmesi istenen lojik fonksiyonun şartları ve sonuçları ve komut listesi (mnemonic) olarak hazırlanmaktadır. Mnemonic komutlar iki kısımdan oluşur. Birinci kısım operasyon kısmıdır ve prosesörün bu komutla ne yapması gerektiğini belirler. ikinci kısım ise operand kısmıdır. Bu kısımda da operasyon kısmında ki işlemin hangi sinyale uygulanacağı belirlenir. Mnemonic komutlar prosesör tarafından ekranda görüldüğü haliyle yukarıdan aşağıya doğru ilerlemekte ve her lojik şart sırası geldiğinde sorgulanmaktadır. Bu programlama / izleme modunda meydana getirilen her sonucun tek tek segmentlere yerleştirilmesine gerek yoktur. Bir segment içinde birden fazla lojik işlem gerçekleştirilebilir.Bu modda lojik 0 sorgulaması yapılacaksa komutun arkasına “N” not harfi eklenir

5.4 PROGRAMLAMA

Genel olarak, bir kumanda devresi tasarımı için temel lojik işlem komutları yeterlidir ve bu komutlara zamanlayıcı komutları da eklendiğinde bütün kontaklı kumanda devreleri gerçekleştirilebilir.
Herhangi bir kontaklı kumanda devresi bir lojik fonksiyon ile ifade edilebilir. Biz burada temel PLC komutlarını göreceğiz:

5.4.1 VE (AND) işLEMi
Bu örnekte yapılan iş, I 0.0 olarak adlandırılan girişten gelen sinyalin değeri ile I 0.1 girişinden gelen sinyalin değerinin mantıksal VE işleminden geçirilmesidir. Ayrıca normalde açık kontak için seri bağlantı komutudur.
Bu diyagramın STL karşılığı ise:

LD I 0.0 //I0.0 Girişini oku
A I 0.1 //ve bu sonucu I0.1 girişi ile A(nd) yani VE işlemine tabi tut
= Q0.0 //And işleminin sonucuna göre Q0.0 çıkışını 1 yap
5.4.2 VEYA (OR) işLEMi
Bu örnekte I0.0 girişi ile I0.1 girişinin mantıksal OR işleminden geçirilmesidir. Normalde açık kontaklar için paralel bağlantı komutudur.

Bu diyagramın STL karşılığı;
LD I 0.0 //I0.0 Girişini oku
O I 0.1 //bu sonucu I0.1 girişiyle O(r) yani VEYA işlemine tabi tut
= Q0.0 //Or işleminin sonucuna göre Q0.0 çıkışını 1 yap

5.4.3 VE DEğiL (AND NOT) işLEMi
Normalde kapalı kontaklar için paralel bağlantı komutudur.

Bu LAD diyagramın STL karşılığı;

LD I 0.0 //I 0.0 Girişini oku
AN I 0.1 //I 0.0 ile I 0.1’i Ve Değil işlemine tabi tut
= Q0.0 //Ve Değil işleminin sonucuna göre Q0.0 çıkışını 1 yap

5.4.4 VEYA DEğiL (OR NOT) işLEMi

Normalde kapalı kontaklar için paralel bağlantı komutu.
Bu diyagramın STL karşılığı;

LD I 0.0 //I 0.0 girişini oku
OR I 0.1 //I 0.0 girişi ile I0.1 girişini Veya Değil işlemine tabi tut
= Q0.0 //Veya Değil işleminin sonucuna göre Q0.0 çıkışını 1 yap

5.5 PROGRAMLAMADA DiKKAT EDiLECEK HUSUSLAR

1. PLC kumanda devresinde sinyal akışı soldan sağa doğrudur.
2. Elemanların hiçbirisinin dağıtım hattına direkt olarak bağlantı yapılamaz. Eğer gerekli olursa programda kullanılmayan yardımcı rölelerin normalde kapalı kontaklar üzerinden bağlantı yapılabilir.
3. Herhangi bir röle bobininden sonra kontak bağlantısı yapılamaz. Eğer gerekli ise bu kontağın röle bobininden önceye alınması geekir.
4. iki veya daha fazla röle bobini paralel bağlanabilir.
5. Kontak ve bobin numaraları o PLC’ye ait kullanma kılavuzundan öğrenilmelidir.

6. öRNEK SiSTEMLER

6.1 PRESLEME MAKiNESiNiN PLC iLE KONTROLü

Aşağıda şema olarak gösterilen presleme makinesi çalışma prensibi şu şekilde olacaktır. Magazin içerisinden aşağı alınacak parça V1 valfi ile kontrol edilen itici piston tarafından yuvaya sürülür. Daha sonra V4 valfi ile kontrol edilen sıkıştırıcı piston aşağı harekete başlayarak parçayı presler ve bu konumda 3 saniye bekler. Bekleme süresi sonunda itici ve sıkıştırıcı aynı anda harekete başlayarak ilk konumlarına geri dönerler. Daha sonra V3 valfi ile basınçlı hava püskürtülmesi, V2 valfi ile de atıcının yukarıya hareketi sağlanır. Basınçlı hava ile atılan parça S4 sensörü tarafından hissedilerek atıcının aşağı konuma, V3 valfinin de kapalı konuma gelmesi sağlanır. Böylece bir hareket periyodu tamamlanmış olur. S5 sensörü işlenmiş parça bölümünün dolması halinde lamba ikazı vererek yeni bir periyoda başlanmasını engelleyecektir.
şekil-6.1 Pnömatik Presleme Makinesi

Sensörlerin çıkışlarını PLC girişlerine, PLC çıkışlarını da elektrikli valf girişlerine bağlarız.Yazacağımız küçük bir PLC programı ile bu sistemi kolay bir şekilde kontrol edebiliriz.
Program içerisinde kullanılacak sinyaller şunlardır:

GiRişLER: çIKIşLAR:
I 0.0 Start Butonu Q 1.0 Lamba Yakma
I 0.1 S1 Sensörü Q 1.1 V1 Aç Sinyali
I 0.3 S3 Sensörü Q 1.2 V2 Aç Sinyali
I 0.4 S4 Sensörü Q 1.3 V3 Aç Sinyali
I 0.5 S5 Sensörü Q 1.4 V4 Aç Sinyali

6.1.1 BASiTLEşTiRiLMiş PROGRAM:
Segment 1: Start sinyali geldiğinde V1 valfinin aç sinyalini gönderen kısımdır.

Segment 2: Q 1.1 sinyali geldikten sonra ve itici silindirin tamamen dışarı çıktığını bildiren sinyal geldiğinde V4 valfini yani presleyecek silindiri dışarı çıkaracak sinyali gönderir.

Segment 3: Q 1.4 sinyali geldikten sonra ve presleyici silindirin tamamen dışarı çıktığını bildiren I 0.3 sinyali geldikten zamanlayıcı çalışır.

Segment 4: Zamanlayıcı çıkışlarını 1 yaptığı anda ve itici ve presleyici silindirler içeri girdiği zaman parçayı itecek olan basınçlı hava(V3 valfi) ve atıcı silindiri dışarı çıkaracak olan V2 valfine sinyal gönderir.


Segment 5:işlenmiş parça bölümünün dolduğunu bildiren sensörden gelen I 0.5 sinyali ikaz lambasını yakarak yeni bir periyoda başlanmasını engeller.

6.2 NAUTOS MONiTORiNG SiSTEM

Nautos Monitoring sistemi Gemilerde Makine Kontrol Odalarında (MCR) bulunan bir izleme sistemidir. incelediğim donanmamızın savaş gemilerinde Nautos sistemi Siemensin S5 marka PLC leri kullanılarak yapılmıştır. Gemi içerisindeki tüm sensörler MCR daki PLC lere gelerek işlenir.
Nautos monitoring sistemine gemi dahilindeki tüm sıcaklık, yakıt, ve su seviyeleri gelmektedir. Ana dizeller, yardımcı makinalar ve GT leri burada oluşan bilgileri ile sürekli gözetim altında tutarız. Bütün makinalara ait her türlü bilgi (sıcaklık, basınç, devir, on/off durumları gibi...) buraya gelir. Makinalardan veya başka herhangi bir yerden gelen tüm alarmlar hem monitörde yazılı olarak gözükür hem de alarm geldiğine dair sesli ikaz duyulur. Aynı zamanda gelen tüm alarmlar printer ile de yazılır. Bu sistemde her 4 yardımcı makine için ayrı ayrı bulunan ageler vasıtası ile monitörden yardımcı makinaları kontrol etme imkanı vardır. Monitörden yardımcı makinalar start/ stop edilebilir, istenilen makinanın şalteri kurulabilir.

şekil-6.2 de Nautos Sistemi ayrıntılı olarak gösterilmiştir. Bu şekilde genel olarak PLC lerin ve yardımcı birimlerin birbirleri ile bağlantıları gösterilmiştir. PLC ve yardımcı elemanları daha ayrıntılı olarak anlatırsak;
Watch Panel Geminin Köprü üstündedir. önemli alarmlar buraya da gelir ve gemi komutanı bu panel ile MCR’a (makine kontrol odası) müdahale edebilir.
MCR Desk MCR odasında, monitörlerin de üzerinde bulunduğu masadır. Bu monitörlerin her birine farklı bilgiler gelir. Görevli kişiler bu ekranlardan gemideki birçok bölüm hakkında bilgi alabilir ve buralara direk müdahale edebilir.
Mimic Lamp Panel geminin her katının ayrıntılı haritası üzerindeki valfleri ve önemli bölgeleri lamba olarak göstermiş. Bir yerde sorun çıktığında veya bir valf konum değiştirdiğinde monitörün yanı sıra bu geniş haritada da tam gemideki yerinde ledin yanması veya sönmesi ile anlarız.
S5 155U makine kontrol odasında bulunur ve monitör sisteminin ana PLC sidir. Agelerin PLC lerinden ve EU-183U lardan gelen bilgiler S5 155U da derlenerek monitörlere gönderilir. Bilgilerin bazıları mimic lamp panele gider.
AGE nautos sisteminde 4 adet Age istasyonu mevcuttur. Age istasyonları sayesinde ana PLC ile dizeller haberleşirler. Dizel jeneratörden sıcaklık devir gibi bilgiler Age üzerinden ana PLC ye gider. Ageler bağlı olduğu yardımcı makinaya sürekli olarak kumanda ve kontrol ederler. Agelerde PLC S5 115 U kullanılır. Bu PLC lere daha önceden yüklenmiş program dahilinde yardımcı makinenin start, stop, emercensi stop, otomatik devreye girme gibi görevleri yerine getirmesini sağlar.

Resim-6.3 de sensör girişleri gösterilmiş. incelediğimiz gemide MCR’a 1200 tane sensörden bilgi geliyordu. Ve bunların hepsi de değişik sensörlerdir. MCR’a gelen sensör çeşitleri:
PT 100 (-30,+150°C), NiCrNi (0-900°C), 0-20 mA lik transdüser, 4-20 mA lik transdüser, 0-10 V luk transdüser, +/- 10 V luk transdüser v.b.
Bun sensörlerin hepsinin değişik çıkışları var. Bu yüzden direk olarak PLC ye bağlayamıyoruz. Zaten PLC’de de 1200 tane sensörü alabilecek input yoktur. Bu yüzden EU183U arabirimleri kullanılıyor. Bunlarda her elemana göre ayrı yer var. örneğin PT100 bağladığımız yere thermocupl bağlayamıyoruz. çünkü ikisinin de voltaj çıkışları farklı.
ET100 monitoring sistemin kontrol bölümüne iki kablo hattı ile bağlıdır. ET 100 ler MCR daki mimik panelin alarm lambalarını (dijital output) Kontrol eder. Ve iki adet dizel makinenin eksozlarını (analog input modül) kontrol eder. Ve ET 100 ile monitoring sistem arasında seri data transferi vardır.

 

[Emrah]

Konudaki teşekkür mesajları silinmiştir.

 

[black_kan]

yahu arkadaşlar bana yardımcı olabilirmisiniz kafayı tam olarak sıtırcam manyetik limit anahtarı hakında geniş bilgi arıorum ne kısa ne uzun hiç bişey bulamıyorum ya bana yardımcı olabilrsenz cok sevinirim

 

[etuzuner]

Değerli üyelerimiz,

Teşekkür mesajı yazmak yerine lütfen paylaşımı yapan üyenin mesajını beğeniniz.

Teşekkür mesajları silinmiştir.