PLC OTOMASYONU

· Otomasyon endüstrisinde üretimin her aşamasında PLC cihazları kullanılmaktadır. Herhangi bir üretimde teknik ve ekonomik şartlar çok önemlidir.

· İşte bu şartları en iyi şekilde gerçekleştirebilmek için üretimde otomasyona geçiş şarttır. Otomasyon sadece mekanik değildir. Otomasyon içersinde her türlü bilgi akışı mevcuttur.

· Otomasyon tamamen bilgi faktörüne bağlı bir olaydır. Otomasyonda dış ortamdan kontrol birimine değişik bilgiler girilmelidir. Örneğin, bir delme matkabının otomatik kontrolünde, parçanın ne kadar delineceği, ilerleme hızı, dönme yönü ve devir sayısı gibi değerlere ait bilgiler kontrol sistemine girilmelidir. Kontrol sistemi yazılım ve donanımdan oluşturulmuş bir birimdir. Dış ortamdan kontrol birimine giren bilgiler, bu birimde işlenerek gerekli emirler çıkış birimlerine iletilir.

· Sistem bilgilerinin direkt olarak insan tarafından verildiği sistemler konvansiyonel sistemlerdir. Eğer bilgiler bir program yolu ile verilmiş ise bu durumda oluşturulan sisteme otomasyon sistemi denir.

· Genelde herhangi bir sistemi daha önceden belirlenmiş bir duruma getirme işlemine kontrol denir. Duruma getirme veya durumu değiştirme, insan müdahalesi olmadan bir program tarafından yapılırsa yapılan işleme otomatik kontrol denir.

Buna göre otomasyon, insan müdahalesi olmadan herhangi bir hareketin oluşmasına ve bu hareketin istenildiği gibi gerçekleşmesine verilen isimdir.

Otomasyonun faydaları :

· Hazırlık zamanı çok düşük olduğundan işlem hızı yüksek ve maliyet düşüktür.

· Daha yüksek ve özellikle sabit bir kalite elde edilebilir.

· Çok az ve daha basit tutturma gereçlerine ihtiyaç duyulması.

· Çok karmaşık parçaların yüksek doğruluk düzeylerinde işlenebilmesi.

PLC VE RÖLE SİSTEMİ (Konvansiyonel sistem) ARASINDAKİ FARK

· Endüstriyel kontrolün gelişimi PLC cihazlarının gerçek yerini belirlemiştir. Kumanda ve kontrol tekniği açısından bakıldığında, röle tekniği ile başlayan kumanda sistemleri, elektronik kontrol ile gelişme bulmuştur.

· Bu kontrol sistemleri zamanla yetersiz kalınca yerini, sayısal sistemlere bırakmak zorunda kalmıştır. Sayısal sistemlerin zamanla gelişmesi, bir çok fonksiyonu çok küçük bir hacimde yapabilmeleri, onları endüstride daha aktif kılmıştır.

· PLC ile kumanda ve kontrol tekniği, sayısal sistemin bir ürünüdür. Endüstriyel uygulamaların her dalında PLC tekniği, her türlü çözümü getiren komple bir teknoloji alt grubudur. PLC kontrol amaçlı bir bilgisayardır. Programlama işlemi, bilgisayarlar üzerinden yapılabildiği gibi, bilgisayarın bulunmadığı ortamlarda programlayıcı paneller üzerinden de yapılabilir.

· Röle sisteminde bir endüstriyel kumanda işlemini gerçekleştirebilmek için bir çok devre elemanlarını da satın almak durumundasınız. Örneğin zamanlayıcılar, sayıcılar, v.b.

· PLC kontrollü sistemlerde yüzlerce devre elemanı cihaz bünyesinde hazır olarak bulunduğundan, ayrıca elemanlar satın alınmasına gerek yoktur.

· Röle sistemi ile gerçekleştirilen bir kumanda ve kontrol sistemi, devre elemanlarının hacimleri itibarıyla çok yer kaplamaktadır.

· PLC kontrollü kumanda ve kontrol sistemlerinde hacim yönüyle büyük bir rahatlama ve küçülme söz konusudur.

· PLC kontrollü sistemlerin tasarım çalışmaları sırasında tasarımcı, elektronik iç yapıyla veya direk olarak işlemci dili ve yapısıyla ilgilenmediği için kullanıcının hata yapması daha zordur.

· Röle tekniği ile gerçekleştirilen kumanda ve kontrol sistemlerinde çok karışık ara kumanda bağlantıları mevcuttur. Bu nedenle sistem içersinde arıza aranması güçtür. Ayrıca kablo bağlantılarının çok olması nedeni ile ortaya çıkacak temassızlık problemleri, işin bir başka riskli yanıdır.

· PLC kontrollü sistemlerde ara kumanda bağlantıları yok denecek kadar azdır. Çünkü gerekli bağlantılar ve sorgulamalar PLC içersinde program bünyesinde yapıldığından, dış ortamda ayrıca bağlantılar yapılması gerekmez.

PLC satın alınmakla aşağıda ifade edilmiş olan tüm gereçleri de aynı bünye içersinde elde etmiş olmaktayız.

· Mantık kapıları ( AND , OR , XOR , NOT ).

· Hafıza fonksiyonları ( R S hafıza birimleri ).

· Zamanlayıcılar ( Timer ).

· Sayıcılar ( Counter ).

· Röleler.

· Dual ( ikili ) sinyal işleme operasyonları.

· Bayt (Byte) seviyesinde operasyonlar ( 1 byte = 8 bit ).

· Word seviyesinde operasyonlar ( 1 word = 2 byte ).

· Dabıl (Duble) word operasyonlar ( 1 DW = 4 BYTE ).

· Karşılaştırma operasyonlar ( Comparator ).

· Güvenlik operasyonları.

· Anolog / dijital , Dijital / Anolog dönüştürme operasyonları.

Görüldüğü gibi bir otomasyon sistemi için gerekli olan tüm elemanlar, üretici firma tarafından hazırlanmış durumdadır. Akılcı bir programlama ile bütün bu imkânlar, problemin çözümünde bir araya getirilirler.

PROGRAMLANABİLİR KUMANDA CİHAZININ ( PLC ) YAPISI VE FONKSİYONU

PLC’ NİN GENEL YAPISI :

Programlanabilir kumanda cihazı ( PLC ) 5 temel bölümden oluşur.

1- Sinyal girişi.
2- Uyum devresi.
3- Merkezi işlem birimi ( CPU )
4- Çıkışlar.
5- Enerji (Dahili besleme kaynağı)

1- SİNYAL GİRİŞİ

Her türlü sinyal elemanı; anahtar,endüktif,kapasitif,optik sensörler

2- UYUM

24 volt olan giriş sinyali , bilgi işlem bölümü için + 5 volt’a indirgenir.

3- MERKEZİ İŞLEM BİRİMİ ( CPU )

Mantık işlemleri, Kilitlemeler, zaman operasyonları, bellek fonksiyonları, sayma fonksiyonları

4- ÇIKIŞ

Sisteme direkt etki eden son kumanda elemanları bu bölümle kumanda edilir.

(Kontaktörler, selenoid valflar, tristörler)

5- ENERJİ (Dahili besleme kaynağı)

Enerji kaynağı (besleme ünitesi)

Kelime anlamı ile “ Programmable Logıc Control “ şeklindeki İngilizce kelimelerin baş harflerinden türetilmiş bir ifade şekli olan PLC cihazları, kumanda tekniğinde gerekli olan tüm cihazları ( zamanlayıcılar, sayıcılar, hafıza birimleri, v.b ) bünyesinde bulundurabilen, gerek programlama konsolları ve gerekse bilgisayarlar üzerinden program yapılabilen ve sayısal sistem esasına göre çalışan cihazlardır.

Otomasyon problemlerini PLC ile gerçekleştirilmesinde yazılan programların güvenilir olmasının yanında, ilk aşamada kurulum ile ilgili birtakım bilgilere ve gerekli teçhizata sahip olunmalıdır. Bu teçhizatları aşağıdaki gibi sıralayabiliriz:

· Bilgisayar : PLC yazılım programları genellikle bilgisayarlar aracılığıyla gerçekleştirilir. Bilgisayar, yazılım ile PLC arasındaki ilişkileri düzenler.

· Yazılım ( software ) : Her marka ve türdeki PLC cihazlarının çalıştırılabilmesi için bir yazılım programına ihtiyaç vardır. Programlamalar yazılımın izin verdiği sınırlarda gerçekleştirilir. Yazılım programları, disket ya da CD içersinde saklanırlar.

· PG (Programlama cihazı) : Almanca ‘Programier Geraet’ (Programlama Cihazı). PLC programlamaya uygun yapısı olan çoğu bilgisayar formunda özel cihazdır. Bilgisayarın bulunmadığı ortamlarda, programlamalar bu cihaz ile gerçekleştirilir.

· PC/PPI Kablosu : Üzerinde RS 232 / RS 485 çeviricisi olan ve bilgisayarın COM portuyla PLC arasındaki iletişimi sağlayan kablodur.

Örnek Güç Gereksinimi Hesabı :

Tüm S7–200 CPU’larda mikroişlemci, genişleme modülleri ve diger kullanıcı gereksinimlerini karşılayacak dahili bir güç kaynağt yer almaktadir.

S7–200’ün CPU’su genişleme birimlerinin dahili kullanimi için 5 VDC saglar. Seçilen genişleme modüllerinin tipine göre CPU’nun gerekli 5 VDC’yi sağlayıp sağlayamayacagına dikkat edin. Eğer konfigürasyonunuz CPU’nun sağlayabileceğinden daha fazla enerji gerektiriyorsa, ya genişleme modülü sayısını azaltmanız veya daha yüksek enerji kapasitesine sahip bir CPU seçmeniz gereklidir.

Ayrica tüm S7–200 CPU’lari girişler, röle bobinleri ve diger gereksinimler için 24 VDC sensör güç kaynağı da içermektedir. Eger gereksiniminiz bu güç kaynaginin sağlayabileceğinden fazla ise harici bir 24 VDC güç kaynağı kullanmaniz gereklidir.

Eger harici bir 24 VDC güç kaynagi kullaniyorsaniz, bu kaynagin S7–200 CPU sensör güç kaynagi ile paralel bağlanmadığından emin olunuz. Elektriksel gürültünün azaltılması için değişik güç kaynaklarının ortak uçlarinin (M) birbirine bağlanması önerilir.

Tablo B–1’de, aşağıdaki birimleri içeren bir örnek için güç hesabı yapılmaktadır:

Bu kurulumda toplam 46 giriş ve 34 çıkış vardır.

Tablo B–1 Örnek Konfigürasyon için Güç Hesabı :

Bu örnekte, S7–200 CPU genişleme modülleri için yeterli 5 VDC akım sağlanırken CPU sensör çıkışı üzerinden yeterince 24 VDC akım sağlanamamaktadır. I/O 400 mA gereksinmekte, oysa S7–200 CPU 280 mA sağlamaktadır. Bu nedenle bu kurulumda harici bir 24 VDC güç kaynağına gereksinim vardır.

S7–200 CPU

S7–200 CPU, güçlü bir Mikro PLC oluşturmak üzere kompakt yapıda bir mikroişlemci, entegre güç kaynağı, giriş ve çıkış devreleri içerir (Bkz Resim 1-1). Programınızı yükledikten sonra, S7–200 uygulamanızdaki girişleri izlemek ve çıkışlara kumanda etmek için gereken lojik programını kapsamış olur.

S7–200 CPU Enerji Bağlantıları

Ilk adimda S7–200’yu bir güç kaynagina (veya şebekeye) baglayacagiz. Şekil 2–1’de S7–200 CPU’nun DC ve AC modelleri için enerji baglantilari gösterilmiştir. Herhangi bir elektrikli cihazi söker veya yerine takarken enerji baglantisinin kapali oldugundan emin olun. Bu nedenle S7–200 cihazini da söker veya yerine takarken gerekli emniyet koşullarina uyun ve enerjinin bagli olmadigindan emin olun.

GİRİŞ – ÇIKIŞ DEVRELERİ BAĞLANMASI

S7-200 PLC Giriş Devresinin Bağlanması :

PLC girişlerine dış ortamdan gelen bilgiler girilir. Bu bilgiler, daha önceden yazılmış olan programa göre işlenerek çıkış rölelerini çalıştırır. PLC giriş rölelerine uygulanan bilgiler değişik kaynaklardan üretilebilir. Bunlar; mekanik uyarmalı anahtarlar, termik elemanı, ani temaslı buton, çeşitli tipteki temaslı algılayıcılar, temassız algılayıcılar ( endüktif sensörler, kapasitif sensörler, optik sensörler v.b. ) olabilirler.

UYUM DEVRESİ :

PLC otomasyonunda yazılan program kadar önemli bir husus giriş işaret bilgilerinin kusursuz olmalarıdır. Otomasyon biriminin her hangi bir bölgesinden PLC’ye ulaşan + 24 voltluk giriş sinyalleri, giriş bölümünde opto-kuplör denilen optik bağlaçlar ile yalıtılarak + 5 volt’a çevrilir. Çünkü CPU daki işlemcinin çalışma gerilimi + 5 volttur.

Opto kuplör ve yapısı

Bir ışık gönderici ve ışık alıcıdan oluşan ortak devreye optik aktarıcı denir. Işık gönderici olarak bir kızıl ötesi ( IR ) sahada çalışan veya görülebilir ışık veren LED’ ler, ışık algılama için ise foto diyot, foto transistör kullanılmaktadır. Işık algılayıcı, ışık göndericinin gönderdiği ışığı alır ve böylece giriş ile çıkış arasında optik bir aktarma gerçekleşmiş olur. Giriş akımındaki değişiklikler gönderilen ışık şiddetinin değişmesine, algılanan ışığın değişmesine ve böylece çıkış akımının değişmesine neden olur. Opto-kuplör düzeneğiyle sistemlerin birbirleriyle hiçbir iletken bağlantısı olmaksızın, optik olarak ( 10 Mhz’ e kadar hızlılıkla) sinyal aktarılması sayesinde hassas ve pahalı olan sistem, güç ünitesinde olabilecek arıza ve tehlikelerden korunmuş olur.

Aşağıda PLC sisteminden ( 24 V ), TTL devresine ( 5V ) 4N25 optik aktarıcı ile sinyal aktarma örnek devresi görülmektedir.

Dış ortamdan PLC giriş ünitesine sinyal ugulanmamışsa IR diyotu ışık vermez. Bu durumda foto transistör ışık almadığından yalıtkandır. T1 transistörü ise 47K’ luk direnç üzerinden pozitif baz polarması alacağından iletkendir. Bu durumda Schmith trigger çıkışı sıfırdır. PLC giriş ünitesine + 24 V’ luk giriş sinyali sinyali ugulandığında, IR diyotunun ışık vermesini sağlar. Bu durumda foto transistör ışık alarak iletken olur. Bu durum T1 transistörünü yalıtkan yapar. Böylece Schmith trigger çıkışı pozitif olur. Bu şekilde + 24 voltluk PLC giriş sinyalleri + 5 voltluk sinyallere dönüştürülmüş olur.

BİT, BAYT, WORD KAVRAMLARI :

PLC programlamada bazı temel kavramların bilinmesi gereklidir. Bunlar, bit, bayt ve word kavramlarıdır.

BİT : Bit kavramı sayısal sistemlerde kullanılan en küçük hafıza birimidir.

· Bir bit içersinde 1 ve 0 şeklindeki sayısal bilgiden ancak bir tanesi bulunabilir.

· Bit, aynı anda hem 1 hem de 0 değerlerine sahip olamaz. Örneğin, bir soruya hem ‘evet’ hem de ‘hayır’ cevabının verilemeyeceği gibi.

BAYT : 1 ve 0 şeklindeki ikili ifadelerden oluşan 8 adet rakam ikili sistemde 1 bayt değerinde bir sayıyı ifade etmektedir. O halde 1 bayt = 8 bit şeklindeki sayısal bilgiyi ifade eder.

· Bayt içersinde her bir bit 1 veya 0 olabilir. Bunun dışında aynı anda hem 1 hem de 0 değerlerine sahip olması mümkün değildir.

WORD : Word (kelime) kavramı, sayısal sistemlerde kullanılan 2 bayt’ tan oluşan bir hafıza birimidir. O halde Word = 2 bayt veya Word = 16 bit yazılabilir.

Örnekler :

Dijital giriş :

Sadece iki konumu (0 ya da 1; yanlış ya da doğru; kapalı ya da açık) olan giriş bilgilerine denir. CPU tarafından okunan ve kontrol edilen işlemin durumuyla ilgili bilgi veren veridir.

PLC’ de dijital girişler 8 bit’lik bir bayt alanını kullanırlar. Her PLC cihazında girişler için ayrılmış bayt alanları bulunur. Örneğin S7-200 PLC için 0-7 arasında toplam 8 adet dijital giriş bayt alanı ayrılmıştır.

O halde bu PLC için toplam ; 8 x 8 = 64 dijital giriş kapasitesi bulunur. (Her bayt içinde 8 bit bulunduğu hatırlanmalıdır.)

ÇIKIŞ ( OUTPUT ) ÜNİTESİ :

Bobinin bağlı olduğu hatta enerji geldiği zaman çıkış bit adresi ‘1’ olur. İş elemanları olarak değerlendirebileceğimiz pnömatik silindir, motor, valf, aydınlatma gereci vb. elemanlarla PLC arasındaki bağlantıyı çıkış biti sağlar. Çıkış bitleri normalde açık ve normalde kapalı kontaklara sahiptir. PLC cihazları röle çıkışlı oldukları gibi transistör çıkışlı da olabilirler. Transistörlü çıkışlar dış devreye 500 mA’lik akım verebilirler. PLC çıkışlarının röle veya transistörlü olması kullanıcının tercihine ve otomasyon sisteminin türüne bağlıdır.

S7-200 PLC Çıkış Devresinin Bağlanması :