Elektrik Elektronik Teknolojisi Alanı Temrinleri

 
Hoşgeldiniz Ziyaretçi. Lütfen giriş yapın veya kayıt olun. Aktivasyon epostanız mı yok?

Kullanıcı adınızı, şifrenizi ve aktif kalma süresini giriniz

Endüstriyel Kontrol Sistemleri / Programlanabilir lojik denetleyiciler

Temrin No: 3

PROGRAMLANABİLİR LOJİK DENETLEYİCİLER

PLC nedir?
Programlanabilir Lojik Kontrolörler (PLC) (Programmnable Logic Controller) otomasyon devrelerinde yardımcı röleler, zaman röleleri, sayıcılar gibi kumanda elemanlarının yerine kullanılan mikroişlemci temelli cihazlardır. Dersimizde yapacağımız uygulamalar FATEK firmasının ürettiği FBS14A model plc ile gerçekleştirilecek.  Çeşitli firmaların ürettikleri PLC’ler yapısı ve programlama mantığı olarak birbirlerine çok yakın özellikler gösterir. Birbirlerine karşı değişik üstünlükleri vardır. Program komutları birbirinden değişiktir.

PLC ile Röle Sistemleri Arasındaki Farklar nelerdir?

1.      Kontrol devresini yapmak, röleli bir devrenin tasarımından daha kolaydır.

2.      PLC ile bütün kontrol işlevleri yazılımla gerçekleştiğinden, farklı uygulama ve çalışma programlarını sağlamak son derece kolaydır ve donanımın değiştirilmesine gerek kalmaksızın yazılımın değiştirilmesi yeterlidir.

3.      Röleli kontrol devrelerine göre çok daha az yer kaplarlar.

4.      Küçük kontrol devrelerinde röleli kontrol sistemi daha ucuz olur.

5.      Güvenilirliği yüksek, bakımı kolaydır. Devrelerde arıza aramayı kolaylaştırır.

6.      PLCli sistemlerin bilgisayarla haberleşme olanağı vardır.

7.      PLCnin arıza yapma ihtimali azdır. Bir PLC için arızalar arası ortalama süre yaklaşık olarak 8000 saattir.

8.      Kötü çevre koşullarında, özellikle tozlu ortamlarda, röleli kumanda devrelerine göre daha güvenlidir.

PLC ile kontrol sistemi oluşturulurken yapılan işlem basamakları nelerdir?

1.Kontrol probleminin ifade edilmesiyle sorun kağıda dökülür.

2.Sorunun çözümü için gerekli kumanda devresi klasik röleli yöntemle tasarlanır.

3.Tasarlanan sistemin çalışırlığının kontrolü yapılır.

4. Sisteme ait ladder programı pc ya da programlama cihazı ile hazırlanır.

5. Hazırlanan ladder programı PLCye aktarılır.

6. PLCye ilgili giriş ve çıkış elemanları bağlanarak sistem çalışır hale getirilir.

Kullanım Alanlarına Örnekler

1.Havalandırma ve soğutma tesislerinde

2.Paketleme ve ambalajlama tesislerinde

3.Taşıma tesislerinde

4.Otomobil endüstrisi

5.Petrol dolum ve yıkama tesislerinde

6.Çimento sanayinde

7.Klima ve asansör tesislerinde

8.Aydınlatma ve vinç tesislerinde

9.İmalat, tarım, tekstil ve her türlü makinelerde

10.Elektro pnomatik–hidrolik sistemlerde

11.Robot tekniğinde kullanılmaktadır

PLC Yapısı ve Çalışma Prensibi:

Merkezi işlem birimi

CPU, PLC  sisteminin beyni olup içerisinde çok çeşitli lojik kapı devreleri mevcuttur.CPU bir mikro işlemci tabanlı sistem olup kontrol röleleri, sayıcı, zamanlayıcı gibi fonksiyonları yerine getirir. CPU, çok çeşitli sensör devrelerinden gelen giriş bilgilerini okuyarak hafızada depolanmış kullanıcı programını uygular, uygun çıkış komutlarını  kontrol devrelerine gönderir. İşlemci ve giriş çıkış modülleri tarafından kullanılan düşük seviyeli voltaj için bir DC güç kaynağı gereklidir. Bu güç kaynağı CPU bünyesinde olabileceği gibi PLC sistemi bünyesinde bağımsız fakat sisteme bağlı olarak bulunabilir.  FATEK FBS14A model PLCde güç kaynağı PLC bünyesinde bulunmaktadır.

Giriş cihazları örneğin push-buton  (dokunulduğunda ON, bırakıldığında OFF), sınır anahtarları , sensörler giriş modüle üzerindeki terminallerle irtibatlanır.  Çıkış cihazları örneğin küçük motorlar, selonoid  valflar ve gösterge ışıkları çıkış modülü üzerindeki terminallerle irtibatlanır.  İstenen program, programlama cihazı veya bilgisayar ile işlemcinin belleğine yüklenir.

Hafıza (Bellek Elemanları)

Hafıza mikro denetleyicideki kontrol programını saklamaya yarar. Hafızada saklanan bilgi girişlerine göre çıkışların hangi işaretleri sağlayacağı ile ilgilidir. Hafıza, bit olarak isimlendirilen bilgi parçacıklarını saklar ve çok tipleri olmasına rağmen bunları, kaybolduğu veya bilginin kaybolmadığı hafıza olarak iki kategoride inceleyebiliriz. Bilginin kaybolduğu hafıza tipinde besleme gerilimi kesildiğinde hafıza silinir. Kaybolmayan tipte ise bilgilerin varlığı kaynak gerilimine bağlı değildir. Bilginin enerji kesilmesiyle yok olan hafızalar RAM (Random Access Memory ) dediğimiz rastgele erişimli hafızalardır. Bilginin kaybolmadığı hafıza tipleri ise ROM (Read Only Memory) olan salt okunur hafızalardır.  PLC‟lerde kullanılan hafıza tipi genellikle EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory )olarak adlandırılan silinebilir, programlanabilir, salt okunabilir hafızalar kullanılmaktadır. PLC‟ler ilerde anlatılacak olan Ladder Diyagramı veya deyim listesine göre programlanırlar. Bu programlar EPROM hafızaya kaydedilerek saklanır ve bu hafızadan merkezi işlem birimine gönderilir.

Programlama Makinesi

Kullanımı kolay programlama elemanları programlanabilir denetleyicilerin en önemli özelliklerinden biridir. Programlama cihazı kullanıcı ile denetleyici arasındaki haberleşmeyi sağlar. Programlama aygıtı, PLC denetleme programının kullanıcı tarafından cihaza gönderilmesini sağlar. Bu terminaller kendi içerisinde gösterge ünitesi, klavye ve merkezi işlem birimi ile haberleşmeyi sağlayacak gerekli elektronik düzenekleri içerir. CRT (ekran) gösterimin avantajı programların ekranda izlenerek kolay yorumlanmasını sağlamaktır.

Küçük PLC‟leri programlamak için mini programlayıcılar ucuz ve taşınabilirdir. Gösterge genelde LCD‟dir ve klavye nümerik tuşlarla beraber programlama komutlarını ve özel fonksiyon tuşlarını içerir. Böylece programlama yapılırken klavye üzerindeki hazır fonksiyon tuşları kullanılmaktadır. Program yükleyiciler hazırlanan programları kaydetmek veya program komutlarını işlemciyle yüklemek için kullanılır. Yükleyicilerin iki tipi vardır. Bunlar manyetik kaset veya diskler ya da elektronik hafıza modülleridir. Kaset veya disk kaydediciler kullanıcı programını kaydetmek için manyetik diskler ya da kasetleri kullanılır. Programın diske ya da kasete kaydedilmesi programın istenildiği zaman kullanılmasını sağlar. Elektronik hafıza modülleri daha küçük programları saklamayı ve tekrar cihaza yüklemeyi sağlar. Genellikle bu bellek modülü programın yazılıp okunması için kullanılan bir EEPROM‟dur.

Güç Katı

PLC içerisindeki elektronik devrelerin çalışması için gerekli olan gerilimi istenilen seviyede temin eder. Şebeke gerilimi 220 VAC veya 24 VDC olan tipleri mevcuttur. Bazı CPU‟larda dahili bir güç kaynağı bulunmakta olup bu kaynak CPU‟nun kendisinin, genişleme modüllerinin 5 VDC ve 24 VDC ve kullanıcının 24 VDC gereksinimini karşılamaktadır. Her CPU üzerinde 24 VDC algılayıcı besleme çıkıĢı yer almakta olup bu kaynak lokal giriĢler veya geniĢleme modüllerinin röle bobinlerini beslemek için kullanılabilir. Eğer güç gereksinimi CPU‟nun sağlayabileceğinden fazla ise, harici bir 24 VDC güç kaynağı kullanılmalıdır.

 Uyarı: Harici 24 V DA güç kaynağı,24 VDC algılayıcı güç kaynağının paralel bağlanması iki kaynağın gerilim seviyeleri arasında uyumsuzluk olması sonucuna yol açabilir. Bu durum sonucunda iki güç kaynağından biri veya her ikisi de anında arızalanabilir veya ömürleri kısalabilir ve PLC‟nin davranıĢı bozulabilir.

Giriş/Çıkış Bölümü

İşlemciyi (CPU) PLC beyni olarak kabul edersek, girii/çıkış (I/O) (Input / Output) birimini de PLC nin DUYU ORGANLARI kabul edebiliriz. Girii modülü kontrol edilen makinelerden, işlemciden veya dışarıdan bir anahtardan ya da algılayıcıden aldığı sinyali kabul ederek kullanılmasını sağlar. Çıkış modülleri denetleyicinin, çıkıştaki makinenin ya da işlemin kontrolü için 5 VDC, 12 VDC veya 220 VAC lik çıkıĢ sinyalleri sağlarlar. Bu çıkış sinyalleri, optik izolatörler veya güç elektroniği elemanları kullanılarak yüksek akımların kontrolü sağlanır.

 

Uyum Devresi

PLC otomasyonunda yazılan program kadar önemli bir husus da giriş işaret bilgilerinin kusursuz olmalarıdır. Otomasyon biriminin herhangi bir bölgesinde PLC‟ye ulaşan +24V giriĢ sinyalleri, giriş bölümünde opto-kuplör denilen optik bağlaçlar ile yalıtılarak +5V‟a çevrilir. Çünkü CPU‟daki işlemcinin çalışma gerilimi +5V‟tur.

 

 

Bir ışık gönderici ve ışık alıcıdan oluĢan 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 düzeneği ile sistemlerin birbirleri ile hiçbir iletken bağlantısı olmaksızın, optik olarak (10Mhz‟ e kadar hızlılıkla) sinyal aktarılması sayesinde hassas ve pahalı olan sistem, güç ünitesinde olabilecek arıza ve tehlikelerden korunmuş olur.

Dış ortamdan PLC giriş ünitesine sinyal uygulanmamışsa IR diyotu ışık vermez. Bu durumda foto transistör ışık alamadığından yalıtkandır. T1 transistörü ise 47K‟lık direnç üzerinden pozitif beyz polarması alacağından iletkendir. Bu durumda schmith trigger çıkışı sıfırdır. PLC giriĢ ünitesine +24V‟luk giriĢ sinyali uygulandığında, IR diyotunun ışık vermesini sağlar. Bu durumda foto transistör ışık alarak iletken olur. Bu durum T1transistörünü yalıtkan yapar. Böylece schmit trigger çıkışı pozitif olur. Bu Ģekilde +24V‟luk PLC giriĢ sinyalleri +5V‟luk sinyallere dönüştürülmüş olur. Ayrıca PLCler aşağıdaki gibi farklı giriş ve çıkış gerilimlerine sahip olabilir.

 

Analog Giriş/Çıkış Birimi

Ġlk PLC‟ler yalnız ON/OFF kontrolü isteyen cihazları bağlamaya izin veren ayrık ( I/O) giriş / çıkış ara birimleri ile sınırlandırılmıştır. Bu nedenle PLC‟ler çoğu proses uygulamalarının kısmen kontrolünü yapabiliyordu. Günümüzde kontrol işlemlerinin çoğunu pratik olarak sağlayan analog arabirimleri ve ayrık giriş / çıkış ara birimleri içeren PLC‟ler mevcuttur. Analog giriş modülleri analog girişlerden alınan analog akım ve gerilim sinyallerini kabul eder. Bu girişler bir analog sayısal konverter sayesinde sayısal sinyale çevrilir. Sayısal çevrilmiş analog sinyal binary olarak iĢlemci tarafından kullanılabilmek için düzenlenir. Analog girişe genellikle sıcaklık, ışık, hız, basınç, nem algılayıcıları gibi algılayıcılar bağlanır. Analog çıkış modülü orantılı olarak analogtan sayısal çevrilmiş sinyal, kontrol için bir analog sinyale verilir. Sayısal veri analog formu elde etmek için bir sayısal -analog konvertörden geçirilerek analog çıkıĢ cihazları olan küçük motorlar, valfler ve analog ölçü aletleri gibi elemanlara verilir.

Genişleme Birimleri

Giriş ve çıkış sayısı kumanda problemini çözecek miktarda değilse PLC sistemine ek birtakım modüller bağlanarak cihazın kapasitesi genişletilir. Bu durumda PLC‟ye giriş ve çıkış üniteleri eklenmiĢ olur. Genişletilecek giriş ve çıkıĢ sayıları PLC„lerin marka ve modellerine göre değişir. Hangi firmanın PLC‟sine genişletme ünitesi eklenecekse o firmanı ürettiği genişletme modülleri kullanılmalıdır.

Kartların Takıldığı Raflar (rack’s)

PLC sisteminde giriş/çıkış birimleri CPU ile aynı yapı içinde veya CPU‟dan uzakta yerleĢtirilebilir. Buradaki slotlara fiĢ ya da konnektör direkt olarak bağlanır. I/O (giriş / çıkış) modülü monte edilebilen raflardan (rack) oluşmuştur. Bunlar isteğe göre PLC‟ler üzerinde sökülüp takılabilir. Bu raflar üzerine güç kaynağı, CPU, sayısal giriş/çıkış modülleri, analog giriş/çıkış modülleri, modüller arası haberleşme ara birimleri takılır.

 

PLC Seçiminde Dikkat Edilecek Hususlar

Giriş/Çıkış Sayısı

Kontrol sisteminde çalışmayı yönlendiren giriş cihazları ile kontrol edilen komponent sayısı bellidir. Bu cihazların PLC ile bağlanabilmesi için kontrolörde yeteri kadar giriĢ ve çıkıĢ bağlantı hattı olmalıdır. Ayrıca çalıĢmanın dıĢarıdan takip edilmesine yarayan aygıtların (örnek:sinyal lambaları, alarm cihazları) bağlantısı ise sisteme özgü, özel gereksinimlere yanıt verebilecek durumda olmalıdır.

Giriş/Çıkış Tipleri

GiriĢ/çıkıĢ cihazları ile kontrolör arasında elektriksel uyum olmalıdır. Eğer büyük güçlü anahtarlar bulunuyorsa değme noktalarında oluĢacak temas dirençlerinin ve titreşimlerinin çalışmayı olumsuz etkilemesi önlenmelidir. Giriş cihazı elektriksel bir sinyal gönderiyorsa, ister AA ister DA çalışma olsun, gerekli dönüştürücüler ile birlikte uyum içinde olmalıdır. Çıkış tipleri, çıkış cihazlarına ve onların çalıştığı enerji kaynaklarına göre değişmektedir. Bazı cihazlar röleli çıkışlar ile kontrol edilirken bazılarının da triyak veya transistör çıkışları ile kontrol edilmesi gerekir.

Programlama İmkanları

Kontrolörün programlama dili ne kadar sade ve anlaşılır olursa, kullanımı teknik elemanlar tarafından o kadar kolay olur. Yazılabilecek maksimum komut sayısı programlama esnekliğini artırır. Komut sayısı miktarı RAM bellek kapasitelerine tekabül etmektedir. Bununla birlikte programlanabilir kontrolör programları, genellikle 1000 komuttan daha az, ortalama 500 adım veya daha kısadır. Çoğu sisteme ilişkin problemlerin çözümünde bazı fonksiyonel özel rölelere ihtiyaç duyulur. Timer (zamanlayıcı) ve counter (sayıcı) gibi rölelerin çokluğu her zaman tercih sebebidir. PLC 'nin yapısında bulunan ana mikroişlemcinin gelişmişliği programlama imkanları ile paraleldir. Bunda işlemcinin bit sayısı, adres ve data hattı sayısı, hızı, vs. gibi özellikleri etkili olmaktadır.

Çalışma Hızı

Hız, bir kontrol sisteminden beklenen en önemli özelliklerden biridir. PLC için çalışma hızı, algılanan değişimlerin yorumlanarak tepki verilmesi arasında geçen süre ile ifade edilir, fakat burada asıl ayırt edici nitelik tarama zamanıdır; çünkü diğer süreler aşağı yukarı birbiriyle aynıdır. Tarama hızının azalması çalışma hızının artmasına sebep olur.

Sistem Genişlemesi ve İletişim

Eklenebilir modüllerle giriş/çıkış sayısının artırılması ve sistemin genişletilmesi sürekli bir avantajdır. Öte yandan PLC'ler arasındaki iletişim imkanı tercih edilen yönlerden biridir. PLC 'ler arasında haberleşmeyi ve bilgi işlem cihazları ile beraber çalışarak tek bir merkezden yönetimi mümkün kılar. Bu amaçla kullanılan RS 232 konnektörleri PLC üzerinde tüm kontrollerin yapılabilmesini sağlar. Kullanılan modelin ve bu modeldeki program özelliklerinin yeni modellerle entegrasyon imkanları da göz önünde bulundurulmalıdır.
Çevre Birimleri

Aşağıda görülen her bir ilave birim kontrolörün işlevselliğini arttırmaktadır.

Ayrılabilir programlama konsolu

Grafik programlayıcı

Printer ara birimleri

EPROM (PROM) programlayıcı okuyucu

Manyetik teyp bandı

Disket üniteleri

Printer ara birimleri

Hangi imalatçı

Otomasyoncular, bir veya iki imalatçının PLC'si ile çalışma eğilimindedirler. Buna ürün benzerlik ve bütünlüğü sebep gösterilir. Müşteriye en iyi bir veya iki PLC 'yi teklif ederler.

PLC seçiminde aĢağıdaki sorulara da dikkat etmek gerekir.

Kullanıcı tasarım iĢinde bir yardımcı bulabilir mi?

İmalatçının pazar payı nedir?

İmalatçı kullanıcı ihtiyaçlarını karşılayabilmek için PLC üzerinde eğitim verebilir mi?

Bütün yardımcı el kitapları mevcut mu?

Aynı ya da farklı imalatçıda diğer PLC modellerinin sistemle uyumluluğu nedir?

Kullanılan programlama yöntemi, uygulama için kontrol planı taslağına uygun mu?

İhtiyaç anında kısa sürede teknik destek verebiliyor mu?

Garanti kapsamı dışında standart en az 10 yıl yedek parça ve servis garantisi var mı?

Maliyet

PLC'ler arasında oldukça değişik fiyat farkları bulunmaktadır. İşletme ekonomisinde PLC ' ler için ayrılan bütçe maliyeti karşılayabilmelidir.

 

 

 

 

 

 

Aşağıdaki soruları cevaplayınız.

1. Aşağıdakilerden hangi ifade PLC en iyi şekilde tanımlar?

A) Mikrodenetleyici  B) Elektronik cihaz  C) Bilgisayar  D) Elektrikli cihaz  E) Hiçbiri

 

 

2. Aşağıdakilerden hangisi PLC‟nin en önemli kullanım alanlarından biridir?

A) Haberleşme  B) Görüntü iletişimi  C) Otomasyon işlemleri  D) Otomobillerde  E) Hiçbiri

 

3. Aşağıdakilerden hangisi PLC‟nin ana birimlerinden biridir?

A) Buton  B) Şalter  C) CPU  D) Kontaktör  E) Röle

 

4. PLC ile röle sistemleri karşılaştırılırsa, PLC‟nin üstünlüğü aşağıdakilerden hangisi değildir?

A) Kontrol devresini tasarlamak, röleli bir devrenin tasarımından daha kolaydır.

B) Bütün kontrol işlevleri yazılımla gerçekleştiğinden, farklı uygulama ve çalışma programlarını sağlamak son derece kolaydır, yazılımın değiştirilmesi yeterlidir.

C) Röleli kontrol devrelerine göre çok daha yer kaplarlar.

D) Güvenilirliği yüksek, bakımı kolaydır. Devrelerde arıza aramayı kolaylaştırır.

E) PLC kötü çevre koşullarında, röleli kumanda devrelerine göre daha güvensizdir.

 

5. Aşağıdakilerden hangisi PLC‟lerin avantajlarıdır?

A) İşlem hızı yüksektir.

B) İletişim kabiliyeti vardır

C) Maliyet düşüktür.

D) Ortam dayanıklılığı vardır.

E) Hepsi

 

6. Aşağıdakilerden hangisi hafıza elemanıdır?

A) Akıl  B) Zihin  C) Elektronik cihaz  D) Eprom  E) Elektrikli alet

 

7. Aşağıdakilerden hangisi PLC‟nin giriş ve çıkış ünitelerine bağlanmaz?

A) Buton B) Anahtar  C) Algılayıcı D) Röle E)Trafo

 

8. AĢağıdaki Ģıklardan hangisi için geniĢleme birimlerine gerek vardır?

A) Maliyeti artırmak için

B) Röle bağlantısı yapmak için

C) Daha fazla giriĢ çıkıĢ ihtiyacı olduğunda

D) Algılayıcıleri bağlamak için

E) Hiçbiri

 

9. Aşağıdaki şıklardan hangisi PLC seçiminde dikkat edilmez?

A) Giriş çıkıĢ sayısına

B) Giriş çıkış tiplerine (sayısal / analog)

C) Programlama imkanlarına

D) Çalışma hızına

E) Renklerine

 

 

 

 

 

DEĞERLENDİRME

Adı soyadı

Teknoloji

Ölçüm

Süre

Tertip Düzen

İş güvenliği

Toplam

 

70

--

10

10

10

100

 

 

 

 

 

 

Temrini indirmek için buraya tıklayınız.