PLC Nedir ?

1. PROGRAMLANABILIR LOJIK KONTROL SISTEMLERI

1.1 GIRIS:

Endüstriyel uygulamalarin her dalinda yapilan genel amaçli kumanda ve otomasyon çalismalarinin bir sonucu olan PLC teknigi, kullanicilara A’dan Z’ye her türlü çözümü getiren komple bir, teknoloji alt grubudur.
Endüstriyel kontrolün gelisimi PLC’lerin gerçek yerini belirlemistir. Ilk önce analog kontrolle baslayan, elektronik kontrol sistemleri zamanla yetersiz kalinca, çözüm analog bilgisayar adini verebilecegiz sistemlerden, dijital kökenli sistemlere geçmistir. Dijital sistemlerin zamanla daha hizlanmasi ve birçok fonksiyonu, çok küçük bir hacimle dahi yapilabilmeleri onlari daha da aktif kilmistir. Fakat esas gelisim, programlanabilir dijital sistemlerin ortaya çikmasi ve mikroislemcili kontrolün aktif kullanima geçirilmesinin bir sonucudur. Mikroislemcili kontrolün, mikroislemci tabanli komple sistemlere yerini birakmak zorunda kalmasi, Z80 ile aylarca süren tasarlama süresinin yaninda, baski devre yaptirmak zorunda kalinmasi ve en küçük degisikligin bile agir bir yük olmasinin sonucudur. Iste bu noktada PLC’ler hayatimiza girmeye baslamistir.
Programlanabilir lojik kontrolörlerin çikisi 60’li yillarin sonu ile 70’li yillarin baslarina dayanir. Ilk kumanda kontrolörleri baglanti programlamali cihazlardi. Bu cihazlarin fonksiyonlari, lojik modüllerin birbirine baglanti yapilarak birlestirilmesi ile gerçeklestiriliyordu. Bu cihazlarla çalismak hem zordu, hem de kullanim ve programlama olanaklari sinirliydi. Bugünkü PLC’ler ile karsilastirildiginda son derece basit cihazlardi. PLC’lerin ortaya çikarilma amaci, röleli kumanda sistemlerinin gerçeklestirdigi fonksiyonlarin mikroislemcili kontrol sistemleri ile yerine getirilebilmesidir. Lojik temelli röle sistemlerine alternatif olarak dizayn edildiklerinden PROGRAMLANABILIR LOJIK KONTROLÖR (Programmable Logic Controller) adi verilmistir.
Ilerleyen zaman içinde çesitli firmalar muhtelif kapasitelerde PLC’ler üretmislerdir.Bu firmalar arasinda Mitsubishi, Toshiba gibi firmalar küçük tipte, kapasite bakimindan alt ve orta sinif PLC’ler üretmislerdir. Siemens, Omron, Allen-Bradley, General Electric, Westinghouse gibi firmalar da PLC sistemlerini daha genis bir tabana yayarak alt, orta ve üst siniflarda PLC’ler üretmislerdir.

1.2 PLC

Günümüzde endüstride hemen hemen her alanda el degmeden egitim sürecine girilmistir. El degmeden gerçeklestirilen üretimlerde PLC’ler kullanilmaktadir. PLC “Programlanabilir Lojik Kontrolör” Ingilizce kelimelerinin bas harflerinin alinarak kisaltilmasi ile olusur.

PLC bir bilgisayara benzetilirse; girislerinde Mouse ve klavye yerine basit giris baglantilari vardir. Yine çikislarinda ekran yerine basit çikis baglantilari vardir. Girislere baglanan elemanlara sensör, çikislara baglanan elemanlara da is elemani denir.
 

Sekil-1.1 PLC Genel Blok Semasi

Üstteki sekildeki blok diyagramda gösterildigi gibi PLC sensörlerden aldigi bilgiyi kendine göre isleyen ve is elemanlarina göre aktaran bir mikroislemci sistemidir. Sensörlere örnek olarak, herhangi bir metali algilayan endüktif sensör, PLC girisine uygun gerilim vermede kullanilan buton ve anahtarlar verilebilir. Is elemanlari için PLC çikisindan alinan gerilimi kullanan kontaktörler, bir cismi itme veya çekmede kullanilan pnömatik silindirleri süren elektro-valfler, lambalar uygun örnektirler.

1.3 PLC SISTEMLERININ AVANTAJLARI

PLC’lerin, daha önce kullanilan konvansiyonel sistemler ile karsilastirildiginda bir çok avantaji vardir. Eski sistemlerin getirdigi birtakim zorluklar bugün PLC’lerin yayginlasmasi ile aşilmistir. PLC sistemleri önceki sistemlere göre daha az yer kaplamaktadir. Dolayisiyla kontrol sisteminin yer aldigi dolap yada pano boyutlari oldukça küçülmektedir. Sinirli alanlarda kontrol mekanizmasinin kurulmasi imkani ortaya çikmistir. Sistem için sarf edilen kablo maliyetleri nispeten daha azalmistir. Ayrica PLC sisteminin kurulmasinin kolay olmasi ve kullaniciya, kurulu hazir bir sistemin üzerinde degisiklik ve ilaveleri kolayca yapabilme esnekliginin saglanmasi, PLC’lerin giderek yayginlasmasina ve endüstride her geçen gün daha fazla kullanilmalarina neden olmustur. Bu avantajlar ile proje maliyetleri de azaltilarak, proje mühendislerine de ticari açidan büyük faydalar saglamistir.

1.3.1 PLC ILE RÖLELI SISTEMLERIN KARSILASTIRILMASI

1. PLC ile daha üst seviyede otomasyon saglanir.
2. Az sayida denetim yapilan durumlarda tesis yatirimi PLC’ de daha fazladir.
3. PLC’li sistem daha uzun süre bakimsiz çalisir ve ortalama bakim onarim süresi (MTTR-Meal Time To Repair) daha azdir.
4. Arizalar arasi ortalama süre (MTBF-Mean Time Between Feilures) PLC’li sistem için 8000 saatten daha fazladir.
5. Teknik gereksinimler degisip arttikça PLC’li sistem az bir degisiklikle ya da hiçbir degisiklige gereksinim duyulmadan yenilige adapte edilebilirken röleli sistemde bu oldukça zordur.
6. PLC’ler daha az bir yer kaplar ve enerji harcarlar

1.3.2 PLC’LER ILE BILGISAYARLI KONTROL SISTEMLERININ KARSILASTIRILMASI

Endüstriyel kontroldeki yeni trendler, software tabanli kontrol sistemlerini gündeme getirdi. PC tabanli kontrol sistemi seçimiyle sürecin sadece ilk adimi atilmaktadir. Peki ya daha sonrasi?
Kontrol sistemleri için PC tabanli ya da PLC’ ye dayali kontrol yapisinda karar vermeden önce, dikkate alinmasi gereken tüm noktalarin titizlikle analiz edildiginden emin olunmalidir.
Yazilim
PC tabanli kontrol sistemleri, uygulama için gerekli operasyonlari gerçeklestirecek sekilde gelistirilen bir yazilim programidir. Bu nedenle, bu tip sistemler, ayni zamanda yazilim motoru (soft control engine) olarak da adlandirilmaktadir. Unutulmamalidir ki, PC tabanli kontrol sistemi siparis edildiginde, özel bir isletim sistemi için gelistirilmektedir. Bu noktada asil mesele bu isletim sisteminin seçimidir.
Windows NT, gerçek zamanli (real time) veya bir baska gerçek zamanli isletim sisteminin seçimi yapilmalidir. Bu sistemler için en yaygin olarak kullanilani Windows NT’dir. Bu isletim sisteminin zorlu endüstriyel ortamlarda gerçek zamanli kontrol amaçli dizayn edilmemis olmasi nedeniyle, üzerinde yogunlasan tartismalara ragmen, PC tabanli kontrol sistemlerinde, % 90 civarinda bu isletim sisteminin kullanildigi tahmin edilmektedir.
Konuya genel olarak bakildiginda, Windows NT, kabul edilebilir bir isletim sistemi olarak düsünülebilir.
Donanim
Sistem seçiminin en kritik etkenlerinden birisi de donanimdir. Yazilim üzerinde kosacagi donanim için genellikle su seçenekler söz konusudur;

• Endüstriyel PC
• Ticari bir PC
• Açik kontrolörler (open controller)
Her hangi bir bilgisayar saticisindan kolayca temin edilebilen ticari PC’ler, ekonomik fiyat ve temin kolayligi avantajlarina sahiptir. Buna karsilik endüstriyel kosullarda
çalisma performansi yeterli düzeyde degildir.
Diger taraftan endüstriyel PLC’ler sanayideki agir çalisma kosullari için gelismis özelliklere sahip cihazlardir. (sarsintili, nemli, tozlu, gürültülü ortamlar için önleyici donanimlara sahiptirler). 0- 60 C ortam isilarinda ve %0 ve %95 arasi nem orani olan ortamlarda çalisabilir.
Bununla birlikte farkli programlama dili, ariza bulma ve bakim kolayliklarinin olmasi gibi özelliklerden dolayi bilgisayarlardan farklidirlar. Bilgisayarlarin ariza ve bakim servisi ile programlama dillerinin ögrenilmesi için özel bir egitime gerek vardir.
PLC programlama dili klasik kumanda devrelerinde uygunluk saglayacak sekildedir. Bütün PLC’lerde hemen hemen ayni olan AND, OR, NOT (VE, VEYA, DEGIL) gibi boolean ifadeleri kullanilir. Programlama klasik kumanda sistemini bilen birisi tarafindan kolayca yapilabilir.
Büyük çapli kontrol sistemleri için bilgisayarlarin mikroislemcilerin kullanilmasi, 10 adet röle kontaktör elemanlarindan daha az eleman gerektiren kontrol devrelerinde de klasik kumamda devrelerinin kullanilmasi daha avantajli ve gereklidir.
Diger seçenek olan açik kontrolörler ise, PLC yapisinin içine, PC tabanli kontrol yapisinin entegre edilmesiyle ortaya çikmaktadir.
Hafiza
MByte ve GByte düzeyinde hafiza gereksinimi olan uygulamalarda PLC’ler genelde yardimci islemci (coprocessor) destegine ihtiyaç duyulmaktadir PC tabanli sistemlerin , sabit disklerinin GByte düzeyine erismesi, yüksek hafiza gereksinimi olan uygulamalarda avantaj saglamaktadir.
Özet olarak PLC ile PC hakkinda sunlar söylenebilir;
1. PLC’li sistem endüstriyel ortamdaki yüksek düzeydeki elektriksel gürültü elektromanyetik parazitler, mekanik titresimler, yüksek sicakliklar gibi olumsuz kosullar altinda çalisabilir.
2. PLC’lerin yazilim ve donanimlari o tesisin elemanlarinca kullanilmak üzere tasarlanmistir.
3. Teshis yazilariyla hatalar kolayca bulunabilir.
4. Yazilim, alisagelmis röle sistemleri ile yapilabilir.
5. Bilgisayarlar birden fazla programi degisik siralarla esnek bir sekilde gerçeklestirirken, PLC’ler tek bir programi sirali bir sekilde bastan sona gerçeklestirir.
6. Ayrica PC tabanli sistemin, güncel teknolojideki yeniliklere adapte olabilmesi açisindan kullanim süresi daha kisadir.

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 gruplarini, giris çikis kartlari ile denetleyen, içinde barindirdigi zamanlama, sayma, saklama ve aritmetik islem fonksiyonlari ile genel kontrol saglayan elektronik bir cihazdir. Aritmetik islem yetenekleri PLC’lere daha sonradan eklenerek bu cihazlarin geri beslemeli kontrol sistemlerinde de kullanilabilmeleri saglanmistir.
PLC sistemi sahada meydana gelen fiziksel olaylari, degisimleri ve hareketleri çesit1i ölçüm cihazları ile belirleyerek, gelen bilgileri yazilan kullanici programina göre bir degerlendirmeye tabi tutar. Mantıksal işlemler sonucu ortaya çıkan sonuçları da kumanda ettigi elemanlar araciligiyla sahaya yansitir: Sahadan gelen bilgiler ortamda meydana gelen aksiyonlarin elektriksel sinyallere dönüşmüş halidir. Bu bilgiler analog yada dijital olabilir. Bu sinyaller bir transduserden, bir kontaktöre yardimci kontagindan gelebilir. Gelen bilgi analog ise, gelen degerin belli bir araligi için, dijital ise sinyalin olmasi yada olmamasina göre sorgulama yapilabilir.Bu hissetme olaylari giris kartlari ile, müdahale olaylari da çikis kartlari ile yapilir.
PLC ile kontrolü yapilacak sistem büyüklük açisindan farkliliklar gösterebilir. Sadece bir makine kontrolü yapilabilecegi gibi, bir fabrikanin komple kumandasi da gerçeklestirilebilir. Aradaki fark sadece kullanilan kontrolörün kapasitesidir. PLC’ler, bugün akla gelebilecek her sektörde yer almaktadir. Kimya sektöründen gida sektörüne, üretim hatlarindan depolama sistemlerine, marketlerden rafinerilere kadar çok genis bir yelpazede kullanilan PLC’ler, bugün kontrol mühendisliginde kendilerine hakli bir yer edinmislerdir. Elektronik sektöründeki hizli gelismelere paralel olarak gelisen PLC teknolojisi, gün geçtikçe ilerlemekte otomasyon alaninda mühendislere yeni ufuklar açmaktadir. Bu yüzden de her teknikerin yüzeysel bile olsa biraz bilgi sahibi olmasi gereken bir dal konumuna gelmektedir.

2.2 GENEL UYGULAMA ALANLARI

Yakin zamana dek PLC’lerin bugünkü kadar yaygin kullanilmamasinin 2 nedeni vardir. Mikroislemcilerin ve ilgili parçalarin fiyatlarinin oldukça düsmesiyle maliyet verimliliginin (I/O noktasi basina maliyet) artmasi ve karmasik hesap ve iletisim görevlerini üstlenme yeteneginin, PLC’ yi daha önce özellestirilmis bir bilgisayarin kullaniliyor oldugu yerlerde kullanilabilir hala getirmesi. PLC uygulamalari iki sinifta toplanabilir: Genel ve Endüstriyel uygulamalar hem ayrik hem de proses sanayilerinde mevcuttur. PLC’lerin dogdugu sanayi olan otomotiv, en büyük uygulama alani olmayi sürdürmektedir. Yiyecek isleme ve hizmetleri gibi sanayilerde su an dünyada gelisen alanlar arasinda PLC’lerin kullanildigi 5 genel uygulama alani vardir. Tipik bir kurulum, kontrol sistemi sorununa çözümü, bunlarin bir ya da daha çogunu içererek bulunur. Bu 5 alan sunlardir:

2.2.1 SIRA (SEQUENCE) KONTROL
PLC’lerin en büyük ve en çok kullanilan ve “sirali çalisma “ özelligiyle röleli sistemlere en yakin olan uygulamasidir. Uygulama açisindan, bagimsiz makinalarda ya da makine hatlarinda, konveyör ve paketleme makinalarinda ve hatta modern asansör denetim sistemlerinde bile kullanilmaktadir.

2.2.2 HAREKET KONTROLÜ
Bu dogrusal ve döner hareket denetim sistemlerinin PLC’ de tümlestirilmesidir ve servo adim ve hidrolik sürücülerde kullanilabilen tek yada çok eksenli bir sistem denetimi olabilir. PLC hareket denetimi uygulamalari, sonsuz bir makine çesitliligi içerir. (örn. metal kesme,metal sekillendirme, montaj makinalari) ve soklu hareket eksenleri ayrik parça ve süreç sanayi uygulamalarinda koordine edebilirler. Bunlara örnek olarak; kartezyen robotlar, film, kauçuk ve dokunmamis kumas tekstil sistemleri gibi, agla ilgili süreçler verilebilir.

2.2.3 SÜREÇ DENETIMI
Bu uygulama PLC’nin birkaç fiziksel parametreyi (sicaklik, basinç, debi, hiz, agirlik vb gibi) denetleme yetenegiyle ilgilidir. Bu da bir kapali çevrim denetim sistemi olusturmak için, analog I/O gerektirir. PID yaziliminin kullanimiyla PLC, tek basina çalisan çevrim denetleyicilerinin (single loop controllers) islevini üstlenmistir. Diger bir seçenek de her ikisinin en iyi özelliklerini kullanarak PLC ile kontrolörlerin tümlestirilmesidir. Buna tipik örnekler de plastik enjeksiyon makinalari, yeniden isitma firinlari ve bir çok diger yigin denetimi (batch-control) uygulamasidir.

2.2.4 VERI YÖNETIMI

PL
C’yle veri toplama, inceleme ve isleme son yillarda gelismistir. Ileri egitim setleri ve yeni PLC’lerin genisletilmis bellek kapasiteleriyle sistem, artik denetledigi makine veya proses hakkinda veri yogunlastirici olarak kullanilabilir. Sonra bu veri, denetleyicinin bellegindeki referans veri ile karsilastirilir ya da inceleme ve rapor alimi için baska bir aygita aktarilabilir. Bu uygulamada büyük malzeme isleme sistemlerinde ve kagit, birincil metaller ve yiyecek isleme gibi bir çok proses sanayinde sikça kullanilir.

2.3 SMATIC S7-200 MICRO PLC

2.3.1 SIMATIC S7-200 PLC NEYE YARAR?

Küçük boyutlari ve güçlü komut seti ile S7-200 ‘ü, küçük otomasyon projelerinin her dalinda kullanabiliriz. Bazi uygulama alanlari bina otomasyonu, hidrolik presler, trafik lambalari, otomatik kapilar, asansörler, isi kontrolü gereken firinlar, karistiricilar, siseleme makineleri, paketleme makineleri, pompalar, hidrolik pnömatik kaldirma platformlari gibi birçok dalda kullanilir.


Bu örnekleri daha ayrintili olarak incelersek;

1. Konveyör Sistemi: Motorlari durdurmak-çalistirmak ve gelen malzemeleri saymak için bir program yazmak için 15 dakika ayirmak yeterlidir. Ayri ayri tasinan malzemeleri sayabilir ve stoklarinizi da dah rahat tutabilirsiniz.
2. Kapi Kontrol Sistemi: Küçük boyutlari ile en küçük makinelere bile sigar; mesela giris çikislarda kapilarin kontrolünü yapabilir, araç geldiginde kapilari otomatik olarak açip kapayabilir.
3. Trafik Lambalari: Trfigin durumuna ve hatta yogunluguna göre trafigi yönlendirebilirsiniz.
4. Firinlar: Isi ve proses degerlerinin ölçülmesi, sicakligin ve prosesin istenilen sekilde yönlendirilmesi ve vanalarin açilip-kapatilmasi için 50 satirlik bir program yazarak, hem yer, hem de maliyet olarak daha avantajli ve daha güvenilir bir sistemle çalisacaksiniz. Sistemde hata bulmaniz kolaylasacak, firin isisini ve çalisma süresini kontrol etmek için kolaylikla ekran takabileceksiniz.
5. Pompalar: Bir Pompaniz var, son seferde kaç litre satis yaptiniz veya makine açildigindan beri kaç litre satis çikis elde ettiniz. Litre fiyatiniz ne kadar ve müsteri size ne kadar bir ücret ödeyecek. Programini yazin ve gerektiginde birim fiyatlari degistirin, yada fiyat artisini otomatige baglayin ve mesela ayda %10 otomatik artis yaptirin.

2.3.2 SIMATIC S7-200 MICRO PLC’NIN TEMEL PARÇALARI VE FONKSIYONLARI

CPU adi verilen bölüm PLC’nin ana beyni olarak islev görür, bir bilgisayarin merkezi islem birimi olarak da tanimlanabilir. Bu bölümün iç yapisinda mikroislemcileri, mikrokontrolörleri ve Ram-EEPROM gibi hafiza birimlerini içerir. CPU, PLC’nin en önemli parçasi olup, onun tüm fonksiyonlarini saglayan beynidir. Bizim için etkili olan temel özellikleri ise hizi, isleyebildigi komutlarinin sayisi ve bu komutlarin yeterince etkili olmasidir. Biz genellikle CPU’nun, programlanmasiyla, özel fonksiyonlarinin ayarlanmasiyla ve dolayisiyla, istedigimiz özelliklerde çalismasiyla ilgileniriz.
S7-200 ün 6 çesit CPU’su vardir. CPU seçerken önemli bir noktada, CPU’larin hizidir. S7-200’lerin islemci hizlari çok yüksektir. CPU 212, 1024 tane binary islemi 1.3ms ve CPU 214 ise 0.8ms de tamamlar. Yani yaklasik olarak 1.000.000 adet islemi 1 saniyede yapabilirler. Uygulamanizin gerektirdigi hiza göre CPU’larin hizini da dikkate almaniz düsük hizli CPU’lari satin alirken önemli bir faktör olmakla beraber, S7-200 gibi yüksek hizli PLC kullaniyorsaniz, pek sorun olmaz!
Bu önemli nokta da CPU-212 veya CPU-214 seçmeye karar vermektir. Programlama ve birçok fonksiyon açisindan birbirinin ayni olan bu iki tipten CPU-214’de CPU-212’de olmayan bazi önemli noktalar bulunuyor. 2 tane 7kHz’lik hizli sayici ve 2 tane PTO/PWM darbe genisligi modülasyonu çikislarini kullanmak bazi durumlarda faydali olabilir. PTO çikislarla STEP motorlari veya DC motorlari rahatlikla ve ayrica masraf yapmadan kontrol edebilirsiniz yada PWM çikislarla lamba isik siddetini arttirip azaltabilirsiniz. PTO çikislar Türkçe darbe katari çikis olarak adlandirilir ve istediginiz frekansta ve istediginiz miktarda kare dalga çikis vermenizi saglar. PWM çikista ise, kare dalganin frekansini ve simetrisini degistirebilirsiniz.
Bunlarin yaninda S7-214’de ki yüksek hizli sayicilari da unutmamak lazim. Bu sayicilarda, bir saftin dönüsünü kontrol edebilmeniz için uygun modlar vardir ve bu komple sistem, ayrica saft encoder kullanarak; motor hiz ve pozisyonlama kontrolü yapabilmenizi belli ölçüler dahilinde mümkün kilar.
PLC’lerin haberlesme yetenekleri, onlarin dis dünyaya uyum saglama güçleriyle dogru orantilidir. PLC’nizi tek basina herseyi yöneten ve bütün ihtiyaçlarini tek basina saglayan bir adam gibi tasavvur etmeyin. CPU’nuz bir çok aletle bilgi alis verisinde bulunup, görevlerini yerine getirebilir. S7-212’yi düsünebileceginiz birçok alete çok rahatlikla baglayabilir ve bilgi transferi gerçeklestirebilirsiniz. CPU’nun kendi haberlesme portu RS-485 olup birçok cihazin ayni hat üzerinden haberlesmesini saglayabilir. CPU’nuzu bilgisayara baglamak için kullandiginiz RS-232 seri haberlesme portuna taktiginiz özel kabloyu, barkod okuyucu veya yazici gibi RS-232 haberlesme protokolünü kullanan cihazlarla bilgi alis verisinde bulunmak içinde kullanabilir olmaniz size iki ayri protokol tipini de, kullanma avantajini verir.
Barkod okuyucudan aldiginiz bilgilerle stok tutabilir, yazicinizdan her türlü bilgiyi bastirabilir yada bilgisayarinizla istediginiz gibi haberlesme yapabilirsiniz. Bu arada baska bir PLC ile de haberlesmeniz mümkün.
Immediate I/O adiyla anilan komutlari kullanarak normalde her çevrimin basinda gerçeklestirilen okuma ve yine her çevrimin sonunda gerçeklestirilen disariya yazma islemini çevrimin ortasinda o komutlar islenildigi anda gerçeklestirmenizi saglar.
S7-214’ün bildigimiz 24 saatlik gerçek bir saati vardir. Ayni zamanda gün-yil ayarlamasi ve okumasi yapabilen, bu saati kullanarak, zamana bagli olaylari daha iyi kumanda edebilirsiniz.
S7200’ün makine tasariminda ve daha sonra program gelistirlmesinde çok faydali olacak, test ve hata bulmaya yönelik fonksiyonlari vardir. Bu fonksiyonlari degisken adi verilen: zamanlayici(timer), sayici(counter), hafiza bitleri(memory bits), özel hafiza bitleri(special memory bits) ve normal hafiza bölgesi(variable memory) gibi programlama sirasinda kullandigimiz gereçleri daha iyi kontrol etmek için kullaniriz. Bu fonksiyonlari siralarsak,

• Çok degiskeni takip etme fonksiyonu(taking snapshots): Programinizin çalismasi esnasinda CPU 212’de 1, CPU 214’de 8 defa olmak üzere 8 ayri degiskeninin degerini önceden belirlediginiz komutlardan sonra kaydedilmesini saglayabilirsiniz. Böylece program hatalarini bulmaniz kolaylasir.
• Bir degiskeni takip etme fonksiyonu(tracing): Programin her çevrimi sonunda yani her isleyisinin sonunda önceden belirlediginiz bir degisken (zamanlayici, sayici, hafiza bölgesi…) ka
ydedilir ve kaydedilen bu degerleri daha sonra programinizdaki hatalari bulma amaciyla kullanabilirsiniz.
• Tek veya çok çevrim(single/multiple scan): Programinizin istediginiz çevrim sayisi süresince çalismasini, sonrada durmasini saglayip, PLC’yi ara basamaklarda kontrol edebilirsiniz. Bu sayede sistem üzerinde çok daha kolay düzeltmeler yapabilirsiniz.
• Degiskenlerin degerlerini program disinda zorlama ile degistirme (force) fonksiyonu: Bu fonksiyonu kullanarak girisleri, istediginiz degerler geliyormus gibi çalismaya zorlayabilir (yani girislerin ve içeride bulunan degiskenlerin (zamanlayici-sayici-hafiza bitleri…) degerlerini gerçekte olmayan bir degere getirip sabitleme yapabilirsiniz), ve böylece programin isleyisinden etkilenmeyecek bir giris simulatörü(input simulator) elde edebilirsiniz. Degiskenleri istediginiz gibi belli degerlere sabitleyebilir ve programin kontrölünü, atlama(jump) komutlarindan evvel gelen degiskenlerin degerlerini degistirerek, programda belli kisimlarin, istemediginiz zamanlarda islenmemesini saglayabilirsiniz. Bu özelligi kullanirken dikkatli olmanizi önermek yerinde olur, çalisan bir sistemde bir çikis bitini, “1”e sabitleyerek, bir motoru, programin kontrölü disinda çalistirabilir ve dolayisiyla mesela motoru fazla zorlayip yakarak sistemi bozabilir ve insanlara zarar verebilirsiniz.
• Hafiza kartusu, S7214’de bulunan ek bir özelliktir. Bu kartus özellikle yurt disina veya veya uzak yerlere yollandiginiz makinalar için özellikle faydali olacaktir. Programda yapacaginiz degisiklikleri ofisinizde yapacak ve daha sonra bunu S7-214’ün üzerinde bulunan kartus takma bölümünü kullanarak hafiza kartusuna yükleyeceksiniz. Bundan sonra, hafiza kartusunu makinanizin bulundugu yere yollamaniz ve kartusu S7-214’e yüklemeniz mümkün. PLC’ye giren elektirigi kesip kartusu takacak, daha sonrada PLC’yi çalistiracaksiniz. PLC üstünde dolu bir kartus görünce, bir evvelki programini silerek, yeni programi kendi içindeki EEPROM hafizaya yükleyecektir ve tabi hafiza kartusunu daha sonra çikarmalisiniz.
• S7-200’de bulunan sifre koruma sistemi, makinanizin taklit edilemez olmasini ve yetkisiz kisilerce programinizin degistirilememesini saglar. Kendinizin ve makinanizin güvenligi için rahatça kullanabileceginiz bu metodun üreticilerimize faydali olacagni düsünüyoruz.

3. PLC’ NIN YAPISI

• Güç kaynaklari
• Merkezi islem üniteleri (CPU)
• Dijital giris/çikis birimleri(Dijital I/ O Modules)
• Analog giris / çikis birimleri(Analog I/ OMmodules)
• Akilli giris/çikis birimleri (Intelligent I/O Modules)
• Özel modüller
• Haberlesme modülleri (Communication Modules)
• Kartlarin takildigi raflar (Subrack’s)
• Baglanti modülleri (Interface Modules)
• Tamamlayici ekipmanlar

3.1 GÜÇ KAYNAKLARI

Bu modüller PLC içindeki kartlarin beslemelerini (Giris çikis kartlari hariç saklamakla yükümlüdür. Dis kaynak beslemelerini PLC’nin iç voltaj seviyelerine indirirler. PLC içindeki kartlarin güç sarfiyatina göre kaynagin maksimum çikis akimi degisik degerlerde seçilebilir. Çikis akiminin çok yüksek oldugu durumlarda fan ünitesi ile sogutma gerekliligi yoktur.Güç kaynaginin içindeki hafiza yedekleme pili ile CPU içindeki kullanici programi, kalici ‘retentive’ isaretleyiciler, sayici ve zamanlayici içerikleri gerilim kesilmesine karsi korunabilir. Bu yedekleme pili enerji yokken degistirilecekse, disaridan bir kaynakla güç kaynagi beslenmelidir.

3.2 MERKEZI ISLEM BIRIMLERI (CPU’s)

Merkezi islem birimleri PLC sisteminin beyni olarak düsünülebilir. Bu birimler kumanda edilen sisteme ait yazilimin(sadece mantik yaziliminin) saklandigi ve bu yazilimin islendigi kartlardir.Merkezi islemci haricinde program hafizasi ve programlama cihazi baglantisi için bir interface içerir.Ayrica bazi modellerde baska PLC guruplari ile beraber çalisabilmeleri için özel interface’lerde bulunur.
CPU’lar çoklu islemci sistemi ile dizayn edilmistir.Bir standart mikroislemcinin yani sira CPU tipi ile baglantili olarak bir yada daha fazla Gate-Array Teknigi ile özel olarak gelistirilmis dil islemcisi bulunur. Bu dil islemcileri tanimlanmis olan kumanda komutlarini çok kisa sürede islerler.Dil islemcilerinin isleyemedigi komutlari da standart mikro islemci yorumlar.Standart mikroislemci ile dil islemcisinin yada islemcilerinin Co-Procsssing diye adlandirilan bu çalisma tarzi ile çalismalari, PLC kumanda programinin çok kisa zaman araliklarinda islenmesini saglar.Standart mikroislemci ayni zamanda isletim sisteminin çalismasindan ve interface’lerin sorgulanmasindan sorumludur.Sadece okumaya yönelik (ROM) hafiza içinde isletim sistemi bulunur.Kullanici tarafindan yazilan PLC programi ise CPU’nun okunabilir-yazilabilir (RAM) hafizasi içinde yer alir.Örnek olarak CPU 944’ün iç yapisi su sekildedir;

Sekil-3.1 CPU 944’ün iç yapisi

Sistemde kullanilacak CPU’nun seiçimi önemlidir. Istenen fonksiyounu uygun sekilde yerine getirebilmesi için CPU’nun islem hizi, hafiza kapasitesi ve spesifik özelliklerinin process’in minimum gereklerini saglamasi sarttir. CPU ne kadar güçlü ise saklanabilecek kullanici programi o kadar genis, bu programin islenebilmesi de o kadar kisa sürede gerçeklesecektir. Bir baska deyisle process’i kontrol eden sistemin kendi kontrol mekanizmasi (CPU) process’e göre atil kalmamalidir. Örnek olarak SIMATIC 115U serisi CPU’lar düsünülecek olursa ,bu serideki CPU’lar CPU 941,CPU 942, CPU 943, CPU 943, CPU 944, ve CPU 945 olarak bes çesittir.
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 ayni islem 0,1uS’dir. Buradan da anlasilacagi üzere sistemi kontrol eden CPU^nun performansi sahadaki aksiyonlari farketme, degerlendirme ve karara varma asamalarini minimum zamanda gerçekleyebilecek durumda olmalidir.
CPU’lar ayrica kumanda edilen sisteme göre PID fonksiyonlarini da isleyebilir.Analog modüller ve PID yardimci software ile baglantili olarak sekiz PID kontrol çevrimine kadar islem yapilabilir. CPU’larin program islemesi daha ileride detayli olarak islenecektir.

3.3 DIJITAL GIRIS/ÇIKIS BIRIMLERI (Dijital I/O Modules)

PLC’nin giris bilgileri kontrol edilen ortamdan veya makinadan gelir. Gelen bu bilgiler içimde PLC var yada yok seklinde degerlendirilmeye tabi tutulan sinyaller sisteminin dijital girislerini olusturur. Dijital girisler PLC ‘ye çesitli saha ölçüm cihazlarindan gelir. Bu cihazlar farketmeleri gereken olay gerçeklestiginde PLC’nin ilgili giris bitimini ‘0’ sinyal seviyesinden ‘1’ sinyal seviyesine çikarirlar. Böylece sistemin sahada olan hadiselerden haberdar olmasini saglar. Dolayisiyla sistem içi
ndeki fiziksel degisimleri PLC’nin anlayabilecegi 0-1 sinyallerine dönüstürürler. PLC’nin girisine gelen sinyaller basinç salterlerinden ,sinir salterlerinden , yaklasim salterlerinden vaye herhangi bir röle,kontaktör yada otomatin yardimci kontagindan gelebilir. Sinyal PLC disi binary sinyaldir ve giris modüllerinde PLC’nin iç sinyal seviyesine indirirler. Tek bir giris modüllerinde 8, 16 yada 32 bit dijital saha bilgisi okunabilir. Modüller üzerinde her girise ait bir LED bulunur ve gelen sinyalin seviyesi buradan anlasilabilir. PLC’nin giris sinyallerini okuyabilmesi için bu sinyallerin kartin tipine göre ilgili aralikta olmasi gerekmektedir. Örnek olarak SIMATIC S5 –115U PLC’nin giris modüllerinde 24V DC bir giris için 0 sinyal seviyesi –30V ile +5V arasindadir ayni girisin bir sinyal seviyesi için olmasi gereken gerilim seviyesi ise, +13V ile +30V araliginda olmalidir. Alternatif gerilimli girisler için gerilim seviyesinin yani sira gelen sinyalin frekansinda önem tasimaktadir. Bu sinyallerin izin verilen frekans araligi 47Hz ile 63Hz’dir. Bazi giris modüllerinde girislerin okunmasi yine baska bir girisin tetiklenmesi ile engellenebilir. Bu sekilde istenilen sinyaller için PLC kör olarak çalistirilabilir. Yarica giris modülleri kesmeli çalisma (interrupt) modunda çalisabilir.
PLC’nin sahadaki yada prosesdeki bir seye binary olarak müdahale edecegi zaman kullanildigi birimler dijital çikis birimleridir. Dijital çikis modülleri PLC iç sinyal seviyeleri prosesin ihtiyaç duydugu binary sinyal seviyeleri çeviren elemanlardir. Bu modüller üzerinden bir çikisin set edilmesi ile sahadaki yada kumanda panosu içimdeki herhangi bir eleman kumanda edilebilir. Bu eleman bir lamba, bir röle yada bir kontaktör olabilir. Dijital çikis modülleri röle, triyak yada transistör çikisli olabilir. Sahaya yapilan kumandanin hizli olmasi gerektigi durumlarda dogru gerilimle çalisiyorsa transistör, alternatif gerilimle ile çalisiyorsa triyak kullanimli yüzden de kart üzerine çekilecek max. Çikis akimlarina dikkat etmek gerekir. SIMATIC S5-115U sistemlerinde kullanilan 24V çikis modüllerinde max. Çikis akimi 0,5A olabilir. Alternatif akim çikislarinda ise çikis akimi 2A’e kadar çikabilir. Dijital çikis kartlari da, giris kartlari gibi 8, 16 yada 32 bit olabilir. Bu modüllerde de her bite ait sinyal durumunu gösteren bir LED bulunur. Ayrica kartin özelligine göre kisa devre dedektörü de bulunabilir.
Sadece giris sinyalleri okutan ve sadece çikis sinyallerini gösteren kartlar yaninda hem giris hem de çikis birimleri içeren kombine giris çikis kartlarida vardir. Bu kartlar sinirli sayida giris çikisi için yer tasarrufu saglar.
 

3.4 ANALOG GIRIS/ÇIKIS BIRIMLERI (Anolog I/O Modules)

Kontrol edilen sistemdeki bütün sinyallerin varliklarina yada yokluklarina göre sorulan sinyaller beklenemez. Örnek olarak bir sicaklik yada basinç degeri dijital olarak sorgulanabilir ancak bu degerin net bir sekilde belirlenmesi dijital giris modülleri ile mümkün olmaz. Iste burada devreye analog olarak yapilan kontrol devreye girer. Analog deger kullaniminda alt sinir ve üst sinir degerlerin arasinda kalan bölgeye kontrol yapilir. Bu kontrollerin yapilmasi analog giris çikis kartlari ile mümkün olmaktadir. Analog giris modülleri prosesten gelen analog degerleri dijital degerlere dönüstürür. Yalniz öncelikle ölçümü yapilan fiziksel büyüklügün PLC’nin anlayacagi dile çevrilmesi gerekir. Bu islemi gerçeklestiren cihazlara transmitter adi verilir. Transmitterler problarindan ölçtükleri büyülügü degerlendirerek 0-20mA, 4-20mA yada 0-10V gibi belli aralikta ifade edilen sinyallere çevirirler. Bu sinyaller de PLC’nin analog giris kartlari ile intern bus hatti üzerinden CPU’ya okutulur. Böylece PLC belli araliklarda degisen degerleri isleyebilir duruma gelir.
SIMATIC analog giris kartlarinda ölçüm yapila araligi belirleyen ‘ölçüm aralik modülleri’ bulunur. Bu modülün takilmasi ile beraber analog kart üzerindeki switch ayari da yapilarak analog deger okuma için gerekli sartlar yerine getirilmis olur. Analog deger kartlari mümkün oldugu kadar gürültüye karsi korumali üretilirler. Bütün modüller deger araligi asimini belirleyebilir ve kablo kopma durumunu ihbar edebilir. SIMATIC S5-115U kartlari 50mV, 500mV, Pt100, 1V, 5V, 10V, 20mA +4-20mA araliklarinda ölçüm yapabilirler.
Analog çikis modülleri sisteme analog olarak müdahale edilmesi gereken durumlarda kullanilir. Bu modüllerle sahadaki bir eleman 0-10V, 0-20mA yada 4-20mA çikislari ile oransal olarak kontrol edilebilir. PLC’nin analog çikislari ile bir actuator yönetilebilir. CPU tarafindan karar verilen çikis degerleri dijital formda analog çikis kartinin islemcisine iletilir. Bu degerler bir dijital-analog çevirici ile analog voltaj degerlerine çevrilir. Ayrica bir voltaj-akim çevirici ile çikis akimlari olusturulur.
Bir programlanabilir lojik kontrolör CPU’sunun performansi o CPU’nun analog deger islemesi ile orantilidir.

3.5 AKILLI GIRIS/ÇIKIS MODÜLLLERI (intelligent I/Q Modules)

PLC’lerin normal lojik fonksiyonlari disinda birtakim özel fonksiyonlari da bulunmaktadir. Bu fonksiyonlarla çikis gözetimli, diger bir deyisle kapali çevrim geri besleme kontrol uygulamalari gerçeklestirilebilir. Bu tip modüller yüksek hizda ve çok ileri derecede hassas kontrol imkanlari saglamak için tasarlanmislardir.Akilli giris-çikis kartlari kapali çevrim kontrolünde, pozisyonlamada, sayma ve oranlamada ve analog deger islemede kullanilir .
Akilli I/Q modüllerin sagladigi avantaj, bu modüllerin zaman açisindan kritik olan görevlerini tamamiyla kendilerinin görmesidir. Birçok durumda bu kontrolleri kendi özerk islemçileri gerçeklestirirler. Böylece CPU’nun kendi görevlerine konsantre olmasi saglanarak sistemin kontrol hizi büyük oranda arttirilmis olur. Bu akilli giris-çikis modülleri, saha ile birebir giris-çikis kanallari üzerinden baglantilidirlar.
 

3.6 ÖZEL MODÜLLER

PLC ler için tasarlanmis özel modüller isminden de anlasilacagi üzere PLC nin vazifesi olmayan daha çok kisisel bilgisayarlarin görevi olan bilgi saklama uygulamalarinda kullanilir. Bu saklanacak bilgilerin CPU içerisinde sabit olarak yer almasi gereksiz ve çogu zaman imkansizdir.Bu yüzden PLC sistemi içine dahil edilen bir kart ile bilgi alinmasi, alinan bu bilgilerin islenmesi ve büyük oranlarda (CPU içerisinde saklanamayacak boyutta) saklanmasi saglanir.Bu tür islemlerin gerçeklestirilebilmesi için özel modül içerisinde birtakim yazilimlar yapilmasi gerekir.CPU bu kartlara bilgileri “internal bus’’ hatti üzerinden çesitli komutalarla gönderir. Dos ortami komutlarini çalistirabilir ve örnek olarak database içerisinde bilgi saklayabilir. PLC ye takilabilen bu tip kart modeli PC’ler ayrica flopy
drive üzerinden bilgilerin backup olarak yedeklenmesini de saglarlar. Burada saklanan degerlere ulasilabilmesi için CPU içerisinde ilgili data bloklarin açilmis olmasi gerekmektedir. CPU içindeki STEP5 data bloklari herhangi bir ara islem gerektirmeden excel yada lotus dosyalari içine entegre edilebilir.

3.7 HABERLESME MODÜLLERI (Communication modules)

Kominikasyon modülleri PLC’lerle giris-çikis birimleri arasindaki yada baska PC’ler arasindaki data alisverisini saglarlar. Bu modüller direkt baglanti (point to poini) ile isletilebilecegi gibi bir network üzerinden de isletilebilir. Bire bir baglantida baglanti yapilan CPU çift interface içerir. Bir porta programlama cihazi ile ulasilirken digeri üzerinden haberlesme saglanir. Böylece sisteme daha fazla sayida I/Q dahil edilmesi mümkün olur. Ayrica LAN (local area network) üzerinden de data alisverisi saglanir. Bu networklar içinde PLC’ler PC’ler saha elemanlari ve Workstationlar bulunabilir . Prosesin monitör üzerinden izlenmesi printer raporlamalari da bu tip haberlesme modülleri üzerinden yapilir.

3.8 KARTLARIN TAKILDIGI RAFLAR (Rack’s)

PLC kartlarinin takildigi bu raflar PLC siniflarina göre farkliliklar göstermektedir. PLC grubu içinde S5-90 ve S5-95 direkt olarak rayli montaj olup herhangi bir rafa monte edilmemektedir. S5-100 kartlari submodüle olarak tabir edilen elemanlar üzerine monte edilmektedir. Bu elemanlar üzerinde bulunan bus hatti ile haberlesme saglanmaktadir.Ayrica modüler yapida olan bu elemanlar montaj kolayligi saglamaktadir. Submodüler ray üzerine takilirlar. 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 olmayip vida montaji ile sabitlenirler. Bu elemanlarin ihtiyaca göre degisik tipleri bulunmaktadir. Bazi modellere sadece giris-çikis kartlari takilabildigi gibi bazilarina da çesitli özel modüller takilabilmektedir. S5-115 sistemi subrack’lerin de ayrica bazi yüksek akim çekebilen kartlarin sogutulabilmesi için fan ünitesi montaji da yapilabilmektedir. S5-135 ve S5-155 sistemlerinde kartlarin takildigi raflar daha özellikli olup PLC de kullanilan kartlarin beslemelerini saglayan güç kaynagi da barindirmaktadir. Ayrica bu güç kaynagi içinde sogutucu fanlar bulunmaktadir.

4. PLC LER ARASI HABERLESME (BUS) SISTEMI

4.1 GIRIS

Bir üretim hatti birden fazla CPU’nun kumanda ettigi istasyonlardan olusuyor ise bu istasyonlarin birbiri ile uyum içinde çalismalari gerekir. Uyumlu çalismanin yolu istasyonlari kumanda eden CPU’larin birbirleri ile veri alis verislerinin düzenli saglamasi ile olur.
Örnegin; iki istasyondan meydana gelen bir sistemde, 1. istasyonda ölçme 2. istasyonda ölçüm sonucuna göre ayirma islemi yapilacaktir. 1. istasyonda ölçülen parçanin 2. istasyona gönderebilmesi için 2. istasyonun hazir olduguna dair bilginin 1. istasyon tarafindan alinmasi gerekir. 2.istasyon ölçme sonucu elde edilen ayirma bilgileri (kalin, normal, ince) 1. istasyondan almali ve ona göre parçayi farkli bantlara gönderebilmelidir.
CPU’lar arasinda iletilecek bilgi sayisi kadar hat çekmek (paralel haberlesme) gereksizdir ve ekonomik degildir. Bunun yerine gönderilecek bilgiler gönderici CPU tarafindan tek hat üzerinden protokol çerçevesinde sira ile gönderilir. Alici CPU ayni protokol ile gönderilen bilgileri alir, düzenler ve kullanir. (seri haberlesme).
Bu ve benzer haberlesme sistemlerimde her zaman CPU’larin haberlesmesi söz konusu degildir. Çogu zaman merkezde bir CPU (master) ve bunun ilk farkli istasyonlardaki giris çikis verilerinin merkeze iletilmesi amaciyla kullanilan yardimci birimlerde (slave) olusur. Bu yapiya BUS sistemi denir. Sekil-4.1’de bu yapi ayrintili olarak gözükmektedir. S5-155U ana PLC dir. Diger PLC lerden gelen bilgiler bu PLC de derlenir.
Burada söyle bir soru akla gelebilir. PLC sistemlerinde çok sayida giris çikis sayisina ulasabilir. Dolayisiyla her istasyonda bir CPU olacak sekilde çok sayida CPU mu? Yoksa tek CPU kullanilarak istasyonlar ile slavelerle haberlesme mi kullanilmali?
Bu öncelikle sistemlerin büyüklügü ve istasyonlarin birbiri ile olan bagimliligi ile ilgili bir durumdur. Öncelikle farkli sistemleri tek CPU ile kumanda etmek demektir, sistemleri birbiri ile kilitlemek demektir. Yani, sistemlerden veya CPU’lardan herhangi birinden olusan bir ariza diger sistem veya CPU’da çalismamasina neden olur. Ayrica programin çok uzamasi demek çevrim süresinin yani giris ve çikislarin güncellestirilme süresinin çok uzamasi demektir. Bu da programlanmada istenmeyen bir durumdur. Ancak her sistem içimde farkli bir CPU kullanmak demek sistemin maliyetinin artmasi demektir.
Günümüzde otomasyon alaninda üretim yapan bir çok firmanin ürettigi bir BUS sistemi vardir. Bu sistemleri birbirinden ayiran temel özellikler sunlardir.

 Veri ve kumanda hatlarinin birbiri ile nasil baglandigi (topoloji sekli:agaç, yildiz, düz hat, daire)
 Maksimum iletim hatti uzunlugu
 Veri iletim hizi
 Hatasiz veri transferi
 Baglanabilecek maksimum giris çikis elemani sayisi
 Piyasada bulunan saha elemanlarina (sensör ve çalima elemanlari) uyumlu olmasi
 Saha elemanlarinin sistem çalisirken degistirilebilir olmasi v.b.

Bu bölümde veri alis verisi saglamak amaciyla kullanilan BUS sistemlerinden,
 MPI
 AS-I
 PROFIBUS ag sistemlerinin üzerinde durulacaktir.

4.2 MPI HABERLESME SISTEMI (Multipoint Interface)

MPI haberlesme sistemi özellikle CPU’lar arasi haberlesme islemlerinde çok yogun olarak kullanilir. Konfigürasyon ve kullanimi oldukça basittir. Iki damarli (profibus) kablosu bir kablo ve MPI baglanti konnektörü disinda bir donanima ihtiyaç duymazlar.
Haberlesme kablosu (profibus kablosu) MPI hattina, programlama cihazi baglanti kablosu (MPI kablosu) baglaniyormus gibi baglanmalidir. Maksimum 32 adet katilimci baglanabilir ve iletim hatti uzunlugu en fazla 50 metre olabilir, 50 metrenin üzerindeki mesafeler için RS 485 yükseltici kullanmak gerekir. Her yükseltici hat uzunlugu 1000m kadar çikarabilir. Toplam 10 yükseltici kullanilabilir. Iletim hattinin baslangiç ve bitis noktalarindaki konnektörlere sonlama direnci konmalidir. (konnektör “on” konumuna alinmalidir)

4.3 AS-I HABERLESME SISTEMI (Aktuator Sensor –Interface)

Giris sinyalleri ile çikis elemanlarinin birbiri ile baglanarak bir sebeke olusturduklari alt seviyeli bir haberlesme sistemidir. Mevcut bir haberlesme sisteminin tamamlayicisi olarak düsünülebilirler.
Özel yassi bir kablo ve buna takilan bir baglanti elemani ile sistemin olusturulmasi, devreye alinmasi, sonradan eleman eklenip çikarilmasi oldukça basit bir yapidadir. Sisteme eklenmesi düsünülen giris veya çikis elamanlari kuplaj modülleri ile AS-I kablosuna eklenir (özel formdaki bir mod&
uuml;l bastirilarak kablo izolasyonu delinerek kontak saglanir)
Bir CPU’nun AS-I ile haberlesebilmesi için AS-I master AS-I slave’lerin kullanilmasi gerekir. AS-I master, CPU montaj rayina takilan AS-I haberlesme islemcisidir. (CP 342-2). Diger sinyal modülleri ile ayni özellikte kullanilir. CPU ile dahili bus sistemi üzerinden haberlesir.
AS-I hattina baglanan sensör veya çalisma elemanlarinin, master tarafindan yapilan bildirimleri anlamalari ve kendi verilerini master’a iletebilmeleri için AS-I slave’ler kullanilir. Slave’ler AS-I kablosu üzerine eklenen ve özel bir adresleme ünitesi yardimi ile 1 ile 31 arasinda adreslenen elemanlardir. Yeni alinan bir slave fabrika tarafindan adreslenmemisse “0” adresine sahiptir. Slave’ler sadece master tarafindan kendilerine bildirilen emri alir ve kendi durumunu master’a bildirirler.
Her AS-I slave’i giris veya çikis olarak kullanilabilir. Her slave’e 4 bit transferi yapabilir. Bu durumda bir AS-I hattina maksimum 31 eleman takilabilir ve her eleman 4 bit transferi yapabildigine göre 4×31=124 ikili sinyal iletebilir.
AS-I besleme gerilimi 30Vcc ve her bir slave’e bagli sensör çalisma elemani için de 100mA’dir. AS-I hattindan hem besleme hem de veri aktarimi yapildigindan özel bir besleme ünitesine ihtiyaç duyurulur. Maksimum hat uzunlugu 100m’dir. Daha uzun mesafeler için kullanilmalidir.

4.4 PROFIBUS HABERLESME SISTEMI (Process Field Bus)

Profibus haberlesme sistemi Siemens’inde içinde bulundugu bir çok PLC üretici firma tarafindan gelistirilen ve standart olarak kabul edilen bir ag sistemidir.Farkli amaçlar için gelistirilen PROFIBUS sistemleri olmasina ragmen biz sadece PROFIBUS DP (merkezi olmayan çevresel birimlerin) üzerinde duracagiz.
PROFIBUS DP (dezentrale peripherie) otomasyon cihazi ile merkezi olmayan cihazlar arsinda hizli bir sekilde ver alis verisimi saglayan bir haberlesme sistemidir. Özellikle PLC’nin merkezde, çevre birimlerinin (slave) çalima sahasinda (isin yapildigi yerde) oldugu durularda iletim hatlarinin olusturulmasi çok kolay bir sekilde gerçeklestirilmektedir.
Merkezdeki CPU (master) giris bilgilerini slave’lerden okur, bunlari isler ve çikis bilgilerini slave’lerin çikislarina yazar.

Profibus teknik özellikleri
 Her bir bus bölümüne 32, toplam 126 katilimci baglanabilir.
 Çevre birimleri (slave’ler ve saha elemanlari (sensör, motor) çalisma esnasinda takilip çikarilabilir.
 Bu dagilimi “token-passing” sisteminin “master-slave” sisteminin yönetimine göre yapilir.
 Veri transferi iki damarli blendajli kablo veya optik iletkenler ile yapilir.
 Veri iletim mesafesi elektrik kablolari ile 12 km , optik kablolar ile 23.8 km kadar olabilir.
Modüler degistirme ve cihazlarin degistirilebilmesi mümkündür.

PROFIBUS DP iki sekilde olusturulabilir;
1. Mono master
2. Multi master,

4.4.1 Mono Master (DPM 1: DP- Master 1. Sinif) Sistemi
Tek merkezli kumanda seklidir. Merkezi kumanda birimi olarak PLC kullanilir ve çevresel birimler (slave’ler PLC’e baglanirlar. Program belirlenen çevrim dahilinde slave’lerden bilgileri alir ve onlari degerlendirir.
Sekil-4.2 Mono Master Sistemi

4.4.2 Multi Master (DPM : DP – Master 2. Sinif) Sistemi
Bu sistemde birden fazla master bulunur. Bu masterlar birbirinden bagimsiz olarak, her biri bir master ve ona ait slavelerden meydana gelen alt sistemleri olustururlar. Ana sisteme ait farkli görevleri yerine getiriler. Ilave görsellestirme, ariza takip düzenegi gibi.
Slavelere ait giris çikis görüntüleri bütün masterlerden okunabilir. Çikislara bir sey yazilmasi ise sadece iliskilendirilmis master tarafindan gerçeklestirilebilir. Masterler birbirileri ile veri alisverisi yapabilirler. Multi master sisteminde çevrim süresi oldukça uzundur. Bu sistemler “Token Passing” (bayrak yarisi) sistemine göre çalisirlar, yani bayraga sahip olan gönderme hakkina sahip olur. Bu hak master den mastere belli zaman araliklarinda devredilir.

5. PLC PROGRAMLAMA

5.1 BILGISAYAR PROGRAMLARIYLA PLC PROGRAMLARININ FARKI

Bilgisayar programlari yaptiklari isleri, sirasiyla ve birbiri ardinca test edebilen belli mantik islemlerine göre yerine getirirler. Fakat PLC ‘ler için durum biraz daha farklidir. PLC programi devamli bir cevrim halindedir. Bütün komutlar sirasiyla isletilir ve yine basa dönülür. PLC programinin tamami bilgisayar dillerinde döngü adi verilen kisimlar gibidir. PLC programi yüksek seviyeli programlama dillerinde While/Wend komutlari arasinda yazilmis program parçalarina benzer sekilde çalistirilir. Fakat PLC programinin islem tarzi itibariyle, biraz farki vardir. PLC ‘de program ayni anda birkaç olayi gerçeklestirir. Dolayisiyla birbirinden bagimsiz olaylarin ve dolayisiyla komutlarin ayni anda isletilmesi, yani bir olay bitmeden digerine baslanilmasi gerekir. Bu is için en ideal isleyis tarzi, bir döngü içine bütün komutlari yazmak ve döngüyü de bütün olaylarin en iyi sekilde kontrolü için döngüyü mümkün olan en yüksek hizda çalistirmaktir.
PLC ‘lerde, bilgisayarlarda oldugu gibi bir islemi bitirip baska bir isleme geçmek mantikli degildir. Mesela bir motora kapiyi kapamasi için çikislardan voltaj veriyorsunuz. Bu isi bir bilgisayar programi yazarak yapiyorsaniz, kapanma komutunu verirsiniz ve kapi kapanana kadar dolayisiyla islem bitene kadar Program alt satira geçmez, yani bu sirada baska hiçbir islemi yapamazsiniz. PLC sistemlerinde ise islemin tamamlanmasi önemli degildir, program bastan sona saniyede binlerce kez iletilir. Programda komutlar, yapilmasi gerekiyorsa, yani önlerindeki mantiksal islemin sonucu izin veriyorsa isletilir. Böylelikle ayni anda birbirinden bagimsiz olarak hem A kapisi açiliyor hem de B vanasi kapatiliyor ve bu sirada yaziciya bilgi yollaniyor olabilir.

5.2 PROGRAMLAMA AÇISINDAN PLC ‘NIN BILGISAYARA GÖRE AVANTAJLARI

Bir makinanin, bir fabrikanin yada her hangi bir prosesin gerçeklestirilmesi sirasinda ayni anda bir çok olay meydana gelir ve bunlarin bir sira halinde olmasi gerekmez. Dolayisiyla normal bilgisayar programlariyla bu gibi bir prosesi kontrol edemezsiniz. Fakat bir PLC için ayni anda gerçeklesen bir çok olayi kumanda etmek hiç sorun degildir.
Bu arada sirf kumanda islemlerine yönelik bir çok komutu da fazladan ihtiva etmesi sebebiyle, PLC ile bu tip programlari yazmak ve çalistirmak kolaydir.
CPU ‘yu programlayabilmek için LAD (merdiven diyagrami) ve STL (program listesi) gibi çesitli diller kullanilabilir.

5.3 STANDART PROGRAMLAMA

SIMATIC CPU’larin programlanmasinda STEP5 adli programlama paketi kullanilir. Bu paket basit mantik kurma fonksiyonlardan, kullanici programi tarafindan çagrilabilecek kompleks sistem fonksiyonlarina kadar birçok özelligi içerir. STEP5 ile programlama yapilirken, programlayici, mesleki
kökenine göre sunulan imkanlardan birini seçerek kendine en uygun programlama ortamini yaratabilir. SIMATIC programi, merdiven mantigi (Ladder Diagram ‘LAD’), lojik kapi mantigi (Control System Flowchart ‘CSF’) veya komut listesi (Statement List ‘STL’) olarak hazirlanabilir. Bu gösterimler DIN 19239 standardina göre hzirlanmistir. Röle mantigina asina olanlar Ladder Diagram ile, mantiksal kapi islemlerine asina olanlar Control System Flowchart ile program yazilabilir.
Üç program gösterimi arasindaki farklar özellikle binary operasyonlarda göze çarpmaktadir. Yazilan program çok özel komutlar içermedigi sürece bir gösterimden digerine kolaylikla dönüstürülebilir. Ayrica bu programlama imkanlari içinde kapasite farkliligi vardir. Sözgelimi LAD ile gerçeklestirilemeyen bazi fonksiyonlar CSF ile, CSF ile gerçeklestirilemeyen bazi fonksiyonlar da STL ile gerçeklestirilebilir. STEP5 programlama dilinde lojik operasyona tabi tutulacak sinyaller adreslenirken öncelikle adresin yer aldigi byte yazilir. Byte ve bit numarasi nokta ile ayrilir. Örnek olarak 19. byte içinde ilk bit kastediliyor ise bu adres “19.0” olarak yazilmalidir. Bu adresin giris mi yoksa çikis mi oldugu ise bu adresin önüne yazilan harf ile belirtilir. Yazilmak istenen adres çikis ise, Ingilizce versiyonda “Q19.0” olarak yazilir.Misal olarak bir girisin olup digerinin olmadigi (10.0 var, 10.1 yoksa, çikis 20.0 verilsin) bir VE fonksiyonu gerçeklestirilmek isteniyor olsun. Bu fonksiyonu yerine getiren program 3 ayri gösterimde su sekilde gösterilir;

5.3.1 LOJIK KAPI GÖSTERIMI (CSF)

Yazilan programin CSF ile gösteriminde kullanici programini kutucuklar olarak görmektedir. Bir lojik kilitleme en az bir kilitleme kutucugu ve bir sonuç kutucugundan olusmaktadir. Her kilitleme basli basina bir birimdir ve STEP5 yaziliminda segment olarak tabir
edilen bir birimi kapsar. Yapilacak olan lojik islemin yerine getirilmesi gereken sartlari, kilitleme kutucugunun sol tarafinda yer alirlar. Burada operasyona giren sinyal var olmasina göre sorgulanacak ise düz bir çizgi ile, var olmamasina göre sorgulanacak ise, düz çizgi ve bir çember ile gösterilir. Kutucuklarin sag tarafinda yapilan lojik islemin sonucu yer alir ve bu sonuç “=” isaretiyle gösterilir. Teorik olarak bir çok “ve” ya da “veya” kapisi yazilabilir. Bunun siniri kullanici hafizasi ile ilgilidir. Bu program modunda yapilan lojik kilitlemeler her segment için sadece bir sonuca baglanabilmektedir. CSF modunda STEP5 komutlarinin tamami gösterilmemektedir. Bu fonksiyonlarin gösterilebilmesi için STL moduna geçilmelidir. Eger 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 yazilacak yada izlenecek ise, binary kilitlemeler kontak sembollerinin ard arda yada alt alta siralanmasi seklinde yapilir. Operasyona tabi tutulacak sinyaller köseli parantezler olarak resmedilirler. Sinyal lojik 1 seviyesine göre sorulacak ise köseli parantez içerisi bos halde, lojik 0 seviyesine göre sorulacak ise köseli parantez içerisine “/ “ sekli ile gösterilir. Sorgulama sonucu, bir akim yolu hatti gibi resmedilen lojik kilitlemenin sag tarafina eklenen parantez ile gösterilen bobindir. Kilitlenme sartlari saglandiginda bu bobinin enerjilendigi düsünülebilir. Kontaklar normalde açik ve normalde kapali kontak olarak kilitleme sartlari meydana getirilebilir. Grafik olarak gösterilemeyen komutlar CSF’ de oldugu gibi otomatik olarak STL’e geçilerek ekrana getirilir.

5.3.3 KOMUT LISTESININ GÖSTERIMI (STL)

Bir diger programlama cinsi olan STL modunda, yerine getirilmesi istenen lojik fonksiyonun sartlari ve sonuçlari ve komut listesi (mnemonic) olarak hazirlanmaktadir. Mnemonic komutlar iki kisimdan olusur. Birinci kisim operasyon kismidir ve prosesörün bu komutla ne yapmasi gerektigini belirler. Ikinci kisim ise operand kismidir. Bu kisimda da operasyon kisminda ki islemin hangi sinyale uygulanacagi belirlenir. Mnemonic komutlar prosesör tarafindan ekranda görüldügü haliyle yukaridan asagiya dogru ilerlemekte ve her lojik sart sirasi geldiginde sorgulanmaktadir. Bu programlama / izleme modunda meydana getirilen her sonucun tek tek segmentlere yerlestirilmesine gerek yoktur. Bir segment içinde birden fazla lojik islem gerçeklestirilebilir.Bu modda lojik 0 sorgulamasi yapilacaksa komutun arkasina “N” not harfi eklenir


5.4 PROGRAMLAMA

Genel olarak, bir kumanda devresi tasarimi için temel lojik islem komutlari yeterlidir ve bu komutlara zamanlayici komutlari da eklendiginde bütün kontakli kumanda devreleri gerçeklestirilebilir.
Herhangi bir kontakli kumanda devresi bir lojik fonksiyon ile ifade edilebilir. Biz burada temel PLC komutlarini görecegiz:

5.4.1 VE (AND) ISLEMI

Bu örnekte yapilan is, I 0.0 olarak adlandirilan giristen gelen sinyalin degeri ile I 0.1 girisinden gelen sinyalin degerinin mantiksal VE isleminden geçirilmesidir. Ayrica normalde açik kontak için seri baglanti komutudur.
Bu diyagramin STL karsiligi ise:

LD I 0.0 //I0.0 Girisini oku
A I 0.1 //ve bu sonucu I0.1 girisi ile A(nd) yani VE islemine tabi tut
= Q0.0 //And isleminin sonucuna göre Q0.0 çikisini 1 yap

5.4.2 VEYA (OR) ISLEMI
Bu örnekte I0.0 girisi ile I0.1 girisinin mantiksal OR isleminden geçirilmesidir. Normalde açik kontaklar için paralel baglanti komutudur.

Bu diyagramin STL karsiligi;
LD I 0.0 //I0.0 Girisini oku
O I 0.1 //bu sonucu I0.1 girisiyle O(r) yani VEYA islemine tabi tut
= Q0.0 //Or isleminin sonucuna göre Q0.0 çikisini 1 yap

5.4.3 VE DEGIL (AND NOT) ISLEMI
Normalde kapali kontaklar için paralel baglanti komutudur.

Bu LAD diyagramin STL karsiligi;

LD I 0.0 //I 0.0 Girisini oku
AN I 0.1 //I 0.0 ile I 0.1’i Ve Degil islemine tabi tut
= Q0.0 //Ve Degil isleminin sonucuna göre Q0.0 çikisini 1 yap

5.4.4 VEYA DEGIL (OR NOT) ISLEMI

Normalde kapali kontaklar için paralel baglanti komutu.

Bu diyagramin STL karsiligi;

LD I 0.0 //I 0.0 girisini oku
OR I 0.1 //I 0.0 girisi ile I0.1 girisini Veya Degil islemine tabi tut
= Q0.0 //Veya Degil isleminin sonucuna göre Q0.0 çikisini 1 yap

5.5 PROGRAMLAMADA DIKKAT EDILECEK HUSUSLAR

1. PLC kumanda devresinde sinyal akisi soldan saga dogrudur.
2. Elemanlarin hiçbirisinin dagitim hattina direkt olarak baglanti yapilamaz. Eger gerekli olursa programda kullanilmayan yardimci rölelerin normalde kapali kontaklar üzerinden baglanti yapilabilir.
3. Herhangi bir röle bobininden sonra kontak baglantisi yapilamaz. Eger gerekli ise bu kontagin röle bobininden önceye alinmasi geekir.
4. Iki veya daha fazla röle bobini paralel baglanabilir.
5. Kontak ve bobin numaralari o PLC’ye ait kullanma kilavuzundan ögrenilmelidir.

6. ÖRNEK SISTEMLER

6.1 PRESLEME MAKINESININ PLC ILE KONTROLÜ

Asagida sema olarak gösterilen presleme makinesi çalisma prensibi su sekilde olacaktir. Magazin içerisinden asagi alinacak parça V1 valfi ile kontrol edilen itici piston tarafindan yuvaya sürülür. Daha sonra V4 valfi ile kontrol edilen sikistirici piston asagi harekete baslayarak parçayi presler ve bu konumda 3 saniye bekler. Bekleme süresi sonunda itici ve sikistirici ayni anda harekete baslayarak ilk konumlarina geri dönerler. Daha sonra V3 valfi ile basinçli hava püskürtülmesi, V2 valfi ile de aticinin yukariya hareketi saglanir. Basinçli hava ile atilan parça S4 sensörü tarafindan hissedilerek aticinin asagi konuma, V3 valfinin de kapali konuma gelmesi saglanir. Böylece bir hareket periyodu tamamlanmis olur. S5 sensörü islenmis parça bölümünün dolmasi halinde lamba ikazi vererek yeni bir periyoda baslanmasini engelleyecektir.
Sekil-6.1 Pnömatik Presleme Makinesi

Sensörlerin çikislarini PLC girislerine, PLC çikislarini da elektrikli valf girislerine baglariz.Yazacagimiz küçük bir PLC programi ile bu sistemi kolay bir sekilde kontrol edebiliriz.
Program içerisinde kullanilacak sinyaller sunlardir:

GIRISLER: ÇIKISLAR:
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 BASITLESTIRILMIS PROGRAM:

Segment 1: Start sinyali geldiginde V1 valfinin aç sinyalini gönderen kisimdir.

Segment 2: Q 1.1 sinyali geldikten sonra ve itici silindirin tamamen disari çiktigini bildiren sinyal geldiginde V4 valfini yani presleyecek silindiri disari çikaracak sinyali gönderir.

Segment 3: Q 1.4 sinyali geldikten sonra ve presleyici silindirin tamamen disari çiktigini bildiren I 0.3 sinyali geldikten zamanlayici çalisir.

Segment 4: Zamanlayici çikislarini 1 yaptigi anda ve itici ve presleyici silindirler içeri girdigi zaman parçayi itecek olan basinçli hava(V3 valfi) ve atici silindiri disari çikaracak olan V2 valfine sinyal gönderir.

Segment 5:Islenmis parça bölümünün doldugunu bildiren sensörden gelen I 0.5 sinyali ikaz lambasini yakarak yeni bir periyoda baslanmasini engeller.

6.2 NAUTOS MONITORING SISTEM

Nautos Monitoring sistemi Gemilerde Makine Kontrol Odalarinda (MCR) bulunan bir izleme sistemidir. Inceledigim donanmamizin savas gemilerinde Nautos sistemi Siemensin S5 marka PLC leri kullanilarak yapilmistir. Gemi içerisindeki tüm sensörler MCR daki PLC lere gelerek islenir.
Nautos monitoring sistemine gemi dahilindeki tüm sicaklik, yakit, ve su seviyeleri gelmektedir. Ana dizeller, yardimci makinalar ve GT leri burada olusan bilgileri ile sürekli gözetim altinda tutariz. Bütün makinalara ait her türlü bilgi (sicaklik, basinç, devir, on/off durumlari gibi…) buraya gelir. Makinalardan veya baska herhangi bir yerden gelen tüm alarmlar hem monitörde yazili olarak gözükür hem de alarm geldigine dair sesli ikaz duyulur. Ayni zamanda gelen tüm alarmlar printer ile de yazilir. Bu sistemde her 4 yardimci makine için ayri ayri bulunan ageler vasitasi ile monitörden yardimci makinalari kontrol etme imkani vardir. Monitörden yardimci makinalar start/ stop edilebilir, istenilen makinanin salteri kurulabilir.

Sekil-6.2 de Nautos Sistemi ayrintili olarak gösterilmistir. Bu sekilde genel olarak PLC lerin ve yardimci birimlerin birbirleri ile baglantilari gösterilmistir. PLC ve yardimci elemanlari daha ayrintili olarak anlatirsak;
Watch Panel Geminin Köprü üstündedir. Önemli alarmlar buraya da gelir ve gemi komutani bu panel ile MCR’a (makine kontrol odasi) müdahale edebilir.
MCR Desk MCR odasinda, monitörlerin de üzerinde bulundugu masadir. Bu monitörlerin her birine farkli bilgiler gelir. Görevli kisiler bu ekranlardan gemideki birçok bölüm hakkinda bilgi alabilir ve buralara direk müdahale edebilir.
Mimic Lamp Panel geminin her katinin ayrintili haritasi üzerindeki valfleri ve önemli bölgeleri lamba olarak göstermis. Bir yerde sorun çiktiginda veya bir valf konum degistirdiginde monitörün yani sira bu genis haritada da tam gemideki yerinde ledin yanmasi veya sönmesi ile anlariz.
S5 155U makine kontrol odasinda bulunur ve monitör sisteminin ana PLC sidir. Agelerin PLC lerinden ve EU-183U lardan gelen bilgiler S5 155U da derlenerek monitörlere gönderilir. Bilgilerin bazilari mimic lamp panele gider.
AGE nautos sisteminde 4 adet Age istasyonu mevcuttur. Age istasyonlari sayesinde ana PLC ile dizeller haberlesirler. Dizel jeneratörden sicaklik devir gibi bilgiler Age üzerinden ana PLC ye gider. Ageler bagli oldugu yardimci makinaya sürekli olarak kumanda ve kontrol ederler. Agelerde PLC S5 115 U kullanilir. Bu PLC lere daha önceden yüklenmis program dahilinde yardimci makinenin start, stop, emercensi stop, otomatik devreye girme gibi görevleri yerine getirmesini saglar.

Resim-6.3 de sensör girisleri gösterilmis. Inceledigimiz gemide MCR’a 1200 tane sensörden bilgi geliyordu. Ve bunlarin hepsi de degisik sensörlerdir. MCR’a gelen sensör çesitleri:
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 degisik çikislari var. Bu yüzden direk olarak PLC ye baglayamiyoruz. Zaten PLC’de de 1200 tane sensörü alabilecek Input yoktur. Bu yüzden EU183U arabirimleri kullaniliyor. Bunlarda her elemana göre ayri yer var. Örnegin PT100 bagladigimiz yere thermocupl baglayamiyoruz. Çünkü ikisinin de voltaj çikislari farkli.
ET100 monitoring sistemin kontrol bölümüne iki kablo hatti ile baglidir. ET 100 ler MCR daki mimik panelin alarm lambalarini (dijital output) Kontrol eder. Ve iki adet dizel makinenin eksozlarini (analog input modül) kontrol eder. Ve ET 100 ile monitoring sistem arasinda seri data transferi vardir.

Bu yazı Uncategorized kategorisine gönderilmiş. Kalıcı bağlantıyı yer imlerinize ekleyin.

Bir Cevap Yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir