dci-plc-otomatik-kapi-sistemi - 320Volt
dci-plc-otomatik-kapi-sistemi - 320Volt
dci-plc-otomatik-kapi-sistemi - 320Volt
- No tags were found...
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
Gökay ÖZKAN, DCI PLC ile Otomatik Kapı Sisteminin Kumandasının Gerçekleştirilmesi, Niğde Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık<br />
Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi.<br />
T.C.<br />
NİĞDE ÜNİVERSİTESİ<br />
MÜHENDİSLİK-MİMARLIK FAKÜLTESİ<br />
ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ<br />
DCI PLC İLE OTOMATİK KAPI SİSTEMİNİN<br />
KUMANDASININ GERÇEKLEŞTİRİLMESİ<br />
Bitirme Ödevi<br />
Danışman<br />
Yrd. Doç. Dr. Murat UZAM<br />
Hazırlayan<br />
Gökay ÖZKAN<br />
Haziran 2003 – NİĞDE
Gökay ÖZKAN, DCI PLC ile Otomatik Kapı Sisteminin Kumandasının Gerçekleştirilmesi, Niğde Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık<br />
Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi.<br />
Niğde Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği<br />
Bölümünde Bitirme Ödevi Dersi kapsamında yapılan bu çalışma tarafımdan yönetilmiş ve<br />
Bitirme Tezi olarak kabul edilmiştir.<br />
…… / …... / 2003<br />
Yrd. Doç. Dr. Murat UZAM<br />
Danışman<br />
Bu çalışmanın Niğde Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık Fakültesi, Elektrik-Elektronik<br />
Mühendisliği Bölümünde Bitirme Tezi olarak kabul edildiğini onaylarım.<br />
…… / …... / 2003<br />
Doç. Dr. Saadetdin HERDEM<br />
Bölüm Başkanı<br />
TEŞEKKÜR
Gökay ÖZKAN, DCI PLC ile Otomatik Kapı Sisteminin Kumandasının Gerçekleştirilmesi, Niğde Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık<br />
Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi.<br />
Bu çalışmayı yöneten, yürütülüşü ve yazımı sırasında değerli katkılarını eksik etmeyen<br />
danışmanım Yrd. Doç. Dr. Murat Uzam’a ve benim bu günlere gelmemde büyük pay<br />
sahibi olan sevgili aileme sonsuz teşekkürler ederim…
Gökay ÖZKAN, DCI PLC ile Otomatik Kapı Sisteminin Kumandasının Gerçekleştirilmesi, Niğde Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık<br />
Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi.<br />
ÖZET<br />
Bu projede maket model üzerine kurulmuş olan bir <strong>otomatik</strong> kapının RF(Radyo Freakans)<br />
uzaktan kumanda ile kontrolü DCI PLC ile gerçekleştirilmiştir.<br />
Kontrol için gerekli donanımlar, yazılımlar anlatılmış ve uygulamaya dökülmüştür.<br />
Yapılan çalışmaların sonucunda bu <strong>sistemi</strong>n geliştirilerek otomasyon sistemlerine<br />
uygulanabileceği gözlenmiştir.
Gökay ÖZKAN, DCI PLC ile Otomatik Kapı Sisteminin Kumandasının Gerçekleştirilmesi, Niğde Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık<br />
Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi.<br />
İÇİNDEKİLER<br />
Sayfa No<br />
TEŞEKKÜR.…………………………………………………………………….…………iii<br />
ÖZET……...…………………………………………………………………….………….iv<br />
İÇİNDEKİLER DİZİNİ…………………………………………………………………….v<br />
ŞEKİLLER DİZİNİ…………………………………………………………………….….vii<br />
BÖLÜM 1. GİRİŞ………………………………………………………………….……….1<br />
BÖLÜM 2. PLC (Programlanabilir Lojik Denetleyiciler)..……….……………...………...3<br />
2.1. PLC’nin Tanımı .………………………………………………………….........4<br />
2.2. PLC’lerin Tarihçesi.............................................................................................5<br />
2.3. PLC’lerin Uygulama Alanları.............................................................................5<br />
2.4. PLC’nin Yapısı…………………………………………………………………6<br />
2.4.1. İşlemci..……………………………………………………………...6<br />
2.4.2. Bellek………………………………………………………………..6<br />
2.4.2.1. Sistem Belleği...…………………………………………….6<br />
2.4.2.2. Program ve Veri Belleği……………………………………7<br />
2.4.2.3. Giriş Görüntü Belleği……………………………………….7<br />
2.4.2.4. Çıkış Görüntü Belleği………………………………………7<br />
2.4.3. Giriş Birimi…………………………………………………..……...8<br />
2.4.4. Çıkış Birimi…………………………………………………………9<br />
2.4.5. Programlayıcı Birim……………………………………………….10<br />
2.4.6. Diğer Birimler……………………………………………………...10<br />
2.5. PLC ve Röle Sistemi Arasındaki Farklar…….……………………………….11<br />
BÖLÜM 3. DCI PLC…………………………………………………...............................12<br />
3.1. DCI PLC Donanımı……...……………………………………………………12<br />
3.2. DCI PLC Arabirimi…………….……….…………………………………….13<br />
3.3. Sekiz Kanallı Giriş Arabirimi……………..………………………………..…15<br />
3.4. Sekiz Kanallı Çıkış Arabirimi….………………….………………………….16<br />
3.5. DCI PLC’ye ait Özel Fonksiyonlar…………………………………………...17<br />
3.5.1. TIMER………………………………………………………….…17<br />
3.5.2. COUNTER………………………………………………………...19<br />
3.5.3. ADD MOVE Komutu……….…………………………………….19
Gökay ÖZKAN, DCI PLC ile Otomatik Kapı Sisteminin Kumandasının Gerçekleştirilmesi, Niğde Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık<br />
Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi.<br />
3.5.4. ADD COMPARATOR Komutu…………………………………..20<br />
3.6. Ladder Diyagram Oluşturma……………………………………...................22<br />
3.7. Ladder Diyagramın Test Edilmesi (Simülasyon)…………………………... 23<br />
BÖLÜM 4. OTOMATİK KAPI<br />
SİSTEMİ………………………………...........................25<br />
4.1. Kapı Kontrol Devresi.........................................................................................26<br />
4.1.1. Kapı Modelinin Motor Kontrolü.......................................................26<br />
4.2. IR Alıcı-Verici Devresi.....................................................................................27<br />
4.2.1. IR(Infrared) Sensör...........................................................................27<br />
4.2.1.1.Verici Bölüm.........................................................................28<br />
4.2.1.2.Alıcı Bölüm...........................................................................28<br />
4.3. RF Alıcı-Verici Devresi...................................................... ..............................28<br />
4.3.1. Kod Sinyali Üretici (MC 145026) ...................................................29<br />
4.3.2. Kod Çözücü (MC 145028) ..............................................................30<br />
4.4. Sistem İçin Kontrol Programının Tanımlanması...............................................30<br />
4.4.1. Sistemin Çalışması............................................................................31<br />
BÖLÜM 5. SONUÇ ve ÖNERİLER.................................................. ................................32<br />
KAYNAKLAR.....................................................................................................................33<br />
EK-1.....................................................................................................................................34
Gökay ÖZKAN, DCI PLC ile Otomatik Kapı Sisteminin Kumandasının Gerçekleştirilmesi, Niğde Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık<br />
Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi.<br />
ŞEKİLLER DİZİNİ<br />
Şekil 1.1: Kontrol <strong>sistemi</strong>nin blok diyagramı..................................................... ..................4<br />
Şekil 2.1: PLC’nin iç yapısı……………………...................................................................7<br />
Şekil 2.2: PLC’nin giriş birimi…………………...................................................................8<br />
Şekil 2.3: PLC’nin çıkış birimi……………………….........................................................10<br />
Şekil 3.1: Basit bir motor devresi uygulaması.....................................................................13<br />
Şekil 3.2: DCI PLC anakart devre şeması..................................... ......................................14<br />
Şekil 3.3: Sekiz kanallı giriş arabirimi..................................... ...........................................16<br />
Şekil 3.4: Sekiz kanallı çıkış arabirimi…………………............................................. .......17<br />
Şekil 3.5: Timer komutu ……………………............................................. ........................18<br />
Şekil 3.6: Şekil3.5.a’da verilen ladder diyagramına ait T31 timer çıkışının IY0 girişine ve<br />
t1, t2 sürelerine göre değişimi…………. ..…………………...………………..18<br />
Şekil 3.7: Counter komutu.……………............................................. ................................19<br />
Şekil 3.8: Add Move komutu…………..…………………................................. ...............20<br />
Şekil 3.9: Add Comparator komutu…………………................................. .......................20<br />
Şekil 3.10: Ladder diyagram oluşturma.............................. ................................................23<br />
Şekil 3.11: Simülasyon işlemi...……………………….......................................................24<br />
Şekil 4.1: Otomatik kapı <strong>sistemi</strong>…………………………..................................................25<br />
Şekil 4.2: Motorun sınır anahtarları ile durması ve yön kontrolü........................................26<br />
Şekil 4.3: IR verici ve alıcı……………....................................... .......................................27<br />
Şekil 4.4: RF alıcı-verici devresinin PLC’ye bağlantısı……...…........................................29<br />
Şekil 4.5: Kod üreteci ve kod çözücü........................................ ..........................................29
Gökay ÖZKAN, DCI PLC ile Otomatik Kapı Sisteminin Kumandasının Gerçekleştirilmesi, Niğde Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık<br />
Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi.<br />
BÖLÜM I<br />
GİRİŞ<br />
Hızlı gelişen endüstri uygulamalarında yaygın olarak kullanılan PLC (Programlanabilir<br />
Lojik Denetleyici) cihazları ile yapılan endüstriyel otomasyon uygulamaları röleli<br />
sistemlere göre çok ekonomik ve hızlıdır. Günümüzde üretilen PLC’ler her ölçekteki<br />
işletmeye (tesis, fabrika vs.) uygundur. Modüler yapısı ile de kapasite artırımı çok kolay<br />
yapılabilmektedir. Ayrıca mini, mikro ve hatta nano tiplerde üretilen çok küçük PLC’ler de<br />
özellikle makine otomasyonu için idealdir.<br />
Günümüz modern üretim süreçlerinde yüksek verim ve kalite için kaçınılmaz olan<br />
endüstriyel otomasyon sistemleri her geçen gün büyük bir hızla gelişmekte ve kendini<br />
yenilemektedir. Bu hızlı gelişim evresinde PLC kullanımı önemli bir yere sahiptir.<br />
Endüstriyel otomasyon sistemleri, en küçük biriminin amaca uygun çalışmasını<br />
düzenlediği gibi, bütün üretim sistemleri arasında veri iletişimi imkanı sağlayarak daha üst<br />
düzeyde yönetim ve planlama için gerekli bilgi tabanını oluşturur. Bu nedenle PLC'ler<br />
kendilerine oldukça geniş kullanım alanları bulmuştur. Bunlardan bazıları enerji dağıtım<br />
sistemleri, karmaşık fabrika otomasyonları, asansör sistemleri, konveyörler vb. endüstrinin<br />
hemen hemen her alanında rahatlıkla kullanılabilen PLC‘ler ile yapılan otomasyon<br />
sistemleri röleli sistemlere göre bir çok avantaja sahiptir. Bunlardan bazıları şöyle<br />
sıralanabilir;<br />
• Daha üst düzeyde bir otomasyon sağlanır.<br />
• PLC'li sistem daha uzun süre bakımsız çalışır ve ortalama bakım süreleri daha<br />
azdır.<br />
• Teknik gereksinimler arttıkça PLC'li sistem az bir değişiklikle ya da hiç bir<br />
değişiklik gereksinimi duyulmadan yeniliğe adapte edilebilir.<br />
• PLC'ler daha az yer kaplar ve çok az enerji harcarlar.
Gökay ÖZKAN, DCI PLC ile Otomatik Kapı Sisteminin Kumandasının Gerçekleştirilmesi, Niğde Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık<br />
Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi.<br />
• Karmaşık sistemlerin çözümü, programlanması ve tesisi PLC’ler ile rahatlıkla<br />
yapılabilir.<br />
• Teşhis yazılımlarıyla hatalar kolayca bulunabilir.<br />
Görülüyor ki gerek hız gerekse daha karmaşık sistem çözümlerinde PLC’ler röleli<br />
sistemlere nazaran çok avantajlıdır. Sistem üzerinde yapılacak yeni eklemeler PLC’li<br />
kontrol sistemlerinde çok basit değişikliklerle yapılabilirken, bu işlem röleli sistemlerde<br />
yeni bir sistem kurmak kadar zor ve zahmetli bir iştir. Bunun yanında sessiz çalışmaları da<br />
PLC’li sistemlerin en güzel özellikleri arasındadır. Zamanlayıcı, sayıcı, yardımcı röle vb.<br />
gibi elemanların neredeyse sınırsız kullanım imkanı röleli sistemlere nazaran sistem<br />
maliyetini de önemli derecede azaltmaktadır.<br />
Bütün bunların yanında azda olsa akla gelebilecek dezavantajlarının başında, az sayıda<br />
denetim yapılan durumlarda tesis yatırımının PLC’de daha fazla olmasıdır. Bu uygulamada<br />
kullanılan DCI PLC bu dezavantajı ortadan kaldırmaktadır.<br />
PC<br />
DCI PLC<br />
OTM. KAPI<br />
SİST.<br />
Şekil 1.1. Kontrol <strong>sistemi</strong>nin blok diyagramı
Gökay ÖZKAN, DCI PLC ile Otomatik Kapı Sisteminin Kumandasının Gerçekleştirilmesi, Niğde Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık<br />
Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi.<br />
Bu çalışmada DCI PLC tasarımı yapılarak deneysel bir <strong>otomatik</strong> kapı <strong>sistemi</strong>nin kontrolü<br />
gerçekleştirilmiştir. Otomatik kapı <strong>sistemi</strong> bir maket model üzerinde mikro denetleyiciler<br />
veya PLC’ler ile kontrolü gerçekleştirilebilecek şekilde tasarlanmıştır. Ayrıca <strong>otomatik</strong><br />
kapı <strong>sistemi</strong>nin çalışması bir RF uzaktan kumanda ile de kontrol edilebilmektedir. Şekil<br />
1.1’de bu çalışmada gerçekleştirilen kontrol <strong>sistemi</strong>nin basit bir blok şeması görülmektedir.<br />
DCI PLC programının incelenme sebebi maliyeti düşük, programlanması kolay, deney seti<br />
olarak kullanılmaya uygun ve anlaşılır olmasıdır.<br />
Tezin bundan sonraki kısımlarında yapılanları şu şekilde özetlemek mümkündür. İkinci<br />
bölümde PLC’nin tarihçesi, yapıları ve genel olarak kullanım alanlarından bahsedilmiştir.<br />
Üçüncü bölümde tez çalışmasında kullanılan DCI PLC’nin yapısal özellikleri,<br />
programlama metotları ve programlamada kullanılan elemanlar üzerinde durulmuştur.<br />
Dördüncü bölümde uygulama aşamasında kullanılan <strong>otomatik</strong> kapı <strong>sistemi</strong> tanıtılmıştır. Bu<br />
sistem üzerinde bulunan motor, sensör ve anahtarların DCI PLC’deki adresleri<br />
belirtilmiştir.<br />
Beşinci ve son bölümde ise sonuçlar verilmiştir.
Gökay ÖZKAN, DCI PLC ile Otomatik Kapı Sisteminin Kumandasının Gerçekleştirilmesi, Niğde Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık<br />
Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi.<br />
BÖLÜM II<br />
PLC (Programlanabilir Lojik Denetleyiciler)<br />
2.1. PLC’nin Tanımı<br />
Bir programlanabilir lojik denetleyici (Programmable Logic Controller – PLC),<br />
hafızasındaki program akışı içinde, girişleri okuyup programda istenen denetim işaretlerini<br />
üreten ve çıkışa aktaran özel amaçlı bir mikrobilgisayardır.<br />
PLC <strong>sistemi</strong> sayısal işlemleri, zamanlama, sayıcı, veri işleme, karşılaştırma, sıralama,<br />
kendi bünyesinde 8 bit data transferi ile programlama desteği sağlanmış, giriş bilgilerini<br />
kullanarak, çıkış ünitelerine atayan giriş-çıkış, bellek, CPU ve programlayıcı<br />
bölümlerinden oluşan entegre sistemdir.<br />
PLC cihazları bir <strong>sistemi</strong>n ya da bir makinenin asgari insan gücü kullanılarak kendi<br />
kendine çalışmasını ve üretmesini sağlayan cihazdır.<br />
Yaklaşık 30 yıl önce sanayi uygulamalarında kullanılmaya başlamış ve son 10 yıldır IDEC,<br />
FESTO, MITSUBISHI, SIMATIC, AEG, OMRON, TOSHIBA, SIEMENS, GENERAL<br />
ELECTRIC gibi firmaların, yapısı ve programlama mantığı birbirine çok yakın, kendi<br />
aralarında değişik üstünlükleri ile ayrılan PLC sistemlerini geliştirmeleriyle, <strong>otomatik</strong><br />
kontrol sistemlerinde, hız, kontrol, güvenlik, üstün kalitenin yanı sıra, yeni bir ürün imali<br />
için kumanda devrelerinin yeniden oluşturulması montajı ve bağlantıları yerine sadece<br />
PLC programlama ile giderilmesi çok büyük bir avantaj sağlamıştır.<br />
Eski sistemlerle çalışan makinelere göre programlanabilir olması nedeniyle aynı makinede<br />
çeşitli programlar yazarak değişik parçalar <strong>otomatik</strong> olarak üretilebilmekte ve zamandan<br />
tasarruf edebilmektedir.
Gökay ÖZKAN, DCI PLC ile Otomatik Kapı Sisteminin Kumandasının Gerçekleştirilmesi, Niğde Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık<br />
Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi.<br />
PLC sistemleri, bir çok hattan meydana gelen sanayi sistemlerinde, arızanın hangi hatta<br />
olduğunu, hangi rölenin kontağını açmadığını ekran üzerinde göstererek arızanın<br />
giderilmesi süresini kısaltmıştır.<br />
2.1. PLC’lerin Tarihçesi<br />
1968 General Motor firması tarafından ilk PLC dizaynı<br />
1969 Otomotiv endüstrisi için ilk PLC imalatı<br />
1971 PLC’nin otomotiv sanayi dışında uygulanması<br />
1972 PLC özelliklerine zamanlama ve saymanın ilave edilmesi<br />
1973 Matris işlemleri ve yazıcı kontrolü ilavesi<br />
1974 Ekranlı programlamanın başlangıcı<br />
1975 Analog PID kontrol ilavesi<br />
1976 PLC’lerin seri imalatta kullanılması<br />
1977 Mp teknolojisi ile çok küçük PLC’lerin imalatı<br />
1978 PLC’lerin çok yaygın kullanılması<br />
1981 PLC’lerin özel terminaller yerine doğrudan bilgisayarla programlanması<br />
1983 Birden fazla PLC’nin network şeklinde kullanılması<br />
1984 PLC’lerin her geçen gün daha küçülmesi ve ucuzlaması<br />
1990 PLC’lerin Ladder (Merdiven) ve STL (Komut) listesi yerine C<br />
gibi bazı dillerle doğrudan programlanması<br />
1998 PLC’lerin yerini bazı uygulamalarda PC’lerin alması<br />
2000 <br />
2.3. PLC’lerin Uygulama Alanları<br />
Son yıllarda PLC kullanımına olan talebin hızla artmasının nedenleri, PLC’nin özellikle<br />
fabrikalarda otomasyon, asansör tesisatları, <strong>otomatik</strong> paketleme, enerji dağıtım<br />
sistemlerinde ve taşıma bandı sistemlerinde, doldurma sistemlerinde ve daha birçok alanda<br />
üretimi destekleyen ve verim artışının yanı sıra ürün maliyetinin minimuma çekilmesidir.<br />
Günümüzde PLC’lerin kullanım alanları hemen hemen sınırsızdır. Paketleme, cam,<br />
otomotiv, metal sanayi, enerji dağıtım sistemleri, kauçuk ve lastik sanayi, uzay ve uçak
Gökay ÖZKAN, DCI PLC ile Otomatik Kapı Sisteminin Kumandasının Gerçekleştirilmesi, Niğde Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık<br />
Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi.<br />
sanayi gibi büyük veya küçük çapta olan fabrikalarda uygulanmaktadır. Önemli olan<br />
uygulama için uygun olan PLC’nin seçilmesidir.<br />
2.4. PLC’nin Yapısı<br />
PLC hafızasındaki program akışı içinde, girişleri okuyup programda istenen kontrol<br />
işaretlerini üreten ve çıkışlara aktaran özel amaçlı bir mikrobilgisayardır. Bir PLC’de şu<br />
ana kısımlar bulunur<br />
1. Mikrobilgisayar (sayısal işlemci ve bellek)<br />
2. Giriş/çıkış üniteleri<br />
3. Programlayıcı<br />
4. Güç kaynağı ve ana kasa.<br />
Ayrıca programı yedeklemek ve başka bir PLC’ye aktarmak için kalıcı bellek birimi, girişçıkış<br />
sayısını arttırmak için genişleme birimi enerji kesilmesi durumunda PLC’yi beslemek<br />
için yedek güç kaynağı ve iletişim arabirimi gibi elemanlar da bulunur. Şekil 2.1’de<br />
PLC’nin iç yapısı görülmektedir. Bütün sayısal bilgisayarlar gibi PLC bir işlemci, bellek<br />
ve giriş-çıkış arabirimlerinden oluşur.<br />
2.4.1. İşlemci<br />
İşlemci, PLC sistem programı altında kullanıcı programını yürüten, PLC’nin çalışmasını<br />
düzenleyen ve bu işlemleri yapmak için gerekli birimleri bulunan bir elemandır.<br />
2.4.2. Bellek<br />
Bellek, sistem programının bulunduğu sistem belleği, kullanıcı programının bulunduğu<br />
program belleği ve veri belleği gibi bölümlerden oluşur.<br />
2.4.2.1. Sistem Belleği<br />
Sistem Belleği, üretici firmanın geliştirdiği PLC işletim <strong>sistemi</strong> programının yüklü olduğu<br />
salt okunur (ROM) bellek alanıdır.
Gökay ÖZKAN, DCI PLC ile Otomatik Kapı Sisteminin Kumandasının Gerçekleştirilmesi, Niğde Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık<br />
Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi.<br />
2.4.2.2. Program ve Veri Belleği<br />
Şekil 2.1. PLC’nin iç yapısı<br />
Program belleği, kullanıcı tarafından yazılan programın yüklendiği bellek alanıdır. Veri<br />
belleği, giriş-çıkış işaret durumlarının tutulduğu giriş-çıkış görüntü belleği ve kullanıcıya<br />
ayrılmış bellek alanından oluşur. Program ve veri belleği için rastgele erişimli bellek<br />
(RAM) kullanılır.<br />
2.4.2.3. Giriş Görüntü Belleği<br />
Veri belleği alanında bulunan giriş görüntü belleği, programın yürütülmesi sürecinde, giriş<br />
birimindeki işaret durumlarının (lojik 0-lojik1) saklandığı bellek alanıdır.<br />
2.4.2.4. Çıkış Görüntü Belleği
Gökay ÖZKAN, DCI PLC ile Otomatik Kapı Sisteminin Kumandasının Gerçekleştirilmesi, Niğde Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık<br />
Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi.<br />
Kullanıcı programının yürütülmesi sürecinde, çıkış noktalarına ilişkin hesaplanan<br />
değerlerin saklandığı bellek alanıdır. Kullanıcıya ayrılmış bellek alanına genellikle 1, 8, 16<br />
veya 32 bit’lik boyutlarda erişilebilir. 1 bit olarak erişilen bellek gözlerine marker, flag,<br />
internal output veya internal relay gibi isimler verilir.<br />
2.4.3. Giriş Birimi<br />
Kontrol edilen sistemle ilgili algılama ve kumanda elemanlarından gelen elektriksel<br />
işaretleri lojik gerilim seviyelerine dönüştüren birimdir.<br />
Kontrol edilen sisteme ilişkin basınç, seviye, sıcaklık algılayıcıları, kumanda düğmeleri<br />
ve yaklaşım sensörleri gibi elemanlardan gelen iki değerli işaretler (0 veya 1) giriş birimi<br />
üzerinden alınır. Gerilim seviyesi 24 – 48 V DC veya 100-120V, 200-220 V AC<br />
değerlerinde olabilir.<br />
Şekil 2.2’te 200-240V AC gerilim ile uyarılan bir giriş birimi devresi verilmiştir. PLC giriş<br />
birimi devresine gelen bir işaretin lojik 1 ve lojik 0 kabul edildiği alt ve üst sınırlar<br />
mevcuttur.<br />
Şekil 2.2. PLC giriş birimi
Gökay ÖZKAN, DCI PLC ile Otomatik Kapı Sisteminin Kumandasının Gerçekleştirilmesi, Niğde Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık<br />
Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi.<br />
Giriş rölelerinin her birinin bir numarası vardır. Bir kumanda devresinde kullanılacak giriş<br />
elemanı sayısı PLC'nin giriş terminali sayısından fazla olursa PLC'ye giriş-çıkış arttırma<br />
ünitesi bağlanabilir.<br />
Giriş-çıkış arttırma ünitesindeki giriş rölelerinin numaraları ana ünite giriş numaralarına<br />
ilave olarak kullanılır. Bu numaralar PLC kullanma kılavuzunda yazılır. Giriş devresi<br />
primer ve sekonder olmak üzere iki devreden oluşur. Bu iki devre optokuplör ile<br />
birbirinden yalıtılmıştır. Sekonder devrede R-C filtre devresi bulunur. Filtre devresi ile<br />
kontakların açılıp kapanması sırasında oluşacak titreşimlerin veya gürültü sinyallerinin<br />
oluşturabileceği hatalı çalışma durumları önlenir.<br />
2.4.4. Çıkış Birimi<br />
PLC’ler de üretilen lojik gerilim seviyelerindeki işaretleri, kontrol edilen sistemdeki<br />
kontaktör, röle, selenoid gibi kumanda elemanlarını sürmeye uygun elektriksel işaretlere<br />
dönüştüren birimdir.<br />
Sürme elemanları için röle, triyak veya transistör kullanılabilir. Çalışma sırasında çok<br />
sayıda yüksek hızlı açma-kapama gerektiren durumlarda, doğru akımda transistörlü,<br />
alternatif akımda triyaklı çıkışlar kullanılır.<br />
Uygulamada hangi çıkış biriminin kullanılacağı kumanda edilecek elemanların özelliğine<br />
bağlıdır. Örneğin motorlarının kumandasında kullanılan kontaktörlerin sürülmesi için<br />
genellikle röle çıkışlı birimler kullanılır. Şekil 2.3’de kontaktör süren röle çıkışlı bir çıkış<br />
birimi bulunmaktadır.<br />
Her bir çıkışa farklı gerilimlere sahip yükler bağlanabilir. Örneğin AC 220V luk motor,<br />
AC 110 V’luk kontaktör, DC 30V’luk elektromanyetik kavrama aynı PLC’nin çıkışına<br />
aynı anda bağlanabilir.<br />
Çıkış devresinde kontakların aşırı akımdan korunması için sigorta ile korunması gerekir. Bazı<br />
PLC’ler de sigorta, çıkış devresine monte edilmiştir. Bazılarında ise harici sigorta kullanılması<br />
gerekir. Çıkış rölelerinin her birinin bir numarası vardır. Örneğin Mitsubishi PLC’ler de Y030,<br />
Y031 gibi, Siemens PLC’ler de ise Q0.1, Q0.2 gibidir
Gökay ÖZKAN, DCI PLC ile Otomatik Kapı Sisteminin Kumandasının Gerçekleştirilmesi, Niğde Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık<br />
Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi.<br />
2.4.5. Programlayıcı Birim<br />
Şekil 2.3. PLC çıkış birimi<br />
Kumanda ve kontrol amacıyla yazılan bir programın PLC program belleğine yüklenmesi<br />
bir programlayıcı birimi ile sağlanır. Programlayıcı birimi bir mikroişlemci tabanlı özel bir<br />
el aygıtı olabileceği gibi genel amaçlı kişisel bir bilgisayara yüklenmiş bir yazılım da<br />
olabilir.<br />
Bu birim programın yazılması, PLC’ye aktarılması ve çalışma anında giriş-çıkış veya<br />
saklayıcı durumlarının gözlemlenmesi ya da değiştirilmesi gibi imkanları da<br />
sağlamaktadır. PLC’leri programlamak için geliştirilmiş olan yazılımlar, genellikle<br />
kumanda devreleri ile ilgili kişilerin kolayca kullanabilecekleri veya uyum<br />
sağlayabilecekleri programlardır.<br />
2.4.6. Diğer Birimler<br />
PLC’ler de giriş-çıkış birimleri dışında , yüksek hızlı sayıcı, kesme işreti girişi, analog giriş<br />
ve analog çıkış gibi birimler de bulunur. Yüksek hızlı sayıcılar ve kesme işareti girişleri,
Gökay ÖZKAN, DCI PLC ile Otomatik Kapı Sisteminin Kumandasının Gerçekleştirilmesi, Niğde Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık<br />
Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi.<br />
PLC tarama süresinden daha hızlı değişen işaretlerin algılanıp değerlendirilmesi amacıyla<br />
kullanılır.<br />
2.5. PLC ve Röle Sistemi Arasındaki Farklar<br />
PLC’lerden önce röleli kontroller yapılmaktaydı, PLC’nin gelişimi sonucunda röleli<br />
sistemler günden güne azalmaktadır. Hangi tip kontrol devresi olursa olsun kullanılmaya<br />
başlandıktan sonra bazı ilavelere ve gelişmeye ihtiyaç duyacaktır. Bu durumda yeni<br />
masraflar yapılması gerekir. PLC’yi röleli sistemlerden ayıran en önemli fark buradadır.<br />
Çok daha az masraf, çaba ve vakitle tasarım yapmak PLC ile mümkündür. Eski tasarımları<br />
da kolayca saklama imkanına sahiptir. Bundan başka arıza, bakım, devre takibi çok kolay<br />
ve hızlı bir biçimde gerçekleştirilebilir. PLC’nin gelişimiyle; PLC’ler arası ve PLC – PLC<br />
arası iletişim imkanlarının seviye olarak gün geçtikçe artması, endüstrinin rotasını tayinde<br />
önemli bir noktadır.
Gökay ÖZKAN, DCI PLC ile Otomatik Kapı Sisteminin Kumandasının Gerçekleştirilmesi, Niğde Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık<br />
Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi.<br />
3.1. DCI PLC Donanımı<br />
BÖLÜM III<br />
DCI PLC<br />
PLC’ler endüstriyel kontrol ve otomasyon uygulamalarında sıkça kullanılan mikro<br />
denetleyicilerdir. Burada tanımlanan PLC yazılımda uygulanır. Standart pencereler PC`de<br />
simüle edilir. Bir PLC CPU modülü ve bazı dijital giriş ve çıkış modüllerinden oluşur.<br />
Giriş ve çıkış modüllerinin sayısı kontrol edilmek istenen işlemin boyutuna bağlıdır. PLC<br />
yıllarca endüstriyel sistemlerin otomasyonunda vazgeçilmez eleman olmuştur. Şekil 3.1`de<br />
basit bir motor devresi örneği görülmektedir. Şekilde motor devresinin rölelerle<br />
gerçekleştirilmesi, PLC programı ve PLC`ye bağlantı şekli görülmektedir. DCI PLC<br />
tasarımının amacı, PLC donanımına oranla basit ve ucuz biçimde uygulanabilecek PC<br />
yazılımı ve arabirim yapmaktır.<br />
DCI PLC (http://home.planetinternet.be/~dc11cd); gerçek bir PLC’nin CPU modülü yerine<br />
geçebilecek biçimde tasarlanmış bir programdır. Seri arabirim kablosu ve uygun bir<br />
donanım ile 32 girişin durumları takip edilebilir ve 32 çıkış sürülebilir. DCI PLC`de aynı<br />
zamanda 32 zamanlayıcı (timer), 32 sayıcı (counter), 32 flag vardır. Program Windows 95<br />
ve 98 işletim <strong>sistemi</strong> altında çalışmaktadır. Minimum sistem gereksinimi 100 MHz.<br />
Pentium işlemcisidir. Program kurulu olarak yaklaşık 3 MB lık alana ihtiyaç duyar<br />
(örnekler de dahil).<br />
DCI PLC ladder (basamak) editöründe PLC programının temel fonksiyonlarını<br />
kullanılmaktadır. Programın dizaynı PLC programının bloklarının kolaylıkla<br />
kullanılmasına izin vermektedir.<br />
Ladder (basamak) diyagramının uzunluğu 500 satırdır. Diyagram röleler ile yapılan lojik<br />
diyagrama benzemektedir. Şu da unutulmamalıdır ki fiziksel kontaklardansa, ladder<br />
(basamak) diyagramda semboller bilgiyi açıklamaktadırlar. Giriş, çıkış, counter, timer,<br />
clock ve flaglerle ladder (basamak) programı geliştirilebilir.
Gökay ÖZKAN, DCI PLC ile Otomatik Kapı Sisteminin Kumandasının Gerçekleştirilmesi, Niğde Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık<br />
Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi.<br />
3.1.1. DCI PLC Arabirimi<br />
Şekil 3.1. Basit bir motor devresi uygulaması<br />
Eğer Şekil 3.2’ye bakacak olursak donanımın CD4094 ve CD4021 shift registırlardan<br />
meydana geldiğini görmekteyiz.
Gökay ÖZKAN, DCI PLC ile Otomatik Kapı Sisteminin Kumandasının Gerçekleştirilmesi, Niğde Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık<br />
Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi.<br />
CD4094 shift registeri seri bağlı sekiz adet flip-floptan oluşmaktadır. Entegreye her clock<br />
palsi uygulanışında girişindeki lojik seviye ('0' veya '1') bir basamak kaydırılmaktadır.<br />
Entegreye sekiz adet clock palsi uyguladıktan sonra strobe ucunu aktif yaparak çıkış<br />
uçlarından 8bitlik bir çıkış sinyali elde edebiliriz. Bu devrede 4 adet shift register birbirine<br />
seri olarak bağlanmıştır. Böylece toplam çıkış sayısı adedi 32’ye yükseltilmiştir.
Gökay ÖZKAN, DCI PLC ile Otomatik Kapı Sisteminin Kumandasının Gerçekleştirilmesi, Niğde Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık<br />
Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi.<br />
Şekil 3.2. DCI PLC anakart devre şeması
Gökay ÖZKAN, DCI PLC ile Otomatik Kapı Sisteminin Kumandasının Gerçekleştirilmesi, Niğde Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık<br />
Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi.<br />
CD4021 shift registerinin çalışma şekli CD4094’ün tamamen tersidir. Girişlerindeki lojik<br />
seviyeleri okuyarak flip-floplara depolar ve bir clock palsi uygulandığında bir basamak<br />
kaydırırarak seri olarak çıkışa gönderir. 4 adet 4021 entegresi seri bağlanarak giriş sayısı<br />
miktarı 32’ye yükseltilmiştir.<br />
DCI PLC kartı ile PC arasındaki bağlantıyı yapmak için seri port kullanılmıştır. Bağlantı<br />
için seri portun seçilmesinin kullanıcılara sağladığı birkaç fayda vardır. Bunlar;<br />
• Seri portun kısadevre korumalı olması,<br />
• Seri porta PC çalışıyorken de bağlantı yapılabilmesidir.<br />
Devrede RS232 sinyal seviyeleri D1-D3 zener diyotları tarafından +4.7V ile -0.6V<br />
aralığında sınırlandırılmaktadır. R1-R3 dirençleri akım sınırlama dirençleridir. Ayrıca<br />
devre üzerinde 5V’luk bir gerilim regülatörü bulunmaktadır. Böylece devreye besleme<br />
gerilimi olarak 10V ile 20V aralığında bir gerilim uygulanabilmektedir. Devrede bulunan<br />
32 adet LED çıkışların durumlarını gözlemleyebilmek amacıyla çıkışlara bir seri direnç<br />
vasıtasıyla bağlanmıştır. Girişler ise yine seri dirençler vasıtasıyla +5V’a bağlanmıştır. Bu<br />
durumda kullanılmayan girişler ‘High’ seviyesinde olacaktır.<br />
Dışarıyla bağlantı 2x10 pinle sağlanır. Uzun düz kabloların bağlanması konnectör (IDC)<br />
yardımıyla üzerine basılarak kolayca yapılabilir. Her konnektörde +5 V ve toprak (0 V), iki<br />
tane fazladan pin ve karşılıklı her bağlantıda bir toprak mevcuttur (şemada görüldüğü<br />
gibi). Baskı devreyi yaparken lehim kenarlarının konnektöre uygun şekilde yapılacağı<br />
unutulmamalıdır.<br />
Girişten gelen bilgiler harici donanımdan geçerek seri port RS232 ile PC’ye iletilirler.<br />
Buradan DCI PLC programının akışına göre RS232 ile çıkış bilgileri harici donanıma<br />
aktarılır ve oradan çıkış katı ile kontrol edilen sisteme verilir.<br />
3.3. Sekiz Kanallı Giriş Arabirimi<br />
Şekil 3.3`de sekiz kanallı giriş arayüzü görülmektedir. Bu devre 8 tane akım sınırlandırıcı<br />
dirençle birleştirilmiş optocoupler`den oluşmaktadır. Eğer iki terminal düzgün şekilde<br />
birleştirilirse büyük bir oranla PLC girişiyle uyum gösterir. Şekil 3.3’de görülen giriş
Gökay ÖZKAN, DCI PLC ile Otomatik Kapı Sisteminin Kumandasının Gerçekleştirilmesi, Niğde Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık<br />
Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi.<br />
arabirimi DCI PLC için tasarlanmış olan orijinal giriş arabiriminden farklı olarak hem 5V<br />
hemde 24V DC gerilimlerle çalışacak şekilde tasarlanmıştır.<br />
Şekil 3.3. Sekiz kanallı giriş arabirimi
Gökay ÖZKAN, DCI PLC ile Otomatik Kapı Sisteminin Kumandasının Gerçekleştirilmesi, Niğde Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık<br />
Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi.<br />
3.4. Sekiz Kanallı Çıkış Arabirimi<br />
Sekiz kanallı çıkış arabirimi komplex olmamasına karşın basit uygulamalar için yarar<br />
sağlar. Şekil 3.4`de sekiz rölesi ve tampon görevi yapan entegre devreden (ULN2803)<br />
oluşan sekiz kanallı çıkış arayüzü görülmektedir. Bu arayüzle sekiz tane devrenin veya<br />
aletin gücü sağlanabilir (rölenin doğru seçilmesiyle, ana voltajın anahtarlaması<br />
mümkündür, fakat güvenli olarak yapıldığından emin olunmalıdır.<br />
Şekil 3.4. Sekiz kanallı çıkış arabirimi
Gökay ÖZKAN, DCI PLC ile Otomatik Kapı Sisteminin Kumandasının Gerçekleştirilmesi, Niğde Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık<br />
Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi.<br />
3.5. DCI PLC’ye ait Özel Fonksiyonlar<br />
3.5.1. TIMER<br />
Şekil 3.5’de timer’a (zamanlayıcı’ya) ait ladder diyagramı ve zamanlayıcı menüsü<br />
görülmektedir. Zamanlayıcı enerjili olduğu sürece çalışmakta enerjisi kesildiğinde<br />
resetlenmektedir. Zamanlayıcıdaki ‘Time1’ değişkeni kontakların değişmesi için beklenen<br />
süreyi, ‘Time2’ değişkeni ise kontakların değiştikten sonra bekleyeceği süreyi<br />
belirtmektedir. Zamanlayıcının süreleri (Time1 ve Time2) 1’den 9999’a kadar değer<br />
alabilmektedir.<br />
a) Ladder diyagramda timer b) Timer menüsü<br />
Şekil 3.5. Timer komutu<br />
Şekil 3.5.a’da görülen Timer 31’e ait T31 çıkışının IY0 girişinin durumuna ve t1, t2<br />
sürelerine göre değişimi Şekil 3.6’da görülmektedir. T31 zamanlayıcısına enerji verildiği<br />
anda (IY0=1) ‘s’ saymaya başlıyor. ‘s’ değeri t1 değerine eşit olduğunda normalde açık<br />
olan T31 kontağı kapanıyor. Bu anda ‘s’ değeri sıfırlanıp yeniden saymaya başlıyor. s<br />
değeri t2’ye eşit olduğunda T31 kapalı kontağı bu kez açılıyor. Yani T31 enerjilendikten t1<br />
sn sonra t2 süresi kadar kontaklar konum değiştiriyor. Bu süre içerisinde T31’in enerjisi<br />
kesilirse zamanlayıcı resetleniyor.
Gökay ÖZKAN, DCI PLC ile Otomatik Kapı Sisteminin Kumandasının Gerçekleştirilmesi, Niğde Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık<br />
Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi.<br />
IY0<br />
5 10 15 20 25 30<br />
t1 t2 t1<br />
t (sn)<br />
T0<br />
5 10 15 20 25 30<br />
t (sn)<br />
Şekil 3.6. Şekil 3.5.a’da verilen ladder diyagramına ait T31 timer çıkışının IY0 girişine ve<br />
t1,t2 sürelerine göre değişimi<br />
3.5.2. COUNTER<br />
Şekil 3.7’de bir counter’a (sayıcıya) ait ladder diyagramı ve counter menüsü<br />
görülmektedir. Sayıcı enerjili olduğu sürece yani IY0 kontağı kapalı olduğu sürece çalışır.<br />
Enerjisi kesildiğinde sayma değeri resetlenir. Sayıcı 1’den 9999’a kadar sayabilmektedir.<br />
Son sütuna yerleştirilebilmektedir.<br />
a) Ladder diyagramda Counter b) Counter menüsü<br />
Şekil 3.7. Counter komutu
Gökay ÖZKAN, DCI PLC ile Otomatik Kapı Sisteminin Kumandasının Gerçekleştirilmesi, Niğde Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık<br />
Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi.<br />
Şekil 3.7’de görülen counter’ın çalışmasını inceleyelim. C31’ın sürekli enerjili olduğunu<br />
düşünürsek (IY0=1). I3’den gelen her pulse ile sayıcının değeri 1 artacak, Q5’den gelen<br />
her pulse ile 1 azalacaktır. Sayıcıyı artırıp azaltmak için gelecek olan sinyal çıkıştan,<br />
zamanlayıcılardan, flaglerden, girişlerden alınabilir. Sayma değeri set edilen değere eşit<br />
olduğunda C31 kontakları konum değiştirir. Sayma esnasında sayıcının enerjisi kesilir ise<br />
sayma değeri resetlenir.<br />
3.5.3. ADD MOVE Komutu<br />
Şekil 3.8’de Add Move komutunun kullanımı görülmektedir. Bu komutta, IN menüsünde<br />
seçilen yerde bulunan bilgiler aynen OUT menüsünde seçilen yere aktarılır. Örneğin Input<br />
byte 0’ın içeriğini Output byte 2’ye aktarır.<br />
a) Add move ınstructıon menüsü b) Ladder diyagramda add move ınstructıon<br />
Şekil 3.8. Add move instruction komutu
Gökay ÖZKAN, DCI PLC ile Otomatik Kapı Sisteminin Kumandasının Gerçekleştirilmesi, Niğde Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık<br />
Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi.<br />
3.5.4. ADD COMPARATOR Komutu<br />
Şekil 3.9’da Add Comparator Komutunun kullanımı görülmektedir. Value 1 menüsünden<br />
seçilen değişken ile value 2 menüsünden seçilen değişken equality operators menüsünden<br />
seçilen şarta göre karşılaştırılır. Karşılaştırma şartı sağlandığında kontak kapanır.<br />
a) Add Comparator menüsü b) Ladder diyagramda Add comparator<br />
Şekil 3.9. Add comparator menüsü<br />
Şekil 3.9’da Counter1 içerisindeki bilginin Counter2 içerisindeki bilgiden küçük olması<br />
halinde QY0 çıkışı aktif olur.<br />
Value1 menüsünden seçtiğimiz değeri belli bir değerle karşılaştıracak isek Value2’den bir<br />
değer seçilir ve aşağısındaki 0 yazan hücreye karşılaştırılacak değer yazılır. Daha sonra<br />
Equality operators menüsünden eşitlik şartı işaretlenir. Karşılaştırma şartı sağlandığında<br />
kontak kapanır.<br />
Tablo 3.1’de DCI PLC’de kullanılan komutlara ait tüm semboller görülmektedir.
Gökay ÖZKAN, DCI PLC ile Otomatik Kapı Sisteminin Kumandasının Gerçekleştirilmesi, Niğde Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık<br />
Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi.<br />
Sembol Parametreler Adeti Açıklamalar<br />
normalde açık kontak IY0-IY31<br />
inputs 32 normalde kapalı kontak IN0-IN31<br />
80<br />
yükselen kenar tetiklemeli kontak F-PF0/F-<br />
HF79<br />
alçalan kenar tetiklemeli kontak F-NF0/F-<br />
NF79<br />
normalde açık çıkış kontağı QY0-QY31<br />
outputs 32 normalde kapalı çıkış kontağı QN0-QN31<br />
normalde açık dahili çıkış kontağı FQ0-FQ79<br />
flags 80 normalde kapalı dahili çıkış kontağı FQ0-FQ79<br />
set / reset<br />
set kontağı QS0-QS31<br />
32 reset kontağı QR0-QR31<br />
timer 32 zamanlayıcı Tımer0-Tımer31<br />
counter 32 sayıcı Count0-Count31<br />
Tablo 3.1. DCI PLC’de kullanılan komutlara ait tüm semboller
Gökay ÖZKAN, DCI PLC ile Otomatik Kapı Sisteminin Kumandasının Gerçekleştirilmesi, Niğde Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık<br />
Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi.<br />
Sembol Parametreler Adet Açıklamalar<br />
clock 32<br />
comparator<br />
giriş, çıkış, sayıcı, zamanlayıcı gibi bilgileri<br />
belli<br />
bir değerle yada yine giriş, çıkış,sayıcı,<br />
zamanlayıcı gibi farklı bir değerle karşılaştırır.<br />
add move<br />
instructıon<br />
ınputtan seçilen değeri aynen outputdan<br />
seçilen<br />
değere atar.<br />
add nop instruction<br />
hiçbir işlem yapmaz<br />
Tablo 3.2. Tablo 3.1’in devamı<br />
3.6. Ladder Diyagram Oluşturma<br />
Ladder diyagram oluşturmak oldukça kolay bir işlemdir. DCI PLC de karşımıza gelen<br />
sayfa hücrelere ayrılarak ladder diyagrama hazır hale getirilmiştir. Araç çubuklarında<br />
kullanılacak olan kontakların kısayolları bulunmaktadır. Kontaklar oradan işaretlendikten<br />
sonra ekrandaki hücrelerden uygun olan yere tekrar işaretlenerek bırakılabilmektedir.<br />
Bırakıldığında <strong>otomatik</strong> olarak yeni bir pencere açılır. Bu pencerede kullanılan kontağın<br />
etiketi veya fonksiyonların değerleri girilir.<br />
Ladder diyagram oluşturmada dikkat edilmesi gereken bazı kurallar bulunmaktadır. Ladder<br />
diyagram oluştururken bir satıra birden fazla paralel kol bağlanamamaktadır. Ayrıca<br />
bağlanan paralel kolda 3. hücreden 8. hücreye kadar bağlanabilmektedir. Yani ilk iki ve<br />
son hücreye paralel kol bağlanamamaktadır. Şekil 3.10’da ladder diyagram oluşturulması<br />
işlemi görülmektadir.
Gökay ÖZKAN, DCI PLC ile Otomatik Kapı Sisteminin Kumandasının Gerçekleştirilmesi, Niğde Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık<br />
Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi.<br />
Şekil 3.10. Ladder diyagram oluşturma<br />
3.7. Ladder Diyagramının Test Edilmesi (Simülasyon)<br />
Ladder diyagramın test edilmesi iki şekilde yapılabilmektedir. Birincisi programın<br />
simülasyonu yapılarak, ikincisi ise program direk çalıştırılarak test edilebilir.<br />
Tamamen bitmiş olan ladder diyagramın simülasyonunun yapılabilmesi için araç<br />
çubuklarından (goto simulation mode) seçeneği seçilir. Ekrana gelen pencereden aktif<br />
olmasını istediğimiz girişler seçilir. Seçme işlemi aktif olacak girişin yanındaki kutuyu<br />
tıklayarak yapılabilir. Aktif olan giriş ve çıkışların sağ alt köşesindeki daireler boyalı<br />
olarak gözükmektedir.<br />
Simülasyon programında çıkışlar, ve flagler üzerinde bir değişiklik yapılamaz. Onlar<br />
programın akışına göre 1 veya 0 değerini alırlar. Timer ve counterların içeriğini ise direk
Gökay ÖZKAN, DCI PLC ile Otomatik Kapı Sisteminin Kumandasının Gerçekleştirilmesi, Niğde Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık<br />
Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi.<br />
ladder diyagramdan takip edebiliriz. Şekil 3.11’de DCI PLC’de simülasyon işlemi<br />
görülmektedir.<br />
Şekil 3.11. Simülasyon işlemi
Gökay ÖZKAN, DCI PLC ile Otomatik Kapı Sisteminin Kumandasının Gerçekleştirilmesi, Niğde Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık<br />
Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi.<br />
BÖLÜM IV<br />
OTOMATİK KAPI SİSTEMİ<br />
Bu bölümde kumandası gerçekleştirilecek olan <strong>otomatik</strong> kapı modeli Şekil 4.1’de<br />
görülmektedir. Bu kapı modeli 2002 yılında N.Ü. Müh. Mim. Fak. Elektrik-Elektronik<br />
Müh. Bölümünde Mehmet Can tarafından bitirme ödevi olarak yapılmıştır (Mehmet Can,<br />
2002). Bu çalışmada bu kapı modeli örnek olarak incelenmiştir. DCI PLC ile kontrol<br />
edilecek olan kapı modeli dört ana kısımdan oluşmaktadır. Bunlar:<br />
1. Kapı modeli olarak kullanılan CDROM kapağı<br />
2. Kapı kontrol devresi<br />
3. IR(Infrared) alıcı-verici devresi<br />
4. RF alıcı-verici devresi<br />
Şekil 4.1. Otomatik kapı <strong>sistemi</strong>
Gökay ÖZKAN, DCI PLC ile Otomatik Kapı Sisteminin Kumandasının Gerçekleştirilmesi, Niğde Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık<br />
Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi.<br />
4.1 Kapı Kontrol Devresi<br />
Otomasyon sistemlerinde, herhangi bir mekanik güç isteyen durumlarda elektrik motorları<br />
kullanılır. Motorlar kontrol edilecek kapı, kapak, valf v.b gibi elemanlar, dişli veya kayış<br />
<strong>sistemi</strong> ile bağlanır. Böylelikle motorlar fazla yüklenilmemiş olur. Bu uygulamada bir<br />
CDROM kapağı kontrol edilecek kapıyı modellemek için kullanılmıştır. Model kapının<br />
açılıp kapatılması işlemini gerçekleştiren elektronik devre, röleler ile tasarlanmıştır.<br />
4.1.1. Kapı Modelinin Motor Kontrolü<br />
Kapı modeli kontrol devresi Şekil 4.2 de görülmektedir. Bu devre CDROM kapağındaki<br />
DC motor ile kapı modelini kontrol etmek için kullanılmıştır. Röle 1 ve röle 2 kapıya<br />
yerleştirilmiş sınır anahtarları ile kontrol edilmektedir. Röle 3 ve röle 4 ise motorun<br />
yönünü değiştirmek için (motorun armatür voltajını ters çevirmek için) kullanılmıştır. Röle<br />
3-4 ün voltajları DCI PLC ve röle 1-2 tarafından kontrol edilmektedir<br />
Şekil 4.2. Motorun sınır anahtarları ile durması ve yön kontrolü
Gökay ÖZKAN, DCI PLC ile Otomatik Kapı Sisteminin Kumandasının Gerçekleştirilmesi, Niğde Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık<br />
Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi.<br />
DCI PLC kapıyı açmak için röle 3’e transistor vasıtasıyla enerji verir. Kapı açılmaya<br />
başlar. Kapının maksimum açılma sınırına geldiğinde SA1 sınır anahtarı kapanır. Sınır<br />
anahtarını kapanmasıyla röle 1 çalışır. Röle 1’in çalışması ile röle 3’ün voltajı kesilir ve<br />
kapı durur. Kapının kapanması da benzer şekilde çalışmaktadır.<br />
4.2 IR Alıcı-Verici Devresi<br />
Ev otomasyon sistemlerinde, otomasyonu gerçekleştirebilmek için birçok birim kullanılır.<br />
Bunlar arasında, çevredeki olayları algılamak için kullanılan algılayıcılar, gerekli işlemleri<br />
yerine getirebilmek için elektronik veya mekatronik (mekanik–elektronik) işlem birimleri<br />
ve tüm <strong>sistemi</strong> kontrol edebilmek için de merkezi yönetim birimi bulunur. Algılayıcılar<br />
ortamdaki hareketi, sıcaklığı, nemi, gazları, ışığı ya da sesi algılar; bu bilgileri bir<br />
kodlanmış elektrik sinyaline dönüştürerek elektrik hatları üzerinden iletirler. İşlem<br />
birimleriyse, kapının <strong>otomatik</strong> açılıp kapanmasından, <strong>otomatik</strong> evcil hayvan besleme<br />
<strong>sistemi</strong>ne kadar uzanan geniş bir ürün yelpazesine sahiptir.<br />
4.2.1 IR (Infrared) Sensör<br />
Bu sistemde kapı aralığında herhangi bir nesne olup olmadığını anlamak için karşıdan ışık<br />
görmeli kızılötesi bir algılayıcı kullanılmıştır. Eğer kapı kapanırken aralıkta herhangi bir<br />
cisim varsa DCI PLC kapıyı kapatan rölenin enerjisini keser. Devre şeması şekil 4.3’de<br />
verilmiştir.<br />
Şekil 4.3. IR verici ve alıcı
Gökay ÖZKAN, DCI PLC ile Otomatik Kapı Sisteminin Kumandasının Gerçekleştirilmesi, Niğde Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık<br />
Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi.<br />
4.2.1.1 Verici Bölüm<br />
Şekil 4.3’deki NE 555 entegresi 18 kHz de astable multivibratör olarak çalışmaktadır. NE<br />
555'in çıkışı, infrared led’i süren transistöre gider. Devre iki kısımdan meydana<br />
geldiğinden dolayı devreyi birbirinde yalıtmak için D1 diyotu ve 220uF lık kondansatör<br />
mutlaka kullanılmalıdır. Çünkü 18 Khz çalışan NE 555 besleme hattına harmonikler<br />
oluşturur. Bu harmonikler NE 567 devresini sıçrayacağından entegreye sinyal<br />
gelmemesine rağmen yanıltabilir ve sürekli çalışmasını sağlar.<br />
4.2.1.2 Alıcı Bölüm<br />
Şekil 4.3’deki fototransistörün çıkışı bir kuvvetlendirici NPN transistörle NE 567 PLL<br />
(Phase Locked Loop) entegresinin sinyal girişine bağlanır. NE 567 entegresinin sinyal<br />
girişindeki frekans, entegrede programlanan frekansla aynı frekansta ise NE 567’nin 8.<br />
bacağı toprak seviyesinde olur ve LED yanar. Programlama frekansı entegrenin 5. ve 6.<br />
bacağındaki R-C (5 Kohm potansiyometre, 47 K direnç ve 1 nF kondansatör) elemanlarını<br />
değerleriyle frekans ayarlanır (fo=1/[1,1x( R1+R2) xC]). Devre bir bant geçiren filtre gibi<br />
davranır. 8 nolu bacağın çıkışı diğer transistorler ile röleyi çalıştırır.<br />
4.3. RF Alıcı-Verici Devresi<br />
Uzaktan kumanda sistemleri çok çeşitli yöntemler ile gerçekleştirmektedir. Bunlar<br />
infrared, ultrasonik RF(Radyo Freakans) v.b.’dir. RF yöntemi hariç diğer yöntemlerle<br />
kumanda sistemleri çok yakın mesafede ve birbirlerini doğrudan gören verici ve alıcı<br />
arasına girebilecek bir engel etkileşimi engellemektedir. Halbuki radyo frekansını<br />
kullanılarak yapılan uzaktan kumanda uygulamalarında böyle bir problem söz konusu<br />
değildir. Etkileşim mesafesi ise kullanılan RF vericisinin çıkış gücü ile doğru orantılı<br />
olarak arttırılabilmektedir. Şekil 4.4’te RF alıcı-verici devresinin DCI PLC’ye bağlantısı<br />
görülmektedir.
Gökay ÖZKAN, DCI PLC ile Otomatik Kapı Sisteminin Kumandasının Gerçekleştirilmesi, Niğde Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık<br />
Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi.<br />
RF uzaktan kumanda alıcı ve verici iki ana bölümden oluşur.(Şekil 4.4) Alıcıda kod sinyali<br />
üretici ve modülatör, vericide ise kod çözücü ve demodülatör bulunmaktadır. Bu bölümde<br />
sadece kod sinyali üretici ve kod sinyal çözücüden bahsedilecektir.(Şekil 4.5)<br />
Şekil 4.4. RF alıcı- verici devresinin DCI PLC’ye bağlantısı<br />
4.3.1 Kod Sinyali Üretici (MC 145026)<br />
Bu kısımda yer alan MC145026 entegresi Motorola firmasını ürettiği özel kodlayıcı bir<br />
entegredir. Dokuzlu dip switch gurubu ile belirlenen 9 bitlik sayısal bilgi ile yine bu<br />
entegrenin ürettiği özel bir frekanstaki sinyal, pals modulasyonu işlemi ile modüle<br />
edilerek; 9 bitlik sayısal kelime ile kodlanmış sinyal elde edilir. Bu sinyal modülatör<br />
katının girişine uygulanır.
Gökay ÖZKAN, DCI PLC ile Otomatik Kapı Sisteminin Kumandasının Gerçekleştirilmesi, Niğde Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık<br />
Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi.<br />
Şekil 4.5. Kod üretici ve kod çözücü<br />
4.3.2. Kod Çözücü (MC 145028)<br />
RF ile gelen kod MC145028 entegresinin girişine uygulanır. Gelen kod sinyali bu<br />
entegrede belirlenmiş kod ile karşılaştırılır. Kod çözücü entegrenin kodu yine 9’lu bir dip<br />
switch gurubuyla belirlenmiştir. Kod çözücü ve kod üretici kod girişleri 9 adet olup bunlar<br />
da 5’i (A.....E) trinary (3 konumlu) son 4’ü binary (iki konumlu) kod girişleridir.<br />
MC145028’de belirlenmiş kod ile verici kod sinyali eşitlik sağlaması halinde entegrenin<br />
“11” nolu çıkışa bir pals gelmesine sebep olur. Bu çıkış transistörle güçlendirilerek röleyi<br />
çalıştırır. Devre de bu hali ile 3888 değişik kod üretilmektedir.<br />
Not: Trinayr giriş üç konumlu giriş anlamına gelir. Bunlar:<br />
1. Girişin şaseye bağlanması: Lojik “0”<br />
2. Girişin +V’ye bağlanması: Lojik “1”<br />
3. Girişin boşta kalması:Z(Yüksek Empedans)<br />
4.4. Sistem için Kontrol Probleminin Tanımlanması<br />
Şekil 4.1’de görülen kapının çalışması ile ilgili istenenler şunlardır;
Gökay ÖZKAN, DCI PLC ile Otomatik Kapı Sisteminin Kumandasının Gerçekleştirilmesi, Niğde Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık<br />
Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi.<br />
1. Kapı kapalıyken RF verici butonuna ya da kumanda odasındaki aç butonuna<br />
basılırsa kapı açılmaya başlayacak. Kapının açıldığı SA1 sınır anahtarı ile<br />
belirlenerek kapı duracaktır.<br />
2. Kapı açıkken RF verici butonuna ya da kumanda odasındaki kapat butonuna<br />
basılırsa kapı kapanmaya başlayacak. Kapının kapandığı SA2 sınır anahtarı ile<br />
belirlenerek kapı duracaktır. Kapı kapanırken IR alıcı-verici kapı boşluğunda bir<br />
engel tespit ederse kapı açılıp, 2 sn açık bekleyecek ve tekrar kapanmaya<br />
çalışacaktır.<br />
4.4.1. Sistemin Çalışması:<br />
Kapı modeli uzaktan kumanda veya kumanda odasında bulunan butonlar ile kumada edilir.<br />
RF uzaktan kumanda veya kapı açma butonuna basıldığında kapı açılır. Açılma işlemi açık<br />
sınır anahtarına gelene kadar devam eder. Böylelikle kapı açılmış olur. Kapıyı kapatmak<br />
için de RF uzaktan kumandaya veya kapı kapama butonuna basıldığında kapı kapanır.<br />
Kapanma sırasında herhangi bir cisim kapı arasından geçerse kapı <strong>otomatik</strong> durur ve<br />
açılmaya başlar. İki saniye sonra kapı tekrar kapanmaya başlar. Eğer cisim ortadan<br />
kalkarsa kapı kapanır.<br />
Bu şartlara uygun DCI PLC programı yazılarak <strong>sistemi</strong>n kontrolü gerçekleştirilmiştir.<br />
Yazılım EK-1’de verilmiştir. Kontrol edilen sistemde bulunan buton, anahtar, sensör ve<br />
motor gibi elemanların DCI PLC’deki karşılıkları Tablo 4.1’ de verilmiştir.<br />
Tablo 4.1. DCI PLC’de giriş ve çıkışların tanımlanması<br />
Buton, Anahtar ve Sensörlerin DCI PLC'deki Karşılıkları<br />
DCI PLC Otm. Kapı Sistemi Açıklama<br />
QY0 AÇ Kapıyı açmak için gönderilen bilgi<br />
QY1 KAPAT Kapıyı kapatmak gönderilen bilgi<br />
IY1 SA1 Kapı açık, sınır anahtar bilgisi<br />
IY0 SA2 Kapı kapalı, sınır anahtar bilgisi<br />
IY4 SW2 Kapı aç buton bilgisi<br />
IY5 SW1 Kapı kapat buton bilgisi<br />
IY2 IR IR sensör bilgisi<br />
IY3 RF RF(Radyo Frekans) uzaktan kumanda bilgisi
Gökay ÖZKAN, DCI PLC ile Otomatik Kapı Sisteminin Kumandasının Gerçekleştirilmesi, Niğde Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık<br />
Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi.<br />
BÖLÜM V<br />
SONUÇ<br />
Bu çalışmada DCI PLC ile bir model kapının kontrolü gerçekleştirilmiştir. Sistemin<br />
kontrolü için DCI PLC’de bir program yazılmış ve sistem yazılan bu program<br />
doğrultusunda istenilen şekilde çalışmıştır.<br />
DCI PLC’nin programlanmasında kullanılan ladder programlama dili, günümüzde gerek<br />
röleli sistemler gerekse diğer kumanda ve kontrol sistemlerinde yaygın olarak kullanılan<br />
bir programlama dilidir. Uygulamalarda kullanılan <strong>otomatik</strong> kapı <strong>sistemi</strong>, gerçek bir<br />
<strong>otomatik</strong> kapı <strong>sistemi</strong>yle benzerlik taşımaktadır.<br />
DCI PLC programının dezavantajları öncelikle bir hafızasının olmayışıdır. Sürekli PC’ye<br />
bağlı olarak çalışmaktadır. Programlamasında karşımıza çıkan zorluklar ise bir satıra<br />
birden fazla paralel kolun bağlanamaması ve bağlanacak olan paralelinde 3. ve 8. hücre<br />
arasına bağlanabilir olmasıdır.<br />
DCI PLC normal PLC’lere nazaran daha düşük maliyetli ve görseldir. 32 adet girişi ve 32<br />
adet çıkışı program çalışırken PC ekranından ve DCI PLC kartından takip edebilmekteyiz.<br />
Deney seti olarak kullanılmaya yeterince uygundur.<br />
Sonuç olarak satıra istenildiği gibi bir paralel kol bağlanamaması dışında bir sorun<br />
olmadığı, kullanışlı bir PLC olduğu tespit edilmiştir.
Gökay ÖZKAN, DCI PLC ile Otomatik Kapı Sisteminin Kumandasının Gerçekleştirilmesi, Niğde Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık<br />
Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi.<br />
KAYNAKLAR<br />
[1] DCI PLC. Elektor Electronics. 06/2001.<br />
[2] Can M., 2002. RF ile Uzaktan Kumandalı Otomatik Kapının Gerçekleştirilmesi Bitirme<br />
Ödevi. Niğde Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Elektrik-Elektronik<br />
Mühendisliği Bölümü. Niğde<br />
[3] Çetinkaya A., 2002. Soft PLC Bitirme Ödevi. Niğde Üniversitesi Mühendislik-<br />
Mimarlık Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü. Niğde<br />
[4] Programlanabilir Kumanda Cihazının (PLC) Yapısı ve Fonksiyonu, (Programlanabilir<br />
Kumanda ve PLC, Sancak Y. Kantaroğlu, Programlanabilir Lojik Kontrolörler ve<br />
Uygulamaları, Doç. Dr. S. Kurtalan, PLC, M. Yağımlı, F. Akar)<br />
INTERNET SITELERI<br />
[1] http://home.planetinternet.be/~dc11cd/