Programlanabilir Lojik Kontrol (PLC)

1. Programlanabilir Lojik Kontrol (PLC) 04260009 Aksa ÖZER 04260039 Salih SOYLU

2. PLC NEDİR ? • Bir bilgisayar ya da özel programlama cihazıyla hafızasına özel bir dilde kaydedilen programın girişlerine uygulanan lojik veya analog bilgileri işleyerek çıkışında yine isteğe bağlı olarak lojik ya da analog değerler üretebilen mikroişlemci tabanlı endüstriyel cihazlardır. PLC lerin bu işleri yapabilmesi için bazı temel işlevlere sahip olması gerekir: - temel kombinasyon ve lojik işlemler - zamanlama işlemleri - sayıcı işlemleri

3. PLC Genel olarak PLC, endüstri alanında kullanılmak üzere tasarlanmış, dijital prensiplere göre yazılan fonksiyonu gerçekleyen, bir sistemi yada sistem gruplarını, giriş çıkış kartları ile denetleyen, içinde barındırdığı zamanlama, sayma, saklama ve aritmetik işlem fonksiyonları ile genel kontrol sağlayan elektronik bir cihazdır. Aritmetik işlem yetenekleri PLC ‘lere daha sonradan eklenerek bu cihazların geri beslemeli kontrol sistemlerinde de kullanılabilmeleri sağlanmıştır.

4. SMATIC S7-200 MICRO PLC

5. PLC Neden Doğdu 1960 yılında yüksek verimlilik, güvenilirlik ve yeni devreler için bilgisayarlar kullanılmaya başlandı Buda beraberinde endüstriyel üretimde otomasyonu ortaya çıkardı. Bilgisayarlar kullanılması Mikroişlemciler ile yapılan kontrol işlemi, yüksek fiyat, programların karışıklığı, bilgisayar teknolojisi için gerekli eğitilmiş eleman eksikliği gibi dezavantaj lar ortaya koydu.

6. PLC ‘nin Tarihçesi İlk PLC 1960’lı yıllarda Amerikan otomobil endüstrisinde çalışan mühendislerin yeni bir üretim tekniği geliştirme çalışmaları esnasında geliştirilmiştir. 1969 yılında, klasik (Elektrik) kumandanın Elektronik karşılığı olan ilk PLC yapıldı. 1978 yılında ise dört yıllık bir çalışmanın ürünü olarak , NEMA (National ElectrIc Manufaktureres Associatıon) kuruluşu tarafından ilk PLC ‘ler piyasaya sürüldü. l980’li yıllarla birlikle PLC endüstrisinde yeni teknolojik ilerlemeler kaydedildi.

7. PLC ‘nin Gelişimi Yeni teknolojilerin kullanımı ile daha hızlı bir tarama yapılabilmesi Çok az sayıda röle kullanan sistemler yerine kullanılabilecek düşük fiyatlı PLC ierin piyasaya sürülmesi Mikroişlemci akıllı giriş/çıkışlarına ısı ve basınç ölçen alıcıların doğrudan PLC ‘ye bağlanabilmesine olanak sağlayan arabağlar yapıldı. Diğer önemli bir ilerleme de çeşitli denetleyicilerin ortak bir yol (bus) üzerinden bağlanabilmelerine olanak sağlayan aile yaklaşımı oldu.

8. PLC’nin kullanım yerleri Fabrikalarda otomasyon, asansör tesisatları, otomatik paketleme, taşıma bandı sistemlerinde, doldurma sistemlerinde ve daha birçok alanda üretimi destekleyen ve verim artışının yanı sıra ürün maliyetinin minimuma çekilmesidir.Tüm bu sistemlerin ortak özellikleri sistemin temel elemanlarının motorlar olmasıdır. PLC sistemlerinin geliştirmeleri ile otomatik kontrol sistemlerinde hız, kontrol, güvenlik, ürün kalitesi yanı sıra, yeni bir ürün imali için kumanda devrelerinin yeniden oluşturulması montajı ve bağlantıları yerine sadece PLC programlama ile giderilmesi çok büyük bir avantaj sağlamıştır.

9. PLC YAPISI Aşağıda bir programlanabilir denetleyicinin blok diyagramı verilmiştir. Buna göre PLC ler giriş/çıkış mödülleri, CPU, program yükleyiciler, bellek ve güç kaynağı bölümlerinden oluşurlar.

10. Cpu (Merkezi İşlemci) Merkezi işlem birimi PLC nin beynidir. Çalışması aşağıdaki işlemlerin sırayla ve sürekli yenilenmesi şeklindedir: 1. Girişi kontrol eden sürecin durumunu sürekli olarak gözetleme 2. Giriş bilgilerini değerlendirerek bellekte yazılı programı çalıştırma 3. Çıkış işaretlerinin gerekli olup olmadığına karar verme 4. Çıkış gerekiyorsa ilgili çıkış birimine bilgi gönderme 5. Birinci adıma dönüş ve aynı adımların tekrarı

11. Bellek Elemanları Bellek değişik türde bilgileri ikili (binary) yapıda saklamakta kullanılır. Bir belleğin kapasitesini hızı ve kapasitesi belirler. Belleklerde 4 grup bilgi yer alır: Yönetim programı veya işletim sistemi:Bütün PLC işletim sistemlerinde birbirine çok benzeyen işletim sistemi programları kullanılır. Bu programlar ROM da bulunur ve üretim aşamasında sisteme yüklenir. Kontrol uygulama programı: Belirli bir kontrol programı için yazılmış programdır.

12. Bellek Elemanları Veri tabloları:Kontrol programında kullanılan denklem sabitleri, zaman, sayma işlemleri için ön değerler ve son olarak okunan programdaki giriş ve çıkışların görüntüsü bulunur. Yaz-boz (stratch) alanı: Programda kullanılan geçici değerler burada bulunur. Erişimi çok hızlıdır.

13. Giriş/Çıkış Birimleri PLC ile kontrol edilen sistem arasındaki iletişimi sağlarlar. I/O nun temel işlevleri şunlardır: -Girişlerin herhangi birine işaret gelip gelmediğini sürekli kontrol etmek, gelmişse bunu değerlendirmek(giriş birimi) -Merkezi işlem biriminden gelen işaretleri çıkış seviyesine dönüştürmek (çıkış birimi)

14. Ayrık giriş/çıkış birimleri: Ayrık giriş birimleri:"1" ve "0" türünden çıkış veren elemanlarını CPU ya bağlar. -seçici anahtarlar -röle kontakları -seviye anahtarları -butonlar -algılayıcılar -motor start kontaktörleri Ayrık giriş arabirimlerinin giriş elemanlarından aldıkları giriş sinyalleri değişik tip ve değerde olabilir. 24 v, 48 v, 240 v DC veya AC olabilir.

15. Ayrık giriş/çıkış birimleri: Ayrık çıkış birimleri:Lojik "1" ve "0" şeklinde iki duruma sahip çıkış elemanlarına sinyal verirler. -Alarmlar -Valfler -Fanlar -Sinyal lambaları -Kontrol röleleri Ayrık çıkış birimlerinin de gerilim seviyeleri farklı şekil ve değerlerde olabilir.

16. Analog Giriş/Çıkış Birimleri: Analog işaretlerin zamanla genliği sürekli değişir. Bu yüzden "0" "1" yada "var", "yok" gibi bilgilerden daha faza bilgiye ihtiyaç duyulan yerlerde kullanılır. PLC ler binary işaretleri kabul eder ve üretirler. Bu nedenle giriş ve çıkış elemanları ile bağlantının sağlanabilmesi için a/d, d/a çeviricilerin kullanılması gerekir. Giriş elemanlarından elde edilen analog gerilim ve akım işaretleri a/d modülü sayesinde dijitale, işlenen ve dijital olarak çıkışa gelen bilgiler de d/a converter sayesinde analog bilgilere dönüştürülür. Analog giriş birimleri : -Sıcaklık dönüştürücüleri -Basınç dönüştürücüleri -Nem dönüştürücüleri -Akış dönüştürücüleri

17. Özel Giriş/Çıkış Birimleri: Bazı özel uygulamalarda kullanılan, işlemcinin işlerini kolaylaştıran ve temel giriş / çıkış kartlarının yetersiz kaldığı yerlerde kullanılırlar: -PID kontrol veya ileri düzeyde konum kontrolü gerektiren uygulamalarda -Çok hızlı değişimlerin yer aldığı uygulamalar -Yoğun matematik uygulamaların yer aldığı uygulamalarda -Yoğun ASCII veri transferi gerektiren uygulamalarda Bu birimlerin özel mikroişlemcileri, bellekleri vardır.

18. PLC NASIL ÇALIŞIR PLC kendisine yüklenmiş program vasıtasıyla, giriş işaretlerini izleyip uygun çıkış işaretlerini vermek suretiyle çalışır. Program PLC nin dahili işlemlerinin bir parçası olarak çalışır. Tarama Zamanı PLC nin bütün bu dahili işlemleri yapması için gerekli zamana denir. Yani bir PLC nin girişine bağlı bilgilerden herhangi birini ilk okuyuşu ile ikinci okuyuşu arasında geçen zamana tarama zamanı bu işleme de tarama işlemi denir.

19. PLC Denetim Mantığı-Girişlerin okunması ve belleğe transferi -Programın sırasına göre çalıştırılması ve çıkışların hesaplanması -Çıkışların fiziksel çıkış olarak gönderilmesi

20. BİR PLC’NİN BÖLÜMLERİ

21. PLC aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi ana 3 bölüme ayrılmıştır; Bu bölümler: 1- Central Processing Unit (CPU) Merkezi İşlem Birimi 2- The Input/Output (I/O) Section : Giriş/Çıkış Bölümü 3- The Programming Device: Programlama Makinesi

22.   (CPU) Merkezi İşlem Birimi PLC sisteminin beyni olup içerisinde çok çeşitli lojik kapı devreleri mevcuttur. CPU bir mikroişlemci tabanlı sistem olup kontrol röleleri, sayıcı, zamanlayıcı gibi fonksiyonları yerine getirir. CPU; çok çeşitli sensör devrelerinden gelen giriş bilgilerini okuyarak memory’deki depolanmış kullanıcı programını yerine getirerek, uygun çıkış komutlarına ve kontrol devrelerine gönderir. • Merkezi işlem birimleri PLC sisteminin beyni olarak düşünülebilir. Bu birimler kumanda edilen sisteme ait yazılımın(sadece mantık yazılımının) saklandığı ve bu yazılımın işlendiği kartlardır.Merkezi işlemci haricinde program hafızası ve programlama cihazı bağlantısı için bir interface içerir.Ayrıca bazı modellerde başka PLC gurupları ile beraber çalışabilmeleri için özel interface’lerde bulunur

23. CPU’lar çoklu işlemci sistemi ile dizayn edilmiştir.Bir standart mikroişlemcinin yanı sıra CPU tipi ile bağlantılı olarak bir yada daha fazla Gate-Array Tekniği ile özel olarak geliştirilmiş dil işlemcisi bulunur. Bu dil işlemcileri tanımlanmış olan kumanda komutlarını çok kısa sürede Standart mikroişlemci ile dil işlemcisinin yada işlemcilerinin Co-Procsssing diye adlandırılan bu çalışma tarzı ile çalışmaları, PLC kumanda programının çok kısa zaman aralıklarında işlenmesini sağlar.Standart mikroişlemci aynı zamanda işletim sisteminin çalışmasından ve interface’lerin sorgulanmasından sorumludur.Sadece okumaya yönelik (ROM)  hafıza içinde işletim sistemi bulunur.Kullanıcı  tarafından yazılan  PLC programı ise CPU’nun okunabilir-yazılabilir (RAM) hafızası içinde yer alır.

24. Kullanım Avantajları • PLC’ nin en büyük avantajı, düşük voltajlarda, bakım maliyetlerinin elektromekanik röle kontrol sistemlerine göre oldukça ucuz olmasıdır. • BASİTLİK: PLC’ nin modüller yapısı her türlü özel uygulamalara ve sistemleri değiştirebilmelidir. • OZELLİKLERI: PLC’ nin modüler yapısı her türlü özel uygulamalara ve sistemlerin uzantılarına cevap verecek biçimde çalışmalıdır.

25. Kullanım Avantajları • UYGUNLLUK: Elektro mekanik sistem kontrolleri ve bunların devre bağlantıları göz önüne alınırsa PLC’nin yaptığı işe göre kapladığı alan ve teferruatı oldukça farklı ölçüde olduğundan yerden tasarruf edilir. • DEGİŞKENLİK: PLC’ nin mekanik parçaları olmayıp genel amaçlı kontrol aygıtlarıdır. PLC’ nin tekrar tekrar program yapacak biçimde birçok değişik bağlantıları yerine getirebilecek ilave devre dizaynlar yapılabilir. • GERCEKCİLİK: PLC’ lerin elektromekanik kısımları olmadığı için kırılacak bozulacak parçaları yoktur. PLC’ ler sonra kullanılmak üzere komple olarak depolanabilirler

26. Bilgisayar İle PLC Arasındaki Fark Nedir? PLC’nin merkezi işlem ünitesinde mikroişlemci veya mikrokontrolcü ünite bulunur. Bu yüzden her PLC bir bilgisayardır. Fakat her bilgisayar bir PLC değildir. PLC’ler üretimin yapıldığı tozlu, kirli ve elektriki gürültü gibi ağır şartlarda çalışacak şekilde dizayn edilmiştir. Bununla birlikte farklı bir programlama dili , arıza bulma ve bakım kolaylıklarının olması gibi özellikleri ile sanayi uygulamalarında bilgisayardan farklıdırlar. Bilgisayarların arıza ve bakım servisi ile programlama dillerinin öğrenilmesi için özel bir eğitime gerek vardır. PLC programlama dili klasik kumanda devrelerine uygunluk sağlayacak şekildedir. Bütün PLC’lerde hemen hemen aynı olan AND, OR, NOT (VE,VEYA, DEGİL ) gibi Boolen ifadeleri kullanılır. Programlarda klasik kumanda sistemini bilen birisi tarafından kolayca yapılabilir.

27. Bilgisayar İle PLC Arasındaki Fark Nedir? Büyük çaplı kontrol sistemleri için bilgisayarın ve mikroişlemcilerin kullanılması. 10 adet röle-kontaktör elemanlarından daha az eleman gerektiren kontrol devrelerinde de klasik kumanda devrelerinin kullanılması daha avantajlı ve gereklidir. Sonuç olarak; küçük ve orta büyüklükteki her türlü kumanda sisteminde,küçük yapılı yüksek güvenirlikli ve değişebilir (flexile) beyin olarak PLC’ ler otomasyon üretiminin vazgeçilmez birer elemanıdır. PLC cihazı, girişten alınan bilgi ve komutları işler. Giriş komutları; buton , seçici anahtar, dijital anahtar veya sensör girişi olan sınır anahtar, yakınlık (proximity) anahtar, fotoelektrik anahtar dır. Bu elemanlarla yüklerin çalışma şartları gözlenir veya kontrol edilir. Giriş sinyallerine karşılık çıkış sinyallerinin iletimi, PLC’de yazılı olan programa bağlıdır. Selenoid valf, sinyal lambası, röle, gibi küçük yükler PLC tarafından direkt olarak sürülebilir. Fakat, büyük kapasiteli selenoid valf, 3 fazlı motor gibi yükler kontaktör veya röle üzerinden sürülmelidir.

28. PLC İle Pic Arasındaki Fark Nedir? • Plc ile Pic arasındaki en büyük fark, plc'nin endüstriyel uygulamalarda kullanılmak üzere tasarlanmasıdır. plc'ler endüstride sık sık karşılaşılan kirli elektrik, nem, aşırı sıcaklık, toz gibi dış etkilere karşı korumaya sahip ve kararlı çalışan cihazlardır.Pic mikrodenetleyiciler ise bu tür dış etkilere karşı plc cihazları kadar kararlı çalışmazlar. Bu yüzden elektromekanik, kimyasal proses gibi ağır endüstrilerde Plc'ler yoğun olarak tercih edilmektedir. • Pic daha çok elektronik uygulamalarında kullanılır yani besleme gerilimi ve çıkış gerilimi düşüktür .Pic ile süreceğin devre elemanın da düşük gerilimle çalışması gerekir.. Plc ise daha çok elektrik alanında kullanılır yani besleme gerilimi ve çıkış gerilimi yüksektir. Plc ile yüksek güçteki elemanları sürebilirsin.

29. PROGRAM YAZILIM ŞEKİLLERİ • PLC uygulamalarında 3 çeşit programlama biçimi vardır. Çoğu PLC bu üç çeşit programlamaya imkân sağlar. 1- Kontak plan ( Ladder ) 2- Komut listesi ( STL ). 3- Lojik kapı diyagramı

30. 1- KONTAK PLÂN (LADDER PLÂN ) • Temel semboller • Kontak plânları, soldan itibaren dikey bir çizgi ile başlar. • Sinyal akışı soldan sağa, ve yukarıdan aşağıya doğru gider. • Bir bobin soldaki enerji çizgisine direkt bağlanamaz. Böyle bir bağlantı gerekiyorsa her zaman kapalı bir kontak kullanılmalıdır.

31. 2- KOMUT LİSTESİ ( STL ) : • Komut listesinde problemler, komut parçacıkları halinde düzenlenmektedir. Örneğin ; AND, LD, OR, NOT, E , A vb. kısaltmalarla programlar yazılır. PLC’nin türüne ve markasına göre bu komutlar değişiklik arz eder.

32. BAŞLA KOMUTU ( LD ) • Normalde açık kontakla başlayan hattın başlangıç komutudur.

33. SERİ BAĞLAMA KOMUTU ( A ) :

34. 3- Lojik kapı diyagramı

35. SORULAR…