Giriş/Çıkış Modülleri

Konu Anlatımı

Giriş/Çıkış Modülleri

Giriş/Çıkış Modülleri, PLC Programlama dersi kapsamındaki PLC Donanımı ünitesinin temel konularından biridir. Bu konu alanın gerektirdiği bilgi ve becerilerin kazandırılmasına temel oluşturur.

Temel Bilgiler

• PLC endüstriyel ortamda programlanabilir denetleyicidir.
• Giriş modülü sensörleri, çıkış modülü aktüatörleri bağlar.
• CPU programı yürütür.

Uygulama ve Dikkat Edilmesi Gerekenler

Bu konunun uygulamasında iş güvenliği kurallarına uyulmalı, kullanılan araç ve malzemeler amacına uygun seçilmeli ve yapılan işlemler standartlara göre kontrol edilmelidir. Öğrenilen bilgiler atölye ve iş yeri uygulamalarıyla pekiştirildiğinde kalıcılık artar.

Giriş Türleri ve Sinyal Seviyeleri

PLC giriş modülleri gelen sinyalin türüne göre ayrılır. Diyital giriş yalnız iki durumu okur ve genellikle 24 V DC ile çalışır; buton, şalter, sınırlayıcı gibi elemanlar buraya bağlanır. Analog giriş sürekli değişen büyüklükleri (0-10 V, 4-20 mA) alır ve içte dijital değere dönüştürür. Yüksek hızlı giriş sayıcı ve konum taraması için özel devrelerle milisaniyenin altında çözünürlükte çalışır. Sinyal seviyesi ile modül türü eşleşmediğinde giriş yanar ya da okuma yalan olur.

Sink / Source (Alıcı ve Kaynak) Anlayışı

Diyital giriş-çıkışlarda ortak terminalin (com) hangi kutba bağlandığı belirleyicidir. Source (kaynak) modül, yükün bir ucunu negatife bağlayıp pozitif sinyali verir; sink (alıcı) modül ise yükü pozitif tarafı besleyerek negatif sinyali bekler. Saha sensörleri tarafında NPN çıkışlı sensör sink girişle, PNP çıkışlı sensör source girişle eşleşir. Eşleşme sağlanmadığında LED yanmaz ve giriş okunamaz.

Çıkış Türleri

Çıkış modülleri üç gruptur: röle çıkışı her iki polariteyi de sürer ve izolasyon sağlar fakat mekanik ömrü sınırlıdır, tristör (SSR) çıkışı hızlı ve arkaiksizdir ancak akım sınırı düşüktür, transistör (MOSFET) çıkışı hızlı anahtarlamasıyla frekans verimli sürüşlerde kullanılır. Röle çıkışında akım sınırı ve indüktif yük için harici sönümleme (flyback diyodu veya RC) unutulmamalıdır.

Analog Sinyal ve Dönüşüm

Analog kanallar, saha değerini sayısal bir koda çevirir. 4-20 mA akım hattı, gerilim sinyaline göre kablo uzunluğuna duyarlıdır ve hat kopukluğunu ayırabilir: akım 0 mA'ya düştüğünde kopukluk anlaşılır. Dönüştürücü çözünürlüğü bit sayısıyla belirlenir; 12 bitlik bir dönüşüm 4096 kademe, 16 bitlik 65536 kademe sağlar. Ölçekleme (scaling) ile ham kod mühendislik birimine çevrilir.

Kabloluşma ve EMC Kuralları

Güç devresi ile sinyal devresi ayrı kablodan, mümkünse ayrı raf kanalından geçirilir. Analiz kabloları ekranlı seçilir ve ekran tek noktadan topraklanır. 24 V DC besleme sigortası modül başına ayrı seçilir; ortak sigorta ile tüm raf beslenirse tek arıza bütün sistemi durdurur. Bağlantı noktaları etiketlenir, etiketsiz hat arıza süresini ikiye katlar.

Temel Giriş Modülleri ve İşlevleri

PLC giriş modülleri, endüstriyel ortamlarda sensörlerin ve cihazların kontrolünü sağlayan temel bileşenlerdir. Bu modüller, gelen sinyalleri PLC CPU'su tarafından işleyerek istenilen eylemlere dönüştürür. Sensörlerin ve aktüatörlerin bağlanmasında, giriş modüllerinin doğru seçimi kritik öneme sahiptir. Bu nedenle, sinyal türleri ve çalışma koşullarına göre modül türünü belirlemek gereklidir. Ayrıca, sinyal seviyesi ile modül türü eşleşmemesi durumunda sistem yanar veya yanlış okuma sonucu oluşur.

Dişli giriş modülleri, sinyal seviyesini ve türünü doğru şekilde algılayarak PLC'in çalışmasını destekler. Özellikle, buton ve şalter gibi elemanlar için uygun olan diyital giriş modülleri, 24 V DC ile çalışır ve sinyal seviyesini doğru şekilde okuyabilir. Analog giriş modülleri ise sürekli değişen büyüklükleri alır ve dijital değerler olarak dönüştürür. Bu durumda, sinyal seviyesi ile modül türü eşleşmemesi, sistemde hata oluşturabilir.

Ne Öğreneceğiz

PLC Programlama dersi kapsamında Giriş/Çıkış Modülleri konusu. Bu konuda ögrenme çıktıları:

• Giriş/Çıkış Modülleri ile ilgili temel kavramları açıklar.
• Giriş/Çıkış Modülleri konusunun PLC Programlama dersi içindeki yerini ve önemini belirtir.
• Konuyla ilgili araç, gereç ve malzemeleri amacına uygun seçer.
• İş sağlığı ve güvenliği kurallarına uygun çalışır.
• Öğrendiği bilgi ve becerileri atölye/iş yeri uygulamalarında kullanır.

Ön Bilgi

Bu konuya başlamadan önce temel kavram ve ön koşulları kavramanız yardımcı olacaktır. Konunun çerçevesinde şu kavramlar dikkat ister:

• PLC endüstriyel ortamda programlanabilir denetleyicidir.
• Giriş modülü sensörleri, çıkış modülü aktüatörleri bağlar.
• CPU programı yürütür.
• NPN çıkışlı sensör sink girişle, PNP çıkışlı sensör source girişle eşleştirilir.
• 4-20 mA sinyali kablo direncinden etkilenmez ve hat kopukluğu 0 mA ile anlaşılır.
• Röle çıkışı çift kutuplu sürer ancak arkaiksizdir; indüktif yükte sönümleme elemanı gerekir.

Basit Örnek ve Günlük Yaşam

Günlük yaşamda ve mesleki bağlamda bir uygulama:

Soru: PLC endüstriyel ortamda programlanabilir denetleyicidir.

1. Konuyu tanımla ve ilgili kavramları belirle.
2. Doğru yöntem veya hesaplamayı uygula.
3. Sonucu standartlara göre kontrol et.

Sonuç/cevap: Doğru uygulama sonucunda konuyla ilgili kazanım elde edilir.

İleri Örnek

Daha ileri bir uygulama:

Soru: Ham kodu 0-27648 olan bir analog modülde okunan değer 13824'tür. Yüzdesel doluluk kaçtır?

1. Adım 1: Alt ve üst sınırı belirle: 0 ve 27648.
2. Adım 2: Oranı hesapla: 13824 / 27648 = 0,5.
3. Adım 3: Yüzdeye çevir: 0,5 × 100 = %50 doluluk.

Sonuç/cevap: %50 doluluk.

Adım Adım Çözülmüş Örnek

Giriş/Çıkış Modülleri - Örnek 1 konusunun adımları:

1. Konuyu tanımla ve ilgili kavramları belirle.
2. Doğru yöntem veya hesaplamayı uygula.
3. Sonucu standartlara göre kontrol et.

Karşılaştırma Tablosu

Sık Yapılan Hatalar

Giriş/Çıkış Modülleri ile ilgili kavramları birbirine karıştırmak: Temel kavramları tablo veya zihin haritasıyla ayırt et.

Uygulamada standartlara ve iş güvenliği kurallarına uymamak: Her adımda güvenlik ve kalite kurallarını uygula.

Kullanılan araç-gereci amacına uygun seçmemek ve bakımını ihmal etmek: Doğru ekipmanı seç, kullanım öncesi ve sonrası kontrol et.

NPN ve PNP sensörü karıştırmak: Sinyal seviyesi 24 V olsa da akım yönü farklıdır; eşleşmeyen sensör giriş LED'ini hiç yakmaz.

Analog ham değeri doğrudan mühendislik değeri sanmak: A/D çıktısı çözünürlüğe bağlı ham koddur; ölçekleme yapılmadan okunan sayı gerçek büyüklüğü göstermez.

Özet

Giriş/Çıkış Modülleri, PLC Programlama dersi kapsamında ele alınan temel konulardan biridir. PLC endüstriyel ortamda programlanabilir denetleyicidir. Giriş modülü sensörleri, çıkış modülü aktüatörleri bağlar. CPU programı yürütür. Bu bilgiler uygulama ve iş güvenliği kurallarıyla birlikte pekiştirilmelidir.

Kendini Dene

Soru: 0-150 °C ölçen ve 4-20 mA veren bir sıcaklık sensörünün hattında 8 mA, 12 mA ve 0 mA okumaları görülmüştür. Her bir okumayı yorumla ve karşılık gelen sıcaklık değerlerini hesaplayarak bir değerlendirme tablosu hazırla.

Örnek cevap: Puanlama anahtarı: 4-20 mA aralığının 16 mA genişliğinde olduğunun ve 4 mA'nın canlı sıfır sayıldığının belirtilmesi 3 puan; 8 mA için (8−4)/16 = 0,25 oranının 0-150 °C ile çarpılıp 37,5 °C bulunması 4 puan; 12 mA için (12−4)/16 = 0,5 oranının 75 °C verdiğinin gösterilmesi 4 puan; 0 mA okumasının ölçüm değil hat kopukluğu/enerji kesintisi olarak yorumlanması 4 puan. Örnek cevap: 8 mA → 37,5 °C, 12 mA → 75 °C, 0 mA → hat kopukluğu, arıza.