9. SınıfEndüstriyel Otomasyon Teknolojileri
Endüstriyel Otomasyon Teknolojileri · 9. Sınıf · Pano ve Semboller
Endüstriyel bir üretim hattında yüzlerce işlem vardır ve bu işlemlerin belirli bir sıraya göre, duraklamadan ve tekrarlanabilir biçimde yapılması gerekir. Eskiden bu iş için çok sayıda röle ve kontaktör kullanılırdı; pano büyür, arıza bulmak zorlaşırdı. Programlanabilir kontrolcü ise bu işleri tek bir programla yapar, panoyu küçültür ve arıza tespitini kolaylaştırır. Bu konuda kontrolcünün çalışma mantığını ve program dillerini öğreneceğiz.
Bu konuda programlanabilir kontrolcünün hangi parçalardan oluştuğunu ve bu parçaların görevlerini öğreneceğiz. Giriş ve çıkış adreslerinin nasıl oluşturulduğunu inceleyeceğiz. Endüstriyel otomasyonda en yaygın dil olan merdiven diyagramında normalde açık kontak, normalde kapalı kontak ve bobin yapılarının nasıl kullanıldığını göreceğiz. Fonksiyon blok diyagramı ile metin tabanlı dillerin farkını karşılaştıracağız. Zamanlayıcı ve sayıcı komutlarını gerçek uygulamalarla ilişkilendirecek, tarama çevrimi kavramını sayısal örneklerle hesaplayacağız.
Ön bilgi olarak kumanda devreleri ve mantık işlemleri gerekir. Devrede kapalı durumda beklenen kontak, akım geçtiğinde kapanan kontak olarak adlandırılır. Bobin ise üzerinden akım geçtiğinde çekim yapan elektromanyetik elemandır. Bu iki kavram kumanda devresinin temel taşlarıdır.
İkinci ön bilgi, mantık işlemleridir. Ve işlemi iki koşulun da doğru olmasını, veya işlemi en az birinin doğru olmasını ister. Değişmez (ters) işlem bir koşulu tersine çevirir. Bu üç işlem merdien diyagramının dilidir.
Programlanabilir kontrolcü, endüstriyel kontrol işlemlerini bir program yardımıyla gerçekleştiren endüstriyel birimdir. İçinde bir işlemci, bellek, giriş ve çıkış modülleri ile program deposu bulunur. Program, üretici tarafından belleğe yazılır ve kontrolcü sürekli bu programı çalıştırır.
Röle tabanlı kumanda ile karşılaştırıldığında üç avantaj öne çıkar. İlk olarak değişiklik yapmak için kabloları sökmek gerekmez, program yeniden yazılır. İkinci olarak aynı program farklı ürünlerde yeniden kullanılabilir. Üçüncü olarak arıza durumunda hata mesajı verebilir ve teşhis süresi kısalır. Bu nedenle yeni kurulan hatlarda programlanabilir kontrolcü tercih edilir.
Kontrolcünün giriş modülü, sensörlerden gelen sinyalleri okur ve her sinyale bir adres verir. Çıkış modülü ise programda verilen kararları aktüatörlere iletir. Adresler harf ve rakamlardan oluşur: girişlerde X, çıkışlarda Y, sayıcılarda C, zamanlayıcılarda T harfi kullanılır. Birbirini takip eden noktalara sıra numarası verilir.
Adres okunurken önce harf, sonra grup ve sıra bilgisi dikkat edilmelidir. Aynı numarayı taşıyan bir giriş ile bir çıkış farklı adlere sahiptir; karıştırıldığında program yanlış cihazı çalıştırır. Bu nedenle adres tablosu panoya asılacak biçimde hazırlanır ve programcı bu tabloyu sürekli kullanır.
Bir kontrolcüde 32 giriş ve 32 çıkış noktası varsa toplam nokta sayısı 32 + 32 = 64 olur. Bu sayı kontrolcünün kapasitesini ve ileride genişletilip genişletilemeyeceğini belirler. Kapasite planlanırken gelecekte eklenecek noktalar için pay bırakılması önerilir.
Normalde açık kontak, bobin enerjilendiğinde kapanır; bir düğmenin basılı tutulması gereken yerlerde kullanılır. Normalde kapalı kontak ise bobin enerjilendiğinde açılır; bir koşul sağlanmadığında çalışmayı durdurmak için kullanılır. Yanlış seçilen bir kontak tipi, istenmeyen bir çalıştırmaya ya da hiç çalışmamaya yol açar.
Röle bobini ise bir çıkış noktasına bağlanır ve programda yazılan koşul sağlandığında enerjilenir. Bobinin çektiği kontaktör ise asıl gücü taşıyan anahtarlama elemanını çalıştırır. Bu ayrım önemlidir: kontrolcü doğrudan büyük yükü taşımaz, kontaktör üzerinden yükü anahtarlar.
Merdiven diyagramı, elektrikçilerin çizim diliyle benzer olduğu için endüstriyel otomasyonda en yaygın kullanılan dildir. Program dikey satırlar hâlinde yazılır ve her satır bir ağdır. Sola yazılanlar koşul, sağa yazılanlar sonuçtur. Bu yapı okunması kolaydır ve bakım sırasında devre şemasıyla karşılaştırılabilir.
Bir satırda birden fazla koşul yan yana yazılabilir; bu durumda koşullar ve işlemi uygular. Koşullardan biri yanlışsa o satırdaki bobin enerjilemez. Birden fazla çıkışı aynı anda kontrol etmek için paralel dallar kullanılır. Bu yüzden merdien diyagramı, mantık tasarımı ile elektrik tasarımı arasında bir köprü oluşturur.
Fonksiyon blok diyagramında mantık kapıları ve fonksiyon blokları kutucuklar hâlinde çizilir. Karmaşık aritmetik işlemler ve veri işleme bu dilde daha okunaklıdır. Özellikle sıcaklık, basınç gibi sürekli değişen büyüklüklerle çalışan uygulamalarda tercih edilir.
Metin tabanlı dillerde ise komutlar satır satır yazılır ve değişkenler açıkça adlandırılır. Döngü, koşul ve aritmetik işlemler yazıyla ifade edilir. Bu dil, çok sayıda benzer hesap yapılan ve veri işlenen uygulamalarda okunurluğu artırır. Aynı iş üç dilde de yapılabilir; seçim projenin alışkanlığına ve gereksinimine göre yapılır.
Zamanlayıcı komutu, bir koşulun belirli bir süre boyunca doğru kalmasını sağlar. Yaygın kullanımı gecikmeli çalıştırmaktır: bir düğmeye basıldıktan belirli bir süre sonra motor çalışır. Zamanlayıcının ayar değeri, tarama süresine bölünerek sayaç değerine karşılık gelir.
Örnek olarak beş saniyelik bir gecikme ve on milisaniyelik tarama süresi düşünülsün. Ayar değeri 5 / 0,01, yani 500 sayaç değerine karşılık gelir. Bu değer kontrolcünün hafızasında tek bir sayı olarak tutulur ve her tarama bir azaltılır, sıfıra ulaşınca çıkış enerjilenir.
Sayaç komutu ise olay sayar: bir sensörün kaç kez ürün algıladığını ya da bir hatanın kaç kez oluştuğunu tutar. Sayaç, zamanlayıcıdan farklı olarak dış bir olayla ilgilerdir. Bu nedenle sayıcı değeri, üretim adedi gibi bilgilerin raporlanmasında kullanılır.
Programlanabilir kontrolcü, programı baştan sona okuyup tekrar başa dönen bir çevrimde çalışır. Bir tam tur için geçen süreye tarama süresi denir. Tarama süresi programın satır sayısına ve işlemcinin hızına bağlıdır. Yanıt süresi, bir giriş değiştiğinde ilgili çıkışın ne kadar sürede tepki verdiğidir ve en kötü durumda bir tarama süresi kadardır.
Örnek olarak 250 satırlık bir programda her satırın işlenmesi 0,1 milisaniye sürüyorsa tarama süresi 250 × 0,1 = 25 milisaniyedir. Bu süre içinde kontrolcü girişleri okuyup programı çalıştırır ve çıkışları günceller. Saniyede kırk kez tekrarlanan bu çevrim, çoğu endüstriyel uygulama için yeterlidir.
Tarama süresi uzadığında hızlı hareket gerektiren uygulamalarda sorun çıkar. Bu durumda program sadeleştirilir, gereksiz tekrarlar kaldırılır. Yanıt süresi hesaplanırken en uzun yol esas alınmalıdır; çünkü bir giriş programın sonunda bulunuyorsa en geç o noktada okunur.
Program yazıldıktan sonra önce kontrolcü kapalıyken denetlenir. Ardından çıkışlar kısa süreli olarak test edilir; bu sırada motorlar ve hareketli parçalar tehlikeli bölgeden uzak tutulur. Denetim tamamlandıktan sonra kontrolcü devreye alınır ve sıralı bir çalıştırma yapılır.
Sık görülen hatalar şunlardır: adres karışıklığı, ters kontak seçimi, zamanlayıcı ayarının yanlış girilmesi ve çıkışlara ait güç devresinin unutulması. Bu hataların hepsi kurulum sırasında yakalanırsa, üretim durdurulmadan giderilir. Bu nedenle devreye alma adımı atlanmamalıdır.
Bir motorun bir düğmeye basıldığında çalışıp bırakıldığında durması isteniyor. Merdiven diyagramında düğme bir giriş adresine, motor bobini bir çıkış adresine bağlanır. Normalde açık kontak, düğmeye paralel bir normalde kapalı kontakla birleştirilerek kalıcı çalıştırma sağlanır.
Bu yapıda düğmeye basılıp bırakılınca motor durmaz. Motoru durdurmak için başka bir normalde açık kontak kullanılır. Bu kadar basit bir işlem bile iki çıkışlı bir panoda kolayca yanlış bağlanabilir; bu yüzden adres tablosu ve denetim adımı atlanmamalıdır.
Bir dolum makinesinde üç adım sırayla yürütülecektir: önce konveyör çalışacak, konveyör durduğunda dolum valfi açılacak, dolum tamamlanınca valf kapanacak ve sayıcı bir artacak. Bu üç adım birbirine bağlıdır ve sıraları bozulursa dolum hatalı olur.
Bunun için sıralı kontrol mantığı kurulur. Konveyörün çalışma komutu bir koşul olarak yazılır, dolum valfi konveyör durduğunda açılır, sayıcı ise dolum süresi dolduğunda tetiklenir. Her adım bir öncekinin sonucuna bağlandığı için hat durduğunda her adım güvenli biçimde durur.
Görev: Tarama süresini hesaplayıp sistemdeki bir düğmeye basıldığında motorun ne kadar sürede çalışacağını belirlemek. Çözüm: Adım 1: Program satır sayısı belirlenir, diyelim ki 250 satır. Adım 2: Bir satırın işlenme süresi ölçülür, diyelim ki 0,1 milisaniye. Adım 3: Satır sayısı ile satır süresi çarpılır. Adım 4: Çıkan tarama süresi en kötü durum yanıt süresi olarak kabul edilir.
Çarpma 250 × 0,1 = 25 milisaniye sonucunu verir. Yani düğmeye basıldıktan en geç bir çevrim sonunda motor çalışmış olur. Bu süre ürün hattı için yeterliyse tasarım uygundur; değilse program sadeleştirilmelidir.
| Kavram | Ne yapar | Tipik kullanım | Yanlış anlaşılan nokta |
|---|---|---|---|
| Giriş modülü | Sensör sinyalini okur | Algılayıcı bağlantısı | Sensörü çalıştırdığı sanılır |
| Çıkış modülü | Aktüatöre komut gönderir | Bobin ve kontaktör | Yükü doğrudan taşıdığı sanılır |
| Normalde açık kontak | Enerjilendiğinde kapanır | Çalıştırma düğmesi | Ters seçildiğinde hata verir |
| Normalde kapalı kontak | Enerjilendiğinde açılır | Durdurma düğmesi | Her yerde kullanılabileceği sanılır |
| Röle bobini | Koşul sağlanınca enerjilenir | Çıkış adresi | Akımı sınırsız taşıdığı sanılır |
| Zamanlayıcı | Belirli süre bekletir | Gecikmeli çalıştırma | Her koşulda aynı ayarı taşıdığı sanılır |
| Sayaç | Olay sayar | Üretim adedi | Süreyi ölçtüğü sanılır |
| Tarama süresi | Bir tur süresidir | Yanıt süresi hesabı | Sıfır kabul edildiğinde hata çıkar |
| Merdiven diyagramı | Mantığı dikey satırlar hâlinde yazar | Genel amaçlı program | Devre şemasıyla aynı sanılır |
Programlanabilir kontrolcü, endüstriyel kontrol işlemlerini programla yerine getiren birimdir ve röle tabanlı kumandaya göre değişiklik yapmayı kolaylaştırır. Giriş modülleri sensör sinyallerini okur, çıkış modülleri aktüatörlere komut iletir; adreslerde girişler X, çıkışlar Y harfiyle gösterilir. Merdiven diyagramı, kontrolleri dikey satırlarda yazan en yaygın dildir; normalde açık kontak çalıştırma, normalde kapalı kontak durdurma için kullanılır. Fonksiyon blok dili aritmetik ve veri işlemekte, metin tabanlı diller döngü ve koşullarda okunur olur. Zamanlayıcı belirli süre bekletir, sayaç olay sayar. Kontrolcü programı baştan sona okuyup tekrar eden bir tarama çevrimiyle çalışır ve yanıt süresi en kötü durumda bir tarama süresi kadardır.
Kendin dene bölümünde bir konveyör hattı için üç koşullu bir çalıştırma devresi tasarla. Giriş ve çıkış adreslerini bir tablo hâlinde yaz, merdien diyagramını satırlar hâlinde çiz ve gecikmeli durdurma için zamanlayıcı kullan. Son olarak programın satır sayısını varsayarak tarama süresini hesapla. Puanlama notu: adres tablosu olmayan bir çalışma eksik sayılır; adres karışıklığı en sık hatadır.
Bu konuda programlanabilir kontrolcünün hangi parçalardan oluştuğunu ve bu parçaların görevlerini öğreneceğiz. Giriş ve çıkış adreslerinin nasıl oluşturulduğunu inceleyeceğiz. Endüstriyel otomasyonda en yaygın dil olan merdiven diyagramında normalde açık kontak, normalde kapalı kontak ve bobin yapılarının nasıl…
Programlanabilir kontrolcü, endüstriyel kontrol işlemlerini bir program yardımıyla gerçekleştiren endüstriyel birimdir. İçinde bir işlemci, bellek, giriş ve çıkış modülleri ile program deposu bulunur. Program, üretici tarafından belleğe yazılır ve kontrolcü sürekli bu programı çalıştırır.
Endüstriyel bir üretim hattında yüzlerce işlem vardır ve bu işlemlerin belirli bir sıraya göre, duraklamadan ve tekrarlanabilir biçimde yapılması gerekir. Eskiden bu iş için çok sayıda röle ve kontaktör kullanılırdı; pano büyür, arıza bulmak zorlaşırdı. Programlanabilir kontrolcü ise bu işleri tek bir programla yapar…
Programlanabilir kontrolcü, röle tabanlı kumandanın yerine geçen endüstriyel birimdir.
Kontrolcünün giriş modülünün görevi nedir?
Doğru cevap: A) Sensör sinyallerini okumak
Giriş modülü, sensörlerden gelen sinyalleri okur ve her sinyale bir adres verir. Yani temel görevi sensör sinyallerini okumaktır.
Yanıt süresi en kötü durumda ne kadar olur?
Doğru cevap: A) Bir tarama süresi kadar
Bir giriş, programın sonunda bulunuyorsa ancak o noktada okunur. Bu nedenle yanıt süresi en kötü durumda bir tarama süresi kadardır.
Devreye alma testi neden motorlar kapalıyken yapılır?
Doğru cevap: D) Hareketli parçalardan kaynaklanan kaza riskini önlemek için
Devreye alma sırasında yanlış bağlanmış bir çıkış hareketli parçayı beklenmedik biçimde hareket ettirebilir. Bu nedenle test, hareketli parçalardan kaynaklanan kaza riskini önlemek için kapalıyken yapılır.
Konu anlatımları hesapsız okunur. Quiz, slayt ve deneme için hesap gerekir.
Endüstriyel Otomasyon Teknolojileri için çalışma yolu
Konu anlatımları hesapsız okunur; quiz, slayt ve deneme için hesap gerekir.
Bu sayfa Programlanabilir Kontrolcü ve Program Dilleri konusunun anlatımını, kazanımlarını ve örnek sorularını içerir. Konuyla ilgili tüm sorular için testi çöz, diğer konular için DersTeders ana sayfasına geçebilirsin.
Bu konuyu çalış: hesap aç, ilerlemen kaydedilsin.
Hesap aç