dci-plc-otomatik-kapi-sistemi
Transkript
dci-plc-otomatik-kapi-sistemi
Gökay ÖZKAN, DCI PLC ile Otomatik Kapı Sisteminin Kumandasının Gerçekleştirilmesi, Niğde Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi. T.C. NİĞDE ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK-MİMARLIK FAKÜLTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ DCI PLC İLE OTOMATİK KAPI SİSTEMİNİN KUMANDASININ GERÇEKLEŞTİRİLMESİ Bitirme Ödevi Danışman Yrd. Doç. Dr. Murat UZAM Hazırlayan Gökay ÖZKAN Haziran 2003 – NİĞDE Gökay ÖZKAN, DCI PLC ile Otomatik Kapı Sisteminin Kumandasının Gerçekleştirilmesi, Niğde Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi. Niğde Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümünde Bitirme Ödevi Dersi kapsamında yapılan bu çalışma tarafımdan yönetilmiş ve Bitirme Tezi olarak kabul edilmiştir. …… / …... / 2003 Yrd. Doç. Dr. Murat UZAM Danışman Bu çalışmanın Niğde Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümünde Bitirme Tezi olarak kabul edildiğini onaylarım. …… / …... / 2003 Doç. Dr. Saadetdin HERDEM Bölüm Başkanı TEŞEKKÜR Gökay ÖZKAN, DCI PLC ile Otomatik Kapı Sisteminin Kumandasının Gerçekleştirilmesi, Niğde Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi. Bu çalışmayı yöneten, yürütülüşü ve yazımı sırasında değerli katkılarını eksik etmeyen danışmanım Yrd. Doç. Dr. Murat Uzam’a ve benim bu günlere gelmemde büyük pay sahibi olan sevgili aileme sonsuz teşekkürler ederim… Gökay ÖZKAN, DCI PLC ile Otomatik Kapı Sisteminin Kumandasının Gerçekleştirilmesi, Niğde Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi. ÖZET Bu projede maket model üzerine kurulmuş olan bir otomatik kapının RF(Radyo Freakans) uzaktan kumanda ile kontrolü DCI PLC ile gerçekleştirilmiştir. Kontrol için gerekli donanımlar, yazılımlar anlatılmış ve uygulamaya dökülmüştür. Yapılan çalışmaların sonucunda bu sistemin geliştirilerek otomasyon sistemlerine uygulanabileceği gözlenmiştir. Gökay ÖZKAN, DCI PLC ile Otomatik Kapı Sisteminin Kumandasının Gerçekleştirilmesi, Niğde Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi. İÇİNDEKİLER Sayfa No TEŞEKKÜR.…………………………………………………………………….…………iii ÖZET……...…………………………………………………………………….………….iv İÇİNDEKİLER DİZİNİ…………………………………………………………………….v ŞEKİLLER DİZİNİ…………………………………………………………………….….vii BÖLÜM 1. GİRİŞ………………………………………………………………….……….1 BÖLÜM 2. PLC (Programlanabilir Lojik Denetleyiciler)..……….……………...………...3 2.1. PLC’nin Tanımı .………………………………………………………….........4 2.2. PLC’lerin Tarihçesi.............................................................................................5 2.3. PLC’lerin Uygulama Alanları.............................................................................5 2.4. PLC’nin Yapısı…………………………………………………………………6 2.4.1. İşlemci..……………………………………………………………...6 2.4.2. Bellek………………………………………………………………..6 2.4.2.1. Sistem Belleği...…………………………………………….6 2.4.2.2. Program ve Veri Belleği……………………………………7 2.4.2.3. Giriş Görüntü Belleği……………………………………….7 2.4.2.4. Çıkış Görüntü Belleği………………………………………7 2.4.3. Giriş Birimi…………………………………………………..……...8 2.4.4. Çıkış Birimi…………………………………………………………9 2.4.5. Programlayıcı Birim……………………………………………….10 2.4.6. Diğer Birimler……………………………………………………...10 2.5. PLC ve Röle Sistemi Arasındaki Farklar…….……………………………….11 BÖLÜM 3. DCI PLC…………………………………………………...............................12 3.1. DCI PLC Donanımı……...……………………………………………………12 3.2. DCI PLC Arabirimi…………….……….…………………………………….13 3.3. Sekiz Kanallı Giriş Arabirimi……………..………………………………..…15 3.4. Sekiz Kanallı Çıkış Arabirimi….………………….………………………….16 3.5. DCI PLC’ye ait Özel Fonksiyonlar…………………………………………...17 3.5.1. TIMER………………………………………………………….…17 3.5.2. COUNTER………………………………………………………...19 3.5.3. ADD MOVE Komutu……….…………………………………….19 Gökay ÖZKAN, DCI PLC ile Otomatik Kapı Sisteminin Kumandasının Gerçekleştirilmesi, Niğde Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi. 3.5.4. ADD COMPARATOR Komutu…………………………………..20 3.6. Ladder Diyagram Oluşturma……………………………………...................22 3.7. Ladder Diyagramın Test Edilmesi (Simülasyon)…………………………... 23 BÖLÜM 4. OTOMATİK KAPI SİSTEMİ………………………………...........................25 4.1. Kapı Kontrol Devresi.........................................................................................26 4.1.1. Kapı Modelinin Motor Kontrolü.......................................................26 4.2. IR Alıcı-Verici Devresi.....................................................................................27 4.2.1. IR(Infrared) Sensör...........................................................................27 4.2.1.1.Verici Bölüm.........................................................................28 4.2.1.2.Alıcı Bölüm...........................................................................28 4.3. RF Alıcı-Verici Devresi...................................................... ..............................28 4.3.1. Kod Sinyali Üretici (MC 145026) ...................................................29 4.3.2. Kod Çözücü (MC 145028) ..............................................................30 4.4. Sistem İçin Kontrol Programının Tanımlanması...............................................30 4.4.1. Sistemin Çalışması............................................................................31 BÖLÜM 5. SONUÇ ve ÖNERİLER.................................................. ................................32 KAYNAKLAR.....................................................................................................................33 EK-1.....................................................................................................................................34 Gökay ÖZKAN, DCI PLC ile Otomatik Kapı Sisteminin Kumandasının Gerçekleştirilmesi, Niğde Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi. ŞEKİLLER DİZİNİ Şekil 1.1: Kontrol sisteminin blok diyagramı..................................................... ..................4 Şekil 2.1: PLC’nin iç yapısı……………………...................................................................7 Şekil 2.2: PLC’nin giriş birimi…………………...................................................................8 Şekil 2.3: PLC’nin çıkış birimi……………………….........................................................10 Şekil 3.1: Basit bir motor devresi uygulaması.....................................................................13 Şekil 3.2: DCI PLC anakart devre şeması..................................... ......................................14 Şekil 3.3: Sekiz kanallı giriş arabirimi..................................... ...........................................16 Şekil 3.4: Sekiz kanallı çıkış arabirimi…………………............................................. .......17 Şekil 3.5: Timer komutu ……………………............................................. ........................18 Şekil 3.6: Şekil3.5.a’da verilen ladder diyagramına ait T31 timer çıkışının IY0 girişine ve t1, t2 sürelerine göre değişimi…………. ..…………………...………………..18 Şekil 3.7: Counter komutu.……………............................................. ................................19 Şekil 3.8: Add Move komutu…………..…………………................................. ...............20 Şekil 3.9: Add Comparator komutu…………………................................. .......................20 Şekil 3.10: Ladder diyagram oluşturma.............................. ................................................23 Şekil 3.11: Simülasyon işlemi...……………………….......................................................24 Şekil 4.1: Otomatik kapı sistemi…………………………..................................................25 Şekil 4.2: Motorun sınır anahtarları ile durması ve yön kontrolü........................................26 Şekil 4.3: IR verici ve alıcı……………....................................... .......................................27 Şekil 4.4: RF alıcı-verici devresinin PLC’ye bağlantısı……...…........................................29 Şekil 4.5: Kod üreteci ve kod çözücü........................................ ..........................................29 Gökay ÖZKAN, DCI PLC ile Otomatik Kapı Sisteminin Kumandasının Gerçekleştirilmesi, Niğde Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi. BÖLÜM I GİRİŞ Hızlı gelişen endüstri uygulamalarında yaygın olarak kullanılan PLC (Programlanabilir Lojik Denetleyici) cihazları ile yapılan endüstriyel otomasyon uygulamaları röleli sistemlere göre çok ekonomik ve hızlıdır. Günümüzde üretilen PLC’ler her ölçekteki işletmeye (tesis, fabrika vs.) uygundur. Modüler yapısı ile de kapasite artırımı çok kolay yapılabilmektedir. Ayrıca mini, mikro ve hatta nano tiplerde üretilen çok küçük PLC’ler de özellikle makine otomasyonu için idealdir. Günümüz modern üretim süreçlerinde yüksek verim ve kalite için kaçınılmaz olan endüstriyel otomasyon sistemleri her geçen gün büyük bir hızla gelişmekte ve kendini yenilemektedir. Bu hızlı gelişim evresinde PLC kullanımı önemli bir yere sahiptir. Endüstriyel otomasyon sistemleri, en küçük biriminin amaca uygun çalışmasını düzenlediği gibi, bütün üretim sistemleri arasında veri iletişimi imkanı sağlayarak daha üst düzeyde yönetim ve planlama için gerekli bilgi tabanını oluşturur. Bu nedenle PLC'ler kendilerine oldukça geniş kullanım alanları bulmuştur. Bunlardan bazıları enerji dağıtım sistemleri, karmaşık fabrika otomasyonları, asansör sistemleri, konveyörler vb. endüstrinin hemen hemen her alanında rahatlıkla kullanılabilen PLC‘ler ile yapılan otomasyon sistemleri röleli sistemlere göre bir çok avantaja sahiptir. Bunlardan bazıları şöyle sıralanabilir; • Daha üst düzeyde bir otomasyon sağlanır. • PLC'li sistem daha uzun süre bakımsız çalışır ve ortalama bakım süreleri daha azdır. • Teknik gereksinimler arttıkça PLC'li sistem az bir değişiklikle ya da hiç bir değişiklik gereksinimi duyulmadan yeniliğe adapte edilebilir. • 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 Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi. • Karmaşık sistemlerin çözümü, programlanması ve tesisi PLC’ler ile rahatlıkla yapılabilir. • Teşhis yazılımlarıyla hatalar kolayca bulunabilir. Görülüyor ki gerek hız gerekse daha karmaşık sistem çözümlerinde PLC’ler röleli sistemlere nazaran çok avantajlıdır. Sistem üzerinde yapılacak yeni eklemeler PLC’li kontrol sistemlerinde çok basit değişikliklerle yapılabilirken, bu işlem röleli sistemlerde yeni bir sistem kurmak kadar zor ve zahmetli bir iştir. Bunun yanında sessiz çalışmaları da PLC’li sistemlerin en güzel özellikleri arasındadır. Zamanlayıcı, sayıcı, yardımcı röle vb. gibi elemanların neredeyse sınırsız kullanım imkanı röleli sistemlere nazaran sistem maliyetini de önemli derecede azaltmaktadır. Bütün bunların yanında azda olsa akla gelebilecek dezavantajlarının başında, az sayıda denetim yapılan durumlarda tesis yatırımının PLC’de daha fazla olmasıdır. Bu uygulamada kullanılan DCI PLC bu dezavantajı ortadan kaldırmaktadır. PC DCI PLC OTM. KAPI SİST. Şekil 1.1. Kontrol sisteminin blok diyagramı Gökay ÖZKAN, DCI PLC ile Otomatik Kapı Sisteminin Kumandasının Gerçekleştirilmesi, Niğde Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi. Bu çalışmada DCI PLC tasarımı yapılarak deneysel bir otomatik kapı sisteminin kontrolü gerçekleştirilmiştir. Otomatik kapı sistemi bir maket model üzerinde mikro denetleyiciler veya PLC’ler ile kontrolü gerçekleştirilebilecek şekilde tasarlanmıştır. Ayrıca otomatik kapı sisteminin çalışması bir RF uzaktan kumanda ile de kontrol edilebilmektedir. Şekil 1.1’de bu çalışmada gerçekleştirilen kontrol sisteminin basit bir blok şeması görülmektedir. DCI PLC programının incelenme sebebi maliyeti düşük, programlanması kolay, deney seti olarak kullanılmaya uygun ve anlaşılır olmasıdır. Tezin bundan sonraki kısımlarında yapılanları şu şekilde özetlemek mümkündür. İkinci bölümde PLC’nin tarihçesi, yapıları ve genel olarak kullanım alanlarından bahsedilmiştir. Üçüncü bölümde tez çalışmasında kullanılan DCI PLC’nin yapısal özellikleri, programlama metotları ve programlamada kullanılan elemanlar üzerinde durulmuştur. Dördüncü bölümde uygulama aşamasında kullanılan otomatik kapı sistemi tanıtılmıştır. Bu sistem üzerinde bulunan motor, sensör ve anahtarların DCI PLC’deki adresleri belirtilmiştir. Beşinci ve son bölümde ise sonuçlar verilmiştir. Gökay ÖZKAN, DCI PLC ile Otomatik Kapı Sisteminin Kumandasının Gerçekleştirilmesi, Niğde Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi. BÖLÜM II PLC (Programlanabilir Lojik Denetleyiciler) 2.1. PLC’nin Tanımı Bir programlanabilir lojik denetleyici (Programmable Logic Controller – PLC), hafızasındaki program akışı içinde, girişleri okuyup programda istenen denetim işaretlerini üreten ve çıkışa aktaran özel amaçlı bir mikrobilgisayardır. PLC sistemi sayısal işlemleri, zamanlama, sayıcı, veri işleme, karşılaştırma, sıralama, kendi bünyesinde 8 bit data transferi ile programlama desteği sağlanmış, giriş bilgilerini kullanarak, çıkış ünitelerine atayan giriş-çıkış, bellek, CPU ve programlayıcı bölümlerinden oluşan entegre sistemdir. PLC cihazları bir sistemin ya da bir makinenin asgari insan gücü kullanılarak kendi kendine çalışmasını ve üretmesini sağlayan cihazdır. Yaklaşık 30 yıl önce sanayi uygulamalarında kullanılmaya başlamış ve son 10 yıldır IDEC, FESTO, MITSUBISHI, SIMATIC, AEG, OMRON, TOSHIBA, SIEMENS, GENERAL ELECTRIC gibi firmaların, yapısı ve programlama mantığı birbirine çok yakın, kendi aralarında değişik üstünlükleri ile ayrılan PLC sistemlerini geliştirmeleriyle, otomatik kontrol sistemlerinde, hız, kontrol, güvenlik, üstün kalitenin 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. Eski sistemlerle çalışan makinelere göre programlanabilir olması nedeniyle aynı makinede çeşitli programlar yazarak değişik parçalar otomatik olarak üretilebilmekte ve zamandan tasarruf edebilmektedir. Gökay ÖZKAN, DCI PLC ile Otomatik Kapı Sisteminin Kumandasının Gerçekleştirilmesi, Niğde Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi. PLC sistemleri, bir çok hattan meydana gelen sanayi sistemlerinde, arızanın hangi hatta olduğunu, hangi rölenin kontağını açmadığını ekran üzerinde göstererek arızanın giderilmesi süresini kısaltmıştır. 2.1. PLC’lerin Tarihçesi 1968 General Motor firması tarafından ilk PLC dizaynı 1969 Otomotiv endüstrisi için ilk PLC imalatı 1971 PLC’nin otomotiv sanayi dışında uygulanması 1972 PLC özelliklerine zamanlama ve saymanın ilave edilmesi 1973 Matris işlemleri ve yazıcı kontrolü ilavesi 1974 Ekranlı programlamanın başlangıcı 1975 Analog PID kontrol ilavesi 1976 PLC’lerin seri imalatta kullanılması 1977 Mp teknolojisi ile çok küçük PLC’lerin imalatı 1978 PLC’lerin çok yaygın kullanılması 1981 PLC’lerin özel terminaller yerine doğrudan bilgisayarla programlanması 1983 Birden fazla PLC’nin network şeklinde kullanılması 1984 PLC’lerin her geçen gün daha küçülmesi ve ucuzlaması 1990 PLC’lerin Ladder (Merdiven) ve STL (Komut) listesi yerine C gibi bazı dillerle doğrudan programlanması 1998 PLC’lerin yerini bazı uygulamalarda PC’lerin alması 2000 ?????? 2.3. PLC’lerin Uygulama Alanları Son yıllarda PLC kullanımına olan talebin hızla artmasının nedenleri, PLC’nin özellikle fabrikalarda otomasyon, asansör tesisatları, otomatik paketleme, enerji dağıtım sistemlerinde ve taşıma bandı sistemlerinde, doldurma sistemlerinde ve daha birçok alanda üretimi destekleyen ve verim artışının yanı sıra ürün maliyetinin minimuma çekilmesidir. Günümüzde PLC’lerin kullanım alanları hemen hemen sınırsızdır. Paketleme, cam, 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 Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi. sanayi gibi büyük veya küçük çapta olan fabrikalarda uygulanmaktadır. Önemli olan uygulama için uygun olan PLC’nin seçilmesidir. 2.4. PLC’nin Yapısı PLC hafızasındaki program akışı içinde, girişleri okuyup programda istenen kontrol işaretlerini üreten ve çıkışlara aktaran özel amaçlı bir mikrobilgisayardır. Bir PLC’de şu ana kısımlar bulunur 1. Mikrobilgisayar (sayısal işlemci ve bellek) 2. Giriş/çıkış üniteleri 3. Programlayıcı 4. Güç kaynağı ve ana kasa. Ayrıca programı yedeklemek ve başka bir PLC’ye aktarmak için kalıcı bellek birimi, girişçıkış sayısını arttırmak için genişleme birimi enerji kesilmesi durumunda PLC’yi beslemek için yedek güç kaynağı ve iletişim arabirimi gibi elemanlar da bulunur. Şekil 2.1’de PLC’nin iç yapısı görülmektedir. Bütün sayısal bilgisayarlar gibi PLC bir işlemci, bellek ve giriş-çıkış arabirimlerinden oluşur. 2.4.1. İşlemci İşlemci, PLC sistem programı altında kullanıcı programını yürüten, PLC’nin çalışmasını düzenleyen ve bu işlemleri yapmak için gerekli birimleri bulunan bir elemandır. 2.4.2. Bellek Bellek, sistem programının bulunduğu sistem belleği, kullanıcı programının bulunduğu program belleği ve veri belleği gibi bölümlerden oluşur. 2.4.2.1. Sistem Belleği Sistem Belleği, üretici firmanın geliştirdiği PLC işletim sistemi programının yüklü olduğu salt okunur (ROM) bellek alanıdır. Gökay ÖZKAN, DCI PLC ile Otomatik Kapı Sisteminin Kumandasının Gerçekleştirilmesi, Niğde Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi. Şekil 2.1. PLC’nin iç yapısı 2.4.2.2. Program ve Veri Belleği Program belleği, kullanıcı tarafından yazılan programın yüklendiği bellek alanıdır. Veri belleği, giriş-çıkış işaret durumlarının tutulduğu giriş-çıkış görüntü belleği ve kullanıcıya ayrılmış bellek alanından oluşur. Program ve veri belleği için rastgele erişimli bellek (RAM) kullanılır. 2.4.2.3. Giriş Görüntü Belleği Veri belleği alanında bulunan giriş görüntü belleği, programın yürütülmesi sürecinde, giriş birimindeki işaret durumlarının (lojik 0-lojik1) saklandığı bellek alanıdır. 2.4.2.4. Çıkış Görüntü Belleği Gökay ÖZKAN, DCI PLC ile Otomatik Kapı Sisteminin Kumandasının Gerçekleştirilmesi, Niğde Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi. Kullanıcı programının yürütülmesi sürecinde, çıkış noktalarına ilişkin hesaplanan değerlerin saklandığı bellek alanıdır. Kullanıcıya ayrılmış bellek alanına genellikle 1, 8, 16 veya 32 bit’lik boyutlarda erişilebilir. 1 bit olarak erişilen bellek gözlerine marker, flag, internal output veya internal relay gibi isimler verilir. 2.4.3. Giriş Birimi Kontrol edilen sistemle ilgili algılama ve kumanda elemanlarından gelen elektriksel işaretleri lojik gerilim seviyelerine dönüştüren birimdir. Kontrol edilen sisteme ilişkin basınç, seviye, sıcaklık algılayıcıları, kumanda düğmeleri ve yaklaşım sensörleri gibi elemanlardan gelen iki değerli işaretler (0 veya 1) giriş birimi üzerinden alınır. Gerilim seviyesi 24 – 48 V DC veya 100-120V, 200-220 V AC değerlerinde olabilir. Şekil 2.2’te 200-240V AC gerilim ile uyarılan bir giriş birimi devresi verilmiştir. PLC giriş birimi devresine gelen bir işaretin lojik 1 ve lojik 0 kabul edildiği alt ve üst sınırlar mevcuttur. Şekil 2.2. PLC giriş birimi Gökay ÖZKAN, DCI PLC ile Otomatik Kapı Sisteminin Kumandasının Gerçekleştirilmesi, Niğde Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi. Giriş rölelerinin her birinin bir numarası vardır. Bir kumanda devresinde kullanılacak giriş elemanı sayısı PLC'nin giriş terminali sayısından fazla olursa PLC'ye giriş-çıkış arttırma ünitesi bağlanabilir. Giriş-çıkış arttırma ünitesindeki giriş rölelerinin numaraları ana ünite giriş numaralarına ilave olarak kullanılır. Bu numaralar PLC kullanma kılavuzunda yazılır. Giriş devresi primer ve sekonder olmak üzere iki devreden oluşur. Bu iki devre optokuplör ile birbirinden yalıtılmıştır. Sekonder devrede R-C filtre devresi bulunur. Filtre devresi ile kontakların açılıp kapanması sırasında oluşacak titreşimlerin veya gürültü sinyallerinin oluşturabileceği hatalı çalışma durumları önlenir. 2.4.4. Çıkış Birimi PLC’ler de üretilen lojik gerilim seviyelerindeki işaretleri, kontrol edilen sistemdeki kontaktör, röle, selenoid gibi kumanda elemanlarını sürmeye uygun elektriksel işaretlere dönüştüren birimdir. Sürme elemanları için röle, triyak veya transistör kullanılabilir. Çalışma sırasında çok sayıda yüksek hızlı açma-kapama gerektiren durumlarda, doğru akımda transistörlü, alternatif akımda triyaklı çıkışlar kullanılır. Uygulamada hangi çıkış biriminin kullanılacağı kumanda edilecek elemanların özelliğine bağlıdır. Örneğin motorlarının kumandasında kullanılan kontaktörlerin sürülmesi için genellikle röle çıkışlı birimler kullanılır. Şekil 2.3’de kontaktör süren röle çıkışlı bir çıkış birimi bulunmaktadır. Her bir çıkışa farklı gerilimlere sahip yükler bağlanabilir. Örneğin AC 220V luk motor, AC 110 V’luk kontaktör, DC 30V’luk elektromanyetik kavrama aynı PLC’nin çıkışına aynı anda bağlanabilir. Çıkış devresinde kontakların aşırı akımdan korunması için sigorta ile korunması gerekir. Bazı PLC’ler de sigorta, çıkış devresine monte edilmiştir. Bazılarında ise harici sigorta kullanılması gerekir. Çıkış rölelerinin her birinin bir numarası vardır. Örneğin Mitsubishi PLC’ler de Y030, 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 Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi. Şekil 2.3. PLC çıkış birimi 2.4.5. Programlayıcı Birim Kumanda ve kontrol amacıyla yazılan bir programın PLC program belleğine yüklenmesi bir programlayıcı birimi ile sağlanır. Programlayıcı birimi bir mikroişlemci tabanlı özel bir el aygıtı olabileceği gibi genel amaçlı kişisel bir bilgisayara yüklenmiş bir yazılım da olabilir. Bu birim programın yazılması, PLC’ye aktarılması ve çalışma anında giriş-çıkış veya saklayıcı durumlarının gözlemlenmesi ya da değiştirilmesi gibi imkanları da sağlamaktadır. PLC’leri programlamak için geliştirilmiş olan yazılımlar, genellikle kumanda devreleri ile ilgili kişilerin kolayca kullanabilecekleri veya uyum sağlayabilecekleri programlardır. 2.4.6. Diğer Birimler PLC’ler de giriş-çıkış birimleri dışında , yüksek hızlı sayıcı, kesme işreti girişi, analog giriş 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 Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi. PLC tarama süresinden daha hızlı değişen işaretlerin algılanıp değerlendirilmesi amacıyla kullanılır. 2.5. PLC ve Röle Sistemi Arasındaki Farklar PLC’lerden önce röleli kontroller yapılmaktaydı, PLC’nin gelişimi sonucunda röleli sistemler günden güne azalmaktadır. Hangi tip kontrol devresi olursa olsun kullanılmaya başlandıktan sonra bazı ilavelere ve gelişmeye ihtiyaç duyacaktır. Bu durumda yeni masraflar yapılması gerekir. PLC’yi röleli sistemlerden ayıran en önemli fark buradadır. Çok daha az masraf, çaba ve vakitle tasarım yapmak PLC ile mümkündür. Eski tasarımları da kolayca saklama imkanına sahiptir. Bundan başka arıza, bakım, devre takibi çok kolay ve hızlı bir biçimde gerçekleştirilebilir. PLC’nin gelişimiyle; PLC’ler arası ve PLC – PLC arası iletişim imkanlarının seviye olarak gün geçtikçe artması, endüstrinin rotasını tayinde önemli bir noktadır. Gökay ÖZKAN, DCI PLC ile Otomatik Kapı Sisteminin Kumandasının Gerçekleştirilmesi, Niğde Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi. BÖLÜM III DCI PLC 3.1. DCI PLC Donanımı PLC’ler endüstriyel kontrol ve otomasyon uygulamalarında sıkça kullanılan mikro denetleyicilerdir. Burada tanımlanan PLC yazılımda uygulanır. Standart pencereler PC`de simüle edilir. Bir PLC CPU modülü ve bazı dijital giriş ve çıkış modüllerinden oluşur. Giriş ve çıkış modüllerinin sayısı kontrol edilmek istenen işlemin boyutuna bağlıdır. PLC yıllarca endüstriyel sistemlerin otomasyonunda vazgeçilmez eleman olmuştur. Şekil 3.1`de basit bir motor devresi örneği görülmektedir. Şekilde motor devresinin rölelerle gerçekleştirilmesi, PLC programı ve PLC`ye bağlantı şekli görülmektedir. DCI PLC tasarımının amacı, PLC donanımına oranla basit ve ucuz biçimde uygulanabilecek PC yazılımı ve arabirim yapmaktır. DCI PLC (http://home.planetinternet.be/~dc11cd); gerçek bir PLC’nin CPU modülü yerine geçebilecek biçimde tasarlanmış bir programdır. Seri arabirim kablosu ve uygun bir donanım ile 32 girişin durumları takip edilebilir ve 32 çıkış sürülebilir. DCI PLC`de aynı zamanda 32 zamanlayıcı (timer), 32 sayıcı (counter), 32 flag vardır. Program Windows 95 ve 98 işletim sistemi altında çalışmaktadır. Minimum sistem gereksinimi 100 MHz. Pentium işlemcisidir. Program kurulu olarak yaklaşık 3 MB lık alana ihtiyaç duyar (örnekler de dahil). DCI PLC ladder (basamak) editöründe PLC programının temel fonksiyonlarını kullanılmaktadır. Programın dizaynı PLC programının bloklarının kolaylıkla kullanılmasına izin vermektedir. Ladder (basamak) diyagramının uzunluğu 500 satırdır. Diyagram röleler ile yapılan lojik diyagrama benzemektedir. Şu da unutulmamalıdır ki fiziksel kontaklardansa, ladder (basamak) diyagramda semboller bilgiyi açıklamaktadırlar. Giriş, çıkış, counter, timer, clock ve flaglerle ladder (basamak) programı geliştirilebilir. Gökay ÖZKAN, DCI PLC ile Otomatik Kapı Sisteminin Kumandasının Gerçekleştirilmesi, Niğde Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi. Şekil 3.1. Basit bir motor devresi uygulaması 3.1.1. DCI PLC Arabirimi Eğer Şekil 3.2’ye bakacak olursak donanımın CD4094 ve CD4021 shift registırlardan meydana geldiğini görmekteyiz. Gökay ÖZKAN, DCI PLC ile Otomatik Kapı Sisteminin Kumandasının Gerçekleştirilmesi, Niğde Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi. CD4094 shift registeri seri bağlı sekiz adet flip-floptan oluşmaktadır. Entegreye her clock palsi uygulanışında girişindeki lojik seviye ('0' veya '1') bir basamak kaydırılmaktadır. Entegreye sekiz adet clock palsi uyguladıktan sonra strobe ucunu aktif yaparak çıkış uçlarından 8bitlik bir çıkış sinyali elde edebiliriz. Bu devrede 4 adet shift register birbirine 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 Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi. Şekil 3.2. DCI PLC anakart devre şeması Gökay ÖZKAN, DCI PLC ile Otomatik Kapı Sisteminin Kumandasının Gerçekleştirilmesi, Niğde Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi. CD4021 shift registerinin çalışma şekli CD4094’ün tamamen tersidir. Girişlerindeki lojik seviyeleri okuyarak flip-floplara depolar ve bir clock palsi uygulandığında bir basamak kaydırırarak seri olarak çıkışa gönderir. 4 adet 4021 entegresi seri bağlanarak giriş sayısı miktarı 32’ye yükseltilmiştir. DCI PLC kartı ile PC arasındaki bağlantıyı yapmak için seri port kullanılmıştır. Bağlantı için seri portun seçilmesinin kullanıcılara sağladığı birkaç fayda vardır. Bunlar; • Seri portun kısadevre korumalı olması, • Seri porta PC çalışıyorken de bağlantı yapılabilmesidir. Devrede RS232 sinyal seviyeleri D1-D3 zener diyotları tarafından +4.7V ile -0.6V aralığında sınırlandırılmaktadır. R1-R3 dirençleri akım sınırlama dirençleridir. Ayrıca devre üzerinde 5V’luk bir gerilim regülatörü bulunmaktadır. Böylece devreye besleme gerilimi olarak 10V ile 20V aralığında bir gerilim uygulanabilmektedir. Devrede bulunan 32 adet LED çıkışların durumlarını gözlemleyebilmek amacıyla çıkışlara bir seri direnç vasıtasıyla bağlanmıştır. Girişler ise yine seri dirençler vasıtasıyla +5V’a bağlanmıştır. Bu durumda kullanılmayan girişler ‘High’ seviyesinde olacaktır. Dışarıyla bağlantı 2x10 pinle sağlanır. Uzun düz kabloların bağlanması konnectör (IDC) yardımıyla üzerine basılarak kolayca yapılabilir. Her konnektörde +5 V ve toprak (0 V), iki tane fazladan pin ve karşılıklı her bağlantıda bir toprak mevcuttur (şemada görüldüğü gibi). Baskı devreyi yaparken lehim kenarlarının konnektöre uygun şekilde yapılacağı unutulmamalıdır. Girişten gelen bilgiler harici donanımdan geçerek seri port RS232 ile PC’ye iletilirler. Buradan DCI PLC programının akışına göre RS232 ile çıkış bilgileri harici donanıma aktarılır ve oradan çıkış katı ile kontrol edilen sisteme verilir. 3.3. Sekiz Kanallı Giriş Arabirimi Şekil 3.3`de sekiz kanallı giriş arayüzü görülmektedir. Bu devre 8 tane akım sınırlandırıcı dirençle birleştirilmiş optocoupler`den oluşmaktadır. Eğer iki terminal düzgün şekilde 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 Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi. arabirimi DCI PLC için tasarlanmış olan orijinal giriş arabiriminden farklı olarak hem 5V hemde 24V DC gerilimlerle çalışacak şekilde tasarlanmıştır. Şekil 3.3. Sekiz kanallı giriş arabirimi Gökay ÖZKAN, DCI PLC ile Otomatik Kapı Sisteminin Kumandasının Gerçekleştirilmesi, Niğde Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi. 3.4. Sekiz Kanallı Çıkış Arabirimi Sekiz kanallı çıkış arabirimi komplex olmamasına karşın basit uygulamalar için yarar sağlar. Şekil 3.4`de sekiz rölesi ve tampon görevi yapan entegre devreden (ULN2803) oluşan sekiz kanallı çıkış arayüzü görülmektedir. Bu arayüzle sekiz tane devrenin veya aletin gücü sağlanabilir (rölenin doğru seçilmesiyle, ana voltajın anahtarlaması mümkündür, fakat güvenli olarak yapıldığından emin olunmalıdır. Şekil 3.4. Sekiz kanallı çıkış arabirimi Gökay ÖZKAN, DCI PLC ile Otomatik Kapı Sisteminin Kumandasının Gerçekleştirilmesi, Niğde Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi. 3.5. DCI PLC’ye ait Özel Fonksiyonlar 3.5.1. TIMER Şekil 3.5’de timer’a (zamanlayıcı’ya) ait ladder diyagramı ve zamanlayıcı menüsü görülmektedir. Zamanlayıcı enerjili olduğu sürece çalışmakta enerjisi kesildiğinde resetlenmektedir. Zamanlayıcıdaki ‘Time1’ değişkeni kontakların değişmesi için beklenen süreyi, ‘Time2’ değişkeni ise kontakların değiştikten sonra bekleyeceği süreyi belirtmektedir. Zamanlayıcının süreleri (Time1 ve Time2) 1’den 9999’a kadar değer alabilmektedir. a) Ladder diyagramda timer b) Timer menüsü Şekil 3.5. Timer komutu Şekil 3.5.a’da görülen Timer 31’e ait T31 çıkışının IY0 girişinin durumuna ve t1, t2 sürelerine göre değişimi Şekil 3.6’da görülmektedir. T31 zamanlayıcısına enerji verildiği anda (IY0=1) ‘s’ saymaya başlıyor. ‘s’ değeri t1 değerine eşit olduğunda normalde açık olan T31 kontağı kapanıyor. Bu anda ‘s’ değeri sıfırlanıp yeniden saymaya başlıyor. s değeri t2’ye eşit olduğunda T31 kapalı kontağı bu kez açılıyor. Yani T31 enerjilendikten t1 sn sonra t2 süresi kadar kontaklar konum değiştiriyor. Bu süre içerisinde T31’in enerjisi kesilirse zamanlayıcı resetleniyor. Gökay ÖZKAN, DCI PLC ile Otomatik Kapı Sisteminin Kumandasının Gerçekleştirilmesi, Niğde Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi. IY0 t (sn) 5 10 15 t1 20 25 30 t1 t2 T0 t (sn) 5 10 15 20 25 30 Şekil 3.6. Şekil 3.5.a’da verilen ladder diyagramına ait T31 timer çıkışının IY0 girişine ve t1,t2 sürelerine göre değişimi 3.5.2. COUNTER Şekil 3.7’de bir counter’a (sayıcıya) ait ladder diyagramı ve counter menüsü görülmektedir. Sayıcı enerjili olduğu sürece yani IY0 kontağı kapalı olduğu sürece çalışır. Enerjisi kesildiğinde sayma değeri resetlenir. Sayıcı 1’den 9999’a kadar sayabilmektedir. Son sütuna yerleştirilebilmektedir. a) Ladder diyagramda Counter b) Counter menüsü Şekil 3.7. Counter komutu Gökay ÖZKAN, DCI PLC ile Otomatik Kapı Sisteminin Kumandasının Gerçekleştirilmesi, Niğde Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi. Şekil 3.7’de görülen counter’ın çalışmasını inceleyelim. C31’ın sürekli enerjili olduğunu düşünürsek (IY0=1). I3’den gelen her pulse ile sayıcının değeri 1 artacak, Q5’den gelen her pulse ile 1 azalacaktır. Sayıcıyı artırıp azaltmak için gelecek olan sinyal çıkıştan, zamanlayıcılardan, flaglerden, girişlerden alınabilir. Sayma değeri set edilen değere eşit olduğunda C31 kontakları konum değiştirir. Sayma esnasında sayıcının enerjisi kesilir ise sayma değeri resetlenir. 3.5.3. ADD MOVE Komutu Şekil 3.8’de Add Move komutunun kullanımı görülmektedir. Bu komutta, IN menüsünde seçilen yerde bulunan bilgiler aynen OUT menüsünde seçilen yere aktarılır. Örneğin Input byte 0’ın içeriğini Output byte 2’ye aktarır. a) Add move ınstructıon menüsü b) Ladder diyagramda add move ınstructıon Şekil 3.8. Add move instruction komutu Gökay ÖZKAN, DCI PLC ile Otomatik Kapı Sisteminin Kumandasının Gerçekleştirilmesi, Niğde Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi. 3.5.4. ADD COMPARATOR Komutu Şekil 3.9’da Add Comparator Komutunun kullanımı görülmektedir. Value 1 menüsünden seçilen değişken ile value 2 menüsünden seçilen değişken equality operators menüsünden seçilen şarta göre karşılaştırılır. Karşılaştırma şartı sağlandığında kontak kapanır. a) Add Comparator menüsü b) Ladder diyagramda Add comparator Şekil 3.9. Add comparator menüsü Şekil 3.9’da Counter1 içerisindeki bilginin Counter2 içerisindeki bilgiden küçük olması halinde QY0 çıkışı aktif olur. Value1 menüsünden seçtiğimiz değeri belli bir değerle karşılaştıracak isek Value2’den bir değer seçilir ve aşağısındaki 0 yazan hücreye karşılaştırılacak değer yazılır. Daha sonra Equality operators menüsünden eşitlik şartı işaretlenir. Karşılaştırma şartı sağlandığında kontak kapanır. 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 Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi. Sembol Parametreler inputs outputs Adeti Açıklamalar 32 normalde açık kontak IY0-IY31 normalde kapalı kontak IN0-IN31 80 yükselen kenar tetiklemeli kontak F-PF0/FHF79 alçalan kenar tetiklemeli kontak F-NF0/FNF79 32 normalde açık çıkış kontağı QY0-QY31 normalde kapalı çıkış kontağı QN0-QN31 normalde açık dahili çıkış kontağı FQ0-FQ79 flags 80 set / reset normalde kapalı dahili çıkış kontağı FQ0-FQ79 set kontağı QS0-QS31 32 reset kontağı QR0-QR31 timer 32 zamanlayıcı Tımer0-Tımer31 counter 32 sayıcı Count0-Count31 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 Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi. Sembol Parametreler clock Adet Açıklamalar 32 giriş, çıkış, sayıcı, zamanlayıcı gibi bilgileri belli comparator bir değerle yada yine giriş, çıkış,sayıcı, zamanlayıcı gibi farklı bir değerle karşılaştırır. ınputtan seçilen değeri aynen outputdan seçilen add move instructıon değere atar. add nop instruction hiçbir işlem yapmaz Tablo 3.2. Tablo 3.1’in devamı 3.6. Ladder Diyagram Oluşturma Ladder diyagram oluşturmak oldukça kolay bir işlemdir. DCI PLC de karşımıza gelen sayfa hücrelere ayrılarak ladder diyagrama hazır hale getirilmiştir. Araç çubuklarında kullanılacak olan kontakların kısayolları bulunmaktadır. Kontaklar oradan işaretlendikten sonra ekrandaki hücrelerden uygun olan yere tekrar işaretlenerek bırakılabilmektedir. Bırakıldığında otomatik olarak yeni bir pencere açılır. Bu pencerede kullanılan kontağın etiketi veya fonksiyonların değerleri girilir. Ladder diyagram oluşturmada dikkat edilmesi gereken bazı kurallar bulunmaktadır. Ladder diyagram oluştururken bir satıra birden fazla paralel kol bağlanamamaktadır. Ayrıca bağlanan paralel kolda 3. hücreden 8. hücreye kadar bağlanabilmektedir. Yani ilk iki ve son hücreye paralel kol bağlanamamaktadır. Şekil 3.10’da ladder diyagram oluşturulması işlemi görülmektadir. Gökay ÖZKAN, DCI PLC ile Otomatik Kapı Sisteminin Kumandasının Gerçekleştirilmesi, Niğde Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi. Şekil 3.10. Ladder diyagram oluşturma 3.7. Ladder Diyagramının Test Edilmesi (Simülasyon) Ladder diyagramın test edilmesi iki şekilde yapılabilmektedir. Birincisi programın simülasyonu yapılarak, ikincisi ise program direk çalıştırılarak test edilebilir. Tamamen bitmiş olan ladder diyagramın simülasyonunun yapılabilmesi için araç çubuklarından (goto simulation mode) seçeneği seçilir. Ekrana gelen pencereden aktif olmasını istediğimiz girişler seçilir. Seçme işlemi aktif olacak girişin yanındaki kutuyu tıklayarak yapılabilir. Aktif olan giriş ve çıkışların sağ alt köşesindeki daireler boyalı olarak gözükmektedir. Simülasyon programında çıkışlar, ve flagler üzerinde bir değişiklik yapılamaz. Onlar 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 Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi. ladder diyagramdan takip edebiliriz. Şekil 3.11’de DCI PLC’de simülasyon işlemi görülmektedir. Şekil 3.11. Simülasyon işlemi Gökay ÖZKAN, DCI PLC ile Otomatik Kapı Sisteminin Kumandasının Gerçekleştirilmesi, Niğde Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi. BÖLÜM IV OTOMATİK KAPI SİSTEMİ Bu bölümde kumandası gerçekleştirilecek olan otomatik kapı modeli Şekil 4.1’de görülmektedir. Bu kapı modeli 2002 yılında N.Ü. Müh. Mim. Fak. Elektrik-Elektronik Müh. Bölümünde Mehmet Can tarafından bitirme ödevi olarak yapılmıştır (Mehmet Can, 2002). Bu çalışmada bu kapı modeli örnek olarak incelenmiştir. DCI PLC ile kontrol edilecek olan kapı modeli dört ana kısımdan oluşmaktadır. Bunlar: 1. Kapı modeli olarak kullanılan CDROM kapağı 2. Kapı kontrol devresi 3. IR(Infrared) alıcı-verici devresi 4. RF alıcı-verici devresi Şekil 4.1. Otomatik kapı sistemi Gökay ÖZKAN, DCI PLC ile Otomatik Kapı Sisteminin Kumandasının Gerçekleştirilmesi, Niğde Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi. 4.1 Kapı Kontrol Devresi Otomasyon sistemlerinde, herhangi bir mekanik güç isteyen durumlarda elektrik motorları kullanılır. Motorlar kontrol edilecek kapı, kapak, valf v.b gibi elemanlar, dişli veya kayış sistemi ile bağlanır. Böylelikle motorlar fazla yüklenilmemiş olur. Bu uygulamada bir CDROM kapağı kontrol edilecek kapıyı modellemek için kullanılmıştır. Model kapının açılıp kapatılması işlemini gerçekleştiren elektronik devre, röleler ile tasarlanmıştır. 4.1.1. Kapı Modelinin Motor Kontrolü Kapı modeli kontrol devresi Şekil 4.2 de görülmektedir. Bu devre CDROM kapağındaki DC motor ile kapı modelini kontrol etmek için kullanılmıştır. Röle 1 ve röle 2 kapıya yerleştirilmiş sınır anahtarları ile kontrol edilmektedir. Röle 3 ve röle 4 ise motorun yönünü değiştirmek için (motorun armatür voltajını ters çevirmek için) kullanılmıştır. Röle 3-4 ün voltajları DCI PLC ve röle 1-2 tarafından kontrol edilmektedir 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 Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi. DCI PLC kapıyı açmak için röle 3’e transistor vasıtasıyla enerji verir. Kapı açılmaya başlar. Kapının maksimum açılma sınırına geldiğinde SA1 sınır anahtarı kapanır. Sınır anahtarını kapanmasıyla röle 1 çalışır. Röle 1’in çalışması ile röle 3’ün voltajı kesilir ve kapı durur. Kapının kapanması da benzer şekilde çalışmaktadır. 4.2 IR Alıcı-Verici Devresi Ev otomasyon sistemlerinde, otomasyonu gerçekleştirebilmek için birçok birim kullanılır. Bunlar arasında, çevredeki olayları algılamak için kullanılan algılayıcılar, gerekli işlemleri yerine getirebilmek için elektronik veya mekatronik (mekanik–elektronik) işlem birimleri ve tüm sistemi kontrol edebilmek için de merkezi yönetim birimi bulunur. Algılayıcılar ortamdaki hareketi, sıcaklığı, nemi, gazları, ışığı ya da sesi algılar; bu bilgileri bir kodlanmış elektrik sinyaline dönüştürerek elektrik hatları üzerinden iletirler. İşlem birimleriyse, kapının otomatik açılıp kapanmasından, otomatik evcil hayvan besleme sistemine kadar uzanan geniş bir ürün yelpazesine sahiptir. 4.2.1 IR (Infrared) Sensör Bu sistemde kapı aralığında herhangi bir nesne olup olmadığını anlamak için karşıdan ışık görmeli kızılötesi bir algılayıcı kullanılmıştır. Eğer kapı kapanırken aralıkta herhangi bir cisim varsa DCI PLC kapıyı kapatan rölenin enerjisini keser. Devre şeması şekil 4.3’de verilmiştir. Şekil 4.3. IR verici ve alıcı Gökay ÖZKAN, DCI PLC ile Otomatik Kapı Sisteminin Kumandasının Gerçekleştirilmesi, Niğde Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi. 4.2.1.1 Verici Bölüm Şekil 4.3’deki NE 555 entegresi 18 kHz de astable multivibratör olarak çalışmaktadır. NE 555'in çıkışı, infrared led’i süren transistöre gider. Devre iki kısımdan meydana geldiğinden dolayı devreyi birbirinde yalıtmak için D1 diyotu ve 220uF lık kondansatör mutlaka kullanılmalıdır. Çünkü 18 Khz çalışan NE 555 besleme hattına harmonikler oluşturur. Bu harmonikler NE 567 devresini sıçrayacağından entegreye sinyal gelmemesine rağmen yanıltabilir ve sürekli çalışmasını sağlar. 4.2.1.2 Alıcı Bölüm Şekil 4.3’deki fototransistörün çıkışı bir kuvvetlendirici NPN transistörle NE 567 PLL (Phase Locked Loop) entegresinin sinyal girişine bağlanır. NE 567 entegresinin sinyal girişindeki frekans, entegrede programlanan frekansla aynı frekansta ise NE 567’nin 8. bacağı toprak seviyesinde olur ve LED yanar. Programlama frekansı entegrenin 5. ve 6. bacağındaki R-C (5 Kohm potansiyometre, 47 K direnç ve 1 nF kondansatör) elemanlarını değerleriyle frekans ayarlanır (fo=1/[1,1x( R1+R2) xC]). Devre bir bant geçiren filtre gibi davranır. 8 nolu bacağın çıkışı diğer transistorler ile röleyi çalıştırır. 4.3. RF Alıcı-Verici Devresi Uzaktan kumanda sistemleri çok çeşitli yöntemler ile gerçekleştirmektedir. Bunlar infrared, ultrasonik RF(Radyo Freakans) v.b.’dir. RF yöntemi hariç diğer yöntemlerle kumanda sistemleri çok yakın mesafede ve birbirlerini doğrudan gören verici ve alıcı arasına girebilecek bir engel etkileşimi engellemektedir. Halbuki radyo frekansını kullanılarak yapılan uzaktan kumanda uygulamalarında böyle bir problem söz konusu değildir. Etkileşim mesafesi ise kullanılan RF vericisinin çıkış gücü ile doğru orantılı olarak arttırılabilmektedir. Şekil 4.4’te RF alıcı-verici devresinin DCI PLC’ye bağlantısı görülmektedir. Gökay ÖZKAN, DCI PLC ile Otomatik Kapı Sisteminin Kumandasının Gerçekleştirilmesi, Niğde Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi. RF uzaktan kumanda alıcı ve verici iki ana bölümden oluşur.(Şekil 4.4) Alıcıda kod sinyali üretici ve modülatör, vericide ise kod çözücü ve demodülatör bulunmaktadır. Bu bölümde sadece kod sinyali üretici ve kod sinyal çözücüden bahsedilecektir.(Şekil 4.5) Şekil 4.4. RF alıcı- verici devresinin DCI PLC’ye bağlantısı 4.3.1 Kod Sinyali Üretici (MC 145026) Bu kısımda yer alan MC145026 entegresi Motorola firmasını ürettiği özel kodlayıcı bir entegredir. Dokuzlu dip switch gurubu ile belirlenen 9 bitlik sayısal bilgi ile yine bu entegrenin ürettiği özel bir frekanstaki sinyal, pals modulasyonu işlemi ile modüle edilerek; 9 bitlik sayısal kelime ile kodlanmış sinyal elde edilir. Bu sinyal modülatör katının girişine uygulanır. Gökay ÖZKAN, DCI PLC ile Otomatik Kapı Sisteminin Kumandasının Gerçekleştirilmesi, Niğde Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi. Şekil 4.5. Kod üretici ve kod çözücü 4.3.2. Kod Çözücü (MC 145028) RF ile gelen kod MC145028 entegresinin girişine uygulanır. Gelen kod sinyali bu entegrede belirlenmiş kod ile karşılaştırılır. Kod çözücü entegrenin kodu yine 9’lu bir dip switch gurubuyla belirlenmiştir. Kod çözücü ve kod üretici kod girişleri 9 adet olup bunlar da 5’i (A.....E) trinary (3 konumlu) son 4’ü binary (iki konumlu) kod girişleridir. MC145028’de belirlenmiş kod ile verici kod sinyali eşitlik sağlaması halinde entegrenin “11” nolu çıkışa bir pals gelmesine sebep olur. Bu çıkış transistörle güçlendirilerek röleyi çalıştırır. Devre de bu hali ile 3888 değişik kod üretilmektedir. Not: Trinayr giriş üç konumlu giriş anlamına gelir. Bunlar: 1. Girişin şaseye bağlanması: Lojik “0” 2. Girişin +V’ye bağlanması: Lojik “1” 3. Girişin boşta kalması:Z(Yüksek Empedans) 4.4. Sistem için Kontrol Probleminin Tanımlanması 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 Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi. 1. Kapı kapalıyken RF verici butonuna ya da kumanda odasındaki aç butonuna basılırsa kapı açılmaya başlayacak. Kapının açıldığı SA1 sınır anahtarı ile belirlenerek kapı duracaktır. 2. Kapı açıkken RF verici butonuna ya da kumanda odasındaki kapat butonuna basılırsa kapı kapanmaya başlayacak. Kapının kapandığı SA2 sınır anahtarı ile belirlenerek kapı duracaktır. Kapı kapanırken IR alıcı-verici kapı boşluğunda bir engel tespit ederse kapı açılıp, 2 sn açık bekleyecek ve tekrar kapanmaya çalışacaktır. 4.4.1. Sistemin Çalışması: Kapı modeli uzaktan kumanda veya kumanda odasında bulunan butonlar ile kumada edilir. RF uzaktan kumanda veya kapı açma butonuna basıldığında kapı açılır. Açılma işlemi açık sınır anahtarına gelene kadar devam eder. Böylelikle kapı açılmış olur. Kapıyı kapatmak için de RF uzaktan kumandaya veya kapı kapama butonuna basıldığında kapı kapanır. Kapanma sırasında herhangi bir cisim kapı arasından geçerse kapı otomatik durur ve açılmaya başlar. İki saniye sonra kapı tekrar kapanmaya başlar. Eğer cisim ortadan kalkarsa kapı kapanır. Bu şartlara uygun DCI PLC programı yazılarak sistemin kontrolü gerçekleştirilmiştir. Yazılım EK-1’de verilmiştir. Kontrol edilen sistemde bulunan buton, anahtar, sensör ve motor gibi elemanların DCI PLC’deki karşılıkları Tablo 4.1’ de verilmiştir. Tablo 4.1. DCI PLC’de giriş ve çıkışların tanımlanması Buton, Anahtar ve Sensörlerin DCI PLC'deki Karşılıkları DCI PLC Otm. Kapı Sistemi Açıklama QY0 AÇ Kapıyı açmak için gönderilen bilgi QY1 KAPAT Kapıyı kapatmak gönderilen bilgi IY1 SA1 Kapı açık, sınır anahtar bilgisi IY0 SA2 Kapı kapalı, sınır anahtar bilgisi IY4 SW2 Kapı aç buton bilgisi IY5 SW1 Kapı kapat buton bilgisi IY2 IR IR sensör bilgisi IY3 RF RF(Radyo Frekans) uzaktan kumanda bilgisi Gökay ÖZKAN, DCI PLC ile Otomatik Kapı Sisteminin Kumandasının Gerçekleştirilmesi, Niğde Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi. BÖLÜM V SONUÇ Bu çalışmada DCI PLC ile bir model kapının kontrolü gerçekleştirilmiştir. Sistemin kontrolü için DCI PLC’de bir program yazılmış ve sistem yazılan bu program doğrultusunda istenilen şekilde çalışmıştır. DCI PLC’nin programlanmasında kullanılan ladder programlama dili, günümüzde gerek röleli sistemler gerekse diğer kumanda ve kontrol sistemlerinde yaygın olarak kullanılan bir programlama dilidir. Uygulamalarda kullanılan otomatik kapı sistemi, gerçek bir otomatik kapı sistemiyle benzerlik taşımaktadır. DCI PLC programının dezavantajları öncelikle bir hafızasının olmayışıdır. Sürekli PC’ye bağlı olarak çalışmaktadır. Programlamasında karşımıza çıkan zorluklar ise bir satıra birden fazla paralel kolun bağlanamaması ve bağlanacak olan paralelinde 3. ve 8. hücre arasına bağlanabilir olmasıdır. DCI PLC normal PLC’lere nazaran daha düşük maliyetli ve görseldir. 32 adet girişi ve 32 adet çıkışı program çalışırken PC ekranından ve DCI PLC kartından takip edebilmekteyiz. Deney seti olarak kullanılmaya yeterince uygundur. Sonuç olarak satıra istenildiği gibi bir paralel kol bağlanamaması dışında bir sorun olmadığı, kullanışlı bir PLC olduğu tespit edilmiştir. Gökay ÖZKAN, DCI PLC ile Otomatik Kapı Sisteminin Kumandasının Gerçekleştirilmesi, Niğde Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, 2002-2003 Eğitim-Öğretim Yılı Bitirme Ödevi. KAYNAKLAR [1] DCI PLC. Elektor Electronics. 06/2001. [2] Can M., 2002. RF ile Uzaktan Kumandalı Otomatik Kapının Gerçekleştirilmesi Bitirme Ödevi. Niğde Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü. Niğde [3] Çetinkaya A., 2002. Soft PLC Bitirme Ödevi. Niğde Üniversitesi MühendislikMimarlık Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü. Niğde [4] Programlanabilir Kumanda Cihazının (PLC) Yapısı ve Fonksiyonu, (Programlanabilir Kumanda ve PLC, Sancak Y. Kantaroğlu, Programlanabilir Lojik Kontrolörler ve Uygulamaları, Doç. Dr. S. Kurtalan, PLC, M. Yağımlı, F. Akar) INTERNET SITELERI [1] http://home.planetinternet.be/~dc11cd/