View
232
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
7/23/2019 Controll Labgg
http://slidepdf.com/reader/full/controll-labgg 1/35
T.C.
KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ
MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ
ELEKTR İK – ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ
PLC İLE AKILLI TRAFİK KONTROLÜ
BİTİRME ÇALIŞMASI
EREN BULUT
179942
TAHİR İŞBAKAN
179960
MAYIS 2011
TRABZON
7/23/2019 Controll Labgg
http://slidepdf.com/reader/full/controll-labgg 2/35
T.C.
KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ
MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ
ELEKTR İK – ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ
PLC İLE AKILLI TRAFİK KONTROLÜ
BİTİRME ÇALIŞMASI
EREN BULUT
179942
TAHİR İŞBAKAN
179960
TEZ DANIŞMANI
PROF.DR.SEFA AKPINAR
MAYIS 2011
TRABZON
7/23/2019 Controll Labgg
http://slidepdf.com/reader/full/controll-labgg 3/35
II
ÖNSÖZ
Karayolunda güvenli bir trafik akışının elde edilmesi, çoğunlukla kavşaklarda doğru bir
sinyalizasyon yapılmasına bağlıdır. Günümüzde gelişen teknoloji ile birlikte birçok trafik
sinyalizasyonu kontrol sistemi ortaya çıkmıştır. Gün geçtikçe artan trafik sorunları
beraberinde trafik kontrolünün ve sinyalizasyonunun kamera ve bilgisayar sistemleri ile tek
bir merkezden kontrol edilmesi ihtiyacını ortaya çıkarmıştır. Fakat bu sistemlerin maliyeti
ve yetkili kişilerin sürekli kontrol merkezlerinde bulunma gerekliliği göz önüne alındığında
farklı kontrol sistemlerine eğilim olmuştur. Tüm bunlar trafik sinyalizasyonu vedolayısıyla trafik akışını kontrol edecek en makul sistemlerin otomatik kontrol sistemleri
olduğunu ortaya çıkarmıştır. PLC (Programlanabilir Lojik Kontrolör) , kurulumunun kolay
ve böyle sistemler için oldukça kullanışlı olması nedeniyle trafik sinyalizasyonunda
çoğunlukla tercih edilen bir mikro denetleyicidir.
Trafik yoğunluğunun fazla olmadığı bölgeler de, trafikte seyir eden bir aracın, trafik
kontrollü bir kavşağa gelmesi halinde diğer yönlerden araç gelmediği takdirde kırmızı
ışıkta beklemesi hem zaman hem de yakıt kaybına neden olmaktadır. Yapılan bu çalışmada
tasarlanan akıllı trafik kontrolü simülasyonu ile yukarıda belirtilen soruna bir çözüm yolu
bulunması hedeflenmiştir. Ayrıca bu çalışmanın gerçek sistemlere uygulanması ile trafik
kurallarının daha uygulanabilir hale gelmesi ve trafik akışının hızlandırılması
amaçlanmıştır.
Her şeyden önce bizleri bugünlere getiren ailelerimize, bu çalışmada bizden
yardımlarını esirgemeyen sayın hocamız Prof. Dr. Sefa AKPINAR’a, malzeme temininde
bizlere yardımcı olan bölüm başkanı sayın Prof. Dr. İ. Hakkı ALTAŞ hocamıza ve
mühendislik fakültesi dekanı Prof. Dr. Alemdar BAYRAKTAR hocamıza teşekkürü bir
borç biliriz.
Eren BULUT & Tahir Burak İŞBAKAN
Trabzon 2011
7/23/2019 Controll Labgg
http://slidepdf.com/reader/full/controll-labgg 4/35
III
İÇİNDEK İLER
Sayfa No
ÖNSÖZ .................................................................................................................................. II
İÇİ NDEK İLER .................................................................................................................... III
ÖZET ..................................................................................................................................... V
SEMBOLLER VE KISALTMALAR ................................................................................. VI
ÇALIŞMA TAKVİMİ ........................................................................................................ VII
1. GİR İŞ ................................................................................................................................ 1
1.1. PLC ( Programlanabilir Lojik Kontrolör) ....................................................................... 1
1.2. PLC’nin Avantajlar ı ...................................................................................................... 2
1.3. PLC ile Röleli sistemlerin kar şılaştır ılması ..................................................................... 2
1.4. PLC’ler ile bilgisayarlı kontrol sistemlerinin kar şılaştır ılması ...................................... 31.5. İhtiyaç duyulan PLC’nin seçimi ..................................................................................... 3
1.6. PLC’nin Birimleri ve İşlevleri ......................................................................................... 4
1.6.1. Giriş Birimi .................................................................................................................. 4
1.6.2. Çık ış Birimi .................................................................................................................. 5
1.6.3. Merkezi İşlem Birimi (CPU) ........................................................................................ 6
1.6.4. Mikroişlemci Birimi ..................................................................................................... 6
1.6.5. Bellek Birimi ................................................................................................................ 6
1.6.6. Güç Kaynağı ................................................................................................................. 7
1.6.7. Diğer Birimler .............................................................................................................. 7
1.7. PLC’nin programlanma mantığı ..................................................................................... 7
1.7.1. Ladder Diyagram ( Merdiven Diyagramı) ................................................................... 8
1.7.1.1. Normalde Açık Kontak ............................................................................................. 8
7/23/2019 Controll Labgg
http://slidepdf.com/reader/full/controll-labgg 5/35
IV
Sayfa No
1.7.1.2. Normalde Kapalı Kontak .......................................................................................... 8
1.7.1.3. Çık ış (Sanal Röle) ..................................................................................................... 9
1.8. Zamanlayıcılar ................................................................................................................ 9
1.8.1. Kapamada gecikmeli zamanlayıcılar (TON) .............................................................. 10
1.8.2. Kapamada Gecikmeli Kalı
cı
Tip (Toplamalı
Tip) Zamanlayı
cı
lar (TONR) ............. 101.8.3. Açmada Gecikmeli Zamanlayıcılar(TOFF) ............................................................... 10
1.9. Set ve Reset Komutlar ı .................................................................................................. 10
1.10. Trafik Sinyalizasyonu ................................................................................................. 11
1.10.1. Trafik Sinyalizasyonunun Faydalar ı ........................................................................ 11
2. YAPILAN ÇALIŞMALAR ............................................................................................. 12
2.1. Kavşak Tasar ımı ............................................................................................................ 12
2.2. Kavşak Tasar ımında Kullanılan Trafik Işıklar ı ............................................................. 13
2.3. Tasar ımda Kullanılan Sensörler .................................................................................... 14
2.4. Çalışmada Kullanılan PLC ............................................................................................ 16
2.4.1. Çalışmada Kullanılan PLC Programı ......................................................................... 16
2.4.2. Yapılan Çalışmanın S7-200 Simulatöründe Testi ...................................................... 22
2.4.3. Yapılan Çalışmadaki Programının Simatic S7-200 Dilinde Yazılması ..................... 22
3. SONUÇLAR .................................................................................................................... 25
4. ÖNER İLER ...................................................................................................................... 26
5. KAYNAKLAR ................................................................................................................. 27
7/23/2019 Controll Labgg
http://slidepdf.com/reader/full/controll-labgg 6/35
V
ÖZET
Nüfus yoğunluğunun fazla olmadığı kırsal kesimlerde veya kalabalık nüfuslu kentlerde
trafik yoğunluğunun az olduğu zamanlarda, trafikte seyir eden bir aracın trafik kontrollü
bir kavşağa gelmesi halinde diğer yönlerden bir araç gelmediği halde kırmızı ışıkta belirli
bir süre beklemesi vakit ve enerji kaybına neden olmaktadır. Yapılan bu çalışmada PLC
ile akıllı trafik kontrolü simülasyonunu gerçekleştirilerek, diğer yönlerden gelen araç
olmadığı halde kırmızı ışıkta yakalanan araçların uzun süre beklemeden geçmesi
sağlanmıştır. Bu, herhangi bir yolda kırmızı ışığa yakalanan bir araç olduğunda, bu
kavşaktaki diğer tüm yönleri ve aracın geldiği yönü sensörler vasıtasıyla kontrol ederek,
diğer yönlerden araç gelmediği takdirde PLC’ ye yazılan program sayesinde bekleyen
aracın bulunduğu ve onun güzergahındaki tüm trafik ışıkları kırmızı ışıktan yeşil ışığa
çevrilerek sağlanmıştır.
Çalışmanın ilk bölümünde PLC ile ilgili temel bilgilere yer verilmiştir. PLC’nin yapısı,
giriş çıkış bağlantıları ve programlanmasında kullanılan yapılar hakkında bilgi verilmiştir.
İkinci bölümde ise simülasyonda kullandığımız kavşak tasarımı ve bu kavşaktaki trafik
ışıklarının kontrolünü sağlayan PLC programından bahsedilmiştir. Son bölümde ise
yapılan bu çalışmada elde edilen çıkarımlar değerlendirilmiş ve bu çalışmanın gerçek
uygulamalarda nasıl yapılması gerektiğinden bahsedilmiştir.
7/23/2019 Controll Labgg
http://slidepdf.com/reader/full/controll-labgg 7/35
VI
SEMBOLLER VE KISALTMALAR
Bu çalışmada kullanılmış olan semboller ve kısaltmalar, açıklamaları ile birlikte aşağıda
sunulmuştur.
Semboller Açıklama
V volt
mV milivolt
A amper
mA miliamper
ᵒ C santigrad derece
cm santimetre
cm2 santimetrekare
Kısaltmalar Açıklama
AC Alternatif Akım (alternating current)
DC Doğru Akım (direct current)
Led Işık yayan diyot (Light emitting Diode)
PVC Poli Vinil Klorür ( polyvinyl chloride)
PLC Programlanabilir Lojik Kontrolör
CPU Merkezi İşlemci Birimi (Central Process Unit)
PC Bilgisayar (Personal Computer)
7/23/2019 Controll Labgg
http://slidepdf.com/reader/full/controll-labgg 8/35
M A R T
N İ S A N
M A Y I S
H A Z İ R A N
Çalışma Takvimi
3 . H a f t a
4 . H a f t a
1 . H a f t a
2 . H a f t a
3 . H a f t a
4 . H a f t a
1 . H a f t a
2 . H a f t a
3 . H a f t a
4 . H a f t a
1 . H a f t a
Ç a l ı ş m a i ç i n t e o r i k
a r a ş t ı r m a y a p ı l m a s ı
X
X
Ç a l ı ş m a d a k u l l a n ı l a c a
k
m a l z e m e s e ç i m i i ç i n
a r a ş t ı r m a y a p ı l m a s ı
X
X
U y g u n m a l z e m e s e ç i m
i
v e s i p a r i ş e d i l m e s i
X
X
VII
K u l l a n ı l a n m a l z e m l e r
h a k k ı n d a t e o r i k
a r a ş t ı r m a
X
X
X
P r a t i k ç a l ı ş m a
X
X
X
X
B i t i r m e k i t a b ı
h a z ı r l a n m a s ı
X
X
S u n u m
X
7/23/2019 Controll Labgg
http://slidepdf.com/reader/full/controll-labgg 9/35
1.GİRİŞ
1.1. PLC ( Programlanabilir Lojik Kontrolör)
PLC kısaltması, ingilizce yazılışı olan “Programmable Logic Controller” kelimelerinin baş
harflerinden oluşmuştur. İlk defa 1969 yılında otomotiv sanayinde üretim bantlarının otomatik
kontrolünde kullanılmıştır. Günümüzde de endüstriyel otomasyon sistemlerinin önemli bir
alanını oluşturan kumanda ve geri beslemeli kontrol sistemleri PLC’ ler ile gerçekleştirilir.
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[1].
PLC’ler aritmetik ve özel matematiksel işlemlerin yapılmasını sağlayan komutlar
içermektedir. Komut kümesinin gelişmesi ile daha karmaşık kumanda ve kontrol işlemleri
yapılabilmektedir. PLC’lerin en yaygın olarak kullanıldığı alanlar endüstriyel otomasyon
sistemlerinin kumanda devreleridir. Bilindiği gibi kumanda devreleri yardımcı röle, kontaktör,
zaman rölesi ve sayıcı gibi elemanlarla gerçekleşen devrelerdir. Günümüzde bu tür devrelerin
yerini aynı işlevi sağlayan PLC’li kumanda sistemleri almıştır. PLC’ler endüstriyel
otomasyon sistemlerinde doğrudan kullanıma uygun özel giriş ve çıkış birimleri ile
donatılmışlardır. Girişe basınç, seviye, sıcaklık algılayıcıları ve buton gibi iki değerli lojik
bilgi taşıyan elemanlar, çıkışa ise kontaktör, selenoid valf gibi kumanda devre elemanlarının
sürücü elemanları doğrudan bağlanabilir. PLC’ler lojik, sıralama, sayma, veri işleme,
kar şılaştırma ve aritmetik işlemler gibi fonksiyonlar ı programlama desteğiyle girişleri
değerlendirip çık ışlar ı atayan, bellek, giriş/çık ış, CPU ve programlayıcı bölümlerinden oluşan
entegre cihazlardır[2].
PLC temel olarak;
a) Bir sayısal işlemci bellek,
b) Giriş ve çıkış birimleri,
c) Programlayıcı birimi,
d) Besleme güç kaynağı
gibi temel kısımlardan oluşmaktadır. Şekil 1.1’de PLC’nin blok diyagramı verilmiştir.
7/23/2019 Controll Labgg
http://slidepdf.com/reader/full/controll-labgg 10/35
2
Şekil 1.1. PLC’nin blok yapısı
1.2. PLC’nin Avantajları
PLC'lerin, daha önce kullanılan klasik sistemler ile karşılaştırıldığında bir çok avantajı
vardır. Eski sistemlerin getirdiği birtakım zorluklar bugün PLC'lerin yaygınlaşması ile
aşılmıştır. PLC sistemleri önceki sistemlere göre daha az yer kaplamaktadır. Dolayısıyla
kontrol sisteminin yer aldığı dolap ya da pano boyutları oldukça küçülmektedir. Sınırlı
alanlarda kontrol mekanizmasının kurulması imkanı ortaya çıkmıştır. Sistem için sarf
edilen kablo maliyetleri nispeten daha azalmıştır. Ayrıca PLC sisteminin kurulmasının
kolay olması ve kullanıcıya, kurulu hazır bir sistemin üzerinde değişiklik ve ilaveleri
kolayca yapabilme esnekliğinin sağlanması, PLC'lerin giderek yaygınlaşmasına ve
endüstride her geçen gün daha fazla kullanılmalarına neden olmuştur [2].
1.3.PLC ile R öleli sistemlerin karşılaştırılması
Özet olarak PLC ile Röle maddeler halinde aşağıdaki gibi karşılaştırılabilir :
a) PLC ile daha karmaşık kontrol işlemleri yapılabilir, dolayısıyla endüstriyel
otomasyona rölelere göre daha uygundur.
b) PLC’ler daha güvenilir ve daha uzun ömürlüdürler.
c) PLC’ler daha hızlı çalışırlar ve gürültü sorunu yoktur.
d) PLC’ler daha az bağlantıya ihtiyaç duyarlar , bu yüzden röle kullanılan sistemlere
göre kablo maliyeti daha düşüktür.
Algılayıcılar,Anahtar,
Buton
Çıkışbirimi
GirişBirimi İşlemci
Programlama
Cihazları
Kontaktör,Selenoid
bobini
7/23/2019 Controll Labgg
http://slidepdf.com/reader/full/controll-labgg 11/35
3
e) PLC’li sistem daha uzun süre bakımsız çalışır ve ortalama bakım onarım süresi
daha azdır.
f) Teknik gereksinimler değişip arttıkça PLC’li sistem az bir değişiklikle ya da hiçbir
değişikliğe gereksinim duyulmadan yeniliğe adapte edilebilirken röleli sistemde bu
oldukça zordur.
g) PLC’ler daha az bir yer kaplar ve enerji harcarlar .
h) Endüstriyel bir süreç üzerinden yapılan bir değerlendirmede PLC’ler ile yapılan
kontrol işlemleri daha ucuzdur.
i) PLC’ler matematiksel işlem yapma, sayma, geciktirme, kayıt etme, kaydırma
yeteneklerine sahiptirler[1-3].
1.4. PLC’ler ile bilgisayarlı kontrol sistemlerinin karşılaştırılması
Özet olarak PLC ile PC hakkında şunlar söylenebilir:
a) PLC’li sistem endüstriyel ortamdaki yüksek düzeydeki elektriksel gürültü
elektromanyetik parazitler , mekanik titreşimler, yüksek sıcaklıklar, nemli, yağlı ve
kirli ortamlar gibi olumsuz koşullar altında çalışabilir.
b)
PLC’lerin yazılımları kontrol ve kumanda için gerekli programın yapımınamüsaittir. Endüstriyel amaçlı PC’ler bu özelliğe sahip olmasına rağmen normal
PC’ler bu özelliğe sahip değildir. Ancak uygun uyuşum program ve devreleri ile bu
PC’lerde PLC görevi yapabilirler .
c) PLC’ler üretilirken özellikle kontrol ve kumanda yeteneği üzerinde durulur. Bu
amaçla statik anahtarlar ve statik rölelerle donatılmışlardır. Bunlarda merkezi
işlemci birimi tarafından belleğine yerleştirilmiş özel bir program yardımıyla açılıp
ve kapatılır. Bununla birlikte PLC’nin çıkış birimlerindeki cihazlar durdurulur veyaçalıştırılır.
d) Ayrıca PC tabanlı sistemin, güncel teknolojideki yeniliklere adapte olabilmesi
açısından kullanım süresi daha kısadır.
e) PLC’de arızlara teşhis koyma ve arızayı giderme PC’lere göre daha kolaydır.
1.5.İhtiyaç duyulan PLC’nin seçimi
PLC’yi seçerken ele alınması gereken hususlar aşağıda maddeler hallinde sıralanmıştır.
7/23/2019 Controll Labgg
http://slidepdf.com/reader/full/controll-labgg 12/35
4
a) PLC’nin, çıkış birimlerine bağlanmış olan kontrol ettiği cihazların gerektirdiği gücü
karşılayabilme yeteneğine sahip olması gerekir.
b) PLC’lerin programlama konsolu olmalı bunun yanında PC’de de program yapma
imkanı olmalıdır.
c) PLC’nin giriş-çıkış kontak sayısı ve tipleri ihtiyacı karşılayacak türden olmalıdır.
d) Analog ve Dijital giriş-çıkışa olan ihtiyacı PLC’nin karşılayabiliyor olması gerekir.
e) Aynı işlevi gerçekleştiren ve aynı kaliteye sahip farklı fiyatları olan PLC’lerden
ucuz olanın tercih edilmesi.
f) PLC’nin, ihtiyaç duyulan bellek tipini ve kapasitesini karşılayacak yetenekte
olmalıdır.
g)
Kullanacak pr ogramlama dilinin PLC’de bulunması gerekir.( Ladder, Boolen,
Grafset)
h) PLC’nin, kendi arızasını kendi ihbar eden ( ışıklı, sesli uyarı ) ve arızaların en kısa
zamanda, en kısa çabayla giderilebilecek yetenekte olması gerekir.
i) PLC’nin diğer PLC veya PC’ler ile haberleşme yeteneğine sahip olması gerekir.
j) PLC’nin kullanım klavuzunun yeterli olması PLC’nin kullanımı hakkındaki bütün
bilgileri içermesi gerekir.
1.6.PLC’nin Birimleri ve İşlevleri
PLC, üç temel birimden oluşur.Bunlar giriş birimi,çıkış birimi ve merkezi işlem birimi
(CPU)’dir. Ayrıca hafıza (bellek), güç kaynağı, diğer birimler ve programlayıcı birim de
olmalıdır.
1.6.1. 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.
7/23/2019 Controll Labgg
http://slidepdf.com/reader/full/controll-labgg 13/35
5
Şekil 1.2. de 200-240V AC gerilim ile uyarılan bir giriş birimi devresi verilmiş tir. PLC
giriş birimi devresine gelen bir işaretin lojik 1 ve lojik 0 kabul edildiği alt ve üst sınır lar
mevcuttur.
Şekil 1.2. PLC’nin giriş birimi[1].
1.6.2. 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. Bu kısımda optokuplörler yardımı ile +5V DC gerilim, iş
elemanlarının çalışma gerilimi olan +24 DC veya 220V AC gerilimlere dönüştürülür . Şekil
1.3’ de PLC’ nin çıkış birimi verilmiştir.
7/23/2019 Controll Labgg
http://slidepdf.com/reader/full/controll-labgg 14/35
6
Şekil 1.3. PLC’nin çıkış birimi[1].
1.6.3.Merkezi İşlem Birimi (CPU)
İşlemci, PLC sistem programı altında kullanıcı programını yürüten, PLC’nin çalışmasını
düzenleyen ve bu işlemleri yapmak için gerekli birimleri bulunan bir elemandır. İşlemci
bütün mantık işlemlerini ve hesaplamaları yaparak programın derlemesini ve çalışmasını
yürütür. Bu birim güç kaynağı, bellek modülleri, giriş ve çıkış birimleri arasındaki
haberleşmeyi sağlar.
CPU, mikroişlemci, bellek ve güç kaynağı alt birimlerinden oluşmaktadır.
1.6.4. Mikroişlemci Birimi
Bu alt birimin görevi matematiksel ve lojik işlemleri yapmaktır.
1.6.5. Bellek Birimi
Bu alt birimin görevi verileri ve bilgileri saklamak ve gerektiğinde bunları ilgili
birimlere göndermektir. Altı tip bellek(hafıza) birimi vardır.
7/23/2019 Controll Labgg
http://slidepdf.com/reader/full/controll-labgg 15/35
7
a) RAM (Random Access Memory) Bellek : Bu bellek PLC’ nin enerjisi kesildiği
zaman taşımakta olduğu program bilgisini kaybeder.Ancak PLC’ deki DC batarya
kullanıcı programının CPU’dan silinmesini engeller.
b)
ROM (Read Only Memory) Bellek : Bu bellek PLC’nin enerjisi kesildiğinde
hafızasında bulunan veri ve bilgileri kaybetmez, her türlü koşulda saklı tutar.
Ayrıca ROM’a yüklenmiş olan program çalışma esnasında değiştirilemez ve
silinemez.
c) PROM : Programlanabilir ROM olup kullanıcı bir defaya mahsus olmak üzere
programlar ve daha sonra silinemez.
d) EPROM : Silinebilir PROM olup üstünde bulunan bir pencereden ultraviyole ışın
ile yüklü olan program silinebilir.
e) EEPROM : Elektrik ile silinebilir EPROM olarak tanımlanabilir. Daha hızlı ve
daha kolay bir şekilde silme işlemi gerçekleştirilir.
f) NOVRAM (Nonvolatile RAM) : Enerji kesildiğinde bilgisi kaybolmayan bir bellek
türü olup EEPROM ve RAM’ın kombinasyonudur.
1.6.6. Güç Kaynağı
AA kaynağından alınan güç DA’ ya dönüştürülerek PLC’ nin ilgili birimleri beslenir.
Enerji kesilmesi anında PLC’ yi besleyen yedek güç kaynağına ihtiyaç vardır. PLC, pil
veya akü ile dâhili olarak veya şebeke gerilimi ile beslenir. Şebeke gerilimi 110 / 220 V
AC veya 12 / 24 V DC olan tipleri vardır.
1.6.7. 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, PLC tarama süresinden daha hızlı değişen işaretlerin algılanıp değerlendirilmesi
amacıyla kullanılır.
1.7. PLC’nin programlanma mantığı
PLC’de programlamayı üç değişik şekilde yapmak mümkündür.
7/23/2019 Controll Labgg
http://slidepdf.com/reader/full/controll-labgg 16/35
8
a) Ladder diyagram(merdiven diyagramı)
b) Komut listesi ile yapılan programlama(STL=Statement list editor)
c) Fonksiyon blok diyagramı (FBD) ile programlama
Bu programlar arasında en çok kullanılanı Ladder diyagramıdır. Bu programda devrenin
çalışmasını izlemek daha kolaydır. Bu program gerçek bağlantıyı verir. PLC Ladder
diyagramıyla hazırlanan bir projeyi, STL ve FBD yazılımlarına kendiliğinden
çevirmektedir. Program hangi yöntemle yazılırsa yazılsın diğer yazılım şekillerini
bilgisayar ekranından görmek mümkündür. Ancak bu uygulama her marka PLC’de yoktur.
1.7.1. Ladder Diyagram ( Merdiven Diyagramı )
Ladder diyagramı ile programlama, açık kapalı kontak simgeleri ile mantıksal ilişkinin
gösterildiği bir programlama dilidir. Elektriksel kumanda devrelerine benzediğinden en
yaygın olarak kullanılan programlama dilidir.
1.7.1.1. Normalde Açık Kontak
Normalde açık kontak lojik 1 işaretini aldığında kontağını kapatır. Normalde açık bir
kontak kontağını kapattığında enerji akışı olur. Seri bağlandığı zaman, normalde açık
kontak, takip eden ladder elemanı ile lojik olarak AND’lenmiş olur. Paralel bağlandığında
ise OR mantığı kullanılmış olur. Şekil 1.4’ de normalde açık kontağın Ladder
diyagramdaki gösterimi verilmiştir.
Şekil 1.4. Normalde açık kontak
1.7.1.2. Normalde Kapalı Kontak
Normalde kapalı kontak lojik 0 değerini aldığında enerji akışına izin verir. Lojik 1
değerini aldığında ise kontağını açarak enerji akışına izin vermez. Seri bağlandığı zaman,
7/23/2019 Controll Labgg
http://slidepdf.com/reader/full/controll-labgg 17/35
9
normalde kapalı kontak, takip eden Ladder elemanı ile lojik olarak AND’lenmiş olur .
Paralel bağlandığında ise OR mantığı kullanılmış olur. Şekil 1.5’ de normalde kapalı
kontağın Ladder diyagramdaki gösterimi verilmiştir.
Şekil 1.5. Normalde kapalı kontak
1.7.1.3. Çıkış (Sanal Röle)
Ladder diyagramında merdiven basamağının en sonundaki elemandır. Bu eleman
enerjilendiğinde PLC’nin ilgili çıkışındaki işlemi devreye sokar. İki veya daha fazla röle
birbirlerine seri bağlanamaz, ancak paralel bağlanabilirler. Şekil 1.6’ da çıkış kontağının
Ladder diyagramdaki gösterimi verilmiştir.
Şekil 1.6. Çıkış(Sanal Röle)
1.8.Zamanlayıcılar
Zaman gecikmesi üreten sisteme zamanlayıcı adı verilir.Otomatik kontrol sistemlerinde
bir işlemden diğer bir işleme geçiş, zamanlayıcı elemanlar ının belirledikleri süre ile
gerçekleştirilebilir. Bu tür kumandalara süreç kontrollü kumanda veya zamana bağımlı
kumanda adı verilir. Zamanlayıcı içeriği 16 bitlik bir veri alanında tutulur ve zamanlayıcıdurumu aynı simgelerle adreslenen 1 bitlik bir veri alanında bulunur. Zamanlayıcı adresleri ile
ilgili bir işlem yapılırken uygulanan komuta bağlı olarak zamanlayıcı içeriği yada zamanlayıcı
biti kullanılır. Örneğin, 1 bitlik işlem yapan komutlar yürütüldüğünde zamanlayıcı biti, 16 bitlik
işlem yapan komutlar yürütüldüğünde zamanlayıcı kaydedicisi içeriği (16 bit) ile ilgili işlem
yapılır [1,3].
Genellikle üç tür zamanlama elemanı kullanılır.
a)
Kapamada gecikmeli zamanlayıcılar
b) Kapamada gecikmeli kalıcı tip zamanlayıcılar
7/23/2019 Controll Labgg
http://slidepdf.com/reader/full/controll-labgg 18/35
10
c) Açmada gecikmeli zamanlayıcılar
1.8.1. Kapamada gecikmeli zamanlayıcılar (TON)
Girişine enerji geldikten bir süre sonra çıkışını aktif yapan yani kontaklarının konumunu
değiştiren, girişindeki enerji kesildiğinde ise kontakları hemen konum değiştiren
zamanlayıcılardır. Klasik kumandada kullanılan düz zaman röleleri gibi görev yaparlar.
1.8.2. Kapamada Gecikmeli Kalıcı Tip (Toplamalı Tip) Zamanlayıcılar (TONR)
Bu tip zaman rölesinin daha önce açıklanan TON zaman rölesi ile temelde aynı
olmasına rağmen aralarında birtakım farklılıklar vardır. Bu farklılık iki zaman rölesinin
girişlerine verilen işaretlere verdikleri tepkilerdir. Her iki zaman rölesi de giriş varken
sayar, giriş yokken saymaz. Girişinde bir işaret olmadığında TON sıfırlanır. Oysa, TONR
sıfırlanmaz, daha önce saydığı zaman değerini saklar. TONR zaman rölesi tekrar
enerjilendiğinde önceki saydığı değerin üzerine ekleyerek yeni sayma işlemini gerçekleştirir .
TON zaman rölesi tek bir aralığın zaman kontrolü için kullanılır ken, TONR birden çok
aralığın zaman kontrolünde kullanılır..
1.8.3. Açmada Gecikmeli Zamanlayıcılar(TOFF)
Girişine enerji gelir gelmez çıkışını aktif yapan yani kontaklarının konumunu değiştiren,
girişindeki enerji kesildiğinde ise zamanlayıcı sayma işlemini başlatır ayarlanan zaman
sonunda kontakları konumunu değiştirir . Klasik kumanda devrelerinde kullanılan ters
zaman rölesi gibi çalışır.
1.9. Set ve Reset Komutları
Set komutu bir haf ıza alanının istenilen bitinden itibaren n adet biti set (lojik 1) yapmak
için kullanılır. Set yapılan çık ışlar haf ızaya alınır ve reset yapılana kadar aktif durumda
kalır. Reset komutu ise bir haf ıza alanının istenilen bitinden itibaren n adet biti reset (lojik
0) yapmak için kullanılır.
7/23/2019 Controll Labgg
http://slidepdf.com/reader/full/controll-labgg 19/35
11
1.10. Trafik Sinyalizasyonu
Trafik akışının kontrol altına alınması, şoför, sürücü ve yayalara gerekli bilgilerin
verilmesi, ikazların yapılması için diğer trafik işaretleri ile birlikte kullanılan ve genel
olarak elektrik ve çeşitli renkli ışıklar ile çalışan trafik işaretlerine ışıklı işaret veya sinyal
denilmektedir. Trafik akımlarının birbirini kesmeleri halinde, gecikmeleri ve kazaları
azaltmak için uygun kontrol sistemi kullanmak gerekir. Alt üst geçitler, dur işaretleri,
polisle kontrol gibi tedbirleri ile beraber ışıklı işaretler de mevcuttur ve daha çok
kullanılmaktadır. Işıklı işaretler aynı anda bütün akımlara geçit hakkı vermezler. Bugün
ışıklı işaretlerde kabul edilen renklerden kırmızı durmak gerektiğini, yeşil yolun açık
olduğunu, sarı ise işaret sistemine göre durmayı veya harekete hazır olunmasını ifade
etmektedir.
1.10.1. Trafik Sinyalizasyonunun Faydaları
Trafik sinyalizasyonu kullanıldığında sağlanacak yararlar maddeler halinde aşağıda
belirtilmiştir [4].
a)
Trafik akışı daha düzenli bir hal alır. b) Trafik kazaları azaltılabilir.
c) Trafiğin yoğun olduğu taraf zaman zaman durdurularak, trafik akışının zayıf
olduğu tarafa da geçiş hakkı verilmiş olur.
d) Trafik yoğunluğunun fazla olduğu bölgelerde yayalara da geçiş hakkı sağlanmış
olur.
e) Trafik kontrolü otomatik olarak yapıldığında söz konusu bölgede trafik akışını
kontrol edecek bir görevliye ihtiyaç duyulmaz.
7/23/2019 Controll Labgg
http://slidepdf.com/reader/full/controll-labgg 20/35
2. YAPILAN ÇALIŞMALAR
Yaptığımız bu çalışmada PLC ile akıllı trafik kontrolü simülasyonunu gerçekleştirerek,
kırmızı ışıkta diğer yönlerden gelen araç olmadığı halde kırmızı ışıkta yakalanan araçların
uzun süre beklemeden geçmesini sağladık. Bunu, herhangi bir yolda kırmızı ışığa
yakalanan bir araç olduğunda, bu kavşaktaki diğer tüm yönleri ve aracın geldiği yönü
sensörler vasıtasıyla kontrol ederek, diğer yönlerden araç gelmediği takdirde PLC’ ye
yazmış olduğumuz program sayesinde bekleyen aracın bulunduğu ve onun güzergahındaki
tüm trafik ışıkları kırmızı ışıktan yeşil ışığa çevrilerek aracın beklemeden geçmesi
sağlanmıştır.
Çalışmanın bu bölümünde simülasyonda kullandığımız kavşak tasarımı, kullanılan
trafik ışıkları, sensörler ve trafik ışıklarının kontrolünü sağlayan PLC programından
bahsedilmiştir.
2.1. Kavşak tasarımı
Kavşak 68x60 cm2’lik bir zemin üzerine tasarlanmıştır. Bu tasarımda yollar 8 cm
genişliğindedir. Yol kenarındaki refüjler 1,5x1 cm2 boyutlarında tasarlanmıştır. İki
bölünmüş yol arasındaki açıklık 13 cm olup, yolların kesiştiği kavşak 13x13 cm2olacak
şekilde boyutlandırılmıştır. Tasarlanan kavşağın benzetimi Şekil 2.1’de verilmiştir.
7/23/2019 Controll Labgg
http://slidepdf.com/reader/full/controll-labgg 21/35
13
Şekil 2.1. K avşak benzetiminin kuşbakışı görünümü
2.2. Kavşak Tasarımında Kullanılan Trafik Işıkları
Trafik ışıkları, 3V’luk kırmızı, sarı ve yeşil ledler kullanarak tasarlanmıştır . Bu ledleri
0,8x10 cm2’lik bir plaka üzerine, ledlerin negatif ( - ) uçları ortak alınıp, pozitif ( + ) uçları
ise kırmızı, sarı ve yeşil için her biri ayrı bir kablo ile çekilmiştir. Bütün led ve kablo bağlantıları lehimleyerek yapılmıştır. Ledler plaka üzerine gerçek trafik ışıklarında olduğu
gibi sırası ile alt alta gelecek şekilde kırmızı, sarı ve yeşil olarak konumlandırılmıştır. Şekil
2.2’de tasarlanan trafik ışığı gösterilmiştir.
7/23/2019 Controll Labgg
http://slidepdf.com/reader/full/controll-labgg 22/35
14
Şekil 2.2. Trafik ışığı
2.3. Tasarımda Kullanılan Sensörler
Bu çalışmadaki sensörler, kavşağa gelen tüm yollardaki araçları kontrol etmek için
kullanılmıştır. Çalışmada kontrol edilecek her bir yolun kenarına bir sensör yerleştirmek
suretiyle toplamda sekiz sensör kullanılmıştır. Bu sensörler, MEFA SENSÖR firması
tarafından üretilen M18 4 telli dc(cisimden yansımalı) plastik gövdeli optik sensörlerdir.
Kullanılan sensörün teknik özellikleri Tablo 2.1’de, görüntüsü ise Şekil 2.3’de verilmiştir.
7/23/2019 Controll Labgg
http://slidepdf.com/reader/full/controll-labgg 23/35
15
Tablo 2.1 Kullanılan optik sensörün teknik özellikleri
Şekil 2.3. Kullanılan sensörün görüntüsü
Hissetme mesafesi (Sn) 0 - 150 mm
Çalışma gerilimi (V) 10 - 30 V dc
Anahtarlama akımı (Ia) 200 mA
Anahtarlama frekansı (f) 100 Hz
Kalıntı gerilimi (Vk ) < 2.5 V dc max.
Akım istemi < 15 mA, 24 V dc
Histerezis (% Sn) < %10
Durum göstergesi Kırmızı led
Korumalar Ters bağlantı, aşırı yük ve kısa devreyekarşı korumalıdır.
Çalışma sıcaklığı -25 – 60
Koruma sınıfı IP67
Gövde malzemesi Siyah plastik
Bağlantı 2m PVC kablo
7/23/2019 Controll Labgg
http://slidepdf.com/reader/full/controll-labgg 24/35
16
2.4. Çalışmada Kullanılan PLC
Bu çalışmada mikrodenetleyici olarak Siemens S7-200 tipi PLC kullanılmıştır. Siemens
S7-200 serisi programlanabilir mikro denetleyicileri, maksimum 64 giriş, 64 çıkış noktası
bulunan küçük boyutlu otomasyon sistemlerinin kumanda devreleri ve 12 analog giriş, 4
analog çıkış noktası gerektiren geri beslemeli kontrol devrelerinin gerçekleştirilmesi için
tasarlanmış bir endüstriyel otomasyon cihazıdır. Bu PLC’lerin beslemesi 24 V DC’ dir.
Şekil 2.4’ de Siemens S7-200’ ün görüntüsü verilmiştir.
Şekil 2.4. Siemens Simatic S7-200[1].
2.4.1. Çalışmada Kullanılan PLC Programı
PLC ile akıllı trafik kontrolü sistemi gerçekleştirilmesi için PLC’ ye yüklenen
programın merdiven diyagramı Şekil 2.5 ‘de gösterilmiştir. Programın yazılımı için
Siemens firmasının yazılımı olan V4.0 STEP 7 MicroWIN kullanılmıştır.
7/23/2019 Controll Labgg
http://slidepdf.com/reader/full/controll-labgg 25/35
17
7/23/2019 Controll Labgg
http://slidepdf.com/reader/full/controll-labgg 26/35
18
7/23/2019 Controll Labgg
http://slidepdf.com/reader/full/controll-labgg 27/35
19
7/23/2019 Controll Labgg
http://slidepdf.com/reader/full/controll-labgg 28/35
20
7/23/2019 Controll Labgg
http://slidepdf.com/reader/full/controll-labgg 29/35
21
Şekil 2.5. Yapılan tasarımın ladder diyagramı
1.adımda çıkışı, başla ve durdur butonları ile flip flop devresi üzerinden aktif hale
getirebilir veya devre dışı bırakabilriz.
2.adımda ana yollardaki sensörler aracı algıladığında Q0.1 aktif hale gelir.
3.adımda tali yollardaki sensörler aracı algıladığında Q0.2 aktif hale gelir.
4. adımda
5. adımda çıkış aktif olduüunda T33 zamanlayıcısını 47 saniye saymasını sağlanır.
6. adımda ana yoldaki sensörlerden biri veya birkaç tanesi aktif hale geldiğinde T33zamanlayıcını 36. saniyeden işlemine devam eder.
7. adımda tali yoldaki sensörlerden biri veya birkaç tanesi aktif hale geldiğinde T33
zamanlayıcını 20. saniyeden işlemine devam eder.
8, 9 ve 10. adımda T34 ve T35 zamanlayıcılarını kullnarak yeşil ışıkların 0,5 saniye
aralıklarla flaşör yapması sağlanır.
11. adımda T33 zamanlayıcısının sürelerini karşılaştırma komutunu kullanarak, ana
yolların yeşil ışıklarının yanması sağlanır. 12. adımda T33 zamanlayıcısının sürelerini karşılaştırma komutunu kullanarak, ana
yolların sarı ışıklarının yanması sağlanır.
13. adımda T33 zamanlayıcısının sürelerini karşılaştırma komutunu kullanarak, ana
yolların kırmızı ışıklarının yanması sağlanır.
14. adımda T33 zamanlayıcısının sürelerini karşılaştırma komutunu kullanarak, tali
yolların kırmızı ışıklarının yanması sağlanır.
15. adımda T33 zamanlayıcısının sürelerini karşılaştırma komutunu kullanarak, tali
yolların sarı ışıklarının yanması sağlanır.
7/23/2019 Controll Labgg
http://slidepdf.com/reader/full/controll-labgg 30/35
22
16. adımda T33 zamanlayıcısının sürelerini karşılaştırma komutunu kullanarak, tali
yolların yeşil ışıklarının yanması sağlanır.
2.4.2. Yapılan Çalışmanın S7-200 Simulatöründe Testi
Şekil 2.6.’da gösterilen simülatör yardımıyla programımızı derleyip, koşarak
simülatörde hangi kontaklarının enerjilendiğini ve sensörlerin bağlı olduğu kontaklarıda
açık veya kapalı konuma getirerek ışıklardaki değişimi gözlemledik.
Şekil 2.6. S7-200 için hazırlanan simülasyon program
2.4.3. Yapılan Çalışmadaki Programının Simatic S7-200 Dilinde Yazılması
Burada yapılan çalışmadaki programın Simatic S7-200 dilinde yazılışı gösterilmektedir.
Şekil 2.7.’ de programın S7-200’de yazılışı verilmiştir.
7/23/2019 Controll Labgg
http://slidepdf.com/reader/full/controll-labgg 31/35
23
7/23/2019 Controll Labgg
http://slidepdf.com/reader/full/controll-labgg 32/35
24
Şekil 2.7. S7-200 dilinde programın yazılması
7/23/2019 Controll Labgg
http://slidepdf.com/reader/full/controll-labgg 33/35
3. SONUÇLAR
Günümüz dünyasında nüfusun ve teknolojinin artmasıyla birlikte araç sayısı dolayısıyla
da traf ik yoğunluğu gittikçe artmaktadır. Trafik yoğunluğunun artışı da beraberinde trafik
ışıklarının daha yaygın hale gelmesine neden olmaktadır. Artan trafik ışıkları ise trafiğin
yoğun olmadığı zamanlarda, trafik ışıklarında diğer yönlerden araç gelmediği halde
araçların gereksiz yere beklemesine, dolayısıyla vakit ve de yakıt kaybına neden
olmaktadır. Yapılan çalışmayla araçların gereksiz yere trafik ışıklarında beklemelerini
önlemenin mümkün olduğu kanıtlanmıştır.Üzerinde çalışılan prototip gerçek sistemlere uygulanırken daha gerçekçi bir
yaklaşımla, kavşaklarda trafik ışıklarının bulunduğu yollarının her birine algılayıcılar
belirli aralıklarla dizilerek hem trafiğin yoğun olduğu zamanlarda trafik yoğunluğuna göre
ışıkların yanma süreleri belirlenebilir hem de trafiğin yoğun olmadığı zamanlarda araçların
gereksiz yere trafik ışıklarında beklemeden geçmeleri sağlanabilir.
7/23/2019 Controll Labgg
http://slidepdf.com/reader/full/controll-labgg 34/35
4. ÖNERİLER
Gerçekleştirilen PLC ile akıllı trafik kontrolü simülasyonu ile bir aracın kontrollü bir
kavşağa gelmesi halinde, diğer yönlerden araç gelmediği takdirde gereksiz yere kırmızı
ışıkta beklemeden geçebileceği kanıtlanmıştır.
Bu çalışmanın gerçek sistemlere uygulanabilmesi için, uygulanacak bölgenin şartları
çok iyi bilinmelidir. Bu proje nüfusun yoğun olmadığı dolayısıyla trafik yoğunluğunun da
fazla olmadığı kırsal bölgelere uygulanacaksa, simülasyonda anlatılan şekliyle gerçek
sistemlere uygulanabilir. Ancak bu proje, nüfusun yoğun olduğu ve bununla beraber trafik
yoğunluğunun da fazla olduğu kentsel bölgelere uygulanacaksa, farklı bir yöntem
izlenmelidir. Böyle bir bölge için trafik ışıkları ile kontrol edilecek kavşaktaki yollarlın
tümüne belirli aralıklarla algılayıcılar yerleştirilip, böylece trafiğin yoğun olduğu gündüz
saatlerinde trafik ışıklarının farklı yönlerdeki yoğunluklara göre yanma süresi
belirlenirken, trafiğin yoğun olmadığı gece saatlerinde ise araçların, diğer yönlerden araç
gelmediği takdirde kırmızı ışıkta beklemeden geçmesi sağlanabilir.
Burada özellikle bir hususa dikkat edilmelidir. Simülasyonda kavşağa bir araç gelip
kırmızı ışığa yakalandığında diğer yönlerde araç yoksa diğer koşullar göz önüne alınmadan
ışık yeşile dönüştürülerek, aracın beklemeden geçmesi sağlanmıştır. Oysa gerçek
sistemlerde bu şeklide bir yaklaşım çok tehlikeli olabilir. Gerçek sistemlerde trafik
kontrollü bir kavşağa gelen araç kırmızı ışığa yakalandığında diğer yönlerden araç
gelmiyorsa ve yakın zamanda gelebilecek bir araç kırmızı ışığa yakalanan aracın geçişini
tehlikeye düşürecek bir durum teşkil etmiyorsa, kırmızı ışık yeşil ışığa dönüştürülerek
aracın belemeden geçmesi sağlanabilir.
7/23/2019 Controll Labgg
http://slidepdf.com/reader/full/controll-labgg 35/35
5. KAYNAKLAR
[1] Çetin, R., “S7-200 PLC’lerle Otomasyon”, Ankara, Türkiye, 1-167, 2005.
[2] http://tez2.yok.gov.tr/ Baran, L., “Üç Fazlı Asenkron Motorun Güç KatsayısınınKontrolü ve İzlenmesi”, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü YüksekLisans Tezi, Ankara, Türkiye, 17-23, 2009.
[3] Teközgen, E., “PLC ve Uygulamaları”, Birsen Yayınevi, İstanbul, Türkiye, 1-45.
[4] http://tez2.yok.gov.tr/ Demirci, O., “ Akıllı Trafik Sinyalizasyonu”, Kocaeli
Üniversitesi Yüksek Lisans Tezi, Kocaeli, Türkiye, 1-4, 2007.
[5] Ayfer, M.Ö., “Trafik Sinyalizasyonu”,Karayolları Genel Müdürlüğü MatbaasıAnkara,Türkiye, 40-46, 1977.
Recommended