BÖLÜM I

PLC’NİN TANITILMASI

1.1 PLC (Programlanabilir Lojik Kontrolör) Nedir?

Programlanabilir Mantıksal Denetleyici (Programmable Logic Controller – PLC) analog-dijital giriş/çıkış

bağlantıları aracılığıyla bir çok makine ve sistemi kontrol eden ve bu amaçla sayısal işlemleri, zamanlama,

sayıcı, veri işleme, karşılaştırma, sıralama, kendi bünyesinde 8-16 bit veri transferi ile programlama desteği

sağlanmış, giriş bilgilerini kullanarak, çıkış ünitelerine atayan giriş/çıkış, bellek, CPU ve programlayıcı

bölümlerinden oluşan entegre sistemidir.

Diğer bir tanımla; Endüstriyel uygulamaların her dalında yapılan genel amaçlı kumanda ve otomasyon

çalışmalarının bir sonucu olan PLC tekniği, kullanıcılara A‟dan Z‟ye her türlü çözümü getiren komple bir

teknoloji alt gurubudur.

Endüstriyel kontrolün gelişimi PLC‟lerin gerçek yerini belirlemiştir. İlk önce analog kontrolle başlayan,

elektronik kontrol sistemleri zamanla yetersiz kalınca, çözüm analog bilgisayar adını verdiğimiz sistemlerden

dijital kökenli sistemlere geçmiştir.

Dijital sistemlerin zamanla daha hızlanması ve bir çok fonksiyonu, çok küçük bir hacimde dahi

yapabilmeleri onları daha da aktif kılmıştır. Fakat esas gelişim, programlanabilir dijital sistemlerin ortaya

çıkması ve mikroişlemcili kontrolün aktif kullanıma geçirilmesinin bir sonucudur. Mikroişlemcili kontrolün,

mikroişlemci tabanlı komple sistemlere yerini bırakmak zorunda kalması, Z80 ile aylarca süren tasarlama

süresinin yanında, en azından 50 tane baskı devre yaptırmak zorunda kalınması ve en küçük değişikliğin bile

ağır bir yük olmasının bir sonucudur. İşte bu noktada PLC‟ler hayata girmeye başlamıştır.

İlk ticari PLC, 1969 yılında MODICON firması tarafından geliştirilmiştir. O yıllarda, röleli kumanda

devreleri yerine kullanılmak üzere geliştirilen bu cihaz ile yalnız temel lojik işlemler yapılabildiğinden PLC

olarak adlandırılmıştır. İlk PLC „nin endüstride başarı ile uygulanmasından sonra, Allen-Bradley, General

Electric, GEC, Siemens ve Westinghouse gibi firmalar orta maliyetle yüksek performanslı PLC‟ler üretmişler,

daha sonra Mitsibishi, Omron ve Toshiba gibi firmaların ucuz maliyette yüksek performanslı PLC‟ler

geliştirmelerinden sonra, bu cihazlar endüstriyel otomasyon devrelerinde yaygın olarak kullanılmaya

başlanmıştır.

Günümüzde üretilen denetleyicilerde, temel lojik işlemlere ek olarak aritmetik ve özel matematiksel

işlemler yapabilmekte ve bu nedenle daha karmaşık kumanda ve kontrol işlevleri geçekleştirilebilmektedir.

Bu denetleyicilerin geri beslemeli kontrol devrelerinde de kullanılmaya başlanması, alışılagelmiş PLC

adının tartışılmasına neden olmuştur. Bir çok üretici firma, bu denetleyicilerin hem lojik temelli kumanda

devrelerinde hem de geri beslemeli kontrol sistemlerinde kullanılmaları nedeni ile, PLC yerine Programlanabilir

Denetleyici (Programmable Controller) adını kullanmayı uygun bulmuş ve kişisel firmalar ise, kişisel

bilgisayarlarla karıştırmamak ve ilk kez PLC adı ile üretildiğinden bu ismi kullanmayı sürdürmüşlerdir.

Şekil 1.1-PLC‟nin Çevresel Elemanlarla Etkileşimi

Şekil 1.1‟deki blok diyagramda da gösterildiği gibi PLC; sensörlerden aldığı bilgiyi kendine verilen

programa göre işleyen ve iş elemanlarına aktaran bir mikroişlemci sistemdir. Sensörlere örnek olarak,

herhangi bir metali algılayan ekdüktif sensör, statik elektrik bir cismi hisseden kapasitif sensör, ışığı algılayan

optik sensör, PLC girişine uygun gerilim vermede uygulanan buton ve anahtarlar verilebilir. İş elemanları için

ise PLC çıkışından alınan gerilimi kullanarak hareket enerjisi uygulanan motorlar, bir cismi itme ve çekmede

kullanılan silindirler, ışık yayan lambalar uygun örneklerdir.

Son yıllarda endüstride PLC kullanımına olan talebin hızla artmasının nedenleri, PLC‟nin özellikle

fabrikalarda otomasyon, asansör tesisatları, otomatik paketleme, enerji dağıtımları sisteminde ve taşıma bandı

sistemlerinde, doldurma sistemlerinde ve dana birçok alanda üretimi destekleyen ve verim artışının yanı sıra

ürün maliyetinin minimuma çekilmesidir. Klasik röleli kumanda sistemlerinin yerlerine PLC sistemi ile

programlanabilir kontrol sistemlerinin alması teknik yönden büyük bir yeniliktir.

Küçük boyutlu birkaç PLC modeli dışında yeni üretilmekte olan bütün PLC modellerinde, bir kontrol

algoritması yazmak için gerekli basit aritmetik işlemler yapılabilir. Bir PLC‟nin endüstriyel otomasyon

devrelerinde, lojik denetleyici veya endüstriyel kontrol sistemlerinde, sayısal denetleyici olarak kullanılması;

PLC‟lerin işlem yeteneğinden çok amaca uygun olarak giriş/çıkış birimlerinin varlığı ile ilgilidir. Eğer bir PLC‟de

analog işaretleri sayısal işaretlere dönüştüren (ADC) ve sayısal işaretleri analog işaretlere dönüştüren (DAC)

giriş/çıkış birimleri yoksa veya bu birimler PLC‟ye bağlanmıyorsa, işlem yeteneği ne olursa olsun bu PLC‟yi

sayısal denetleyici olarak kullanmak olanaksızdır.

PLC‟lerin en yaygın kullanıldığı alanlar, endüstriyel otomasyon devreleridir. Bilindiği gibi, endüstriyel

otomasyon devreleri lojik fonksiyonlarla ifade edilebilen sistemlerdir. Geleneksel olarak yardımcı röle veya

kontaktör, zaman rölesi ve sayıcı gibi elemanlarla düzenlenen endüstriyel otomasyon devreleri, günümüzde

yerini PLC‟li endüstriyel otomasyon devrelerine bırakmıştır.

0oC-60oC arasındaki sıcaklıklarda ve %0-%35 nem oranındaki koşullarda güvenle kullanılabilen

PLC‟lerin giriş/çıkış birimlerinde 24VDC yada 110, 220VAC gerilimler kullanılabilir.

SENSÖRLER PLC İŞ

ELEMANLARI

PROGLAMLAYICI

(PROGRAM)

1.2 PLC’lerin Gelişimi ve Tercih Sebepleri:

25 yıl önce sanayi uygulamalarında kullanılmaya başlanmış ve son 10 yıldır IDEC, FESTO,

MITSUBISHI, SIEMENS, AEG, OMRON, TOSHIBA, WESTINGHOUSE, GENERAL ELECTRIC, GEC gibi

firmaların, tabanı ve programlama mantığı birbirine çok yakın, kendi aralarında değişik üstünlükler ile ayrılan

PLC sistemlerini geliştirmeleriyle, otomatik kontrol sistemlerinde hız, kontrol, güvenlik, ürün kalitesi yanı

sıra,yeni bir ürün imali için kumanda devrelerinin yeniden oluşturulması, montajı ve bağlantıları yerine sadece

PLC programlama ile giderilmesi çok büyük bir avantaj sağlamıştır. Bu da PLC tabanlı kontrol sistemlerinin

endüstriyel otomasyon, devrelerinden vazgeçilmez bir sistem olarak kullanılması ve her geçen gün yeni

özellikler ile güncelleştirilmesi gereğini doğurmuştur.

PLC‟lerin kullanılmadığı tarihlerde sistem ihtiyaçları değiştiği zaman röle bobin bağlantılarının komple

değiştirilmesi gerekmekteydi. Böyle bir durumda eski modellerin her birinin değiştirilmesi mümkün olmakla

birlikte gerek üretim hızı ve verim gerekse ekonomik açıdan bir takım dezavantajlar oluşturmaktadır.

programlanabilir denetleyiciler geleneksel röleli kontrol devrelerinde birçok elle bağlantı işlemini elemine eder.

İşlemci tabanlı kontrol sistemi olan PLC sistemi ile röleli geleneksel sistemler karşılaştırıldığında

PLC‟nin küçük ve pahalı olmaması ayrıca bir üstünlük sağlar. Bunun yanı sıra programlanabilir denetleyiciler

güvenilirlik, düşük güç tüketimi, kolay yayılma yeteneği, çeşitli sistemlere bağlanabilirlik, yeniden

programlanabilme, ve esneklik gibi avantajlar sağlar.

1.3. Kontrol Sistemi Bakımından PC ve PLC’lerin Karşılaştırılması

Endüstriyel kontroldeki yeni trendler, software tabanlı kontrol sistemlerini gündeme gelmesine yol

açmıştır. Kontrol sistemleri için PC tabanlı ya da PLC‟ye dayalı kontrol yapısında karar vermeden önce,

dikkate alınması gereken tüm noktaların titizlikle analiz edilmelidir.

PLC Kontrol Sistemi PC Tabanlı Kontrol Sistemi Kullanıcı Sorumluluğu Yüksek Kullanıcı Riski Yüksek

Satıcı Sorumluluğu Düşük

Şekil 1.2 PC ile PLC‟nin Karşılaştırılması

1.3.1. Donanım

PLC adından da anlaşıldığı gibi, PLC‟de bir bilgisayarın en önemli özellikleri görülür. Fakat bu onun

herhangi bir bilgisayarla aynı özelliklere sahip olduğunu göstermez. O kontrol amaçlı bir bilgisayardır; 55

derece sıcaklıkta bile rahatlıkta çalışır, bir ekran yada disket sürücüsüne ihtiyacı da olmayıp, kendi başına

günde 24 saat çalışabilir.

RİSK/

SORUMLULUK

EKSENİ

PLC‟lerin ortaya çıkışlarındaki temel noktalardan biride, önceden hazırlanmış ve kendi başına

çalışabilecek parçaları birleştirerek, sorunları çözmektir. Sadece programınızı hazırlar ve programınızı kontrol

edersiniz. Tasarım çalışmaları sırasında, elektronik iç yapıyla veya direkt olarak işlemci dili ve yapısıyla

ilgilenilmediği için çok daha az bilgi ve uzmanlık gerektiren bu sistem, aynı zamanda kullanıcının hata

yapmasını da zorlaştıran özelliklere de sahip olduğu için, bütün tasarımcılara tavsiye edilir.

Amatör veya profesyonel bir otomasyoncu olmak, bu sistemlerin kullanımında bir sorun çıkarmaz. Bir

bilgisayarın kontrol işlemleri için, hem maliyeti yüksektir, hem de kontrol işlemlerinde her zaman gerekli

olmayacak bir çok parçayı standart olarak içerir; fakat bizim için gerekli olan en temel ihtiyaç olan endüstriyel

giriş ve çıkışları sağlamaz.

Endüstriyel giriş ve çıkışlar, bilgisayarınızın çalıştığı 5V değerlerinin çok üstündedir, tabi akım yönüne

de bakılırsa, bilgisayarın bu kadar yüksek akımların onda biriyle bile baş edebilmesi ihtimal dışıdır. Bir

PLC,seçilen tipe bağlı olmakla da beraber, 24V DC veya 220V AC gibi her yerde kullanılabilecek, bir motoru

veya başka bir elektro mekanik aleti kumanda edebilecek çıkış voltajlarına, ve ister dijital isterse de analog

sinyal olsun çeşitli girişlere sahiptir. Bu girişlere bir düğmeyi, bir alarm çıkışını veya başka bir aletten gelen

sıcaklık çıkışları da bağlanabilir. Bağlantıların yapılmasından ve program yazılmasından sonra; makineleri

kumanda edecek olan PLC; girişlerdeki voltaj değerini okur, önceden yazılmış olan komutların gösterdiği

işlemleri yapar ve istenilen çıkışlara voltaj verir yada vermez.

Bir bilgisayara çeşitli kartlar takarak belli bir seviyeye kadar dijital ve analog giriş/çıkış yapmak mümkün

olabilir yani kontrol ve kumanda işlemleri yerine getirilebilir. Fakat bütün bunları yapmak için, bilgisayarın iç

yapısıyla ilgili bir çok bilgiye ihtiyaç duyulur. Bilgisayarı, günde 24 saat gibi onun başa çıkamayacağı sürelerde

ve onun giremeyeceği küçük panolarda kullanmak ve benzeri bir çok sorunla daha uğraşmak , hem vakit hem

de maddi yönden avantaj sağlamaz.

1.3.1.1. Donanım Kullanım Süresi Maliyetleri

PC dünyasındaki gelişmelerin, sistemin güncelliğini koruyabilmesi için her 2 ile 4 yılda bir yenilenmesi

gerekmektedir. Diğer taraftan, endüstriyel teknolojiler için bu süre, 5 ile 7 yıl olarak ön görülmektedir.

Başka bir deyişle, PC tabanlı bir sistemin, güncel teknolojideki yeniliklere adapte olabilmesi açısından

kullanım önemli bir husustur. PC tabanlı kontrol sistemi için, seçimde kritik olan ve yukarıda açıklanan

etkenlerin her birinde risk/sorumluluk analizi yapılmalıdır. Analizi genele yayınca, sistem sorumluluğunun kimin

üzerinde yoğunlaşmasının tercih edildiği belirleyici olacaktır.

Ayrıca, konuya satış sonrası destek olma açısından bakıldığında, PC tabanlı kontrol sisteminde,

sistemi temin eden kaynaklar çoğalacağından, firmaların bu konudaki sorumluluğu da azalacaktır.

1.3.2. Yazılım

PC tabanlı kontrol sistemleri, uygulama için gerekli operasyonları gerçekleştirecek şekilde geliştirilen bir

yazılım sistemidir. Bu nedenle bu tip sistemler, aynı zamanda yazılım motoru(soft control engine) olarak ta

adlandırılmaktadır.

Unutulmamalıdır ki, PC tabanlı kontrol sistemi istendiğinde özel işletim sistemi için geliştirilmektedir. Bu

noktada asıl mesele bir işletim sisteminin seçimidir. Windows NT, kabul edilebilir bir işletim sistemi olarak

düşünülebilir.

1.3.3. Hafıza

Mbyte veya Gbyte düzeyinde hafıza gereksimi olan uygulamalarda, PLC‟ler genelde yardımcı

işlemci(microprocessor) desteğine ihtiyaç duymaktadırlar. PC tabanlı sistemlerin, sabit disklerinin Gbyte

düzeyine erişmesi, yüksek hafıza gereksimi olan uygulamalarda avantaj sağlamaktadır.

1.4 Kontrol Sistemi Bakımından PLC ile Elektro mekanik Sistemlerin Karşılaştırılması

Bir tesiste elektriksel olarak yapılabilen en basit kontrollerden birisi de kilitleme devresidir. Kontrol

tekniğinde kilitleme devresi olarak başlangıçta röle-kontaktör kombinasyonları daha sonraları ise transistor ve

TTL devreleri ile gerçekleştirilen VE, VEYA gibi kapı devreleri ve Flip-Flop‟lar kullanılmıştır. Teknolojik

gelişmeler paralelinde mikroişlemcilerin gelişmesi sonucu elektro mekanik kilitleme devrelerinin yerine geçen

PLC cihazları kullanılmaya başlanmıştır. Elektro mekanik kontrol sistemlerinde uygun şekilde bağlama,

kilitleme devrelerinde kullanılan ekipmanların birbirleri arasında, amacına uygun şekilde birleştirilmesidir.

Başka bir kilitleme için başka bir elektrik tesisatının yapılması gerektiği açıktır. Az sayıda cihazın kullanıldığı bir

kilitlemede böyle bir tesisatı yapmak yada değiştirmek zor değildir ama kullanılan materyaller arttıkça bunların

bağlanması ve düzenlenmesi oldukça zaman alır ve oldukça fazla işçilik gerektirir. Bu tip tesisat ve kontrol

yöntemleri seri üretim yapan tesisler ve otomatik çalışması gereken bantlarda büyük önem taşırlar. Bu tip

sistemlerde emniyetli kontrol çok önemli bir rol oynar. Bununla birlikte yarıiletken teknolojisinin hızlı gelişimi ve

buna paralel olarak entegre devre teknolojisi ile beraber bilgisayar sanayisinin kurulması, fabrika

otomasyonunda, bu tekniğin kolayca uygulanabilmesini sağlamıştır. Programlanabilir bir otomasyon ile

kontrolün otomasyon cihazlarına yazılan bir programdaki komutlar ile belirlendiğini görüyoruz.

Elektro mekanik kontroldeki gibi kontrol elemanları arasındaki elektriksel bağlantılar aynı zamanda

kontrol programını oluştururken bu modern yöntemde bu bağlantılar sadece giriş çıkış temin ederler. Böylece

bir otomasyon cihazından, bir programlama ünitesinden kontrolle ilgili olarak hazırlanmış olan bir programdan

ve giriş çıkış işaretlerinden oluşur. Hafızalı ve programlanabilir lojik kontrol cihazlarında istenen kontrol

fonksiyonları, bir program aracılığı ile komutlar şeklinde belirlenir. Basit bir programlama dilinde komutlardan

veya kontak planı şeklinde hazırlanan bir programdan yada fonksiyon planı şeklinde oluşturulan programdan

bir programlama ünitesi üzerinden belleğe verilir.

Otomasyon cihazının çalışması ile otomasyon cihazının kontrol ünitesi programı otomatik olarak tarar.

Bu taramalar sırasında bellekteki adresler sıra ile sorulur. Program komutlarının bir kez taranmasından sonra,

tarama otomatik olarak tekrarlanır. Bir otomasyon projesinin gerçekleştirilmesinde uygulamanın röle-

kontaktörler ile ve PLC cihazları ile olması halinde aradaki fark şu şekilde açıklanabilir :

Röle kontaktör sistemi ile PLC cihazları ile

1. Problemin belirlenmesi 1. Problemin belirlenmesi

2. Ön projelendirme ve cihaz seçimi 2. Cihaz seçimi

3. Akım yolu şemasının yapılması 3. Montaj

4. Cihazların montajı 4. Programın yazılması

5. Kablo lama işlerinin yapılması 5. Programın test edilmesi

6. Kablo lama testinin yapılması 6. İşletmeye alma ve değişiklikler

7. İşletmeye alma ve değişiklikler 7. Dökümanlama/Arşivleme

8. Dökümanlama/Arşivleme

Tablo 1.1- Röle ve PLC Cihazlarında Proje Gerçekleştirme Aşamaları

PLC cihazlarının otomasyonunda, elektro mekanik sistemlere nazaran ekonomik açıdan avantajlı

olmasının yanında, diğer önemli üstünlükleri nedeni ile günümüzde oldukça yaygın olarak kullanılmaktadır.

1.4.1 PLC’nin Elektro mekanik Sistemlerden Ana Üstünlükleri

Ana üstünlükleri şu şekildedir :

1) Elektriksel fonksiyon ve tüm kilitleme ile kontrollerin, otomasyon cihazların programı ile ilgili olması

nedeni ile herhangi bir değişiklik, yapılan elektrik tesisatından bağımsız olarak programlama cihazında tuşlara

basılarak yapılabilir.

2) Hiçbir hareketli yanı olmadığı için akım gerektirmez.

3) Elektro mekanik kontrol tekniğine göre enerji bakımından daha tasarrufludur.

4) Kapladığı hacim yönünden yer ve malzeme tasarrufu sağlar.

5) Bütün giriş çıkışlarda işaret seviyeleri LED‟lerle gösterildiği için tüm sinyallere hakim olma imkanı

mevcuttur. Arıza anında büyük kolaylık sağlar.

6) Programın elektriksel tesisatından bağımsız olması, dolayısıyla ile kısmi işletmeye alma yada

müsaade etmesi en büyük avantaj sayılmalıdır.

7) Projenin gerçekleştirilmesinde aşamalar daha kısa olduğu için zamandan tasarruf sağlanır.

8) Otomasyonda kullanılan programlar kolayca kopya edilebilir.

9) Güç çıkışları transistorlu olduğu için diğer kontaktörlü sisteme göre kontrol enerjisi tasarruf yönünden

de üstünlük sağlar.

Bir programlama cihazı ile bütün devreler programlanabileceği gibi ilgili bütün kilitlemeler, sayıcı

devreleri, flip-floplar, zaman devreleri oluşturulabilir. Kontrol genel olarak; analog ve dijital olarak

gruplandırılabilir. Analog bir kontrolde, kontrol büyüklüğünün genliği ve işareti önemlidir. Sayısal kontrolde ise

kodlanmış sayılar bilgiyi taşırlar.

Endüstriyel kumanda devreleri lojik temele dayanan aç-kapa (ON-OFF) ya da çalış-dur biçiminde

çalışan geleneksel olarak kontaktör, yardımcı röle ve zaman rölesi gibi elemanlarla gerçeklenen devrelerdir.

Yeterli sayıda giriş-çıkış birimleri,temel lojik işlemleri yapmak için gerekli komutlar,zamanlayıcılar ve

yardımcı rölenin işlevini üstlenecek saklayıcıların bulunduğu bir PLC ile geleneksel kumanda devrelerinin

işlevine sahip PLC‟li kumanda devreleri gerçeklenebilir.

Endüstriyel kumanda devrelerinin PLC‟lerle gerçeklenmesi iki adımdan oluşur:

A) Kumanda probleminin çözümü için gerekli lojik fonksiyonun veya kontaklı kumanda devresinin

tasarlanması,

B) Elde edilen lojik fonksiyonun veya kontaklı kumanda devresinin programlanması ve PLC‟ye

yüklenmesi

Kumanda probleminin çözümüne ilişkin lojik fonksiyonun veya kontaklı kumanda devresinin

tasarlanması için ya lojik devre tasarım yöntemlerinden, yada varolan endüstriyel kumanda devrelerinden

yararlanılır.

Şekil 1.3-Elektro mekanik sistemle kontrol

Lojik devre tasarım yöntemleri ile elde edilen lojik fonksiyonlar kolayca programlanabilir. PLC‟ler belirli

bir kumanda işlemi için tasarlanmış bulunan endüstriyel kumanda devrelerinin programlanmasına uygun

yapıdadır.

Tasarlanmış bir kumanda devresinin programlanması ve yazılan programın PLC program belleğine

yüklenmesi ile tasarım süreci tamamlanır. PLC‟ler için kumanda devresi ile ilgili kişilerin kolayca anlayıp

uygulayabileceği programlar kullanılır. programlama için ya özel bir programlayıcı,ya da PLC‟leri

programlamak amacıyla geliştirilmiş ve kişisel bilgisayarlarda DOS veya WINDOWS ortamında çalışan paket

programlar kullanılır.Özel programlayıcı cihazlarında, genellikle deyim listesi ile programlama, kişisel

bilgisayarlarda ise bütün programlama teknikleri kullanılır.

M

T

S

R

K2K1K1ON

OFF

K1 K2 K3

P

Şekil 1.4 -SIMATIC PLC cihazı ile kontrol

Sonuç olarak;

K1 ve K2 ye artık ihtiyaç yoktur. Tüm kablo bağlantılarına da ihtiyaç yoktur. Yapacağımız iş sadece

programı SIMATIC cihazına yüklemektir. Programı istediğimiz zaman değiştirebiliriz. Sistemi genişletme

imkanımız her zaman mevcuttur.

1.5. Bir Kontaklı Kumanda Devresi İle PLC Kumanda Devresinin Karşılaştırılması

Belirli işlevi yerine getirmek için tasarlanmış geleneksel kontaklı kumanda devresi, aynı yapı kullanılarak

bir PLC‟li kumanda devresine dönüştürülebilir. Bu şekilde gerçeklenmiş bir PLC‟li kumanda devresi, genellikle,

kontaklı kumanda devresi ile aynı işlevi görür. Bununla birlikte, her iki tür devre arasında, aşağıda açıklanan

nedenlerden dolayı farklı çalışma biçimleri ortaya çıkabilir.

Şekil 1.5 DIN ve ANSI standartlarına göre çizilmiş bir kumanda devresi

1.Kontaklı kumanda devrelerinin işleyişi ile PLC‟li kumanda devrelerinin işleyişi farklıdır. PLC kumanda

devrelerinde, çıkışların hesaplanması, programda yazılan sıraya göre olur. Kontaklı kumanda devrelerinde ise,

böyle bir çalışma biçimi söz konusu değildir, devre elemanları paralel çalışır. Örneğin Şekil 1.5‟deki kontaklı

kumanda devresinde, S1 butonu basıldığında K1 ve K2 kontaktör bobinleri aynı anda gerilim alır. Bu kumanda

devresinin PLC ile gerçeklenmesi durumunda Şekil 1.6‟da ise, önce K1 kontaktörüne ilişkin çıkış değeri, daha

sonra K2 kontaktörüne ilişkin çıkış değeri hesaplanır.

M

T

S

R

POFFON

K3

E0.0 E0.1 E0.2

A0.0

SIMATIC S5

Program ile

Şekil 1.6. PLC giriş çıkış noktaları ve merdiven diyagramı

Her iki devrenin çalıştırılması durumunda, çıkışların aldığı değerleri hesaplamak için önce Şekil 1.6‟da

verilen devreyi tekrar göz önüne alınırsa kontaklı kumanda devrelerinde, kontaktör veya rölenin bobin

devresine gerilim uygulandıktan belirli bir süre sonra kontakları konum değiştirir. Bobinine gerilim uygulanan bir

kontaktör ün kontaklarının konum değiştirmesi için geçen süre kapama gecikmesi olarak tanımlanır ve bu

değer kontaktörün tipine bağlı olarak 10 ms ile 50 ms arasında değişir. Örneğin Şekil 1.5 de verilen kontaklı

kumanda devresinde , S1 butonuna basıldığında K1 ve K2 kontaktör bobinlerine aynı anda gerilim uygulanır.

Bu kontaktörlerden kapama gecikmesi daha kısa olan kontaktör devreye girer. Kapama gecikmesi daha uzun

olan kontaktör hiçbir zaman devreye giremez.

Her iki kontaktör kapama gecikmelerinin eşit olması durumunda hangi kontaktörün daha önce devreye

gireceği belirsizdir, devreye ilk giren kontaktör devrede kalır. Şekil 1.5‟de verilen kumanda devresi PLC ile

gerçeklenmek istendiğinde PLC giriş-çıkış bağlantıları ve merdiven diyagram programı Şekil 1.6‟daki gibi olur.

Şekil 1.6‟da verilen merdiven diyagram programı yürütüldüğünde, sırayla aşağıdaki işlemler gerçekleşir.

X1 ve X2 giriş değerleri okunur ve giriş görüntü belleğine alınır. Yalnız S1 butonuna basılması

durumunda, giriş görüntü belleğine X1=1 ve X2=0 dır.

Merdiven diyagramının birinci basamağındaki Y1 çıkış değeri hesaplanır ve saklanır.Y1 çıkışı; X1=1,

X2=1 ve Y2=0 olduğundan Y=1 olacaktır.

Y1 ve Y2 değerleri çıkış görüntü belleğine yazılır, çıkış birimine transfer edilir ve 1. adıma dönülür.Y1=1

ve Y2=0 olduğundan K1 kontaktörü bobini gerilim alır ve devreye girer.K2 kontaktörü ise devreye giremez

Tekrar 1. Adıma dönüldüğünde, S1 butonu serbest bırakılmış olsun. Bu durumda Y1 değeri, önceki

adımda Y1=1 olduğundan, Y1 çıkışı lojik 1 değerinde kalacaktır.S0 durdurma butonuna basıncaya kadar Y1=1

değerini koruyacaktır. Bu devrede Y2 çıkışı hiçbir zaman etkin olamaz.

Y1 ve Y2 çıkışlarına ilişkin lojik fonksiyonlar yazılarak olası giriş kombinasyonların, Y1 ve Y2 değerleri

bir tablo bir tablo halinde verilebilir.Y1 ve Y2 çıkışlarına ilişkin lojik fonksiyonlar.

Y1+=X1.(X2+Y1).Y2‟ Y2+=X1.(X2+Y2).(Y1+)‟

biçiminde verilebilir. Bu fonksiyonlara göre, X1 ve X2 girişlerinin çeşitli kombinasyonlarında, Y1, Y1+ ve Y2,

Y2+ çıkışlarının aldığı değerler Tablo 1.2‟deki gibidir.

Satır X1 X2 Y1 Y2 Y1+ Y2+ Açıklama

1 1 0 0 0 0 0 Başlangıç durumu

2 1 1 0 0 1 0 S1‟e basılması durumu

3 1 1 1 0 1 0 K1 enerjilenir.

4 1 0 1 0 1 0 S1‟in bırakılması

5 0 0 1 0 0 0 S0‟e basılması

6 0 0 0 0 0 0 Başlangıç durumu

Tablo 1.2. X1 ve X2 girişlerinin çeşitli kombinasyonlarında, , Y1, Y1+ ve Y2, Y2+ çıkışları

Şekil 1.6 „de verilen merdiven diyagramı programında, Y1 ve Y2‟ye ilişkin program basamaklarının yeri,

değiştirildiğinde, devrenin çalışma biçimi değişir. Örneğin, Y2‟ye ilişkin basamak daha önce yazılırsa, bu kez

S1 butonuna basıldığında, Y2=1 olur ve Y1 çıkışı hiçbir zaman(Y1=1) olmaz.

Şekil 1.7 Kontaklı Kumanda Devresi

2.Kontaklı kumanda devrelerinde, kontakların fiziksel yapısından kaynaklanan kısıtlamalar vardır.

Boolen Cebri aksiyomunun her zaman geçerli olabilmesi için butona basıldığında kontaklar konum

değiştirirken de, devrenin sürekli kapalı kalması gerekir.

Kontaklı kumanda devrelerinde kullanılan buton, kontaktör veya röle gibi elemanlara ilişkin kontaklar,

özel yapılar dışında, genellikle bu özelliği sağlamaz. Bu nedenle, herhangi bir kontaktör yada röle bobinine

ilişkin normalde açık(NA) ve normalde kapalı (NK) kontaklar içeren geri beslemeli bir kontaklı kumanda

devresi, öngörüldüğü gibi çalışmayabilir. Şekil 1.7‟de bu tür bir kontaklı kumanda devresi ve aynı devrenin PLC

ile gerçeklenmesi halinde Ladder diyagramı programı verilerek, her iki devrenin çalışması karşılaştırılmıştır.

Şekil 1.8 PLC‟li Kumanda devresi

Bu iki devre için, S1 butonuna ardarda iki kez basılıp bırakıldığında, Y1 ve Y2‟nin alacağı değerler

Tablo1.3‟daki gibi değişir.

Tablo 1.3.Kontaklı kumanda ve PLC‟li kumanda devrelerinde S1‟e göre Y1,Y2 çıkışları

Her ne kadar kontaklı kumanda devrelerinin çalışma biçimi ile merdiven diyagramı programının

yürütülüş biçimi farklı olsa da aynı sonuç elde edilen devrelerde vardır.

1.6. Programlayıcı Birimi:

Programlayıcı arabirimi PLC‟leri programlamak ve yazılan programın derlenip program belleğine

yüklenmesi amacıyla kullanılır. Programlayıcı birimi mikroişlemci tabanlı bir özel el cihazı olabileceği gibi bir

kişisel bilgisayarda olabilir. Bu birim, programın yazılması, PLC‟ye aktarılması ve istenirse çalışma sırasında

giriş/çıkış veya saklayıcı durumlarının gözlenmesi ya da bazı parametrelerinin değiştirilmesi olanakları sağlar.

Günümüzde PLC‟leri programlamak için daha çok kişisel bilgisayarlar kullanılır. Herhangi bir kişisel

bilgisayara yüklenen bir editör-derleyici program yardımıyla PLC‟ler daha kolay bir biçimde programlanabilir.

Her PLC üreticisi firma, özellikle kumanda devreleri ile ilgili kişilerin kolayca kullanabilecekleri veya uyum

sağlayabilecekleri editör derleyici programları geliştirmişlerdir. Programlama için kişisel bilgisayarlarda Dos

Kontaklı

Kumanda PLC’li Kumanda

S1 Y1 Y2 Y1 Y2 Açıklama

0 0 0 0 0 Başlangıç durumu

1 0 1 0 1 S1‟e basılı durumu

0 0 0 1 1 K1 enerjilenir

1 0 1 1 0 S1‟in bırakılması

0 0 0 0 0 S0‟a basılması

veya Windows ortamında çalışan paket programlar kullanılır. Özel programa cihazlarında, genellikle deyim

listesi ile programlama, kişisel bilgisayarlarda ise bütün programlama teknikleri kullanılmaktadır.

1.7. PLC Bölümlerinin İncelenmesi

1.7.1. PLC’nin Donanımı: Genel olarak PLC aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi bölümlere ayrılmıştır:

A) Giriş-Çıkış Birimleri (Input-Output Sections)

B) Merkezi İşlem Birimi (Central Processing Unit-CPU)

C) Bellek (Memory)

D) Sinyal Taşıma Sistemleri (BUS Systems)

E) Güç Kaynağı (Power Supply)

F) Programlama Cihazları (Programming Devices)

İlk etapta PLC‟yi 3 ana bölümde inceleyecek olursak; Merkezi işlem Birimi, Giriş/Çıkış Birimi,

Programlama birimi şeklinde ayırabiliriz. Aşağıdaki şekil bu bölümleri göstermektedir:

Şekil 1.9 PLC‟nin Bölümleri

1.7.1.1. Merkezi İşlem Birimi (CPU, Central Processing Unit) :

Merkezi İşlem Birimi PLC sisteminin beyni olup içerisinde çok çeşitli lojik kapı devreleri mevcuttur. CPU

bir mikroişlemci tabanlı sistem olup kontrol röleleri, sayıcı zamanlayıcı gibi fonksiyonları yerine getirir. CPU;

çok çeşitli sensör devrelerinden gelen giriş bilgilerini okuyarak bellekteki depolanmış kullanıcı programını

yerine getirerek, uygun çıkış komutlarına ve kontrol devrelerine gönderir.

Merkezi işlem birimi, güç kaynağı (power supply) ve işlemci-bellek (processor-memory) modülleri

arasındaki haberleşmeyi sağlar. Şekil 1.10‟da basitleştirilmiş blok şema görülmektedir.

Buton

Anahtar

Sensör

Giriş

Algılama

Elemanları

Giriş

ModülüMerkezi İşlem Birimi

Çıkış

Modülü

MÇıkış (yük)

Elemanları

Programlama Birimi

Şekil 1.10 Basitleştirilmiş CPU yapısı

Güç kaynağı birimi işlemci ve bellek ile birlikte Şekil 1.11‟de görüldüğü gibi bu iki birimi çevrelemiş

olarak da bulunabilir.

Şekil 1.11 CPU‟dan Ayrı Bulunan Güç Kaynağı Birimi

CPU deyimi sık sık işlemci (processor) deyimi ile birlikte kullanılmaktadır.

Programlanabilir denetleyicilerin beyni olan CPU ünitesinin büyük bir bölümünü işlemci-bellek birimi

oluşturmaktadır. Bu birimde;mikroişlemci, bellek çipleri, bilgi okuma ve bellekten bilgi isteme ve programlama

cihazıyla işlemcinin gereksinim duyduğu haberleşme devreleri bulunmaktadır.

PLC‟nin gelişimi CPU‟nun özelliklerinin artmasıyla paraleldir. Günümüz PLC sistemleri pek çok işlemi

yapabilir niteliktedir. Bunlar ;

- Mantıksal işlemler - Sayma işlemleri - Mandallama

- Zamanlama - Karşılaştırma - Matematiksel işlemler

- Regülatör kontrolü - Özel tanı işlemleri - Kayan sayıcıların işlenmesi

- Kod çevirme

İŞLEMCİ HAFIZA

GÜÇ

KAYNAĞI

GÜÇ KAYNAĞI

İŞLEMCİ HAFIZA

GÜÇ KAYNAĞI:

Regüle edilmiĢ ve filt relenmiĢ

P LC sist emini korur.

ĠġLEMCĠ BĠRĠMĠ:

Sistemin beynidir.

Belleğin kapsadığı

programları gerçekleĢt irir.

Programlanabilir denetleyicilerin beyni olan CPU ailesinin büyük bölümünü işlemci bellek (processor

memory) birimi teşkil etmektedir. Bu modül; mikroişlemci, bellek çipleri, programlama cihazı ile işlemci

arabirimi için gerekli iletişim devrelerini kapsamaktadır. Daha küçük sistemlerde mikroişlemci, bellek ve iletişim

tek bir modül içerisinde bulunabilir.

İşlemci ve I/O (Input/Output) modülleri tarafından, kullanılan düşük seviyeli voltaj için bir doğru akım

güç kaynağı gereklidir. Bu güç kaynağı CPU çatısı altında olabileceği gibi;PLC sistemi bünyesinde bağımsız

fakat PLC sistemine bağlı olabilir.

Son dönemlerde PLC‟ler temel lojik işlemleri çok hızlı yerine getirebilecek karar verme kapasitesine

sahiptir.

1.7.1.2. I/O Giriş/Çıkış Birimleri

I/O kısmı giriş ve çıkış modüllerinden ibarettir. I/O sistem formları denetleyiciye bağlanan cihazlar

aracılığı ile irtibatlandırılır. Bu arabirimin amacı; harici cihazlara çeşitli sinyaller alma gönderme durumlarıdır.

Giriş cihazları örneğin; push-button (dokunulduğunda ON, bırakıldığında OFF) limit switches (sınır anahtarları)

sensörler, seçici anahtarlar, thumbwheel anahtarlar giriş modülü üzerindeki terminallerle irtibatlandırılır.

Nasıl ki bir PLC‟nin beyni CPU ise giriş/çıkış modülleri de PLC‟nin gözü kulağı ve dilidir. Giriş/çıkış

birimi bir giriş/çıkış rafından ibarettir. Giriş/çıkış birimleri makine veya işlem cihazlarında 120VAC değerdeki

sinyali kabul eder ve denetleyicinin kullanabileceği 5VDC sinyal formuna dönüştürür. Çıkış biriminde

denetleyici sinyalleri (5VDC), harici sinyallerde 120VAC olarak makine veya işlem kontrolünde kullanılır. Bu

çıkış sinyalleri optik izolatörler veya güç elektroniği elemanları kullanılarak yüksek akım kontrolü sağlanır.

İşlemci ile giriş/çıkış rafları arasındaki iletişimde ayrı bağlantı kablolarına müsaade edilir. Bu durum

aşağıdaki şekilde görülmektedir.

Şekil 1.12 İşlemci ile I/O Rafları Arasındaki İletişim

Giriş/çıkış birimlerinde her bir giriş/çıkış özel bir adrese sahiptir. Bu adresler işlemci tarafından

bilinmektedir. Giriş/çıkış birimlerine giriş/çıkış elemanlarını irtibatlandırmak veya ayırmak (takmak ve çıkarmak)

çok kolay ve pratiktir. Ayrıca diğer bir modül ile değiştirmek son derece basittir. Giriş/çıkış devresini ON/OFF

İşlemci

PLC

İlk giriş/çıkış

bölümüİkinci giriş/çıkış

bölümü

İkinci Adres

Grup Bölümleri

Birinci Adres

Grup Bölümleri

Ayrı bağlantılı kablo

durumunu her bir modül lambalar ile göstermektedir. Bir çok çıkış modülü aynı zamanda atık sigorta

göstergesine sahiptir.Çıkış cihazları örneğin küçük motorlar gibi, motor başlatıcıları, selenoid valfler ve

gösterge ışıkları çıkış modülü üzerindeki terminallere irtibatlanır. Bu cihazlar aynı zamanda günlü hayatta baş

vurulan elemanlardır.

İstenen program, programlama cihazı veya terminal ile işlemcinin belleğine yüklenir. Bu program röle

ladder lojiği kullanılarak girilir. Program, asıl denetim veya makinelere kadar ardışık işlemlerle sonuçlandırılır.

1.7.2 Ayrı Giriş/Çıkış Birimleri

Bir çok I/O birimi bu türdendir, ve en çok kullanılan arabirim modülüdür. Bu tip arabirim, ON/OFF

kontrol sağlayan seçici anahtarlar (sellektör switches) push buttons (basmalı butonlar) ve sınır anahtarları (limit

switches) gibi girişlerin bağlanmasını sağlar.

Aynı şekilde çıkış kontrolü lambalar (lights) , küçük motorlar (small motors), selenoid‟ler (selonoids) ,

röle ve motor startörleri gibi ON/OFF anahtarlama kontrolüne sahip cihazlarla sınırlandırılmıştır. Her bir ayrık

I/O modülü gücünü ortak voltaj kaynağından almaktadır. Bu voltajlar farklı büyüklük ve tipte olabilir. Bunlar

mevcut çeşitli AC ve DC voltaj değerlerinde olup aşağıda verilmiştir.

Tablo 1.4 Tipik bir PLC‟nin özellikleri

Şekil 1.13 AC Giriş Arabiriminin Blok Diyagramı

GİRİŞ ARABİRİMİ ÇIKIŞ ARABİRİMİ

24 V AC/DC 12-48 VAC

48 V AC/DC 120 VAC

120 V AC/DC 230 VAC

230 V AC/DC 120 VDC

5 V DC (TTL seviyesi) 230 VDC

5 VDC (TTL seviyesi )

Köprü

Doğrultmaç

ĠZOLATÖR LOJĠK

L1

L2

GiriĢ

Sinyali(220V AC)

Zener Diyot

Seviye

Dedektörü

GÜÇ KISMI

Lojik GiriĢ

Durum Göstergesi

ĠĢlemciye

(5VDC)

LOJĠK KISIM

Şekil 1.14 AC Modül için Basitleştirilmiş Devre

Şekil 1.13‟de giriş modülüne bir alternatif akım için giriş yapılan blok diyagramı gösterilmektedir. Giriş

devresi iki temel bölümden oluşmuştur: Güç ve lojik bölümü. Bu bölümler elektriksel olarak bağımsız iki birim

olmakla birlikte normalde bir devre içinde birleştirilmişlerdir

Şekil 1.15 220 Volt‟luk girişin PLC girişine bağlanması

Basmalı buton (puss button) kapatıldığı zaman 220V AC R1 ve R2 dirençleri üzerinden köprü tip

doğrultmaca uygulanır. Optik izolatördeki led ile diğer tarafta optik olarak(ON-OFF),düşük seviyeli DC gerilim

elde edilir(5V DC).

Zener diyot voltaj sınırı, düşük seviyeli voltajın meydana getirilebildiği duruma göre ayarlanır. Foto

transistörle led‟den ışık çarptığı zaman işlemciye düşük seviyeli (5 VDC) böylece iletilmiş olur. Optik izolatör

yalnızca lojik devrelerden yüksek AC voltajı ayırmakla kalmaz aynı zamanda işlemciye geçici hat voltajın

değişiminin getireceği zararlara karşı korur. Ayrıca izolatör optik izolatör elektriksel gürültü etkisinden işlemciyi

korumaktadır. Kuplaj ve izolasyon bir pulse transformatörü kullanılarak meydana getirilebilir.

Şekil 1.16‟da tipik bir çıkış için arabirim modülünün blok diyagramı görülmektedir. Giriş modülüne

benzer olarak çıkış modülü de güç ve lojik bölüm olmak üzere iki kısımdan oluşmaktadır.

L1

L2

(220VAC)

PB

R1

R2

R3

ZD

D

LED

KöprüDoğrultmaç

Optikizolatör

LojikDevreye

5VDC

Şekil 1.16 Çıkış Arabirim Modülünün Blok Diyagramı

Güç ve lojik birimleri birbirine bir izolasyon devresi ile kuple edilmişlerdir.

Şekil 1.17 Bir AC Çıkış Modülünün Basitleştirilmiş Devresi

Çıkıştaki cihaz lojik bölümden gelen 5V sinyalin kontrol ettiği elektronik bir anahtar aracılığı ile kontrol

edilmektedir. Şekil 1.17‟de tipik bir AC modülünün şematik bağlantı devresi görülmektedir.

Bu birimde lojik programa uygun olarak işlemci tarafından çıkış durumları set edilir. İşlemci tarafından

bir çıkış gerilimi uygulandığında (5VDC), optik izolatörlerdeki LED‟in ışık yayması ile birlikte fototransistor

anahtarlanarak iletime geçirilir buda triyağın tetiklenerek iletime geçirilmesi ve çıkış elemanı olarak kullanılan

lambanın ON durumuna dönmesi demektir.

Lojik birimdeki LED‟in sönmesi ile birlikte lojik 0 durumu oluşur ve fototransistör iletime geçemez. Çıkış

AC olduğu için triyak kesime gidecektir. Eğer çıkışta bir DC makine kontrol edilecekse, triyak zorlamalı bir

devre ile kesime götürülür.

Güç bölümünde meydana gelebilecek arızalardan, optik izolasyondan dolayı PLC cihazı zarar

görmeyecektir.

Çalışma sırasında çok sayıda yüksek hızlı ON-OFF gerektiren durumlarda doğru akımda transistor,

alternatif akımda ise triyaklı devreler tercih edilir. PLC üzerindeki çıkış modüllerinden yüksek akım çekilemez.

LED

ÇıkıĢ Lambası

L1Optik

izolatör

L2

(220VAC)

Triak

Dahili lojik

devrelerden

gelen sinyal

GÜÇ KISMILOJĠK KISIM

ÇıkıĢ Durum

Göstergesi

MikroiĢlemciden

(5VDC)Lojik Ġzolatör

Elektronik

Anahtar

ÇıkıĢ Lambası

L1

L2

(220VAC)

Örneğin kontak çıkışlı devreler 6A mertebesinde, triyak ve transistör lü devreler 1A yada 2A mertebesinde

yüklenebilir. Her cihazın maksimum akım kapasitesi o modelin kataloglarında mevcuttur.

Yüksek akımlarda triyak veya diğer yeni etken elemanlar yerine standart röleler kullanılmalıdır. PLC

cihazlarında geri beslemeli kontrol uygulamaları için gerekli olan analog/dijital çevirici (ADC) ve dijital/analog

çevirici (DAC) gibi giriş/çıkış birimi mevcuttur.

1.7.2.1.Analog Giriş/Çıkış birimleri (I/O Modules)

İlk üretilen PLC‟ler sadece ON-OFF kontrollü cihazlara bağlanmaya izin veren ayrık giriş/çıkış

arabirimleri ile sınırlandırılmıştı. Bu sınırlandırmadan dolayı birçok işlem uygulamaları kısmi olarak PLC

tarafından kontrol edilebilmekteydi. Günümüz PLC‟leri ise kontrol işlemlerinin çoğunu pratik olarak yerine

getiren, analog arabirimleri ve ayrık giriş/çıkış arabirimlerini içermektedir. Analog giriş modülleri, analog

girişlerden alınan analog akım ve gerilimleri alarak bir analog-dijital çevirici (ADC) aracılığı ile dijital data

formuna dönüştürülür. Burada dönüşüm seviyeleri analog sinyal ile orantılı olarak 12 bit binary ve 3 dijit BCD

kodlu değer olarak ifade edilir. Analog sensör elemanları ısı, ışık, hız, basınç, nem sensörleri gibi

transduserlerdir. Bütün bu algılayıcılar analog girişe bağlanabilir.

Analog çıkış arabirim modülü, işlemciden dijital dataları alarak, gerilim ve akımla orantılı olarak

dönüştürür ve bir cihazı analog olarak kontrol eder. Dijital data bir bütün olarak dijital-analog çevirici (DAC)‟den

geçirilerek, analog formda sinyal elde edilir.

Şekil 1.18 Harici tel bağlantılı tipik bir çıkış modülü

Sonuç olarak;giriş/çıkış birimleri CPU‟yu dış ortamdaki algılayıcılar ile işlemcilere bağlayan birimlerdir.

Dış ortamdaki bazı algılayıcılar şunlardır:

Sınırlama anahtarları (limit switches)

Basma düğmeler (push buttons)

Basınç anahtarları (pressure switches)

Seviye anahtarları

Basınç uyarıcıları

Dönüştürücüler (transducers)

Seçici anahtarlar (selector switches)

PLC’nin çıkış sinyallerine göre çalışan dış ortamdaki işlemcilerden bazıları şunlardır:

Selenoid valfler

Lambalar

Motor sürücüleri

Röleler

Kontaktörler

Göstergeler

1.7.3. Giriş Ve Çıkışlara Bağlanan Sensör Ve İş Elemanları

1.7.3.1. Giriş Ünitesine Bağlanan Sensörler

Şekilde PLC girişine bağlanan sensörlerin başlıcaları görülmektedir. Şekil1.19.a‟da düğmeyle kumanda

edilen normalde açık kumanda olan kapayıcı kontak sembolü verilmiştir.

Şekil 1.19 Çıkış ünitesine bağlanan iş elemanları

(a) Düğme ile kontrol edilen normalde açık kapayıcı kontak sembolü

(b) Normalde açık kapayıcı kontak

(c)Normalde kapalı açıcı kontak

(d) İndüktif sensör

(e) Kapasitif sensör

(f) Işığa duyarlı optik sensör

ÇıkıĢ ÇıkıĢ ÇıkıĢ

(a) (b) (c) (d) (e) (f)

24V 24V 24V

0V 0V 0V

Elektirik anahtarlama sembollerinden Şekil 1.19.b‟de normalde açık, kapayıcı,anahtara basıldığında

kısa devre olur ve PLC‟ye 24 volt verir. Şekil 1.19.c‟de ise normalde kapalı açıcı kontak tersi işlemi yapar yani

anahtara basıldığında PLC‟ye gelen 24 voltu keser. 1.19.d‟deki endüktif sensör iki besleme(24V-0V) ucu ve bir

çıkışa sahiptir. Etki alanı dahilinde mağnetik bir madde (metaller gibi) bulunursa çıkışında 24 V verir aksi

taktirde çıkış 0 volttur. Kısaca belirtmek gerekirse aktifken çıkış veren sensördür. Şekil 1.19.e ve 1.19.f de ise

sırasıyla statik elektriğe duyarlı (herhangi bir cismi algılayabilir) kapasitif sensörle, ışığa duyarlı optik sensörler

görülmektedir. Üç sensörde aynı şekilde çalışır.

1.7.3.2. Çıkış Ünitesine Bağlanan İş Elemanları

PLC çıkışından 24 voltluk bir gerilim alınabilir. Eğer kontrol edilen iş elemanı daha farklı bir gerilim

veya akımla çalıştırılıyorsa ara bir devre(röle gibi) kullanılması gerekir. Eğer farklı bir değişkenle (silindir

kullanılıyorsa hava değişkendir) kullanılıyorsa; gerilimi kullanılan değişkene dönüştüren bir elemana ihtiyaç

vardır. (Elekto-Valfler; elektrik-hava dönüşümünü sağlar.)

Başlıca çıkış ünitesi bağlantıları; AC-DC motorlar, lamba ve LED‟ler, röleler, elektro-pnömatik valfler,

ses uyarıcılarıdır.

1.7.4 Bellek (Memory)

Bellek, denetleyicideki kontrol plan veya programını saklamak için kullanılır. Bellekte saklanan bilgi,

hangi girişe göre hangi çıkış işaretinin saklanacağı ile ilgilidir ve gerekli hafıza miktarını programın yapısı

belirler. Bellek bit olarak isimlendirilen özel bilgi parçacıklarını depolar. 1Byte=8 bit ve 1024Byte=1K olup

bellek kapasitesinin miktarı bu birimlerle ifade edilir.

1.7.4.1 I.Grup Bellekler

RAM (Random Access Memory) adı verilen rastgele erişimli belleklerdir. Bu tip belleklerde enerjinin

kesilmesiyle birlikte eldeki bilgi kaybolur. Programlama esnasında yazma ve okuma işlemlerinin yerine

getirilmesinde kullanılır. PLC cihazı bünyesinde mevcut olan pil (genelde 3.6V lityum pil kullanılır) ile RAM

beslenerek program saklanabilir. Tabi ki batarya enerjisi bittiği anda program silinecektir. RAM bellek özellikle

programların test çalışma durumlarında büyük kolaylık sağlar.

1.7.4.2 II.Grup Bellekler

ROM (Read Only Memory) verilen salt okunur belleklerdir. Bu bellek tipi silinebilir ve programlanabilir

olmasına göre alt gruplara ayrılır.

1.7.4.2.1 PROM (Programmable Read Only Memory)

Programlanabilir salt okunur bellek (PROM); salt okunur belleğin (ROM) özel bir tipidir. PROM bellek

başlangıçta bulunan ve ilave edilen bilgilerin çip içine yazılmasına

müsaade eder. PROM içine yalnızca bir defa bilgi yazılabilir.

PROM‟un ana dezavantajı silinebilir ve yeniden programlanabilir olmamasıdır. PROM‟da programlama,

“eritme” veya “koparma” mantığına göre yapıldığından, eriyebilir bağlantıların eritilmesi geri dönüşü olmayan

bir işlemdir. Bu sebeple PROM‟un içine bir program kodu yazılmadan önce tüm hata kontrol işlemlerinin

bitirilmiş olması gerekmektedir.

1.7.4.2.2 EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory)

EPROM olarak isimlendirilen “silinebilir, programlanabilir salt okunur bellek”, PLC cihazlarında sıkça

kullanılan bellek tipidir. Yazılmış olan programlar önce EPROM belleğinde saklanır ve buradan merkezi işlem

birimine gönderilir.

1.7.4.2.3 EAROM (Electrically Alterable Read Only Memory)

Elektrikle değişebilir salt okunur bellekler EPROM belleğe benzer fakat silmek için bir ultraviole ışık

kaynağı gerekmez. EAROM çipi silerek temizlemek için bir silici gerilim uygun bir pine uygulanır. Bir defa

silindikten sonra bellek tekrar programlanabilir.

1.7.4.2.4 EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)

EEPROM hafıza tipi ise EPROM hafızada olduğu gibi enerjinin kesilmesi durumunda bile eldeki bilgiler

kaybolmaz. Yazma ve silme işlemlerinde özel araçlar gerekmez. PLC‟ye monte edilen EEPROM veya EPROM

hafızalar kaset içinde depolanmış bulunan programa göre çalışacaktır. Buna göre ROM kaset değiştirilerek

istenilen program çalıştırılabilir.

Veri tablosu; giriş ve çıkış durumları, zamanlayıcı ve sayıcı değerleri ve veri depoları gibi bilgileri içeren,

programı dışa taşımak için gerekli bilgileri depolar. Tablonun durum verisi ve sayılar olmak üzere 2 gruba

ayrılır. 0 ve 1 durumları bit yerlerine kaydedilen bilginin ON-OFF durumudur.

PLC‟nin giriş/çıkış işaret durumlarının tutulduğu özel bellek alanı giriş/çıkış görüntü belleği olarak

adlandırılır. Giriş/çıkış arabirimi, bir giriş/çıkış birimi üzerinden kumanda elemanlarına bağlanır.

Giriş Görüntü Belleği

Programın yürütülmesi sürecinde giriş birimindeki işaret durumlarının saklandığı özel bir bellek alanıdır.

Her çevrimin başlangıcında giriş birimindeki değerler yeniden alınır ve bu değerler bir çevrim süresince

değişmez.

Çıkış Görüntü Belleği

Kontrol programının yürütülmesi sürecinde hesaplanan değerlerin saklandığı özel bir bellek alanıdır.

Kullanıcı programının yürütülmesi tamamlandığında çıkış birimine transfer edilir ve bir sonraki işleme kadar bu

değerler tutulur.

1.7.5 Sinyal Taşıma Sistemleri (BUS Systems)

Giriş/çıkış modülleri ile mikroişlemci arasındaki bilgilerin taşındığı yollardır. Sinyaller elektriksel olarak

taşınmaktadır.

Adress BUS: Bellek bölgeleri için seçilen adres bilgilerini taşır

Data BUS: Giriş/çıkış modüllerinden bellek bölgelerine karşılıklı olarak bilgi aktaran kanaldır

Control BUS: Transfer kontrolü ve CPU‟nun senkronizasyonu için zamanlama sinyalleri taşır.

1.7.6 Programlayıcı Birimi

Şekil 1.20 Siemens PLC Programlama Ünitesi

PLC‟leri programlamak ve yazılan programın derlenip program belleğine yüklenmesi amacıyla kullanılır.

Programlayıcı birimi mikroişlemci tabanlı özel bir el cihazı olabileceği gibi bir kişisel bilgisayarda olabilir. Bu

birim programın yazılması, PLC‟ye aktarılması ve istenirse çalışma sırasında giriş/çıkış veya saklayıcı

durumlarının gözlenmesi yada bazı parametrelerin değiştirilmesi olanaklarını sağlar. Günümüzde PLC‟leri

programlamak için daha çok kişisel bilgisayarlar kullanılır.

Herhangi bir kişisel bilgisayara yüklenen editör derleyici programı yardımıyla PLC‟ler daha kolay bir

şekilde programlanabilir. Her PLC üreticisi firma, özellikle kumanda devreleri ile kolayca kullanabilecekleri veya

uyum sağlayabilecekleri editör–derleyici programları geliştirmişlerdir.

1.7.7 Güç Kaynağı (Power Supply)

PLC modülü ile birlikte yada ayrı olabilir. PLC tipine göre giriş gerilimi 24V DC yada 110V AC, 220V AC

olabilir. CPU ,bellek ve giriş/çıkış modülleri için gerilimler üretir.

1.8 PLC PROGRAMLAMAYA GENEL BAKIŞ

1.8.1. Giriş:

Genel olarak, bir kumanda devresinin tasarımı için temel lojik işlem komutları yeterlidir ve bu komutlara

zamanlayıcı komutları da denir. Programlama, belirli bir görevi yapmak üzere tasarlanmış bir kontrol ya da

kumanda sisteminin PLC‟ de gerçeklenmesi için, yürütülmesi gereken işlemleri sağlayan, komut dizisinin

yazılmasıdır. PLC programları bilgisayar programlarıyla büyük ölçüde benzerlikler göstermelerine rağmen,

yapısal olarak daha farklı olduğu söylenebilir. Günümüzde üretilen PLC‟lerde, kumanda devrelerinin

gerçeklenmesine ilişkin lojik işlem komutlarından kontrol algoritmaların yazılmasına ilişkin matematik işlem

komutlarına kadar geniş bir komut kümesi bulunur.

1.8.2. Programlama Yöntemleri

PLC‟ler için geliştirilmiş olan programlama dilleri, kontaktörlü ve röleli kumanda devrelerin tasarımı ile

ilgilenen kişilerin kolayca anlayıp uygulayabileceği biçimdedir. Genel olarak iç türlü programlama yönteminden

söz edilebilir. Bunlar;

A) Deyim listesi ile programlama (statement list, instruction list)

B) Merdiven diyagramı ile programlama(Ladder programming)

C) Diğer programlama yöntemleri(grafcet, lojik kapı sembolleri, kontrol akış veya sembolik dil ile

programlama).

Bu programlama yöntemlerinden, deyim listesi ve merdiven diyagramı ile programlama, genellikle el

programlayıcılarında kullanılır. Kişisel bilgisayarlarda her üç yöntemi de kullanmak mümkündür. Programlama

teknikleri yazılış biçimine göre iki guruba ayrılır. Bunlar; Adım-adım ardışıl programlama veya doğrusal

programlama (lineer programlama) ve Yapısal programlamadır.

1.8.2.1. Adım-adım programlama

Adım-adım programlama, bütün komutların aynı program içinde yer aldığı ve komutların art arda

yazıldığı bir programlama biçimidir. Adım-adım programlamada, komutlar yazılış sırasına göre yürütülür ve

bir çevrim boyanca bütün komutlar işleme girer. Bu programlama tekniğinde bütün deyimler ana programda

bulunur. Kesme alt programlarının, PLC çalışma güvenliği açısından, kısa ve hızlı işlenmesi gereken

program parçalarını içermesi gerektiğinden, kesme alt programları için komut kısıtlamaları konabilir. Bu

programlama biçiminde bütün komutlar ana programda bulunur. Alt programlar ve kesme alt programları, ana

programın program sonu komutundan sonra, sırayla yazılır.

Şekil 1.21. Adım-Adım Programlama

Ana programa yazılan komutlar sırayla işlenir. Ana programdaki 0 nolu alt programı (SB) çağırma

komutu CALL 0 ile program akışı 0 nolu alt programa geçer. Alt program yürütüldükten sonra program akışı

CALL 0 komutunu izleyen komutla sürer. Diğer alt programı çağırma komutuna kadar yazılan komutlar sırayla

işledikten sonra CALL 1 komutu ile program akışı 1 nolu alt programa (Sl) geçer ve bu alt program

yürütüldükten sonra tekrar ana programdaki CALL 1 komutunu izleyen komuta dönülür. Ana program sonu

komutuna erişildikten sonra tekrar ana programın ilk komutuna dönülür.

Program yürütülürken herhangi bir anda kesme işareti oluştuğunda program akışı 0 nolu kesme alt

programına geçer ve kesme alt programı yürütüldükten sonra kesme işaretinin geldiği andaki noktaya dönülür.

Kesmeli çalışma aynı program çevrimi içinde birden çok olabilir. Örneğin Şekil 1.21‟de. kesme işaretinin hem

ana program yürütülürken hem de 0 nolu Alt program (S0) yürütülürken geldiği varsayılmıştır. Her iki durumda

da programın yürütülmesine ara verilir ve kesme alt programı yürütülür.

Adım adım programlamada, bir alt programdan başka bir alt programın çağrıldığı yapılar kullanılabilir.

Ancak bu tür programlama kumanda sisteminin tasarımını ve izlenmesini zorlaştırdığı için genellikle tercih

edilmez. Ana programa yazılan komutlar genellikle alt programlarda da kullanılabilir.

1.8.2.2. Yapısal Programlama

Yapısal programlamada programlar bloklar halinde oluşturulur ve bir organizasyon bloğu yazılarak bir

çevrimde hangi blokların yürütüleceği belirlenir. Yapısal programlamada genellikle alt programlarda kullanılır.