BÖLÜM – 1 GENEL BİLGİLER 1.1
Genel
Endüstri devriminde görüldü ki ; kaliteyi arttırmak ve kütlesel (çok sayıda) üretim için mekanizasyon ve otomasyon uygulamalarına gerek vardır. Mekanizasyon sistemlerinde üretimin kalitesini istenen seviyede tutmak için çalışanların çok iyi eğitilmiş , tecrübeli olması ve zamanlama fonksiyonlarının da tam olması gerekir. Mekanizasyondan otomasyona geçiş için ilk uygulamalarda kam kontrollü makineler kullanıldı. Bu kontrol sistemi sadece bir makine için geçerli idi. Diğer bir üretim sürecine aynı sistemi uygulamak olanaklı değildi. 1900 ‘lü yılların başında üretim süreçlerinde elektrikli anahtarlama sistemleri yoğun olarak kullanılmaya başlandı. Mekanik sisteme yön veren otomasyon sistemlerinde elektrikli kontrol devreleri ile donatıldı. Bu devrelerde kullanılan temel elektrik elemanı şuan bile yaygın olarak kullanılan röledir. Rölenin bir kontrol sisteminde üstlendiği başlıca görevler şunlardır: ♦ ♦ ♦ ♦
Düşük güç seviyelerinden yüksek güç seviyelerine geçmek. Kontak çoğaltmak. Bobin ve kontak tarafındaki gerilimi birbirinden izole etmek. Bellek elemanı olarak işlev görmek.
Bu özellikleri sayesinde röleler otomasyon sistemlerinde gerekli lojik bağlantıların yapılabilmesini sağlamaktadır. Röleli uygulamalarda kamlı sistemlerde görülen mekanik aşınma sorunları görünmemekle birlikte kontaklar ark nedeni ile aşınmakta veya işlevleri bozulmaktadır. Röleli kontrol sistemlerinde de kontrol devresi sadece bir kontrol işini yapabilecek şekilde gerçekleştirilir. Kontrol sisteminde yapılacak değişiklik için kablo bağlantılarının yeniden yapılması gerekir. Endüstriyel üretim süreçlerinde otomasyon uygulamalarına ihtiyaç arttıkça araştırma geliştirme çalışmaları bu ihtiyaçlara cevap verecek ürünleri geliştirmeye yönelmiştir. Yarı iletken devre elemanlarının geliştirilmesi ile yarı iletken devre elemanlarından meydana gelen röleler kullanılmaya başlandı. Bu rölelerin hareketli parçalarının olmaması nedeni ile aşınma ve ark gibi sorunlardan da kurtulmuş olundu. Yarı iletken devre elemanları teknolojisindeki gelişmelere paralel olarak meydana gelen bilgisayar konusundaki gelişmeler endüstriyel otomasyon uygulamalarına büyük yenilikler getirmiştir. Bilgisayar teknolojisindeki yeniliklere endüstriyel üretim süreçlerinde kullanılması için geliştirilen PLC’ler ekleninceye kadar elektrikli kontrol devreleri röleli lojik bağlantılar yardımıyla gerçekleştirilmiştir. Özellikle büyük sistemlerde röle sayısının çok olması nedeni ile büyük kontrol panolarına ihtiyaç duyulmakta , montaj ve bakım çalışmalarına fazla zaman ayrılmakta idi.
1
Endüstriyel üretim süreçlerinde bilgisayarların etkin olarak kullanımı PLC’lerle başlamıştır. PLC’lerin kullanılmaya başlanmasından sonra çok karmaşık kontrol süreçleri endüstriyel bilgisayar da denebilecek bu elemanlarla gerçekleştirilmeye başlanılmıştır. Klasik kontrol panosu içinde bulunan elektromekanik elemanların (röleler , zaman röleleri , sayıcılar) hemen hepsi PLC içinde bulunmaktadır. PLC ; programlanabilir lojik kontrol organlarının kısaltması olarak literatüre yerleşmiştir. Bazı literatürlerde PLC yerine PC (Programmable Controller) kullanılmaktadır. Siemens literatüründe de PC olarak kullanılmaktadır. Bu isimlendirme bazen kişisel bilgisayar (Personal Computer) kısaltması ile karışıklık yaratmaktadır. Günümüzde PLC’ler endüstriyel uygulamaların pek çok alanında kullanım yeri bulmuştur. Ancak otomasyon süreçlerinde genellikle pnömatik kontrolün işlemci grubu olarak kullanılmaktadır. Bir kontrol sürecinde makinenin içinde bulunduğu durum algılayıcılar tarafından algılanmakta ve bu bilgiler PLC giriş modülüne alınmaktadır. PLC’ de işlenen bilgiler çıkış modülü yardımı ile iş elemanlarını tetikleyecek kumanda elemanlarını enerjilemektedir. Bu elemanlar pnömatik kontrolde selenoid valf bobinleri olmaktadır. PLC’lerin kontrol sistemlerinde kullanılması sistem tasarımı , işletime alınması ve bakım çalışmalarında büyük kolaylık getirmektedir. 1.2 Giriş Son yıllarda , endüstriyel üretim tesislerinin kontrol devrelerinde programlanabilir mikroişlemci tabanlı cihazların yoğun olarak kullanılmakta olduğu ve yurdumuzda da bu yöndeki eğilimin arttığı gözlemlenmektedir. Bu cihazlar Programlanabilir Kontrolör (PCs) , Programlanabilir Lojik Kontrolör veya Programlanabilir Otomasyon Cihazları olarak anılmaktadır. Bu cihazların yurdumuza ilk olarak PLC adı altında girmeleri nedeniyle , bu konuda çalışan teknik elemanlar genellikle PLC adını kullanmayı tercih etmektedir. Fakat bu cihazların lojik bağlantılara dayanan kumanda işleminden başka , içerdiği bazı matematik fonksiyonlar ve PID gibi kontrol modülleri ile geri beslemeli kontrol sistemlerinde de kullanıldığı görülmektedir. Bu nedenle , bu cihazlara Programlanabilir Kontrolör “PCs” denilmesini savunanlar çoğunluktadır. Programlanabilir Kontrolör “PCs” kısaltılmış söylenişin kişisel bilgisayarlara verilen kısaltma ismi PC ile karıştırılmaması için “s” takısı eklenmiştir. Birçok PLC üreticisi firmanın bu ismi kullanma eğilimi gittikçe artmaktadır. Sadece lojik fonksiyonları içeren makinelere PLC denilmesinin daha uygun olduğu söylenebilir.
2
BÖLÜM – 2 PLC ÇEŞİTLERİ 2.1 PLC Çeşitleri Motor kontrol devrelerinde veya diğer yüklerin kumandasında değişik özelliklere sahip kumanda elemanları ve kumanda sistemleri kullanılmaktadır. Genel olarak kumanda sistemlerini iki grupta ele alabiliriz. Bunlar; Klasik kumanda sistemleri ve Elektronik kumanda sistemleridir. Klasik kumanda sistemleri çoğunlukla mekanik açılıp kapanan kontaklarla yani ; buton , kontaktör , zaman rölesi vb. gibi elemanlarla gerçekleştirilir Elektronik kumanda sistemleri ise iletim ve kesime geçen diyot ,transistor ,entegre ( IC ) gibi yarı iletken elemanlarla gerçekleştirilir. Bir kumanda devresi gerçekleştirilirken hangi tip sistemin tercih edileceği değişik ölçütlere bakarak (ekonomiklik , çalışma süresi , güç harcaması , boyutları , ısıya dayanırlığı vb.) kararlaştırılır. Fakat bu iki sistemin de ortak bir özelliği vardır. Tesisi yapılan kumanda devresi belirli bir çalışma şeklini gerçekleştirir. Yani bu haliyle sabit bir tesis özelliği gösterir. Başka bir çalışma şeklini gerçekleştirecek kumanda devresinin tesis edilmesi için ya yeni kumanda elemanları ile ya da eskileri ile devre bağlantılarının yeniden yapılması gerekir. Doğal olarak devre bağlantılarının yeniden yapılması demek , elemanların birbirlerine iletkenlerle lehimlenerek veya vidalarla tutturularak bağlanmasıdır. Sonuçta yeni bir sistem uygulanacağında bağlantıların ve elemanların değiştirilmeden yeni sisteme adapte olunmasını sağlayacak bir sistem arayışı ortaya çıkmıştır. Bu yeni kumanda sistemi , yeni kumanda devreleri için devre bağlantılarının lehimleme veya vida bağlantısı olmaksızın yapılmasına imkan sağlayan " Programlanabilir Kumanda " sistemi olarak adlandırılmıştır. Programlanabilir Kumanda Cihazı ,PLC ( Programmable Logic Controller) veya PLC olarak kısaca gösterilir.Günümüzde PLC'lerin oldukça geniş kullanım alanı oluşmuştur. Bunlardan bazıları enerji dağıtım sistemleri ,fabrika otomasyonu ,asansör tesisatları , konvayörler vb. Bu PLC’ler kullanım alanlarının farklılığından dolayı tek çeşit değildir , farklı firmalar tarafından ve farklı çeşitlerde üretilmişlerdir. Örneğin ; MITSUBISHI , HITACHI , TELEMECANIQUE , OMRON , TEXAS INST , ALLEN-BRADLEY ve SIEMENS. Bunların da kendi aralarında piyasada farklı çeşitleri bulunmaktadır; mesela SIEMENS firması önceleri SIMATIC S5’i üretmiştir daha sonra bir üst modeli olan SIMATIC S7 ‘yi çıkartmıştır.
3
BÖLÜM – 3 PLC’LERİN İŞLEVLERİ ve YAPISI 3.1
PLC’lerin İşlevleri
3.1.1
PLC’lerin Temel İşlevleri
Kontrol sistemlerinde belli lojik bağlantıların yapılması gerekir. Belirli girişlerin sağlanması yada sağlanmaması durumunda sisteme ait durumun değiştirilmesi için bazı çıkışların üretilmesi gerekir. Bu da PLC’ler tarafından sağlanır. PLC’lerin bu işlevini yerine getirebilmesi için aşağıdaki işlevleri yerine getirebilmesi gerekir. ♦ ♦ ♦
Temel ve kombinasyonal lojik ifadeler (AND , OR , AND-NOT , OR-NOT) Zamanlama işlevi Sayıcı işlevi
Bunlardan başka değişik matematiksel işlevleri ; oransal (proportional) , türev (derivative) ve integral (entegral) (PID) işlevlerini gerçekleme kapasitesine sahip programlanabilir kontrol cihazları da vardır. 3.1.2
Endüstriyel Otomasyon Devrelerinde PLC’nin Tercih Edilmesinin Nedenleri ♦ Kontrol devresinin işlevi yazılımla sağlandığından , kontrol devresini tasarlamak , röleli bir devrenin tasarımından daha kolaydır. ♦ Bütün kontrol işlevleri yazılımla gerçeklendiğinden , farklı uygulama ve çalışma programlarını sağlamak çok kolaydır. ♦ Röleli kontrol devrelerine göre çok az yer kaplarlar. ♦ Güvenilirliği yüksek , bakımı kolaydır. Devrelerde arıza aramayı kolaylaştırır. ♦ Bilgisayarla ve diğer kontrolörle haberleşme olanağı vardır. Bu özelliği bilgisayarlı otomasyon işlevine olanak sağlar. ♦ Arıza yapma ihtimali azdır. Bir PLC için arızalar arası ortalama yaklaşık olarak 8000 saattir. ♦ Kötü çevre koşullarında , özellikle tozlu ortamlarda , röleli kumanda devrelerine göre daha güvenilirdir. ♦ Kontrol algoritmasının tasarımı kolaydır. Bu konuda çalışan personele zaman ve emek tasarrufu sağlar.
3.1.3
PLC ile Bilgisayarlı Kontrol Sistemlerinin Karşılaştırılması
PLC’lerin çalışma ilkeleri bilgisayarların çalışma ilkelerine çok benzer. Ancak bu sistemleri birbirinden ayıran birinci etken , PLC’ler endüstriyel üretim sistemlerinin çalışma bölgelerinde bulunan yüksek derecede elektriksel gürültü , elektromanyetik bozucular ve yüksek sıcaklıklara dayanıklı olarak imal edilmeleridir. Bilgisayarlar ve mikroişlemciler bu çevresel etkenler daha az dayanıklılık gösterir. İkinci önemli ayrım konusu ise ; PLC’lerin programlama , kullanım ve arıza arama yönlerinden daha uygun olanaklar sunmasıdır.
4
Diğer bir ayrım , PLC’leri bir programı baştan sona doğru akan bir şekilde koşturur. Bilgisayarlarda ise programlar değişik sıralarda çok esnek bir şekilde çalıştırılır. Bu dezavantaj son yıllarda geliştirilen PLC’lerde giderilmiştir. Bugünkü gelişmiş PLC’lerde de çok esnek olarak çalışmak olanaklıdır. 3.2 Genel Olarak PLC Yapısı Programlanabilir Lojik Kontrolörler PLC otomasyon devrelerinde yardımcı röleler , zaman röleleri , sayıcılar gibi kumanda elemanlarının yerine kullanılan mikroişlemci temelli cihazlardır. Bu cihazlarda zamanlama , sayma , sıralama ve her türlü kombinasyonal ve ardışık lojik işlemler yazılımla gerçeklenir. Bun nedenle karmaşık otomasyon problemlerini hızlı ve güvenli bir şekilde çözmek olanaklıdır. PLC’ler üç ana kısımdan meydana gelir. ♦ ♦ ♦
Merkezi işlem bölümü Giriş çıkış bölümü Program giriş elemanı
Merkezi İşlem Birimi ve Bellek
3.2.1
Giriş değerini işaret giriş belleğinden okur. Program belleğine yüklenmiş olan programı yürütür. Sonuç değerlerini çıkış sinyal belleğine yazar. Merkezi işlem biriminin çalışması ise şu şekilde olur: Merkezi işlem birimi ve bellek elemanı PLC’ ye lojik bağlantıları yapma olanağı verir. Çalışmaları aşağıda verilen işlemlerin sürekli yinelenmesi şeklinde gerçekleşir. 1. 2. 3. 4. 5.
Giriş tarafından gelen bilgileri değerlendirerek kontrol edilen sürecin durumunu sürekli gözetleme Giriş bilgilerini değerlendirerek bellekte yazılı programı çalıştırma. Çıkış işaretinin gerekli olup olmadığına karar verilmesi Çıkış gerekiyorsa çıkış biriminin ilgili çıkışına işaret gönder Birinci adıma dönüş ve aynı işlemlerin yeniden gerçeklenmesi
CPU , bellek elemanları ile birlikte PLC’ ye mantık yürütme yetkisi veren bölümdür. Lojik bağlantıların yapıldığı bölüm CPU’dur. CPU’nun çalışacağı işletim sistemi ile belirlenir. Bu işletim sistemi üretici firmalara göre değişiklikler gösterir. Aynı mikroişlemciyi kullanan iki firmaya ait PLC’ler bile işletim sisteminin farklılığından ötürü değişik sonuçlar verebilir. Performansları farklı olabilir. İşletim sistemi kullanıcıya açık değildir. Aşağıdaki şekilde bu etkileşim gösterilmiştir. İŞLETİM SİSTEMİ -
CPU
I/O işleme Diyagnostik Kontrol prog. yürütülmesi 5
Kontrol Programı
Şekil 3.1 – PLC çalışması prensip şeması 3.2.2
PLC’lerde Tarama
Uygulama programının yürütülmesi sırasında CPU bütün girişleri okur , kontrol mantığının gerektirdiği işlemleri yaparak çıkış uçlarına enerji verir veya verilmiş olan enerjiyi keser. Bu okuma , programı yürütme ve çıkışların durumlarını buna göre yenileme işlemine “tarama” denir. Bu tarama için gerekli süre 1 – 100 milisaniye arasında değişir. PLC üretici firmalar bu süreyi genellikle uygulama programının kullandığı bellek miktarına bağlı olarak verir. Örneğin 7ms/1k program şeklinde. Tarama , girişleri okuma , denetim mantığını gerçekleştirme ve çıkışları yenilemeden oluşan sürekli bir sıralı süreçtir. Tarama hızı PLC seçiminde önemli bir parametredir. Örneğin kontrol edilen süreçte 6 milisaniye içinde iki defa durum değiştiren işaretler var ise programda bunların izlenmesi 12 milisaniyelik tarama hızı olan bir PLC ile yapılamaz. Çünkü tarama sırasında bu işaret durum değiştirip , yine eski durumuna örneğin “1” iken “0” veya “0” iken “1” durumuna geçebilir. Böyle bir durumda daha hızlı tarama yapan bir PLC veya özel I/O modülüne sahip devre kullanılır. 3.2.3
Bellekte Yer Alan Bilgiler
Belleklerde aşağıda belirtilen dört ayrı grup bilgi yer alır. Yönetim programı veya işletim sistemi: İşletim sistemi herhangi bir mikroişlemciyi PLC haline getiren programdır. Çevre birimleri ile iletişim sağlar , kontrol programını yürütür. Kontrol uygulama programı: Belirli bir kontrol görevi için yapılmış programdır. Ladder diyagram veya diğer programlama dillerinden birinde yazılmış olabilir. Veri tabloları: Bu alanda kontrol işleminin gerçekleştirilmesinde kullanılacak denklem sabitleri , zaman ve sayma işlemleri için ön değerler ve uygulamalı programının kullanılacağı diğer sabitler gibi veriler saklanır. Burada ayrıca son olarak okunan sistem girişleri ve son olarak dışarı verilen sistem çıkışları da bulunur. Yazboz (sctratch) alanı: Burada program tarafından kullanılacak geçici değerler bulunur. Ana bellek (veri tablolarının olduğu yer) yerine bu bellek a0lanının kullanımı , bu verilere çok kısa sürede ulaşılmasını sağlar. Yukarıda açıklanan değişik bilgi türleri , özellikleri nedeni ile değişik bellek türlerini gerektirirler. Örneğin işletim sistemi devamlı olarak kalmalı , güç kesilmelerinden etkilenmemelidir. Fakat bu tür bir bellek uygulama programı için uygun olmayabilir , çünkü kullanıcı bu programı kolaylıkla değiştirebilme olanağına sahip olmak ister.
6
Bellek türleri uçucu (volatile) ve kalıcı (nonvolatile) olmak üzere iki genel sınıfa ayrılabilir. İsimlerinden de anlaşılacağı üzere uçucu bellekteki bilgiler , bellek besleme enerjisi kesilirse kaybolur. Bu bilgilerin kaybolmaması için sürekli olarak enerji sağlanacak bir yedek (backup) pil kullanılmalıdır. Kalıcı bellerde ise bilgi kalıcıdır. Besleme gerilimi kesildiğinde bilgi kaybolmaz. 3.3 Bilgi Saklama Ortamları – Bellek Tipleri 3.3.1
Uçucu Bellekler -
3.3.2
RAM - STATİK - DİNAMİK
Kalıcı Bellekler - RAM - ÇEKİRDEK - EEPROM - NOVRAM - ROM - ROM - PROM - EPROM -EAPROM
3.3.3
Rasgele Erişimli Bellek (Random Access Memory – RAM)
Bu tür bellekler genellikle bipolar (iki kutuplu) veya MOS (Metal Oxide Semiconductor) üretim tekniği ile imal edilir ve hem okunabilme hem de yazılabilme özelliklerinden ötürü yaz – oku bellek olarak da isimlendirilir. PLC’lerde uygulama programları genellikle RAM belleklerde saklanır. RAM bellek programın kolaylıkla yazılabilmesine , değiştirilebilmesine ve veri girişine olanak sağlar. Diğer bellek türlerine göre bağıl olarak daha hızlı olmaları olumlu bir özelliktir. Programın RAM içinde kalıcı olması pille sağlanır. Bazı kritik uygulamalarda pil destekli (battery backup) RAM bir EPROM’ LA birlikte kullanılır. Böylece kalıcı ve uçucu belleklerin bütün avantajlarından yararlanılmış olur. 3.3.4
Salt Oku Bellek (Read Only Memory – ROM)
Bu tür bir bellek gözü yalnız okunabilir içine yazılamaz. İşletim sistemleri gibi sürekli olarak aynı kalan , değiştirilmesi veya içerisine bilgi yazılması hiç gerekmeyecek yazılımlar için ideal bellek türüdür. Ayrıca sinüs , kosinüs , logaritma gibi fonksiyon tabloları , çarpma , bölme tabloları bu tür bellek içinde saklanır. RAM’lar gibi bipolar ve MOS teknolojisi kullanılarak üretilirler. Üretim sırasında kullanıcının istemiş olduğu bilgi belleğe yakılarak yazılır. Bu yapıları ile elektriksel gürültülerden ve besleme geriliminin kesilmesinden
7
etkilenmezler. PLC’lerde işletim sistemlerinin depolanması için genellikle bunlar kullanılır fakat uygulama programlarının kullanılması için çok seyrek kullanılır. 3.3.5
Programlanabilir Salt Oku Bellek (Programmable Read Only Memory – PROM)
ROM belleğinin bir türü olup kullanıcı tarafından , onun isteğine uygun bir şekilde , özel gereçlerle yalnız bir defa için programlanabilir. ROM bellekten daha pahalı fakat RAM bellekten daha ucuz olup PLC’lerde nadiren , o da genellikle bir RAM için sürekli depolama desteği olarak kullanılır. 3.3.6
Silinebilen Programlanabilir Salt Oku Bellek (Erasable PROM – EPROM)
Özel bir PROM türü olup kullanıcı tarafından silinebilir ve yeniden programlanabilir. Bu amaçla yonganın muhafazası üzerine bir pencere açılmıştır. Mor ötesi ışık kullanarak 20 dakika kadar süre içinde bütün bellek içeriği silinebilir. Yeniden programlama için özel bir gereç (EPROM programlayıcı) gerekir. EPROM uygulama programlarının kalıcı olması gerektiğinde , fakat program değişikliklerinin veya çevrim içi bilgi yazılmasının beklenmediği durumlarda kullanılabilecek en uygun bellek türüdür. Özellikle program geliştirilmesi sırasında ve daha sonra , eğer üretim hacmi ROM üretimi için gerekli maskeleme bedelini karşılayamayacak düzeyde ise kullanılır. 3.4
Giriş / Çıkış Birimi
PLC ile kontrol edilen sistem arasındaki iletişimi sağlar. İşaret belleği ve ara devreden meydana gelir. Giriş ve çıkışlar genellikle I/O (Input/Output) olarak isimlendirilir. I/O’un temel işlevleri şunlardır: 3.4.1
Girişlerin herhangi birine işaret gelip gelmediğini sürekli kontrol etmek , gelmişse bunu değerlendirmek. Merkezi işlem biriminden gelen işaretleri çıkış lojik seviyesine geliştirmek.
Giriş Birimi
Kontrol edilen sisteme ilişkin basınç , seviye , sıcaklık algılayıcıları , butonlar ve sınır anahtarı gibi iki değerli işaretler (var – yok , 1 veya 0) giriş birimi üzerinden alınır. Genellikle giriş gerilim seviyesi biçimindedir. Gerilim seviyesi değerleri 24 V , 48 V , 100 – 120 V , 200 – 240 V doğru veya alternatif akım olabilir.
8
Şekil 3.2.a - 220 V AC gerilimle uyarılan bir giriş birimi
Şekil 3.2.b - 24 V DC gerilimle uyarılım bir giriş birimi PLC giriş birimine gelen bir işaretin lojik “1” seviyesinde olabilmesi için bir alt sınır ; lojik “0” kabul edilmesi için de bir üst sınır vardır. Giriş bilgisinin doğru olarak alınabilmesi için işaret gerilim seviyesinin bu değerleri sağlaması gerekir. Örneğin şekil 3.2.a’da verilen giriş devresinden verilen işaretin “1” kabul edilmesi için gerilim seviyesinin maksimum (OFF Voltage) 40 V olması gerekir. 40 – 120 V arasındaki değerlerin kullanılmaması gerekir. Bu devede giriş akımı 10mA ; işaretin algılanması için geçen zaman (gecikme zamanı) 35 ms (ON DELAY) , 55ms (OFF DELAY) dir. PLC üreticileri bu değerleri katalogda belirtir. 3.4.2
Çıkış Birimi
Kontrol edilen sistemdeki , kontaktör , röle , selenoid gibi kumanda elemanlarını harekete geçirmeye uygun donanımda olan birimdir. Bunlar ; röle çıkışlı , triyaklı veya tranzistörlü olabilir. Özellikle çalışma sırasında çok sayıda , yüksek hızlı açma – kapama gerektiren durumlarda ; doğru akımda tranzistörlü , alternatif akımda triyaklı olan çıkışlar tercih edilir. PLC üzerinde çıkışlardan büyük akımlar çekilmez. Çıkışa ilişkin kapasiteleri PLC’lere ilişkin kataloglarda verilir. Çıkış birimi için kontak çıkışlı (röleli) bir devre şekil 3.3.a’da , tranzistör çıkışlı bir devre de şekil 3.3.b’de verilmiştir.
9
Şekil 3.3.a - Kontak çıkışlı devre
Şekil 3.3.b - Tranzistör çıkışlı devre Küçük boyutlu işler için kullanılan PLC’lerde giriş ve çıkış birimi , merkezi işlem birimi , yüksek hızlı sayıcı vs. tek modül içindedir. Daha geniş kapsamlı uygulamalarda kullanılan gelişmiş büyük boyutlu PLC’lerde bu birimler ayrı modüller halindedir. 3.5
PLC’lerin Programlanması
PLC’ler ya bir programlama cihazı ile veya uygun bir yazılım yardımıyla bilgisayarla programlanabilir. Programlama cihazı ile programlamada her değişik marka PLC için özel programlayıcıya ihtiyaç duyulması açısından sorun olabilir. Bilgisayarda uygun yazılımla programlamada da belli bir yazılıma gereksinim duyulur. Bilgisayar programlama yönteminde ayrıca PLC ile bilgisayar arasındaki bağlantıyı yapmaya yarayan bir bağlantı kablosuna da gerek vardır. 3.5.1
Programlama Birimi
PLC’leri programlamak amacı ile kullanılan ortamdır. Tasarlanan kontrol devresinin yazılmasını , PLC’ ye aktarılmasını ve istenirse çalışma sırasında G/Ç durumlarının gözlenmesini sağlar. Ayrıca giriş çıkışlara istenilen durumlar verilerek programın çalışması izlenebilir.
10
PLC’leri programlamak içim kişisel bilgisayarlar da kullanılabilir. Bu amaçla bilgisayara yüklenen derleyici programdan yararlanılır. 3.6 Diğer PLC Elemanları Yukarda kısaca değinilen PLC’lere ilişkin birimlerden başka , programı yedeklemek ve başka bir PLC’ ye aktarmak için EEPROM modülü , giriş – çıkış sayısını arttırmak için genişleme birimi güç kaynağı , enerji kesilmeleri sırasında PLC’yi besleyen yedek güç kaynağı (pil) gibi elemanlar bulunur.
BÖLÜM – 4 PLC’LERİN PROGRAMLAMA MODLARI 4.1 PLC’lerin Programlama Modları
11
Kullanıcı tarafından yazılan ve bellekte saklanan program , verilen bir süreç durumu için doğru denetim işaretlerinin üretilmesini sağlar.Bu programın yazılış biçimi (programlama dili) çeşitli türlerden biri olabilir.ilk olarak kullanılan dil ; röleli kontrol sistemlerinde kullanılan merdiven diyagramlarına (Ladder diagram) benzer bir biçimde idi. Bu programlama yöntemi hala en yaygın olarak kullanılan programlama yöntemidir. Bir değer programlama yöntemi , Boolean dilinde programlamadır. Son zamanlarda BASIC gibi üst seviye dilleri ile de PLC’leri programlamak mümkün olmaktadır. Programlama aracı , programlayıcı ile PLC arasındaki bağlantıyı sağlar. En basit şekil , PLC’lerin yanındaki bir tuş takımı veya PLC’ ye bağlı bir kablo ile bağlanan , elde tutulan , bir dizi işlev tuşundan meydana gelmiş bir aparattır. Daha gelişmiş şekillerinde ekran ve klavye bulunur. Bu olanaklarla programın daha iyi bir şekilde görülmesi ve otomatik program dokümantasyonu sağlanır. PLC’ler için geliştirilmiş olan programlama dilleri , kontaktörlü ve röleli kontrol devreleriyle uğraşanların kolayca anlayıp uygulayabileceği şekilde tasarlanmıştır. İşlemlerde BOOLE cebri ilişkileri geçerli olup aşağıdaki programlama yöntemlerinden söz edilebilir. -
Deyim listesi (Statement List) Kontak planı (Ladder Diagram) Lojik şema (Flow Chart) Matris programlama BASIC C++ programlama dili
Bu programlama yöntemlerinden deyim listesi ile programla , genellikle el ile programlama elemanlarında kullanılır. Kişisel bilgisayarlarda her üç yöntemi de kullanmak olanaklıdır. Aşağıda bazı programlama yöntemlerine ait örnekler verilmiştir. Bu örneklerde birbirine seri kontak bağlı kumanda devresi programlanmıştır. Deyim listesi ile programlama ; A I 0.0 A I 0.1 = Q 0.0 BE
Eğer 0.0 girişinde işaret var ise VE 0.1 girişinde işaret var ise 0.0 çıkışına işaret gönder Blok sonu
000 LD 00 001 AND 01 OUT 20 END
Eğer giriş 0.0 da işaret var ise VE giriş 0.1 de işaret var ise 20 numaralı çıkışa işaret gönder. Son
Kontak gösterimi tekniği (Ladder Diagram) ile programlama ;
12
Şekil 4.1 - Ladder programlama yöntemi Lojik diyagram tekniği ile programla ;
Şekil 4.2 - Lojik şema programlama şekli Yukarıda verilen program bölümlerinden görüleceği üzere PLC’ler için yazılan programlamalarda şekil ve yazım farklılıkları görülmektedir. Bu nedenle herhangi bir PLC’ ye ilişkin bir deyim listesi programının yazılabilesi için elde bulunan PLC’ ye ait komut kümesinin ve işlevlerinin bilinmesi gerekir. Uygulamada her PLC’ ye ilişkin komut kümesi , işlevleri ve program örnekleri el kitaplarında verilir. Kontak planı ile programlama tekniği ile yazılan programlar biçim olarak birbirine benzemekte , sadece giriş – çıkış sembollerinin (kodlarının) ve PLC için adreslerin (sayıcı , zamanlayıcı gibi) kodları değişmektedir. Lojik diyagram programlama tekniği ile programlamada biçim olarak benzerlik vardır. Programlamada genellikle aynı tip semboller kullanılmaktadır. En çok kullanılan ortak semboller aşağıdaki şekillerde verilmiştir:
13
Şekil 4.3.a - “VE” (AND) kapısı
Şekil 4.3.b - “VEYA” (OR) kapısı
Şekil 4.3.c - “VEYA” (EXOR) kapısı
Şekil 4.3.d - “DEĞİL” (NOT) kapısı
Şekil 4.3.e - “VE DEĞİL” (NAND) kapısı
Şekil 4.3.f - “SR FLIP FLOP”
Programlama teknikleri yazılış biçimine göre iki gruba ayrılabilir. Bunlar ; -
Genellikle küçük boyutlu PLC’lerde kullanılan adım-adım programlama (lineer programlama) Büyük boyutlu PLC’lerde kullanılabilen yapısal programlama biçimindedir.
Lineer programlamada deyimler sırasıyla yürütülür ve bir çevrim boyunca bütün deyimler işleve girer. Yapısal programlamada ise programlar bloklar halinde oluşturulur ve bir organizasyon bloğu yazılarak bir çevrimde hangi blokların yürütüleceği belirlenir. Yapısal programlamada bir çevrim boyunca program belliğindeki programın bütün deyimlerinin işlenmesi zorunluluğu yoktur. Organizasyon bloğunda belirtilen prosedüre göre bazı bloklar işleme girmeyebilir. İşleme girmeyen bloklara ilişkin sonuçlar işaret belleğinde tutulur. Hangi programlama tekniği kullanılırsa kullanılsın PLC’ler için yazılan bir programın yürütülme süreci aynıdır. Bir PLC’ de yazılan programın PLC program belleğine yüklenip çalıştırılması (koşturulması) ile gerçekleşen işlemler şu şekildedir. 1. Adım: Giriş ve çıkış durumları okunur. 2. Adım:
14
Yazılan programa göre adım – adım sırasıyla BOOLE cebri ilişkilerine göre işlemler yapılır. Bu işlemler yapılırken bir önceki adımda hesaplanan değerler bir sonraki adımda kullanılır fakat giriş belleğinde işlem anında değişen durumlar değerlendirilmez. Ancak çok hızlı değişen giriş işaretlerini kullanmak ve değerlendirmek için bazı PLC’lerde hızlı sayıcı girişleri kullanılır. Bu girişlere gelen işaretler program işletimi sırasında bir tampon bellekte yada ayrı bir sayıcıda depolanarak veri okuma noktasına gelindiğinde değerlendirilir. 3. Adım: Bütün işler tamamlandıktan sonra hesaplanan değerler çıkış tamponuna (belleğine) yazılır ve tekrar birinci adıma dönülür. PLC’lerdeki programın yürütülmesi sonsuz çevirimde çalışan bir program parçası gibi düşünülebilir. PLC’lerde bir çevrimin tamamlanması için geçen süreye tarama zamanı denir. Tarama zamanı PLC’ de kullanılan mikro denetleyici frekansına , program içeriği ve uzunluğuna bağlıdır. Tarama zamanı kullanılan PLC türüne göre 3ms – 200ms arasında değişir. Örneğin 500 kelime (komut) kapasiteli ; 10 giriş ve 6 çıkışlı bir PLC’ de G/Ç tarama zamanı 2.6 ms , program işleme zamanı 12.4 ms’dir. PLC’ler için geliştirilmiş olan programlama dilleri , kontaklı (röleli) kontrol devreleri tasarımcıların kolayca anlayıp uygulayabileceği şekildedir. Kontaklı kumanda devresinde herhangi bir programlama tekniği ile PLC’ ye geçmek oldukça kolaydır. Bununla beraber kontaklı kontrol devresine göre tasarlanmış olan PLC programı farklı sonuçlar verebilir. Bunun nedeni kontaklı kumanda devreleri ile PLC arasındaki yapısal farklılıklardır. Bu farklar şu şekilde açıklanabilir. Bir kontaklı kumanda devresi BOOLE cebir aksiyomlarını tam olarak sağlamaz. Örneğin aşağıdaki şekilde verilen kontaklı devrede her zaman “VEYA” aksiyonu sağlanmaz. Bu devrede “a + ā =1” eşitliğinin geçerli olmadığı bir zaman aralığı vardır. PLC’lerde BOOLE aksiyomlarına göre işlem yapılır ve bütün aksiyomlar geçerlidir.
Şekil 4.4 - “VEYA” devresi Kontaklı kumanda devrelerinde her röle veya kontaktör paralel olarak çalışır. Yani aynı anda röle ve kontaktör bobinleri enerjilenir ve kontakları konum değiştirir. PLC’lerde lojik işlemler sırasıyla yapılır. Konunun daha iyi anlaşılabilmesi için şekil 4.5.a‘daki kontaklı kumanda devresi göz önüne alınırsa durum şöyle olur.
15
Şekil 4.5.a - Kumanda devresi
Şekil 4.5.b - Ladder diyagram
Şekil 4.5.a ‘da verilen kontrol devresinde S1 butonuna basıldığında K1 ve K2 röle bobinleri aynı anda enerjilenir. Hangi röle önce devreye girerse o röle devrede kalır diğeri devreye giremez. Bu durum rölelerin zaman sabitleri ve bağlantı iletkenlerinin direnç ve endüktansına bağlıdır. Şekil 4.5.b ‘de verilen kontak diyagramı aynı devrenin bir PLC için yazılmış bir program parçasıdır. Bu devrede S0 butonu 1 nolu PLC girişine , S1 butonu 2 nolu PLC girişine bağlanmıştır. K1 rölesi 11 nolu PLC çıkışına ve K2 rölesi 12 nolu PLC çıkışına bağlanmıştır. Eğer bu program PLC’ ye yüklenir ve S1 butonuna basılırsa , her zaman devreye girmediği görülecektir. Bunun nedeni PLC’ de programın adım adım ileme girmesidir. Çünkü birinci satırdaki 11 nolu çıkış değeri lojik “1” olacağından ve bu değer 2. astıra ilişkin lojik değer hesaplanırken kullanılacağı için 2. satırın sonucu lojik “0” olacaktır. Ele alınan bu örnekte kısaca anlatmak istediğimiz şudur : Kontaklı kontrol devresinden yararlanılarak yazılan bir PLC programı amaca uygun çalışmayabilir. Bu nedenle yazılan her programın test edilmesi gerekir. Genellikle PLC programlayıcılarda veya kişisel bilgisayarlarda kullanılan derleyici programlarında bu olanaklar sağlanmıştır. Kontrol projesini ele alma yöntemi ; Bu güne kadar bir otomasyon sisteminin tasarımı için izlenen yol şu şekilde idi : -
Kontrol edilecek sistemin kullanıcı ve tasarımcı tarafından iyice tanımlanması Kontrol devresinin çizimi Kontrol panosunun ve makine üzerinde bulunan elemanların birbirine bağlanması
PLC ‘li kontrol sistemlerinde kontrol sistemi şu şekilde gerçekleşir. -
Kontrol edilecek sistemin kullanıcı ve tasarımcı tarafından iyice tanımlanması PLC’ ye giriş ve çıkışların bağlanması Programlama aleti veya bilgisayar aracılığı ile kontrol sisteminin davranışlarının PLC’ ye öğretiminin yapılması (kontrol yazılımının hazırlanması)
Aşağıda bir kontrol sisteminin röleli veya PLC’li olarak çözümü verilmiştir.
16
sistem
Şekil 4.6.a - Röleli Şekil 4.6.b - PLC’li sistem
Deyim listesi ile programlamada , PLC , çalışırken bu programı satır satır sürekli tarar. Program sürekli olarak değerlendirilir. Hangi satırın işleneceği bilgisi adres sayıcı denilen bir bölüm tarafından belirlenir. Aşağıda bu duruma ilişkin şematik gösterim verilmiştir.
17
0
NOP 0
1 +1
U E 0.0
2 U E 0.1 3
= A 4.0
. . . . . . . .
1022 1023
U E 0.1
Şekil 4.6.c - Programın işlemesi Adresin bir arttırılması komut merkezi işlemciden gelir. Bu komutla adres sayıcı sıradaki deyimi deyim registerine gönderir. Merkezi işlemci bu deyimi deyim registerinden alır ve gerekli işleme tabi tutar. 4.2 PLC'nin Kontrol Sistemindeki Yeri PLC , kontrol sistemi içinde işlemci eleman görevini üstlenir. PLC algılama elemanlarından gelen bilgileri işler ve çıkışlarına ikili veya analog işaret verir.
ALGILAYICILAR
PLC
KUMANDA ve İŞ ELEMANLARI
Tablo 4.1 - PLC’nin kontrol devresindeki yeri PLC'ler genellikle ikili işaretleri işler. Ancak analog işaretleri işleyen PLC'lerde vardır. Analog işlem için, analog giriş çıkış olanağı tanıyan PLC ye gerek vardır. 4.3
PLC çalışması
Bir PLC fonksiyon olarak başlıca iki bölümden meydana gelir. Bunlardan birisi donanım, diğeri yazılımdır.Bu iki öğe birbirini tamamlayıcı nitelikte çalışır. Birbirinden ayrı olarak düşünülemez .
18
4.3.1
Donanım
PLC'nin içinde bulunan elektronik ve yarı iletken elemanlardan veya kartlardan meydana gelir. PLC ye gelen bilgiler bu elemanlar sayesinde alınır,işlenir ve çıkışa yönlendirilir. 4.3.1.1
Donanım elemanları
Giriş devresi Kontrol edilen makime üzerinden gelen , makinenin içinde bulunduğu durumu PLC ye ileten elemanların bağlandı bölümdür. Ana işlevi dış dünyadan gelen kontak kapanması, analog gerilim ve akım değerleri gibi işaretleri almak ve CPU’nun (merkezi işlem birimi) kullana bileceği bir şekle getirmektir. Girişler ikili işaret ve analog işaret özellikli olabilir . Ancak PLC kullanımı sırasında girişlerin gerilim seviyesine dikkat edilmelidir.Diğer yandan PLC ye bağlanacak algılayıcıların tipide bağlantı şekline etkir. Bu nedenle PLC girişlerine bağlanacak algılayıcıların özelliklerine ve bağlantı karakteristiklerine dikkat edilmelidir.
Giriş işaretleri şu elemanlardan gelebilir ; -
Sınır anahtarları El kumandalı düğmeler Basınç anahtarları Seviye anahtarları Transdüserler Seçici anahtarlar
Çıkış devresi PLC de işlenen bilgilerin çıkış yeridir. Buradan çıkan işaretler kontrol edilen makinenin durumunu değiştirmeye yönelik olarak çalışır. Kontrol görevinin yerine getirilmesini sağlar. PLC çıkışları röle çıkış, tranzistör çıkış, veya triyak çıkış olabilir.Hangi çıkışın tercih edilmesi gerektiği yapılacak kontrol işine bağlıdır . -
-
Röle çıkışı, genellikle çok hızlı olmayan sistemler için kullanılır. Tranzistör çıkışı çok hızlı sistemler için kullanılır. Triyak çıkışı ise yüksek güç.
Aşağıda bir PLC’nin çalışma blok şeması gösterilmiştir.
19
Şekil 4.8 - PLC blok şeması Otomasyon sistemlerinde genellikle aşağıda belirtilen elemanlar PLC çıkışlarından tetiklenir ; -
Selenoid valfsler (elektrik kumandalı yönlendirme valfleri) Röleler ve kontaktörler Lambalar Göstergeler (LED , display) Motor sürücüleri (Driver)
CPU = Merkezi İşlem Birimi (Central Processing Unit)
CPU giriş birimleri yardımı ile veri (data) alır. Bunları belleğindeki programa göre işler ve kontrol edilmek istenen cihaza çıkış ara birimi üzerinden veri yollar. Bu işlem sürekli olarak yinelenir. Buna tarama (scanning) işlemi denir. CPU’nun yaptığı işlemlerden bazıları aşağıda gösterilmiştir. -
-
Lojik işlemler Sayma işlemleri Zamanlama işlemleri Karşılaştırma işlemleri Matematiksel işlemler Regülatör kontrolü Veri (Data) tablosu Kilitleme (Latching)
20
-
-
Özel tanı işlemleri (Diagnostic Functions) Sıralayıcı işlevleri
Sistem ve kullanıcı Bellekleri - Sistem Belleği (System Memory) PLC’nin sistem programının saklandığı bölümdür. Program PLC’yi üreten firma tarafından yüklenir , sabittir , değiştirilemez. - Kullanıcı Belleği (Upplication Memory) Kullanıcı programına ayrılan bölümdür. Değiştirilebilir. PLC kullanıcı belleğinde okunup yazılan bellekler (RUN) yada yalnız okunabilen bellekler (EPROM) kullanılır. RAM tipi belleklerde bilgi enerji var olduğu sürece bellekte kalır. Bu nedenle bu tür bellekler pil ile (Back – Up Battery) beslenir. EPROM'lar ise enerji kesildiğinde bilgiyi saklayabilir. İşaret Taşıma Sistemi (Bus System) PLC içerisinde , işaretlerin elektriksel olarak taşındığı yollardır. I/O modülleri ile merkezi işlemci arasında bilgilerin taşındığı yollardır. Bu yollar aşağıda gösterilmiştir. Adres Yolu (Adres Bus) Veri Yolu (Data Bus)
: Bellek bölgeleri için seçilen adres bilgilerini taşır. : Giriş / Çıkış modüllerinden bellek bölgelerine karşılıklı olarak bilgi aktaran yoldur. Kontrol Yolu (Control Bus) : Transfer kontrolü ve CPU’nun senkronizasyonu için zamanlama işaretleri taşır.
Şekil 4.9 - İşaret taşıma sistemi (bus system) Güç Kaynağı PLC modülü ile birlikte yada ayrı olabilir. PLC tipine göre giriş gerilimi 24 V DC veya 110 V , 220 V AC olabilir. Güç kaynağı ; CPU , bellek ve giriş/çıkış modülleri için enerji kaynağı görevini üstlenir. 4.3.2
Yazılım
Lojik bağlantılar dizisinden meydana gelen bu bölüm, makineye dışardan girilir. Donanımın yönlendirilmesine yönelik bilgiler yazılım sayesinde üretilir. Yazılımın
21
değiştirilmesi çok kolaydır. Yazılımın değiştirilmesi ile kontrol programının davranışı çok kolaylıkla değiştirilebilir, PLC üstün ve kullanışlı kılan özelliklerden birisi zaten bu özelliğidir.
Bölüm – 5 SIEMENS SIMATIC S5 PLC’LERİNİN PROGRAMLAMA ÖZELLİKLERİ ve YÖNTEMLERİ 5.1
SIMATIC-S5 PLC’lerinin Programlama Özellikleri
STEP 5 program paketi Siemens PLC’lerinin programlanması için hazırlanmıştır. Bu program paketi ile S5-90 , S5-95U , S5-100U serisi programlanabilir. Programlama yazılımı Siemens’in programlama cihazlarında çalıştırılabildiği gibi kişisel bilgisayarlarda da çalıştırılabilir. Kişisel bilgisayarların IBM uyumlu olma gereği vardır. STEP 5 paketi Ladder (merdiven şeması) , STL (deyim listesi) ve CSF (lojik kapılı) dileri ile program yazımını mümkün kılar. STEP olanak ; -
5 program paketinde uygulama programları bloklar halinde gerçekleştirilir. Bu Programların basit ve anlaşılır halde yazılabilmesini Program bölümlerinin standardizasyonunu Programın kolayca değiştirilebilir olmasını Programın testinin daha kolay yapılmasını sağlar.
STEP 5 PROGRAMLAMA YÖNTEMLERİ:
22
STEP 5 programlama paketi ile programlar üç ayrı gösterim şeklinde yazılabilir. Bunlar: -
STL : Deyim Listesi (Statement List) LAD: Merdiven Şeması (Ladder Diagram) CSF : Lojik Kapı Gösterimi (Control System Flow Chart)
Şekil 5.1.a - Deyim listesi ile programlama yöntemi
Şekil 5.1.b - Merdiven şeması ile programlama yöntemi
Şekil 5.1.c - Lojik kapı gösterimi ile programlama yöntemi 5.2 SIMATIC PLC’lerde Blokların Tanıtılması Bir blok , kullanıcı programının bir bölümünü oluşturur. Simatic PLC’lerin kullanıcı programı farklı görevler yapabilen çeşitli bloklardan oluşur. Bir blok tanıtımı iki veri ile sağlanır. -
Blok tipi (OB , PB , FB , DB , OC , PC , FC , DC) Blok numarası (0 – 255 arasında olabilir.)
Bu bloklar şunlardır: -
Organizasyon blokları (OB) Program blokları (PB)
23
-
Fonksiyon blokları (FB) Adımlama blokları (SB) Veri blokları (DB)
Bu bloklara karşı gelen yorum bloklarına ise OCs , PCs , FCs ve DCs ismi verilir. Segment blokları ise DOC dosyalarında dosyalanır. Bunlar , OBDO , PBDO , FBDO ve DBDO gibi isimlerle kodlanır. Sistem verileri belli bir dosyaya atanmaz. Bu veriler DOC dosyaları içine yerleştirilir. Bu doyalar için sekiz karakter uzunluğunda herhangi bir isim seçilebilir. Değişken Blokları (VB) Değişken blokları ekran bilgilerini içerir. Online modunda süreç değişkenlerinin durumu bu dosyalara yazılır. Organizasyon Blokları (OB) OB’ler kullanıcı programının çalışmasını kontrol ederler. EB’ler genellikle PLC’nin işletim sistemi tarafından kendiliğinden çağrılır. 1’den 255’e kadar programlanabilir. Tarama işlemi OB’lere göre yapılır. OB1 programı başlatan komuttur. Eğer programda OB1 bulunmazsa tarama devam eder. Tarama süresi (scanning time) içerisinde yalnızca girişler görünebilir. OB1 işlemini bitirdikten sonra çıkışlar oluşur. Program yazılımında BE (Block End) noktasına ulaşıldığı anda o bloğun taranması tamamlanmıştır. Öngörülen tarama süresi içerisinde program görülemezse “Time Over Flow” hatası oluşur.
Program Bloğu (PB) Bu bloklar dış ortamda değişen durumlar ve bunların sonunda ortaya çıkan gereksinimleri PLC’deki kullanıcı programın yapısına uygunlaştırmada kullanılır (taşıyıcı hareketini başlatma , mesaj bildirme vb.) PB’ler 0 – 255 arasında olabilir. Fonksiyon Bloğu (FB) STEP 5 ile yazılmış tüm işlemlerde kullanılabilir. Yalnızca STL formatıyla programlanabilen FB’lerde çeşitli parametreler kullanılabilir. Programda birkaç kez kullanılan yada karmaşık yapılı fonksiyonlar en iyi FB olarak yazılabilir. Programda FB’lerin kullanılması program geliştirilmesini kolaylaştırır. FB’ler ikiye ayrılır: a. Standart Fonksiyon Blokları (standart function blocks) : Sayısal işlevler için , veri kullanma blokları , işlevleri bildirimi , ardışık kontrol , kapılı döngü kontrolü , akılı I/O'lar olarak kullanılır. b.
Kullanıcı Fonksiyon Blokları (user function blocks) : Tüm S5 işlemlerinin uygulamasında , temel işlem seti olarak , ek işlem seti olarak sistem işlemlerinde kullanılır. FB'ler 0’dan 255’e kadar olabilir.
Veri Bloğu (DB)
24
Yapılan işlemlere ait bilgilerin , kullanıcı program için sık aralıklarla depolanması gerekir. DB’ler bu amaçla kullanılır. Data bloklarının yaptığı işlemlerin bazıları şunlardır ; setpointlerinin depolanmasında , aritmetik işlemlerin sonuçları için zamanlama bilgileri için vb. 2’den 255’e kadar programlanabilir. Simatic PLC’lerde program organizasyonu aşağıdaki gibi gerçekleşir.
Şekil 5.2 - SIMATIC PLC program organizasyonu
5.3 STEP 5 Programla Dili STEP 5 , SIEMENS’in SIMATIC S5 PLC’leri için geliştirdiği bir yazılımdır. Yazılım deyim listesi , fonksiyon şeması ve kontak planı ile programlamayı mümkün kılar. Bir komut işlem ve işlenen olmak üzere iki kısımdan meydana gelir. Bunları şu şekilde tanımlayabiliriz. -
İşlem : Yapılacak işlemi tanımlama için gerekli olan bölümdür. Örn. “VEYA” deyimi. İşlenen : Hangi adres ve hangi girişin işleme alınacağını belirten bölümdür.
Bir komut şu şekilde şematik olarak gösterilebilir ;
A VE
I GİRİŞ Şekil 5.3 – Şematik gösterim
25
0.0 0.0
Deyim listesi ile programlamada bir örnek aşağıda verilmiştir ; A A =
I 0.0 I 0.1 Q 0.0
Fonksiyon şemasında aynı program şu şekilde görülür ;
Şekil 5.4.a – Fonksiyon şemasında gösterim Kontak planında gösterim ;
Şekil 5.4.b – Kontak planında gösterim Üç dilden biri ile yazılmış olan program PLC’nin anlayabileceği şekle dönüştürülür. PLC’nin anlayabileceği dildeki program 16 bit olarak ifade edilir. 5.4 Temel Tanımlar BİT : Bit , bilgisayarların çalışmasında kullanılan en küçük bilgi elemanıdır. Alabileceği iki değer vardır. Bunlar 0 veya 1 ‘ dir. BYTE : 8 bitlik bilgi elemanına “byte” denir. Bit Değeri
Bit Numarası Bit Bilgisi
128 64 32 16 8 4 2 1
7 0
6 5 4 3 2 1 0 1 0 1 0 1 0 1 Tablo 5.1 – 8 bitlik bit bilgisi tablosu
WORD : 16 bitlik veya 2 byte’lık elemana denir. Bit Numarası Bit Bilgisi
15 0
14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 Tablo 5.2 – 16 bitlik bit bilgisi tablosu
5.5 PLC’lerde Programlama Yöntemleri
26
A – Doğrusal Programlama B – Yapısal Programlama Doğrusal programlamada herhangi bir dallanma işlemi yaşanmaz. Program başından sonuna kadar ardışık değişimlerden meydana gelir. Yapısal programlamada ise program değişik bloklar halinde düzenlenir. Karmaşık kontrol sistemlerinin tasarımı daha kolay olarak bu yöntemle gerçekleştirilir. 5.6 Temel Lojik İşlemler STEP 5 dilinde kullanılan giriş (input) , çıkış (output) , bayrak (flag) , zamanlayıcı (timer) ve sayıcılar (counter) ile gerçekleştirilen işlemlerden bazıları şunlardır ; “VE” (AND) İşlemi : Seri bağlı normalde açık kontak olarak düşünülebilir. Deyim listesi aşağıdaki gibidir. A I 1.0 A I 2.0 = Q 0.0 I 1.0 0 0 1 1
I 2.0 0 1 0 1 Tablo 5.3 – “VE” işleminin gerçekleme tablosu
Q 0.0 0 0 0 1
Şekil 5.5.a – “VE” işleminin CSF gösterimi
Şekil 5.5.b – “VE” işleminin Ladder gösterimi “VE DEĞİL” (NAND) İşlemi : Seri bağlı normalde kapalı kontak şeklindedir. Deyim listesi aşağıdaki gibidir. AN AN =
I 1.0 I 2.0 Q 0.0
27
I 1.0 0 0 1 1
I 2.0 0 1 0 1
Q 0.0 1 0 0 0
Tablo 5.4 – “VE DEĞİL” işleminin gerçekleme tablosu
Şekil 5.6.a – “VE DEĞİL” işleminin CSF gösterimi
Şekil 5.6.b – “VE DEĞİL” işleminin Ladder gösterimi
“VEYA” (OR) İşlemi :
Paralel bağlı normalde açık kontaklardan meydana gelir. Deyim listesi aşağıdaki gibidir. O I 1.0 O I 2.0 = Q 0.0 I 1.0 0 0 1 1
I 2.0 0 1 0 1 Tablo 5.5 – “VEYA” işleminin gerçekleme tablosu
28
Q 0.0 0 1 1 1
Şekil 5.7.a – “VEYA” işleminin CSF gösterimi
Şekil 5.7.b – “VEYA” işleminin Ladder gösterimi “VEYA DEĞİL” (NOR) İşlemi : Paralel bağlı normalde kapalı kontaklardan meydana gelir. Deyim listesi aşağıdaki gibidir. ON ON = I 1.0 0 0 1 1
I 1.0 I 2.0 Q 0.0 I 2.0 0 1 0 1
Tablo 5.6 – “VE DEĞİL” işleminin gerçekleme tablosu
Şekil 5.8.a – “VE DEĞİL” işleminin CSF gösterimi
29
Q 0.0 1 0 0 0
Şekil 5.8.b – “VE DEĞİL” işleminin Ladder gösterimi 5.7 Karmaşık Lojik İşlemler “VEYA”dan önce “VE” İşlemi :
Şekil 5.9.a – Elektrik devre şeması
Şekil 5.9.b – Ladder şemasıyla gösterimi
Şekil 5.9.c – CSF şemasıyla gösterimi
30
Yukarıda verilen şekilde belirtildiği gibi “VEYA” dan önce “VE” işlemi yapılırken STL yazımında bu durum parantezlerle gösterilir. Öncelikli işlem olan “VE” (AND) işlemleri parantez içinde yazılır. Parantezler birbirine “VEYA” (OR) ile bağlanır.
“VE” den önce “VEYA” İşlemi :
Şekil 5.10.a – Röleli sistem şeması
Şekil 5.10.b – Ladder şemasıyla gösterimi
Şekil 5.10.c – CSF şemasıyla gösterimi
5.8 PLC Programları Çalışma İlkesi :
31
Sistem Programı Çalışması
Kullanıcı Programı Çalışması
I/O Modülleri
Şekil 5.11 – PLC programlarının çalışma ilkesi 5.8.1
Lojik İşlemin Sonucu (RLO – Result of the Logic Operation)
Tarama işlemi başladığında CPU , süreç giriş işaretleri PII (Process Input Image) tüm veri durumlarını tarar. Bu tarama işlemi sırasında kullanıcı programındaki işlemler sıra ile yerine getirilir. Her işlemin sonucu belirlenir. Buna lojik işlemin sonucu denir (RLO – Result of Logic Operation). İkinci satırda bu işlemin sonucu kullanılır. P II : Giriş ana birim ünitesinden gelen durumların (status) mikro işlemci tarafından işlenebilecek duruma getirildiği , CPU bölgesine verilen isimdir. PIQ : CPU içinde üretilen çıkışların çıkış arabirim ünitesine gönderileceği CPU bölgesine verilen isimdir. ÖRNEKLER : Giriş – Çıkış A I 0.0 A I 0.1 A I 0.2
Statüs 1 1 0
RLO 1 1 0
Birinci girişin statüsü 1 ise RLO’ su da 1 olur. Birinci satırın RLO’su ile ikinci girişin statüsü “AND” işlemi ile bağlanır. Bunun sonucu ikinci satırın RLO’su olur. Aynı işlem üçüncü satır içinde tekrarlanır. Üçüncü satırın RLO’su segmentin sonucu olarak çıkışa aktarılır. Bu sonuç ikinci tarama işlemine kadar geçerlidir. 32
Q 12.0
Giriş – Çıkış A I 0.0 AN I 0.1 A I 0.2 Q 12.0 Q 12.1 Q 12.2
0
0
Statüs 1 1 1 0 0 0
RLO 1 0 0 0 0 0
Herhangi bir durum (statüs) 1 ise ve bu OPERAND NAND ve NOR işleme giriyorsa bu işlemin RLO’su 0 olur. Segment sonunda elde edilen RLO birden fazla çıkış için kullanılabilir.
Parantezli işlemler yapılırken önce küçük parantezden başlanarak , parantez içindeki işlemler yapılır. RLO’ su dışarıya aktarılır. Sıra ile diğer parantezlerde işlendikten sonra tüm sonuçlar işlenir. Son RLO ile çıkış üretilir. AND önceliklidir. Bu şekilde çıkışlar ve flaglar taranarak RLO üretilir. -
Parantez İşlemi :
STL şeklinde yazılmış bir programda , aynı anda başlayan işlemlerin sırasını belirtmek için parantez açılır. İşlem bitiminde kapama yapılır. Bu tür yazılımlarda AND işlemleri OR’den önce yapılır. Öncelikle en içteki parantezi işlemi yapılarak sonucu (RLO) parantez dışına aktarılır. Diğer parantezdeki işlemlerde aynı şekilde yapılır. SIMATIC S5 – 100U , S5 – 101U , S5 – 115U tipi PLC’lerde en fazla 6 parantez< açılabilir. S5 – 135U , S5 – 150U tipi PLC’lerde 8 parantez açılabilir.
Örnek ; STL ‘ deki ifade
Şekil 5.12 – Ladder gösterimi 5.9 Kompleks Temel Elemanlar :
33
5.9.1 Flip – Flop : En küçük bellek elemanıdır. Set (S) ve Reset (R) durumuna göre çalışırlar. Set girişinde RLO = 1 olduğu zaman FLİP – FLOP setlenerek çıkışı 1 olur. Daha sonra bu girişin durum değiştirmesi çıkışı değiştirmez. Çıkışın 0 olabilmesi için RESET girişinin 1 olması gerekir. Bu elemanın eşdeğeri olan deyim listesi aşağıdaki gibidir. A S A R
I 1.0 Q 1.2 I 1.1 Q 1.2 R 0 0 1 1
Şekil 5.13 – Ladder gösterimi
S Q 0 0 1 1 0 0 1 Belirsiz
Tablo 5.7 – Gerçekleme tablosu.
Flip – Floplar ; Flag olarak kullanılabilir. Set – reset flip – floplarda set – reset durumunun hangisi önce yazılmışsa o durum önceliklidir.
5.9.2 Flag : Deyim listesi aşağıdaki gibi olan bir flag şekil 5.14 ‘teki Ladder gösterimi ile ifade edilir. A R AN S A =
I 0.7 F 0.0 I 0.1 F 0.0 F 0.0 Q 12.0
Şekil 5.14 – Ladder gösterimi
34
Yukarıda verilen örnekte I 0.7 = 1 olduğu taktirde I 0.1 = 0 koşulu devam ediyorsa Q 12.0 = 1 olmaya devam eder. 5.9.3
Bağlayıcı (Connector) :
“#”
sembolü , ara sonuçların üretildiği noktalarda kullanılır. Üretilmiş olan flag yada output , birden fazla yerde kullanılacaksa ilgili yerlere göndermek için bu sembol yalnızca iki işlem arasında kullanılır. Örnek ; PB1 Segment 1:
Segment 2:
Şekil 5.15.a – Baskın SET davranışlı davranışlı
5.9.4
Şekil 5.15.b – Baskın RESET
Burada F 5.4 yükselen kenarda setlenen bir flip – flop ile üretilir. Set ağırlıklı bir flip – flop olduğu için F 5.3 = 1 olduğu halde Flag setli kalır. Ancak I 0.3 = 0 olduktan sonra F 5.4 = 0 olur. Bu Flag’ın reset koşulu olarak üretilen ara sonuç , F 5.3 olarak alınır ve diğer bir segmentte kullanılır. Zaman Kontrolü : 5.9.4.1 Zamanlayıcı Çeşitleri Zamanlayıcılar (timers) CSF (ladder ile ortak) ve STL formatı ile yazılabilir. 0 – 256 arasında numaralandırılabilir. SIMATIC S5 – 115U ‘lardan yarısı geçici (non retentive) , yarısı ise kalıcı (retentive) timer’lardır. SIMATIC S5 – 155U tipinde ise tamamı kalıcı tiptedir. Deyim listesi (STL) aşağıdaki gibi olan bir zamanlayıcının Ladder veya lojik kapılı gösterimi şekil 5.16 ‘daki gibidir.
35
Şekil 5.16 – CSF / LAD gösterimi
Şekil 5.17 – Kalıcı Gecikmeli TON zamanlayıcı davranışı START : Timer ‘ın start girişinin 0 ‘dan 1 ‘e yükselen kenarında (rising edge) zamanlama işlemi başlar. RESET : Bu girişin RLO’ su 1 olduğunda zamanlama işlemi durur. Zaman akışı durur ve timer çıkışı 0 olur. KT : Timer ‘da zaman sabiti DU : Timer ’ın binary sayı çıkışı , 16 bitlik çıkış verir. DE : Timer ‘ ın decimal sayı çıkışı , 16 bitlik çıkışı BCD olarak ACCU 1 ‘e gönderir. Q : Timer ‘ ın tipine göre değişen şekilde binary çıkış verir.
36
Pulse Timer (SP) :
Reset girişi varsa timer çalışmaz. Set işareti var olduğu süre içerisinde , bu girişin yükselen kenarından itibaren timer çalışmaya başlar. A I 0.0 L KT 050.1 SP T1 A I 0.1 R T1 A T1 = Q 4.0
Yandaki deyim listesine sahip olan bir zamanlayıcının CSF gösterimi ve giriş çıkış şeması aşağıdaki gibidir.
T1
Q Şekil 5.18.a – Pulse timer’ın LAD / CSF gösterimi
I 0.0 I 0.1 Q 4.0
T
Şekil 5.18.b – Pulse timer’ın giriş çıkış şeması
Extended Pulse Timer (SE) :
Bu timer şeklinde her zaman set girişinin bulunmasına gerek yoktur. Bir anlık puls set girişine uygulandığı an timer çalışmaya başlar. Süre doluncaya kadar yada reset girişine işaret gelinceye kadar çalışır. Timer çalışırken ikinci bir puls gelirse süreler toplanır. (Şekil 5.19.b) A I 0.0 L KT 050.1 Yandaki deyim listesine sahip olan bir zamanlayıcının SE T2 CSF gösterimi ve giriş çıkış şeması aşağıdaki gibidir. A I 0.1 R T2 A T2 T2 = Q 4.0
37
Şekil 5.19.a – LAD / CSF gösterimi
Şekil 5.19.b – Extended Pulse Timer’ ın giriş / çıkış şeması On – Delay Timer (SD) : Start işaretinin yükselen kenarından itibaren “KT” süresi kadar gecikmeli olarak çıkış vermeye başlar. Start pulsı bitince çıkış 0 olur. Giriş işareti varken reset gelirse çıkış 0 olur. A I 0.0 L KT 050.1 SE T3 A I 0.1 R T3 A T3 = Q 4.0
Yandaki deyim listesine sahip olan bir zamanlayıcının CSF gösterimi aşağıdaki gibidir.
Q Şekil 5.20 – On delay timer’ın LAD / CSF gösterimi
Latching On Delay Timer (SS) :
38
On delay timer ‘ın kilitlenmiş şeklidir. Arka arkaya gelen start işaretleri , çıkış işaretini , girişin tekrar süresi kadar geciktirir. Reset gelinceye kadar çıkış 1 olarak kalır.
A I 0.0 L KT 050.1 SS T4 A I 0.1 R T4 A T4 = Q 4.0
Yandaki deyim listesine sahip olan bir zamanlayıcının CSF gösterimi ve giriş çıkış şeması aşağıdaki gibidir.
Şekil 5.21.a – Latching on delay timer’ın LAD / CSF gösterimi I 0.0
I 0.1
T
Q 4.0
T
T
Şekil 5.21.b – Latching on delay timer ‘ın giriş / çıkış şeması Off Delay Timer (SF) : Giriş işaretinin yükselen kenarından itibaren çıkış bir olur. Giriş 0 değerine geçtikten “KT” süresi kadar gecikmeli olarak çıkış 0 değerine düşer. Bu arada reset işareti gelirse çıkış , süre dolmadan 0 ‘a düşer. Eğer arka arkaya iki kez giriş işareti gelirse , çıkışın 0 ‘a düşme süresi , girişe gelen işaret süresi kadar ötelenir. A I 0.0 L KT 050.1 SF T5 A I 0.1 R T5 A T5 = Q 4.0
Yandaki deyim listesine sahip olan bir zamanlayıcının CSF gösterimi aşağıdaki gibidir.
39
Şekil 5.22 – Off delay timer’ın LAD / CSF gösterimi Örnekler ; 1)
2)
AN L SE AN SE A =
AN L SE A =
T2 KT100.0 T1 T1 T2 T2 F 0.0
T1 KT100.0 T1 T1 F 0.0
Şekil 5.23 – Yandaki örneğin çıkış şekli
Şekil 5.24 – Yandaki örneğin çıkış şekli
5.9.5
Sayıcı (Counter) :
PLC’nin sistem data belleğindeki bir bölgede bulunan sayıcılar 16 bitten oluşan bölgelerde bulunurlar (1 CW) iki tip sayma işlemi yaparlar. Yukarı sayma (counting up) “CU” ve aşağı sayma (counting down) “CD” . sayma referans değeri “KC” olarak verilir. Bu değer negatif bir sayı olamaz.
40
Şekil 5.25 – Sayıcının LAD / CSF gösterimi “CU” (Counting Up) :Yukarı sayma start girişi. Buradaki işaretin seviyesi 0 ‘dan 1 ‘e çıkarken RLO 1 olur. İleri doğru artımsal sayma işlemi başlar. Sayma 999 ‘a kadar olur. Darbeler sayılır. “CD” (Counting Down) : Buradaki işaretin RLO ‘su 0 ‘dan 1 ‘e doğru çıkmaya başladığında aşağı doğru , azalan bir sayma işlemi başlar. Sayma 0 ‘ da biter. Bu bağlantı ucuna giren işaret darbesi sayısı sayılır. -
-
S : Sayıcının setlediği giriş. Saymayı başlatır. R : Sayıcının resetlediği giriş. Saymayı durdurur. CV: Sayma değeri. Ne kadar sayılacağını belirler. Referans değeridir. DU: Sayıcının binary sayı çıkışı. DE: Sayıcının decimal sayı çıkışı.
5.9.6 Akümülatör
İşlemci birimi içerisindeki işlemlerin ara sonuçlarını kaydeden (register) bir saklama bölgesidir. “ACCU” ile gösterilir. SIMATIC S5 – 115U ‘larda her biri 16 bitlik 2 ACCU vardır. 155 ‘lerde 4 ACCU vardır. ACCU 1 ; yükleme (load) , aktarma (transfer) , yazma (write) ve aritmetik işlemlerin yapıldığı bölgedir. Bu işlemler ACCU 2 ‘de yapılamaz. ACCU 2 ancak ACCU 1 ‘deki bilgileri depolayan , ACCU 1’deki işlemler için bilgi aktarılan bir bölgedir. Gönderme işlemleri herhangi bir RLO ‘ya bakılmaksızın ACCU 1’den yapılır. “ACCU 1”e yeni bilgi geldiğinde burada bulunan bilgiler “ACCU 2”ye kayar. İşlem sonuçları daima ACCU 1 ‘dedir.
Şekil 5.26 – Akümülatörün işleyiş şekli Örnek ; PB6
41
: L IW : T QW 6 : L KH 9 A 8 F :T QW 4 :BE
Bu program bölümünün çalışma prensibi şekil 5.27'de verilmiştir.
Şekil 5.27 – Program bölümünün çalışma şekli
Şekil 5.28 – Blok şemaları ile gösterim 5.10 Karşılaştırma İşlemleri (Comparision Operations) “ACCU 1” ve “ACCU 2” deki bilgilerin karşılaştırıldığı bu işlemlerin sonucunda işlem doğru ise RLO 1 olur. Bunun sonucunda ise çıkış (Q) 1 olur. İşlemler “ACCU 1” ile “ACCU2” arasında yapılır ancak bilgiler DB ‘lerden alınabilir yada sonuçlar data bloklara gönderilebilir. Eşit (Equal To) Karşılaştırması : Deyim listesi ve CSF gösterimi aşağıdaki gibidir.
L IB 2 L IB 3 !=F = Q 4.7
Şekil 5.29 – CSF gösterimi Eşit Olmama (Not Equal To) Karşılaştırması : Deyim listesi ve CSF gösterimi aşağıdaki gibidir.
42
L IB 2 L IB 3 >< F = Q 4.7 Şekil 5.30 – CSF gösterimi
Büyük veya Eşit (Greater Than or Equal To) Karşılaştırması : Deyim listesi ve CSF gösterimi aşağıdaki gibidir. L IB 2 L IB 3 >= F = Q 4.7 Şekil 5.31 – CSF gösterimi
Büyük (Greater Than) Karşılaştırması : Deyim listesi ve CSF gösterimi aşağıdaki gibidir. L IB 2 L IB 3 >F = Q 4.7 Şekil 5.32 – CSF gösterimi Küçük veya Eşit (Less Than or Equal To) Karşılaştırması : Deyim listesi ve CSF gösterimi aşağıdaki gibidir. L IB 2 L IB 3 <= F = Q 4.7 Şekil 5.33 – CSF gösterimi Küçük (Less Than) Karşılaştırması : Deyim listesi ve CSF gösterimi aşağıdaki gibidir.
43
L L < =
IB 2 IB 3 F Q 4.7 Şekil 5.34 – CSF gösterimi
5.11
Kullanıcı Programlarının Yüklenmesi
Kontrol programını yazdıktan sonra program , PLC’ye aktarılmalıdır. Aktarma işleminden sonra programın testi yapılabilir. Program , kullanılan program yazma yöntemlerine göre bilgisayardan , programlama cihazından yada bellek modülünden yapılabilir. Kontrol programı işaret durumu ve işaretlerin RLO alanı izlenerek test edilebilir. Programı test ettikten ve gerekli düzeltmeleri yaptıktan sonra program bir bellek elemanında saklanabilir. Programınızı belleğe (EPROM) aldıktan sonra PLC üzerinde pil olmasa bile elektrik kesilmesi durumunda hazırlanmış olan kontrol programı silinmez. PLC’nin RAM’i içinde bulunan kalıcı özellikteki bilgilerin silinmemesi için bir adet pil ile sistemin tamamlanması gerekir. Yazılmış olan kullanıcı programını PLC’ye aktarmak: Aktarma işlemi bu şekilde gerçekleştirilebilir: -
Program ya SIMATİC programlama cihazından veya IBM uyumlu bir makineden yapılabilir. Program bir EPROM’dan alınarak yükleme yapılabilir. EPROM’dan program aktarımı yapılmadan önce veya kullanıcı programı aktarımı yapılmadan önce PLC’nin genel reset işlemi yapılmalıdır. Genel reset program belleğini ve bütün verileri siler. Bu işlem sonucunda bellekte hiçbir bilgi kalmamış olur.
Genel reset işlemi şu şekilde yerine getirilebilir: PLC’nin el ile genel reset işlemi: 1. RUN / STOP anahtarlarını “STOP” konumuna alınız. Kırmızı ışıklı LED ışık vermelidir. 2. Pili alınız. 3. PLC enerji beslemesini yaklaşık 15 sn kesiniz. 4. PLC’yi tekrar enerjileyiniz. 5. Pili tekrar takınız. El ile genel reset işlemi yapıldıktan sonra PLC ile programlama aracı arasındaki bağlantı yeniden yapılmalıdır. Bunu gerçekleştirmek için STEP 5 programında PRESETTİNG ekranına gidilmelidir. Gerekli parametreler yeniden girilmelidir.
44
Programla cihazı veya bilgisayar üzerinden genel reset işlemi: PLC stop konumunda olmalıdır. Programlama cihazı ile PLC , ON – LİNE modunda bulunmalıdır. -
STEP 5 FCT SELECTİON ekranında F7 (AUX FCT) tuşu basılır. Gelen ekranda F2 (DELETE) tuşu basılır. DELETE FROM : PC , BLOK:B INSERT tuşuna basılır.
Genel reset işlemi gerçekleştirildikten sonra aşağıdaki şekilde EPROM'da programlama yüklemesi yapılabilir. PLC için pil yok ve genel reset işlemi yapılmış PLC enerji beslemesini kesiniz. 15 sn süreyle bekleyiniz. EPROM’u yerine takınız. PLC enerji bağlantısını yeniden yapınız -
Eğer kırmızı yanıyorsa program yüklemesi tamamlanmıştır. Eğer kırmızı ışık sürekli yanıyorsa EPROM’da geçerli bir program bulunamamıştır. Eğer kırmızı LED parlıyorsa bir hata vardır.
5.12Kullanıcı Programının Test Edilmesi Programlayıcılar programları test etmek için bir dizi olanak sunar. Bunlardan birisi STATUS işlevidir. Bu işlev program çalışırken programın koşması ile ilgili işaret durumunu ve RLO sonucunu verir. Bu işlev yardımı ile programın çalışması ile ilgili lojik hatalar tespit edilebilir. 5.13
Kullanıcı Programının Belleğe Alınması
Kullanıcı programının kaybolmaması için EPROM’a ve pile gereksinim vardır. Yazılan ve test edilen program programının EPROM’a alınması şu şekilde olur. -
PLC içinde pil var mıdır. Yok ise pil takınız. PLC’nin enerji beslemesini kesiniz. EPROM’u PLC’de ilgili yerine takınız. Enerji beslemesini tekrar sağlayınız. RUN – STOP anahtarını STOP konumuna alınız. Programlayıcıdaki “COMPRESS” işlevini seçiniz. Eğer kırmızı ışıklı LED titreyerek yanıp sönüyorsa yükleme işlemi yapılıyordur. Kırmız LED titreyerek yanıp söndükten sonra normal olarak ışık veriyorsa yükleme işlemi tamamlanmıştır. - Eğer LED parla şekilde yanıp sönüyorsa hata var demektir. 5.14Sayı Sistemleri
Onlu Sistem (Decimal System)
45
10 rakamdan oluşur. 0 – 9 arasındaki rakamları kapsar. Bu sayı sisteminde taban 10’dur. (1 , 10 , 100 , 1000 vb.) İkili Sistem (Binary System) PLC’ler ikili sayı sistemine göre temsil edilmiş bilgileri işler. İkili sayı sisteminde bilginin olup olmamasına göre bir ifade ile belirtilir. Bu sayılar 0 ve 1’dir. Taban 2’dir. (1 , 2 , 4, 8 , 16 vb.)
Onaltılı Sayı Sistemi (Hexadecimal System) 16 sayı sistemidir. Şunlardan oluşur; 0 , 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9 , A , B , C , D , E , F. Taban 16’dır. (1 , 16 ,256 vb.)
İkili Sayı Sisteminde Kodlanmış Onlu Sayı Sistemi(Binary Coded Decimal-BCD ) Onlu sayı sistemindeki rakamların 4 bitlik ikili sayılarla gösterilmesi yöntemine denir. Binary coded decimal sözcüklerinin kısaltılmış şekli olan BCD eleman olarak kullanılır. Bu sistemde her bir onlu sayı rakamı (onlu sayı sistemi) 4 bit ile kodlanır. (örneğin 1010 = 10 gibi)
Sayı sistemleri ile ilgili örnekler: Decimal sayı sistemi ile yazılmış bir sayıyı diğer sistemlere çevirmek için decimal sayı daima dönüştürülecek olan sistemin tabanına bölüt. Örneğin 74 decimal sayısını çevirelim. ONLU (DECİMAL) 74
İKİLİ (BCD)
ONALTILI (HEXADECİMAL)
0111 0100
4A
Decimal sistemin açıklanması: 7 . 101 + 4 . 100 =74 İkili olarak kodlanmış onlu – BCD’ın açıklaması: 0 . 23 + 1 . 22 + 1 . 21 + 1 . 20 = 7 . 10 = 70 0 . 23 + 1 . 22 + 0 . 21 + 0 . 20 = 4 . 1 = 4 Toplam :
74
Hexadecimal sistemin açıklanması: 4A 4 . 161 = 64 A . 160 = 10 Toplam: 74 5.15SIMATIC S5 Literatüründe Geçen Kısaltmaların Anlamları
46
ABS BE BEC BI C C CD CPU CSF CU DB DE DL DR DV DW EEPROM EPROM F FB FDD IB IM JC JU KC KF KG KH KM KS KT KY L LAD NC NO OB PB PC PG PII PIQ PROM PS QB RAM
Absolute (mutlak değer) Block End (blok sunu) Conditional Block End (koşullu blok sonu) Binary Number (ikili sayı) Call of a Data Block – STEP 5 operation (veri bloğu çağırma) Counter Function – STEP 5 operand identifier (sayıcı işlevi) Count Down (geri doğru sayıcı) Central Prosessing Unit (merkezi işlemci birimi) Control System Flow Chart – Method of Represantation (PLC programa yöntemi) Count – Up (ileri sayıcı) Data Block (veri bloğu) Decimal Number (onlu sayı) Left Byte of a Data Word (veri sözcüğünün sol sekizli elemanı) Right Byte of a Data Word (veri sözcüğünün sağ sekizli elemanı) Data Block Preheader (veri bloğu ön başlığı) Data Word (veri sözcüğü) Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory (Elektrikle silinebilen ve programlanabilen yalnız okuma belleği Erasable –with UV radiation – Programmable Read Only Memory (Ultraviole ışığı ile silinebilir ve programlanabilir sadece okuma belleği) Fixed -Point Number With Sign- (sabit noktalı , işaretli sayı) Function Block (fonksiyon bloğu) Floppy Disk Drive or Hard Disk Input Byte (giriş sekizli elemanı) Interface Mod (arabirim modülü) Jump Conditional (koşullu atlama) Jump Unconditional (koşulsuz atlama) Data Format: count (sayıcı veri formatı) Data Format: fixed point number (sabit noktalı sayı) Data Format: floating point number (kaya noktalı sayı) Data Format: hexadecimal number (onaltılı sayı) Data Format: bit pattern (bit şekli veri formatı) Data Format: text (yazı) Data Format: time (zaman veri formatı) 2 adet 8 bit ikili sayı 0 - 255 Data Format Byte (sekizli veri formatı) Load (yükle) Ladder Diagram (merdiven diyagram) Normally closed (normalde kapalı) Normally open (normalde açık) Organization Block (organizasyon bloğu) Program Block (program bloğu) Programmable Controler (programlanabilir kontrol organı) Programmer (programcı) Prosess Input Image (süreç giriş görüntüsü) Prosess Output Image (süreç giriş görüntüsü) Programmable Read Only Memory (programlanabilir sadece okumalı bellek) Power Supply (güç kaynağı) Output Byte (çıkış baytı) Random Access Memory (rasgele erişim belleği)
47
RLO ROM SAC SB SE SF SP SL SR SS STACK STL SYM T
Result of Logic Operation (lojik işlemin sonucu) Read Only Memory (yalnızca okunabilen bellek) Step Adress Counter (hafıza adresi) Sequence Block (sıralı blok) Extended Pulse (timer function) (uzatılmış darbe zamanlayıcı işlevi) OFF delay (açama gecikmeli) Pulse -timer function- (darbe –zamanlayıcı işlevi-) Format : assignment list (atama listesi formatı) On delay –timer function- (kapama gecikmeli zamanlayıcı) Latched ON delay (kilitli kapama gecikmeli zamanlayıcı) Stack Register (yığın kaydedicisi) Statement List Method of Respresantation (PLC programlama yöntemi) Symbolic (sembolik) Timer function (zamanlayıcı işlevi)
5.16STEP 5’teki İşlemlerin Listesi Temel İşlemler: A AN O ON O A(
Operandın 1 olup olmadığını tarar , “VE” lojik bağlantısı yapar. Operandın 0 olup olmadığını tarar , “VE DEĞİL” lojik bağlantısı yapar Operandın 1 olup olmadığını tarar , “VEYA” lojik bağlantısı yapar Operandın 0 olup olmadığını tarar , “VEYA DEĞİL” lojik bağlantısı yapar “VE” işlemlerini “VEYA” lojik bağlantısı ile yapar Parantez içine alınmış ifadeleri lojik “VE” bağlantısı ile bağlar. En fazla 6 kademe olabilir. Parantez içine alınmış ifadeleri lojik “VE” bağlantısı ile bağlar. En fazla 6 kademe olabilir. Açılmış parantezi kapatır.
O( )
SET-RESET İşlemleri: S R =
Operanda 1 değeri artar Operanda 0 değeri artar RLO'nun değerini operanda artar
L L L L L L
Yükleme Komutları:
IB QB IW
Proses Input görüntüsünü ACCUM 1’e yükler Proses Output görüntüsünü ACCUM 1’e yükler Proses Input görüntü sözcüğünü ACCUM 1’e yükler Byte n , ACCUM 1(8-15 bitlerine atanır) Byte n + 1 ACCUM 1 (0-7 bitlerine atanır) QW Proses output görüntü sözcüğünü ACCUM 1 yükler Byte n , ACCUM 1 (8-15 bitlerine atanır) Byte n + 1, ACCUM 1 (0-7 bitlerine atanır) PB\PY 32\33 Board üzerindeki input byte’ını ACCUM 1’e yükler PW 32 Board üzerindeki input sözcüğünü ACCUM 1’e yükler
48
L
FY
Flag Byte’ını ACCUM 1’e yükler.
5.17
PLC’lerde Özellik Parametreleri
G/Ç Sayısı: PLC’nin ek giriş / çıkış üniteleri ile sahip olabileceği en fazla giriş – çıkış sayısı PLC seçim karakterinin en önemlisidir. Ana Blok Üzerindeki G/Ç Sayısı (dijital): PLC’nin üzerinde var olan toplam dijital giriş / çıkış sayısıdır. Ana Blok Üzerindeki G/Ç Sayısı (analog): Toplam analog giriş / çıkış sayısıdır. Analog Giriş Hassasiyeti (bit sayısı): Analog giriş işaretinin PLC’nin içindeki analog veriyi işleme alma hassasiyetini belirtir. Bir sayısı olarak verilir. Analog Giriş Çevrim Süresi (ms): Analog giriş sinyalinin ürün içinde dijital bilgiye dönüşme süresine denir. Hızlı Sayıcı Girişi: Hızlı sayıcı girişi sayısını verir. Maksimum Frekans (kHz): Hızlı sayıcı girişi ile yapılabilecek sayımın maksimum frekansıdır. Tarama Süresi: Ms/1k olarak değerlendirilir. 1kByte uzunluğundaki bir programın PLC içindeki tarama süresidir. Milisaniye olarak verilir. Kullanıcı Tarafından Kullanılabilir Bellek: Kullanıcının kendi programını yazabileceği bellek kapasitesidir. Zamanlayıcı Sayısı: Programda kullanılabilecek en fazla zamanlayıcı sayısıdır. Zamanlayıcı Zaman Aralığı (timebase) (ms): Zamanlayıcının ayar hassasiyetidir. Ayarlanan zaman belli değerin katları şeklinde olabilir. Çalışma Ortamı Sıcaklığı: PLC’nin sorunsuz olarak çalışabileceği en düşük ve en yüksek sıcaklık seviyelerini verir. Çalışma Ortamı Nemi (%): PLC’nin içinde çalışabileceği maksimum nem oranını verir. Besleme Gerilim Toleransı (%): PLC’nin besleme geriliminin değişebileceği sınırları verir.
49
Belseme Frekansı Toleransı (%): Cihazın belsem frekansının toleransıdır.
Garanti Süresi: PLC satıcı firmanın verdiği garanti süresidir. 5.17.1 Programlama Olanağı: PLC’nin programlanabilmesi için kullanıcıya sunulan olanakları belirtir. - PC ile : IBM uyumlu makinelerle PLC’yi programlayabilme olanağını belirtir. - Özel programlama cihazı ile : Cihazın üretici firması , kendi ürünü olan aletleri ile programlama olanağı verebilir. Programlama aleti ayrıca satılır. - Kendi üzerinde : PLC’nin programlanabilmesi için üzerinde tuş takımı verilir. Tuş atkımı ile programlama olanağı vardır. 5.17.2 Haberleşme Olanakları : PLC’nin haberleşme olanakları sağlayan portları belirtir. 5.18
RS 232 RS 485 RS 422
Yarı İletken Devre Elemanları ile Çalışmada Dikkat Edilmesi Gereken Husus (Elektrostatik Gerilim Boşalması)
PLC ile veya yarı iletken devre elemanları ile çalışırken aşağıda verilen elektrostatik gerilim boşalmasını özellikle dikkate alınız. Yarı iletken devre elemanları ile çalışırken eğer elektrostatik atlamayı hissederseniz , duyarsanız ve görürseniz yarı iletken devre elemanları zarar görmesi sonunda yaptığınız çalışmalar boşa gitmiş olabilir. Eğer elektrostatik boşalmayı hissediyorsanız 3.500 Volt Duyuyorsanız 4.500 Volt Görüyorsanız minimum 5.000 Volt Elektrostatik gerilim seviyesine ulaşmış demektir. Bu gerilim değerlerinin çok daha alt değerlerinde yarı iletken devre elemanları (PLC içinde) bozulur. Bu tür darbeler sistemi doğrudan hemen etkilemeseler bile elemanların ömürlerinde azalma meydana gelir.Devre elemanları belki 7gün belki 7hafta belki de 7 ay içinde beklenmeyen bir anda devre dışı kalabilir.Sistem ayarları bozulabilir.
50
Elektrostatik Gerilim Sorununun Bulunduğu Alanlarda Alınması Gereken Önlemler
Bu tür bölgelerde iletken özelliği bulunan ayakkabı veya iş ayakkabısı kullanın. Çalışma masalarını mutlaka topraklama bağlantılı olarak kullanın.daha tehlikeli bölgelerde topraklama bileziği kullanılması tavsiye edilir. Taşıma için sadece tavsiye edilen paketleme ve taşıma yöntemini kullanınız. Sadece müsaade edilen iş aletlerini kullanınız. Çalışma ortamında bulunan bütün plastik malzemeleri ya kapatınız ya da bulunduğu bölgeden uzaklaştırınız.Bu önlemi özellikle aşağıdaki elemanlar için alınız. -
Polietilen malzemeler Strafor malzemeler Selefon malzemeler PVC malzemeler
BÖLÜM – 6 SIEMENS STEP – 5 için YAZILMIŞ PROGRAM ÖRNEKLERİ
51
6.1 ÖRNEK 1 İleri – geri çalışan bir motor , dinamik olarak frenlenecektir. Bunun için klasik kumanda yöntemi verilmiş olan programın Ladder diyagramının ve komut listesinin hazırlayınız.
Şekil 6.1.a – Örnek 1’e ilişkin klasik kumanda şeması
52
AN A( O O ) AN = BE
I 0.1
AN A( O O ) AN = BE
I 0.1
A( O O ) AN AN AN = BE
Örnek 1’e ilişkin Ladder diyagram
A L SD A R A = END
I 0.2 Q 2.0 Q 2.1 Q 2.0
Şekil 6.1.b –
I 0.3 Q 2.1 Q 2.0 Q 2.1
I 0.1 Q 2.2 Q 2.0 Q 2.1 Q 4.0 Q 2.2 Q 2.2 KT003.1 T3 I 0.4 T3 T3 Q 4.0
6.2 ÖRNEK 2 Devreye start verildiğinde iki motor aynı yönde dönmeye başlıyor. 3 sn sonra I. motor duruyor , II. motor ters yönde dönüyor. 4 sn sonra ise II. motor duruyor. I. motor ters yönde
53
dönmeye başlıyor. Bu olaydan 3 sn sonra ise her iki motor da aynı anda ilk başladıkları yönde dönmeye başlıyorlar ve 5 sn sonra her iki motor da enerjisi kesilerek duruyor. Her iki motora da bu işlemi yaptıran programın klasik kumanda yöntemini , Ladder diyagramını ve programını yapınız.
Şekil 6.2.a – Örnek 2 ‘ye ilişkin klasik kumanda şeması
54
Şekil 6.2.b – Örnek 2’ye ilişkin Ladder Diyagramı
55
A( O O ) AN AN = BE
I0.2 Q4.3 Q2.0
A AN AN = BE
Q2.0 Q2.4 Q4.0 Q2.1
A AN AN = BE
Q2.0 Q2.3 Q4.0 Q2.2
A AN L SD A R A = BE
Q2.0 Q4.2 KT003.1 T3 I0.3 T3 T3 Q4.0
A AN A AN = BE
Q2.0 Q2.2 Q4.0 Q4.1 Q2.3
A( O O ) A L SD A R A = BE
A( O O ) A AN = BE
Q4.1 Q2.3
A( O O ) A L SD A R A = BE A A L SD A R A = END
Q4.1 Q2.3 Q2.0 KT004.1 T4 I0.3 T4 T4 Q4.1
56
Q4.1 Q2.4 Q2.0 Q2.2 Q2.4
Q4.2 Q2.4 Q2.0 KT003.1 T5 I0.3 T5 T5 Q4.2 Q2.0 Q4.2 KT005.1 T6 I0.4 T6 T6 Q4.3
BÖLÜM – 7 7.1 SONUÇ: Önceki bölümlerde de anlatıldığı üzere endüstriyel üretim süreçlerinde bilgisayarların etkin olarak kullanımı PLC’lerle başlamıştır. PLC’lerin kullanılmaya başlanmasından sonra çok karmaşık kontrol süreçleri endüstriyel bilgisayar da denebilecek bu elemanlarla gerçekleştirilmeye başlanılmıştır. Klasik kontrol panosu içinde bulunan elektromekanik elemanların (röleler , zaman röleleri , sayıcılar) hemen hepsi PLC içinde bulunmaktadır. Bu elemanların kullanılması çok masraflı olacağından ve bu düzeneklerin kullanımında zaman kaybı fazla olacağından bu düzeneklerin yerini PLC’ler almıştır.
57
KAYNAKÇA 1. 2. 3. 4. 5. 6.
Kurtulan , S. , “PLC ile Endüstriyel Otomasyon” , İstanbul , 2001 Tekirdağ Endüstri Meslek Lisesi , “Ders Notları” , Tekirdağ , 2000 www.elektronikkatalog.f2.com www.plctutor.com www.schneiderelectric.com.tr www.ad.siemens.de
58
