KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK … · t.c. karadenİz teknİk Ünİversİtesİ mÜhendİslİk fakÜltesİ elektrİk-elektronİk mÜhendİslİĞİ bÖlÜmÜ tez

T.C.

KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ

ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

TEZ KONUSU

PLC DESTEKLİ MALZEME İŞLEME

BİTİRME ÇALIŞMASI

Tevfik Ali KUMANTAŞ Halil BAYRAK

179940 179955

BAHAR 2011

TRABZON

T.C.

KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ

ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

TEZ KONUSU

PLC DESTEKLİ MALZEME İŞLEME

BİTİRME ÇALIŞMASI

Tevfik Ali KUMANTAŞ Halil BAYRAK

179940 179955

TEZ DANIŞMANI

PROF. DR. A. Sefa AKPINAR

MAYIS 2011

TRABZON

II

ÖNSÖZ

Bu projede, kontrolünün PLC cihazı ile gerçekleştirildiği ahşap malzeme işlemeye

yönelik bir uygulama gerçekleştirilmiştir. Elle kontrol edilen bir matkap tezgahı üzerinde

çalışılarak otomatik hale getirilmiş ve sisteme taşıma bandı da dahil edilip çalışmaya

endüstriyel bir boyut kazandırılmıştır. Eklenen bu bandın hareket kontrolünde ve otomatik

hale getirilen matkap tezgahının tüm süreç ve hareket kontrolünde PLC cihazı, sensörler

gibi ek kontrol elemanlarıyla kullanılmıştır.

Öncelikle bizlere maddi veya manevi her türlü desteği esirgemeden sağlayan

ailemize minnettar olduğumuzu belirtip onlara teşekkürü bir borç biliriz.

Ayrıca bu bitirme projesinin danışmanlığını yürüten, yaptığımız çalışmalarda bizi

bilgilendiren, yönlendiren ve yardımlarını esirgemeyen çok değerli hocamız Sayın Prof.

Dr. A. Sefa AKPINAR hocamıza ve çalışmalarımızda bizlere yardımlarını esirgemeyen

Abdullah KURT ve Ali Osman KOÇ’a teşekkürlerimizi sunarız.

Halil BAYRAK

Tevfik Ali KUMANTAŞ

TRABZON 2011

III

İÇİNDEKİLER

Sayfa No

ÖNSÖZ ................................................................................................................................ II

İÇİNDEKİLER .................................................................................................................. III

ÖZET ................................................................................................................................... V

ŞEKİLLER DİZİNİ ........................................................................................................... VI

TABLOLAR DİZİNİ ....................................................................................................... VII

ÇALIŞMA TAKVİMİ .................................................................................................... VIII

BÖLÜM 1

1. GİRİŞ ..................................................................................................................... 1

1.1. PRAGRAMLANABİLİR LOJİK KONTROL CİHAZI (PLC) ...................... 1

1.1.1. PLC’nin Tarihçesi .................................................................................................. 1

1.1.2. PLC’nin Diğer Bazı Kontrol Sistemleri İle Karşılaştırılması ................................. 2

1.1.3. PLC’nin Alt Birimleri ve İşlevleri .......................................................................... 3

1.1.3.1. Giriş Ara Birimi ...................................................................................................... 3

1.1.3.2. Merkezi İşlem Birimi (CPU) .................................................................................. 4

1.1.3.3. Çıkış Ara Birimi ..................................................................................................... 4

1.1.3.4. Güç Kaynağı ........................................................................................................... 5

1.1.4. PLC’nin Programlanması ....................................................................................... 5

1.1.4.1. Ladder Diyagramı İle Programlama ....................................................................... 5

1.1.4.2. Komut Listesi İle Programlama .............................................................................. 6

1.1.4.3. Fonksiyon Blok Diyagramı İle Programlama ......................................................... 7

1.1.5. PLC’lerdeki Özel Fonksiyon Röleleri .................................................................... 8

1.1.5.1. Zaman Rölesi (Timer) ............................................................................................ 8

1.1.5.2 Sayıcı ( Counter) ..................................................................................................... 9

1.1.5.3. Set-Reset Röleleri ................................................................................................. 10

IV

1.2. BİR FAZLI ASENKRON MOTORLAR ............................................................ 11

1.3. ÜNİVERSAL MOTOR ...................................................................................... 12

1.4. SÜREKLİ MIKNATISLI DOĞRU AKIM MOTORU ................................... 13

1.5. OPTİK SENSÖRLER ........................................................................................ 14

1.6. RÖLELER ........................................................................................................... 14

BÖLÜM 2

2.1. YAPILAN ÇALIŞMA ......................................................................................... 16

2.2. ÇALIŞMADA KULLANILAN ELEMANLAR VE SİSTEMDEKİ

GÖREVLERİ....................................................................................................... 16

2.2.1. Siemens S7 200 PLC ............................................................................................. 16

2.2.1.1. PLC Programı ve Çalışması .................................................................................. 17

2.2.2. Bir Fazlı Sürekli Kondansatörlü Asenkron Motor ................................................ 21

2.2.3. Silecek Motorları (Sürekli Mıknatıslı Doğru Akım Motorlar) .............................. 22

2.2.4. Kapı Kilit Motoru (Üniversal Motor) .................................................................... 23

2.2.5. Röleler ................................................................................................................... 23

2.2.6. Güç Kaynağı .......................................................................................................... 24

2.3. SISTEMIN GENEL ÇALIŞMASI ..................................................................... 24

3. SONUÇ VE ÖNERİLER .................................................................................... 26

4. KAYNAKLAR ..................................................................................................... 26

V

ÖZET

Günümüzde endüstriyel otomasyon sistemlerinin vazgeçilemeyecek bir parçası

olan PLC (Programlanabilir Lojik Kontrolör) cihazının kullanımı üretim yapan merkezler

açısından kaçınılmazdır. Rekabet ortamının kıyasıya yaşandığı bu günlerde PLC kullanımı

firmalara üretim ve verimlilik artışı sağlayacağı açıktır. Tüm bu etmenler göze alındığında

PLC kullanımı konusunda yetkin olmak gerekliliği anlaşılmaktadır. Bu bağlamda

endüstriyel anlamda mobilya sektöründe malzeme işleme sürecinde kullanabilecek PLC

destekli bir uygulama yapılmıştır.

Birinci bölümde bu uygulamada kullanılan cihaz ve elemanlardan bahsedilmiştir.

PLC cihazı genel hatlarıyla anlatılmış, çalışmada kullanılan motorlar vs. hakkında genel

bilgiler verilmiştir.

İkinci bölümde ise sistemin genel çalışmasından bahsedilmiş, kullanılan

malzemeler ve sistemdeki görevlerine değinilmiştir. Ayrıca sistemin hareket ve süreç

kontrolünü sağlayan PLC programı verilerek, çalışması anlatılmıştır.

Son bölümde ise bu çalışmadan elde edilen sonuçlar irdelenmiş ve bu konularda

yapılabilecek iyileştirme önerilerinde bulunulmuştur.

VI

ŞEKİLLER DİZİNİ

Sayfa No

Şekil 1.1 PLC sembolik iç yapısı ..................................................................................... 3

Şekil 1.2 Ladder diyagramı ile oluşturulmuş basit bir PLC programı ............................. 6

Şekil 1.3 Basit bir PLC programının merdiven diyagramı (a), komut listesi (b) ve

fonksiyon blok diyagramı (c) ile gösterimi ........................................................ 8

Şekil 1.4 T32 zamanlayıcısının kullanımı ........................................................................ 9

Şekil 1.5 Yukarı ve aşağı sayıcıların kullanımı .............................................................. 10

Şekil 1.6 Genel bir magnetik röle yapısı ........................................................................ 15

Şekil 2.1 Çalışmada kullanılan PLC programı ............................................................... 19

Şekil 2.2 Çalışmada kullanılan bir fazlı sürekli kondansatörlü asenkron motor ............ 22

Şekil 2.3 Çalışmada kullanılan silecek motorları ........................................................... 23

Şekil 2.4 Çalışmada kullanılan kapı kilit motoru ........................................................... 23

Şekil 2.5 Sistemin genel görünümü ................................................................................ 25

VII

TABLOLAR DİZİNİ

Sayfa No

Tablo 1. Bazı PLC çeşitlerinde ki fonksiyon komutları ................................................... 7

MART NİSAN MAYIS HAZİRAN

Çalışm

a T

ak

vim

i

3.

Hafta

4.

Hafta

1.

Hafta

2.

Hafta

3.

Hafta

4.

Hafta

1.

Hafta

2.

Hafta

3.

Hafta

4.

Hafta 1. Hafta

Çalışma için teorik

araştırma X X

Çalışmada kullanılacak

malzeme seçimi için

teorik analiz ve piyasa

araştırması

X X

Uygun malzeme seçimi

ve siparişi X X

VIII

Kullanılan aygıtlar

hakkında teorik

araştırma ve kütüphane

taraması

X X X

Pratik çalışma X X X X

Bitirme kitapçığı

yazımı X X

Sunum X

BÖLÜM 1

1. GĠRĠġ

Bu bölümde sistemin gerçeklenmesinde kullanılan malzeme ve cihazlar hakkında

genel bilgiler verilecektir.

1.1. PROGRAMLANABĠLĠR LOJĠK KONTROL CĠHAZI (PLC)

Programlanabilir Lojik Kontrolör (Programmable Logic Controller PLC),

endüstriyel uygulamalarda kurulması, programlanması ve işletilmesi teknik elemanlar

tarafından kolaylıkla yapılabilen, doğrudan doğruya uygulamadaki iş makinalarına

bağlanıp rahatlıkla ve güvenle kontrollerini gerçekleştirebilen bir çeşit endüstriyel

bilgisayardır.

PLC’ler geleneksel röle, zamanlayıcı vb. otomatik kontrol elemanlarının yerine

tasarlanmıştır ve bunların bir çoğunun karmaşık bir şekilde bir araya gelerek yapabildiği

kontrol işlemlerini tek başına, basitçe yapabilir. Temelde bir işlem sürecinde, kullanıcının

belleğine yüklemiş olduğu program kontrolünde, giriş birimlerinden gelen işaretler

doğrultusunda çıkış birimlerine bağlanmış olan cihazları kontrol eder. Mantık, sıralama,

zamanlama, sayma, saklama ve aritmetik gibi iç fonksiyonlara sahip olduklarından en

küçük modelleri bile karmaşık kontrol işlemlerini yapabilir.

PLC’lerin programlanabilir olmaları, kullanıldıkları endüstriyel sistem içerisinde

kendilerine önemli bir esneklik kazandırmaktadır. Örneğin bir üretim bandında zamanla

meydana gelebilecek değişikliklere bu bandın kumanda işlemini gerçekleştiren PLC’yi

sadece belleğine yüklenmiş olan programı değiştirerek adapte edebiliriz.

1.1.1. PLC’nin Tarihçesi

Programlanabilir kontrolör ilk olarak 1968 yılında mühendislik alanında

danışmanlık yapan Bedford Associates (Modicon) tarafından General Motors fabrikaları

için üretilmiştir. İlk model üzerinde birçok düzenleme yapıldıktan sonra, 1969 yılında

otomobil seri üretim hatlarının otomatik kontrolünde kullanılmaya başlanmıştır.[1]

2

Mikroişlemci yapımındaki gelişmeler PLC’lerinde gelişmesine katkı sağlamıştır.

PLC pazarı 1980’lerden sonra büyük gelişim göstermiştir ve günümüzde PLC üretimi

yapan 20’nin üzerinde firma vardır. PLC’lerin günümüzde otomotiv endüstrisi, asansör

tesisatları, ulaşım sinyalızasyon sistemleri fabrika otomasyonları, enerji üretim, iletim,

dağıtım sistemleri ve hatta kullanıcının kendi tasarladığı kontrol gerektiren farklı sistemler

gibi çok geniş kullanım alanları mevcuttur.

1.1.2. PLC’nin Diğer Bazı Kontrol Sistemleri Ġle KarĢılaĢtırılması

PLC’ler, bilgisayarlar veya klasik röle tertibatları gibi kontrol saylayan aygıtlarla

karşılaştırıldığında bir kontrol sistemi oluşturmak için en ideal aygıttır. PLC’lere bu

üstünlüğü sağlayan özelliklerini şöyle sıralayabiliriz:

- Rölelerden kurulu kontrol uygulamalarında mevcut elemanlarla çözülemeyecek

otomasyon problemleri program özellikleriden faydalanılarak kolayca halledilebilir.

- Kullanışlı ve modüler yapıdadır.

- Programlanabilmeleri kolaydır. Klasik röle kumanda sistemini bilenler için

programlamasını öğrenmek çok basittir. İhtiyaç sonucu çıkan kumanda devresi

bağlantılarını lehimleme, vida bağlantısı gibi mekanik uğraşlara gerek duymadan program

değişikliği ile halledilebilir. Bütün PLC’lerin programlama dilleri AND, OR, NOT gibi

ortak Boolean terimleri içerir.

- Montaj kolaylığı vardır. Az yer kaplarlar.

- Dayanıklı ve uzun ömürlüdürler. Otomasyonun yer aldığı tozlu, kirli, gürültülü

gibi ortamlarda bile emniyetli olarak çalışabilecek güvenli cihazlardır.

- Yüksek anahtarlama hızları vardır. Yani çok hızlı çalışırlar.

- Elektronik cihazlar oldukları içi çok az güç tüketimleri vardır.

- Yapısında çok sayıda bulunan giriş ve çıkış birimleri sayesin de geniş bir prosese

kontrol sağlayabilirler.

3

- Bilgisayarlar gibi hesaplamalar yaparak esnek bir kontrol sağlayabilirler ve

bilgisayarlardan üstün olarak da çok daha kötü çevre şartlarında çalışabilirler.

1.1.3. PLC’nin Alt Birimleri ve ĠĢlevleri

PLC’nin, Şekil 1.1’deki gibi elektronik bir kutu olduğunu varsayalım. Bu kutu,

çıkış terminallerine bağlı motor, lamba, kontaktör gibi çıkış cihazlarını, belleğindeki

programın yönlendirmesiyle ve giriş terminallerine bağlı sensör, algılayıcı, buton gibi

cihazlardan gelen bilgiler doğrultusunda sürer.

ġekil 1.1- PLC sembolik iç yapısı

Giriş cihazlarından gelen sinyaller giriş terminallerinden giriş ara birimine aktarılır.

Giriş ara biriminde giriş sinyallerine göre konumlanan elektronik giriş röleleri bulunur.

Merkezi İşlem Birimi (CPU), giriş rölelerinden gelen işaretlerle sürekli olarak hafızasında

yürüttüğü programı karşılaştırarak uygun çıkış sinyalleri üretir. Çıkış ara birimi ise CPU’da

üretilen çıkıs sinyallerini çıkış röleleri vasıtası ile çıkış cihazlarına iletir.

1.1.3.1. GiriĢ Ara Birimi

Giriş ara birimi, giriş cihazlarından gelen bilgileri CPU’ ya iletir. Giriş ara

biriminde terminallere; butonlar, anahtarlar, termik röleler, termistörler vb. aygıtların

bağlanır. Giriş ara birimi bu aygıtlardan aldığı kumanda işaretlerini lojik gerilim seviyesine

dönüştürmeyi sağlar. Kontrol edilen sisteme ait, basınç, seviye, sıcaklık, kumanda

4

butonları ve yaklaşım anahtarları gibi elemanlardan gelen iki değerli yani on-off, 0 veya 1

gibi işaretler bu birimlerden alınır. Bu sinyaller girişteki optokuplörler vasıtasıyla +5V DC’

ye dönüştürülür. Çünkü PLC içerisinde kullanılan gerilim daima +5V DC’ dir. Farklı giriş

ve çıkış gerilimleri için değişecek şey sadece optokuplörler olacaktır. Optokuplörler ayrıca

PLC’yi giriş cihazlarından gelebilecek tehlikeli gerilim seviyelerinden de optik yalıtım

sağladığı için korur.

1.1.3.2. Merkezi ĠĢlem Birimi (CPU)

CPU, PLC’nin beynidir. CPU içerisinde mikroişlemci barındıran bir entegre

devredir. Mikroişlemci, bellek içine depolanmış komutları yürütüp, bu komut ve

programlar doğrultusunda, hafıza, giriş-çıkış birimleri ile haberleşir, yönlendirir, mantık ve

aritmetik hesaplamaları yapar. Bazı çok gelişmiş PLC’ler içinde karmaşık kontrolleri

sağlayabilmek için ek mikroişlemcilerde kullanılmaktadır.

CPU içerisindeki farklı türlerde hafıza birimleri bulunabilir. Bazılarına kısaca

değinecek olursak;

ROM (Read Only Memory): PLC nin enerjisi kesilse dahi içerisindeki bilgiyi saklı

tutan hafıza birimidir. Bu hafızada ki bilgiler silinmezler ve değiştirilemezler. Üretici firma

tarafından içerisine yüklenen matematiksel, logic işlem kurallarını, PLC’nin çalışması için

gereken temel program bilgileri gibi bilgiri barındırır.

RAM (Random Access Memory): Kullanıcının PLC’ye yüklemiş olduğu üretim

kontrol edilecek sistem için yazılmış programı içerisinde taşır. İçindeki program PLC’nin

enerjisi kesildiğinde eğer koruma amaçlı içerden bir pille de besleme yapılmamışsa

kaybolur. Bu hafıza içerisindeki bilgiler silinebilir. Yanlışlıkla silinmeleri önlemek için

PLC kilitlenir.

Bu hafıza birimlerinden başka PLC’lerde PROM, EPROM, EEPROM, NOVRAM

gibi hafıza birimleride kullanılabilir.[2]

1.1.3.3. ÇıkıĢ Ara Birimi

CPU’nun üretmiş olduğu çıkış sinyallerini, bağlı bulunduğu motor, kontaktör,

lamba gibi çıkış aygıtlarına ileten birimdir. Bu birimde giriş ara birimi gibi CPU’dan

5

elektriksel olarak yalıtılmıştır. Yine bu yalıtım genellikle optik yalıtım sağlayan

optokuplörlerle yapılır.

Çıkış ara biriminde CPU’de de adreslenen çeşitli numaralar verilmiş çıkış

terminalleri bulunur. Çıkış cihazları bu terminallere bağlanarak kontrolleri sağlanır.

1.1.3.4. Güç Kaynağı

PLC’lerin hepsin de CPU’nun çalışmak için ihtiyaç duyduğu DC 5 V’u sağlayan bir

güç kaynağı ve enerji kesilmesi durumunda PLC’yi besleyen yedek güç kaynağına ihtiyaç

vardır. Yedek güç kaynağı şebeke beslemesi kesildiğinde RAM’lardaki programın

silinmemesi için PLC’yi besler. PLC şebeke gerilimi ile beslenirse, PLC içinde bulunan

güç kaynağı gerekli olan DC ve AC gerilimleri sağlar.

1.1.4. PLC’nin Programlanması

PLC’de programlamayı üç değişik şekilde yapmak mümkündür. Bunlar;

1- Ladder diyagram (merdiven diyagramı veya kontak plan ile programlama)

2- Komut listesi ile yapılan programlama (STL: Statement list editör)

3- Fonksiyon blok diyagramı ile programlama (FBD: Function block diagram)

PLC’lerde programlama için kullanılan tüm fonksiyonları ve komutları bu

çalışmada incelemek pek olanaklı değildir. Tüm komutları ve fonksiyonları incelemek

başlı başına bir tez konusu olabilir ve piyasada bu konu üzerine yazılmış birçok kitap

mevcuttur. Burada sadece yukarıda verilen programlama yöntemlerine basit birer örnek ve

kısa açıklamalar yapılacaktır.

1.1.4.1. Ladder Diyagramı Ġle Programlama

Ladder diyagramı (merdiven diyagramı) ile programlama, açık kapalı kontak

simgeleri ile mantıksal ilişkinin gösterildiği bir programlama dilidir. Bu programlama

çeşidinde devrenin çalışmasını izlemek çok daha kolaydır ve gerçek bağlantıyı verdiği için

elektrikçiler arasında en fazla kullanılan programlama şeklidir.

6

ġekil 1.2- Ladder diyagramı ile oluşturulmuş basit bir PLC programı

Şekil 1.2’de Siemens firmasının kendi PLC’leri için geliştirdiği microwin

yazılımında ladder diyagramıyla oluşturulmuş basit bir PLC programı verilmiştir. Burada

“VE” mantığı seri bağlama ile “VEYA” mantığı ise paralel bağlama ile sağlanır.

1.1.4.2. Komut Listesi Ġle Programlama

Piyasadaki PLC’ler de komut listesi ile programlamada farklılıklar mevcuttur.

Çünkü bazı PLC’lerin programlamasında kullanılan komutlar tamamıyla aynı değildir,

üreticilerden kaynaklanan farklılıklar mevcuttur. Aşağıdaki tabloda bazı farklı marka

PLC’lerin komut listeleri verilmiştir.

7

Tablo 1. Bazı PLC çeşitlerinde ki fonksiyon komutları

Tablo 1. de ki komutları biraz açıklayacak olursak LOAD ve LOAD NOT

komutları ile işleme başlanır. Bunlar merdiven diyagramında komut satırındaki ilk bloğa

karşılık gelir. Merdivende ikinci satıra geçildiğinde tekrar bu komutlarla başlanır AND,

OR, AND NOT, OR NOT gibi komutlarla bloklara blok eklenir. END komutu programın

sona erdiğini bildirir. Tablo 1. de de görüldüğü gibi PLC türlerinde bu komutlar arasında

farklılıklar mevcut olsada temelde aynı mantıktadırlar ve birbirlerine benzerler.

1.1.4.3. Fonksiyon Blok Diyagramı Ġle Programlama

Fonksiyon Blok Diyagramı ile programlama, standart mantıksal kapı simgeleri ile

mantıksal devrenin oluşturduğu grafiksel bir programlama biçimidir. Daha çok yarı iletken

elektronik kapı elemanları ile kumanda devresi tasarımına yatkın kişilerin tercih ettiği bir

dildir. Tüm bu programlama çeşitleri üretici firmalar tarafından geliştirilen, PLC’ye veri

aktarımı, PLC ile bilgisayarlar arasında bağlantı kurulmasına olanak sağlayan paket

programlarca bir birlerine rahatlıkla çevrilebilirler.

8

(a) (b) (c)

ġekil 1.3- Basit bir PLC programının merdiven diyagramı (a), komut listesi (b) ve

fonksiyon blok diyagramı (c) ile gösterimi

Şekil 1.3’te Siemens V4.0 STEP7 MicroWIN SP1 programında Siemens S7 200

serisi PLC cihazları için yazılmış basit bir PLC programının merdiven diyagramı, komut

listesi, fonksiyon blok diyagramı birlikte verilmiştir. Bu paket programda herhangi bir

biçimle yazılan program diğerlerine görünüm menüsü seçeneğinden hangi programlama

biçimi isteniyorsa o ayarlanarak çevrilebilir.

1.1.5. PLC’lerdeki Özel Fonksiyon Röleleri

PLC’lerden istenilen programları gerçekleştirebilmeleri, kontrol kumanda ve

endüstriyel uygulamalarını yerine getirebilmeleri için PLC’ler bazı özel rölelere sahiptirler.

Bunlardan temel birkaç tanesini inceleyelim.

1.1.5.1. Zaman Rölesi (Timer)

PLC içerisindeki zaman röleleri genellikle klasik kumanda sistemlerindeki röleler

gibi çalışır. Çeşitli PLC’lerde zamanlayıcılardan elde edilen zaman aralıklarıda farklıdır.

Örneğin Siemens S-7 200 PLC’ler de T32 zamanlayıcısının zaman baz tabanı 1 ms iken

T33-T36 zamanlayıcılarının 10 ms, T37-T63 zamanlayıcılarının 100 ms’dir. Bu

zamanlayıcıların tümü maksimum PT (preset time) değeri olarak 32767 ile çarpıldıklarında

her bir timer için elde edilebilecek maksimum zaman aralıkları bulunur.

9

Zaman rölelerinin TON (geçikmeli kapatan zaman rölesi), TOFF (gecikmeli açan

zaman rölesi), TONR (kalıcı gecikmeli kapatan zaman rölesi) gibi PLC’den PLC’ye

değişiklik gösteren çeşitleri vardır. Şekil 1.4’te TON türü bir zamanlayıcı olan T32 zaman

rölesinin kullanımı gösterilmiştir.

ġekil 1.4- T32 zamanlayıcısının kullanımı

1.1.5.2 Sayıcı ( Counter)

PLC’lerde fiziki değerleri saymak için sayıcılar sıklıkla kullanılır. Örneğin bir

paketleme işleminde pakete koyulacak adet bakımından ürün miktarını sayma işlemi

sayıcılarla gerçekleştirilir. Sayıcılar girişine uygulanan darbelerin ayarlanabilen belirli bir

sayı miktarı sonrasında çıkışlarını logic 1 yaparlar. Sayma işlemini yukarı doğru yapan

olduğu gibi belirli bir değerden aşağıya doğru sayma işlemi yapan sayıcılar da mevcuttur.

Yukarı sayıcı (counter up), aşağı sayıcı (counter down) ve yukarı-aşağı sayıcı (

counter up-down) gibi çeşitleri vardır.[3]

Şekil 1.5’te aşağı sayıcı olan C55 sayıcısı ve yukarı sayıcı olan C56 sayıcısının

kullanımları gösterilmiştir.

10

ġekil 1.5- Yukarı ve aşağı sayıcıların kullanımı

1.1.5.3. Set-Reset Röleleri

PLC teknolojisinde sürekli çalışmayı sağlamak için mühürleme (kilitleme) pek

kullanılmaz. Sürekli çalışma işlemi set ve reset röleleri ile çözümlendirilir. Set rölesi bir

giriş anahtarına (kontağına) bağlandığında, röle o girişten işaret aldığında çıkışı 1’e set

eder. Diğer yandan reset rölesi bağlı bulunduğu kontak kapanır ve işaret alırsa çıkışı 0’a

resetler.

Tüm bu röleler haricinde PLC’ler de hafıza röleleri, özel dahili röleler, çeşitli bit,

bayt, word kaydırma ve taşıma komutları gibi birçok komut ve rölede vardır. Bu komut ve

röleler PLC’nin yapılacak olan kontrol işlemine uygun programlanmasında yukarıda

açıklanmaya çalışılan rölelerle birlikte önemli bir yere sahiptirler.

11

1.2. BĠR FAZLI ASENKRON MOTORLAR

Bir fazlı asenkron motorlar genellikle küçük güçler için imal edilirler. Yüksek

güçlerde boyutları büyür ve maliyetleri yükselerek üç fazlılarla rekabet yeteneklerini

kaybederler. En büyük avantajları bir fazlı şebekede çalışabilmeleridir. Çoğunlukla küçük

takım tezgahları ve elektrikli ev aletlerinde kullanılırlar. Kollektör ve yalıtılmış rotor

sargıları bulunmadığından dayanıklı bir yapıları vardır. En büyük sakıncaları yardımcı

sargısız yol alamamalarıdır.

Uygulamalar için doğru motoru seçerken bir fazlı asenkron motor türleri arasında

net bir ayrım yapabilmek önemlidir. Bu motorların tahrik sistemi ve bu sistemin moment

üzerindeki etkileri, genellikle hangi motor türünün uygun olduğunu belirleyen

etkenlerdir.[4]

Bir fazlı asenkron motorlar üç fazlı asenkron motorlara yapı itibariyle oldukça

benzerdirler. Sincap kafes türü rotor ve statordan oluşurlar. Statorunda bir ana sargı olup

N-S kutuplarını oluştururlar. Statorunda ana sargıya ek olarak motorun yol alabilmesi için

gerekli olan bir de yardımcı sargı bulunur. Bir fazlı ASM’lerde de iki fazlı ASM’lerde

olduğu gibi ana sargı ile yardımcı sargının oluşturduğu akı arasında dönel alan

oluşabilmesi ve motorun kilitlenmeden yol alabilmesi için faz farkı meydana gelmelidir.

Bir fazlı asenkron motorlarda bu, yardımcı sargı ile, kapasiteler ve gölge kutuplarla

sağlanabilmektedir. Bir fazlı asenkron motor çeşitleri işte bu dönel alanın oluşumuna göre

çeşitlendirilir. Bir fazlı asenkron motor çeşitlerini;

Yardımcı sargılı asenkron motorlar

Kondansatör yolvermeli asenkron motorlar

Sürekli kondansatörlü asenkron motorlar

Gölge kutuplu asenkron motorlar

olarak sıralayabiliriz.

Bu çalışmada matkap tezgahının tahrik kaynağı olarak bir fazlı asenkron motor

çeşitlerinden, sürekli kondansatörlü asenkron motor kullanılmıştır.

12

1.3. ÜNĠVERSAL MOTOR

Doğru akım seri motorlar üniversal motor olarakta adlandırılmaktadırlar. Bu ismin

verilme sebebi bu motorların hem DC de hemde AC de çalışabiliyor olmalarından

kaynaklanmaktadır. Fakat AC de kullanılan üniversal motorlarda, sargılar DC de kullanılan

seri motorlara göre daha ince kesitlidir ve daha az sarım vardır.

Üniversal motorun gövdesi alüminyum veya dökme demirden yapılır. Silisyumlu

ince saçlardan meydana gelen stator iyice sıkıştırılıp percinlenerek motor gövdesine

tutturulur.

Rotor oyuklarına sarılan endüvi sargı uçları, motorun kollektörü üzerinde

birbirlerinden yalıtılmış olarak tutturulmuştur. İki kutup üzerindeki kutup sargıları

biribirlerine rotor endüvi sargıları üzerinden seri bağlanır. Bu ise kollektör fırça ikilisi

üzerinden sağlanır.

Üniversal motorlar uyartım ve endüvi sargılarının seri olmasında dolayı yüksüz

bırakılmamalıdırlar. Yüksüz durumda bu motorlar çok hızlı çalışırlar ve bozulurlar.

Teoride sonsuz olan yüksüz durumdaki hızları pratikte sürtünme ve vantilasyon kayıpları

gibi etmenlerden dolayı 20000-30000 devir civarlarındadır.

Üniversal motora AC bir gerilim uygulandığında uyartım ve endüvi sargılarının seri

bağlı olmalarından dolayı iki sargıdan da aynı akım geçer. Uyartım sargılarından geçen

akım iki stator kutbu arasında bir magnetik alan oluşturur. Aynı anda endüvi sargılarında

da, akımın geçiş yönüne göre kutuplar oluşur. Oluşan magnetik alan uyartım ile endüvi seri

olduğu için rotora uygulanan kuvveti sürekli aynı yönde olmasını sağlar buda motor

milinin aynı yönde sürekli olarak dönmesine neden olur.

Üniversal motorların devir sayıları yüksektir. Bu nedenle çamaşır makinelerinde,

elektrikli süpürgelerde, vantilatörlerde, dikiş makinalarında, traş makinalarında ve saç

kurutma makinaları gibi birçok aletin tahrikinde kullanılırlar.

Çalışmada, otomobillerin merkezi kapı kilit sisteminde kapı kilidini itme ve

çekmede kullanılan piyasada kapı kilit motoru olarak bilinen ve tahrik kaynağının

üniversal motor olduğu bir sabitleme sistemi kullanıldı.

13

1.4. SÜREKLĠ MIKNATISLI DOĞRU AKIM MOTORU

Çalışmada kullanılan bant sisteminin tahrik kaynağı olarak ve matkap tezgahı

düzeneğinin düşey doğrultuda aşağı yukarı hareketinde otomobillerde silecek motoru

olarak kullanılan ve devir hızı bir redüktör (salyangoz dişli takımı) vasıtasıyla düşürülmüş

sürekli mıknatıslı doğru akım motoru kullanılmıştır. Bu motorlarda uyartım sargılarının

oluşturması gereken ve motorun hareket kazanabilmesi için gerekli olan magnetik akıyı

sağlayan, uyartım sargılarının yerini alan sürekli mıknatıslardır.

Sürekli mıknatıslı doğru akım motorları, doğru akım şönt motorlara oldukça

benzemektedir. Farklı olarak bu motorlarda uyartım sargıları yoktur ve stator kısmı sürekli

mıknatıslardan yapılmaktadır. Rotor sargılarına uygulanan gerilim neticesinde bu

sargılardan akım akar. Statorda yerleştirilmiş sürekli mıknatısların oluşturduğu magnetik

akının da etkisiyle akım akan rotor sargılarına bir kuvvet etki ederek motora hareket

kazandırır. Bu motorlarda devir yönünün değişimi, rotora uygulanan gerilimin

dolayısıylada akımın yönü değiştirilerek sağlanabilir.

Motorlarda kullanılan mıknatıs türlerini; AlNiCo mıknatıslar, ferrit yada seramik

mıknatıslar, samaryum-kobalt mıknatıslar olarak sıralayabiliriz.

AlNiCo mıknatısların yüksek akı yoğunluğuna karşın zorlayıcı kuvvetleri düşüktür.

Bu sebepten dolayıda mıknatısiyet özelliklerini kısa sürede kaybetme riskleri vardır. Bu

riskten dolayı sürekli mıknatıslı motor yapımında kullanım alanları pek fazla değildir.

Ferrit mıknatısların akı yoğunlukları ve zorlayıcı kuvvetleri yüksektir. Mıknatısiyet

özelliklerini kolay kolay kaybetmezler. Maliyetleri düşüktür ve çok kolay bulunabilen bir

mıknatıs türüdür. Bu nedenlerle sürekli mıknatıslı motorlarda yaygın bir şekilde

kullanılırlar.

Samaryum-kobalt mıknatıslar ise manyetik özellik bakımından en yüksek

özelliklere sahip mıknatıslardır. Akı yoğunlukları ve zorlayıcı kuvvetleri çok yüksektir.

Dezavantajı ise az bulunan bir mıknatıs türü olduğundan maliyetini yüksek olmasıdır.[5]

14

1.5. OPTĠK SENSÖRLER

Optik algılayıcılar, algılanacak cisimle fiziki bir temasta bulunmadan algılama

yapma olanağı sağlarlar. Optik algılayıcılar birçok otomasyon sisteminde temas

gerektirmemeleri ve güvenilir algılama gerçekleştirdikleri için sıklıkla kullanılmaktadırlar.

Optik algılayıcılarda, temel olarak vericiden çıkan ışığın çeşitli şekillerde alıcıya

tekrar ulaşması veya bazı durumlarda ulaşmaması sonucu algımla gerçekleşir.

Sensörün verici ünitesinden çıkan ışık algılanacak cisimden yansıyarak alıcı

ünitesine ulaştığında algılama gerçekleşmiş olur. Sensör önünde bir cisim olmadığında

ışığın alıcıya dönüşü söz konusu olmayacağı için algılamada gerçekleşmeyecektir. Bu

mantıkta çalışan sensörler cisimden yansımalı optik sensörlerdir.

Diğer bir optik algılayıcı türü olarak karşılıklı sensörleri gösterebiliriz. Bu türde

karşılıklı yerleştirilmiş verici ve alıcı vardır. Normal durumda vericiden çıkan ışık alıcıya

ulaşır. Bu iki ünite arasına algılanacak cisim girdiğinde ışık yolu kesilmiş olur ve ışık

alıcıya ulaşmaz böylece algılama gerçekleşmiş olur.

Başka bir tür ise yansıtıcılı sensörlerdir. Karşılıklı sensörlere benzer bir çalışmaya

sahiptirler. Farkları ise yansıtıcılı sensörde alıcı ve verici aynı yerdedir. Vericiden çıkan

ışık sensörün karşısına konulan yansıtıcıdan yansıyıp alıcıya ulaşır. Algılanacak cisim

sensör ile yansıtıcı arasına geldiğinde ışık yolu kesilir ve algılama gerçekleşmiş olur.

Çalışmada bant üzerinden taşınan malzemenin algılanmasında cisimden yansımalı

sensör kullanılmıştır.

1.6. RÖLELER

Çalışmada, motor kontrollerinde motorlar PLC çıkışına direk değilde röleler

üzerinden bağlanmıştır. Bununla motorların çekeceği fazla akımların PLC cihazına zarar

vereceği düşünülüp PLC’nin korunması amaçlanmıştır. Şimdi röleler hakkında kısaca

genel bilgi verilecektir.

Röleler, küçük akımlarla büyük güçlerin kontrolüne olanak sağlayan

elektromagnetik anahtarlardır. Röleler, en genelde demir çekirdek, bobin, kontaklar ve

gövdeden meydana gelirler.

15

Demir çekirdek, bakır tellerin sarıldığı ve makaranın geçirildiği metal parçadır. Tek

parçalı yumuşak demirden veya silisyumlu saçlardan yapılır. Mıknatıslık özelliğini çabuk

kaybettiğinden, çekme bobinindeki akım kesildiğinde mıknatısiyet kaybolsun diye genelde

yumuşak demirden yapılır. Şekil 1.6’da en temel haliyle bir magnetik rölenin yapısı

gösterilmiştir.

ġekil 1.6- Genel bir magnetik röle yapısı

Bobin, yalıtkan bir makara üzerine sarılmış iletkenlerden meydana gelir. Rölenin

büyüklüğüne, bobin uçlarına uygulanacak gerilim ve çekilecek olan akıma göre sarım

sayısı ve iletken kesiti değişir. Bobin uçlarına gerilim uygulandığında bobinin üzerine

sarıldığı nüve elektromınatıs özelliği kazanır ve karşısındaki paleti çekerek kontağı

açar/kapatır.

Kontaklar, birbirlerine temas halleriyle anahtarlama yapılan yüksek güç tarafının

akımını üzerinden akıtırlar. Kontaklar açılıp kapanırken birbirleri arasında üzerinden akan

akım değerlerine göre elektrik sıçramaları (ark) meydana gelir. Bu arklar kontakları kısa

zamanda yıpratarak bozulmalara sebep olur. Kontakların uzun ömürlü olmaları için

dayanıklı, pas yapmayan iyi iletkenlerden imal edilirler.

Gövde ise röle malzemelerinin üzerine monte edildiği mekaniki ve elektriksel izole

sağlayan parçadır.

Röle bobinine enerji verildiğinde bobinde oluşan magnetik alan demir çekirdek

nüveyi mıknatıslar ve nüve karşısındaki metal paleti çektirir. Palet uçlarına bağlı kontaklar

ise kapanır veya açılır. Normalde açık (NO) kontak kapanır, normalde kapalı (NC) kontak

açılır. NO kontağına bağlı güç devresi enerjilenir, NC kontağına bağlı devrenin enerjisi

kesilir.

BÖLÜM 2

2.1. YAPILAN ÇALIŞMA

Bu çalışmada programlanabilir logic kontrolörün (PLC) kontrolünü yaptığı, sistemin

sağlıklı ve programlı bir şekilde çalışmasını sağladığı bir ahşap malzeme işleme çalışması

yapılmıştır. Sistem, tek eksende çalışmakta olup, taşıma bandı üzerinde hareket etmekte olan

malzemenin cisimden yansımalı optik bir sensör vasıtasıyla algılanıp işlenmesi üzerine

kuruludur. Malzeme işleme, ahşap bir malzemenin tek noktasal olarak bir matkap tezgahı

yardımıyla delinmesinden ibarettir.

2.2.ÇALIŞMADA KULLANILAN ELEMANLAR VE SİSTEMDEKİ GÖREVLERİ

2.2.1. Siemens S7 200 PLC

Sistem kontrolünde Siemens S7 200 PLC cihazı kullanılmıştır. Birinci bölümde PLC’ler

hakkında genel bilgi verilmişti. Simatic S7 200 PLC’ler serisine göre farklı sayıda giriş ve çıkışla

sahiptir. Çalışmada iki adet giriş, altı adette çıkış birimi kullanılmıştır. Girişler; sistemin

çalışmaya başlamasını durmasını sağlayan anahtar ve cisim algılamada kullanılan sensörden

ibarettir. Çıkışlar ise; matkaba dikey doğrultuda hareket sağlayan sürekli mıknatıslı doğru akım

motorunun (silecek motoru) iki yönlü ileri geri çalışmasını sağlayan iki adet röle, bant üzerinde

ki malzemeye sabitlik kazandıran ve itme ve çekme olarak çalışan üniversal motorun ( kapı kilit

motoru) iki adet rölesi, sistemde ahşap malzemelerin üzerinde taşındığı bandı tahrik eden sürekli

mıknatıslı doğru akım motorunun (silecek motoru) enerjilendiği röle ve matkap tezgahının

tahriki olan bir fazlı sürekli kondansatörlü asenkron motorun enerjilendiği röleden oluşur.

PLC’nin giriş ve çıkışlarında aksi durumlarda PLC cihazının bir zarar görmemesi için

bağlantılar yukarıda da belirtilen röleler üzerinden yapılmıştır. PLC’nin giriş ve çıkış birimleri

24 V DC ile çalıştığı için röleler 24 V’luk seçilmiştir. PLC içerisindeki program dahilinde

çıkışlarına gönderdiği işaretler çıkışa bağlı olan ilgili röleyi enerjilendirerek kontağını

kapatmasını sağlayacak böylelikle de bu rölenin bağlı olduğu eleman enerjilenerek görevini

yerine getirecektir

17

2.2.1.1. PLC Programı ve Çalışması

Aşağıdaki şekilde, sistemin çalışmasını kontrol etmek için SIEMENS firmasının kendi

PLC’lerinin programlanabilmesi için derlediği MicroWIN STEP 7 V4.0 programı ile yazılmış

PLC programı verilmiştir.

18

19

Şekil 2.1- Çalışmada kullanılan PLC programı

Şekil 2.1 de çalışmada kullanılan PLC programı verilmiştir. Buy PLC programının

çalışmasından bahsedecek olursak;

Network1: PLC çıkışlarının enerjilendirilmesinde ve programdaki bazı zaman rölelerinin

enerjilendirilmesinde kullanılacak olan M0.1 yardımcı rölesi girişteki başlatma anahtarı ve

sensörün normelde açık kontakları üzerinden bağlanmıştır. Burada başlama anahtarı

kapatıldığında ve sensör cisim algıladığında M0.1 yardımcı rölesi enerjilenecektir.

Network2: M0.1’in açık kontağı üzerinden T32 zamanlayıcısı bağlanmıştır. T32

zamanlayıcısının zaman tabanı 1 msn olup PT (preset time) değeri 5000 olarak belirlenmiştir. Bu

zamanlayıcı M0.1 enerjilendiğinde zamanlayıcı IN girişine işaret gelir ve 5000×1 msn=5sn sonra

zamanlayıcı çıkışı aktif olur.

20

Network3: Yine M0.1 yardımcı rölesinin normalde açık kontağı üzerinden T33

zamanlayıcısı bağlanmıştır. T33 zamanlayıcısının zaman tabanı 10 msn’dir, PT değeri olarak 900

verilmiştir. M0.1 yardımcı rölesi enerjilendiğinde açık kontağı kapanacaktır ve T33 IN girişine

işaret ulaşacaktır. Bu andan 900×10 msn= 9 sn sonra zamanlayıcı çıkışı enerjilenir.

Network4: Bu networkte M0.2 yardımcı rölesi, I0.0 girişi açık kontağı ve T33

zamanlayıcısının açık kontağının pozitif kenar tetiklemesinden veya I0.1 girişinin normalde

kapalı kontağı üzerinden bağlanmıştır. Başlatma anahtarı kapalı iken M0.2 yardımcı rölesi, T33

zamanlayıcısının pozitif kenar tetiklemesiyle veya sensörün cisim algılamıyor olması durumuyla

set edilir. Yani logic1 seviyesine sabitlenir.

Network5: M0.2 yardımcı rölesi I0.0 ve I0.1 girişlerinin açık kontakları üzerinden

bağlanmıştır. Burada başlama anahtarı kapandığında ve sensör cisim algıladığında M0.2

yardımcı rölesi reset edilir yani logic0 seviyesine çekilir. M0.2 yardımcı rölesi bazı çıkışları

enerjilendirmek için kullanılacaktır.

Network6: Q0.1 çıkışı M0.1 yardımcı rölesinin açık kontağı ve T32 zamanlayıcısının

kapalı kontağı üzerinden bağlanmıştır. Q0.1 çıkışı, matkaba dikey hareket kazandıran silecek

motorunun ileri hareketini sağlayan ileri röle olarak ayarlanmıştır. Bu röle yani Q0.1 çıkışı

enerjilendiğinde matkap aşağı inerek malzeme delme işlemi yapmaktadır. Q0.1 çıkışının

enerjilenebilmesi için Network1 belirtilen M0.1 yardımcı rölesinin enerjilenmesi ve T32

zamanlayıcısının enerjisiz olması gerekmektedir.

Network7: M0.1 yardımcı rölesinin ve T32 zamanlayıcısının açık kontakları ve T33

zamanlayıcısının kapalı kontağı üzerinden Q0.2 çıkışı bağlanmıştır. Q0.2 çıkışı, matkap

tezgahına bağlanmış olan motorun geri yönlü çalışarak yukarı çıkmasını sağlayan röle olarak

ayarlanmıştır. M0.1 yardımcı rölesi enerjili, T32 zamanlayıcısı enerjili ve T33 zamanlayıcısı

enerjisizken bu çıkış enerjilenir. Q0.2 çıkışı Q0.1 den hemen sonra enerjilenerek delme işlemini

tamamlayan matkabın yukarı çıkmasını sağlamaktadır.

Network8: Bu networkte Q0.0 çıkışı I0.0 girişi ve M0.2 yardımcı rölesinin normalde açık

kontakları üzerinden bağlanmıştır. Q0.0 çıkışına, taşıma bandını hareket ettiren motorun rölesi

bağlıdır bant tek yönde hareket etmektedir. Q0.0 çıkışı, başlama anahtarı kapalı ve M0.2

21

yardımcı rölesinin network4 ve network5 de belirtilen şartlara göre ayarlanmış durumuna göre

enerjilenir. Q0.0 çıkışı yani bant motoru sensör cisim algılamadığı durumda veya malzeme

işleme adımları tamamlandığında enerjilenerek bant hareketi sağlanır.

Network9: Matkap tezgahının tahriki olan asenkron motorun açma kapama anahtarı

olarak görev yapacak olan röle Q0.5 çıkışına bağlanmıştır. Bu networkte Q0.5 çıkışı I0.0 girişi

açık kontağı ve M0.2 yardımcı rölesi kapalı kontağı üzerinden bağlanmıştır. Sensör cisim

algıladığında malzeme işleme adımları tamamlayıncaya kadar matkabın çalışması sağlanır.

Network10: Bu networkte T34 zaman rölesinin IN girişine Q0.2’nin açık kontağı

bağlanmıştır. T34 zamanlayıcısının zaman tabanı 10 msn olup PT değeri 300 olarak

belirlenmiştir. Q0.2 çıkışı enerjilendiğinde, 300×10 msn=3 sn sonra T34 zamanlayıcısının çıkışı

logic1 olur.

Network11: Q0.4 çıkışı T34 zamanlayıcısının normalde açık kontağı üzerinden

bağlanmıştır. T34 zamanlayıcısının çıkışı enerjilendiğinde Q0.4 çıkışıda enerjilenir. Q0.4

çıkışına malzemenin işlenmesi sırasında sabitlenmesi için kullanılan kapı kilit motorunun

(üniversal motor) geri çekme rölesi bağlıdır. Q0.4 çıkışı aktif olduğunda sıkıştırma işlemi

yapıyor olan motor geri çekerek malzemeyi serbest bırakır.

Network12: Q0.3 çıkışı, Q0.1 veya Q0.2 çıkışlarının normalde açık kontakları ve T34

zamanlayıcısının normalde kapalı kontağı üzerinden bağlanmıştır. Q0.3 çıkışına malzeme

sabitlemede kullanılan kapı kilit motorunun ileri (itme) rölesi bağlanmıştır. Bu çıkış aktif

olduğunda kilit motoru itme sağlayıp işlenecek olan malzemeyi sıkıştırıp sabitleyerek sağlıklı bir

delme işlemi yapılmasını sağlar.

2.2.2. Bir Fazlı Sürekli Kondansatörlü Asenkron Motor

220 Volt şebeke gerilimi ile çalışan bu motor bir fazlı ASM’lerden sürekli kondansatörlü

tiptir. Güç değeri 250 Watt’tır. Bu motor matkap tezgahı ilen bütün halde olup matkaba hareket

kazandıran motordur.

Bu motora gerektiğinde hareket kazandırmak gerektiğinde durdurmak için bir röle ile

anahtarlama yapılmıştır. Röle bobin uçları PLC’nin Q0.5 girişine bağlanmıştır. PLC programına

22

göre uygun zamanlarda bu çıkış aktif olur röle enerjilenir ve motor çalışarak matkap malzeme

işlemeye hazır hale getirilir.

Şekil 2.2- Çalışmada kullanılan bir fazlı sürekli kondansatörlü asenkron motor

2.2.3. Silecek Motorları (Sürekli Mıknatıslı Doğru Akım Motorlar)

Çalışmada bu motorlardan iki adet kullanılmıştır. Birisi taşıma bandına hareket

kazandırmada diğeri ise matkabı aşağı yukarı hareket ettirmede kullanılmıştır. Bant tahriki olarak

kullanılan motorun nominal gerilim değeri 24 Volt’tur fakat çalışmada 12 volt ile beslenmiştir.

Sebebi ise motorla bütün olan salyangoz dişli redüktör ile motor hızının düşürülmesine rağmen

bu hızın dahi çalışma için hızlı olmasıdır. Sargılarına uygulanan gerilim düşürülerek sargılardan

daha az akım akıtılıp motorun devir sayısının düşürülmesi hedeflenmiştir. Benzer şekilde

matkaba aşağı yukarı hareket veren silecek motoruda nominal değeri ile değil de 5 volt ile

beslenmiştir. Hedef yine daha düşük bir devir sayısı elde etmektir. Düşük gerilimle beslemede

amaçlanan hedefe ulaşılmıştır. Bant motoru anahtar görevi yapan bir röle üzerinden PLC’nin

Q0.0 çıkışına bağlanmıştır. Matkabı hareket ettiren motor ise aşağı ve yukarı hareket ettiği için

iki adet röle üzerinden PLC’nin Q0.1 ve Q0.2 çıkışlarına bağlanmıştır.

23

Şekil 2.3- Çalışmada kullanılan silecek motorları

2.2.4. Kapı Kilit Motoru (Üniversal Motor)

Kapı kilit motoru çalışmada bant üzerinden gelip işlenecek olan malzemeyi sabitlemek

için kullanılmıştır. Malzeme matkabın deleceği noktada sensör ile algılanıp durdurulduktan sonra

bu motor vasıtasıyla sıkıştırılarak sabitlenir ve matkabın rahat ve sağlıklı bir delme yapması

sağlanır. Bu motorda 5 volt ile beslenmiştir. İleri ve geri hareket sağlamak için birer röle

üzerinden PLC’nin Q0.3 ve Q0.4 çıkışlarına bağlanmıştır.

Şekil 2.4- Çalışmada kullanılan kapı kilit motoru

2.2.5. Röleler

PLC’nin giriş ve çıkışlarına bağlanan elemanlar röleler üzerinden bağlanmıştır. Giriş ve

24

çıkışta oluşacak istenmeyen bir durumun PLC’ye zarar vermesi istenmemektedir. Bu sebeple

röleler kullanılmış ve bir nevi PLC cihazı arızalardan izole edilmiştir. Röleler ve çalışmaları

hakkında bilgi Bölüm 1 de verilmişti.

2.2.6. Güç Kaynağı

Güç kaynağı olarak masaüstü bilgisayarlarda kullanılan güç kaynakları kullanılmıştır. Bu

güç kaynakları anahtarlamalı güç kaynakları olarak bilinirler ve küçük ebatlarına rağmen yüksek

güç değerlerine çıkabilirler. Çıkışlarından büyük değerlerde akım verebilme özellikleri vardır.

Çalışmada güç kaynağı ile sürekli mıknatıslı doğru akım motorlarının, üniversal motorun ve

sensörün beslemesi yapılmıştır. Güç kaynağının çıkışında +3.3 volt, +5 volt, +12 volt, -12 volt

gibi farklı gerilim kademelerinde DC voltaj bulunmaktadır.

2.3. SİSTEMİN GENEL ÇALIŞMASI

Yapılan uygulamada taşıma bandı üzerinden gelen malzeme sensör vasıtasıyla algılanır.

Sensör cismi algıladığı anda bağlı bulunduğu PLC girişine sinyal gönderir. PLC aldığı bu sinyal

ve hafızasındaki program dahilinde taşıma bandını hareket ettiren motorun enerjisini keser ve

matkabı aşağı indiren motora ileri hareket komutu, kilit motoruna sıkıştırma komutu ve matkaba

çalışma komutu gönderir. 5 saniye boyunca sistem bu konumunu korur. 5 saniye delme işlemi

yapıldıktan sonra matkabı düşey doğrultuda hareket ettiren silecek motorunun devir yönü

değiştirilerek matkabın yukarı çıkması sağlanır. Motorun geri dönüş hareketi 4 saniye boyunca

devam eder. Matkap yukarı çıkmaya başladıktan 3 saniye sonra kapı kilit motoru geri çektirilerek

bant üzerindeki malzemenin sıkıştırılması sona erdirilir. 4. Saniye sonunda matkap ve matkabı

yukarı çıkaran motorun enerjisi kesilerek banda tekrar hareket kazandırılır.

25

Şekil 2.5- Sistemin genel görünümü

3. SONUÇ VE ÖNERİLER

Bu çalıĢmada endüstriyel alanlarda malzeme iĢlemede kullanılabilecek otomatik

noktasal delik açmaya yönelik bir uygulama gerçekleĢtirilmiĢtir. Uygulamada kontrol PLC

cihazı ile sağlanmıĢtır. Cismin algılanması cisimden yansımalı sensör ile yapılmıĢ ve

malzeme iĢleme PLC kontrolünde matkap tezgahı ile sağlanmıĢtır. Endüstriyel boyutuyla

taĢıma bandı kullanılmıĢ ve üzerinde taĢınan cisimler sensör vasıtasıyla algılanıp

iĢlenmiĢtir.

ÇalıĢmada, baĢlangıçta hedeflenen taĢıma bandı üzerinde taĢınan malzemelere sabit

noktadan seri üretim Ģeklinde delik açma iĢlemine ulaĢılmıĢtır. Endüstriyel bir

entegrasyonda kullanılabilecek bu çalıĢmada ürün bandından gelen malzemeler hedeflenen

malzeme iĢlemeye uygun Ģekilde konumlandırılmıĢ cisimden yansımalı sensör ile

algılanmıĢtır. Algılama iĢlemi ile birlikte bant durdurulmuĢ ve cisim sabitlenmiĢtir. Bu

iĢlemlerle eĢ zamanlı olarak matkap çalıĢtırılmıĢ ve dokuz saniyelik malzeme iĢleme

sürecine geçilmiĢtir. Uygun diĢli adım büyüklüğüyle dokuz saniyeli sürede malzeme

üzerinde yaklaĢık sekiz santimetre derinliğinde delik açılıp malzeme iĢleme süreci

sonlandırılmıĢtır. ĠĢleme sona erdikten sonra banda tekrar hareket kazandırılıp taĢıma

bandındaki, sıradaki malzemelerinde aynı süreçten geçirilip süreç devamlılığı sağlanmıĢtır.

Sonuç olarak hedeflenen endüstriyel otomasyon süreçlerinde kullanılabilecek bir

malzeme iĢleyicisi yapımı gerçekleĢtirilmiĢtir.

Yapılan bu uygulamada malzeme iĢleme tek boyuttadır ve sadece iĢlenecek

malzemede delik açmaya yöneliktir. Yani malzeme üzerinde delinecek nokta sabittir. Bu

uygulamayı ileri boyutlara taĢıyarak çalıĢmada ki matkap ucuna üç boyutlu hareket

kazandırılarak malzemede istenilen noktanın delinmesi sağlanabilir. TaĢıma bandının da

sisteme entegrasyonu ile bir nevi endüstriyel cnc tezgahı oluĢturulabilir. Üç boyutta

çalıĢma için kontrolü kolay step motorlar sürücülüğünde somun vidalı mil sistemleri

kullanılabilir.

4. KAYNAKLAR

[1] ÖZDAMAR, C., “PLC Teori ve Uygulama1”, Birsen Yayıncılık, 1-59, 2009.

[2] AKPINAR, S., “PLC Ders Notları”, Karadeniz Teknik Üniversitesi Elektrik-

Elektronik Mühendisliği, 1-87, 2010.

[3] ÇETĠN, R., “S7-200 PLC’lerle Otomasyon”, Recep Çetin, 4. Baskı, 157-159,

Eylül 2006.

[4] ÖZÇIRA, S., BEKĠROĞLU, N., AYÇĠÇEK, E., “Bir Fazlı Asenkron

Motorların Karakteristiklerinin Ġncelenmesi, KarĢılaĢtırılması ve Uygun

Yolverme Mekanizmasının Seçimi”, YTÜ Elektrik Mühendisliği, www. emo.

org. tr/ekler/5a3180884b8e608_ek.doc, Mayıs 2011 erişimli.

[5] DEMĠRBAġ, ġ., “Fırçasız DA Motorların Similasyonu ve Analizi”, Gazi

Üniversitesi, Yüksek Lisans Tezi, 10, Ankara 1995.