BÖLÜM I
PLC’NİN TANITILMASI
1.1 PLC (Programlanabilir Lojik Kontrolör) Nedir?
Programlanabilir Mantıksal Denetleyici (Programmable Logic Controller – PLC) analog-dijital giriş/çıkış
bağlantıları aracılığıyla bir çok makine ve sistemi kontrol eden ve bu amaçla sayısal işlemleri, zamanlama,
sayıcı, veri işleme, karşılaştırma, sıralama, kendi bünyesinde 8-16 bit veri transferi ile programlama desteği
sağlanmış, giriş bilgilerini kullanarak, çıkış ünitelerine atayan giriş/çıkış, bellek, CPU ve programlayıcı
bölümlerinden oluşan entegre sistemidir.
Diğer bir tanımla; Endüstriyel uygulamaların her dalında yapılan genel amaçlı kumanda ve otomasyon
çalışmalarının bir sonucu olan PLC tekniği, kullanıcılara A‟dan Z‟ye her türlü çözümü getiren komple bir
teknoloji alt gurubudur.
Endüstriyel kontrolün gelişimi PLC‟lerin gerçek yerini belirlemiştir. İlk önce analog kontrolle başlayan,
elektronik kontrol sistemleri zamanla yetersiz kalınca, çözüm analog bilgisayar adını verdiğimiz sistemlerden
dijital kökenli sistemlere geçmiştir.
Dijital sistemlerin zamanla daha hızlanması ve bir çok fonksiyonu, çok küçük bir hacimde dahi
yapabilmeleri onları daha da aktif kılmıştır. Fakat esas gelişim, programlanabilir dijital sistemlerin ortaya
çıkması ve mikroişlemcili kontrolün aktif kullanıma geçirilmesinin bir sonucudur. Mikroişlemcili kontrolün,
mikroişlemci tabanlı komple sistemlere yerini bırakmak zorunda kalması, Z80 ile aylarca süren tasarlama
süresinin yanında, en azından 50 tane baskı devre yaptırmak zorunda kalınması ve en küçük değişikliğin bile
ağır bir yük olmasının bir sonucudur. İşte bu noktada PLC‟ler hayata girmeye başlamıştır.
İlk ticari PLC, 1969 yılında MODICON firması tarafından geliştirilmiştir. O yıllarda, röleli kumanda
devreleri yerine kullanılmak üzere geliştirilen bu cihaz ile yalnız temel lojik işlemler yapılabildiğinden PLC
olarak adlandırılmıştır. İlk PLC „nin endüstride başarı ile uygulanmasından sonra, Allen-Bradley, General
Electric, GEC, Siemens ve Westinghouse gibi firmalar orta maliyetle yüksek performanslı PLC‟ler üretmişler,
daha sonra Mitsibishi, Omron ve Toshiba gibi firmaların ucuz maliyette yüksek performanslı PLC‟ler
geliştirmelerinden sonra, bu cihazlar endüstriyel otomasyon devrelerinde yaygın olarak kullanılmaya
başlanmıştır.
Günümüzde üretilen denetleyicilerde, temel lojik işlemlere ek olarak aritmetik ve özel matematiksel
işlemler yapabilmekte ve bu nedenle daha karmaşık kumanda ve kontrol işlevleri geçekleştirilebilmektedir.
Bu denetleyicilerin geri beslemeli kontrol devrelerinde de kullanılmaya başlanması, alışılagelmiş PLC
adının tartışılmasına neden olmuştur. Bir çok üretici firma, bu denetleyicilerin hem lojik temelli kumanda
devrelerinde hem de geri beslemeli kontrol sistemlerinde kullanılmaları nedeni ile, PLC yerine Programlanabilir
Denetleyici (Programmable Controller) adını kullanmayı uygun bulmuş ve kişisel firmalar ise, kişisel
bilgisayarlarla karıştırmamak ve ilk kez PLC adı ile üretildiğinden bu ismi kullanmayı sürdürmüşlerdir.
Şekil 1.1-PLC‟nin Çevresel Elemanlarla Etkileşimi
Şekil 1.1‟deki blok diyagramda da gösterildiği gibi PLC; sensörlerden aldığı bilgiyi kendine verilen
programa göre işleyen ve iş elemanlarına aktaran bir mikroişlemci sistemdir. Sensörlere örnek olarak,
herhangi bir metali algılayan ekdüktif sensör, statik elektrik bir cismi hisseden kapasitif sensör, ışığı algılayan
optik sensör, PLC girişine uygun gerilim vermede uygulanan buton ve anahtarlar verilebilir. İş elemanları için
ise PLC çıkışından alınan gerilimi kullanarak hareket enerjisi uygulanan motorlar, bir cismi itme ve çekmede
kullanılan silindirler, ışık yayan lambalar uygun örneklerdir.
Son yıllarda endüstride PLC kullanımına olan talebin hızla artmasının nedenleri, PLC‟nin özellikle
fabrikalarda otomasyon, asansör tesisatları, otomatik paketleme, enerji dağıtımları sisteminde ve taşıma bandı
sistemlerinde, doldurma sistemlerinde ve dana birçok alanda üretimi destekleyen ve verim artışının yanı sıra
ürün maliyetinin minimuma çekilmesidir. Klasik röleli kumanda sistemlerinin yerlerine PLC sistemi ile
programlanabilir kontrol sistemlerinin alması teknik yönden büyük bir yeniliktir.
Küçük boyutlu birkaç PLC modeli dışında yeni üretilmekte olan bütün PLC modellerinde, bir kontrol
algoritması yazmak için gerekli basit aritmetik işlemler yapılabilir. Bir PLC‟nin endüstriyel otomasyon
devrelerinde, lojik denetleyici veya endüstriyel kontrol sistemlerinde, sayısal denetleyici olarak kullanılması;
PLC‟lerin işlem yeteneğinden çok amaca uygun olarak giriş/çıkış birimlerinin varlığı ile ilgilidir. Eğer bir PLC‟de
analog işaretleri sayısal işaretlere dönüştüren (ADC) ve sayısal işaretleri analog işaretlere dönüştüren (DAC)
giriş/çıkış birimleri yoksa veya bu birimler PLC‟ye bağlanmıyorsa, işlem yeteneği ne olursa olsun bu PLC‟yi
sayısal denetleyici olarak kullanmak olanaksızdır.
PLC‟lerin en yaygın kullanıldığı alanlar, endüstriyel otomasyon devreleridir. Bilindiği gibi, endüstriyel
otomasyon devreleri lojik fonksiyonlarla ifade edilebilen sistemlerdir. Geleneksel olarak yardımcı röle veya
kontaktör, zaman rölesi ve sayıcı gibi elemanlarla düzenlenen endüstriyel otomasyon devreleri, günümüzde
yerini PLC‟li endüstriyel otomasyon devrelerine bırakmıştır.
0oC-60oC arasındaki sıcaklıklarda ve %0-%35 nem oranındaki koşullarda güvenle kullanılabilen
PLC‟lerin giriş/çıkış birimlerinde 24VDC yada 110, 220VAC gerilimler kullanılabilir.
SENSÖRLER PLC İŞ
ELEMANLARI
PROGLAMLAYICI
(PROGRAM)
1.2 PLC’lerin Gelişimi ve Tercih Sebepleri:
25 yıl önce sanayi uygulamalarında kullanılmaya başlanmış ve son 10 yıldır IDEC, FESTO,
MITSUBISHI, SIEMENS, AEG, OMRON, TOSHIBA, WESTINGHOUSE, GENERAL ELECTRIC, GEC gibi
firmaların, tabanı ve programlama mantığı birbirine çok yakın, kendi aralarında değişik üstünlükler ile ayrılan
PLC sistemlerini geliştirmeleriyle, otomatik kontrol sistemlerinde hız, kontrol, güvenlik, ürün kalitesi yanı
sıra,yeni bir ürün imali için kumanda devrelerinin yeniden oluşturulması, montajı ve bağlantıları yerine sadece
PLC programlama ile giderilmesi çok büyük bir avantaj sağlamıştır. Bu da PLC tabanlı kontrol sistemlerinin
endüstriyel otomasyon, devrelerinden vazgeçilmez bir sistem olarak kullanılması ve her geçen gün yeni
özellikler ile güncelleştirilmesi gereğini doğurmuştur.
PLC‟lerin kullanılmadığı tarihlerde sistem ihtiyaçları değiştiği zaman röle bobin bağlantılarının komple
değiştirilmesi gerekmekteydi. Böyle bir durumda eski modellerin her birinin değiştirilmesi mümkün olmakla
birlikte gerek üretim hızı ve verim gerekse ekonomik açıdan bir takım dezavantajlar oluşturmaktadır.
programlanabilir denetleyiciler geleneksel röleli kontrol devrelerinde birçok elle bağlantı işlemini elemine eder.
İşlemci tabanlı kontrol sistemi olan PLC sistemi ile röleli geleneksel sistemler karşılaştırıldığında
PLC‟nin küçük ve pahalı olmaması ayrıca bir üstünlük sağlar. Bunun yanı sıra programlanabilir denetleyiciler
güvenilirlik, düşük güç tüketimi, kolay yayılma yeteneği, çeşitli sistemlere bağlanabilirlik, yeniden
programlanabilme, ve esneklik gibi avantajlar sağlar.
1.3. Kontrol Sistemi Bakımından PC ve PLC’lerin Karşılaştırılması
Endüstriyel kontroldeki yeni trendler, software tabanlı kontrol sistemlerini gündeme gelmesine yol
açmıştır. Kontrol sistemleri için PC tabanlı ya da PLC‟ye dayalı kontrol yapısında karar vermeden önce,
dikkate alınması gereken tüm noktaların titizlikle analiz edilmelidir.
PLC Kontrol Sistemi PC Tabanlı Kontrol Sistemi Kullanıcı Sorumluluğu Yüksek Kullanıcı Riski Yüksek
Satıcı Sorumluluğu Düşük
Şekil 1.2 PC ile PLC‟nin Karşılaştırılması
1.3.1. Donanım
PLC adından da anlaşıldığı gibi, PLC‟de bir bilgisayarın en önemli özellikleri görülür. Fakat bu onun
herhangi bir bilgisayarla aynı özelliklere sahip olduğunu göstermez. O kontrol amaçlı bir bilgisayardır; 55
derece sıcaklıkta bile rahatlıkta çalışır, bir ekran yada disket sürücüsüne ihtiyacı da olmayıp, kendi başına
günde 24 saat çalışabilir.
RİSK/
SORUMLULUK
EKSENİ
PLC‟lerin ortaya çıkışlarındaki temel noktalardan biride, önceden hazırlanmış ve kendi başına
çalışabilecek parçaları birleştirerek, sorunları çözmektir. Sadece programınızı hazırlar ve programınızı kontrol
edersiniz. Tasarım çalışmaları sırasında, elektronik iç yapıyla veya direkt olarak işlemci dili ve yapısıyla
ilgilenilmediği için çok daha az bilgi ve uzmanlık gerektiren bu sistem, aynı zamanda kullanıcının hata
yapmasını da zorlaştıran özelliklere de sahip olduğu için, bütün tasarımcılara tavsiye edilir.
Amatör veya profesyonel bir otomasyoncu olmak, bu sistemlerin kullanımında bir sorun çıkarmaz. Bir
bilgisayarın kontrol işlemleri için, hem maliyeti yüksektir, hem de kontrol işlemlerinde her zaman gerekli
olmayacak bir çok parçayı standart olarak içerir; fakat bizim için gerekli olan en temel ihtiyaç olan endüstriyel
giriş ve çıkışları sağlamaz.
Endüstriyel giriş ve çıkışlar, bilgisayarınızın çalıştığı 5V değerlerinin çok üstündedir, tabi akım yönüne
de bakılırsa, bilgisayarın bu kadar yüksek akımların onda biriyle bile baş edebilmesi ihtimal dışıdır. Bir
PLC,seçilen tipe bağlı olmakla da beraber, 24V DC veya 220V AC gibi her yerde kullanılabilecek, bir motoru
veya başka bir elektro mekanik aleti kumanda edebilecek çıkış voltajlarına, ve ister dijital isterse de analog
sinyal olsun çeşitli girişlere sahiptir. Bu girişlere bir düğmeyi, bir alarm çıkışını veya başka bir aletten gelen
sıcaklık çıkışları da bağlanabilir. Bağlantıların yapılmasından ve program yazılmasından sonra; makineleri
kumanda edecek olan PLC; girişlerdeki voltaj değerini okur, önceden yazılmış olan komutların gösterdiği
işlemleri yapar ve istenilen çıkışlara voltaj verir yada vermez.
Bir bilgisayara çeşitli kartlar takarak belli bir seviyeye kadar dijital ve analog giriş/çıkış yapmak mümkün
olabilir yani kontrol ve kumanda işlemleri yerine getirilebilir. Fakat bütün bunları yapmak için, bilgisayarın iç
yapısıyla ilgili bir çok bilgiye ihtiyaç duyulur. Bilgisayarı, günde 24 saat gibi onun başa çıkamayacağı sürelerde
ve onun giremeyeceği küçük panolarda kullanmak ve benzeri bir çok sorunla daha uğraşmak , hem vakit hem
de maddi yönden avantaj sağlamaz.
1.3.1.1. Donanım Kullanım Süresi Maliyetleri
PC dünyasındaki gelişmelerin, sistemin güncelliğini koruyabilmesi için her 2 ile 4 yılda bir yenilenmesi
gerekmektedir. Diğer taraftan, endüstriyel teknolojiler için bu süre, 5 ile 7 yıl olarak ön görülmektedir.
Başka bir deyişle, PC tabanlı bir sistemin, güncel teknolojideki yeniliklere adapte olabilmesi açısından
kullanım önemli bir husustur. PC tabanlı kontrol sistemi için, seçimde kritik olan ve yukarıda açıklanan
etkenlerin her birinde risk/sorumluluk analizi yapılmalıdır. Analizi genele yayınca, sistem sorumluluğunun kimin
üzerinde yoğunlaşmasının tercih edildiği belirleyici olacaktır.
Ayrıca, konuya satış sonrası destek olma açısından bakıldığında, PC tabanlı kontrol sisteminde,
sistemi temin eden kaynaklar çoğalacağından, firmaların bu konudaki sorumluluğu da azalacaktır.
1.3.2. Yazılım
PC tabanlı kontrol sistemleri, uygulama için gerekli operasyonları gerçekleştirecek şekilde geliştirilen bir
yazılım sistemidir. Bu nedenle bu tip sistemler, aynı zamanda yazılım motoru(soft control engine) olarak ta
adlandırılmaktadır.
Unutulmamalıdır ki, PC tabanlı kontrol sistemi istendiğinde özel işletim sistemi için geliştirilmektedir. Bu
noktada asıl mesele bir işletim sisteminin seçimidir. Windows NT, kabul edilebilir bir işletim sistemi olarak
düşünülebilir.
1.3.3. Hafıza
Mbyte veya Gbyte düzeyinde hafıza gereksimi olan uygulamalarda, PLC‟ler genelde yardımcı
işlemci(microprocessor) desteğine ihtiyaç duymaktadırlar. PC tabanlı sistemlerin, sabit disklerinin Gbyte
düzeyine erişmesi, yüksek hafıza gereksimi olan uygulamalarda avantaj sağlamaktadır.
1.4 Kontrol Sistemi Bakımından PLC ile Elektro mekanik Sistemlerin Karşılaştırılması
Bir tesiste elektriksel olarak yapılabilen en basit kontrollerden birisi de kilitleme devresidir. Kontrol
tekniğinde kilitleme devresi olarak başlangıçta röle-kontaktör kombinasyonları daha sonraları ise transistor ve
TTL devreleri ile gerçekleştirilen VE, VEYA gibi kapı devreleri ve Flip-Flop‟lar kullanılmıştır. Teknolojik
gelişmeler paralelinde mikroişlemcilerin gelişmesi sonucu elektro mekanik kilitleme devrelerinin yerine geçen
PLC cihazları kullanılmaya başlanmıştır. Elektro mekanik kontrol sistemlerinde uygun şekilde bağlama,
kilitleme devrelerinde kullanılan ekipmanların birbirleri arasında, amacına uygun şekilde birleştirilmesidir.
Başka bir kilitleme için başka bir elektrik tesisatının yapılması gerektiği açıktır. Az sayıda cihazın kullanıldığı bir
kilitlemede böyle bir tesisatı yapmak yada değiştirmek zor değildir ama kullanılan materyaller arttıkça bunların
bağlanması ve düzenlenmesi oldukça zaman alır ve oldukça fazla işçilik gerektirir. Bu tip tesisat ve kontrol
yöntemleri seri üretim yapan tesisler ve otomatik çalışması gereken bantlarda büyük önem taşırlar. Bu tip
sistemlerde emniyetli kontrol çok önemli bir rol oynar. Bununla birlikte yarıiletken teknolojisinin hızlı gelişimi ve
buna paralel olarak entegre devre teknolojisi ile beraber bilgisayar sanayisinin kurulması, fabrika
otomasyonunda, bu tekniğin kolayca uygulanabilmesini sağlamıştır. Programlanabilir bir otomasyon ile
kontrolün otomasyon cihazlarına yazılan bir programdaki komutlar ile belirlendiğini görüyoruz.
Elektro mekanik kontroldeki gibi kontrol elemanları arasındaki elektriksel bağlantılar aynı zamanda
kontrol programını oluştururken bu modern yöntemde bu bağlantılar sadece giriş çıkış temin ederler. Böylece
bir otomasyon cihazından, bir programlama ünitesinden kontrolle ilgili olarak hazırlanmış olan bir programdan
ve giriş çıkış işaretlerinden oluşur. Hafızalı ve programlanabilir lojik kontrol cihazlarında istenen kontrol
fonksiyonları, bir program aracılığı ile komutlar şeklinde belirlenir. Basit bir programlama dilinde komutlardan
veya kontak planı şeklinde hazırlanan bir programdan yada fonksiyon planı şeklinde oluşturulan programdan
bir programlama ünitesi üzerinden belleğe verilir.
Otomasyon cihazının çalışması ile otomasyon cihazının kontrol ünitesi programı otomatik olarak tarar.
Bu taramalar sırasında bellekteki adresler sıra ile sorulur. Program komutlarının bir kez taranmasından sonra,
tarama otomatik olarak tekrarlanır. Bir otomasyon projesinin gerçekleştirilmesinde uygulamanın röle-
kontaktörler ile ve PLC cihazları ile olması halinde aradaki fark şu şekilde açıklanabilir :
Röle kontaktör sistemi ile PLC cihazları ile
1. Problemin belirlenmesi 1. Problemin belirlenmesi
2. Ön projelendirme ve cihaz seçimi 2. Cihaz seçimi
3. Akım yolu şemasının yapılması 3. Montaj
4. Cihazların montajı 4. Programın yazılması
5. Kablo lama işlerinin yapılması 5. Programın test edilmesi
6. Kablo lama testinin yapılması 6. İşletmeye alma ve değişiklikler
7. İşletmeye alma ve değişiklikler 7. Dökümanlama/Arşivleme
8. Dökümanlama/Arşivleme
Tablo 1.1- Röle ve PLC Cihazlarında Proje Gerçekleştirme Aşamaları
PLC cihazlarının otomasyonunda, elektro mekanik sistemlere nazaran ekonomik açıdan avantajlı
olmasının yanında, diğer önemli üstünlükleri nedeni ile günümüzde oldukça yaygın olarak kullanılmaktadır.
1.4.1 PLC’nin Elektro mekanik Sistemlerden Ana Üstünlükleri
Ana üstünlükleri şu şekildedir :
1) Elektriksel fonksiyon ve tüm kilitleme ile kontrollerin, otomasyon cihazların programı ile ilgili olması
nedeni ile herhangi bir değişiklik, yapılan elektrik tesisatından bağımsız olarak programlama cihazında tuşlara
basılarak yapılabilir.
2) Hiçbir hareketli yanı olmadığı için akım gerektirmez.
3) Elektro mekanik kontrol tekniğine göre enerji bakımından daha tasarrufludur.
4) Kapladığı hacim yönünden yer ve malzeme tasarrufu sağlar.
5) Bütün giriş çıkışlarda işaret seviyeleri LED‟lerle gösterildiği için tüm sinyallere hakim olma imkanı
mevcuttur. Arıza anında büyük kolaylık sağlar.
6) Programın elektriksel tesisatından bağımsız olması, dolayısıyla ile kısmi işletmeye alma yada
müsaade etmesi en büyük avantaj sayılmalıdır.
7) Projenin gerçekleştirilmesinde aşamalar daha kısa olduğu için zamandan tasarruf sağlanır.
8) Otomasyonda kullanılan programlar kolayca kopya edilebilir.
9) Güç çıkışları transistorlu olduğu için diğer kontaktörlü sisteme göre kontrol enerjisi tasarruf yönünden
de üstünlük sağlar.
Bir programlama cihazı ile bütün devreler programlanabileceği gibi ilgili bütün kilitlemeler, sayıcı
devreleri, flip-floplar, zaman devreleri oluşturulabilir. Kontrol genel olarak; analog ve dijital olarak
gruplandırılabilir. Analog bir kontrolde, kontrol büyüklüğünün genliği ve işareti önemlidir. Sayısal kontrolde ise
kodlanmış sayılar bilgiyi taşırlar.
Endüstriyel kumanda devreleri lojik temele dayanan aç-kapa (ON-OFF) ya da çalış-dur biçiminde
çalışan geleneksel olarak kontaktör, yardımcı röle ve zaman rölesi gibi elemanlarla gerçeklenen devrelerdir.
Yeterli sayıda giriş-çıkış birimleri,temel lojik işlemleri yapmak için gerekli komutlar,zamanlayıcılar ve
yardımcı rölenin işlevini üstlenecek saklayıcıların bulunduğu bir PLC ile geleneksel kumanda devrelerinin
işlevine sahip PLC‟li kumanda devreleri gerçeklenebilir.
Endüstriyel kumanda devrelerinin PLC‟lerle gerçeklenmesi iki adımdan oluşur:
A) Kumanda probleminin çözümü için gerekli lojik fonksiyonun veya kontaklı kumanda devresinin
tasarlanması,
B) Elde edilen lojik fonksiyonun veya kontaklı kumanda devresinin programlanması ve PLC‟ye
yüklenmesi
Kumanda probleminin çözümüne ilişkin lojik fonksiyonun veya kontaklı kumanda devresinin
tasarlanması için ya lojik devre tasarım yöntemlerinden, yada varolan endüstriyel kumanda devrelerinden
yararlanılır.
Şekil 1.3-Elektro mekanik sistemle kontrol
Lojik devre tasarım yöntemleri ile elde edilen lojik fonksiyonlar kolayca programlanabilir. PLC‟ler belirli
bir kumanda işlemi için tasarlanmış bulunan endüstriyel kumanda devrelerinin programlanmasına uygun
yapıdadır.
Tasarlanmış bir kumanda devresinin programlanması ve yazılan programın PLC program belleğine
yüklenmesi ile tasarım süreci tamamlanır. PLC‟ler için kumanda devresi ile ilgili kişilerin kolayca anlayıp
uygulayabileceği programlar kullanılır. programlama için ya özel bir programlayıcı,ya da PLC‟leri
programlamak amacıyla geliştirilmiş ve kişisel bilgisayarlarda DOS veya WINDOWS ortamında çalışan paket
programlar kullanılır.Özel programlayıcı cihazlarında, genellikle deyim listesi ile programlama, kişisel
bilgisayarlarda ise bütün programlama teknikleri kullanılır.
M
T
S
R
K2K1K1ON
OFF
K1 K2 K3
P
Şekil 1.4 -SIMATIC PLC cihazı ile kontrol
Sonuç olarak;
K1 ve K2 ye artık ihtiyaç yoktur. Tüm kablo bağlantılarına da ihtiyaç yoktur. Yapacağımız iş sadece
programı SIMATIC cihazına yüklemektir. Programı istediğimiz zaman değiştirebiliriz. Sistemi genişletme
imkanımız her zaman mevcuttur.
1.5. Bir Kontaklı Kumanda Devresi İle PLC Kumanda Devresinin Karşılaştırılması
Belirli işlevi yerine getirmek için tasarlanmış geleneksel kontaklı kumanda devresi, aynı yapı kullanılarak
bir PLC‟li kumanda devresine dönüştürülebilir. Bu şekilde gerçeklenmiş bir PLC‟li kumanda devresi, genellikle,
kontaklı kumanda devresi ile aynı işlevi görür. Bununla birlikte, her iki tür devre arasında, aşağıda açıklanan
nedenlerden dolayı farklı çalışma biçimleri ortaya çıkabilir.
Şekil 1.5 DIN ve ANSI standartlarına göre çizilmiş bir kumanda devresi
1.Kontaklı kumanda devrelerinin işleyişi ile PLC‟li kumanda devrelerinin işleyişi farklıdır. PLC kumanda
devrelerinde, çıkışların hesaplanması, programda yazılan sıraya göre olur. Kontaklı kumanda devrelerinde ise,
böyle bir çalışma biçimi söz konusu değildir, devre elemanları paralel çalışır. Örneğin Şekil 1.5‟deki kontaklı
kumanda devresinde, S1 butonu basıldığında K1 ve K2 kontaktör bobinleri aynı anda gerilim alır. Bu kumanda
devresinin PLC ile gerçeklenmesi durumunda Şekil 1.6‟da ise, önce K1 kontaktörüne ilişkin çıkış değeri, daha
sonra K2 kontaktörüne ilişkin çıkış değeri hesaplanır.
M
T
S
R
POFFON
K3
E0.0 E0.1 E0.2
A0.0
SIMATIC S5
Program ile
Şekil 1.6. PLC giriş çıkış noktaları ve merdiven diyagramı
Her iki devrenin çalıştırılması durumunda, çıkışların aldığı değerleri hesaplamak için önce Şekil 1.6‟da
verilen devreyi tekrar göz önüne alınırsa kontaklı kumanda devrelerinde, kontaktör veya rölenin bobin
devresine gerilim uygulandıktan belirli bir süre sonra kontakları konum değiştirir. Bobinine gerilim uygulanan bir
kontaktör ün kontaklarının konum değiştirmesi için geçen süre kapama gecikmesi olarak tanımlanır ve bu
değer kontaktörün tipine bağlı olarak 10 ms ile 50 ms arasında değişir. Örneğin Şekil 1.5 de verilen kontaklı
kumanda devresinde , S1 butonuna basıldığında K1 ve K2 kontaktör bobinlerine aynı anda gerilim uygulanır.
Bu kontaktörlerden kapama gecikmesi daha kısa olan kontaktör devreye girer. Kapama gecikmesi daha uzun
olan kontaktör hiçbir zaman devreye giremez.
Her iki kontaktör kapama gecikmelerinin eşit olması durumunda hangi kontaktörün daha önce devreye
gireceği belirsizdir, devreye ilk giren kontaktör devrede kalır. Şekil 1.5‟de verilen kumanda devresi PLC ile
gerçeklenmek istendiğinde PLC giriş-çıkış bağlantıları ve merdiven diyagram programı Şekil 1.6‟daki gibi olur.
Şekil 1.6‟da verilen merdiven diyagram programı yürütüldüğünde, sırayla aşağıdaki işlemler gerçekleşir.
X1 ve X2 giriş değerleri okunur ve giriş görüntü belleğine alınır. Yalnız S1 butonuna basılması
durumunda, giriş görüntü belleğine X1=1 ve X2=0 dır.
Merdiven diyagramının birinci basamağındaki Y1 çıkış değeri hesaplanır ve saklanır.Y1 çıkışı; X1=1,
X2=1 ve Y2=0 olduğundan Y=1 olacaktır.
Y1 ve Y2 değerleri çıkış görüntü belleğine yazılır, çıkış birimine transfer edilir ve 1. adıma dönülür.Y1=1
ve Y2=0 olduğundan K1 kontaktörü bobini gerilim alır ve devreye girer.K2 kontaktörü ise devreye giremez
Tekrar 1. Adıma dönüldüğünde, S1 butonu serbest bırakılmış olsun. Bu durumda Y1 değeri, önceki
adımda Y1=1 olduğundan, Y1 çıkışı lojik 1 değerinde kalacaktır.S0 durdurma butonuna basıncaya kadar Y1=1
değerini koruyacaktır. Bu devrede Y2 çıkışı hiçbir zaman etkin olamaz.
Y1 ve Y2 çıkışlarına ilişkin lojik fonksiyonlar yazılarak olası giriş kombinasyonların, Y1 ve Y2 değerleri
bir tablo bir tablo halinde verilebilir.Y1 ve Y2 çıkışlarına ilişkin lojik fonksiyonlar.
Y1+=X1.(X2+Y1).Y2‟ Y2+=X1.(X2+Y2).(Y1+)‟
biçiminde verilebilir. Bu fonksiyonlara göre, X1 ve X2 girişlerinin çeşitli kombinasyonlarında, Y1, Y1+ ve Y2,
Y2+ çıkışlarının aldığı değerler Tablo 1.2‟deki gibidir.
Satır X1 X2 Y1 Y2 Y1+ Y2+ Açıklama
1 1 0 0 0 0 0 Başlangıç durumu
2 1 1 0 0 1 0 S1‟e basılması durumu
3 1 1 1 0 1 0 K1 enerjilenir.
4 1 0 1 0 1 0 S1‟in bırakılması
5 0 0 1 0 0 0 S0‟e basılması
6 0 0 0 0 0 0 Başlangıç durumu
Tablo 1.2. X1 ve X2 girişlerinin çeşitli kombinasyonlarında, , Y1, Y1+ ve Y2, Y2+ çıkışları
Şekil 1.6 „de verilen merdiven diyagramı programında, Y1 ve Y2‟ye ilişkin program basamaklarının yeri,
değiştirildiğinde, devrenin çalışma biçimi değişir. Örneğin, Y2‟ye ilişkin basamak daha önce yazılırsa, bu kez
S1 butonuna basıldığında, Y2=1 olur ve Y1 çıkışı hiçbir zaman(Y1=1) olmaz.
Şekil 1.7 Kontaklı Kumanda Devresi
2.Kontaklı kumanda devrelerinde, kontakların fiziksel yapısından kaynaklanan kısıtlamalar vardır.
Boolen Cebri aksiyomunun her zaman geçerli olabilmesi için butona basıldığında kontaklar konum
değiştirirken de, devrenin sürekli kapalı kalması gerekir.
Kontaklı kumanda devrelerinde kullanılan buton, kontaktör veya röle gibi elemanlara ilişkin kontaklar,
özel yapılar dışında, genellikle bu özelliği sağlamaz. Bu nedenle, herhangi bir kontaktör yada röle bobinine
ilişkin normalde açık(NA) ve normalde kapalı (NK) kontaklar içeren geri beslemeli bir kontaklı kumanda
devresi, öngörüldüğü gibi çalışmayabilir. Şekil 1.7‟de bu tür bir kontaklı kumanda devresi ve aynı devrenin PLC
ile gerçeklenmesi halinde Ladder diyagramı programı verilerek, her iki devrenin çalışması karşılaştırılmıştır.
Şekil 1.8 PLC‟li Kumanda devresi
Bu iki devre için, S1 butonuna ardarda iki kez basılıp bırakıldığında, Y1 ve Y2‟nin alacağı değerler
Tablo1.3‟daki gibi değişir.
Tablo 1.3.Kontaklı kumanda ve PLC‟li kumanda devrelerinde S1‟e göre Y1,Y2 çıkışları
Her ne kadar kontaklı kumanda devrelerinin çalışma biçimi ile merdiven diyagramı programının
yürütülüş biçimi farklı olsa da aynı sonuç elde edilen devrelerde vardır.
1.6. Programlayıcı Birimi:
Programlayıcı arabirimi PLC‟leri programlamak ve yazılan programın derlenip program belleğine
yüklenmesi amacıyla kullanılır. Programlayıcı birimi mikroişlemci tabanlı bir özel el cihazı olabileceği gibi bir
kişisel bilgisayarda olabilir. Bu birim, programın yazılması, PLC‟ye aktarılması ve istenirse çalışma sırasında
giriş/çıkış veya saklayıcı durumlarının gözlenmesi ya da bazı parametrelerinin değiştirilmesi olanakları sağlar.
Günümüzde PLC‟leri programlamak için daha çok kişisel bilgisayarlar kullanılır. Herhangi bir kişisel
bilgisayara yüklenen bir editör-derleyici program yardımıyla PLC‟ler daha kolay bir biçimde programlanabilir.
Her PLC üreticisi firma, özellikle kumanda devreleri ile ilgili kişilerin kolayca kullanabilecekleri veya uyum
sağlayabilecekleri editör derleyici programları geliştirmişlerdir. Programlama için kişisel bilgisayarlarda Dos
Kontaklı
Kumanda PLC’li Kumanda
S1 Y1 Y2 Y1 Y2 Açıklama
0 0 0 0 0 Başlangıç durumu
1 0 1 0 1 S1‟e basılı durumu
0 0 0 1 1 K1 enerjilenir
1 0 1 1 0 S1‟in bırakılması
0 0 0 0 0 S0‟a basılması
veya Windows ortamında çalışan paket programlar kullanılır. Özel programa cihazlarında, genellikle deyim
listesi ile programlama, kişisel bilgisayarlarda ise bütün programlama teknikleri kullanılmaktadır.
1.7. PLC Bölümlerinin İncelenmesi
1.7.1. PLC’nin Donanımı: Genel olarak PLC aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi bölümlere ayrılmıştır:
A) Giriş-Çıkış Birimleri (Input-Output Sections)
B) Merkezi İşlem Birimi (Central Processing Unit-CPU)
C) Bellek (Memory)
D) Sinyal Taşıma Sistemleri (BUS Systems)
E) Güç Kaynağı (Power Supply)
F) Programlama Cihazları (Programming Devices)
İlk etapta PLC‟yi 3 ana bölümde inceleyecek olursak; Merkezi işlem Birimi, Giriş/Çıkış Birimi,
Programlama birimi şeklinde ayırabiliriz. Aşağıdaki şekil bu bölümleri göstermektedir:
Şekil 1.9 PLC‟nin Bölümleri
1.7.1.1. Merkezi İşlem Birimi (CPU, Central Processing Unit) :
Merkezi İşlem Birimi PLC sisteminin beyni olup içerisinde çok çeşitli lojik kapı devreleri mevcuttur. CPU
bir mikroişlemci tabanlı sistem olup kontrol röleleri, sayıcı zamanlayıcı gibi fonksiyonları yerine getirir. CPU;
çok çeşitli sensör devrelerinden gelen giriş bilgilerini okuyarak bellekteki depolanmış kullanıcı programını
yerine getirerek, uygun çıkış komutlarına ve kontrol devrelerine gönderir.
Merkezi işlem birimi, güç kaynağı (power supply) ve işlemci-bellek (processor-memory) modülleri
arasındaki haberleşmeyi sağlar. Şekil 1.10‟da basitleştirilmiş blok şema görülmektedir.
Buton
Anahtar
Sensör
Giriş
Algılama
Elemanları
Giriş
ModülüMerkezi İşlem Birimi
Çıkış
Modülü
MÇıkış (yük)
Elemanları
Programlama Birimi
Şekil 1.10 Basitleştirilmiş CPU yapısı
Güç kaynağı birimi işlemci ve bellek ile birlikte Şekil 1.11‟de görüldüğü gibi bu iki birimi çevrelemiş
olarak da bulunabilir.
Şekil 1.11 CPU‟dan Ayrı Bulunan Güç Kaynağı Birimi
CPU deyimi sık sık işlemci (processor) deyimi ile birlikte kullanılmaktadır.
Programlanabilir denetleyicilerin beyni olan CPU ünitesinin büyük bir bölümünü işlemci-bellek birimi
oluşturmaktadır. Bu birimde;mikroişlemci, bellek çipleri, bilgi okuma ve bellekten bilgi isteme ve programlama
cihazıyla işlemcinin gereksinim duyduğu haberleşme devreleri bulunmaktadır.
PLC‟nin gelişimi CPU‟nun özelliklerinin artmasıyla paraleldir. Günümüz PLC sistemleri pek çok işlemi
yapabilir niteliktedir. Bunlar ;
- Mantıksal işlemler - Sayma işlemleri - Mandallama
- Zamanlama - Karşılaştırma - Matematiksel işlemler
- Regülatör kontrolü - Özel tanı işlemleri - Kayan sayıcıların işlenmesi
- Kod çevirme
İŞLEMCİ HAFIZA
GÜÇ
KAYNAĞI
GÜÇ KAYNAĞI
İŞLEMCİ HAFIZA
GÜÇ KAYNAĞI:
Regüle edilmiĢ ve filt relenmiĢ
P LC sist emini korur.
ĠġLEMCĠ BĠRĠMĠ:
Sistemin beynidir.
Belleğin kapsadığı
programları gerçekleĢt irir.
Programlanabilir denetleyicilerin beyni olan CPU ailesinin büyük bölümünü işlemci bellek (processor
memory) birimi teşkil etmektedir. Bu modül; mikroişlemci, bellek çipleri, programlama cihazı ile işlemci
arabirimi için gerekli iletişim devrelerini kapsamaktadır. Daha küçük sistemlerde mikroişlemci, bellek ve iletişim
tek bir modül içerisinde bulunabilir.
İşlemci ve I/O (Input/Output) modülleri tarafından, kullanılan düşük seviyeli voltaj için bir doğru akım
güç kaynağı gereklidir. Bu güç kaynağı CPU çatısı altında olabileceği gibi;PLC sistemi bünyesinde bağımsız
fakat PLC sistemine bağlı olabilir.
Son dönemlerde PLC‟ler temel lojik işlemleri çok hızlı yerine getirebilecek karar verme kapasitesine
sahiptir.
1.7.1.2. I/O Giriş/Çıkış Birimleri
I/O kısmı giriş ve çıkış modüllerinden ibarettir. I/O sistem formları denetleyiciye bağlanan cihazlar
aracılığı ile irtibatlandırılır. Bu arabirimin amacı; harici cihazlara çeşitli sinyaller alma gönderme durumlarıdır.
Giriş cihazları örneğin; push-button (dokunulduğunda ON, bırakıldığında OFF) limit switches (sınır anahtarları)
sensörler, seçici anahtarlar, thumbwheel anahtarlar giriş modülü üzerindeki terminallerle irtibatlandırılır.
Nasıl ki bir PLC‟nin beyni CPU ise giriş/çıkış modülleri de PLC‟nin gözü kulağı ve dilidir. Giriş/çıkış
birimi bir giriş/çıkış rafından ibarettir. Giriş/çıkış birimleri makine veya işlem cihazlarında 120VAC değerdeki
sinyali kabul eder ve denetleyicinin kullanabileceği 5VDC sinyal formuna dönüştürür. Çıkış biriminde
denetleyici sinyalleri (5VDC), harici sinyallerde 120VAC olarak makine veya işlem kontrolünde kullanılır. Bu
çıkış sinyalleri optik izolatörler veya güç elektroniği elemanları kullanılarak yüksek akım kontrolü sağlanır.
İşlemci ile giriş/çıkış rafları arasındaki iletişimde ayrı bağlantı kablolarına müsaade edilir. Bu durum
aşağıdaki şekilde görülmektedir.
Şekil 1.12 İşlemci ile I/O Rafları Arasındaki İletişim
Giriş/çıkış birimlerinde her bir giriş/çıkış özel bir adrese sahiptir. Bu adresler işlemci tarafından
bilinmektedir. Giriş/çıkış birimlerine giriş/çıkış elemanlarını irtibatlandırmak veya ayırmak (takmak ve çıkarmak)
çok kolay ve pratiktir. Ayrıca diğer bir modül ile değiştirmek son derece basittir. Giriş/çıkış devresini ON/OFF
İşlemci
PLC
İlk giriş/çıkış
bölümüİkinci giriş/çıkış
bölümü
İkinci Adres
Grup Bölümleri
Birinci Adres
Grup Bölümleri
Ayrı bağlantılı kablo
durumunu her bir modül lambalar ile göstermektedir. Bir çok çıkış modülü aynı zamanda atık sigorta
göstergesine sahiptir.Çıkış cihazları örneğin küçük motorlar gibi, motor başlatıcıları, selenoid valfler ve
gösterge ışıkları çıkış modülü üzerindeki terminallere irtibatlanır. Bu cihazlar aynı zamanda günlü hayatta baş
vurulan elemanlardır.
İstenen program, programlama cihazı veya terminal ile işlemcinin belleğine yüklenir. Bu program röle
ladder lojiği kullanılarak girilir. Program, asıl denetim veya makinelere kadar ardışık işlemlerle sonuçlandırılır.
1.7.2 Ayrı Giriş/Çıkış Birimleri
Bir çok I/O birimi bu türdendir, ve en çok kullanılan arabirim modülüdür. Bu tip arabirim, ON/OFF
kontrol sağlayan seçici anahtarlar (sellektör switches) push buttons (basmalı butonlar) ve sınır anahtarları (limit
switches) gibi girişlerin bağlanmasını sağlar.
Aynı şekilde çıkış kontrolü lambalar (lights) , küçük motorlar (small motors), selenoid‟ler (selonoids) ,
röle ve motor startörleri gibi ON/OFF anahtarlama kontrolüne sahip cihazlarla sınırlandırılmıştır. Her bir ayrık
I/O modülü gücünü ortak voltaj kaynağından almaktadır. Bu voltajlar farklı büyüklük ve tipte olabilir. Bunlar
mevcut çeşitli AC ve DC voltaj değerlerinde olup aşağıda verilmiştir.
Tablo 1.4 Tipik bir PLC‟nin özellikleri
Şekil 1.13 AC Giriş Arabiriminin Blok Diyagramı
GİRİŞ ARABİRİMİ ÇIKIŞ ARABİRİMİ
24 V AC/DC 12-48 VAC
48 V AC/DC 120 VAC
120 V AC/DC 230 VAC
230 V AC/DC 120 VDC
5 V DC (TTL seviyesi) 230 VDC
5 VDC (TTL seviyesi )
Köprü
Doğrultmaç
ĠZOLATÖR LOJĠK
L1
L2
GiriĢ
Sinyali(220V AC)
Zener Diyot
Seviye
Dedektörü
GÜÇ KISMI
Lojik GiriĢ
Durum Göstergesi
ĠĢlemciye
(5VDC)
LOJĠK KISIM
Şekil 1.14 AC Modül için Basitleştirilmiş Devre
Şekil 1.13‟de giriş modülüne bir alternatif akım için giriş yapılan blok diyagramı gösterilmektedir. Giriş
devresi iki temel bölümden oluşmuştur: Güç ve lojik bölümü. Bu bölümler elektriksel olarak bağımsız iki birim
olmakla birlikte normalde bir devre içinde birleştirilmişlerdir
Şekil 1.15 220 Volt‟luk girişin PLC girişine bağlanması
Basmalı buton (puss button) kapatıldığı zaman 220V AC R1 ve R2 dirençleri üzerinden köprü tip
doğrultmaca uygulanır. Optik izolatördeki led ile diğer tarafta optik olarak(ON-OFF),düşük seviyeli DC gerilim
elde edilir(5V DC).
Zener diyot voltaj sınırı, düşük seviyeli voltajın meydana getirilebildiği duruma göre ayarlanır. Foto
transistörle led‟den ışık çarptığı zaman işlemciye düşük seviyeli (5 VDC) böylece iletilmiş olur. Optik izolatör
yalnızca lojik devrelerden yüksek AC voltajı ayırmakla kalmaz aynı zamanda işlemciye geçici hat voltajın
değişiminin getireceği zararlara karşı korur. Ayrıca izolatör optik izolatör elektriksel gürültü etkisinden işlemciyi
korumaktadır. Kuplaj ve izolasyon bir pulse transformatörü kullanılarak meydana getirilebilir.
Şekil 1.16‟da tipik bir çıkış için arabirim modülünün blok diyagramı görülmektedir. Giriş modülüne
benzer olarak çıkış modülü de güç ve lojik bölüm olmak üzere iki kısımdan oluşmaktadır.
L1
L2
(220VAC)
PB
R1
R2
R3
ZD
D
LED
KöprüDoğrultmaç
Optikizolatör
LojikDevreye
5VDC
Şekil 1.16 Çıkış Arabirim Modülünün Blok Diyagramı
Güç ve lojik birimleri birbirine bir izolasyon devresi ile kuple edilmişlerdir.
Şekil 1.17 Bir AC Çıkış Modülünün Basitleştirilmiş Devresi
Çıkıştaki cihaz lojik bölümden gelen 5V sinyalin kontrol ettiği elektronik bir anahtar aracılığı ile kontrol
edilmektedir. Şekil 1.17‟de tipik bir AC modülünün şematik bağlantı devresi görülmektedir.
Bu birimde lojik programa uygun olarak işlemci tarafından çıkış durumları set edilir. İşlemci tarafından
bir çıkış gerilimi uygulandığında (5VDC), optik izolatörlerdeki LED‟in ışık yayması ile birlikte fototransistor
anahtarlanarak iletime geçirilir buda triyağın tetiklenerek iletime geçirilmesi ve çıkış elemanı olarak kullanılan
lambanın ON durumuna dönmesi demektir.
Lojik birimdeki LED‟in sönmesi ile birlikte lojik 0 durumu oluşur ve fototransistör iletime geçemez. Çıkış
AC olduğu için triyak kesime gidecektir. Eğer çıkışta bir DC makine kontrol edilecekse, triyak zorlamalı bir
devre ile kesime götürülür.
Güç bölümünde meydana gelebilecek arızalardan, optik izolasyondan dolayı PLC cihazı zarar
görmeyecektir.
Çalışma sırasında çok sayıda yüksek hızlı ON-OFF gerektiren durumlarda doğru akımda transistor,
alternatif akımda ise triyaklı devreler tercih edilir. PLC üzerindeki çıkış modüllerinden yüksek akım çekilemez.
LED
ÇıkıĢ Lambası
L1Optik
izolatör
L2
(220VAC)
Triak
Dahili lojik
devrelerden
gelen sinyal
GÜÇ KISMILOJĠK KISIM
ÇıkıĢ Durum
Göstergesi
MikroiĢlemciden
(5VDC)Lojik Ġzolatör
Elektronik
Anahtar
ÇıkıĢ Lambası
L1
L2
(220VAC)
Örneğin kontak çıkışlı devreler 6A mertebesinde, triyak ve transistör lü devreler 1A yada 2A mertebesinde
yüklenebilir. Her cihazın maksimum akım kapasitesi o modelin kataloglarında mevcuttur.
Yüksek akımlarda triyak veya diğer yeni etken elemanlar yerine standart röleler kullanılmalıdır. PLC
cihazlarında geri beslemeli kontrol uygulamaları için gerekli olan analog/dijital çevirici (ADC) ve dijital/analog
çevirici (DAC) gibi giriş/çıkış birimi mevcuttur.
1.7.2.1.Analog Giriş/Çıkış birimleri (I/O Modules)
İlk üretilen PLC‟ler sadece ON-OFF kontrollü cihazlara bağlanmaya izin veren ayrık giriş/çıkış
arabirimleri ile sınırlandırılmıştı. Bu sınırlandırmadan dolayı birçok işlem uygulamaları kısmi olarak PLC
tarafından kontrol edilebilmekteydi. Günümüz PLC‟leri ise kontrol işlemlerinin çoğunu pratik olarak yerine
getiren, analog arabirimleri ve ayrık giriş/çıkış arabirimlerini içermektedir. Analog giriş modülleri, analog
girişlerden alınan analog akım ve gerilimleri alarak bir analog-dijital çevirici (ADC) aracılığı ile dijital data
formuna dönüştürülür. Burada dönüşüm seviyeleri analog sinyal ile orantılı olarak 12 bit binary ve 3 dijit BCD
kodlu değer olarak ifade edilir. Analog sensör elemanları ısı, ışık, hız, basınç, nem sensörleri gibi
transduserlerdir. Bütün bu algılayıcılar analog girişe bağlanabilir.
Analog çıkış arabirim modülü, işlemciden dijital dataları alarak, gerilim ve akımla orantılı olarak
dönüştürür ve bir cihazı analog olarak kontrol eder. Dijital data bir bütün olarak dijital-analog çevirici (DAC)‟den
geçirilerek, analog formda sinyal elde edilir.
Şekil 1.18 Harici tel bağlantılı tipik bir çıkış modülü
Sonuç olarak;giriş/çıkış birimleri CPU‟yu dış ortamdaki algılayıcılar ile işlemcilere bağlayan birimlerdir.
Dış ortamdaki bazı algılayıcılar şunlardır:
Sınırlama anahtarları (limit switches)
Basma düğmeler (push buttons)
Basınç anahtarları (pressure switches)
Seviye anahtarları
Basınç uyarıcıları
Dönüştürücüler (transducers)
Seçici anahtarlar (selector switches)
PLC’nin çıkış sinyallerine göre çalışan dış ortamdaki işlemcilerden bazıları şunlardır:
Selenoid valfler
Lambalar
Motor sürücüleri
Röleler
Kontaktörler
Göstergeler
1.7.3. Giriş Ve Çıkışlara Bağlanan Sensör Ve İş Elemanları
1.7.3.1. Giriş Ünitesine Bağlanan Sensörler
Şekilde PLC girişine bağlanan sensörlerin başlıcaları görülmektedir. Şekil1.19.a‟da düğmeyle kumanda
edilen normalde açık kumanda olan kapayıcı kontak sembolü verilmiştir.
Şekil 1.19 Çıkış ünitesine bağlanan iş elemanları
(a) Düğme ile kontrol edilen normalde açık kapayıcı kontak sembolü
(b) Normalde açık kapayıcı kontak
(c)Normalde kapalı açıcı kontak
(d) İndüktif sensör
(e) Kapasitif sensör
(f) Işığa duyarlı optik sensör
ÇıkıĢ ÇıkıĢ ÇıkıĢ
(a) (b) (c) (d) (e) (f)
24V 24V 24V
0V 0V 0V
Elektirik anahtarlama sembollerinden Şekil 1.19.b‟de normalde açık, kapayıcı,anahtara basıldığında
kısa devre olur ve PLC‟ye 24 volt verir. Şekil 1.19.c‟de ise normalde kapalı açıcı kontak tersi işlemi yapar yani
anahtara basıldığında PLC‟ye gelen 24 voltu keser. 1.19.d‟deki endüktif sensör iki besleme(24V-0V) ucu ve bir
çıkışa sahiptir. Etki alanı dahilinde mağnetik bir madde (metaller gibi) bulunursa çıkışında 24 V verir aksi
taktirde çıkış 0 volttur. Kısaca belirtmek gerekirse aktifken çıkış veren sensördür. Şekil 1.19.e ve 1.19.f de ise
sırasıyla statik elektriğe duyarlı (herhangi bir cismi algılayabilir) kapasitif sensörle, ışığa duyarlı optik sensörler
görülmektedir. Üç sensörde aynı şekilde çalışır.
1.7.3.2. Çıkış Ünitesine Bağlanan İş Elemanları
PLC çıkışından 24 voltluk bir gerilim alınabilir. Eğer kontrol edilen iş elemanı daha farklı bir gerilim
veya akımla çalıştırılıyorsa ara bir devre(röle gibi) kullanılması gerekir. Eğer farklı bir değişkenle (silindir
kullanılıyorsa hava değişkendir) kullanılıyorsa; gerilimi kullanılan değişkene dönüştüren bir elemana ihtiyaç
vardır. (Elekto-Valfler; elektrik-hava dönüşümünü sağlar.)
Başlıca çıkış ünitesi bağlantıları; AC-DC motorlar, lamba ve LED‟ler, röleler, elektro-pnömatik valfler,
ses uyarıcılarıdır.
1.7.4 Bellek (Memory)
Bellek, denetleyicideki kontrol plan veya programını saklamak için kullanılır. Bellekte saklanan bilgi,
hangi girişe göre hangi çıkış işaretinin saklanacağı ile ilgilidir ve gerekli hafıza miktarını programın yapısı
belirler. Bellek bit olarak isimlendirilen özel bilgi parçacıklarını depolar. 1Byte=8 bit ve 1024Byte=1K olup
bellek kapasitesinin miktarı bu birimlerle ifade edilir.
1.7.4.1 I.Grup Bellekler
RAM (Random Access Memory) adı verilen rastgele erişimli belleklerdir. Bu tip belleklerde enerjinin
kesilmesiyle birlikte eldeki bilgi kaybolur. Programlama esnasında yazma ve okuma işlemlerinin yerine
getirilmesinde kullanılır. PLC cihazı bünyesinde mevcut olan pil (genelde 3.6V lityum pil kullanılır) ile RAM
beslenerek program saklanabilir. Tabi ki batarya enerjisi bittiği anda program silinecektir. RAM bellek özellikle
programların test çalışma durumlarında büyük kolaylık sağlar.
1.7.4.2 II.Grup Bellekler
ROM (Read Only Memory) verilen salt okunur belleklerdir. Bu bellek tipi silinebilir ve programlanabilir
olmasına göre alt gruplara ayrılır.
1.7.4.2.1 PROM (Programmable Read Only Memory)
Programlanabilir salt okunur bellek (PROM); salt okunur belleğin (ROM) özel bir tipidir. PROM bellek
başlangıçta bulunan ve ilave edilen bilgilerin çip içine yazılmasına
müsaade eder. PROM içine yalnızca bir defa bilgi yazılabilir.
PROM‟un ana dezavantajı silinebilir ve yeniden programlanabilir olmamasıdır. PROM‟da programlama,
“eritme” veya “koparma” mantığına göre yapıldığından, eriyebilir bağlantıların eritilmesi geri dönüşü olmayan
bir işlemdir. Bu sebeple PROM‟un içine bir program kodu yazılmadan önce tüm hata kontrol işlemlerinin
bitirilmiş olması gerekmektedir.
1.7.4.2.2 EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory)
EPROM olarak isimlendirilen “silinebilir, programlanabilir salt okunur bellek”, PLC cihazlarında sıkça
kullanılan bellek tipidir. Yazılmış olan programlar önce EPROM belleğinde saklanır ve buradan merkezi işlem
birimine gönderilir.
1.7.4.2.3 EAROM (Electrically Alterable Read Only Memory)
Elektrikle değişebilir salt okunur bellekler EPROM belleğe benzer fakat silmek için bir ultraviole ışık
kaynağı gerekmez. EAROM çipi silerek temizlemek için bir silici gerilim uygun bir pine uygulanır. Bir defa
silindikten sonra bellek tekrar programlanabilir.
1.7.4.2.4 EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)
EEPROM hafıza tipi ise EPROM hafızada olduğu gibi enerjinin kesilmesi durumunda bile eldeki bilgiler
kaybolmaz. Yazma ve silme işlemlerinde özel araçlar gerekmez. PLC‟ye monte edilen EEPROM veya EPROM
hafızalar kaset içinde depolanmış bulunan programa göre çalışacaktır. Buna göre ROM kaset değiştirilerek
istenilen program çalıştırılabilir.
Veri tablosu; giriş ve çıkış durumları, zamanlayıcı ve sayıcı değerleri ve veri depoları gibi bilgileri içeren,
programı dışa taşımak için gerekli bilgileri depolar. Tablonun durum verisi ve sayılar olmak üzere 2 gruba
ayrılır. 0 ve 1 durumları bit yerlerine kaydedilen bilginin ON-OFF durumudur.
PLC‟nin giriş/çıkış işaret durumlarının tutulduğu özel bellek alanı giriş/çıkış görüntü belleği olarak
adlandırılır. Giriş/çıkış arabirimi, bir giriş/çıkış birimi üzerinden kumanda elemanlarına bağlanır.
Giriş Görüntü Belleği
Programın yürütülmesi sürecinde giriş birimindeki işaret durumlarının saklandığı özel bir bellek alanıdır.
Her çevrimin başlangıcında giriş birimindeki değerler yeniden alınır ve bu değerler bir çevrim süresince
değişmez.
Çıkış Görüntü Belleği
Kontrol programının yürütülmesi sürecinde hesaplanan değerlerin saklandığı özel bir bellek alanıdır.
Kullanıcı programının yürütülmesi tamamlandığında çıkış birimine transfer edilir ve bir sonraki işleme kadar bu
değerler tutulur.
1.7.5 Sinyal Taşıma Sistemleri (BUS Systems)
Giriş/çıkış modülleri ile mikroişlemci arasındaki bilgilerin taşındığı yollardır. Sinyaller elektriksel olarak
taşınmaktadır.
Adress BUS: Bellek bölgeleri için seçilen adres bilgilerini taşır
Data BUS: Giriş/çıkış modüllerinden bellek bölgelerine karşılıklı olarak bilgi aktaran kanaldır
Control BUS: Transfer kontrolü ve CPU‟nun senkronizasyonu için zamanlama sinyalleri taşır.
1.7.6 Programlayıcı Birimi
Şekil 1.20 Siemens PLC Programlama Ünitesi
PLC‟leri programlamak ve yazılan programın derlenip program belleğine yüklenmesi amacıyla kullanılır.
Programlayıcı birimi mikroişlemci tabanlı özel bir el cihazı olabileceği gibi bir kişisel bilgisayarda olabilir. Bu
birim programın yazılması, PLC‟ye aktarılması ve istenirse çalışma sırasında giriş/çıkış veya saklayıcı
durumlarının gözlenmesi yada bazı parametrelerin değiştirilmesi olanaklarını sağlar. Günümüzde PLC‟leri
programlamak için daha çok kişisel bilgisayarlar kullanılır.
Herhangi bir kişisel bilgisayara yüklenen editör derleyici programı yardımıyla PLC‟ler daha kolay bir
şekilde programlanabilir. Her PLC üreticisi firma, özellikle kumanda devreleri ile kolayca kullanabilecekleri veya
uyum sağlayabilecekleri editör–derleyici programları geliştirmişlerdir.
1.7.7 Güç Kaynağı (Power Supply)
PLC modülü ile birlikte yada ayrı olabilir. PLC tipine göre giriş gerilimi 24V DC yada 110V AC, 220V AC
olabilir. CPU ,bellek ve giriş/çıkış modülleri için gerilimler üretir.
1.8 PLC PROGRAMLAMAYA GENEL BAKIŞ
1.8.1. Giriş:
Genel olarak, bir kumanda devresinin tasarımı için temel lojik işlem komutları yeterlidir ve bu komutlara
zamanlayıcı komutları da denir. Programlama, belirli bir görevi yapmak üzere tasarlanmış bir kontrol ya da
kumanda sisteminin PLC‟ de gerçeklenmesi için, yürütülmesi gereken işlemleri sağlayan, komut dizisinin
yazılmasıdır. PLC programları bilgisayar programlarıyla büyük ölçüde benzerlikler göstermelerine rağmen,
yapısal olarak daha farklı olduğu söylenebilir. Günümüzde üretilen PLC‟lerde, kumanda devrelerinin
gerçeklenmesine ilişkin lojik işlem komutlarından kontrol algoritmaların yazılmasına ilişkin matematik işlem
komutlarına kadar geniş bir komut kümesi bulunur.
1.8.2. Programlama Yöntemleri
PLC‟ler için geliştirilmiş olan programlama dilleri, kontaktörlü ve röleli kumanda devrelerin tasarımı ile
ilgilenen kişilerin kolayca anlayıp uygulayabileceği biçimdedir. Genel olarak iç türlü programlama yönteminden
söz edilebilir. Bunlar;
A) Deyim listesi ile programlama (statement list, instruction list)
B) Merdiven diyagramı ile programlama(Ladder programming)
C) Diğer programlama yöntemleri(grafcet, lojik kapı sembolleri, kontrol akış veya sembolik dil ile
programlama).
Bu programlama yöntemlerinden, deyim listesi ve merdiven diyagramı ile programlama, genellikle el
programlayıcılarında kullanılır. Kişisel bilgisayarlarda her üç yöntemi de kullanmak mümkündür. Programlama
teknikleri yazılış biçimine göre iki guruba ayrılır. Bunlar; Adım-adım ardışıl programlama veya doğrusal
programlama (lineer programlama) ve Yapısal programlamadır.
1.8.2.1. Adım-adım programlama
Adım-adım programlama, bütün komutların aynı program içinde yer aldığı ve komutların art arda
yazıldığı bir programlama biçimidir. Adım-adım programlamada, komutlar yazılış sırasına göre yürütülür ve
bir çevrim boyanca bütün komutlar işleme girer. Bu programlama tekniğinde bütün deyimler ana programda
bulunur. Kesme alt programlarının, PLC çalışma güvenliği açısından, kısa ve hızlı işlenmesi gereken
program parçalarını içermesi gerektiğinden, kesme alt programları için komut kısıtlamaları konabilir. Bu
programlama biçiminde bütün komutlar ana programda bulunur. Alt programlar ve kesme alt programları, ana
programın program sonu komutundan sonra, sırayla yazılır.
Şekil 1.21. Adım-Adım Programlama
Ana programa yazılan komutlar sırayla işlenir. Ana programdaki 0 nolu alt programı (SB) çağırma
komutu CALL 0 ile program akışı 0 nolu alt programa geçer. Alt program yürütüldükten sonra program akışı
CALL 0 komutunu izleyen komutla sürer. Diğer alt programı çağırma komutuna kadar yazılan komutlar sırayla
işledikten sonra CALL 1 komutu ile program akışı 1 nolu alt programa (Sl) geçer ve bu alt program
yürütüldükten sonra tekrar ana programdaki CALL 1 komutunu izleyen komuta dönülür. Ana program sonu
komutuna erişildikten sonra tekrar ana programın ilk komutuna dönülür.
Program yürütülürken herhangi bir anda kesme işareti oluştuğunda program akışı 0 nolu kesme alt
programına geçer ve kesme alt programı yürütüldükten sonra kesme işaretinin geldiği andaki noktaya dönülür.
Kesmeli çalışma aynı program çevrimi içinde birden çok olabilir. Örneğin Şekil 1.21‟de. kesme işaretinin hem
ana program yürütülürken hem de 0 nolu Alt program (S0) yürütülürken geldiği varsayılmıştır. Her iki durumda
da programın yürütülmesine ara verilir ve kesme alt programı yürütülür.
Adım adım programlamada, bir alt programdan başka bir alt programın çağrıldığı yapılar kullanılabilir.
Ancak bu tür programlama kumanda sisteminin tasarımını ve izlenmesini zorlaştırdığı için genellikle tercih
edilmez. Ana programa yazılan komutlar genellikle alt programlarda da kullanılabilir.
1.8.2.2. Yapısal Programlama
Yapısal programlamada programlar bloklar halinde oluşturulur ve bir organizasyon bloğu yazılarak bir
çevrimde hangi blokların yürütüleceği belirlenir. Yapısal programlamada genellikle alt programlarda kullanılır.