t.c karadenİz teknİk Ünİversİtesİ mühendislik fakültesi · Şekil 3 de konveyör bant...

53
T.C. KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü Sıvı Karışım ve Dolum Otomasyonu 210209 Ozan KORKMAZ 210229 Osman KAŞAĞICI 210262 Oğuzhan KARAMAN 210284 Şevki Melih TEKAY Prof. Dr. Adem Sefa AKPINAR MAYIS, 2013 TRABZON

Upload: others

Post on 25-Dec-2019

5 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi · Şekil 3 de konveyör bant sistemi gösterilmiştir. Konveyör bandın toplam uzunluğu 73 cm ve eni 19 cm boyundadır

T.C.

KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ

Mühendislik Fakültesi

Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü

Sıvı Karışım ve Dolum Otomasyonu

210209 Ozan KORKMAZ

210229 Osman KAŞAĞICI

210262 Oğuzhan KARAMAN

210284 Şevki Melih TEKAY

Prof. Dr. Adem Sefa AKPINAR

MAYIS, 2013

TRABZON

Page 2: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi · Şekil 3 de konveyör bant sistemi gösterilmiştir. Konveyör bandın toplam uzunluğu 73 cm ve eni 19 cm boyundadır

T.C.

KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ

Mühendislik Fakültesi

Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü

Sıvı Karışım ve Dolum Otomasyonu

210209 Ozan KORKMAZ

210229 Osman KAŞAĞICI

210262 Oğuzhan KARAMAN

210284 Şevki Melih TEKAY

Prof. Dr. Adem Sefa AKPINAR

MAYIS, 2013

TRABZON

Page 3: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi · Şekil 3 de konveyör bant sistemi gösterilmiştir. Konveyör bandın toplam uzunluğu 73 cm ve eni 19 cm boyundadır

LİSANS BİTİRME PROJESİ ONAY FORMU

210209 Ozan KORKMAZ, 210229 Osman KAŞAĞICI, 210262 Oğuzhan KARAMAN,

210284 Şevki Melih TEKAY tarafından Prof. Dr. Adem Sefa AKPINAR yönetiminde

hazırlanan “Sıvı Karışım ve Dolum Otomasyonu” başlıklı lisans bitirme projesi

tarafımızdan incelenmiş, kapsamı ve niteliği açısından bir Lisans Bitirme Projesi olarak

kabul edilmiştir.

Danışman: Prof. Dr. Adem Sefa AKPINAR ………………………………

Jüri Üyesi 1: Prof. Dr. Cemil GÜRÜNLÜ ………………………………

Jüri Üyesi 2: Doç. Dr. Halil İbrahim OKUMUŞ ………………………………

Bölüm Başkanı: Prof. Dr. İsmail Hakkı ALTAŞ ………………………………

Page 4: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi · Şekil 3 de konveyör bant sistemi gösterilmiştir. Konveyör bandın toplam uzunluğu 73 cm ve eni 19 cm boyundadır

V

ÖNSÖZ

Günümüzde meyve suları, ilaç, parfüm gibi sıvı ürünlerin üretilmesinde karışım ve

dolum süreçleri önemli bir yer tutmaktadır. Proje kapsamında bu süreçlere yönelik çözüm

getirecek bir sistemin geliştirilmesine çalışılmıştır.

Bu projenin geliştirilmesi sürecinde bizlere zaman ayıran ve fikirleri ile yön veren sayın

hocamız Prof. Dr. Âdem Sefa Akpınar’a, desteklerinden dolayı bölüm başkanımız. İsmail

Hakkı ALTAŞ hocamıza, Arş. Gör. Selçuk GÜVEN ve Efe İsa TEZDE ’ye, Elektrik

Laboratuvarı Teknisyeni Yüksel Salman’a, KTÜ Mühendislik Fakültesi Satın Alma Birimi

çalışanlarına, bölüm olanaklarını bitirme çalışmamızda kullanılmasına izin verdiği için

Bölüm Başkanlığına, desteklerinden dolayı Mühendislik Fakültesi Dekanlığına ve KTÜ

Rektörlüğüne, projemize sağlamış olduğu maddi kaynaklardan dolayı İnci Makine

firmasına teşekkür ederiz. Ayrıca eğitim hayatımız boyunca maddi ve manevi desteklerini

bizlerden esirgemeyen değerli ailelerimize teşekkürlerimizi sunarız.

Ozan KORKMAZ

Osman KAŞAĞICI

Oğuzhan KARAMAN

Şevki Melih TEKAY

MAYIS, 2013

Page 5: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi · Şekil 3 de konveyör bant sistemi gösterilmiştir. Konveyör bandın toplam uzunluğu 73 cm ve eni 19 cm boyundadır

VI

İÇİNDEKİLER

Sayfa No

Lisans Bitirme Projesi Onay Formu III

Önsöz V

İçindekiler VI

Özet VIII

Semboller ve Kısaltmalar IX

1. Giriş 1

2. Tasarım 4

2.1.Teknik Tasarım 4

2.2.Malzeme ve Fiyat Listesi, Maliyet Hesabı 11

3. Teorik altyapı ve Projede Kullanılan Malzemeler 12

3.1.Start ve Stop Butonları 12

3.2.DC Motorlar 12

3.3.Röle 14

3.4.Selonoid Valf 16

3.5.Sensörler 18

3.5.1. Sensör Seçimi 19

3.5.2. Sıvı Seviye Sensörü 19

3.5.3. Optik Sensör 20

3.6.Güç Kaynağı 21

3.7.Bağlantı Elemanları 22

3.8.PLC 22

3.8.1. PLC Tanımı 22

3.8.2. PLC Çalışma Prensibi 23

3.8.3. PLC Kullanım Avantajları 23

3.8.4. PLC Programlama 24

3.8.5. TWIDO TWDLMDA20DTK PLC 25

4. Deneysel Çalışmalar 27

4.1.Sistemin Yapım Aşamaları 27

Page 6: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi · Şekil 3 de konveyör bant sistemi gösterilmiştir. Konveyör bandın toplam uzunluğu 73 cm ve eni 19 cm boyundadır

VII

4.2.PLC Programı ve Çalışması 29

4.3.Sistemin Genel Çalışması 35

4.4.Standartlar ve Kısıtlar 36

5. Sonuçlar 37

6. Yorumlar ve Değerlendirmeler 38

Kaynaklar 40

Ekler 41

Özgeçmiş 42

Page 7: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi · Şekil 3 de konveyör bant sistemi gösterilmiştir. Konveyör bandın toplam uzunluğu 73 cm ve eni 19 cm boyundadır

VIII

ÖZET

Günümüzde endüstriyel otomasyon sistemleri üretim endüstrisinde geniş bir yer

bulmaktadır. Otomasyon sistemleri ile birim zamanda üretilen ürünlerin hem sayısında

hem de kalitesinde önemli oranda artışlar sağlanmaktadır. Ayrıca insan gücüne olan

ihtiyacı azaltmaktadır. Böylelikle maliyetler düşürülmekte, verim artırılmakta ve rekabet

gücü artmaktadır.

Otomasyon sistemlerinin en önemli uygulama alanlarından birisi gıda, kimya,

petrokimya, kozmetik ve ilaç sanayi gibi sektörlerde yoğun olarak kullanılan sıvı karışım

ve dolum işlemleridir.

Bu nedenlerle sıvıların karıştırılması ve karıştırılan bu sıvıların ürün paketlerine

doldurulması işlemlerini gerçekleştirecek bir makinanın yapılmasına karar verilmiştir.

Buna paralel olarak yapılan makinanın homojen bir karışım elde etmesi, istenen hacimde

sıvının dolum işlemini gerçekleştirmesi, iş gücü ve zaman tasarrufu sağlanması,

hedeflenmiştir. Ayrıca kullanımının kolay, güvenli ve hata oranının az olmasına özen

gösterilmiştir.

Sıvı karışım ve dolum süreçleri bir PLC (Programmable Logic Controller) tarafından

kontrol edilmektedir. PLC’ler esnek yapıları, az yer kaplamaları, maliyetlerinin uygun

olması ve karmaşık işlemleri kolaylıkla gerçekleştirebilmesi dolayısıyla otomasyon

sistemlerinin vazgeçilmez unsurlarındandır.

Sistem çalışmaya başladığında iki adet sıvı tankında bulunan sıvılar vanaların

açılmasıyla karıştırma kazanına aktarılmakta ve bu sıvılar karıştırma kazanında bir mikser

ile karıştırılmaktadır. Karışım işleminin tamamlanmasından sonra konveyör bant çalışmaya

başlamakta ve elde edilen sıvı gelen boş şişelere karıştırma kazanında bulunan vananın

açılmasıyla doldurulmaktadır. Karıştırma kazanındaki sıvının tükenmesiyle sistem

otomatik olarak durmaktadır.

Tasarlanan makinanın üretiminden sonra yapılan testlerinde istenen çıktılar elde edilmiş

ve sorunsuz bir şekilde çalıştığı görülmüştür.

Page 8: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi · Şekil 3 de konveyör bant sistemi gösterilmiştir. Konveyör bandın toplam uzunluğu 73 cm ve eni 19 cm boyundadır

IX

SEMBOLLER VE KISALTMALAR

V Volt

A Amper

DC Doğru Akım (Direct Current)

W Watt

PLC Programlanabilir Mantık Denetleyicisi ( Programmable Logic Controller )

NO Normalde Açık ( Normally Open )

NC Normalde Kapalı ( Normally Close )

Rpm devir / dakika ( round per minute )

Cm Santimetre

TSE Türk Standartları Enstitüsü

CE Conformite Europeenne (Avrupa Uygunluğu)

IEC International Electrotechnical Commission

Page 9: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi · Şekil 3 de konveyör bant sistemi gösterilmiştir. Konveyör bandın toplam uzunluğu 73 cm ve eni 19 cm boyundadır

1. GİRİŞ

Sıvı karıştırma ve dolum işlemini gerçekleştiren sistemler gıda, kimya, petrokimya,

kozmetik ve ilaç sanayi gibi sektörlerde yoğun olarak kullanılmaktadır. Örneğin, gıda

alanında meyve sularının üretilmesi, kimya alnında su ve çeşitli kimyasalların karıştırılarak

boya üretilmesi, yine kimya alanında ana renklerden ara renklerin elde edilmesi, kozmetik

sanayinde aseton üretimi, ilaç sanayinde şurup gibi ilaçların üretilmesi sistemin kullanım

yerlerine örnek olarak verilebilir. Bu noktada örnek sayısını artırmak mümkündür. Ayrıca

üretilen bu karışımların ürün paketlerine doldurulması işlemi yine bu sistemler tarafından

gerçekleştirilmektedir.

Tasarlanan sistemde farklı sıvıların bir karıştırma kazanı içerisinde karıştırılması ve

karıştırma işlemi tamamlandıktan sonra karışımın konveyör bant hattı üzerindeki şişelere

doldurulması işlemini gerçekleştiren bir otomasyon sistemi gerçekleştirilmiştir.

Sıvı karışım ve dolum otomasyonu sisteminde amaç istenen sıvıların belirlenen

oranlarda karıştırılarak konveyör bant üzerinde gelen ürün şişelerine doldurulmasıdır.

Sistem start butonuna basılmasıyla çalışmaya başlar ve karıştırılacak sıvıların bulunduğu

sıvı tanklarına ait selenoid valfler açılarak belirlenen miktarda sıvıların karıştırma kazanına

aktarılması sağlanır. Sıvı aktarma işlemiyle beraber mikser çalışmaya başlar, sıvı aktarım

işleminin tamamlanmasının ardından belli bir süre daha mikser çalışmaya devam eder ve

homojen bir karışım elde edilir. Karıştırma işleminin tamamlanmasıyla konveyör bant

çalışmaya başlar. Konveyör bant üzerine yerleştirilen şişeler karıştırma kazanı hizasında

bulunan bir sensör yardımıyla algılanır ve sensörün şişeyi görmesiyle sistem bir süre durur.

Bu süre zarfında karıştırma kazanına bağlı bulunan selenoid valf açılır ve karışım şişeye

dolar. Ayarlanan miktarın şişeye dolmasından sonra bant tekrar harekete geçer ve sensörün

önüne yeni bir şişenin gelmesiyle bant yeniden durur ve aynı işlem tekrarlanır. Bu işlem

karıştırma kazanındaki sıvı tükenene kadar devam eder.

Karıştırma kazanındaki sıvı miktarı sıvı seviye sensörü yardımıyla algılanır. Sıvı

tükendiğinde sistem otomatik olarak işlemi durdurur ve sıvı yetersiz gösterge ışığı yanarak

uyarı verir. Bu durumda yeniden sıvı karıştırma işleminin gerçekleştirilmesi gerekir.

Konveyör bandın sonundaki bir sayıcı ile de kaç adet şişenin doldurulduğu otomatik olarak

sayılmaktadır.

Bu işlemleri gerçekleştiren sistem mekanik, elektrik ve kontrol olmak üzere üç ana

kısımdan meydana gelmektedir. Mekanik kısım konveyör sistemi, sıvı tankları, karıştırma

Page 10: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi · Şekil 3 de konveyör bant sistemi gösterilmiştir. Konveyör bandın toplam uzunluğu 73 cm ve eni 19 cm boyundadır

2

kazanı ve sıvı tanklarını, karıştırma kazanını, mikser motorunu ve sensörleri taşıyan profil

kısımdan meydana gelmektedir. Elektriksel kısım konveyör sisteminin hareketini sağlayan

redüktörlü DC motor, mikser olarak kullanılan DC motor, bu motorlara DC güç sağlayan

güç kaynağından oluşmaktadır. Kontrol kısmı ise PLC, röle, start / stop butonları, iki adet

optik sensör, bir adet sıvı seviye sensörü, üç adet gösterge ışığı ve üç adet selenoid valften

meydana gelmektedir.

Sistem gerçekleştirilirken malzemelerin temin edilmesinden sonra ilk olarak konveyör

bant sistemi gerçekleştirilmiştir. Daha sonra profil kısım yapılmış ve konveyör banda

kaynatılmıştır. Mekanik kısmın üretimi İnci Makine firması tarafından gerçekleştirilmiştir.

Mekanik kısmın tamamlanmasından sonra motor, selenoid valf, sıvı tankları,

karıştırma kazanı ve sensörlerin sisteme montajı gerçekleştirilmiştir.

Bir sonraki aşamada kablo bağlantılarının, güç kaynağının ve PLC cihazının

yerleştirileceği kontrol panosu yaptırılmış ve start / stop butonu ve gösterge ışıkları bu

panonun üzerine yerleştirilmiştir. Ardından PLC girişlerine start / stop butonları ve

sensörler; çıkışlarına ise motorların, selenoid valflerin ve gösterge ışıklarının bağlantısı

gerçekleştirilmiştir. Bütün bağlantılar gerçekleştirildikten sonra istenen koşulları

sağlayacak PLC merdiven diyagramı oluşturulmuş ve PLC’ye yüklenerek sistemin

çalışması sağlanmış ve test edilmiştir.

Son aşamada test sonuçları yorumlanarak bitirme tezi yazılmış ve sıvı bir ürünün elde

edilmesi ve seri üretiminin gerçekleştirilmesine yönelik örnek bir sistemin tasarımı ve

gerçekleştirilmesi tamamlanmıştır.

Bir dönem boyunca üzerinde çalışılan bu sistemin gerçekleştirilmesi süreci belirli bir

program dâhilinde gerçekleştirilmiştir. Bu program Çizelge 1 de gösterilmiştir.

Page 11: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi · Şekil 3 de konveyör bant sistemi gösterilmiştir. Konveyör bandın toplam uzunluğu 73 cm ve eni 19 cm boyundadır

3

Çizelge 1. İş zaman çizelgesi.

Malzeme Siparişinin

Verilmesi ve Temini25.01.2013 31.04.2012

HAZİRANMAYIS

Mekanik Kısım Üretimi 06.03.2013 06.04.2013

Malzeme Montajı 06.04.2012 17.04.2013

PLC Programının Yazılması 17.04.2013 01.05.2013

Sistemin Test Edilmesi 01.05.2013 12.05.2013

Test Sonuçlarının

Yorumlanması06.05.2013

Bitirme Kitapçığının

Yazılması01.05.2013 24.05.2013

22.05.2013

Projenin Teslimi ve

Savunması24.05.2013 08.06.2013

Proje Adımları Başlangıç Tarihi Bitiş Tarihi OCAK ŞUBAT MART NİSAN

Page 12: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi · Şekil 3 de konveyör bant sistemi gösterilmiştir. Konveyör bandın toplam uzunluğu 73 cm ve eni 19 cm boyundadır

4

2. TASARIM

2.1.TEKNİK TASARIM

Sıvı karışım ve dolum otomasyonu üç ana kısımdan meydana gelmektedir. Bunlar

mekanik kısım, elektriksel kısım ve kontrol kısmıdır. Sistemin genel görünümleri şekil 1

ve şekil 2 de gösterilmektedir. Sistemin çizimleri Sayın Umur Buğra CAVLI tarafından

“Sketch Up” programı kullanılarak gerçekleştirilmiştir.

Şekil 1. Sistemin önden görünüşü.

Şekil 2. Sistemin yandan görünüşü.

Page 13: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi · Şekil 3 de konveyör bant sistemi gösterilmiştir. Konveyör bandın toplam uzunluğu 73 cm ve eni 19 cm boyundadır

5

Mekanik kısım konveyör sistemi, sıvı tankları, karıştırma kazanı ve sıvı tanklarını,

karıştırma kazanını, sensörleri ve mikser motorunu tutan profil kısımdan meydana

gelmektedir.

Ürün şişelerinin sıra halinde taşınması ve doldurulması, sistemin seri üretime uygun

olması amacıyla şişeleri taşıyan bir konveyör sistemi tasarlanmıştır. Şekil 3 de konveyör

bant sistemi gösterilmiştir. Konveyör bandın toplam uzunluğu 73 cm ve eni 19 cm

boyundadır ve yerden 17 cm yukarıda olacak şekilde profil ayaklara sahiptir. Bandın

sapmadan ilerleyebilmesi için Konveyör bandın yapımında bandın düzgün bir şekilde

kesilmesine özen gösterilmiştir.

Bandın her iki ucuna silindir şeklindeki malzemeler yerleştirilerek dönüş hareketi bu

silindirlerle sağlanmıştır. Silindirlerin içi oyulmuş ve bir ara bağlantı elemanı ile motor

miline bağlanmıştır. Motorun dönme hareketi ile silindirler dönmüş ve bant hareket

etmiştir.

Şekil 3. Konveyor bant sistemi.

Konveyör bant sisteminde bir taraf sabit olarak yapılmış diğer taraf ise bandın

gerginliğini ayarlayabilecek şekilde kızaklı yapılmıştır. Ayrıca şişelerin dengeli bir şekilde

ilerleyebilmesi için bandın iki yerinde ara bağlantılar yapılmıştır. Bandın gerginliğini

ayarlamaya yarayan kızak sistemi şekil 4 de ve destek bağlantıları şekil 5 de gösterilmiştir.

Page 14: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi · Şekil 3 de konveyör bant sistemi gösterilmiştir. Konveyör bandın toplam uzunluğu 73 cm ve eni 19 cm boyundadır

6

Şekil 4. Kızak sistemi.

Şekil 5. Ara destek bağlantıları.

Sıvı tankı ve karıştırma kazanı olarak yapılarının uygun olması ve kolay temin edilebilir

olmaları nedeniyle pet su şişeleri kullanılmıştır. Sıvı tankı olarak 1,5 lt ve karıştırma kazanı

olarak 5 lt su şişeleri kullanılmıştır. Sıvıların şişelere doldurulabilmesi ve hava basıncının

sağlanabilmesi amacıyla bu şişelerin alt kısımları kesilmiştir.

Şişeler ile selenoid valfler arasındaki bağlantıyı sağlamak amacıyla şekil 6 da gösterilen

plastik malzemeden dişli bağlantı elemanları yapılmıştır.

Page 15: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi · Şekil 3 de konveyör bant sistemi gösterilmiştir. Konveyör bandın toplam uzunluğu 73 cm ve eni 19 cm boyundadır

7

Şekil 6. Şişeler ve selenoid valflerin bağlantısını sağlayan ara bağlantılar.

Bandın üzerinde ise şişeleri, mikser olarak kullanılan DC motoru ve sensörleri tutan

profil kısım bulunmaktadır. Profil kısmın boyu 50 cm, eni 32 cm olarak tasarlanmıştır ve

konveyör sistemine kaynatılmıştır. Ayrıca profil üzerine sensörleri, mikser motorunu ve

şişeleri taşıyan aparatlar kaynatılmıştır. Şekil 7 de profil kısım gösterilmiştir.

Şekil 7. Profil kısım.

Sıvı tankı olarak kullanılan 1,5 lt lik su şişelerini tutan kısımda vidalı bir sistem

tasarlanmıştır. Böylece şişeler yerine konduktan sonra sıkılmakta ve sabit bir şekilde

durması sağlanmaktadır. Bu sistem şekil 8 de gösterilmiştir.

Page 16: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi · Şekil 3 de konveyör bant sistemi gösterilmiştir. Konveyör bandın toplam uzunluğu 73 cm ve eni 19 cm boyundadır

8

Şekil 8. Sıvı tanklarını sabitlemede kullanılan vidalı sistem.

Sensörlerin sabitlenmesi için sensör boyutlarına göre daire şeklinde parçalar yapılıp

profil kısma kaynatılmıştır.

Elektriksel kısım konveyör sisteminin hareketini sağlayan redüktörlü DC motor, mikser

olarak kullanılan redükörlü DC motor ve sisteme güç sağlayan güç kaynağından

oluşmaktadır. Bu elemanların seçiminde teknik özelliklerinin ve gerilim değerlerinin

birbiri ile uyumlu olmalarına dikkat edilmiştir. Sıvı karışım ve dolum otomasyonu sistemin

elektriksel bağlantısı EK 2 de verilmiştir.

Kontrol kısmı ise start / stop butonları, PLC, röle, iki adet optik sensör, bir adet sıvı

seviye sensörü, gösterge ışıkları ve üç adet selenoid valften meydana gelmektedir.

Sistemin çalışmasını başlatmak amacıyla normalde açık olan start butonu; sistemi

durdurmak içinse normalde kapalı olan stop butonu kullanılmıştır. Ayrıca sistemin

çalışmasını izleyebilmek için üç adet gösterge ışığı kullanılmıştır. Sistem açık olduğunda

yeşil ışık, sistem kapalı olduğunda kırmızı ışık ve karıştırma kazanında sıvı olmadığı

zaman sarı ışık yanmaktadır. Şekil 9 da start ve stop butonları ile gösterge ışıklarının

bulunduğu pano gösterilmiştir.

Page 17: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi · Şekil 3 de konveyör bant sistemi gösterilmiştir. Konveyör bandın toplam uzunluğu 73 cm ve eni 19 cm boyundadır

9

Şekil 9. Kontrol panosu.

Sistemin tüm kontrolü PLC tarafından gerçekleştirilmektedir. PLC seçiminde girişine

bağlanacak elemanların ve kontrol edilecek elemanların sayısı göz önüne alınarak uygun

sayıda giriş ve çıkışa sahip olmasına dikkat edilmiştir. Motorların çalışma süreleri,

valflerin açık kalma süreleri PLC içerisindeki zamanlayıcılar ile kontrol edilmektedir.

Çıkış elemanlarının çekeceği akımın PLC’nin çıkışının sağladığı akımdan fazla

olabileceği ve PLC’nin zarar görme ihtimali düşünülerek çıkış elemanları röleler üzerinden

güç kaynağına bağlanmıştır. Şekil 10 da ray üzerine yerleştirilmiş olan röle soketleri ve bu

soketlere yerleştirilmiş röleler gösterilmiştir.

Şekil 10. Soketlere yerleştirilen röleler.

Page 18: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi · Şekil 3 de konveyör bant sistemi gösterilmiştir. Konveyör bandın toplam uzunluğu 73 cm ve eni 19 cm boyundadır

10

Ürün şişelerinin algılanması amacıyla biri bandı durdurmak diğeri şişeleri saymak için

iki adet cisimden yansımalı optik sensörler kullanılmıştır. Bandın durmasını sağlayan

sensör aynı zamanda sıvının şişeye doldurulması işleminde de görevli olduğundan tam

karıştırma kazanı hizasına yerleştirilmiştir. Sensörlerin sadece şişeleri algılaması amacıyla

algılama mesafeleri 10 cm olarak ayarlanmıştır. Böylelikle başka cisimleri algılamasının

önüne geçilmiştir.

Karıştırma kazanındaki sıvı seviyesini algılamak amacıyla elektrot metoduyla sıvı

seviyesi ölçüm yönteminden yararlanılmıştır. Karıştırma kazanına aktarılan sıvının

iletkenlik özelliğinden faydalanılmıştır. Kazanın alt kısmına iki adet bakır çubuk alt alta

yerleştirilmiş ve röle bobini üzerinden güç kaynağına bağlanmıştır. Kazana sıvı

dolduğunda çubuklar sıvı üzerinden kısa devre olmuş ve röle bobini enerjilenmiştir. Röle

normalde açık kontağını kapatmış ve PLC girişine sinyal uygulanmıştır.

Selenoid valf seçiminde valflerin akıtacağı sıvı miktarları ve basınç göz önüne

alınmıştır. Bu nedenle sıvı tanklarına bağlanan selenoid valflerin diş ölçüsü 1 / 2” olarak

seçilirken şişelere dolum yapacak olan selenoid valfin diş ölçüsü 1 / 4” olarak ve çalışma

basınçları 0 – 6 Bar olarak seçilmiştir. Bu valfler PLC’nin işaret göndermesi ile sıvı akışına

izin vereceği için normalde kapalı seçilmiştir.

Page 19: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi · Şekil 3 de konveyör bant sistemi gösterilmiştir. Konveyör bandın toplam uzunluğu 73 cm ve eni 19 cm boyundadır

11

2.2.MALZEME VE FİYAT LİSTESİ, MALİYET HESABI

Projede kullanılan malzemelerin seçiminde projeye uygun olmasına, istenen çıktıları

gerçekleştirmesine, standartlara uygun olmasına ve minimum maliyette olmasına dikkat

edilmiştir.

Kullanılan malzemelerin listesini ve projenin toplam maliyetini gösteren çizelge aşağıda

verilmiştir.

Çizelge 2. Malzeme listesi ve maliyet hesabı.

Malzeme Adı Miktarı

Birim Fiyatı

(TL) Toplam Tutarı (TL)

1 PLC 1 300 TL 300 TL

2 Selenoid Valf 3 40 TL 120 TL

3 Optik Sensör 2 45 TL 90 TL

4 Röle 6 5 TL 30 TL

5 Konveyor Sistemi 1 200 TL 200 TL

6 DC Motor 2 40 TL 80 TL

7 DC Güç Kaynağı 1 50 TL 50 TL

8 Röle Soketi 6 8 TL 48 TL

9 Start / Stop Butonu 1 5 TL 5 TL

10 Kontrol Panosu 1 20 TL 20 TL

11 Gösterge Işıkları 3 4 TL 12 TL

12 Bağlantı Elemanları (Klemens Kablo vs.) 10 TL

TOPLAM 965 TL

Page 20: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi · Şekil 3 de konveyör bant sistemi gösterilmiştir. Konveyör bandın toplam uzunluğu 73 cm ve eni 19 cm boyundadır

12

3. TEORİK ALTYAPI ve PROJEDE KULLANILAN MALZEMELER

3.1. START ve STOP BUTONLARI

Start butonları sistemin çalışmasını başlatmak için kullanılan anahtarlardır. Bu butonlar

normalde açık kontaklara sahiptirler. Butona basıldığında açık kontak kapanarak sistemin

çalışmasını sağlar. Bu butonlar push – pull (bas – çek) türüdür. Bu nedenle buton

üzerindeki etki ortadan kalkınca kontak yeniden açılır. Bu nedenle sistemin çalışmasını

devam ettirmesi için mühürleme işlemi yapılır.

Stop butonları sistemin çalışmasını durdurmak amacıyla kullanılan anahtarlardır. Bu

butonlar normalde kapalı kontaklara sahiptirler. Butona basıldığında normalde kapalı olan

kontak açılarak sistemin çalışmasını durdurur. Buton üzerindeki etki ortadan kalkınca

kontak yeniden kapanır.

Projede kullanılan butonun türü push – pull (bas-çek) butondur. Yeşil buton start

butonu, kırmızı buton stop butonudur. Sistemde kullanılan butonlar şekil 11 de

gösterilmektedir.

Şekil 11. Start ve stop butonları.

3.2. DC MOTORLAR

Motorlar sistemlerin çalışması için gerekli olan mekanik enerjiyi üreten makinelerdir.

Elektrik enerjisini mekanik enerjiye çevirirler. DC motorların temel yapısı şu kısımlardan

oluşur:

Stator: Doğru akım motorlarında manyetik alanı oluşturan sargıları taşıyan kısımdır.

Stator sargılarına gerilim uygulandığında bir manyetik alan oluşur.

Rotor (Endüvi): Motorun dönen bölümünde bulunan iletkenlerin taşındığı kısımdır.

Mekanik enerjinin alındığı parçadır. Manyetik alan içerisinde bulunan bu iletkenlerden bir

Page 21: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi · Şekil 3 de konveyör bant sistemi gösterilmiştir. Konveyör bandın toplam uzunluğu 73 cm ve eni 19 cm boyundadır

13

akım akıtıldığında iletkene bir kuvvet etkir. Üzerinde bakır dilimlerinden yapılmış kolektör

bulunur.

Kolektör: Kolektör endüvi mili üzerinde bulunur ve dış devreden gelen elektrik akımının

endüvi sargılarına aktarılmasını sağlar. Endüvi sargılarından çıkarılan uçlar bu kolektör

dilimlerine tutturulur.

Fırçalar: Kollektör dilimlerine basınçlı bir şekilde temas halindedir ve dış devredeki akımı

endüviye iletebilmek için kullanılır.

Doğru akım motorlarında statora gerilim uygulandığında bir manyetik alan oluşur.

Endüvi üzerindeki iletkenlere fırça ve kolektör takımı yardımıyla gerilim uygulandığında

endüvi sargılarından akım akar. Stator sargılarının oluşturduğu manyetik alanın etkisiyle

rotor sargılarına kuvvet etki eder ve motor hareket eder.

Gerçekleştirilen sıvı karışım ve dolum otomasyonu projesinde iki adet redüktörlü DC

motor kullanılmıştır. Redüktör dişli çarklardan oluşmuş güç ve hareket aktaran bir

elemandır. Redüktör motorun hızının düşmesini ve momentinin yüksek olmasını

sağlamaktadır. Bunlardan birisi konveyör sistemin hareketini sağlaması için kullanılmıştır.

Konveyör sisteminde kullanılan motor şekil 12 de gösterilmiştir.

Şekil 12. Konveyör bandın hareketini sağlayan redüktörlü DC motor.

Konveyör sisteminde kullanılan motorun özellikleri şu şekildedir:

Voltaj=24 V

Devir sayısı=60 rpm

Page 22: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi · Şekil 3 de konveyör bant sistemi gösterilmiştir. Konveyör bandın toplam uzunluğu 73 cm ve eni 19 cm boyundadır

14

Diğer redüktörlü DC motor ise mikser olarak kullanılmıştır. Sıvı kazanına aktarılan

sıvıların karıştırılması amacıyla kullanılmaktadır. Mikser olarak kullanılan DC motor şekil

13 de gösterilmiştir.

Şekil 13. Mikser olarak kullanılan redüktörlü DC motor.

Mikser olarak kullanılan redüktörlü DC motorun özellikleri şu şekildedir:

Voltaj:12 V

Devir sayısı 96 rpm

3.3. RÖLE

Röleler genel olarak bir elektromanyetik anahtar gibi düşünülebilir. Küçük bir akımla

büyük güçlerin kontrol edilebilmesine olanak sağlar. Bir röle palet, elektromıknatıs ve

kontaklar olmak üzere üç temel kısımdan oluşur. Demir bir nüve üzerine sarılmış olan

bobin rölenin elektromıknatısını oluşturur. Rölenin bobinine gerilim uygulandığı zaman bir

manyetik alan oluşur ve bobin elektromıknatıs özelliği kazanır. Kontakların açılıp

kapanmasını palet sağlar. Röleye bir gerilim uygulandığında röle enerjilenir ve paleti

çeker. Böylece normalde kapalı olan kontaklar açılır, normalde açık olan kontaklar ise

kapanır. AC ve DC gerilimler ile çalışabilen çeşitleri vardır. Şekil 14 de bir rölenin

sembolik içyapısı gösterilmiştir.

Page 23: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi · Şekil 3 de konveyör bant sistemi gösterilmiştir. Konveyör bandın toplam uzunluğu 73 cm ve eni 19 cm boyundadır

15

Şekil 14. Röle sembolik içyapısı.

Projede kullanılan röleler 24 V DC tek kontak rölelerdir. Motor ve selenoid valflerin

çekecekleri akımlar göz önüne alınarak PLC’nin zarar görmesini engellemek için bu

elemanlar PLC çıkışına röleler aracılığıyla bağlanmıştır. Sistemde toplam altı adet röle

kullanılmıştır. Rölelerden üç tanesi selenoid valflerin kontrol edilmesinde, bir tanesi

konveyör sistemin hareketini sağlayan DC motorun kontrolünde, bir tanesi mikserin

kontrol edilmesinde ve bir tanesi de sıvı seviyesinin ölçümünde kullanılmıştır.

Rölelerin bobinleri PLC çıkışına bağlanmış ve kontakları PLC tarafından kontrol

edilmiştir. Çıkış elemanları rölelerin normalde açık kontakları üzerinden güç kaynağına

bağlanmıştır. Sıvı seviyesini ölçmek amacıyla kullanılan sensörün bağlantısında kullanılan

rölenin bobini doğrudan güç kaynağına bağlanmış ve kazanda sıvı olup olmamasına göre

bobini kontrol edilmiştir. Bu rölenin normalde açık ucu güç kaynağı ile PLC arasına

bağlanmıştır.

Rölelerde bir adet ortak uç, bir adet normalde açık uç, bir adet normalde kapalı uç ve iki

adet bobin ucu olmak üzere toplamda beş uç vardır.

PLC den rölenin bobin ucuna işaret geldiğinde bobin enerjilenerek normalde açık

kontağını kapatır ve anahtarlama işlemini gerçekleştirir. Bu arada normalde kapalı olan

uçlar açık hale gelir PLC bobinin enerjisini kesince röle eski haline geri döner.

Projede kullanılan rölelerin özellikleri şu şekildedir:

Çalışma gerilimi: 24 V DC

12 Amper

250 V AC

Tek kontak

1 NO (Normalde açık)

Page 24: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi · Şekil 3 de konveyör bant sistemi gösterilmiştir. Konveyör bandın toplam uzunluğu 73 cm ve eni 19 cm boyundadır

16

Projede kullanılan röleler şekil 15 de gösterilmiştir.

Şekil 15. Projede kullanılan röle.

3.4. SELENOİD VALF

Selenoid valfler elektrik enerjisiyle çalışan manyetik vanalardır. Hava, su, gaz ve buhar

gibi akışkanların kontrolünde kullanılır. Selenoid valflerin yapısında elektromıknatıs,

diyafram ve demir nüve bulunur. Demir nüve ile diyafram birbirine bağlı şekildedir. Demir

nüve üzerine sarılmış iletkenler selonoid valfin bobinini oluşturur. Bobine gerilim

uygulandığında manyetik bobin diyaframı yukarı çekerek akışkanın akmasını sağlar.

Bobinin enerjisi kesildiğinde diyafram yeniden eski konumunu alır ve akışkanın yolu

kapanmış olur. Bobin gerilimleri AC veya DC olabilir. Normalde açık ve normalde kapalı

olan türleri vardır.

Sistemde toplam üç adet selenoid valf kullanılmıştır. Selenoid valf sıvıların akışının

kontrol edilmesi amacıyla kullanılmıştır. Bunlardan iki tanesi sıvı tanklarına bağlanmıştır.

Sıvı tanklarına bağlanan selenoid valfler bu tanklardaki sıvıların karıştırma kazanına

aktarılması amacıyla kullanılmıştır. Bu selenoid valf şekil 16 da gösterilmektedir.

Page 25: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi · Şekil 3 de konveyör bant sistemi gösterilmiştir. Konveyör bandın toplam uzunluğu 73 cm ve eni 19 cm boyundadır

17

Şekil 16. 1 / 2” diş ölçüsüne sahip selenoid valf.

Bu selenoid valflerin özellikleri şu şekildedir.

Diş ölçüsü: 1 / 2”

NC (Normalde kapalı)

Basınç:0-6 bar

Bobin gerilimi: 220 V AC

Direkt çekmeli

Karıştırma kazanına bağlanan selenoid valf sıvıların şişelere doldurulması işlemini

gerçekleştirmektedir. Bu selenoid valf sıvı tanklarına bağlanan selenoid valflerden daha

küçüktür. Şekil 17 de bu selenoid valf gösterilmektedir.

Page 26: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi · Şekil 3 de konveyör bant sistemi gösterilmiştir. Konveyör bandın toplam uzunluğu 73 cm ve eni 19 cm boyundadır

18

Şekil 17. 1 / 4” diş ölçüsüne sahip selenoid valf.

Bu selenoid valfin özellikleri şu şekildedir:

Diş ölçüsü: 1 / 4”

NC (Normalde kapalı)

Basınç:0-6 bar

Bobin gerilimi: 220 V AC

Direkt çekmeli

3.5.SENSÖRLER

Otomasyon sistemlerinin en önemli parçalarından birisi de sensörlerdir. Isı, ışık, basınç

gibi fiziksel büyüklükleri algılayan elemanlar sensör olarak adlandırılır. Sensörler üretim

ortamı ile PLC arasındaki iletişimi sağlar. Ortamdan alınan analog ya da dijital işaretler

sensörün çıkışında elektriksel işarete çevrilir. Bu işaret PLC’nin girişi olur. PLC de işlenen

bu işarete göre çıkış üretilir. Sensörlerle algılanılacak bilgiye göre birçok çeşitte üretilirler.

Sıcaklık, koku, basınç, mesafe, nem, renk, cisim vb. birçok bilgiyi ya da işaretleri

algılayabilirler.

Page 27: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi · Şekil 3 de konveyör bant sistemi gösterilmiştir. Konveyör bandın toplam uzunluğu 73 cm ve eni 19 cm boyundadır

19

3.5.1. SENSÖR SEÇİMİ

Kullanılacak olan sensör seçilmeden önce algılanılacak malzemenin sensöre olan

uzaklığı belirlenmelidir. Ayrıca algılanılacak olan malzemenin şekli ve boyutları da

önemlidir. Algılama mesafesi malzemenin yoğunluğu ile orantılıdır. Malzeme ince ise

algılama mesafesi daha azdır. Malzeme kalınlaştıkça algılama mesafesi artar. Ayrıca

malzemenin ham maddesi sensörün seçiminde belirleyici bir faktördür. Örneğin; endüktif

sensörler, sadece metalleri algılayabilirken, kapasitif sensörler ise her türlü maddeyi

algılayabilirler.

3.5.2. SIVI SEVİYE SENSÖRÜ

Projede sıvı seviyesini algılamak amacıyla elektrot ile algılama yapılmıştır. Elektrot ile

sıvı seviyesi ölçümü pratik ve kullanışlı bir yöntemdir. Kazanın en altında bulunan bir

elektroda gerilim uygulanır ve belirli seviyelere yerleştirilmiş olan elektrotlar kaynağın

negatif ucuna bağlanır. Kazana sıvı doldurulduğunda sıvının seviyesine göre bu

elektrotlardan akım akar.

Projede yukarıda anlatılan metoda göre sıvı seviyesini ölçmek amacıyla bir sensör

oluşturulmuştur. Bu elektrotlar güç kaynağına bir röle bobini üzerinden bağlanmıştır.

Kazana sıvı dolmasıyla elektrotlardan akım akmış ve röle bobini enerjilenmiştir. Bobini

enerjilenen röle normalde açık kontağını kapatmıştır. Rölenin normalde açık kontağı

üzerinden PLC girişi güç kaynağına bağlanmıştır. Böylece kontak kapandığında PLC

girişine sıvının olduğu bilgisi gönderilmiştir. Gerçekleştirilen bu sensör sistemine ait şema

şekil 18 de gösterilmiştir.

Şekil 18. Sıvı seviye sensörü.

Page 28: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi · Şekil 3 de konveyör bant sistemi gösterilmiştir. Konveyör bandın toplam uzunluğu 73 cm ve eni 19 cm boyundadır

20

3.5.3. OPTİK SENSÖR

Işık emisyon prensibi ile çalışan sensörlerdir. Bir alıcı ve verici sistemden oluşur.

Vericide bulunan ışık kaynağı belirli bir frekansta ışık yayar. Alıcı ise bu ışığı alır. Sensör

vericinin gönderdiği ışık ile alıcıdan gelen ışığın frekansını karşılaştır. Aynı frekansta ışık

alırsa çıkışını aktif eder.

Optik sensörler üç farklı şekilde algılama yapabilirler. Bunlar:

Karşılıklı sensörler: Karşılıklı olarak yerleştirilmiş alıcı ve vericiden oluşan

sensörlerdir. Alıcı ve verici arasına bir cisim girmediği sürece vericinin gönderdiği

ışık alıcıya ulaşır. Araya bir cisim girdiğinde ışık kesilir ve böylece algılama

gerçekleşir.

Yansıtıcılı sensörler: Karşılıklı sensörlerin çalışma ilkesine benzer şekilde

çalışırlar. Fakat bu sensörlerde alıcı ve verici karşılıklı değil aynı yerdedir.

Vericinin gönderdiği ışık sensörün karşısına yerleştirilen bir yansıtıcı ile alıcıya

ulaştırılır.

Cisimden yansımalı sensörler: Sensör vericisinin gönderdiği ışık algılanacak

cisimden yansıyarak sensörün alıcısına ulaştığında algılama işlemini gerçekleştiren

sensörlerdir. Sensör önüne herhangi bir cisim gelmediği sürece gönderilen ışık

alıcıya ulaşmayacağı için algılama gerçekleşmez.

Optik sensörler cisimlerin algılanmasında, nesne boyut ölçmelerinde ve otomatik sayma

işlemlerinde kullanılabilirler.

Projede iki adet optik sensör kullanılmıştır. Bunlardan birisi karıştırma kazanının

hizasına yerleştirilmiştir ve konveyör banttan gelen şişelerin algılanması amacıyla

kullanılmıştır. Sensör şişeyi algıladığı zaman konveyör bant duracak ve şişeye sıvı dolum

işlemi gerçekleştirilecektir.

Diğer optik sensör sayıcı amacıyla kullanılmıştır. Doldurulan şişe sayısı bu sayıcı

yardımıyla hesaplanmaktadır bu sensörün algılamasıyla PLC içerisindeki sayıcı sayma

işlemini gerçekleştirmektedir.

Sensörlerin üç ucu bulunmaktadır. Bunlardan birincisi besleme ikincisi toprak ve

üçüncüsü sensörün sinyal ucudur. Sensörlerin algılama mesafesi 0 – 60 cm arasındadır.

Sensörün arkasında bulunan mesafe ayarı ile algılama mesafesi ayarlanabilmektedir.

Sıvıların doldurulacağı vana bandan 10 cm uzaklıkta bulunduğundan projemizde optik

Page 29: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi · Şekil 3 de konveyör bant sistemi gösterilmiştir. Konveyör bandın toplam uzunluğu 73 cm ve eni 19 cm boyundadır

21

sensörlerin algılama mesafeleri 10 cm olarak ayarlanmıştır. Projede kullanılan optik

sensörler şekil 19 ve şekil 20 de gösterilmiştir.

Şekil 19. Optik sensör önden görünüşü.

Şekil 20. Optik sensör üstten görünüşü.

Optik sensörlerin özellikleri şu şekildedir.

PNP

Cisimden yansımalı

Çalışma Gerilimi: 5 V DC

Algılama Mesafesi 0 – 80 cm

3.6.GÜÇ KAYNAĞI

Güç kaynakları bir devreye veya sisteme gerilim enerji vermek amacıyla

kullanılırlar. Projemizde şekil 21 de gösterilen güç kaynağı kullanılmıştır. Ebatlarının

küçük olması, 3,3 V, 5 V, 12 V, -5 V, -12 V gibi farklı gerilim seviyeleri elde etmeye

olanak sağlamasından dolayı masaüstü bilgisayarlarda kullanılan bu güç kaynağı

projede kullanılan elemanlara güç sağlamak amacıyla uygun bir çözüm olarak

görülmüştür.

Page 30: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi · Şekil 3 de konveyör bant sistemi gösterilmiştir. Konveyör bandın toplam uzunluğu 73 cm ve eni 19 cm boyundadır

22

Şekil 21. Projede kullanılan güç kaynağı.

3.7. BAĞLANTI ELEMANLARI

Projemizde kullanılan elemanların birbiriyle bağlantıları yapılırken kablo, yüksük ve

klemensler kullanılmıştır. Kablo seçiminde akım taşıma kapasiteleri dikkate alınmıştır.

Klemens ve yüksük seçiminde ise kablo, selenoid valf, röle ve motor girişlerine uygun

olmasına dikkat edilmiştir.

3.8. PLC

3.8.1. PLC TANIMI

PLC Programmable Logic Controller kelimelerinin baş harflerinden oluşmuş bir

terimdir. Bir PLC genel olarak endüstriyel otomasyon süreçlerinde cihazların otomatik

olarak kontrolünü sağlayan, röle, sayıcı gibi kontrol ve kumanda elemanlarının yerine

kullanılan elektronik bir cihazdır. Yapısında bulunan çok sayıda giriş ve çıkış hücresi

sayesinde birçok cihazı kontrol edebilir. Bir yazılım aracılıyla hafızasına yüklenen

programa göre girişine gelen sinyalleri işleyerek istenen çıkış işaretini üretir ve cihazların

otomatik olarak kontrolünü sağlar.

PLC’ler programlanabilir olmaları ve bu sayede aynı makinelerle çok farklı işlemlerin

gerçekleştirilebilmesinden dolayı çok tercih edilen bir ürün haline gelmiştir. Bu özellikleri

birçok alt yapı masrafının asgariye indirilmesini sağlamıştır. Ayrıca üretimi otomatik hale

getirmeleri ve gerekli iş gücünü asgari düzeye indirmeleri üretim masraflarını da oldukça

düşürmüş ve bu sistemi kullanan işletmelere rekabet edebilme gücü kazandırmıştır.

PLC’ler ile ilgili detaylı bilgilere [1], [2], [3], [4] den ulaşılabilir.

Page 31: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi · Şekil 3 de konveyör bant sistemi gösterilmiştir. Konveyör bandın toplam uzunluğu 73 cm ve eni 19 cm boyundadır

23

3.8.2. PLC ÇALIŞMA PRENSİBİ

PLC’ler şekil 22 de gösterildiği gibi giriş çıkış modülleri, merkezi işlem ünitesi ve

hafızadan oluşur. Giriş ve çıkış modülleri PLC’lerin üretim ortamı ile bağlantılarını

sağlayan birimleridir. PLC’lerin girişler birimlerine buton, şalter, sensör gibi elemanlar

bağlanabilir. Bu elemanların ürettiği çıkış işaretleri PLC için giriş işareti olur. Girişine

gelen işaretleri yazılan programa göre merkezi işlem ünitesinde işleyen ve bu işarete uygun

çıkış işareti üreten PLC’ler çıkış birimine bağlı olan motor, selonoid valf, lamba, alarm,

korna veya step motor gibi elemanları kontrol edebilir.

Bütün bu kontrol işlemleri merkezi işlem ünitesinde bulunan mikroişlemci ile

gerçekleştirilmektedir. Sonuçlar ve programlar ise PLC’nin hafızasında saklanmaktadır.

Şekil 22. PLC içyapısı.

3.8.3. PLC KULLANIM AVANTAJLARI

PLC kullanımındaki temel amaç elektromekanik röle, kontaktör, buton, sensör, motor

gibi elemanlardan oluşan kontrol ve kumanda sistemlerinde sistemin çalışmasını bir

yazılım ile gerçekleştirmektir.

PLC’lerin röle ve kontaktör gibi elemanlara göre birçok üstün yanının bulunması bu

cihazları endüstriyel otomasyon uygulamalarında oldukça popüler hale getirmiştir. Çalışma

düzenleri giriş çıkış bağlantılarında herhangi bir değişiklik yapılmaksızın yalnızca program

değişikliği ile değiştirilebildiğinden ortaya çıkan problemlere basit bir şekilde müdahale

imkânı verir. Böylece klasik kontrol ve kumanda sistemlerine göre iş gücü ve zaman

Page 32: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi · Şekil 3 de konveyör bant sistemi gösterilmiştir. Konveyör bandın toplam uzunluğu 73 cm ve eni 19 cm boyundadır

24

tasarrufu sağlanmakta ve maliyetler düşürülmektedir. Ayrıca sisteme ilave giriş çıkış

modülleri eklenebiliyor olması sistemin genişlemesine imkân tanır ve sistemi esnek bir

hale getirir.

PLC’lerin genel olarak üstünlükleri şu şekilde sıralanabilir:

Daha karmaşık işlemleri gerçekleştirebilir.

Küçük yapıları sayesinde daha az yer kaplar.

Sisteme esneklik kazandırır.

Olumsuz çevre koşullarından kolay kolay etkilenmez.

Daha ucuzdur.

Daha hızlı çalışma özelliğine sahiptir.

Gürültü sorunu yoktur.

Daha güvenilir ve daha uzun ömürlüdürler. Uzun süre arızasız çalışırlar.

3.8.4. PLC PROGRAMLAMA

PLC programı üç farklı şekilde yapılabilir. Bunlar:

Merdiven diyagramı ile programlama

Komut listesi ile programlama

Fonksiyon blok diyagramı ile programlama

Projemizde PLC kullanışlı ve kolay olmasından dolayı merdiven diyagramı yöntemi

kullanılarak programlanmıştır. Ayrıca merdiven diyagramları görsel bir programlama

olması nedeniyle fazla tercih edilirler.

Merdiven diyagramı oluşturulmasında temel semboller şekil 23 de verilmiştir.

(a) (b) (c)

Şekil 23. Normalde açık kontak (a), normalde kapalı kontak (b), çıkış (c) [5].

Page 33: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi · Şekil 3 de konveyör bant sistemi gösterilmiştir. Konveyör bandın toplam uzunluğu 73 cm ve eni 19 cm boyundadır

25

Bu sembollerden oluşan örnek bir merdiven diyagramı şekil 24 de gösterilmiştir:

Şekil 24. Örnek bir merdiven diyagramı [5].

Bu sembollere ek olarak merdiven diyagramında sayıcı, karşılaştırıcı, zamanlayıcı,

kaydedici, kaydırma ve sıralama fonksiyonları gibi fonksiyonlarda yer alabilir.

Sensörlerden gelen işaretler CPU da işlenir ve normalde açık ve normalde kapalı kontakları

Lojik 1 veya Lojik 0 işaretlerine dönüştürülerek çıkış elemanını kontrol edilmesi sağlanır.

Her merdiven diyagramının her bir basamağı bir kontakla başlar ve bir çıkış elemanıyla

sona erer.

3.8.5. TWIDO TWDLMDA20DTK PLC

Gerçekleştirilen projede Schneider firması tarafından üretilen Twido

TWDLMDA20DTK model PLC kullanılmıştır. PLC bağlantıları şekil 25 de gösterildiği

gibidir. Kullanılan bu PLC’nin özellikleri şu şekildedir:

24 V DC besleme

12 * 24 V DC giriş

8 * 24 V DC çıkış

Maksimum genişleme 4 modül

Bu PLC ile ilgili daha detaylı bilgiye kaynak [5] den ulaşılabilir.

Page 34: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi · Şekil 3 de konveyör bant sistemi gösterilmiştir. Konveyör bandın toplam uzunluğu 73 cm ve eni 19 cm boyundadır

26

Şekil 25. TWD LMDA20DTK giriş, çıkış bağlantıları [5].

Page 35: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi · Şekil 3 de konveyör bant sistemi gösterilmiştir. Konveyör bandın toplam uzunluğu 73 cm ve eni 19 cm boyundadır

27

4. DENEYSEL ÇALIŞMALAR

4.1.SİSTEMİN YAPIM AŞAMALARI

Proje tasarımının tamamlanmasının ardından gerçekleştirme aşamasına geçilmiştir. İlk

aşamada sistemin mekanik kısımları tamamlanmıştır. Mekanik kısmın üretimi için piyasa

araştırması yapılmış ve İnci Makine firmasına bu kısım yaptırılmıştır. Daha sonra temin

edilen motor, sensör, selenoid valf gibi malzemeler mekanik kısma monte edilmiştir. Bir

marangozdan yardım alınarak kontrol panosu olarak kullanılmak üzere kontraplaktan bir

kutu yaptırılmış ve PLC, güç kaynağı ve röleler bu kutuya yerleştirilmiştir. Kutunun üst

kısmında delikler açılarak bu deliklere gösterge ışıkları ve start / stop butonu

yerleştirilmiştir. Sonraki aşamada kontrol panosu ile temin edilen malzemelerin elektriksel

bağlantıları gerçekleştirilmiştir. Son aşamada PLC programı yazılarak sistem çalıştırılmış

ve istenen çıktılar deneyler yapılarak sağlanmaya çalışılmıştır.

Tüm bu aşamaların gerçekleştirilmesi esnasında bazı sorunlarla karşılaşılmış ve

çözülmüştür. İlk olarak satın alınan selenoid valflerin istenen miktarda sıvıyı akıtmadığı

görülmüştür. Bu nedenle bu selenoid valfler diş ölçüsü büyük olanlarla değiştirilerek bu

sorun çözülmüştür. Diğer bir sorun da konveyör sistemin hızlı dönmesidir. Şişelerin

sarsılmadan ilerleyebilmeleri için bandın daha yavaş dönmesi istenmiş ve bu sorun 24 V

DC motorun 12 V ile beslenmesi ile aşılmıştır. Bir diğer sorunda sıvı seviye sensörü olarak

kullanılan kapasitif sensörün istenen şekilde algılama yapmaması idi. Bu çözümden verim

alınamaması üzerine kapasitif sensör yerine yukarıda anlatılan elektrot sistemine geçilerek

bu problem çözülmüştür.

Sistemin mekanik kısımlarının ve malzeme montajının tamamlanmasının ardından

sistemin elektriksel bağlantıları gerçekleştirilmiştir. Bir adet 12 V DC motor, bir adet 24 V

DC motor, bir adet güç kaynağı, üç adet selenoid valf, üç adet sensör, altı adet 24 V DC

röle, gösterge ışıkları, start ve stop butonunun PLC ile bağlantısı gerçekleştirilmiştir.

Sistemin çalışmaya başlaması ve durdurulması push – pull türü butonlarla

sağlanmaktadır. Normalde açık olan start butonundan elimizi çektiğimizde sistemin

durmaması için mühürleme işlemi gerçekleştirilmiştir. Mühürleme işlemi yazılan PLC

programıyla gerçekleştirilmiştir.

Sistemde farklı gerilim seviyelerinde çalışan elemanlar bulunduğu için güç kaynağından

farklı gerilim seviyelerinden oluşan çıkışlar alınmış ve beslemeler bu noktalardan

gerçekleştirilmiştir. Bu işlemi gerçekleştirmek için klemesler kullanılmıştır. Sarı ve siyah

Page 36: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi · Şekil 3 de konveyör bant sistemi gösterilmiştir. Konveyör bandın toplam uzunluğu 73 cm ve eni 19 cm boyundadır

28

kablolardan 12 V, kırmızı ve siyah kablolardan 5 V, sarı ve mavi kablolardan 24 V

alınmaktadır. Şekil 26 da bu sistem görülmektedir.

Şekil 26. Elde edilen gerilim seviyeleri.

Bandın hareketini sağlayan DC motorun nominal gerilimi 24 V tur. Bununla birlikte

bandın hızlı hareket ettiği görülmüştür bu nedenle bu motorun beslemesi 12 V ile

gerçekleştirilerek hızının düşmesi sağlanmıştır. Bu motor R1 ile gösterilen rölenin

normalde açık kontağı ve güç kaynağı arasına bağlanarak rölenin bobininin enerjili olup

olmamasına göre hareket etmektedir. R1 rölesinin kontaklarını kontrol etmek üzere bu

rölenin bobin uçları PLC’nin Q0.0 çıkışına bağlanmıştır.

12 V DC motor sıvıların karıştırılması amacıyla bir mikser olarak kullanılmıştır. Bu

motor R2 ile gösterilen rölenin normalde açık kontağı ve güç kaynağı arasına bağlanmıştır.

R2 rölesinin kontaklarını kontrol etmek üzere bu rölenin bobin uçları PLC’nin Q0.1

çıkışına bağlanmıştır.

Sıvı akışlarını kontrol etmek amacıyla selenoid valflerden yararlanılmıştır. Selenoid

valf 1 ile selonoid valf 2 sıvı tanklarına bağlanmıştır ve sırasıyla R3 ve R4 ile gösterilen

rölelerin normalde açık kontakları ile şebeke gerilimi arasına bağlanmıştır. R3 ve R4

rölelerinin kontaklarını kontrol etmek amacıyla bu rölelerin bobin uçları sırasıyla PLC nine

Q0.2 ve Q0.3 çıkışlarına bağlanmıştır.

Selenoid valf 3 karıştırılan sıvının ürün şişelerine doldurulması görevini

gerçekleştirmektedir ve R5 ile gösterilen rölenin normalde açık kontağı ile şebeke gerilimi

arasına bağlanmıştır. R5 rölesinin kontaklarını kontrol etmek üzere bu rölenin bobin uçları

PLC’nin Q0.4 çıkışına bağlanmıştır.

Sistemin çalışmasını kontrol edebilmek amacıyla şekil 27 de gösterilen gösterge ışıkları

kullanılmıştır. Sistemin kapalı oluğunu göstermek için kırmızı ışık, sistemin açık olduğunu

Page 37: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi · Şekil 3 de konveyör bant sistemi gösterilmiştir. Konveyör bandın toplam uzunluğu 73 cm ve eni 19 cm boyundadır

29

göstermek için yeşil ışık ve karıştırma kazanındaki sıvının yetersiz olduğunu göstermek

için sarı ışık kullanılmıştır. Kırmızı ışık PLC’nin Q0.5 çıkışına, yeşil ışık PLC’nin Q0.6

çıkışına ve sarı ışık PLC’nin Q0.7 çıkışına bağlanmıştır. Gösterge ışıkları 20 mA den az bir

akım çektiği için doğrudan PLC çıkışlarına bağlanmıştır.

Şekil 27. Gösterge ışıkları.

Sistemin çalışmasını kontrol eden butonlar ve sensörler PLC ye giriş olarak

bağlanmıştır. Stop butonu PLC’nin I0.0 girişine bağlanırken start butonu I0.1 girişine

bağlanmıştır.

PLC ye giriş olarak bağlanan optik sensörler 24 V DC ile beslenmektedir. Cisimden

yansımalı bu sensörler bir cismi algıladıkları zaman PLC girişine 24 V DC gerilim

uygulanır. Banttan gelen şişeyi algılayarak bandı durduran optik sensör PLC’nin I0.3

girişine bağlanmıştır. Sayıcı olarak kullanılan optik sensör ise I0.4 girişine bağlanmıştır.

Sıvı seviyesini kontrol etmede kullanılan sıvı seviye sensörü 24 V DC rölenin bobinini

enerjilendirip normalde açık kontağı üzerinden PLC girişine gerilim uygulamaktadır. Sıvı

olduğunu algıladığı zaman röle kontağını kapatacak ve PLC ye 24 V DC işaret

uygulanacaktır. Bu sensör PLC’nin I0.2 girişine bağlanmıştır. Gerçekleştirilen ve yukarıda

anlatılan giriş çıkış bağlantıları EK 2 de verilmiştir.

4.2.PLC PROGRAMI VE ÇALIŞMASI

Aşağıdaki şekilde sistemin çalışmasını sağlayan merdiven diyagramı ile oluşturulmuş

PLC programı verilmiştir. Bu programın oluşturulmasında Twido Suite programı

kullanılmıştır. Bu program IEC 61131-3 standartlarına uyumludur. Merdiven diyagramının

açıklaması aşağıda verilmiştir.

Sistem Çalıştırma: Sistemin enerjilenmesini sağlayan basamaktır. Start butonuna

basılmasıyla normalde kapalı stop butonu ve M1 yardımcı rölesi üzerinden M0 yardımcı

rölesi enerjilenir ve start butonuna paralel bağlı normalde açık kontağı üzerinden

Page 38: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi · Şekil 3 de konveyör bant sistemi gösterilmiştir. Konveyör bandın toplam uzunluğu 73 cm ve eni 19 cm boyundadır

30

mühürleme işlemini gerçekleştirir. Böylece tüm sistem enerjilenir. Şekil 28 de sistem

çalıştırma basamağı gösterilmiştir.

Şekil 28. Sistem çalıştırma basamağı.

Sistem Durdurma: Sistemin otomatik olarak durmasını sağlayan basamaktır. Sıvı seviye

sensörü dört saniye boyunca algılama yapmadığı zaman M1 yardımcı rölesini aktif eder.

Sistem çalıştırma basamağında bulunan normalde kapalı M1 yardımcı rölesi kontağı açılır

ve sistem enerjisiz kalır. Sistemin çalıştırmasını devam ettirebilmesi için sıvı tanklarından

karıştırma kazanına sıvı aktarılmalıdır. Ayrıca sıvı dolum işleminin ardından karıştırma

kazanındaki sıvı tükenince sistem yine dört saniye sonra otomatik olarak çalışmayı

durdurur. Sistemin durmasını sağlayan merdiven diyagramı basamağı şekil 29 da

gösterilmiştir.

Şekil 29. Sistem durdurma basamağı.

Page 39: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi · Şekil 3 de konveyör bant sistemi gösterilmiştir. Konveyör bandın toplam uzunluğu 73 cm ve eni 19 cm boyundadır

31

Valf 1 kontrol: Şekil 30 da gösterilen basamak birinci valfin açık kalma sürelerini

ayarlayan basamaktır. M0 yardımcı rölesinin enerjilenmesiyle valf 1 enerjilenir. TP türü

TM0 sayıcısının sekiz saniye saymasıyla valf1 in enerjisini kesilir.

Şekil 30. Valf 1 kontrol basamağı.

Valf 2 Kontrol: Şekil 31 de gösterilen basamak ikinci valfin açık kalma süresini

ayarlayan basamaktır. M0 yardımcı rölesinin enerjilenmesiyle valf 2 enerjilenir. TP türü

TM1 sayıcısının beş saniye saymasıyla valf 2 nin enerjisi kesilir.

Şekil 31. Valf 2 kontrol basamağı.

Mikser Kontrol: Mikserin çalışmasını sağlayan basamaktır. Valf 1 ve valf 2 nin

çalışmasıyla M2 yardımcı rölesi enerjilenir. Valf1 ve valf 2 nin çalışmaya başlamasıyla

Page 40: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi · Şekil 3 de konveyör bant sistemi gösterilmiştir. Konveyör bandın toplam uzunluğu 73 cm ve eni 19 cm boyundadır

32

mikser eş zamanlı olarak çalışır. Valflerin her ikisinin de kapanmasıyla M2 yardımcı

rölesinin enerjisi kesilir ve TOF türü TM3 sayıcısı üç saniye sayar ve üç saniyenin sonunda

mikseri kapatır. Mikserin çalışmasını denetleyen basamak şekil 32 de gösterilmiştir.

Şekil 32. Mikser kontrol basamağı.

Konveyör Bant Hareketi: M0 yardımcı rölesinin enerjilenmesi, sıvı seviye sensörünün

algılama yapmasıyla konveyör bant harekete geçer. Konveyör banda yerleştirilen şişeler

ilerlemeye başlar ve optik sensörün algılama yapmasıyla TM2 sayıcısı bir saniye sayar ve

M3 yardımcı rölesinin enerjisini keser ve bant bir saniye gecikmeyle durur. Bandın

durmasıyla valf 3 açılır ve sıvı dolum işlemi gerçekleştirilir. Sıvı dolum işleminin ardından

M3 yardımcı rölesi ve optik sensöre paralel bağlı valf 3 normalde kapalı kontağı üzerinden

bant tekrar harekete geçer. Konveyör bandın hareketini denetleyen basamak şekil 33 de

gösterilmiştir.

Page 41: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi · Şekil 3 de konveyör bant sistemi gösterilmiştir. Konveyör bandın toplam uzunluğu 73 cm ve eni 19 cm boyundadır

33

Şekil 33. Konveyör bant hareketini sağlayan basamak.

Sıvı Dolum: Şekil 34 de gösterilen basamak sıvı dolum işlemini gerçekleştiren

basamaktır. M0 ve M3 yardımcı rölelerinin enerjilenmesiyle M4 yardımcı rölesini

enerjilendirir ve valf 3 açılır. TP türü TM4 sayıcısının 15 saniye saymasıyla M4 yardımcı

rölesinin enerjisi kesilir ve valf 3 kapanır. Böylece on beş saniye boyunca karıştırılan

sıvının dolum işlemi gerçekleştirilmiş olur.

Şekil 34. Sıvı dolum basamağı.

Page 42: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi · Şekil 3 de konveyör bant sistemi gösterilmiştir. Konveyör bandın toplam uzunluğu 73 cm ve eni 19 cm boyundadır

34

Sayıcı: Şekil 35 de gösterilen merdiven diyagramı basamağı doldurulan şişe sayısını

sayma işlemini gerçekleştiren basamaktır. I0.4 girişine bağlı optik sensörün önünden şişe

geçmesiyle C0 sayıcısı çıkışını bir artırır. Stop butonuna basılmasıyla sayıcı hafızasını

sıfırlar.

Şekil 35. Sayıcı basamağı.

Gösterge Işıkları: Şekil 36 da gösterilen basamak sistemin kontrol panosu üzerinden

denetimini sağlayan basamaktır. Sistem çalışmazken M0 yardımcı rölesinin normalde

kapalı kontağı üzerinden kırmızı ışık yanar. Sistem enerjilenince M0 yardımcı rölesinin

çıkışı aktif olur ve kırmızı ışık söner yeşil ışık yanar. Karıştırma kazanında sıvı yetersiz

olduğu zaman sıvı seviye sensörünün normalde kapalı kontağı zerinden sarı ışık yanarak

kazandaki sıvının yetersiz olduğu ikazını vermektedir.

Şekil 36. Gösterge ışıkları basamağı.

Page 43: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi · Şekil 3 de konveyör bant sistemi gösterilmiştir. Konveyör bandın toplam uzunluğu 73 cm ve eni 19 cm boyundadır

35

4.3.SİSTEMİN GENEL ÇALIŞMASI

Sistemin çalışması PLC cihazına yüklenen program ile kontrol edilmektedir.

Gerçekleştirilen projede start butonuna basılmasıyla sistem çalışmaya başlar. Push – pull

türü olan start butonuna basılınca PLC mühürleme yaparak sistemin sürekli enerjili

kalmasını sağlar. Sistemin enerjilenmesiyle PLC ilk olarak selenoid valf 1 ve selenoid valf

2 nin bağlı olduğu rölelerin bobinlerini enerjilendirerek bu valflerin çalışmasını sağlar. Bu

valflerin çalışma süresi PLC nin içinde bulunan zamanlayıcılar ile kontrol edilmektedir.

Valf 1 sekiz saniye valf 2 ise beş saniye açık kalarak sıvı aktarımını gerçekleştirir. Valfler

ile eş zamanlı olarak çalışmaya başlayan mikser valflerin kapanmasının ardından üç saniye

daha çalışmasını sürdürür. Mikser çalışmasını tamamlayınca konveyör bant harekete

geçmekte ve optik sensörün banttan gelen şişeyi algılamasıyla bir saniye gecikme ile

durmaktadır. Bu anda selenoid valf 3 enerjilenerek on beş saniye boyunca şişeye sıvının

dolmasını sağlar. Şişenin dolmasıyla konveyör bant yeniden harekete geçer ve bir sonraki

şişenin gelmesiyle valf 3 yeniden açılır ve benzer işlemler tekrar edilir. Konveyör bandın

çıkışına yerleştirilen diğer optik sensör ise doldurulan şişe sayısını saymaktadır. Sistem sıvı

seviye sensörünün karıştırma kazanında sıvı kalmadığı bilgisini PLC ye gönderdiğinde

otomatik olarak durmaktadır. Sistemin normal çalışmasını durdurmak için ise stop

butonuna basmak yeterlidir.

Sistemi kullanmak isteyen kişinin yapması gerekenler PLC de vanaların açık kalma

sürelerini ve mikserin çalışma süresini ayarlamak, start butonuna basmak ve ardından ürün

şişelerini konveyör banda yerleştirmektir. Sistemi durdurmak için ise stop butonuna

basmalıdır. Şekil 37 de sistemin en son hali gösterilmiştir.

Page 44: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi · Şekil 3 de konveyör bant sistemi gösterilmiştir. Konveyör bandın toplam uzunluğu 73 cm ve eni 19 cm boyundadır

36

Şekil 37. Sistemin genel görünümü.

4.4.STANDARTLAR VE KISITLAR

Gerçekleştirilen sıvı karışım ve dolum otomasyonu projesinde kullanılan tüm

malzemelerin standartlara uygun olmasına, kalite belgelerine sahip olmasına ve gürültü

seviyelerinin minimum olmasına dikkat edilmiştir.

Kullanılan buton, selenoid valfler ve röleler CE belgesine sahiptir. Kullanılan PLC IEC

61131-3 PLC programlama standartlarına uygun olarak üretilmiştir. Ayrıca kullanılan güç

kaynağı ve DC motorlar TSE standartlarına uygundur. Kullanılan motorlar bir miktar

gürültülü olsa da bu gürültü normal seviyededir ve rahatsız edici değildir.

Page 45: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi · Şekil 3 de konveyör bant sistemi gösterilmiştir. Konveyör bandın toplam uzunluğu 73 cm ve eni 19 cm boyundadır

37

5. SONUÇLAR

Bu çalışmanın ana amacı farklı sıvıların belirlenen miktarlarda homojen bir şekilde

karıştırılması ve karıştırılan bu sıvıların şişelere doldurulması işlemine yönelik bir

uygulama geliştirilmesidir. Çalışma sonucunda endüstriyel alanlarda üretimi

gerçekleştirilen sıvıların otomatik olarak karıştırılması ve ürün paketlerine doldurulması

amacıyla kullanılabilecek bir uygulama gerçekleştirilmiştir.

Sistemin tüm kontrolü bir PLC ile gerçekleştirilmiştir. Ürün şişelerinin algılanması

amacıyla cisimden yansımalı optik sensörler, sıvı miktarının algılanmasında sıvı seviye

sensörü, sıvıların akışını kontrol etmede selenoid valfler, anahtarlama elemanı olarak

röleler, sistem çalışmasını takip edebilmek amacıyla gösterge ışıkları ve mekanik enerji

sağlamak amacıyla redüktörlü DC motorlar kullanılmıştır.

Ürün şişelerinin taşınması amacıyla konveyör sistemi tasarlanmış ve konveyör bandın

sonuna yerleştirilen bir optik sensör sayıcı olarak kullanılarak üretilen ürün miktarının

sayımı gerçekleştirilmiştir.

Sistemin mekanik kısmı üretildikten sonra malzemelerin elektriksel bağlantıları

oluşturulmuş ve PLC programı yazılmıştır. Bu aşamaların tamamlanmasının ardından

sistemin test aşamasına geçilmiş ve istenen çıktılar elde edilmeye çalışılmıştır. Test

aşamasında karşılaşılan problemler çözülerek sistemin istenen şekilde çalışması

sağlanmıştır.

Start butonuna basılmasıyla sıvı tanklarındaki sıvılar karıştırma kazanına aktarılmış ve

bir mikser ile bu sıvılar karıştırılmıştır. Ardından konveyör sistemi çalışmaya başlamış ve

banttan gelen şişelere karıştırılan sıvının dolumu gerçekleştirilmiştir.

Karıştırma kazanı hizasında bulunan optik sensörün şişeyi algılamasıyla konveyör bant

bir süre durmuş ve sıvının şişeye dolumu gerçekleştirilmiştir. Ardından konveyör yeniden

harekete geçmiş ve bir sonraki şişenin optik sensör tarafından algılanmasıyla yeniden

durmuş ve sıvı dolumu gerçekleşmiştir. Bu işlem sıvı seviye sensörünün karıştırma

kazanında sıvı kalmadığı bilgisini PLC ye gönderene kadar devam etmiştir. Karıştırma

kazanında sıvı bittiğinde sistem otomatik olarak durmuştur. Bandın sonundaki diğer bir

optik sensör doldurulan şişe sayısı bilgisini PLC ye göndermiş PLC içerisindeki sayıcı

sayma işlemini gerçekleştirmiştir.

Proje tamamlandığında gerçekleştirilen sistemin proje başlangıcında hedeflenen

işlemleri gerçekleştirdiği görülmüştür.

Page 46: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi · Şekil 3 de konveyör bant sistemi gösterilmiştir. Konveyör bandın toplam uzunluğu 73 cm ve eni 19 cm boyundadır

38

6. YORUMLAR VE DEĞERLENDİRMELER

Bitirme projesi kapsamında endüstride birçok alanda kullanılan karışım ve dolum

sistemlerine yönelik bir proje üzerinde çalışılmış ve çalışma boyunca bir projenin

tasarlanması, gerçekleştirilmesi, karşılaşılan problemlerin çözülmesi ve projeye ait raporun

hazırlanması gibi konularda bilgi ve beceriler elde edilmiştir.

İlk olarak sistemin tasarım aşamasında kullanılacak malzemeler belirlenirken kullanım

yerine göre uygun teknik özelliklerde olmasına dikkat edilmiş ve bu konuda yeterli bir

piyasa araştırması yapılmıştır. Bu araştırma sonucunda teknik özellik ve maliyet açısından

en uygun malzemeler seçilmiştir. Bu sayede otomasyon sistemlerinde kullanılan

malzemeler hakkında bilgi birikimi ve tecrübe elde edilmiştir.

Sistemin gerçekleştirilmesi aşamasında ise mekanik kısımların üretilmesinde dikkat

edilmesi gereken noktalar konusunda ve karşılaşılan problemlere karşı çözüm üretme

konusunda tecrübe kazanılmıştır.

Proje sonunda sistemin genel bir analizi yapılarak eksik ve geliştirilmesi gereken

yönleri, sistemin nasıl daha kapsamlı ve işlevsel hale getirilebileceği konusunda fikirler

üretilmiştir.

Sistemin çalışması bir start / stop butonu ile kontrol edilmektedir. Bunun yerine bir

SCADA ara yüzü oluşturularak sisteme hem görsellik kazandırılmış olur hem de sürecin

bilgisayar ortamında izlenmesine olanak sağlanmış olur. Sistemin bir SCADA ara yüzü ile

kontrol edilmemesi bir eksiklik olarak göze çarpmaktadır.

Sistemin tasarım aşamasında maliyetinin belirli bir aralıkta olmasına dikkat edilmiş, bu

nedenle sade bir tasarım yapılmıştır. Buna paralel olarak sistemin denetimi noktasında

zafiyetler ortaya çıkmıştır ve geliştirilmesi gereken bir yön olarak göze çarpmaktadır. Daha

fazla giriş çıkış sayısına sahip bir PLC kullanılarak daha kapsamlı bir denetim

gerçekleştirilebilir.

Örneğin sıvı tanklarına sıvı seviye algılayıcıları yerleştirilerek tanklardaki sıvı

miktarları takip edilebilir. Karıştırma kazanının üst kısmına yerleştirilen bir sensör ile de

kazana dolacak en fazla sıvı miktarı belirlenebilir. Ayrıca bandın ilerleyen bölümlerinde

hatalı ürün denetimi yapılarak şişelerin tam olarak dolup dolmadığı kontrol edilebilir ve

hatalı ürünler diğer bir konveyör banda aktarılarak hatasız ürünlerden ayrılabilirler.

Gerçekleştirilen sisteme birçok ilave özellikler de eklenebilir. Örneğin sıvı tanklarının

sayıları artırılarak daha fazla sıvının karıştırılması, karıştırma kazanının çıkışının birden

Page 47: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi · Şekil 3 de konveyör bant sistemi gösterilmiştir. Konveyör bandın toplam uzunluğu 73 cm ve eni 19 cm boyundadır

39

fazla kola ayrılarak aynı anda birden fazla şişenin dolum işleminin gerçekleştirilmesi

işlemleri gibi işlemler sisteme eklenebilir.

Sıvı karışım ve dolum otomasyonu projesi büyük bir otomasyon sisteminin bir

bölümünü oluşturmaktadır. Bu tür sistemler ham madde girişinden üretilen ürünlerin

paketlenmesine kadar olan süreçleri içeren fabrika otomasyonlarıdır. Gerçekleştirilen bu

sistemin devamı olarak kapak takma, etiketleme ve paketleme işlemlerini gerçekleştiren

sistemler kurularak daha kapsamlı bir otomasyon sistemi gerçekleştirilebilir.

Page 48: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi · Şekil 3 de konveyör bant sistemi gösterilmiştir. Konveyör bandın toplam uzunluğu 73 cm ve eni 19 cm boyundadır

40

KAYNAKLAR

[1]. E. Teközgen, PLC ve Uygulamaları, İstanbul, Türkiye: Birsen Yayınevi, 1998.

[2]. M. Özcan, A. Özkan, Otomasyon Sistemlerinde PLC Uygulamaları, İstanbul,

Türkiye: Atlas Yayın Dağıtım, 2004.

[3]. S. Aksoy, Programlanabilir Lojik Denetleyiciler ve Mühendislik Uygulamaları,

İstanbul, Türkiye: Değişim Yayınları, 2004.

[4]. S. Küçük, Otomasyon Sistemleri, İstanbul, Türkiye: Birsen Yayınevi, 2005.

[5]. Twido Programmble Controller (TWD LMDA 20DTK), Schneider Electric, 2002.

Page 49: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi · Şekil 3 de konveyör bant sistemi gösterilmiştir. Konveyör bandın toplam uzunluğu 73 cm ve eni 19 cm boyundadır

41

EKLER

EK 1 STANDARTLAR ve KISITLAR FORMU

EK 2 ELEKTRİKSEL BAĞLANTI ŞEMASI

Page 50: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi · Şekil 3 de konveyör bant sistemi gösterilmiştir. Konveyör bandın toplam uzunluğu 73 cm ve eni 19 cm boyundadır

1

EK 1: STANDARTLAR ve KISITLAR FORMU

Tasarım Projesinin hazırlanmasında Standart ve Kısıtlarla ilgili olarak, aşağıdaki soruları

cevaplayınız.

1. Projenizin tasarım boyutu nedir? Açıklayınız.

Projede PLC ile denetlenen bir sıvı karışım ve dolum otomasyon sistemi

gerçekleştirilmiştir. İki sıvının karıştırılarak şişelere doldurulması işlemi

gerçekleştirilmektedir. Ürün şişelerinin hareketini sağlamak amacıyla 19 * 73 * 17 cm

boyutlarında bir konveyör bant tasarlanmıştır. Mikser, sıvı tankları, sıvı kazanları ve

sensörlerin taşınması amacıyla 50 * 32 cm boyutlarındaki profil kısım konveyör banda

monte edilmiştir.

2. Projenizde bir mühendislik problemini kendiniz formüle edip, çözdünüz mü?

Proje çalışmaları sırasında herhangi bir mühendislik problemi formüle edilmemekle

birlikte sistemin çalışmasını sağlayan PLC merdiven diyagramı tarafımızdan

oluşturulmuştur. Ayrıca sistemin tüm tasarımı tarafımızdan yapılmıştır.

3. Önceki derslerde edindiğiniz hangi bilgi ve becerileri kullandınız?

Programlanabilir mantık denetleyicileri dersinde öğrendiğimiz PLC hakkındaki bilgiler ve

PLC programlama, Süreç denetimi dersinde öğrendiğimiz otomasyon sistemleri ile

sensörler ve uygulama alanları, elektrik makinaları dersinde öğrendiğimiz doğru akım

makinaları hakkındaki bilgiler projenin tasarımı ve yapımı esnasında kullanılmıştır.

4. Kullandığınız veya dikkate aldığınız mühendislik standartları nelerdir?

Sistemin maliyetinin mümkün olduğunca düşük olmasına, kullanılan malzemelerin kalite

belgelerine sahip olmasına ayrıca sistemin uygulamadaki mühendislik standartlarına uygun

olmasına dikkat edilmiştir.

5. Kullandığınız veya dikkate aldığınız gerçekçi kısıtlar nelerdir?

a) Ekonomi

Malzeme seçimlerinde projeye uygun olan ve maliyeti düşük olan malzemeler

arasından seçim yapılarak toplam maliyet en düşük seviyede tutulmaya

çalışılmıştır.

b) Çevre sorunları

Projede çevreye zarar verebilecek herhangi bir yöntem veya malzeme

kullanılmamıştır.

Page 51: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi · Şekil 3 de konveyör bant sistemi gösterilmiştir. Konveyör bandın toplam uzunluğu 73 cm ve eni 19 cm boyundadır

2

c) Sürdürülebilirlik

Sistem geliştirilebilecek bir şekilde esnek bir yapıya sahiptir. Ek donanımların

eklenmesiyle ve mevcut PLC programında değişikliğe gidilmesi veya programa

ilave yapılması yoluyla sistem daha çok fonksiyonu gerçekleştirebilecek bir

yapıya dönüştürülebilir.

d) Üretilebilirlik

Sistemin seri üretimine geçilebilir ve bu tür otomasyon sistemlerine ihtiyacı olan

bütün fabrikalara kurulabilir.

e) Etik

Projenin tasarımında ve yapımında mühendislik etiği ilkelerinin dışına

çıkılmamıştır.

f) Sağlık

Projede canlı sağlığına olumsuz etki edecek bir uygulama veya malzeme

bulunmamaktadır.

g) Güvenlik

Sistemde herhangi bir güvenlik sorunu bulunmamaktadır.

h) Sosyal ve Politik sorunlar

Gerçekleştirilen sistem herhangi bir sosyal veya politik bir soruna yol açmayacak

niteliktedir.

Projenin Adı Sıvı Karışım ve Dolum Otomasyonu

Projedeki Öğrencilerin

adları

Ozan KORKMAZ, Osman KAŞAĞICI

Oğuzhan KARAMAN, Şevki Melih TEKAY

Tarih ve İmzalar 24.05.2013

Page 52: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi · Şekil 3 de konveyör bant sistemi gösterilmiştir. Konveyör bandın toplam uzunluğu 73 cm ve eni 19 cm boyundadır

1

EK 2 ELEKTRİKSEL BAĞLANTI ŞEMASI

Page 53: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi · Şekil 3 de konveyör bant sistemi gösterilmiştir. Konveyör bandın toplam uzunluğu 73 cm ve eni 19 cm boyundadır

42

ÖZGEÇMİŞ

Ozan KORKMAZ 1989 yılında Denizli’ de doğdu. İlköğrenimini Özel Gaye İlköğretim

Okulu’nda, lise öğrenimini Kütahya Tavşanlı İMKB Anadolu Öğretmen Lisesi’nde

tamamladı. 2008 yılında Karadeniz Teknik Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi Elektrik –

Elektronik Mühendisliği Bölünde lisans programına başladı. İngilizce bilmektedir.

Osman KAŞAĞICI 1990 yılında Kayseri’de doğdu. İlköğrenimini Ahmet Paşa

İlköğretim Okulu’nda, lise öğrenimini Sami Yangın Anadolu Lisesi’nde tamamladı. 2008

yılında Karadeniz Teknik Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi Elektrik – Elektronik

Mühendisliği Bölünde lisans programına başladı. İngilizce bilmektedir.

Oğuzhan KARAMAN 1988 yılında İzmir’de doğdu. İlköğrenimini Sabri Öney

İlköğretim Okulu’nda, lise öğrenimini 60. Yıl Anadolu Lisesi’nde tamamladı. 2008 yılında

Karadeniz Teknik Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi Elektrik – Elektronik Mühendisliği

Bölünde lisans programına başladı. İngilizce bilmektedir.

Şevki Melih TEKAY 1990 yılında İstanbul’da doğdu. İlköğrenimini Elazığ Mezre

İlköğretim Okulu’nda, lise öğrenimini Elazığ Anadolu Lisesi’nde tamamladı. 2008 yılında

Karadeniz Teknik Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi Elektrik – Elektronik Mühendisliği

Bölünde lisans programına başladı. İngilizce bilmektedir.