-PLC YE GİRİŞ
PLC “Programlanabilir Lojik Kontrolör” İngilizce kelimelerinin baş harflerinin PLC alınarak kısaltılması ile oluşur. 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 grubudur. 25 yıl önce sanayi uygulamalarında kullanılmaya başlanmış ve son 10 yıldır IDEC, FESTO, MITSUBISHI, SIMATIC, TOSHIBA, SIEMENS, WESTING HOUSE, GENERAL ELECTRİC, GEC gibi firmaların, tabanı ve programlama mantığı birbirine çok yakın,kendi aralarında değişik üstünlükler ile ayrılan PLC sistemlerini geliştirmeleri ile, 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 kullanılmasını ve her geçen gün yeni özellikler ile güncelleştirilmesi gereğini doğurmuştur.

Endüstriyel kontrolün gelişimi PLC’lerin gerçek yerini belirlemiştir. İlk önce analog kontrolle başlayan, elektronik kontrol sistemleri zamanla yetersiz kalınca, çözüm analog bilgisayar adını verebileceğiz sistemlerden, dijital kökenli sistemlere geçmiştir. Dijital sistemlerin zamanla daha hızlanması ve birçok fonksiyonu, çok küçük bir hacimle dahi yapılabilmeleri 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, baskı devre yaptırmak zorunda kalınması ve en küçük değişikliğin bile ağır bir yük olmasının sonucudur. İşte bu noktada PLC’ler hayatımıza girmeye başlamıştır.

Programlanabilir lojik kontrolörlerin çıkışı 60'li yılların sonu ile 70'li yılların başlarına dayanır. İlk kumanda kontrolörleri bağlantı programlamalı cihazlardı. Bu cihazların fonksiyonları, lojik modüllerin birbirine bağlantı yapılarak birleştirilmesi ile gerçekleştiriliyordu. Bu cihazlarla çalışmak hem zordu, hem de kullanım ve programlama olanakları sınırlıydı. Bugünkü PLC'ler ile karşılaştırıldığında son derece basit cihazlardı. PLC'lerin ortaya çıkarılma amacı, röleli kumanda sistemlerinin gerçekleştirdiği fonksiyonların mikroişlemcili kontrol sistemleri ile yerine getirilebilmesidir. Lojik temelli röle sistemlerine alternatif olarak dizayn edildiklerinden PROGRAMLANABILIR LOJIK KONTROLÖR (Programmable Logic Controller) adi verilmiştir. İlerleyen zaman içinde çeşitli firmalar muhtelif kapasitelerde PLC'ler üretmişlerdir.Bu firmalar arasında Mitsubishi, Toshiba gibi firmalar küçük tipte, kapasite bakımından alt ve orta sinif PLC'ler üretmişlerdir. Siemens, Omron, Allen-Bradley, General Electric, Westinghouse gibi firmalar da PLC sistemlerini daha geniş bir tabana yayarak alt, orta ve üst sınıflarda PLC'ler üretmişlerdir.

PLC bir bilgisayara benzetilirse; girişlerinde Mouse ve klavye yerine basit giriş bağlantıları vardır. Yine çıkışlarında ekran yerine basit çıkış bağlantıları vardır. Girişlere bağlanan elemanlara sensör, çıkışlara bağlanan elemanlara da iş elemanı denir.

Şekil: PLC Genel Blok Şeması

Üstteki şekildeki blok diyagramda gösterildiği gibi PLC sensörlerden aldığı bilgiyi kendine göre işleyen ve iş elemanlarına göre aktaran bir mikroişlemci sistemidir. Sensörlere örnek olarak, herhangi bir metali algılayan endüktif sensör, PLC girişine uygun gerilim vermede kullanılan buton ve anahtarlar verilebilir. İş elemanları için PLC çıkışından alınan gerilimi kullanan kontaktörler, bir cismi itme veya çekmede kullanılan pnömatik silindirleri süren elektro-valfler, lambalar uygun örnektirler.

PLC sistemi Analog-Digital giriş/çıkış bağlantılarıyla bir çok makine ve sistemi kontrol eder ve bu amaçla sayısal işlemleri, zamanlama, sayıcı, veri işleme, karşılaştırma, sıralama, kendi bünyesinde 8-16 bit data transferi ile programlama desteği sağlamış, giriş bilgilerini kullanarak, çıkış ünitelerine atayan giriş-çıkış, bellek, CPU ve programlayıcı bölümlerinden oluşan entegre sistemdir. Cihaz içerisinde ayrıca çok sayıda dahili (yardımcı-saklayıcı) röleler, zaman röleleri bulunmaktadır.

Bir PLC ile kontrol sistemlerinin oluşturulması:

a) Kontrol probleminin tanımlanması, ifade edilmesiyle sorunun kağıda dökülmesi,

b) Sorunun çözümü için gerekli program veya fonksiyonların belirlenmesi,

c) Programın time diagramı ve dalga şekilleriyle çalışırlığının kontrolünün yapılması

d) Programın Diagrama aktarılması (LADDER STL, SCL, FBD)

e) Programın yazılması olarak sıralanabilir.

Örneğin;

En yaygın programlama dili olarak Merdiven(LADDER) kullanılır. Fakat kompleks uygulamalarda ve yoğun matematiksel ve sisteme ilişkin blok yazılımı gerektiren programlarda STL daha ön plana çıkmaktadır. Şimdi Ladder(Merdiven) Diyagrama oldukça basit bir örnekle göz atalım;

Şekildeki elektrik devresi;

Ladder olarak şu şekilde gerçeklenir

PLC KULLANMANIN AMACI

GENEL KULLANIM AMACI

Genel olarak PLC, endüstri alanında kullanılmak üzere tasarlanmış, dijital prensiplere göre yazılan fonksiyonu gerçekleyen, bir sistemi yada sistem gruplarını, giriş çıkış kartları ile denetleyen, içinde barındırdığı zamanlama, sayma, saklama ve aritmetik işlem fonksiyonları ile genel kontrol sağlayan elektronik bir cihazdır. Aritmetik işlem yetenekleri PLC'lere daha sonradan eklenerek bu cihazların geri beslemeli kontrol sistemlerinde de kullanılabilmeleri sağlanmıştır.

PLC sistemi sahada meydana gelen fiziksel olayları, değişimleri ve hareketleri çeşit1i ölçüm cihazları ile belirleyerek, gelen bilgileri yazılan kullanıcı programına göre bir değerlendirmeye tabi tutar. Mantıksal iş1emler sonucu ortaya çıkan sonuçları da kumanda ettiği elemanlar aracılığıyla sahaya yansıtır: Sahadan gelen bilgiler ortamda meydana gelen aksiyonların elektriksel sinyallere dönüşmüş halidir. Bu bilgiler analog yada dijital olabilir. Bu sinyaller bir transduserden, bir kontaktöre yardımcı kontağından gelebilir. Gelen bilgi analog ise, gelen değerin belli bir aralığı için, dijital ise sinyalin olması yada olmamasına göre sorgulama yapılabilir.Bu hissetme olayları giriş kartları ile, müdahale olayları da çıkış kartları ile yapılır.

PLC ile kontrolü yapılacak sistem büyüklük açısından farklılıklar gösterebilir. Sadece bir makine kontrolü yapılabileceği gibi, bir fabrikanın komple kumandası da gerçekleştirilebilir. Aradaki fark sadece kullanılan kontrolörün kapasitesidir. PLC'ler, bugün akla gelebilecek her sektörde yer almaktadır. Kimya sektöründen gıda sektörüne, üretim hatlarından depolama sistemlerine, marketlerden rafinerilere kadar çok geniş bir yelpazede kullanılan PLC'ler, bugün kontrol mühendisliğinde kendilerine hakli bir yer edinmişlerdir. Elektronik sektöründeki hızlı gelişmelere paralel olarak gelişen PLC teknolojisi, gün geçtikçe ilerlemekte otomasyon alanında mühendislere yeni ufuklar açmaktadır. Bu yüzden de her teknikerin yüzeysel bile olsa biraz bilgi sahibi olması gereken bir dal konumuna gelmektedir.

GENEL UYGULAMA ALANLARI

Yakın zamana dek PLC’lerin bugünkü kadar yaygın kullanılmamasının 2 nedeni vardır. Mikroişlemcilerin ve ilgili parçaların fiyatlarının oldukça düşmesiyle maliyet verimliliğinin (I/O noktası başına maliyet) artması ve karmaşık hesap ve iletişim görevlerini üstlenme yeteneğinin, PLC’ yi daha önce özelleştirilmiş bir bilgisayarın kullanılıyor olduğu yerlerde kullanılabilir hala getirmesi. PLC uygulamaları iki sınıfta toplanabilir: Genel ve Endüstriyel uygulamalar hem ayrık hem de proses sanayilerinde mevcuttur. PLC’lerin doğduğu sanayi olan otomotiv, en büyük uygulama alanı olmayı sürdürmektedir. Yiyecek işleme ve hizmetleri gibi sanayilerde şu an dünyada gelişen alanlar arasında PLC’lerin kullanıldığı 5 genel uygulama alanı vardır. Tipik bir kurulum, kontrol sistemi sorununa çözümü, bunların bir ya da daha çoğunu içererek bulunur. Bu 5 alan şunlardır:

1. SIRA (SEQUENCE) KONTROL

PLC’lerin en büyük ve en çok kullanılan ve “sıralı çalışma “ özelliğiyle röleli sistemlere en yakın olan uygulamasıdır. Uygulama açısından, bağımsız makinalarda ya da makine hatlarında, konveyör ve paketleme makinalarında ve hatta modern asansör denetim sistemlerinde bile kullanılmaktadır.

2. HAREKET KONTROLÜ

Bu doğrusal ve döner hareket denetim sistemlerinin PLC’ de tümleştirilmesidir ve servo adım ve hidrolik sürücülerde kullanılabilen tek yada çok eksenli bir sistem denetimi olabilir. PLC hareket denetimi uygulamaları, sonsuz bir makine çeşitliliği içerir. (örn. metal kesme,metal şekillendirme, montaj makinaları) ve şoklu hareket eksenleri ayrık parça ve süreç sanayi uygulamalarında koordine edebilirler. Bunlara örnek olarak; kartezyen robotlar, film, kauçuk ve dokunmamış kumaş tekstil sistemleri gibi, ağla ilgili süreçler verilebilir.

3. SÜREÇ DENETİMİ

Bu uygulama PLC’nin birkaç fiziksel parametreyi (sıcaklık, basınç, debi, hız, ağırlık vb gibi) denetleme yeteneğiyle ilgilidir. Bu da bir kapalı çevrim denetim sistemi oluşturmak için, analog I/O gerektirir. PID yazılımının kullanımıyla PLC, tek başına çalışan çevrim denetleyicilerinin (single loop controllers) işlevini üstlenmiştir. Diğer bir seçenek de her ikisinin en iyi özelliklerini kullanarak PLC ile kontrolörlerin tümleştirilmesidir. Buna tipik örnekler de plastik enjeksiyon makinaları, yeniden ısıtma fırınları ve bir çok diğer yığın denetimi (batch-control) uygulamasıdır.

4. VERİ YÖNETİMİ

PLC’yle veri toplama, inceleme ve işleme son yıllarda gelişmiştir. İleri eğitim setleri ve yeni PLC’lerin genişletilmiş bellek kapasiteleriyle sistem, artık denetlediği makine veya proses hakkında veri yoğunlaştırıcı olarak kullanılabilir. Sonra bu veri, denetleyicinin belleğindeki referans veri ile karşılaştırılır ya da inceleme ve rapor alımı için başka bir aygıta aktarılabilir. Bu uygulamada büyük malzeme işleme sistemlerinde ve kağıt, birincil metaller ve yiyecek işleme gibi bir çok proses sanayinde sıkça kullanılır.

Bir PLC Programlama ortamı;

Değişken adı ve tipi tanımlamayı
Değişkenleri ilişkisel ve mantıksal olarak bağlamayı (Binary, Analog)
IEC 61131 standartlarına uygun bir programlama platformunu
Simulasyon imkanlarını (Sanal Çevrim)
PLC-PC haberleşme protokolünü
PLC'deki mevcut programı okuma veya kayıt yapabilmeyi
PLC'deki programı eşzamanlı gösterebilmeyi
Kullanılan hafıza alanlarının ve giriş-çıkış etiketlerinin oluşturulmasını
İlgili alanların düzenli biçimde yazıcıdan çıktısının alınabilmesini sağlar.

Dolayısı ile, sadece donanım olarak PLC kullanıcıya programlama açısından anlam ifade etmez. PLC'ler kendi yazılımları ile birlikte kullanılır. PLC'lerde çapraz platform denemeleri günümüzde mevcuttur fakat güvenilirliği konusunda üretici firmalar tarafından sertifikalandırılmamışlardır.

:Veri tiplerine giriş yapmadan önce kısaca sayı formatlarına göz atalım;

Binary Format : 0-1
Decimal Format: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9
Hex Format : 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F

PLC'lerde Dijital veri tipleri;

Bool (Mantıksal 0 veya 1)
Byte (1 Byte 8 bitten oluşmaktadır 1111 1111 = FF hex.)
Word (1 Word = 2 Byte = 16 Bit = 1111 1111 1111 1111 = FF FF hex.)
Dword (2 Word = 4 Byte = 32 Bit = 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 = FFFF FFFF hex.)

PLC'lerde Analog veri tipleri;

BYTE
WORD
DWORD
SINT
USINT
INT
UINT
DINT
UDINT
REAL
LREAL

Son yıllarda endüstride PLC kullanımına olan talebin hızla artmasının nedenleri, PLC nin özellikle fabrikalarda otomasyon, asansör tesisatları, otomatik paketleme, enerji dağıtım sistemlerinde ve taşıma bandı sistemlerinde, doldurma sistemlerinde ve daha birçok alanda üretimi destekleyen ve verim artışı yanı sıra ürün maliyetinin minimuma çekilmesidir. Klasik röleli kumanda sistemlerinin yerlerini PLC sistemi ile programlanabilir kontrol sistemlerinin alması teknik yönden büyük bir yeniliktir. Programlanabilir Lojik Denetleyici (PLC); önceden elektromekanik rölelerin yerine getirdiği lojik fonksiyonları solid-state devreler ile yerine getirmektedir. Esas olarak PLC lojik kararların oluşturulmasından ve çıkışların sağlanmasından solid-state dijital lojik elemanların atandığı bir sistemdir. Programlanabilir lojik denetleyiciler, imalat basamakları işlemlerinde ve makinelerde kontrol maksadıyla kullanılır.

Programlanabilir denetleyiciler geleneksel röleli kontrol sistemlerine göre birtakım avantaj ve üstünlükler sağlar. Röleler (hard-wired) sıkı telle sarılmış özel bir fonksiyona sahiptir. 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 zaman ve ekonomik açıdan bir takım dezavantajlar oluşturmaktadır. Programlanabilir denetleyiciler geleneksel röleli kontrol devlerinde birçok elle bağlantı işlemini elemine eder. İşletmeci 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 güvenirlik, düşük güç tüketimi ve kolay yayılma yeteneği sunar.

TİPİK BİR PLC’NİN BÖLÜMLERİ

Geleneksel olarak PLC aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi ana 3 bölüme ayrılmıştır; Bu bölümler:

1- Central Processing Unit (CPU) Merkezi İşlem Birimi

2- The Input/Output (I/O) Section : Giriş/Çıkış Bölümü

3- The Programming Device: Programlama Makinesi

(CPU) 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 memory’deki depolanmış kullanıcı programını yerine getirerek, uygun çıkış komutlarına ve kontrol devrelerine gönderir. İşlemci ve I/O (Input/Output) modülleri tarafından, kullanılan düşük seviyeli voltaj için bir doğru akım doğru akım güç kaynağı gereklidir. Bu güç kaynağı CPU çatısı altında olabileceği gibi; PLC sistemi bünyesinde bağımsız fakat PLC sistemine bağlı olabilir. I/O kısmı Giriş ve Çıkış modüllerinden ibarettir. I/O sistem formları denetleyiciye bağlanan cihazlar aracılığı ile irtibatlandırılır. Bu interface’in amacı; harici cihazlara çeşitli sinyaller alma gönderme durumlarıdır. Input cihazları örneğin; push-button (dokunulduğun ON, bırakıldığında OFF) Limit switches (sınır anahtarları) sensörler, seçici anahtarlar thumbwheel anahtarlar input modülü üzerindeki terminallere irtibatlanır.

Output cihazları örneğin küçük motorlar gibi, motor başlatıcıları, solenoid valfler, ve gösterge ışıkları çıkış modülü üzerindeki terminallere irtibatlanır. Bu cihazlar aynı zamanda günlük hayatta başvurulan elemanlardır. İstenen Program, Programlama cihazı veya terminal ile işlemcinin belleğine yüklenir. Bu program röle ladder lojiği kullanılarak girilir. Program, asıl denetim veya makinelere kadar ardışıl işlemlerle sonuçlandırılır.

1 GÜÇ KAYNAKLARI

Bu modüller PLC içindeki kartların beslemelerini (Giriş çıkış kartları hariç saklamakla yükümlüdür. Dış kaynak beslemelerini PLC’nin iç voltaj seviyelerine indirirler. PLC içindeki kartların güç sarfiyatına göre kaynağın maksimum çıkış akımı değişik değerlerde seçilebilir. Çıkış akımının çok yüksek olduğu durumlarda fan ünitesi ile soğutma gerekliliği yoktur.Güç kaynağının içindeki hafıza yedekleme pili ile CPU içindeki kullanıcı programı, kalıcı ‘retentive’ işaretleyiciler, sayıcı ve zamanlayıcı içerikleri gerilim kesilmesine karşı korunabilir. Bu yedekleme pili enerji yokken değiştirilecekse, dışarıdan bir kaynakla güç kaynağı beslenmelidir.

2. MERKEZİ İŞLEM BİRİMLERİ (CPU’s)

Merkezi işlem birimleri PLC sisteminin beyni olarak düşünülebilir. Bu birimler kumanda edilen sisteme ait yazılımın(sadece mantık yazılımının) saklandığı ve bu yazılımın işlendiği kartlardır.Merkezi işlemci haricinde program hafızası ve programlama cihazı bağlantısı için bir interface içerir.Ayrıca bazı modellerde başka PLC gurupları ile beraber çalışabilmeleri için özel interface’lerde bulunur.

CPU’lar çoklu işlemci sistemi ile dizayn edilmiştir.Bir standart mikroişlemcinin yanı sıra CPU tipi ile bağlantılı olarak bir yada daha fazla Gate-Array Tekniği ile özel olarak geliştirilmiş dil işlemcisi bulunur. Bu dil işlemcileri tanımlanmış olan kumanda komutlarını çok kısa sürede işlerler.Dil işlemcilerinin işleyemediği komutları da standart mikro işlemci yorumlar.Standart mikroişlemci ile dil işlemcisinin yada işlemcilerinin Co-Procsssing diye adlandırılan bu çalışma tarzı ile çalışmaları, PLC kumanda programının çok kısa zaman aralıklarında işlenmesini sağlar.Standart mikroişlemci aynı zamanda işletim sisteminin çalışmasından ve interface’lerin sorgulanmasından sorumludur.Sadece okumaya yönelik (ROM) hafıza içinde işletim sistemi bulunur.Kullanıcı tarafından yazılan PLC programı ise CPU’nun okunabilir-yazılabilir (RAM) hafızası içinde yer alır.Örnek olarak CPU 944’ün iç yapısı şu şekildedir;

Şekil-3.1 CPU 944’ün iç yapısı

Sistemde kullanılacak CPU’nun seçimi önemlidir. İstenen fonksiyonu uygun şekilde yerine getirebilmesi için CPU’nun işlem hızı, hafıza kapasitesi ve spesifik özelliklerinin process’in minimum gereklerini sağlaması şarttır. CPU ne kadar güçlü ise saklanabilecek kullanıcı programı o kadar geniş, bu programın işlenebilmesi de o kadar kısa sürede gerçekleşecektir. Bir başka deyişle process’i kontrol eden sistemin kendi kontrol mekanizması (CPU) process’e göre atıl kalmamalıdır. Örnek olarak SIMATIC 115U serisi CPU’lar düşünülecek olursa ,bu serideki CPU’lar CPU 941,CPU 942, CPU 943, CPU 943, CPU 944, ve CPU 945 olarak beş çeşittir.

Serinin en alt modeli olan 941 modelinde bir bit operasyonu yerine getirilmesi için gereken zaman 1,6 uS iken, serinin en üst modeli olan CPU 945’te aynı işlem 0,1uS’dir. Buradan da anlaşılacağı üzere sistemi kontrol eden CPU’nun performansı sahadaki aksiyonları farketme, değerlendirme ve karara varma aşamalarını minimum zamanda gerçekleyebilecek durumda olmalıdır.

CPU’lar ayrıca kumanda edilen sisteme göre PID fonksiyonlarını da işleyebilir.Analog modüller ve PID yardımcı software ile bağlantılı olarak sekiz PID kontrol çevrimine kadar işlem yapılabilir. CPU’ların program işlemesi daha ileride detaylı olarak işlenecektir.

PLC ler için tasarlanmış özel modüller isminden de anlaşılacağı üzere PLC nin vazifesi olmayan daha çok kişisel bilgisayarların görevi olan bilgi saklama uygulamalarında kullanılır. Bu saklanacak bilgilerin CPU içerisinde sabit olarak yer alması gereksiz ve çoğu zaman imkansızdır.Bu yüzden PLC sistemi içine dahil edilen bir kart ile bilgi alınması, alınan bu bilgilerin işlenmesi ve büyük oranlarda (CPU içerisinde saklanamayacak boyutta) saklanması sağlanır.Bu tür işlemlerin gerçekleştirilebilmesi için özel modül içerisinde birtakım yazılımlar yapılması gerekir.CPU bu kartlara bilgileri “internal bus’’ hattı üzerinden çeşitli komutalarla gönderir. Dos ortamı komutlarını çalıştırabilir ve örnek olarak database içerisinde bilgi saklayabilir. PLC ye takılabilen bu tip kart modeli PC’ler ayrıca flopy drive üzerinden bilgilerin backup olarak yedeklenmesini de sağlarlar. Burada saklanan değerlere ulaşılabilmesi için CPU içerisinde ilgili data blokların açılmış olması gerekmektedir. CPU içindeki STEP5 data blokları herhangi bir ara işlem gerektirmeden excel yada lotus dosyaları içine entegre edilebilir.

Kominikasyon modülleri PLC’lerle giriş-çıkış birimleri arasındaki yada başka PC’ler arasındaki data alışverişini sağlarlar. Bu modüller direkt bağlantı (point to poinı) ile işletilebileceği gibi bir network üzerinden de işletilebilir. Bire bir bağlantıda bağlantı yapılan CPU çift interface içerir. Bir porta programlama cihazı ile ulaşılırken diğeri üzerinden haberleşme sağlanır. Böylece sisteme daha fazla sayıda I/Q dahil edilmesi mümkün olur. Ayrıca LAN (local area network) üzerinden de data alışverişi sağlanır. Bu networklar içinde PLC’ler PC’ler saha elemanları ve Workstationlar bulunabilir . Prosesin monitör üzerinden izlenmesi printer raporlamaları da bu tip haberleşme modülleri üzerinden yapılır.

8. KARTLARIN TAKILDIĞI RAFLAR (Rack’s)

PLC kartlarının takıldığı bu raflar PLC sınıflarına göre farklılıklar göstermektedir. PLC grubu içinde S5-90 ve S5-95 direkt olarak raylı montaj olup herhangi bir rafa monte edilmemektedir. S5-100 kartları submodüle olarak tabir edilen elemanlar üzerine monte edilmektedir. Bu elemanlar üzerinde bulunan bus hattı ile haberleşme sağlanmaktadır.Ayrıca modüler yapıda olan bu elemanlar montaj kolaylığı sağlamaktadır. Submodüler ray üzerine takılırlar. S5-100 tipi PLC’ye ait kartlarda submodüller üzerine vidalanmak suretiyle monte edilir. S5-115 sistemlerinde submodüllerin görevlerini subrack’ler yerine getirir. Subrack’ler ray sistemine uyumlu olmayıp vida montajı ile sabitlenirler. Bu elemanların ihtiyaca göre değişik tipleri bulunmaktadır. Bazı modellere sadece giriş-çıkış kartları takılabildiği gibi bazılarına da çeşitli özel modüller takılabilmektedir. S5-115 sistemi subrack’lerin de ayrıca bazı yüksek akım çekebilen kartların soğutulabilmesi için fan ünitesi montajı da yapılabilmektedir. S5-135 ve S5-155 sistemlerinde kartların takıldığı raflar daha özellikli olup PLC de kullanılan kartların beslemelerini sağlayan güç kaynağı da barındırmaktadır. Ayrıca bu güç kaynağı içinde soğutucu fanlar bulunmaktadır.

a) PLC Büyüklüğü ve Uygulaması

PLC lerin birçok ölçüde fark ve çeşitleri vardır. Sembolik olarak 3 ayrı kategori büyüklüğü içerisinde: Küçük (small), Orta (medium) ve Large (büyük) sınıflandırılır.

Küçük (small) grubundaki kategoride PLC 128 I/O’un üzeri giriş/çıkış ve 2Kbyte ın üzerindeki memory’e sahiptir.
Orta (medium) grubundaki kategoride PLC ler 2048 I/O ve 32 Kbyte’in üzerinde memory’e sahiptir. Özel I/O modülleri bu kategoride analog fonksiyonları, işlem kontrol uygulamaları içerisinde örneğin, ısı,baskı, sıkma, akış, ağırlık, pozisyon (durum) gibi kolaylıkla adaptasyonu sağlamaktadır.
Geniş (large) girişindeki kategoride PLC’ ler 8192 I/O ve üzeri giriş/çıkış modüllü ve 750 Kbytes memory ve üzerine sahiptir. Bu tür grup, PLC’ye kuvvet veren limitsiz uygulamalar içindir.

PLC’ler günümüzde endüstrinin her dalına yayılmış durumdadırlar. Kimya ve otomotiv sanayiinde kağıt ve çelik üretimine ve otomasyon gerektiren imalathanelerde yaygın olarak kullanılır.

b) I/O Giriş/Çıkış Birimi

PLC’nin giriş bilgileri kontrol edilen ortamdan veya makineden gelir. Gelen bu bilgiler içimde PLC var yada yok şeklinde değerlendirilmeye tabi tutulan sinyaller sisteminin dijital girişlerini oluşturur. Dijital girişler PLC ‘ye çeşitli saha ölçüm cihazlarından gelir. Bu cihazlar fark etmeleri gereken olay gerçekleştiğinde PLC’nin ilgili giriş bitimini ‘0’ sinyal seviyesinden ‘1’ sinyal seviyesine çıkarırlar. Böylece sistemin sahada olan hadiselerden haberdar olmasını sağlar. Dolayısıyla sistem içindeki fiziksel değişimleri PLC’nin anlayabileceği 0-1 sinyallerine dönüştürürler. PLC’nin girişine gelen sinyaller basınç şalterlerinden ,sınır şalterlerinden , yaklaşım şalterlerinden veya herhangi bir röle, kontaktör yada otomatın yardımcı kontağından gelebilir. Sinyal PLC dışı binary sinyaldir ve giriş modüllerinde PLC’nin iç sinyal seviyesine indirirler. Tek bir giriş modüllerinde 8, 16 yada 32 bit dijital saha bilgisi okunabilir. Modüller üzerinde her girişe ait bir LED bulunur ve gelen sinyalin seviyesi buradan anlaşılabilir. PLC’nin giriş sinyallerini okuyabilmesi için bu sinyallerin kartın tipine göre ilgili aralıkta olması gerekmektedir. Örnek olarak SIMATIC S5 –115U PLC’nin giriş modüllerinde 24V DC bir giriş için 0 sinyal seviyesi –30V ile +5V arasındadır aynı girişin bir sinyal seviyesi için olması gereken gerilim seviyesi ise, +13V ile +30V aralığında olmalıdır. Alternatif gerilimli girişler için gerilim seviyesinin yanı sıra gelen sinyalin frekansında önem taşımaktadır. Bu sinyallerin izin verilen frekans aralığı 47Hz ile 63Hz’dir. Bazı giriş modüllerinde girişlerin okunması yine başka bir girişin tetiklenmesi ile engellenebilir. Bu şekilde istenilen sinyaller için PLC kör olarak çalıştırılabilir. Yarıca giriş modülleri kesmeli çalışma (interrupt) modunda çalışabilir.

PLC’nin sahadaki yada prosesdeki bir şeye binary olarak müdahale edeceği zaman kullanıldığı birimler dijital çıkış birimleridir. Dijital çıkış modülleri PLC iç sinyal seviyeleri prosesin ihtiyaç duyduğu binary sinyal seviyeleri çeviren elemanlardır. Bu modüller üzerinden bir çıkışın set edilmesi ile sahadaki yada kumanda panosu içimdeki herhangi bir eleman kumanda edilebilir. Bu eleman bir lamba, bir röle yada bir kontaktör olabilir. Dijital çıkış modülleri röle, triyak yada transistör çıkışlı olabilir. Sahaya yapılan kumandanın hızlı olması gerektiği durumlarda doğru gerilimle çalışıyorsa transistör, alternatif gerilimle ile çalışıyorsa triyak kullanımlı yüzden de kart üzerine çekilecek max. Çıkış akımlarına dikkat etmek gerekir. SIMATIC S5-115U sistemlerinde kullanılan 24V çıkış modüllerinde max. Çıkış akımı 0,5A olabilir. Alternatif akım çıkışlarında ise çıkış akımı 2A’e kadar çıkabilir. Dijital çıkış kartları da, giriş kartları gibi 8, 16 yada 32 bit olabilir. Bu modüllerde de her bite ait sinyal durumunu gösteren bir LED bulunur. Ayrıca kartın özelliğine göre kısa devre dedektörü de bulunabilir.

Sadece giriş sinyalleri okutan ve sadece çıkış sinyallerini gösteren kartlar yanında hem giriş hem de çıkış birimleri içeren kombine giriş çıkış kartlarıda vardır. Bu kartlar sınırlı sayıda giriş çıkışı için yer tasarrufu sağlar. Nasıl ki bir PLC’nin beyni CPU ise Input/Output modüllerinde PLC’nin gözü kulağı ve dilidir. I/O birimi bir giriş/çıkış rafından ibarettir. I/O birimleri makine veya işlem cihazlarında sinyali kabul eder ve denetleyicinin kullanılabileceği sinyal formuna dönüştürür. Output biriminde denetleyici sinyalleri makine veya işlem kontrolünde kullanılır. Bu çıkış sinyalleri optik izolatörler veya güç elektroniği elemanları kullanılarak yüksek akım kontrolü sağlanır.

PLC bünyesindeki input/output birimleri merkezi işlem birimi (CPU) ile aynı yapı içinde veya CPU’dan uzakta yerleştirilebilir. Bu standart giriş çıkış birimi de görülen yapıyı ve girişler mantığını sağlayan bir düzeyi kapsar. I/O modülü monte edilebilen raflardan (rack) olmuştur. İşlemci ile I/O rafları arasındaki iletişimde ayrı kabloları müsaade edilir. I/O birimlerinde her bir giriş ve çıkış özel bir adrese sahiptir.Bu adresler işlemci tarafından bilinmektedir. I/O birimlerine giriş/çıkış elemanlarını irtibatlandırmak veya ayırmak (takmak ve çıkarmak) çok kolay ve pratiktir. Ayrıca diğer bir modül ile değiştirmek son derece basittir. I/O devresinin ON/OFF durumunu her bir modül, lambaları ile göstermektedir. Birçok çıkış modülü aynı zamanda atık sigorta göstergesine sahiptir.

PLC’lerin normal lojik fonksiyonları dışında birtakım özel fonksiyonları da bulunmaktadır. Bu fonksiyonlarla çıkış gözetimli, diğer bir deyişle kapalı çevrim geri besleme kontrol uygulamaları gerçekleştirilebilir. Bu tip modüller yüksek hızda ve çok ileri derecede hassas kontrol imkanları sağlamak için tasarlanmışlardır.Akıllı giriş-çıkış kartları kapalı çevrim kontrolünde, pozisyonlamada, sayma ve oranlamada ve analog değer işlemede kullanılır . Akıllı I/Q modüllerin sağladığı avantaj, bu modüllerin zaman açısından kritik olan görevlerini tamamıyla kendilerinin görmesidir. Birçok durumda bu kontrolleri kendi özerk işlemçileri gerçekleştirirler. Böylece CPU’nun kendi görevlerine konsantre olması sağlanarak sistemin kontrol hızı büyük oranda arttırılmış olur. Bu akıllı giriş-çıkış modülleri, saha ile birebir giriş-çıkış kanalları üzerinden bağlantılıdırlar.

c) Ayrı Giriş/ Çıkış (I/O) Birimleri:

Birçok I/O birimi bu türdendir; ve en çok kullanılan arabirim modülüdür. Bu tip arabirim, ON/OFF kontrol sağlayan seçici anahtarlar (sellector switches) push buttons (Basmalı butonlar) ve sınır anahtarları (limit switches) gibi girişlerin bağlanmasını sağlar. Aynı şekilde çıkış kontrollü lambalar (lights), küçük motorlar (small motors), solenoid’ler (Solenoids), röle ve motor statörleri 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 olabilirler. Bunlar mevcut çeşitli AC ve DC voltaj değerlerinde olup aşağıda verilmiştir.