Deney setindedenetleyici olarak Enda ELC-386RT PLC kullanılmıĢtır. Bu denetleyici, CPU ünitesi, 8 adet dijital giriĢ, 2 adet röle çıkıĢı, 2 adet transistör çıkıĢı, 2 adet hızlı pulse çıkıĢı (Servo ve Step kontrolü için), 1 adet analog giriĢ (0…10V, 10 Bit) ve 1 adet
15
analog çıkıĢtan (0…10V, 13,5 Bit) oluĢmaktadır. Ġki kanal HSC giriĢi olan CPU çift kanaldan 50kHz’e kadar tek kanalda ise 100kHz’e kadar olan sinyalleri okuyabilir. GiriĢ-çıkıĢ sayısı geniĢleme modülleri kullanılarak 272 adete kadar arttırılabilmektedir.
Bağımsız portlar üzerinden RS232 ve RS485 haberleĢebilen CPU ünitesinde RTC (Gerçek Zaman Saati) mevcuttur. Ethernet portu üzerinden standart ethernet kablosu ile programlanmaktadır. Ayrıca bu port WMI (internet olan her ortamdan ürüne eriĢebilme) desteği sunar. ModBus TCP protokolü destekleyen buPLC’ler tüm SCADA uygulamalarında kullanılabilmektedir.
Ayrıca deney setinde EXM-88T dijital çıkıĢ modülü, EXM-42A analog giriĢ-çıkıĢmodülü, EXM-40T termokupl modülü ve EXM-20L yük hücresi modülleri ile analog ve sayısal ölçümler yapılmıĢtır. (ġekil 3.5).
ġekil 3. 5. Enda ELC-386RT PLC ve ilave giriĢ-çıkıĢ modülleri Operatör Paneli,
Operatörlerin,PLC ile anlaĢmalarını sağlamak için operator panelleri(HMI-Human Machine Interface) kullanılmıĢtır (ġekil 3.6). Böylece operatörler bu ekranlar aracılığı ile proses değiĢkenlerini gözlemleyerek ve gerektiğinde değiĢtirerek denetimler yapmıĢtır.
Kullanılan operatör paneli Enda EOP 41-70ETE modelindedir. 7" operatör paneli, 65536 renk, TFT ekran, 32 bit 800MHz CPU, 16MB flash, 32MB SDRAM hafıza, RTC (Gerçek Zaman Saati), USB portu, RS232/RS485/RS422 haberleĢme portuna sahip olup, ENDA PLC’ler ve diğer marka PLC’lerile kullanılabilmektedir.
16
ġekil 3. 6. Operatör paneli Enda EOP 41-70ETE
Lineer Pozisyon Cetveli,
Deney setinde konum ölçmek için kullanılan LTM-200V cetvel, potansiyometrik prensip ile çalıĢır (ġekil 3.7). Ġçerisinde bulunan elektronik devre yardımıyla LTM-V serisi 0-10 VDC voltaj çıkıĢlıdır. Analog çıkıĢlı oldukları için mutlak olarak çalıĢırlar yani elektrik kesilmelerinde pozisyonlarını kaybetmezler ve elektrik geldiğinde kaldıkları yerden ölçüm yapmaya devam ederler. 0,01 mm gibi yüksek çözünürlüğü sayesinde hassas ölçümler yapılabilir. Lineer edilmiĢ kondüktif plastik ( Karbon + Plastik alaĢımı ) direnç alaĢımı ve özel kontakları sayesinde aĢınmalardan etkilenmezler ve 100 milyona varan hareket ömürleri ile uzun süre çalıĢırlar. Lineer edilmiĢ olmalarından dolayı kararlı ve eĢit ölçüm yaparlar.Gövde üzerinden ayarlanabilir bağlantı ayakları sayesinde montajları kolaydır.Kullanılan model 200 mm ölçüm mesafesine sahiptir. ÇalıĢma hızı 5 m/s olup oldukça yüksektir. 24VDC ile beslenirler. ÇalıĢma sıcaklığı -30ºC ile +100ºC arasında olup, koruma sınıfı IP64’tür.
ġekil 3. 7. LTV-200 V lineer pozisyon cetveli
17 NI DAQ 9203 Veri Toplama Kartı,
C serisi veri toplama kartıdır (ġekil 3.8). Yüksek performanslı kontrol ve gözlemleme uygulamalarında kullanılmak üzere 8 kanal akım giriĢine sahiptir. ±20 mA ve 0 to 20 mA programlanabilir giriĢ sahasına sahiptir. 16 bit çözünürlüğü vardır. Toplam örnekleme hızı 200 kS/s’dir. Labviewyazılımı ile programlanabilen açık-döngü algılanmasını sağlar.
Güvenlik ve gürültü bağıĢıklığına karĢı korumaya sahiptir. ÇalıĢma sıcaklığı -40 ºC ile +70 ºC arasındadır. Deney setinde bu kart, NI CompactDAQ 1-Slot USB Ģasi ile kullanılmıĢtır. ġasi içine yerleĢik dört adet genel amaçlı 32-bit sayıcı / zamanlayıcı (dijital modül üzerinden eriĢim) bulunmaktadır.
ġekil 3. 8. NI9203 DAQ kartı ve cDAQ 9171 Ģasisi Basınç Transmitteri,
Deney setinde kullanılan Trafag marka basınç transmitteri 0-4bar ölçüm aralığına sahiptir ve 9 ile 30 VDC arasındaki bir gerilim ile beslenmektedir (ġekil 3.9). ÇıkıĢ sinyali 4-20mA’dir. ÇalıĢma ortamı sıcaklığı -25ºC ile 85ºC arasındadır. Doğruluk sınıfı
±%0.5FS’dir. Ölçüm tipi relatif basınç prensibidir. Sensör teknolojisi, seramik üstü kalın filmdir.
18
ġekil 3. 9. Basınç transmitteri Servo Motor ve Sürücü,
Enda CN serisi servo motor kullanılmıĢtır. Kullanılan servo motorun teknik özellikleri Çizelge3.1’de verilmiĢtir.
Çizelge 3. 1. Servo motorun teknik özellikleri
FlanĢebatı 60
Motor gücü 200W
Motor torku 0.64Nm
Maksimum anlık tork 1.92Nm
Motor akımı 2.1A
Maksimum anlık motor akımı 6.3A
Motor devri 3000rpm
Maksimum motor devri 5000rpm
Rotor ataleti 0.093kg.m2
Sensör tipi 3000ppr artımsalenkoder
Mil tipi Düz ve kamalı
Servo sürücü; motor, aktarma organı ve yükten oluĢan mekanik servo sistemin hız, moment veya pozisyon değiĢkenlerinden herhangi birinin bu değiĢkenle ilgili verilen referans değerine uygun olarak hareket ettirilmesini sağlayan elektronik güç elemanıdır.
Bu çalıĢmada Enda FDA 7000 AC servo sürücü kullanılmıĢtır(ġekil 3.10). PLC sürücüye, sürücünün CN1 terminali üzerinden bağlanmıĢtır. Sürücünün CN2 terminaline ise servo motorun enkoderi bağlanmıĢtır. FDA 7000 serisi, IPM kullanan sinüs dalgası PWM kontrollüdür. Hız kontrol giriĢi DC 0 ve ±10V’tur. Frekans cevabı karakteristiği 400Hz’dir.Bu sürücünün enkoder tipi 11/13 bit mutlak ve artımsal 2000-6000ppr olabilir.Enkoder hassasiyeti bir turda maksimum 131072 pals adedindedir.
19
ġekil 3. 10. Servo motor ve sürücüsü Asenkron Motor ve İnverter,
Enda Zeybek inverter, 0.75 ile 55kW güç aralığında, dahili PLC fonksiyonlu hız kontrol cihazıdır(ġekil 3.11). Sensörsüz vektör kontrol ile 1Hz’de %150 tork sağlar. RS485 opsiyonelmodülü ile veri aktarabilir ve kontrol edilebilir. Üzerindeki potansiyometre ile hız ayarı yapabilen cihazda 7 adet programlanabilir dijital giriĢ ve 2 adet programlanabilir çıkıĢ bulunmaktadır. PID fonksiyonuna sahip olan bu cihazın, kullanımı basit ve montajı kolaydır. Teknik özellikleri Çizelge3.2’de verilmiĢtir.
Çizelge 3. 2. Asenkron motor inverterinin teknik özellikleri Hız kontrol aralığı 1:50 (vektör kontrol)
Ayar çözünürlüğü Dijital: 0.01Hz, Analog: 0.06Hz/60Hz (10bit) Frekans sınırlama
fonksiyonu
Alt ve üst frekans limitleri 2 farklı aĢamada ayarlanabilir
Hız ayarı Butonlar, tuĢ takımı üzerindeki potansiyometre veya harici giriĢ ile yapılabilir
Başlangıç torku %150/1Hz (vektör kontrol) Hız kontrol
duyarlılığı
%0.5 (vektör kontrol)
Kontrol modu V/F veya vektör kontrol
Harici sinyal girişi 0-5V, 0-10V, 4-20mA, 5-0V, 10-0V, 20-4mA Frekans aralığı 0.1-650Hz
Dijital sinyal girişleri NPN, PNP
Haberleşme kontrol RS232 veya RS485 (opsiyonel kart ile), birebir veya bire-çoklu (sadece RS485) kontrol
dijital çıkış 16 fonksiyon Çok fonksiyonlu
analog çıkış
6 fonksiyon Titreşim direnci 1G (9.8m/s2)
20
ġekil 3. 11. Ġnverter ve asenkron motor
Termokupl Sıcaklık Sensörü,
NiCr-Ni malzemeli K tipi genel amaçlı termokupl kullanılmıĢtır(ġekil 3.12). Ölçüm sıcaklığı aralığı −200°C ile +1250°C arasındadır. Ölçüm ucu paslanmazdır. Prosese yay sıkıĢtırmalı olarak monte edilmiĢtir. Standart olarak izoleli üretilir.
ġekil 3. 12. Termokupl Yakınlık Algılayıcısı (proximitysensor),
Makine devirlerinin ölçümünde ve güvenlik kapaklarının açık olup olmadığının kontrolünde metale duyarlı olanindüktifalgılayıcı kullanılmıĢtır (ġekil 3.13).
ġekil 3. 13. Sick IME 08-04NPSZW indüktif yakınlık algılayıcısı Devir ölçer,
Extech 461880 devir ölçer ile yakınlık sensörleri ile ölçülen devirlerin kontrolü yapılmıĢtır(ġekil 3.14). Temaslı ve temassız (lazer) takometre fonksiyonlu, LCD ekranlı, Windows ® 95/98/NT/2000/XP uyumlu yazılımı olan bir devir ölçerdir.
21
ġekil 3. 14. Extech 461880 devir ölçer
PID Sıcaklık Kontrolör,
ETC9420, PID kontrol formlu, dijital profil kontrol cihazıdır (ġekil 3.15). Ayarlanabilir piĢirme sıcaklığı ve zamanı ile fırın kontrolüne veya tek reçetede set edilebilir 8 adet farklı sıcaklık ve zaman girilerek adım kontrolüne imkan sağlar. Cihaz üzerindeki start-stop ile döngü baĢlatılıp durdurulabilir. TuĢ takımından seçilebilir Pt-100 ve üniversal termokupl giriĢleri, 0-20mA, SSR ya da röle çıkıĢı bulunan cihazlarda RS485 opsiyonelmodülü sayesinde ModBus RTU protokolü ile veri aktarılabilir ve kontrol edilebilir. ENDA ModBusStudio programı ile sıcaklıklar bilgisayar ortamında izlenip kayıt tutulabilir. Self tüne özelliği ile en iyi PID parametreleri otomatik olarak ayarlanır.
Güvenlik parametreleri ile programlanan cihaza dıĢarıdan müdahale edilmesi engellenir.
Çift displayda sıcaklık ve zaman aynı anda izlenir. Kontrol formları On-Off, P, PI, PD ve PID’ tir. Örnekleme zamanı 500ms’ dir. Oransal band %0 ile %100 arasında ayarlanabilir.
ġekil 3. 15. ETC9420 PID kontrolör
22 3.2. Yöntem
AraĢtırmada tasarımı gerçekleĢtirilmiĢ olan deney seti, yukarıda bahsedilen algılayıcıların ve iĢ yapan elemanların PLC’nin giriĢ ve çıkıĢlarına bağlanması vebu otomasyon elemanları ile oluĢturulan farklı endüstriyel kontrol deneylerindeki süreç değiĢkenlerinin SCADA arayüzü ile izlenmesi ve denetlenmesi yöntemine dayanmaktadır.
GeliĢtirilenPLC ve SCADA tabanlı deney setinde,operatör panellerinde farklı SCADA ekranları oluĢturularak farklı proseslerin iĢleyiĢleri takip edilmiĢ ve proseslereotomatik veya manuel müdahale edilerek makineler denetlenmiĢtir.