PLC ile,indüktifsensör kullanılarak makine kapaklarının kapalı olup olmadığı kontrol edilerek makinelerin çalıĢması denetlenmiĢtir. Kapağın açık olması durumunda makine çalıĢmamakta, kapak çalıĢma anında açılırsa PLC kontaktörler üzerinden makineyi durdurmaktadır. ġekil 3.19’da bu sistem görülmektedir.
ġekil 3. 19. Çarpma önleme sistemi için algılayıcı konumu 3.2.5. Sıcaklık Denetimi
PLC’ninEXM-40T termokuplmodülüne bağlanan K tipi termokuplile ortamın sıcaklığıölçülerek denetlenmekte ve belirlenen değerin üzerine çıkıldığında fan çalıĢtırılarak ortamın serinlemesi sağlanmaktadır.
Diğer bir deneysel çalıĢma ise, endüstriyel uygulamalarda sıkça kullanılan sıcaklık denetim cihazı olan Enda PID kontrolör ve PT100 kullanılarak yapılmıĢtır.
25 4. BULGULAR VE TARTIŞMA
Bu araĢtırmada iĢletmelerde yeni çıkan donanımların ilk denemelerini ve kullanım özelliklerini kavramak için öncelikli testlerinin yapıldığı iĢ istasyonu görevi görecek gerçek otomasyon yazılım ve donanımlarının kullanıldığı modüler bir kontrol ve otomasyon deney setinin tasarlanması hedeflenmiĢtir.
Tasarlanan sistem, araĢtırmacılara saha uygulamalarında kullanılan kontrol ve otomasyon teknolojilerinin deney setinde kurgulanmasını sağlamaktadır. Böylece yeni araĢtırmacılar otomasyon sistemlerinde yaĢadıkları pratiksel tecrübe eksikliklerini gidermiĢ olacaktır.
Ayrıca deney seti ile Namık Kemal Üniversitesi, elektrik-elektronik ve kontrol-otomasyon öğrencilerinin endüstride karĢılaĢacağı yazılım ve donanımları tanımasını ve bu elemanlar ile yapacağı denemelerle iĢ hayatına daha donanımlı olarak atılması hedeflenmiĢtir.
ÇalıĢmada, farklı disiplinlerin(elektrik, elektronik, bilgisayar, mekatronik) bir bütünlük içerisinde kullanılması ile bu disiplinlerin birbirlerini tanımasının ve birlikte yapabilecekleri ileriki ortak çalıĢmalarını planlayabilmelerinin yolu açılmıĢtır.
GeliĢtirilen sistem geniĢletilebilir yapıdadır. Ġlave edilebilecek farklıgiriĢ-çıkıĢ modüllerive farklı algılayıcılar aracılığı ile farklı ortam ve makinedenetimlerinin yapılabileceği esnek bir yapıya sahiptir.
GeliĢtirilen otomasyon sistemi PLC ve SCADA tabanlıdır.PLC’ye bağlanan sensör ve transdüserlerle çeĢitli fiziksel iĢaretler ölçülmüĢ ve makine kontrolleri yapılmıĢtır. ġekil 4.1’de sistemi oluĢturan ana bileĢenler ile genel görünüĢü sunulmuĢtur.
26
ġekil 4. 1. GeliĢtirilen deney setinin ana bileĢenleri ile genel görünüĢü
Yapılan bu çalıĢmada, PLC ile Namık Kemal Üniversitesi NKUBAP.00.17.AR.12.05 noluBAP projesi kapsamındaki torna makineleri üzerine monte edilen yaklaĢım algılayıcıları kullanılarak devir kontrolü, güvenlik kapaklarının kontrolü ve çarpma kontrolü yapılmıĢtır.
Sistem aynı zamanda laboratuarortam sıcaklığını da denetlemektedir. Sistemde kullanılan operatör paneli üzerinden makineler için set değerleri girilerek makinelerin istenilen devirin üzerine çıkması engellenmiĢtir.
ġekil 4.2’deNKUBAP.00.17.AR.12.05nolu BAP projesi kapsamında devir, sıcaklık ve makine koruyucu güvenlik kapaklarının denetlendiği laboratuar görülmektedir.
27
ġekil 4. 2. NKUBAP.00.17.AR.12.05 nolu projesi kapsamında denetlenen laboratuvar
Operatör paneli,
ġekil 4.3’de ise NKUBAP.00.17.AR.12.05nolu BAP projesi kapsamında geliĢtirilen sistemin operatör paneli ekranları sunulmuĢtur. Bu panel ile operatör makinelerin çalıĢmasını izlemekte ve gerektiğinde müdahale yapabilmektedir. Ġstenilen devir ve sıcaklık set değerleri PLC’ye bu ekranlardan girilmektedir.
ġekil 4. 3. Operatör paneli sayfaları Devir ölçümü,
PLC'nin IP0 ve IP1 giriĢlerine bağlanan indüktifsensörlerden gelen pulsların, yüksek frekanslı sayma fonksiyonu ile frekansı bulunmuĢtur. Orantılama yapılarak anlık devir tespit edilmiĢtir ve devir ölçer ile kalibrasyonları yapılmıĢtır.
Sıcaklık denetimi,
Enda ETC9420 dijital profil kontrol cihazına bağlanan Pt100 ile ortam sıcaklığı ölçülmüĢ ve PID kontrol ile sıcaklık denetlenmiĢtir. PID kontrolörün, self tune özelliği ile en iyi PID
28
parametreleri otomatik olarak ayarlanmıĢtır.Ayrıca PLC ve EXM-40T termokuplmodülüne bağlanan K tipi termokupl ile ikinci bir sıcaklık uygulaması yapılmıĢtır.
Labview ile arayüz oluşturma,
ġekil4.4’de sıcaklık ölçümü için Labview programında hazırlanan arayüz veön panelin blok diyagramının bir kısmı görüntülenmiĢtir.
ġekil 4. 4. Sıcaklık ölçümü arayüzü ve veri görüntüleme çevriminin blok diyagramı
ġekil4.5’deDAQmx kartı ile gerilim ölçümü örneğinin ön paneli ve blok diyagramının bir kısmı görülmektedir.
ġekil 4. 5. Gerilim ölçümü örneğinin ön paneli ve blok diyagramının bir kısmı ġekil 4.6’daDAQmx kartı ile veri toplama örneğinin ön paneli ve ġekil 4.7’de blok
29 diyagramı görülmektedir.
ġekil 4. 6. DAQmx kartı ile veri toplama örneğinin ön paneli
ġekil 4. 7. Veri toplama örneğinin blok diyagramı
ġekil 4.8’deLabview ile PLC’ninModbus protokolü ile haberleĢtirilmesi için hazırlanan ön
30 panel verilmiĢtir.
ġekil 4. 8. Labview ile PLC’ninModbus haberleĢmesi
PLC ile servo motor kontrolü,
Bilgisayar ile PLC arasında bağlantı ethernet kablosu ile yapılmıĢtır. PLC ile servomotor sürücü arasındaki bağlantıRS-485 standartındayapılmıĢtır.PLC’nin analog çıkıĢı servo motor sürücüsüne bağlanmıĢtır. Daha sonra servo sürücünün çalıĢmasıyla ilgili pozisyon, hız, tork, devir sayısı, vb. parametreleri, sürücü cihazın üzerinden ayarlanmıĢtır.Parametreler ayarlandıktan sonra, bilgisayarda yazılan program PLC’ye yüklenerek servo motor kontrolü yapılmıĢtır.ġekil4.9’da sistemin blok diyagramı görülmektedir.
ġekil 4. 9. Servo motor kontrol blok diyagramı
31
ġekil 4.10’da servo motorun kontrolü için hazırlanmıĢ operatör panel örnekleri verilmiĢtir.
ġekil 4. 10. Servo motor kontrol ekranları
PLC ile asenkron motor kontrolü,
PLC’nin analog çıkıĢı invertere bağlanmıĢ ve operatör panelinden girilen değer ile hız kontrolü gerçekleĢtirilmiĢtir. ġekil 4.11’de sistemin blok diyagramı görülmektedir.
ġekil 4. 11. Servo motor kontrol blok diyagramı
32 5. SONUÇ VE ÖNERİLER
Bu araĢtırmada otomasyon ve kontrol araçlarını oluĢturan servo sistemler, hidrolik ve pnömatik sistemler, çeĢitli tiplerde sensörler, transdüserler ve SCADA uygulamaları tasarlanmıĢ, sistem uygulamalarının yapıldığı örnek bir otomasyon sistemi gerçekleĢtirilmiĢtir. Bu sistem geniĢletilebilir yapıda olup, güncel donanımlara uyum sağlayabilmektedir.GeliĢtirilen sistem ile iĢletmelerin ihtiyaç duyduğu uygulamaların ilk denemeleri yapılmıĢtır. Kullanılan donanım elemanları deney setinde kurgulanmıĢ olan deneylerle test edilmiĢ ve sonrasında saha uygulamalarına yönlendirilmiĢtir. Böylece yeni sistemlerin güvenirliliği önceden saptanmıĢ ve yanlıĢ seçimler sonucu oluĢabilecek kayıpların önüne geçilmiĢtir.
Otomasyon sistemlerinde yaĢanan tecrübe eksiklikleri ile ilgili sorunlar, deney setinde yapılmıĢ olan deneylerle tecrübe edilerek aĢılabilmiĢtir. Böylece farklı projeler için gerekli teknik ve tecrübeye dayalı altyapı birikimi oluĢturulmuĢtur.
GeliĢtirilen set, farklı disiplinlerin bir bütünlük içerisinde kullanılmasıyla bu disiplinlerin birbirlerini tanımasını sağlayarak birlikte yapabilecekleri ortak çalıĢmaların yolunu açmıĢtır.
Kontrol ve otomasyon uygulamaları, iĢletmelerin kaynaklarını daha verimli kullanarak üretim standardı yakalamasını ve de ürün-hizmet kalitesini yükseltmesini sağlayacaktır.
GeliĢtirilen sistem Namık Kemal Üniversitesi elektronik öğrencilerine ileride çalıĢacakları fabrikalarda yapacakları uygulamalara bir örnek oluĢturacaktır.
33 6. KAYNAKLAR
A. Aktoğan, H.Ġ. OkumuĢ, 2011. Uzaktan Eğitim Amaçlı Gerçek Zamanlı Ġnternet Tabanlı Bir Deney Düzeneğinin Tasarımı (GeZĠLab), Elektrik-Elektronik Bilgisayar Sempozyumu, (FEEB 2011), Fırat Üniversitesi, Elazığ.
A. ÇĠLEK, 2005. PLC (Programlanabilir Lojik Kontrol Cihazı) ve SCADA (Yönetsel Denetim ve Veri Toplama) ile Endüstriyel Otomasyon Uygulaması, Yüksek Lisans Tezi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Gazi Üniversitesi, Ankara.
A.Gligor, T. Turc, 2012. Development of a Service Oriented SCADA System, ProcediaEconomicsand Finance, Volume 3, 2012, Pages 256–261.
A. KUTLU, C. TURAN, 2010. Elektronik Deney Modüllerinin LABVIEW ile Kontrolü, SDU International Journal of TechnologicSciences, Vol. 2, No 3, pp. 1-8.
C. Doğanoğlu, S. Ayaz, R. Yenitepe, 2007. PLC Kontrollü Sise Dolum Otomasyon Sistemi Tasarım ve GerçekleĢtirme-1, Ġstanbul.
http://www.enda.com.tr/TR/Default.aspx
F. Adamo, F. Attivissimo, G. Cavone, N. Giaquinto, 2007. SCADA/HMI Systems in Advanced Educational Courses, IEEE Transactions on Instrumentation andMeasurement, Digital Object Identifier: 10.1109/TIM.2006.887216, Volume: 56, Issue: 1, page(s): 4 – 10.
G. Bayrak, M. Cebeci, 2012. An automation platform
designsforelectricalandelectronicsstudents: an applicationstudy, Procedia - SocialandBehavioralSciences, 47 Pages 950 – 955.
Ġ. Arıcı, M. Tenruh, 2014. Labview Tabanlı Bir Elektronik Deney Seti GeliĢtirilmesi, Akademik BiliĢim Konferansları, 5-7 ġubat 2014 Mersin Üniversitesi, Mersin.
34
M. Karayel, 2013. Mikrotip Hidroelektrik Santraller için PLC Tabanlı SCADA Sistem Otomasyonu ve RTU/PLC ile Frekans ve Gerilim Regülasyonunun GerçekleĢtirilmesi, Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, Ankara.
M. Stefanovic, V. Cvijetkovic, M. Matijevic, V. Simic, 2011. A LabVIEW-basedremotelaboratoryexperimentsforcontrolengineeringeducation, Computer Applications in EngineeringEducation, Volume 19, Issue 3, pages 538–549.
M. Tastan, 2002. SIEMENS S7-200 CPU 214 Programlanabilir Lojik Denetleyicisi ile Deneysel Bir Endüstriyel Sistemin Kontrolü, Yüksek LisansTezi, Niğde Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Niğde.
N.Akshay, K. U.Sravanth , R.Varanasiand J. A.Reddy, 2012. Real Time Automated Control of IndustrialProcesseswith PLC –LABVIEW Communication International JournalforResearch in Science& Advanced Technologies.
P. M. Silva, et al. 2007. Virtual and Remote Control: an experiencebystudentsforstudents, International Conference REV07. Porto, Portugal.
S. Bayhan, ġ. DemirbaĢ, 2009. LabVIEW ile Ġnternet Tabanlı Sanal Labaratuvar Uygulaması. e-Journal of New World Sciences Academy -EngineeringSciences, 4-2(176 - 1854).
W. Yuan, L. Zhi-yong, 2012. The Application of LabVIEW in theDigitalLogic Experiment, 2012 IEEE Symposium on Roboticsand Applications(ISRA), Digital Object Identifier:
10.1109/ISRA.2012.6219137, page(s) 125 – 128.
Z. ÖZTÜRK, 2010. Örnek Otomasyon Laboratuvarının GeliĢtirilmesi ve PLC Uygulamaları, Marmara Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, Ġstanbul.