1. PLC’nin Çalışma Prensibi ve Özellikleri

1.1 PLC’nin Çalışma Prensibi

PLC, Programlanabilir Mantık Denetleyicisinin kısaltmasıdır ve Çince adı programlanabilir mantık denetleyicisidir. Altı ana parçadan oluşur: güç kaynağı, merkezi işlem birimi, salt okunur bellek, arayüz modülü, işlev modülü ve iletişim modülü.

PLC’nin çalışma prensibi, operatörlerin C dilinde ve diğer yüksek seviyeli dillerde yazılmış programı önceden salt okunur bellekte saklamasıdır. PLC açıldığında, merkezi işlem birimi programı salt okunur bellekte çağırır, böylece işlevsel modüller program tarafından belirlenen işlevleri tamamlar ve arabirim devresi aracılığıyla PLC programının dijital sinyalini motorları vb. kontrol etmek için analog sinyal akımına dönüştürür, böylece motorların veya diğer bileşenlerin hassas kontrolünü gerçekleştirir.

1.2 PLC’nin Özellikleri

PLC çiplerinin temel özellikleri ekonomik ve pratik olmaları, kolay kurulabilmeleri ve kolay çalıştırılabilmeleridir. PLC çipleri birçok işlevi gerçekleştirebilir. Bazı elektromekanik ekipmanların işlevsel dönüşümü gerekiyorsa, PLC çipleri elektromekanik ekipmanın kontrol devresine takılabilir. Bilgisayarlar kadar güçlü olmasalar da, ağır hesaplama yükü olmayan durumlarda, bu dönüşüm yöntemi en ekonomik ve pratik olanıdır. Bu arada, PLC çiplerinin boyutu küçük olduğundan ve hepsi standart IC paketleri olduğundan, mevcut ekipman kontrol devrelerinin dönüşümünde, sadece devre kartına ilgili PLC çip soketini takmak gerekir; kullanım sırasında PLC çipini doğrudan sokete takın. Çip hasar görmüşse veya yükseltilmesi gerekiyorsa, çipi doğrudan çıkarın. PLC çiplerinin daha da gelişmesiyle birlikte, operatörlerin programlaması için çok uygun olan çeşitli PLC programlama dilleri ve yazılımları artmaktadır. Bu yazılımlar, program tasarımını uygularken simülasyon işlemini gerçekleştirebilir, bu da yalnızca programlamayı kolaylaştırmakla kalmaz, aynı zamanda program yazma verimliliğini de artırır.

2 Endüstriyel Kontrol Sistemlerinde PLC’nin Kullanım Alanları

Endüstriyel kontrol sistemlerinde, PLC’nin uygulama alanları, özellikle anahtarlama (ayrık) kontrol, hareket kontrolü, merkezi kontrol ve uzaktan kontrol gibi yüksek hassasiyetli kontrolde otomasyon kontrolünü gerçekleştirmektir.

Aşağıda, örnek olarak bir bira fermantasyon üretim hattında PLC uygulaması ele alınarak, PLC kontrol sisteminin rolü açıklanmaktadır. Bira fermantasyon üretim hattının teknolojik süreci kabaca şöyledir: malt ve diğer tahılların ezilmesi → maltın jelatinleşmesi → filtrasyon → kaynatma → girdaplı çökeltme → soğutma → fermantasyon → olgunlaşma → filtrasyon ve doldurma. Bunlar arasında fermantasyon, bira üretimindeki en önemli adımdır. Fermantasyon sırasında yeni maddeler üretilir ve büyük miktarda ısı açığa çıkar. Bira fermantasyonunun iki yöntemi vardır: üst fermantasyon ve alt fermantasyon. Bu iki fermantasyon yöntemi temelde aynıdır; aralarındaki fark fermantasyon sıcaklığının kontrolünde yatmaktadır. Üst fermantasyon sıcaklığı 15°C-25°C, alt fermantasyon sıcaklığı ise 5°C-10°C’dir. Fermantasyon sıcaklığının seviyesi ve değişimi biranın tadını ve kalitesini belirler. Bu nedenle, bira üretiminde otomasyon kontrol sisteminin temel parçası olan fermantasyon sırasında sıcaklığın yüksek hassasiyetle kontrol edilmesi gerekir.

2.1 Anahtarlama (Ayrık) Kontrolü

Bira fermantasyon sürecinde sıcaklık kontrolü bir tür anahtarlama kontrolüdür. Bu aynı zamanda PLC kontrol sistemlerinde en yaygın yöntemdir. Kontrol sisteminde ilk olarak fermantördeki sıcaklık sensörü kontrol edilen nesnenin sıcaklık değişkenini toplar. Toplanan analog sinyal, PLC çipindeki arayüz devresi (yani I/O giriş/çıkış arayüzü) aracılığıyla PLC çipinin tanıyabileceği dijital bir sinyale dönüştürülür. Bu sinyal verileri önceden ayarlanmış programdaki değerlerle karşılaştırılır. PLC çipindeki merkezi işlem birimi karşılaştırmalı hesaplama yapar ve ayrıca önceden ayarlanmış karar programını tetikler, ardından bu karar eylemini dijital bir sinyal olarak I/O giriş/çıkış arayüzüne iletir ve bu sinyal elektrikli ayar vanasını kontrol etmek için analog bir sinyale dönüştürülür. Bu süreçte, PLC çipinin iletişim modülü aracılığıyla uzaktan kontrol de gerçekleştirilebilir. Çalışma prensibi şeması Şekil 1’de gösterilmiştir.

Tablo 1 Sistem I/O Tahsis Tablosu

2.2 Hareket Kontrolü

Bira fermantasyon üretiminde, sıcaklık kontrolünün ana yöntemi soğutma ortamı ile fermantör duvarı arasındaki ısı transferidir. Bu süreçte, esas olarak elektrikli ayar vanasının tamamlanmasına dayanır ve elektrikli ayar vanasının anahtarlanması ve vana açılma derecesi, sıcaklık değişikliklerini kontrol etmek için PLC kontrol sisteminde ayarlanan tetikleyici başlangıç parametreleriyle tutarlı olmalıdır. PLC kontrol sisteminde, her bir I/O arayüzü doğrudan sıcaklık, sıvı seviyesi, basınç ve akış sensörlerine bağlanır, her bir veriyi bellekteki başlangıç parametreleriyle karşılaştırır ve ilgili eylemleri gerçekleştirir. Özel I/O tahsis tablosu Tablo 1’de gösterilmektedir.

2.3 Uzaktan Kumanda

Bira fermantasyon sürecinde, PLC kontrol sistemi veri yolu aracılığıyla merkezi kontrol odasındaki bilgisayara bağlanır ve uzaktan iletişim işlevleri PLC’deki EM241 akıllı iletişim modülü aracılığıyla gerçekleştirilir. Bu şekilde, merkezi kontrol odasındaki ana kontrol ekipmanı, LAN veya Ethernet üzerinden fermentörün PLC kontrol sistemine bağlanabilir ve sıcaklık sensöründen iletilen ve PLC tarafından elde edilen gerçek zamanlı sıcaklığı kontrol ekranında görüntülerken, PLC sistemi tarafından iletilen I/O arayüzündeki her bir elektrikli ayar vanasının çalışma durumunu da görüntüleyebilir. Aynı zamanda, merkezi kontrol odasındaki ana bilgisayar, PLC kontrol sisteminin belleğini ve her bir I/O arayüzünü OPC (OLE FOR Process Contrrol) gömülü süreç tabanlı kontrol yazılımı aracılığıyla kontrol eder. Ana bilgisayar, tasarlanan sıcaklık kontrol programını PLC’nin belleğine kaydeder, sıcaklık kontrolü için başlangıç parametrelerini ve ilgili eylemleri ayarlar veya ana bilgisayar aracılığıyla PLC’ye doğrudan kontrol komutları gönderir.

Çözüm

Çin tarafından önerilen “Made in China 2025” kalkınma planında, bir üretim gücü olma hedefini gerçekleştirmek için, PLC teknolojisinin endüstriyel kontrol sistemlerinde uygulanması bu süreçte daha kapsamlı hale gelecektir. Aynı zamanda, uygulamalarda inovasyon gelişimi güçlü bir şekilde savunulmalı ve PLC uygulamalarındaki sorunlar daha da çözülmeli, PLC uygulama alanları büyük ölçüde genişletilmeli ve endüstriyel üretimin modernizasyon seviyesi iyileştirilmelidir.

Referanslar

Yu, X. (2018). Endüstriyel üretimde PLC kontrol sistemlerinin uygulanması. Çin Yeni Teknoloji ve Yeni Ürünler