BUTUNSiNAVLAR.COM
        Giriş     Üye OL
Programlanabilir Kontrolörler, PROM, ROM, EPROM, EEPROM, Boolean Matematiği, Boolean matematiği kuralları, Ladder Diyagram, Programlanabilir Kontrolörlerin yapısı

Programlanabilir kontrolörler

1.4. Programlanabilir Kontrolörler (PC)

1.4.1. Programlanabilir Kontrolörlerin Temel Amacı ve Bilgisayar ve Robotlarla İlişkisi

Endüstriyel uygulamalarda kullanılan günümüz robotları, nümerik kontrollü (NC) takım tezgâhlarının gelişmiş uygulamalarıdır. Torna tezgâhları, frezeler, taşlama tezgâhları, matkap tezgâhları vb. nümerik kontrollü takım tezgâhları sadece belirli işleri yapabilecek yeteneğe sahiptir. Robotlar ise genel amaçlı makineler olup gerektiğinde boya, kaynak vb. değişik işlemleri yapabilir. Endüstriyel uygulamalar için tasarlanan robotlar, insan görüntüsünden farklıdır. Robotlar genellikle önceden belirlenmiş işlem sırasını izler. Özellikle; kaynak ve boya yapan robotlar otomotiv sektöründe yaygın olarak kullanılmaktadır.

1.4.2. Basit PC Sistemi

Bir merkezî işlem biriminin (CPU – Central Processing Unit) basit şekilde giriş/çıkış (I/O – Input/Output) birimlerine bağlanmasıyla PC (Programmable Control) elde edilir. PC’nin girişleri sayısal işaretlerle kontrol edilir. Aynışekilde çıkışlardan da röle, kontaktör vb. açma/kapama yapabilecek elemanların kontaklarından kullanılmak üzere sayısal işaretler alınır.

1.4.2.1. Blok Diyagram

Basit bir programlanabilir kontrolörün (PC) blok diyagramıŞekil 1.38’de verilmiştir. CPU; makine komutlarını işlemek için aritmetiksel ve mantıksal devreleri içeren, giriş/çıkış ve bellekler arası koordinasyonu sağlayan ve bilgisayar sisteminin beyni olarak görev yapan birimdir.

Programlama ünitesi

1.4.2.2. Programlayıcı (Giriş Çıkış İşlemci)

Programlama ünitesi olarak herhangi bir bilgisayar kullanılabileceği gibi, doğrudan cihaza ait el programlama ünitesi de kullanılabilmektedir. Programlama ünitesi sadece program girilirken ya da kayıtlı program üzerinde düzeltme yapılırken kullanılır. Bu işlemler dışında bağlı kalmasına gerek yoktur, sökülebilir.

Giriş birimleri; dış ortamdan bilgi almak amacıyla kullanılan birimlerdir. Giriş birimi olarak çeşitli sensörler, anahtarlar, butonlar vb. elemanlar kullanılabilir. Çıkış birimleri, dış ortama bilgi aktarmak amacıyla kullanılan birimlerdir. Çıkış birimi olarak röle, kontaktör, düşük akımlı motor, lamba, vana, selenoid, gösterge vb. elemanlar kullanılabilir.

1.4.2.3. Hafıza (PROM ve ROM)

Sayısal bilgileri geçici veya kalıcı olarak depolayan birimlere hafıza ya da bellek (memory) denir. Bellekler verileri ya da programları saklamak amacıyla kullanılır. PC’nin standart yapacağı işlemlerle ilgili sabit bilgiler sadece okunabilir bellekte (ROM) kayıtlıdır. Kullanım sırasında tüm bilgiler ve programlar geçici belleğe (RAM) aktarılarak buradan çalıştırılır. Geçici belleğin büyük ve hızlı olması bilgisayarın performansını artırır. Mikroişlemcinin doğrudan adresleme yaptığı ve çok kısa sürede erişim sağladığı belleklere ana bellek (RAM, ROM vb.) denir.

Rastgele erişimli bellek (RAM -Random Access Memory); yazılması ve okunması paralel olan ve enerjisi kesildiğinde üzerindeki bilgiyi kaybeden yüksek hızlı bellek türüdür.

Sadece okunabilen bellek (ROM -Read Only Memory); üzerindeki bilgiyi sürekli olarak saklayan, elektrik enerjisi kesildiğinde etkilenmeyen bellek türüdür. ROM üzerine yazma işlemi imalat sırasında yapılır. Kullanılmak üzere ROM üzerine yazma işlemine programlama denir. Program yazıldıktan sonra sadece okuma işlemi yapılabilir. Değişik ROM’lar üretilerek programlama aşamaları ve yöntemleri geliştirilmiştir. Buna göre ROM’lar üç değişik grupta toparlanabilir: PROM, EPROM ve EEPROM.

PROM (Programlanabilir ROM -Programmable ROM): Programlanması yalnızca bir defa olmak üzere kullanıcı tarafından yapılabilir özellikte olan, sadece okunabilir bellek türüne PROM denir. Programı yazmak için özel bir devreye ihtiyaç duyulur. PROM imalat sırasında tüm çıkışları “0” olacak şekilde üretilir. Hücreleri seçmek için kullanılan tüm satır ve sütunlar birbirine diyotlarla bağlıdır. Diyotlara seri olarak birer sigorta vardır. İmalat sırasında bu sigortaların tümü sağlam durumdadır. Satır ve sütun bu sigorta ve diyot üzerinden birbirine bağlı olduğundan “0” bilgisi içerir. Kullanıcının yaptığı programa uygun olarak “1” yapılması gereken hücrenin bağlı olduğu sigorta attırılır. Bu hücrenin satır ve sütun bağlantısı kesilir ve hücre “1” bilgisine sahip olur. Sigorta attırıldıktan sonra tekrar eski durumuna getirilmesi mümkün değildir.

EPROM (Silinebilir PROM -Erasable PROM): Programlandıktan sonra ultraviyole ışıkla veya güneş ışığıyla silinerek tekrar programlanabilen, sadece okunabilir bellek türüne EPROM denir.

Programlanan bir EPROM üzerindeki bilgiler, silinene kadar sabit olarak kalır. Silme işlemi için EPROM üzerindeki cam pencereden yaklaşık 20 dakika boyunca ultraviyole ışık uygulanır ya da süresi güneş ışığı şiddetine göre belirlenen bir süre boyunca güneş ışığı alacak şekilde bekletilir. Programlama sırasında katalog bilgilerinden ya da üzerinde yazan değerlerden faydalanmak suretiyle uygulanan gerilimle istenilen adresler programlanır. Yapılan programda değişiklik yapmak zordur. Belli bir adres aralığı silinemez. Silme işlemi sırasında EPROM üzerindeki tüm bilgiler silinir.

EEPROM (Elektrikle silinebilir PROM – Electrically Erasable PROM): Programlandıktan sonra elektrik enerjisiyle silinerek tekrar programlanabilen, sadece okunabilir bellek türüne EEPROM denir. Programlanan bir EEPROM üzerindeki bilgiler, silinene kadar sabit olarak kalır. Programlama sırasında katalog bilgilerinden ya da üzerinde yazan değerlerden faydalanmak suretiyle uygulanan gerilimle istenilen adresler silinebilir ya da programlanabilir. Yazılan program üzerinde değişiklik yapılabilir. İsteğe bağlı olarak belli bir adres aralığı silinebilir. Silme işlemi sırasında EEPROM üzerindeki işlem yapılmayan diğer bilgiler değişmez ve programlandığışekliyle kalır.

1.4.3. Programlama Formatı

1.4.3.1. Boolean Matematiği

Lojik ifadeleri sadeleştirmek amacıyla kullanılan özel matematik türüne Boolean matematiği denir. Lojik devre tasarımları yapılırken hem daha sade hem de daha ekonomik devreler elde etmek amacıyla Boolean matematiğinden faydalanılır. Boolean matematiğinin değişkenleri 1 ve 0’dır. Uygulama sırasında VE (AND), VEYA (OR) ve DEĞİL (NOT) işlemleri kullanılır. Çıkışlar bu kapılara göre düzenlenir.

VE işlemi: Çıkış A x B (A çarpı B) olarak ifade edilir. Bu işlemde temelde iki değişken olmakla beraber, daha fazla değişken de kullanılabilir. A ve B değişkenlerinin en az bir tanesinin 0 olması durumunda sonuç daima 0’dır.A veBdeğişkenlerinin her ikisinin de 1 olduğu durumda sonuç 1’dir (Tablo 1.8).

OR işlemi: Çıkış A + B (A artı B) olarak ifade edilir. Bu işlemde de isteğe bağlı olarak ikiden fazla değişken kullanılabilir.. A ve B değişkenlerinin en az birinin 1 olması durumunda sonuç daima 1’dir. A ve B değişkenlerinin her ikisinin de 0 olduğu durumda sonuç 0 olur (Tablo 1.9).

INVERT işlemi: Çıkış, girişteki değişkenin DEĞİL’idir. Bu işlemde bir değişken vardır (Tablo 1.10).

A=A ifadesinde A, A’nın değili ya da A, A’nın bar’ışeklinde okunur.

Lojik ifadelerin sadeleşmesine yardımcı olan bazı özel kurallara Boolean matematiği kuralları denir (Tablo 1.11).

Tablo 1.8: VE işlemi Tablo 1.9: VEYA işlemi
A B A . B
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
A B A + B
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1

Tablo 1.10: DEĞİL işlemi
A A
0 1
1 0

Tablo 1.11: Boolean matematiği kuralları

KURAL AÇIKLAMASI
0 . 0 = 0 Bir VE kapısının her iki girişi 0 ise çıkış 0'dır.
1 . 0 = 0 Bir VE kapısının girişlerinden herhangi biri 0 ise çıkış 0'dır.
0 . 1 = 0
1 . 1 = 1 Bir VE kapısının tüm girişleri 1 ise çıkış 1'dir.
0 + 0 = 0 Bir VEYA kapısının her iki girişi 0 ise çıkış 0'dır.
1 + 0 = 1 Bir VEYA kapısının girişlerinden herhangi biri 1 ise çıkış 1'dir.
0 + 1 = 1
1 + 1 = 1 Bir VEYA kapısının tüm girişleri 1 ise çıkış 1'dir.
A . 0 = 0 Bir VE kapısının girişlerinden herhangi biri 0 ise çıkış 0'dır.
A . 1 = A Bir VE kapısının girişlerinden biri 1, diğeri A ise çıkış A’ya bağlıdır. A = 1 ise çıkış = 1, A = 0 ise çıkış = 0 olur.
A . A = A Bir VE kapısının girişlerinin tümü A ise çıkış A’ya bağlıdır. A = 1 ise çıkış = 1, A = 0 ise çıkış = 0 olur.
A . A = 0 Bir VE kapısının girişlerinden biri A, diğeri A ise 1.0 = 0 olduğundan çıkış 0'dır. Çünkü A = 1 ise A = 0, A = 0 ise A = 1 olur.
A + 0 = A Bir VEYA kapısının girişlerinden biri 0, diğeri A ise çıkış A’ya bağlıdır. A = 1 ise çıkış = 1, A = 0 ise çıkış = 0 olur.
A + 1 = 1 Bir VEYA kapısının girişlerinden herhangi biri 1 ise çıkış 1'dir.
A + A = A Bir VEYA kapısının girişlerinin tümü A ise çıkış A’ya bağlıdır. A = 1 ise çıkış = 1, A = 0 ise çıkış = 0 olur.
A + A = 1 Bir VEYA kapısının girişlerinden biri A, diğeri A ise 1+0 = 1 olduğundan çıkış 1'dir. Çünkü A = 1 ise A = 0, A = 0 ise A = 1 olur.
A = A Bir değişkenin değilinin değili değişkenin kendisine eşittir.

Verilen lojik ifadeyi sadeleştirmeden olduğu gibi lojik devresini çizmek için şu öncelik sırasına uyulur: Önce parantez içleri, sonra DEĞİL’ler, ardından çarpımlar, son olarak da toplamlar dikkate alınır.

DEĞİL işlemlerinde DEĞİL (INVERT) kapısı, çarpım işlemlerinde VE (AND) kapısı, toplama işlemlerinde VEYA (OR) kapısı kullanılır. Parantez içlerinde de aynı öncelik sırasına uyulur. Eğer bir DEĞİL altında paranteze alınmamış toplam ve çarpımlar varsa, önce çarpım, sonra toplama işlemine ait çizim yapılmalıdır.

endüstriyel elektronik notları

Tablo 1.13: Lojik kapılar (çıkışı DEĞİL’lenmiş)

endüstriyel elektronik notları

Örnek: Q = A + B ifadesinin lojik devresini çizelim:

endüstriyel elektronik notları

Örnek: Q = A.B.C ifadesinin lojik devresini çizelim:

endüstriyel elektronik notları

Örnek: Q = A + A.B ifadesinin lojik devresini çizelim:

endüstriyel elektronik notları

Örnek: Aşağıda verilen lojik devrenin çıkış ifadesini bulalım:

endüstriyel elektronik notları

Örnek: Aşağıda verilen lojik devrenin çıkış ifadesini bulalım:

endüstriyel elektronik notları

1.4.3.2. Ladder Diyagram

Ladder (merdiven) diyagram, PC’ye çizimlerle program oluşturmak için kullanılır. Ladder diyagramla rahat ve kolay program yazabilmek için Boolean matematiğinin ve elektrik kumanda sisteminin iyi ve doğru bir şekilde öğrenilmesi gerekir.

Tablo 1.14’te elektrik devre sembollerinin ladder diyagram sembolleri görülmektedir. Ladder diyagramda kullanılan başlatma sembolü aynı zamanda açık kontak sembolüdür. Benzer şekilde durdurma sembolü de kapalı kontak sembolü olarak kullanılır.

Diyagramda kullanılan elemanları tanımlamak için her birine numara verilir. Numaralar 0.0, 0.1, 0.2 … şeklinde verilir. Giriş elemanları I ile, çıkış elemanları ise Q ile başlar. Örnek; I0.0, Q0.0 gibi …

Tablo 1.14: Başlama ve durdurma butonları sembolleri

Elektrik sembolü Ladder sembolü Başlatma (start) butonu Normalde açık kontak Durdurma (stop) butonu Normalde kapalı kontak

endüstriyel elektronik notları endüstriyel elektronik notları

Ladder diyagram sembolleriyle örnek bir devre oluşturmak için önce devrenin normal şartlarda nasıl çalıştığının incelenmesi gerekir. Örneğin; start-stop butonlarını kullanarak bir mühürleme devresini, önce elektronik devre olarak kuralım. Mühürleme devresi, röleyi çalıştıracak butona, rölenin normalde açık kontağının paralel bağlanmasıyla oluşturulur. Rölenin çalışmasını durdurabilmek için besleme hattına seri olarak normalde kapalı buton bağlanır. Devredeki rölenin kontaklarından biri mühürleme devresinde kullanılacağı için güç kontrol devresinde kullanılacak bir kontağa daha ihtiyaç olur. Bu nedenle röle, en az iki kontak takımına sahip olmalıdır.

Şekil 1.38’deki devrede stop butonu normalde kapalı, start butonu normalde açıktır. Start butonuna basıldığında rölenin a ucu 12V besleme kaynağının + ucuna bağlanır. Röle enerjilenir ve kontaklar konum değiştirir. Rölenin mühürleme kontağı start butonuna paralel bağlı olduğundan start butonu bırakılsa bile röle enerji almaya devam eder. Böylece röle kontakları mühürlenmiş olur. Kontakları serbest bırakmak için rölenin enerjisinin kesilmesi gerekir. Bunun için normalde kapalı durumdaki stop butonuna basılarak rölenin enerjisi kesilir. Kontaklar serbest kalarak normal konumlarına döner. Stop butonu bırakıldığında mühürleme olmaz. Mühürleme olması için her defasında start butonuna tekrar basılması gerekir.

220V

Stop

0

12 V

R

endüstriyel elektronik notları

Mühürleme işlemine ait elektrik kumanda şeması ise Şekil 1.39’da verilmiştir. Şemada C olarak adlandırılan ve seri bağlı olan eleman (röle ya da) kontaktördür. Kontaktörün normalde açık kontağı start butonuna paralel bağlıdır. Kontaktöre bağlı olarak çalışan kontakların tümü kontaktörle aynı ismi taşır. Kontaktöre K adı verildiğinde, buna bağlı çalışan kontaklara da K adının verilmesi gerekir. Start butonuna basılmadığı sürece C kontaktörü çekmez. Kontaktörün şemada gösterilmeyen ve güç devresinde kullanılan diğer kontağı çekmeyeceği için yük çalışmaz. Start butonuna basıldığı anda kontaktör enerji alır ve çeker. C kontağı kapanarak start butonunu kısa devre yapar. Start butonu bırakılsa dahi kontaktör çekili durumda kalır. Kontaktörü bıraktırmak için stop butonuna basmak gerekir.

endüstriyel elektronik notları

Şekil 1.40’ta ladder diyagram çizim örneği verilmiştir. Q0.0 çıkış elemanıdır. I0.1 elemanına paralel bağlı Q0.0 kontağı çıkıştaki Q0.0 elemanına aittir ve birlikte çalışır. Normalde açık olan I0.1 kapatıldığında çıkış elemanı enerji alarak normalde açık kontağını kapatır. Bu durumda I0.1 açılsa bile çıkış enerji almaya devam eder. Normalde kapalı I0.0 kontağı açıldığında çıkış elemanının enerjisi kesilir. Şekil 1.40’taki devre Şekil1.39 ile rahat karşılaştırılma yapılsın diye bu şekilde verilmiştir. Bu devre, kullanılan cihazın dizaynına bağlı olarak hata verebilir. Yaygın kullanımda normalde kapalı kontakla başlamak tercih edilmez.

endüstriyel elektronik notları I0.0 I0.1 Q0.0

Q0.0

Şekil 1.40: Mühürleme işlemine ait ladder diyagram çizimi örneği

1.4.4. Akış Diyagramı Hazırlama ve Program Kodlama

Programın yazımını gerçekleştirmeden önce akış diyagramını çizmek karmaşık ve uzun mantık işlemlerinde kolaylık sağlar. Akış diyagramının çizilmesi ile program içerisindeki komutların hangi mantık sıralamasına göre yapılacağı görsellik kazanır. Böylece hatasız program yazımı sağlanabileceği gibi, yazılan programın hata gösterdiği durumlarda program takibinde kolaylık sağlanmış olur.

Akış diyagram sembolleri Şekil 1.41’de verilmiştir. Semboller içerisine kısa hatırlatıcı metinler yazılarak programın yazımı ve anlaşılabilirliği sağlanır. Kimi zaman bu yazılar programcının seçeceği semboller dahi olabilir.

endüstriyel elektronik notları

Akış diyagram sembolleri kullanılarak hazırlanan mühürleme işlemine ait çizim örneği Şekil 1.42’de verilmiştir. Akış diyagramı üzerinde gerekli kontroller yapıldıktan sonra eğer herhangi bir yanlışlık veya mantık hatası yoksa, program kodlama işlemine geçilir. Unutulmaması gerekir ki; her cihazın kendine özgü kodlama sistemi vardır, buna uyulması gerekir.

endüstriyel elektronik notları

1.4.5. Arabirim Oluşturma

Dijital -analog ve analog -dijital çeviriciler, bir sisteme veya bir bilgisayara gerekli olabilecek dijital veya analog verileri sağlar. Bilgisayarlar veya sayısal (dijital) sistemler “1” ve “0” gibi bilgilerin kullanıldığı binary (ikilik) sistemde işlem görür. Bu nedenle sayısal devrelerde kullanılacak her türlü bilginin işlenebilmesi için binary olması esastır. Örneğin; elektronik terazi veya elektronik termometre gibi cihazlar, fiziksel değişimi algılayıp öncelikli olarak bu fiziksel verileri dijital bilgilere çevirmek suretiyle işlem görür. Yine ikilik (1 ve 0) olarak dijital tabanda işlenen bilgileri, devre çıkışından analog olarak verebilir. Örneğin girişine dijital olarak girilen bir bilgi, çıkıştan giriş ile orantılı bir gerilim veya akım olarak alınabilir. Bir başka örnekte ise bilgisayara bağlı mikrofon ve hoparlörün çalışması incelenebilir. Mikrofon çıkışındaki analog sinyal, ADC (analog -dijital çevirici) tarafından dijital sinyale çevrilerek bilgisayar devrelerinde işlenir. Bu dijital sinyalin hoparlörden duyulabilmesi için analoğa çevrilmesi gerekir. Bu işlem de DAC (dijital -analog çevirici) tarafından yapılır.

Basit olarak üretilen sade haldeki programlanabilir kontrol cihazlarının giriş ve çıkışları dijitaldir. Bu tür cihazlara doğrudan analog sinyal üreten sensör vb. giriş elemanlarını bağlamak için ilave arabirimler kullanmak gerekir. Bunu kolaylaştırmak için yeni üretilen programlanabilir kontrol cihazlarında analog girişi dijitale (ADC), dijital çıkışı da analoğa (DAC) çeviren arabirimler bulunur. Dolayısıyla bu arabirimler ile mevcut cihazlara doğrudan analog giriş yapılabilir.

1.4.5.1. Analog Giriş

Basınç, sıcaklık gibi fiziksel değişimi veya akım, gerilim gibi analog elektrik sinyalini, 1 ve 0 gibi dijital bilgilere dönüştürme işlemine analogdan dijitale çevirme vebu işlemi yapan devrelere de analog dijital çeviriciler denir. ADC ya da A/D şeklinde gösterilir. Örneğin mikrofon, ısı ve ışık sensörleri gibi elemanların çıkışı analog sinyaldir. Sayısal sistemlerde giriş bilgisi olarak analog sinyal kullanılacağı zaman bu sinyallerin ikilik sisteme çevrilmesi gerekir. Bu amaçla ADC devreleri kullanılır. Prensip olarak A/D çevirici, girişindeki analog bilgiyi, çıkışında ikilik bilgiye dönüştürür. Bir analog işaret, dijital işarete çevrilirken belirli aralıklarla örnekleme yapılır. Her bir gerilim aralığı için dijital bir değer karşılığı vardır. Her nokta için ayrı bir değer karşılığı olmaz. Bu nedenle oluşacak hataları önlemek oldukça zordur. ADC devrelerin en önemli özellikleri; çözünürlük, doğruluk ve çevrim süresidir.

Eğer programlanabilir kontrol cihazı üzerinde ADC arabirimi yoksa, bu cihaza doğrudan analog giriş yapılamaz. Araya analog dijital çevirici (ADC) devresi eklemek gerekir (Şekil 1.43).

endüstriyel elektronik notları

Şekil 1.43: Analog girişi dijitale dönüştürmek için arabirim oluşturma

1.4.5.2. Analog Çıkış

“1” ve “0” gibi sayısal giriş bilgilerinin, akım veya gerilim olarak çıkıştan elde edilmesine dijitalden analoğa çevirme ve bu çevirme işlemini yapan devrelere de dijital – analog çeviriciler denir. Bunlar DAC veya D/A olarak kısaltılabilir. Dijital -analog çeviriciler, girişinde “1” ve “0” lardan oluşan dijital veriyi elektriksel gerilim veya elektriksel akıma çevirir. Çevirme işleminde belirleyici öneme sahip iki özellik vardır. Bunlar; çeviricinin hassasiyeti (çözünürlüğü) ve doğruluğudur.

Eğer programlanabilir kontrol cihazı üzerinde DAC arabirimi yoksa, bu cihazın çıkışından analog elemanlar doğrudan sürülemez. Araya DAC devresi eklemek gerekir (Şekil 1.44).

endüstriyel elektronik notları

Şekil 1.44: Dijital çıkışı analoğa dönüştürmek için arabirim oluşturma

1.4.5.3. Paralel Giriş Çıkış

Programlanabilir kontrol cihazlarının üretim dizaynlarına bağlı olarak giriş ve çıkış sayılarını artırmak mümkündür. Örneğin; bir cihaz üzerinde sekiz giriş varsa ve yeterli değilse, cihaza ait ilave giriş modülleri kullanılır. İlave giriş modüllerindeki giriş sayıları, genellikle sekiz ve katlarışeklindedir. Aynışekilde ilave çıkış modülleri kullanmak suretiyle çıkış sayıları da artırılabilir.

TÜM DERS NOTLARI İÇİN TIKLAYIN
YORUMLAR

YORUM YAZ
Yorum yazabilmek için sağ üstten giriş yapmanız gerekir.
  Üye değilseniz,üye olmak için
 TIKLAYIN.
Lütfen sorularınızı yukarıdaki SORUSOR sekmesinden sorunuz
Buradan sorularınıza admin tarafından CEVAP VERİLMEYECEKTİR.
Max. 1000 karakter.
Sinavlara hazirlik