PLC Nedir? PLC Programlama PLC Nerede Kullanılır?

PLC Nedir?

PLC, “programmable logic controller” (Türkçe: programlanabilir lojik kontrolcü) kelimelerinin baş harflerinden oluşan bir kısaltmadır. Fabrikalarda bulunan üretim hatlarını oluşturan robot, taşıyıcı bant, pnömatik ekipman v.B. Gibi makinelerin elektromekanik kontrolü için kullanılan özel bir bilgisayara verilen isimdir. Üzerlerinde tıpkı bizim projelerimizde kullandığımız Arduino mikrokontrolcü kartları gibi giriş ve çıkış bağlantıları bulunmaktadır. Bu sayede çeşitli sensörlerden gelen verinin okunması, oluşturulan program senaryosuna göre çeşitli çıkış birimlerinin (motor sürücüler, solenoid valfler v.B. Gibi eyleyiciler) kontrolü ve diğer giriş/çıkış ve izleme (SCADA) birimleri ile haberleşmenin sağlanmasında görev alır.

plc, PLC Nedir? PLC Programlama PLC Nerede Kullanılır?

Bildiğimiz anlamdaki mikrokontrolcü kartlarından PLC’lerin en büyük farkı, çok daha ağır fiziksel şartlarda (yüksek ya da düşük sıcaklık, toz ve nem, mekanik titreşim ve darbe, elektronik parazit ve gürültü v.B.) stabilitesini koruyarak çalışabilecek biçimde tasarlanmış olmalarıdır.

PLC Tarihçesi

PLC teknolojisinden önce otomasyon işlemleri için röle kartları kullanılmaktaydı. Doğru zamanda doğru kontağın açılması ve doğru makinenin çalışması için kam millerine sahip kontaktörler ve bunun gibi benzer mantıkta çalışan mekanik sıralayıcı sistemler mevcuttu.

plc, PLC Nedir? PLC Programlama PLC Nerede Kullanılır?

İlk PLC örneği 1968 senesinde ABD Birleşik Devletleri’nde yer alan General Motors firmasına ait otomatik şanzıman bölümü olan Hydra-Matic, üretim hatlarında yer alan karmaşık röle sisteminin yerini alacak bir elektronik modül talebinde bulundu. Bedford Associates firması, bu isteği karşılayacak bir sistem olan MODICON (MOdular DIgital CONtroller, modüler sayısal kontrolcü) isimli ürünü sundu. Projede çalışmış olan Dick Morley, çağımızda PLC’nin “atası” olarak anılmaktadır.

plc, PLC Nedir? PLC Programlama PLC Nerede Kullanılır?

Modicon markası 1977 senesinde Gould Electronics firmasına satılmıştır. Daha sonra bu firmayı da Alman AEG firması satın almıştır. Günümüzde ise Modicon markasının sahibi Fransız Schneider Electric firmasıdır.

PLC Nasıl Çalışır?

PLC’ler, mantık olarak tıpkı Arduino, PIC v.B. Mikrokontrolcüler gibi programlanarak kullanılırlar. PLC’nin yapmasını istediğimiz işlevi, söz gelimi bir motor sürücünün kontrolünü, üstünde yer alan giriş ve çıkışları değiştirecek şekilde programlar oluşturarak kontrol ederiz. Günümüzdeki çoğu mikrokontrolcü, giriş/çıkış voltajı olarak 3.3V ya da 5V seviyelerini kullanır. PLC’lerde ise bu voltaj 24V seviyesindedir.

plc, PLC Nedir? PLC Programlama PLC Nerede Kullanılır?

PLC’lerin içerisinde tıpkı bilgisayarlarımzda olduğu gibi bir işlemci, programların saklanması ve çalışması için gerekli RAM ve ROM bellekler, giriş/çıkış modülü, haberleşme modülleri gibi bileşenler bulunmaktadır. PLC’nin en büyük özelliği ise, verilen program komutlarının gerçek zamanlı olarak işlenmesi, ve mümkün olan en kısa süre içerisinde giriş/çıkış ve haberleşme gibi dış dünya ile bağlantılı modüllere gönderilerek fonksiyonların gerçekleşmesini sağlamasıdır. Böylelikle zamanlamanın kritik olduğu endüstriyel uygulamalarda kullanılabilirler.

Bir PLC’nin çalışma mantığı şu biçimdedir: Girişler okunur ve girişlerin okunduğu andaki lojik değerleri (1 ya da 0) hafızada kaydedilir. Yazılan programa göre bu girişler yorumlanır. Gerekli haberleşme işlemleri yapılır ve programlanan çıkışlar yine lojik 1 ya da 0 (24V ya da 0V ile ifade edilir) olacak biçimde ayarlanır. Yukarıdaki paragrafta bahsettiğim gibi bu işlem bir hayli kısa bir sürede (milisaniyeler mertebesinde) gerçekleşir.

PLC’lerin röle tabanlı lojik devrelerin yerini aldığından bahsetmiştik. Bu nedenden dolayı PLC’ler programlanırken sıklıkla ladder logic adı verilen açık ve kapalı anahtar sembollerinden oluşan bir programlama dili kullanılır. Bu dil, elektrik teknisyenlerin çok üst düzey bilgisayar programlama bilgisine sahip olmasına ihtiyaç kalmadan, basit bir yapı ile PLC programlayabilmeleri için geliştirilmiştir. Daha gelişmiş kullanıcılar için bilgisayar programlamada kullandığımız C diline benzer diller ile de PLC programlamak mümkündür.

plc, PLC Nedir? PLC Programlama PLC Nerede Kullanılır?

Ladder logic kullanılarak temel mantık (lojik) ve aritmetik işlemleri yaptırılabilir, zamanlayıcı blokları kullanılarak farklı cihazların farklı süreler boyunca ya da gecikmeli olarak açılıp kapanması sağlanabilir, ve daha pek çok programlama işlemi ladder logic içerisinde yer alan bloklar ile gerçekleştirilebilir.

plc, PLC Nedir? PLC Programlama PLC Nerede Kullanılır?

Ladder lojikte temel olarak NO (normally open, normalde açık devre) ve NC (normally closed, normalde kısa devre) kontaklar ve çıkış için coil’ler bulunmaktadır. Bellek adresleri ve fiziksel giriş/çıkışlar kontak ya da coil (çıkış) olarak program içerisinde kullanılabilir. İki adet kontağın seri bağlanması lojik “ve” işlemi, paralel bağlanması ise “ya da” işlemine denk düşer. Bu sayede lojik işlemleri gerçekleştirebiliriz. Ayrıca aritmetiksel toplama, çarpma ve bölme işlemleri ya da on-delay timer (gecikme bloğu), adres taşıma gibi başka özel fonksiyonlar da ladder diyagramına eklenebilmektedir.

PLC programlama ile alakalı bilmemiz gerekli olan en önemli nokta ise, her farklı markaya ait PLC’nin programlama arayüzü farklıdır ve her ne kadar defakto standart olarak ladder logic kullanılsa da, markadan markaya küçük farklılıklar mevcuttur. Örneğin Mitshubishi marka bir PLC için MT Works isimli geliştirme programını kullanmanız gerekirken, Siemens PLC’ler ile çalışıyorsanız TIA Portal isimli yazılıma ihtiyacınız olacaktır.

plc, PLC Nedir? PLC Programlama PLC Nerede Kullanılır?

PLC Programlama Örnekleri

PLC’lerde ladder lojik kullanarak basit devreleri oluşturmamız mümkündür. Bunlardan en temelleri start ve stop butonları ile motor çalıştırıp/durdurma, tek butonla motor çalıştırıp durdurma, zaman rölesi devreleri, sensör okuma gibi örneklerdir.

Start-Stop Butonlu Kontrol Devresi

Bu örnekte PLC’mizin I0.0 girişine bir start butonu, I0.1 girişine de bir stop butonu bağlanmış durumda. M0.0 adresini de çıkışımız olarak tanımlamış durumdayız. M ile başlayan adresler, memory, yani bellekte yer alan bitleri temsil etmektedir. Programlama yaparken değişiklikleri bellekteki bir bit üzerinden yapmak ve programın en sonunda bu biti bir çıkışa taşımak daima için daha güvenilir bir yöntem olacaktır.

Buradaki örneğimizde start butonu NO, yani normal durumda açık (sinyal kesik) olarak, stop butonu da NC yani normal durumda normal durumda kapalı olarak seçilmiştir. Sol taraftaki hattı güç sinyali, koyduğumuz kontakları ise birer anahtar olarak düşünürsek, en sağda yer alan çıkışlara gücün ulaşması için koyduğumuz anahtarların tamamından geçmesi gerekecek şekilde bir sinyal akışı gerçekleşecektir. Yani start butonu 1 olduğunda ve stop butonu 0 olduğunda, M0.0 çıkışı aktif olacak, bir kere aktif olan bu çıkış sayesinde start butonuna paralel bağlamış olduğumuz M0.0 girişi de daimi olarak aktif kalacağından stop butonuna basılana kadar motor çalışmaya devam edecektir. Stop butonunun bir kere basılması durumunda hat kesilecek, dolayısı ile motor çalışmayı durduracaktır.

plc, PLC Nedir? PLC Programlama PLC Nerede Kullanılır?

Tek Butonlu Açma Kapama (Toggle) PLC Devresi

Bu örnekte de motoru tek bir buton kullanarak başlatıp durduruyoruz. Lojik devrelerden bildiğimiz tasarım metodlarını kullanarak çoklayıcı (multiplexer), enkoder ve dekoder gibi kombinezonsal lojik devreleri ya da flip-flop gibi ardışıl lojik devreleri oluşturmamız mümkündür. Buradaki tek butonlu aç-kapa devresi de toggle flip-flop devresi ile aynı lojik işlevini gerçekleştirmektedir.

plc, PLC Nedir? PLC Programlama PLC Nerede Kullanılır?