PLC otomasyon, bir makinenin ya da üretim hattının sensörlerden gelen sinyallere göre programlanabilir mantıksal denetleyiciyle (PLC) otomatik olarak yönetilmesidir. PLC girişlerden sensör ve buton sinyallerini okur, programındaki mantığa göre karar verir ve çıkışlardan motor, valf ya da lamba gibi elemanları sürer. Kısacası PLC, makinenin hangi işi hangi sırayla yapacağına karar veren endüstriyel bilgisayardır.
Bir robot hücresini düşünelim. Konveyör parçayı getiriyor, sensör parçanın geldiğini görüyor, robot parçayı alıp tezgaha takıyor, tezgah işi bitirince robot parçayı çıkarıp palete koyuyor. Bu adımların her biri farklı bir ekipmanda olur, ama hepsinin doğru sırayla ve doğru anda olmasını PLC sağlar. Operatör kapıyı açtığında hücrenin güvenli biçimde durması da PLC'nin yönettiği akışın parçasıdır.
PLC nasıl çalışır?
PLC, tarama döngüsü adı verilen sabit bir döngüyle çalışır. Her döngüde önce bütün girişleri okur, ardından programı baştan sona çalıştırır, sonra çıkışları günceller ve aynı döngüye yeniden başlar.
Bu döngü çoğu uygulamada birkaç milisaniye ile birkaç on milisaniye arasında sürer. Örneğin tarama süresi 10 ms olan bir PLC, bir sensörün durumundaki değişikliği en geç bir iki döngü içinde fark eder ve buna göre çıkışı değiştirir. Çok hızlı olayları yakalamak gerektiğinde, örneğin yüksek hızlı bir enkoderi saymak için, PLC'nin hızlı sayıcı girişleri ya da ayrı modüller kullanılır.
Bir PLC sisteminde neler bulunur?
Bir PLC sistemi işlemci, giriş ve çıkış modülleri, güç kaynağı ve haberleşme arayüzünden oluşur. Çoğu sistemde operatörün makineyi izlediği ve komut verdiği bir HMI (operatör paneli) da bulunur.
- İşlemci (CPU). Programı çalıştırır ve verileri saklar.
- Dijital giriş ve çıkışlar. Açık ya da kapalı sinyaller içindir. Örneğin bir endüktif sensörün parçayı görmesi bir giriş, bir pnömatik valfi açmak bir çıkıştır.
- Analog giriş ve çıkışlar. Sürekli değişen değerler içindir. Örneğin 4 ile 20 mA arasında sinyal veren bir basınç sensörü analog girişe bağlanır.
- Haberleşme arayüzü. PLC'yi robota, sürücülere, HMI'a ve üst sistemlere bağlar. PROFINET, EtherNet/IP ve Modbus TCP yaygın endüstriyel ağlardır.
- HMI. Operatörün üretimi başlattığı, ürün seçtiği ve alarmları gördüğü dokunmatik paneldir.
PLC hangi dillerle programlanır?
PLC programlama dilleri IEC 61131-3 standardında tanımlanmıştır. Standart, üreticiden bağımsız olarak kullanılabilecek grafik ve metin tabanlı diller tarif eder.
| Dil | Tip | Güçlü olduğu yer |
|---|---|---|
| Merdiven diyagramı (LD) | Grafik | Röle mantığına benzer basit kilitleme ve sıralama, bakım ekibinin okuması kolay |
| Fonksiyon blok diyagramı (FBD) | Grafik | Sinyal akışı, regülasyon ve tekrar kullanılan bloklar |
| Yapısal metin (ST) | Metin | Hesaplama, döngüler ve karmaşık algoritmalar |
| Sıralı fonksiyon diyagramı (SFC) | Grafik | Adım adım ilerleyen makine sekansları |
Aynı projede birden fazla dil birlikte kullanılabilir. Örneğin bir hücrenin ana akışı SFC ile, reçete hesapları ST ile, basit kilitlemeler LD ile yazılabilir. Programın okunabilir olması, devreye almadan sonra sizin bakım ekibinizin onu anlayıp değiştirebilmesi açısından önemlidir.
Robot hücresinde PLC ne iş yapar?
Robot hücresinde robotun kendi kontrol ünitesi kolun hareketini yönetir, PLC ise hücrenin geri kalanını ve robotla birlikte çalışma sırasını yönetir. Robot "nasıl hareket edeceğini", PLC "ne zaman ve hangi işi yapacağını" bilir.
Tipik bir tezgah besleme hücresinde PLC ile robot arasındaki konuşma şöyle ilerler.
- Konveyör sonundaki sensör parçayı görür, PLC konveyörü durdurur.
- PLC tezgahın hazır olduğunu kontrol eder ve robota "parçayı al ve tak" komutunu, ürüne ait program numarasıyla gönderir.
- Robot parçayı takar ve "tamamlandı" sinyali verir, PLC tezgahın kapısını kapatıp işlemeyi başlatır.
- Tezgah bitirdiğinde PLC robota "çıkar ve palete koy" komutunu verir ve paletteki sıradaki yeri hesaplar.
- Bir hata olduğunda PLC hücreyi güvenli bir duruma alır ve HMI'da operatöre ne olduğunu gösterir.
PLC aynı zamanda hücrenin hattın geri kalanıyla ve üst sistemlerle konuştuğu noktadır. Örneğin üretim adedi, çevrim süresi ve duruş nedenleri PLC'den okunup üretim izleme sistemine aktarılabilir. Bu tür bir robot hücresi projesinde PLC programı mekanik tasarımla birlikte planlanır.
Güvenlik fonksiyonlarını standart PLC mi yönetir?
Acil stop, kapı kilidi ve ışık perdesi gibi güvenlik fonksiyonları standart PLC'ye bırakılmaz. Bu fonksiyonlar güvenlik PLC'si ya da güvenlik rölesi gibi, güvenlik için tasarlanmış ve belgelendirilmiş ekipmanla yapılır.
Güvenlik fonksiyonunuzun ne kadar güvenilir olması gerektiğini risk değerlendirmesi belirler. ISO 13849-1 bunu performans seviyesi (PL a ile e arası), IEC 62061 ise güvenlik bütünlük seviyesi (SIL) olarak tanımlar. Örneğin bir robot hücresinin kapı kilidi için risk değerlendirmesi PL d sonucunu verdiyse, kapı anahtarından güvenlik PLC'sine ve robotun durma girişine kadar bütün zincirin bu seviyeyi sağlaması gerekir.
Bu yazı genel bilgi verir. Kendi hattınızdaki uygulama için risk değerlendirmesini yetkin bir mühendisle yapın ve ilgili standardın güncel sürümüne bakın.
PLC mi, endüstriyel PC mi?
Makinenizin kontrolü ve sıralaması için PLC, yoğun hesaplama, görüntü işleme ve veri analizi için endüstriyel PC daha uygundur. Birçok sistemde ikisi birlikte çalışır ve hangisinin size uygun olduğunu görevin zamanlama ihtiyacı belirler.
| Ölçüt | PLC | Endüstriyel PC |
|---|---|---|
| Ana görevi | Makine kontrolü, sıralama, kilitleme | Hesaplama, görüntü işleme, veri, arayüz |
| Zamanlama | Belirli ve tekrarlanabilir tarama süresi | İşletim sistemine bağlı, gerçek zaman için ek yazılım ister |
| Dayanıklılık | Uzun ömür, saha koşullarına uygun | Endüstriyel modeller dayanıklı, ama daha çok bakım ister |
| Bakım ekibi için | Yaygın bilgi, kolay arıza bulma | Yazılım uzmanlığı gerektirir |
Örneğin derin öğrenmeyle kusur ayıran bir kalite istasyonunda model endüstriyel PC'de çalışır, kararı PLC'ye gönderir, PLC de kusurlu parçayı iten pistonu sürer. Kısacası zamanlaması kritik makine mantığını PLC'de, ağır hesaplamayı PC'de tutun.
İlk adım: makinenizin PLC programını ve şemalarını toplayın
Mevcut bir hatta otomasyon ya da veri toplama projesine başlamadan önce makinelerinizin hangi PLC'yi kullandığını ve programlarına erişiminiz olup olmadığını öğrenin. Elektrik şemalarını ve PLC programının yedeğini bir klasörde toplayın.
Programı ve şemaları elinizde olan bir makineye robot eklemek ya da veri toplamak çok daha hızlı olur. Kaynak kodu teslim edilmemiş makineler, otomasyon şirketi seçerken sözleşmeye yazılması gereken konuların başında gelir. Makinelerinizin listesiyle bize yazarsanız neyin mümkün olduğunu birlikte değerlendirebiliriz.
Sık sorulan sorular
PLC'nin açılımı nedir?
PLC, İngilizce "Programmable Logic Controller" ifadesinin kısaltmasıdır. Türkçede programlanabilir mantıksal denetleyici ya da programlanabilir lojik kontrolör olarak geçer.
PLC otomasyonda hangi markalar kullanılır?
Sahada sık karşılaşılan PLC markaları arasında Siemens, Rockwell (Allen-Bradley), Mitsubishi, Omron, Schneider ve Delta bulunur. Sizin fabrikanızda hangi marka yaygınsa yeni makinelerde de aynı markayı seçmek bakım ekibinin işini kolaylaştırır.
PLC programını kim yazar?
Makineyi kuran firmanın otomasyon mühendisleri yazar. Devreye almadan sonra küçük değişiklikleri fabrikanın kendi bakım ekibi yapabilir, bunun için programın kaynak kodunun teslim edilmiş olması gerekir.
Robot PLC olmadan çalışabilir mi?
Basit, tek başına çalışan bir uygulamada robotun kendi kontrol ünitesi giriş ve çıkışları yönetebilir. Birden fazla ekipmanın birlikte çalıştığı hücrelerde ise sıralamayı ve güvenliği yönetmek için PLC kullanılır.
