PLC Montajı ve Giriş Çıkış Bağlantıları
Yapacağımız kontrol işlemleri için röleli kumanda mı? Yoksa PLC kumanda mı seçimi oldukça önemlidir. Detaylara yazımızdan ulaşabilirsiniz.
11.08.2016 tarihli yazı 44236 kez okunmuştur.
PLC Röle Kumanda Kontrol Otomasyon
Öncelikle yapacağımız kontrol işlemi için röleli kumanda mı? Yoksa PLC kumanda mı seçimine karar vermemiz gerekir. Bazı kaynaklar 5 kontaktörden sonra PLC kullanılmalıdır, daha az sayıda kontaktör içeren devreler röleli kumanda ile kurulur gibi limitler verir. Burada asıl olan kontrol işleminin karmaşıklığıdır. Örnek olarak 10 tane motorun ayrı ayrı kumanda edilerek çalış-dur yaptırıldığı basit bir devrede motor sayısı ne kadar fazla olursa olsun kontrol elemanı olarak PLC seçilmesi ekonomik bir karar olmayacaktır. Yine tek bir motorun çok farklı zamanlarda, zamana da müdahale edilerek ileri ve geri çalışması, yani esnek bir çalışma sergilemesi durumda istediğimiz çalışma şartlarını sağlayabileceğimiz en uygun fiyatlı PLC'yi kontrol elemanı olarak kullanmamız akılcı olacaktır.
►İlginizi Çekebilir : Geçmişten Günümüze PLC Teknolojileri
PLC mi? Röleli kumanda mı? sorusuna cevap verdikten sonra nasıl bir PLC? sorusuna cevap vermemiz gerekir.
Kontrol işleminin karmaşıklığı, PLC dijital / analog giriş-çıkış sayısı, PLC programdaki sayısal işlemlerin azlığı – çokluğu bu seçimi yapmamızda etkili olan değerlerdir. PLC'leri makine otomasyonunda veya proses otomasyonunda kullanabiliriz. Makine otomasyonunda tabi yine makineye bağlı olarak giriş – çıkış sayısı onlarla ifade edilirken, proses otomasyonunda yüzlerle ifade edilmektedir. Kullanacağımız PLC'nin otomasyon sistemindeki mevcut olan gerek dijital gerekse de analog giriş - çıkışları karşılayabildiği gibi ileride sisteme yapılacak muhtemel ekleri de karşılayabilmesi veya en azından eklenecek giriş - çıkış modülleri ile sisteme cevap vermesi gerekir. Hatta pano montajı sırasında olası modül eklemeleri için PLC yanında bir miktarda boşluk bırakılmalıdır. PLC'mizin ek modüllerle birlikte sahip olacağı maksimum giriş – çıkış sayısı sistemimizin şimdiki ve gelecekteki ihtiyaçlarını karşılaması gerekir. Buna örneği s7 200'den verelim;
Sistemimizde kullandığımız PLC'nin CPU 222 olduğunu varsayarsak bu CPU da 8 dijital giriş ve 6 dijital çıkış bulunmaktadır. Bu CPU'ya eklenebilecek maksimum modül sayısı 2'dir. PLC'mize 16 dijital girişli ve 16 dijital çıkışlı EM 223 modülünden 2 adet bağladığımızda toplam dijital giriş sayısı 40 ve çıkış sayısı 38 olmaktadır. İleride sistemimizin ihtiyacı bu giriş çıkış sayısından fazla olması muhtemel ise CPU'muzu 7 modül eklenebilen 224 ve üzeri seçmemizde fayda vardır. Makine bazlı otomasyonda örneğin bir pres kontrolünde PLC yazılımında basınç, sıcaklık gibi işlem yapılacak analog değerler birkaç tanedir ve bunlar muhtemelen karşılaştırma işleminde veya basit PID kontrol döngülerinde kullanılırlar.
►İlginizi Çekebilir : PLC'de Termik Röle ve Karşılıklı Yasaklama Devrelerinde Güvenlik | 1. Bölüm
Proses bazlı otomasyonda kimyasal bir üretimi örnek aldığımızda dozajlama, karışım, paketleme gibi yazılım parçalarının içerisinde çok sayıda analog verinin kullanıldığını görürüz ve bu yazılım birçok PID kontrol döngüsü içerir. Bu tip bir kontrolde kullanacağımız PLC'nin işlem hızının da yüksek olması gerekir. Düşünülmesi gereken bir diğer özellik de PLC'mizin iletişim seçenekleri olmalıdır.
PLC'nin kontrol ettiği sistemde diğer elektronik ünitelerle veya otomasyon ürünleri ile haberleşebiliyor olması istenen durumlarda PLC'mizin endüstriyel ethernet, MPI, ASI gibi haberleşme protokollerini direk veya PLC modülleri üzerinden destekliyor olması gerekir. PLC'mizin diğer PLC'ler ile haberleşmesi gerekiyorsa veya kurulu bir Scada sisteminin parçası olacaksa haberleşme sorunlarını en aza indirmek için mevcut PLC'lerin üreticisinin bir ürününü seçmekte fayda olacaktır. Biraz daha ayrıntılı düşünecek olursak PLC'mizi seçerken üretici firmanın teslimat süresi de göz önüne alınmalıdır. Özellikle ithal ürünlerde teslimat süreleri 2 ila 6 hafta arasında değişmektedir. Stoklarda bulunabilecek veya kolay temin edilebilecek bir ürünü seçmek gerek ilk kurulum aşamasında gerekse de ilerleyen zamanlarda parça temini gerektiği veya arıza durumlarda bizim avantajımıza olacaktır. Ayrıca üretici şirketin sağlamış olduğu doküman ve yazılım kolaylığı da dikkate alınması gereken bir noktadır.
►İlginizi Çekebilir: PLC S7-1200 Nedir?
PLC Pano Montajı
Gerek elektromanyetik uyumluluk ( EMC ) gerekse de güvenlik açısından montaj sırasında PLC ve diğer kontrol üniteleri ile akım taşıyan şalt elemanlarının (kontaktör, şalter vb.) mümkün olduğunca uzağa montajında fayda vardır. Elektronik cihazlar ve şalt malzemeleri panonun ayrı gözlerine (montaj saçlarına) montaj edilmelidir. Güvenlik açısından PLC'ye müdahale eden kişiyi riske atmamak için PLC tarafı ile şalt tarafının pano kapakları ayrı olmasında fayda vardır. Bir diğer dikkat edilmesi gereken nokta PLC pano topraklamalarının çok iyi yapılmasıdır. Pano topraklamasının olmaması veya yetersiz olması durumunda PLC zarar görmekte hatta PLC haberleşme kablosunun ekranlı topraklaması pano kaçaklarında topraklama iletkeninin görevini almakta bu ise PLC ve diğer elektronik cihazlara zarar vermektedir. Sisteme ileride eklemelerin yapılması düşünüldüğü durumlarda gerek PLC gerekse de şalt elemanları (klemenslerde dahil) yanında yeterli boşluklar bırakılmalı ve panodaki DC güç kaynakları ileriye dönük büyük güçlerde seçilmelidir. PLC'lerin IP korumaları düşük olduğu için toz ve nemden çok fazla etkilenmektedirler. Bu nedenle PLC panosunun toza ve neme karşı korumalı olması gerekmektedir. Sıcaklığı 40oCyi geçen panolarda önlerinde filtre olan pano havalandırma fanları veya klimalar kullanılmalıdır. Harmoniklerin PLC çalışmasını bozucu yönde etkilemesini önlemek için motor sürücüleri ve büyük güçlü yarı iletken kaynakların olduğu panolarda PLC'ler ile bu ürünlerin mümkün olduğunca uzak montajına ayrıca topraklamaların ve kablo ekranlamalarının yapılmasına dikkat edilmelidir.
►İlginizi Çekebilir : PLC'de Durdurma ve Limitlemede Güvenlik
PLC çıkışının yarı iletken veya röleli çıkış seçimi PLC ile kontrol edeceğimiz çıkış aktüatörleri ile ilgilidir. Bunun kararını vermeden önce bu yazıda temel aldığımız S7 200 ün çıkışları için bazı sayısal değerleri verelim
Röleli çıkış akımı: 2 A, Çıkış frekansı: 1 Hz, Ömrü: 100,000 açma kapama Yarı iletken ( Mosfet ) çıkış akımı: 0.75 A, Çıkış frekansı: 20 kHz, Ömrü: Teorik olarak sonsuz açma kapama
Röleli çıkışın en büyük dezavantajı mekanik aksam olması ve bu nedenle ömürlerini ve çalışma frekanslarının düşük oluşudur. Avantaj olaraksa çıkış akımlarının nispeten yüksek oluşudur. Yarı iletken çıkışın dez avantajı çıkış akımının düşük olmasıdır. Buna karşı ömürleri ve anahtarlama frekansları çok yüksektir. Endüstriyel sistemlerde röleli çıkış dezavantajları nedeni ile pek tercih edilmezler. Yarı iletken çıkışlarda en büyük risk çıkış akımının 500 mA üzerine çıkmaması ve yarı iletken çıkışın arızalanmasıdır. Bunu engellemek için her bir dijital çıkışa sigorta bağlamak akıllıca değildir. Bunun yerine PLC katalogunda çıkış için verilen maksimum akım değerine bakmaktır yine örneğini verdiğimiz PLC'mizin katalogunda mosfet bir çıkış için kısa süreli olarak dayanabileceği maksimum akım değeri 3.75 A olarak verilmiştir. Yani çıkışlarımıza bağladığımız kaynağın ortak ucuna 2A'lik bir hızlı tip sigorta bağlayarak bu riski engellemiş oluruz. Bütün çıkışlar ( Aktüatörler ) aynı anda devrede olmayacakları için bu değerdeki bir sigorta ihtiyacımızı karşılayacaktır. Karşılamaması durumunda her bir çıkış modülü için ortak uçlarına 2 şer A lik ayrı ayrı sigortalar bağlanabilir.
Düşük akım değerli aktüatörler için tek sigorta bağlantısı
Yüksek akım değerli aktüatörler için birden fazla sigorta bağlantısı
PLC çıkışlarına bağlanan kontaktör, valf gibi endüktif yüklerin oluşturacağı ters indüksiyon gerilimlerinin yarı iletken çıkışı arızalandırması ( delmesi ) gibi bir risk bulunmaktadır. Üretici firmaya da bağlı olarak yeni nesil PLC'lerde yarı iletken çıkış için bu ünitelerde gerekli filtreleme elemanları kullanılmakta ve bu risk en aza indirilmektedir. Buna bir diğer çözüm olarak yarı iletken çıkışlara dışarıda küçük ara röleler bağlayarak bu röle kontakları üzerinden aktuatörleri kumanda etmek akla gelebilir. Bu çözüm işçiliği arttırdığı gibi, olası arıza kaynaklarının sayısını arttırmaktadır. Ayrıca bazı durumlarda bağlayacağınız 15-20 ara rölenin maliyeti PLC nin maliyetini geçmektedir.
Akım değerleri yüksek olan aktuatörlere kumanda edilmesi gereken durumlarda; Örneğin PLC çıkışımızda bobin akımları 1A olan selenoid valfler mevcut, bu akım değeri yarı iletken çıkış için yüksektir. Eğer bu aktüatörlerin sayısı çok değil ve çıkışlarda başka düşük akım değerli aktüatörlerde varsa yarı iletken çıkışlı bir PLC seçip yüksek akım değerli aktüatörlere dışarıda ara röleler ile kumada edebiliriz. Yok eğer aktüatörlerimizin çoğunluğu yüksek akım değerine sahip ise bu sefer PLC'mizi röle çıkışlı seçmemiz daha akılcı olacaktır. Eğer PLC miz birden fazla çıkış modülüne sahip ise düşük akım değerli aktüatörler için modülün birini yarıiletken, yüksek akım değerli aktüatörler için diğerini röleli çıkış seçip çıkışları bu şekilde gruplandırabiliriz.
Çalışma gerilimleri farklı olan aktuatörlere kumanda edilmesi gereken durumlarda; Örneğin PLC çıkışımızda bobin gerilimi 24V DC ve 220V AC olan kontaktörler olsun. Bu durumda yine yukarıda anlattığımız seçeneklerden birini kullanabiliriz. Yani gerilim değeri farklı olan kontaktörleri ara röle ile çalıştırabiliriz, röleli çıkış seçebiliriz veya iki farklı gerilim değerinde iki farklı çıkış modülü kullanabiliriz. Burada unutmamamız gereken nokta örnek verdiğimiz PLC de röleli çıkışlarda iki farklı ortak uç olduğu için Q0.0, 0.1, 0.2 ve Q0.3, 0.4, 0.5 çıkışlarında iki farklı gerilim almamıza olanak sağlamaktadır.
Fakat yarı iletken bir çıkış kullandığımızda aynı çıkış modülü içerisinde sadece tek bir gerilim değeri olacaktır. Yani o modülü ya 24V DC olarak veya 220V AC olarak seçebiliriz. İki farklı gerilim için iki farklı çıkış modülü seçmemiz gerekmektedir.
Bunu bir örnekle açıklayacak olursak CPU 222 DC/DC/DC PLC kullandığımızda 24V DC röleleri PLC üzerindeki Q0.0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5 nolu çıkışlara bağlayabiliriz. AC çıkışlar için ise EM 222 Digital Output 8 x 120/230 VAC modül kullanmamız gerekir ve 220V AC röleleri modül üzerindeki Q1.0, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7 nolu çıkışlara bağlarız.
PLC girişlerinin tamamı yarı iletkendir ve tüm girişler için gerilim cinsi ve değeri aynıdır. Yani PLC'mizin girişlerinin tamamı ya 24V DC veya 220V AC olacaktır. Endüstride genellikle 24V DC girişler kullanılmaktadır. Bunun sebebi arıza takiplerinin kolay oluşu ve çarpılma riskinin 220V AC de yüksek olmasıdır. PLC tüm girişlerinin aynı değerde olmasına rağmen iki grup şase altında toplandığı görülür. Buna örneği yine baz aldığımız PLC den verecek olursak; CPU 222 de girişlerin tamamı 24V DC dir. Fakat I0.0, 0.1, 0.2, 0.3 için ortak tek şase (1M) ve I0.4, 0.5, 0.6, 0.7 ortak tek şase (2M) bulunur. Yine benzer şekilde CPU 224 de I0.0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7 ila I1.0, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5 şaseleri ayrılmıştır. Bunun nedeni PLC girişimize iki farklı kaynaktan 24V DC verebilecek olmamızdır. PLC miz sahadan iki farklı cihazdan giriş alıyor olsun ( Örneğin iki farklı motor sürücü, bir başka kontrol elemanı ve motor sürücü gibi ) her iki cihazında üzerinde kendisine ait 24V DC güç kaynakları olacaktır ve bu iki farklı güç kaynağı da anahtarlamalı DC çıkış vereceği için ( Trafo köprü diyot değil ) bu iki güç kaynağının şaselerinin birleştirilmesi istenmeyen durumlar olabilir. Bu gibi durumlarda cihazlardan biri bir grup girişe diğeri diğer grup girişe ayrı ayrı şaseler ile bağlantı yapılır.
İki farklı giriş gerilimi gerektiği durumlarda EM 221 Digital Input 8 x 120/230 VAC modülü bağlanarak DC girişler PLC üzerindeki klemenslere AC girişler modül üzerindeki klemenslere bağlanır.
►İlginizi Çekebilir : PLC ile DCS Arasındaki Farklar
PNP ve NPN Çıkış:
Yukarıda anlattığımız DC dijital çıkışların hepsi klemenslerine artı gerilim vermekte idi. Yani Q0.0 çıkışı aktif olduğunda L ortak klemensine (artısını) bağladığımız kaynağın artı potansiyeli Q0.0 a ait klemense PLC tarafından aktarılmakta ve aktüatör üzerinden geçerek kaynağın eksi ucu ile devresini tamamlamakta idi. Artı potansiyel çıkış veren PLC ler PNP çıkışa sahiptirler. Nadirde olsa bazı PLC markalarının bazı modellerinde orak klemense kaynağın eksi ucu bağlanmakta ve aktif olan çıkışın klemensinne PLC tarafından kaynağın eksi ucu aktarılmaktadır. Eksi potansiyel çıkış veren PLC ler NPN çıkışa sahiptirler.
Sensörden Buluta Dijital Çözümler | Weidmüller En Popüler 4 PLC Programlama Dili PLC Panelinin Temel Elektriksel Tasarımı (Bağlantı... PLC Arızası Giderme için 5 Metod PLC'de Termik Röle ve Karşılıklı Yasaklama Devrele...