PLC'nin Yapısı

'Elektronik Genel Bilgi' forumunda Siraç tarafından 12 Haziran 2009 tarihinde açılan konu

  1. Siraç

    Siraç Site Yetkilisi Admin Editör

    Sponsorlu Bağlantılar
    PLC'nin Yapısı konusu PLC'nin Yapısı




    PLC’ NIN YAPISI Şu Kısımlardan Oluşur
    • Güç kaynaklari
    • Merkezi islem üniteleri (CPU)
    • Dijital giris/çikis birimleri(Dijital I/ O Modules)
    • Analog giris / çikis birimleri(Analog I/ OMmodules)
    • Akilli giris/çikis birimleri (Intelligent I/O Modules)
    • Özel modüller
    • Haberlesme modülleri (Communication Modules)
    • Kartlarin takildigi raflar (Subrack’s)
    • Baglanti modülleri (Interface Modules)
    • Tamamlayici ekipmanlar

    3.1 GÜÇ KAYNAKLARI

    Bu modüller PLC içindeki kartlarin beslemelerini (Giris çikis kartlari hariç saklamakla yükümlüdür. Dis kaynak beslemelerini PLC’nin iç voltaj seviyelerine indirirler. PLC içindeki kartlarin güç sarfiyatina göre kaynagin maksimum çikis akimi degisik degerlerde seçilebilir. Çikis akiminin çok yüksek oldugu durumlarda fan ünitesi ile sogutma gerekliligi yoktur.Güç kaynaginin içindeki hafiza yedekleme pili ile CPU içindeki kullanici programi, kalici ‘retentive’ isaretleyiciler, sayici ve zamanlayici içerikleri gerilim kesilmesine karsi korunabilir. Bu yedekleme pili enerji yokken degistirilecekse, disaridan bir kaynakla güç kaynagi beslenmelidir.

    3.2 MERKEZI ISLEM BIRIMLERI (CPU’s)

    Merkezi islem birimleri PLC sisteminin beyni olarak düsünülebilir. Bu birimler kumanda edilen sisteme ait yazilimin(sadece mantik yaziliminin) saklandigi ve bu yazilimin islendigi kartlardir.Merkezi islemci haricinde program hafizasi ve programlama cihazi baglantisi için bir interface içerir.Ayrica bazi modellerde baska PLC guruplari ile beraber çalisabilmeleri için özel interface’lerde bulunur.
    CPU’lar çoklu islemci sistemi ile dizayn edilmistir.Bir standart mikroislemcinin yani sira CPU tipi ile baglantili olarak bir yada daha fazla Gate-Array Teknigi ile özel olarak gelistirilmis dil islemcisi bulunur. Bu dil islemcileri tanimlanmis olan kumanda komutlarini çok kisa sürede islerler.Dil islemcilerinin isleyemedigi komutlari da standart mikro islemci yorumlar.Standart mikroislemci ile dil islemcisinin yada islemcilerinin Co-Procsssing diye adlandirilan bu çalisma tarzi ile çalismalari, PLC kumanda programinin çok kisa zaman araliklarinda islenmesini saglar.Standart mikroislemci ayni zamanda isletim sisteminin çalismasindan ve interface’lerin sorgulanmasindan sorumludur.Sadece okumaya yönelik (ROM) hafiza içinde isletim sistemi bulunur.Kullanici tarafindan yazilan PLC programi ise CPU’nun okunabilir-yazilabilir (RAM) hafizasi içinde yer alir.Örnek olarak CPU 944’ün iç yapisi su sekildedir;


    Sekil-3.1 CPU 944’ün iç yapisi

    Sistemde kullanilacak CPU’nun seiçimi önemlidir. Istenen fonksiyounu uygun sekilde yerine getirebilmesi için CPU’nun islem hizi, hafiza kapasitesi ve spesifik özelliklerinin process’in minimum gereklerini saglamasi sarttir. CPU ne kadar güçlü ise saklanabilecek kullanici programi o kadar genis, bu programin islenebilmesi de o kadar kisa sürede gerçeklesecektir. Bir baska deyisle process’i kontrol eden sistemin kendi kontrol mekanizmasi (CPU) process’e göre atil kalmamalidir. Örnek olarak SIMATIC 115U serisi CPU’lar düsünülecek olursa ,bu serideki CPU’lar CPU 941,CPU 942, CPU 943, CPU 943, CPU 944, ve CPU 945 olarak bes çesittir.
    Serinin en alt modeli olan 941 modelinde bir bit operasyonu yerine getirilmesi için gereken zaman 1,6 uS iken, serinin en üst modeli olan CPU 945’te ayni islem 0,1uS’dir. Buradan da anlasilacagi üzere sistemi kontrol eden CPU^nun performansi sahadaki aksiyonlari farketme, degerlendirme ve karara varma asamalarini minimum zamanda gerçekleyebilecek durumda olmalidir.
    CPU’lar ayrica kumanda edilen sisteme göre PID fonksiyonlarini da isleyebilir.Analog modüller ve PID yardimci software ile baglantili olarak sekiz PID kontrol çevrimine kadar islem yapilabilir. CPU’larin program islemesi daha ileride detayli olarak islenecektir.

    3.3 DIJITAL GIRIS/ÇIKIS BIRIMLERI (Dijital I/O Modules)

    PLC’nin giris bilgileri kontrol edilen ortamdan veya makinadan gelir. Gelen bu bilgiler içimde PLC var yada yok seklinde degerlendirilmeye tabi tutulan sinyaller sisteminin dijital girislerini olusturur. Dijital girisler PLC ‘ye çesitli saha ölçüm cihazlarindan gelir. Bu cihazlar farketmeleri gereken olay gerçeklestiginde PLC’nin ilgili giris bitimini ‘0’ sinyal seviyesinden ‘1’ sinyal seviyesine çikarirlar. Böylece sistemin sahada olan hadiselerden haberdar olmasini saglar. Dolayisiyla sistem içindeki fiziksel degisimleri PLC’nin anlayabilecegi 0-1 sinyallerine dönüstürürler. PLC’nin girisine gelen sinyaller basinç salterlerinden ,sinir salterlerinden , yaklasim salterlerinden vaye herhangi bir röle,kontaktör yada otomatin yardimci kontagindan gelebilir. Sinyal PLC disi binary sinyaldir ve giris modüllerinde PLC’nin iç sinyal seviyesine indirirler. Tek bir giris modüllerinde 8, 16 yada 32 bit dijital saha bilgisi okunabilir. Modüller üzerinde her girise ait bir LED bulunur ve gelen sinyalin seviyesi buradan anlasilabilir. PLC’nin giris sinyallerini okuyabilmesi için bu sinyallerin kartin tipine göre ilgili aralikta olmasi gerekmektedir. Örnek olarak SIMATIC S5 –115U PLC’nin giris modüllerinde 24V DC bir giris için 0 sinyal seviyesi –30V ile +5V arasindadir ayni girisin bir sinyal seviyesi için olmasi gereken gerilim seviyesi ise, +13V ile +30V araliginda olmalidir. Alternatif gerilimli girisler için gerilim seviyesinin yani sira gelen sinyalin frekansinda önem tasimaktadir. Bu sinyallerin izin verilen frekans araligi 47Hz ile 63Hz’dir. Bazi giris modüllerinde girislerin okunmasi yine baska bir girisin tetiklenmesi ile engellenebilir. Bu sekilde istenilen sinyaller için PLC kör olarak çalistirilabilir. Yarica giris modülleri kesmeli çalisma (interrupt) modunda çalisabilir.
    PLC’nin sahadaki yada prosesdeki bir seye binary olarak müdahale edecegi zaman kullanildigi birimler dijital çikis birimleridir. Dijital çikis modülleri PLC iç sinyal seviyeleri prosesin ihtiyaç duydugu binary sinyal seviyeleri çeviren elemanlardir. Bu modüller üzerinden bir çikisin set edilmesi ile sahadaki yada kumanda panosu içimdeki herhangi bir eleman kumanda edilebilir. Bu eleman bir lamba, bir röle yada bir kontaktör olabilir. Dijital çikis modülleri röle, triyak yada transistör çikisli olabilir. Sahaya yapilan kumandanin hizli olmasi gerektigi durumlarda dogru gerilimle çalisiyorsa transistör, alternatif gerilimle ile çalisiyorsa triyak kullanimli yüzden de kart üzerine çekilecek max. Çikis akimlarina dikkat etmek gerekir. SIMATIC S5-115U sistemlerinde kullanilan 24V çikis modüllerinde max. Çikis akimi 0,5A olabilir. Alternatif akim çikislarinda ise çikis akimi 2A’e kadar çikabilir. Dijital çikis kartlari da, giris kartlari gibi 8, 16 yada 32 bit olabilir. Bu modüllerde de her bite ait sinyal durumunu gösteren bir LED bulunur. Ayrica kartin özelligine göre kisa devre dedektörü de bulunabilir.
    Sadece giris sinyalleri okutan ve sadece çikis sinyallerini gösteren kartlar yaninda hem giris hem de çikis birimleri içeren kombine giris çikis kartlarida vardir. Bu kartlar sinirli sayida giris çikisi için yer tasarrufu saglar.

    3.4 ANALOG GIRIS/ÇIKIS BIRIMLERI (Anolog I/O Modules)

    Kontrol edilen sistemdeki bütün sinyallerin varliklarina yada yokluklarina göre sorulan sinyaller beklenemez. Örnek olarak bir sicaklik yada basinç degeri dijital olarak sorgulanabilir ancak bu degerin net bir sekilde belirlenmesi dijital giris modülleri ile mümkün olmaz. Iste burada devreye analog olarak yapilan kontrol devreye girer. Analog deger kullaniminda alt sinir ve üst sinir degerlerin arasinda kalan bölgeye kontrol yapilir. Bu kontrollerin yapilmasi analog giris çikis kartlari ile mümkün olmaktadir. Analog giris modülleri prosesten gelen analog degerleri dijital degerlere dönüstürür. Yalniz öncelikle ölçümü yapilan fiziksel büyüklügün PLC’nin anlayacagi dile çevrilmesi gerekir. Bu islemi gerçeklestiren cihazlara transmitter adi verilir. Transmitterler problarindan ölçtükleri büyülügü degerlendirerek 0-20mA, 4-20mA yada 0-10V gibi belli aralikta ifade edilen sinyallere çevirirler. Bu sinyaller de PLC’nin analog giris kartlari ile intern bus hatti üzerinden CPU’ya okutulur. Böylece PLC belli araliklarda degisen degerleri isleyebilir duruma gelir.
    SIMATIC analog giris kartlarinda ölçüm yapila araligi belirleyen ‘ölçüm aralik modülleri’ bulunur. Bu modülün takilmasi ile beraber analog kart üzerindeki switch ayari da yapilarak analog deger okuma için gerekli sartlar yerine getirilmis olur. Analog deger kartlari mümkün oldugu kadar gürültüye karsi korumali üretilirler. Bütün modüller deger araligi asimini belirleyebilir ve kablo kopma durumunu ihbar edebilir. SIMATIC S5-115U kartlari 50mV, 500mV, Pt100, 1V, 5V, 10V, 20mA +4-20mA araliklarinda ölçüm yapabilirler.
    Analog çikis modülleri sisteme analog olarak müdahale edilmesi gereken durumlarda kullanilir. Bu modüllerle sahadaki bir eleman 0-10V, 0-20mA yada 4-20mA çikislari ile oransal olarak kontrol edilebilir. PLC’nin analog çikislari ile bir actuator yönetilebilir. CPU tarafindan karar verilen çikis degerleri dijital formda analog çikis kartinin islemcisine iletilir. Bu degerler bir dijital-analog çevirici ile analog voltaj degerlerine çevrilir. Ayrica bir voltaj-akim çevirici ile çikis akimlari olusturulur.
    Bir programlanabilir lojik kontrolör CPU’sunun performansi o CPU’nun analog deger islemesi ile orantilidir.

    3.5 AKILLI GIRIS/ÇIKIS MODÜLLLERI (intelligent I/Q Modules)


    PLC’lerin normal lojik fonksiyonlari disinda birtakim özel fonksiyonlari da bulunmaktadir. Bu fonksiyonlarla çikis gözetimli, diger bir deyisle kapali çevrim geri besleme kontrol uygulamalari gerçeklestirilebilir. Bu tip modüller yüksek hizda ve çok ileri derecede hassas kontrol imkanlari saglamak için tasarlanmislardir.Akilli giris-çikis kartlari kapali çevrim kontrolünde, pozisyonlamada, sayma ve oranlamada ve analog deger islemede kullanilir .
    Akilli I/Q modüllerin sagladigi avantaj, bu modüllerin zaman açisindan kritik olan görevlerini tamamiyla kendilerinin görmesidir. Birçok durumda bu kontrolleri kendi özerk islemçileri gerçeklestirirler. Böylece CPU’nun kendi görevlerine konsantre olmasi saglanarak sistemin kontrol hizi büyük oranda arttirilmis olur. Bu akilli giris-çikis modülleri, saha ile birebir giris-çikis kanallari üzerinden baglantilidirlar.

    3.6 ÖZEL MODÜLLER

    PLC ler için tasarlanmis özel modüller isminden de anlasilacagi üzere PLC nin vazifesi olmayan daha çok kisisel bilgisayarlarin görevi olan bilgi saklama uygulamalarinda kullanilir. Bu saklanacak bilgilerin CPU içerisinde sabit olarak yer almasi gereksiz ve çogu zaman imkansizdir.Bu yüzden PLC sistemi içine dahil edilen bir kart ile bilgi alinmasi, alinan bu bilgilerin islenmesi ve büyük oranlarda (CPU içerisinde saklanamayacak boyutta) saklanmasi saglanir.Bu tür islemlerin gerçeklestirilebilmesi için özel modül içerisinde birtakim yazilimlar yapilmasi gerekir.CPU bu kartlara bilgileri “internal bus’’ hatti üzerinden çesitli komutalarla gönderir. Dos ortami komutlarini çalistirabilir ve örnek olarak database içerisinde bilgi saklayabilir. PLC ye takilabilen bu tip kart modeli PC’ler ayrica flopy drive üzerinden bilgilerin backup olarak yedeklenmesini de saglarlar. Burada saklanan degerlere ulasilabilmesi için CPU içerisinde ilgili data bloklarin açilmis olmasi gerekmektedir. CPU içindeki STEP5 data bloklari herhangi bir ara islem gerektirmeden excel yada lotus dosyalari içine entegre edilebilir.

    3.7 HABERLESME MODÜLLERI (Communication modules)


    Kominikasyon modülleri PLC’lerle giris-çikis birimleri arasindaki yada baska PC’ler arasindaki data alisverisini saglarlar. Bu modüller direkt baglanti (point to poini) ile isletilebilecegi gibi bir network üzerinden de isletilebilir. Bire bir baglantida baglanti yapilan CPU çift interface içerir. Bir porta programlama cihazi ile ulasilirken digeri üzerinden haberlesme saglanir. Böylece sisteme daha fazla sayida I/Q dahil edilmesi mümkün olur. Ayrica LAN (local area network) üzerinden de data alisverisi saglanir. Bu networklar içinde PLC’ler PC’ler saha elemanlari ve Workstationlar bulunabilir . Prosesin monitör üzerinden izlenmesi printer raporlamalari da bu tip haberlesme modülleri üzerinden yapilir.

    3.8 KARTLARIN TAKILDIGI RAFLAR (Rack’s)


    PLC kartlarinin takildigi bu raflar PLC siniflarina göre farkliliklar göstermektedir. PLC grubu içinde S5-90 ve S5-95 direkt olarak rayli montaj olup herhangi bir rafa monte edilmemektedir. S5-100 kartlari submodüle olarak tabir edilen elemanlar üzerine monte edilmektedir. Bu elemanlar üzerinde bulunan bus hatti ile haberlesme saglanmaktadir.Ayrica modüler yapida olan bu elemanlar montaj kolayligi saglamaktadir. Submodüler ray üzerine takilirlar. S5-100 tipi PLC’ye ait kartlarda submodüller üzerine vidalanmak suretiyle monte edilir. S5-115 sistemlerinde submodüllerin görevlerini subrack’ler yerine getirir. Subrack’ler ray sistemine uyumlu olmayip vida montaji ile sabitlenirler. Bu elemanlarin ihtiyaca göre degisik tipleri bulunmaktadir. Bazi modellere sadece giris-çikis kartlari takilabildigi gibi bazilarina da çesitli özel modüller takilabilmektedir. S5-115 sistemi subrack’lerin de ayrica bazi yüksek akim çekebilen kartlarin sogutulabilmesi için fan ünitesi montaji da yapilabilmektedir. S5-135 ve S5-155 sistemlerinde kartlarin takildigi raflar daha özellikli olup PLC de kullanilan kartlarin beslemelerini saglayan güç kaynagi da barindirmaktadir. Ayrica bu güç kaynagi içinde sogutucu fanlar bulunmaktadir.
     

Bu Sayfayı Paylaş