Plc Kontrollü Şişe Dolum Otomasyon Sistemi

+ Yorum Gönder
Elektronik ve Elektrik Bölümü Bölümünden Plc Kontrollü Şişe Dolum Otomasyon Sistemi ile ilgili Kısaca Bilgi
  1. 1
    Fatal
    Özel Üye
    Reklam

    Plc Kontrollü Şişe Dolum Otomasyon Sistemi

    Reklam



    Plc Kontrollü Şişe Dolum Otomasyon Sistemi

    Forum Alev
    Son yıllarda endüstriyel üretim tesislerinin kontrol devrelerinde programlanabilir mikroişlemci tabanlı cihazların yoğun olarak kullanılmakta olduğu ve yurdumuzda da bu yöndeki eğilimin hızla arttığı gözlenmektedir. Bu cihazlar, Programlanabilir Kontrolör (Programmable Controller PCs), Programlanabilir Lojik Kontrolör (Programmable Logic Controller PLC) veya Programlanabilir Otomasyon cihazları olarak anılmaktadır. Bu cihazların yurdumuzda ilk olarak PLC adı altında girmeleri nedeniyle, bu konuda çalışan teknik elemanlar genellikle PLC adını kullanmayı tercih etmektedir. Fakat bu cihazların lojik bağlantılara dayanan kumanda işleminden başka, içerdiği bazı matematik fonksiyonlar ve PID gibi kontrol modülleri ile geri beslemeli kontrol sistemlerinde de kullanıldığı görülmektedir. Bu nedenle, bu cihazlara Programlanabilir Kontrolör (PCs) denilmesini savunanlar çoğunluktadır.

    Programlanabilir Kontrolöre kişisel bilgisayarlara verilen kısaltma ismi PC ile karıştırılmaması için "s" takısı eklenmiştir. Birçok PLC üreticisi firmanın bu ismi kullanma eğilimi gittikçe artmaktadır. Sadece lojik fonksiyonları içeren makinelere PLC denilmesinin daha uygun olduğu söylenebilir.
    PLC' lerin İşlevleri ve Diğer Kontrol Sistemleriyle Karşılaştırılması
    Kontrol sistemlerinde belli lojik bağlantıların yapılması gerekir. Belirli girişlerin sağlanması ya da sağlanmaması durumunda, sisteme ait durumun değiştirilmesi için bazı çıkışların üretilmesi gerekir. Bu da PLC'ler tarafından sağlanır. PLC'lerin bu görevi yerine getirebilmesi için, aşağıdaki işlevleri gerçekleştirmesi gerekir:
    Temel ve kombinasyonel lojik ifadeler (AND, OR, AND.NOT, OR.NOT)
    Zamanlama işlevleri
    Sayıcı işlevleri
    Bunlardan başka; değişik transfer ve matematiksel işlevleri, oran, integral ve türev (proportional, integral, derivative PID) işlevlerini gerçekleme kapasitesine sahip, programlanabilir kontrol cihazları da vardır.
    PLC' lerin Röleli Kontrol Sistemleriyle Karşılaştırılması:
    Kontrol devresinin işlevi yazılımla sağlandığından, kontrol devresini tasarlamak, röleli bir devrenin tasarımından daha kolaydır.
    Bütün kontrol işlevleri yazılımla gerçekleştiğinden, farklı uygulama ve çalışma programlarını sağlamak son derece kolaydır ve donanımın değiştirilmesine gerek kalmaksızın yazılımın değiştirilmesi yeterlidir.
    Röleli kontrol devrelerine göre çok daha az yer kaplarlar.
    Küçük kontrol devrelerinde röleli kontrol sistemi daha ucuz olur.
    Güvenilirliği yüksek, bakımı kolaydır. Devrelerde arıza aramayı kolaylaştırır.
    Bilgisayarla ve diğer kontrolörle haberleşme olanağı vardır. Bu özelliği, bilgisayarlı otomasyon iş işlemine olanak sağlar.
    Arıza yapma ihtimali azdır. Bir PLC için arızalar arası ortalama süre yaklaşık olarak 8000 saattir.
    Kötü çevre koşullarında, özellikle tozlu ortamlarda, röleli kumanda devrelerine göre daha güvenlidir.
    PLC ile Bilgisayarlı Kontrol Sistemlerinin Karşılaştırılması:
    PLC'lerin çalışma ilkeleri bilgisayarların çalışma ilkelerine çok benzer. Ancak bu sistemleri birbirinden ayıran birinci etken, PLC'lerin endüsriyel üretim sistemlerinin çalışma bölgelerinde bulunan yüksek derecede elektriksel gürültü, elektromanyetik parazitler ve yüksek sıcaklıklara dayanıklı olarak imal edilmesidir. Bilgisayarlar ve mikroişlemciler, bu çevresel etkenlere daha az dayanıklılık gösterir.
    İkinci önemli farklılık ise; PLC'lerin programlama, kullanım ve arıza arama yönlerinden daha uygun olanaklar sunmasıdır: PLC'lerde hatalar tahmin edilebilir ve bunlar emniyetli şartlarda oluşan hatalardır. İster DOS ister WINDOWS tabanlı bilgisayarlarda ise, hata oluşumunu algılamak çok daha zordur. Bilgisayarlar kilitlenip kalabilir, yazılımın bir noktasında bloke olabilirler. Ayrıca gerçek zaman (realtime) kontrolünde de günümüz bilgisayarları, işletim sistemleri itibariyle yetersiz kalmaktadır.
    Diğer bir fark, PLC'lerin bir programı baştan sona doğru akan bir şekilde koşturmasıdır. Bilgisayarlarda ise, programlar değişik sıralarda çok esnek bir şekilde çalıştırılır.

    Şekil 1. MODİ CON TSX N AN O P LC Kontrollü Sıvı Seviyesi ve Şişe Dolum Sistemi uygulaması
    Bu dezavantaj son yıllarda geliştirilen PLC'lerde giderilmiştir. Bugünkü gelişmiş PLC'lerde çok esnek çalışmak olanaklıdır.
    Bütün bu farklara rağmen kişisel bilgisayarlar PLC'lere büyük yardımcıdırlar. Bilgisayarların, verilerin toplanması, saklanması ve fabrika ortamında çalışan PLC'leri kontrol edilmesinde operatör istasyonu görevini üstlenmeleri, en önemli işlevlerindendir. Bu nedenle bu iki sistem birbirinden ayrı düşünülemez.
    PLC Kontollü Sıvı Seviyesi ve Şişe Dolum Otomasyon Sisteminin Tasarımı: Otomasyonun her alanında olduğu gibi, sıvı seviye kontrol alanında da PLC'lerle çok yoğun uygulamalar yapılmaktadır. Petrol tanklarından içecek fabrikalarına, boya fabrikalarından kimyevî madde üreten fabrikalara kadar geniş bir kullanım alanı olan sıvı seviye kontrolü, bunlardan başka hemen her endüstriyel kuruluşta kullanılmakta olan bir otomasyon sistemidir.
    Uygulama projemiz, bir içecek fabrikasındaki şişeleme otomasyonunun simüle edilmiş bir versiyonudur.
    Projede Kullanılan Elemanlar:
    1. Kompresör
    2. Şartlandırıcı (hava hazırlayıcı)
    3. Tek yönlü hava kısma valfi
    4. Çift etkili silindir
    5. 5/3 selenoidli elektropnomatik yön valfi
    6. Optik sensör (şişe algılayıcı)
    7. Mekanik anahtar
    8. İndüktif sensör
    9. Kapasitif sensör
    10. Selenoid vana
    11. Pompa
    12. Kontrol Panosu
    13. Güç kaynağı
    14. MODİCON TSX Nano PLC
    Proje Çalışması:
    Çalışanın elindeki boş şişenin yuvasına oturtulduğunu algılayan optik sensör (B0) şişeyi, ve anahtar (S4) da silindirin geri konumda olduğunu algıladıktan sonra, kontrol panosunda bulunan start butonuna (S1) basıldığında, 5/3 valfinin Y1 selenoidi enerjilenir ve silindir ileriye, yani dolumun gerçekleşeceği alana doğru hareket eder. Silindirin ileri hareketini tamamladığını şişe tutucusundan algılayan endüktif sensör (B1), sinyal göndererek selenoid vananın (Y3) açılmasını sağlar ve dolum işlemi başlar. Dolan standart şişe seviyesini algılayan kapasitif sensör (B2), selenoid vananın kapanmasını ve bundan bir müddet sonra silindirin başlangıç pozisyonuna gelmesini sağlar. Böylelikle çevrim tamamlanmış olur.
    Ayrıca, bununla birlikte şişenin dolmasını sağlayan, tankın seviyesinin belli standart değerin altına düştüğünü algılayan kapasitif sensör (B3), ana tankın içinde bulunan pompanın (M1) ana tanktan su basmasını sağlar. Olası tehlikeleri önlemek için sistemde acil stop butonu (S3) vardır. Bu buton, sistemin o anki pozisyonda kalmasını sağlar. Sistemi başlangıç pozisyonuna getirmek için, reset butonuna (S2) basılmalıdır.
    Uygulama içinde yer alan elemanların tanımı, yapısal ve fonksiyonel özellikleri incelenecek ve sistemimizdeki yerleri belirtilecektir.
    Sistemde Kullanılan Elemanlar
    1.Kompresör
    Pnömatik sistemlerde kullanılacak olan basınçlı hava kompresörlerde üretilir.
    Kompresörlerin tanımlanması çıkış basınç değerleri ile yapılır. "Çıkış basıncı" bar olarak ifade edilir.
    Kompresör bir elektrik motorunun veya içten yanmalı bir motorun mekanik enerjisini basınçlı havanın potansiyel enerjisine dönüştürür.
    En çok kullanılan kompresör tipi, motoru hava deposunun üzerine monte edilmiş olanlarıdır.
    Şişe dolum otomasyonunda silindirin hareketini sağlaması için basınçlı hava üretir.

    Şekil 2. Sistemin basınçlı havasını sağlayan kompresör Projedeki Yeri: Sistem için gerekli olan basınçlı havayı temin etmek için kullanılır.
    Projedeki Yeri: Sistem için gerekli olan basınçlı havayı temin etmek için kullanılır.
    2.Hava Hazırlayıcılar (Şartlandırıcılar)
    Pnömatik sistemde kullanılan basınçlı havanın elemanlara gönderilmeden önce temizlenmesi, basıncının düzenlenmesi ve yağlanması gerekir.
    Şartlandırıcı (FRY), bir filtre, bir yağlayıcı ve basınç regülatöründen oluşur.
    Filtre, havanın içindeki yabancı maddeleri ve su buharını ayrıştırır.
    Yağlayıcı, pnömatik elemanlara giden kuru havanın içine belli bir miktarda ince yağı pulverize halde (toz halinde) katarak hareketli kısımların yağlanmasını sağlar.

    Şekil 3. Sistemde kullanılan şartlandırıcı
    Projedeki Yeri: Sistemde kullanılan basınçlı havanın şartlandırılmasını temin eder.




  2. 2
    Fatal
    Özel Üye

    --->: Plc Kontrollü Şişe Dolum Otomasyon Sistemi

    Reklam



    3.Tek Yönlü Kısma Valfi
    Tek yönlü kısma valfi ile akış kontrolü, tek yönde gerçekleştirilir. Bünyesinde bir çek valf bulunduğu için, tek yönde geçiş kesitini daraltarak çalışma elemanının hızını denetleyen elemandır.
    Çek valfin geçişe müsaade etmediği yönde, akışkan bir ayar vidası ile ayarlanabilen kesitinden geçmeye zorlanır. Ters yönde akış halinde, çek valf açılır ve herhangi bir kısma olmadan yoluna devam eder. Bu tür valfler pnömatik silindirlerin hız kontrolünde kullanılır.

    Şekil 4. Tek Y önlü kısma valfi
    Projedeki Yeri: Sistemde kullanılan şişelerin doldurma kısmına konumlandırmak amacıyla kullanılmaktadır.
    4. 5/3 Selenoidli ElektroPnömatikYön Kontrol Valfi
    Yön kontrol valfleri ile basınçlı havanın çalışma elemanlarına gidiş yönü belirlenir.İstenilen hareketleri sağlamak için havanın yönlendirilmesi sağlanmış olur.

    Şekil 5. Sistemde silindirin yönünü kontrol etmek için kullanılan 5/ 3 selenoidli elektropnömatik yön kontrol valfi
    Projedeki Yeri: Projede bu valf, basınçlı havanın yönünü değiştirerek silindirin ileri_geri hareketini ve silindirin istediğimiz konumda durmasını sağlamaktadır.
    5. Çift Etkili Silindir
    Konstrüksiyonu tek etkili silindire benzer. Ancak farklı olarak, geri getirme yayı bulunmaz ve bağlantı yerleri duruma göre hava girişi ve çıkışı için kullanılır. Çift etkili silindir her iki yönde de iş yapma tekniğine sahiptir. Bu özelliği ile pek çok alanda kullanılır.
    Çift etkili bir silindirin yapısı Şekil 6'da gösterilmiştir. Silindir borusu normal olarak dikişsiz bir boru olup aşınma ve sürtünmeyi minimize etmek için iç çalışma yüzeyi sert bir madde ile kaplanır ve çok üstün kalitede işlenir. Silindir kapakları alüminyum alaşımı veya dövülmüş dökme demir olabilir. İki kapak birbirine bağlantı çubukları ile bağlanır. Daha küçük silindirlerde kapaklar silindir borusu içine ya vidalanır ya da kıvrılma yolu ile preslenir Aşındırıcı veya emniyetsiz ortamlar için, silindir gövdesi malzemesi olarak alüminyum, pirinç bronz veya paslanmaz çelik kullanılabilir.

    Şekil 6. Çift tkili silindir
    Projedeki Yeri: Sistemimizde çift etkili silindir, şişelerin dolum için dolum valfi altına konumlandırılması ve geri getirilmesi işlemlerinde kullanılmıştır.
    6.Optik Sensörler
    İndüktif ve kapasitif sensörlere ek olarak, günümüz otomasyon teknolojisinde optoelektronik sensörler de giderek önem kazanmaktadır. Bunlar, dokunmasız makine hareketlerini algılama ve daha önemlisi makinelerde ve fabrikalarda farklı ürünleri emniyetli olarak algılama olanağı sağlar. Optik sensörler, yüksek performansları ve gittikçe küçülen tasarımları ile ivme kazanmaktadır, çünkü indüktif ve kapasitif sensörlerin büyük olmalarından dolayı kullanılamadıkları uygulamalarda kullanılabilirler.
    Cisimden yansıtmalı sensörler, karşılıklı veya yansıtıcılı tip sensörlerin algılamadığı cisimler için kullanılmalıdır. Cismin sadece bir taraftan algılanabileceği veya vericiden yayılan ışığı kıramayacak kadar şeffaf olması durumu, buna örnek olarak verilebilir. Arka tarafın yansıtmasının sensörün çalışmasını etkilediği durumlarda, kısa algılama uzaklığı olan cisimden yansımalı tipler uygundur.
    Daha önce de belirtildiği gibi, alıcının duyarlılığı potansiyometre ile ayarlanabilir. Fakat, çalışma güvenilirliğindeki kabul edilmesi gereken değişim dolayısıyla, sensörlerin duyarlılığı sadece şeffaf cisimler algılanacağı zaman düşürülmelidir. (Ancak cisimden yansımalı sensörlerde, sensörün emin bir şekilde cismi algılaması için, bu ayarlama neredeyse sürekli olarak gerekir.) Çoğu sensörde çıkış sinyalinin "ışık var" veya "ışık yok" anahtarlaması sağlamak için programlama olanağı vardır.

    Şekil 7. Sistemde şişenin varlığını algılayan optik sensör
    Projedeki Yeri: Şekil 7'de optik sensörün sıvı seviye kontrollü şişe dolum otomasyonundaki yeri görükmektedir. Optik sensör, çalışanın boş şişeyi şişe tutucu yuvasına koyduğunu algılar.
    7.İndüktif Yaklaşım Anahtarları
    İndüktif yaklaşım anahtarı, iletken malzeme içerisinde girdap akımı kayıplarının neden olduğu bir rezonans devresinin kalite faktöründeki değişikliğin fiziksel etkisinden yararlanır. Bir LC osilatörü 100 kHz ile 1 MHz arasında yüksek frekanslı bir elektromanyetik alan oluşturur. Bununla beraber, gerçekte yalnızca akım taşıyan iletkenden oluşan bir sargı kullanılmaz; yüksek geçirgenliği olan ferit malzeme yardımıyla elektromanyetik alana istenilen doğrultuda bir yön verilmeye çalışılır. Ferit çekirdek üzerine yerleştirilen sargının manyetik alanı, sensör etrafında yoğunlaşmış olur (özellikle duyarlı bir hale gelen sensörün etkin alanının ön tarafında) . Eğer sargı ve ferit çekirdek ayrıca bir metal ekranla çevrilmiş ise, manyetik alan tümüyle sensörün ön tarafındaki alanda sınırlanmış olur. Böylece; sensörün kenarları anahtarlama özelliğini etkilemeden tümüyle metalle çevrilebilir (gömülebilirlik özelliği)

    Şekil 8. İ ndüktif sensö rün elektroman yerik alanı
    Eğer bir iletken malzeme, yaratılan elektromanyetik alan içine girerse, indüksiyon yasasına göre malzeme içinde girdap akımları oluşur ve osilatör devresinden enerji çeker Bu sistem; birincil sargısının indüktans L, ikincil sargısının ve yükün iletken malzeme ile gösterildiği bir transformatör ile karşılaştırılabilir. Birincil ve ikincil sargılar arasındaki tek bağlantı havada oluşturulan alandır. Oluşan girdap akımı kayıplarının çokluğu bir takım etkenlere bağlıdır:
    Sensörün önündeki malzemenin uzaklığı ve konumu
    Cismin boyutları ve şekli
    Cismin iletkenliği ve geçirgenliği

    Şekil 9. Mekanik limit anahtarı
    Osilasyon devresini sınırsız bir enerji ile beslemek mümkün olmadığı için, yaklaşım anahtarının etki alanına iletken bir malzeme girdiği zaman osilasyon bozulur. İki durum arasındaki bu fark şöyle açıklanabilir:
    1. Cisim kritik mesafenin dışında: Osilatör büyük bir genlikle salınır.
    2. Cisim kritik mesafenin içinde: Osilatör küçük bir genlikle salınır veya hiç salınmaz ve kolaylıkla değerlendirilebilecek bir sinyale dönüştürülebilir. İndüktif yaklaşım anahtarının olası rakibi olan mekanik anahtarın özellikleri Şekil 9'da görülmektedir.

    Şekil 10. Sistemdeki mekanik anahtar ve indüktif sensörün kullanım yeri
    Projedeki Yeri: Projede silindirin başlangıç pozisyonunda olduğu ya da bir dolumluk çevrimin biterek silindirin başlangıç pozisyonuna geldiği bilgisini verir.
    Hazırlayan :
    Y. Doç. Dr . Recep Yenitepe,
    Ser kan Ayaz, Cüneyt Doğanoğlu
    Teknik Eğitim Fak., Makine Bölümü Marmara Üniversitesi
    Bu çalışmada, Marmara Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi Makine Bölümü'nde endüstriyel otomasyon eğitimine yönelik olarak hazırlanmış bir çalışma sunulmuştur. PLC'lerin otomasyon sektöründe nasıl ve ne amaçla kullanıldığını göstermesi açısından, örnek bir proje olarak şişe dolum otomasyonu projesi gerçekleştirilmiştir.








+ Yorum Gönder
5 üzerinden | Toplam : 0 kişi