Transcript Endüstriyel Otomasyon • • • • Nedir ? Teorik Pratik Örnekler Konular • Endüstriyel Otomasyonun Tanımı • Tarihçesi • Teorik • Otomasyonda Bilinmesi Gerekenler • • • • PLC (Programmable Logic Controller) Mikroişlemciler, PIC Gömülü Bilgisayarlar, PC104 Pnömatik ve Hidrolik • Laboratuvarlarımızdan.

Endüstriyel Otomasyon
•
•
•
•
Nedir ?
Teorik
Pratik
Örnekler
Konular
• Endüstriyel Otomasyonun Tanımı
• Tarihçesi
• Teorik
• Otomasyonda Bilinmesi Gerekenler
•
•
•
•
PLC (Programmable Logic Controller)
Mikroişlemciler, PIC
Gömülü Bilgisayarlar, PC104
Pnömatik ve Hidrolik
• Laboratuvarlarımızdan ve Sanayiden
Örnekler
• Referanslar ve Linkler
Otomasyon
Normalde insanlar tarafından gerçekleştirilen ya da
kontrol edilen görevlerin makinalar veya sistemler
tarafından gerçekleştirilmesidir.
Endüstriyel Otomasyon Tarihi
Otomasyonun tarihi çok eski değildir. İlk
organize otomasyon endüstriyel devrimin
sonrasında İngiltere’de 18.yy’ın ikinci
yarısının sonlarında olduğu varsayılır. Son
200 yıldaki hızlı endüstriyelleşmede bazı
önemli olaylar:
• 1770 Endüstriyel Devrim ve
mekanizasyon.
• 1900 Henry Ford ve üretim hatlarının
oluşması
• Nümerik Kontrollu Takım Tezgahları,
1952 (ABD Hava Kuvvetleri, MIT).
• Mikroçip bilgisayarların hızlı gelişimi,
1960‘ların sonları.
• CNC (Bilgisayar Destekli Nümerik
Kontrollu) Takım Tezgahları.
• Endüstriyel Robotlar (1970‘ler).
• Bilgisayar Ağları (1970‘ler).
• Geleceğin Fabrikası: Tam otomatik
Esnek İmalat Sistemleri 1990‘lar.
Kontrolun Ana Konuları
• Kontrol Teorisi ve Uygulamaları
• Kontrol Teorisi (Klasik,Durum Değişkenleri
Yöntemi, Robust , Adaptif,Bulanık Mantıkla Kontrol
v.b.)
• Kontrol ve Sistem Dinamiği Eğitimi
• Proses Kontrolü
• Robotik
• Otomasyon
• Ayrık Olaylar ve Hibrit Sistemler
• Sistem Performans Kriterleri
• Ölçme Sistemleri
• Gerçek Zamanlı Sistemler
• Yazılım Mühendisliği
• Ayrık Sistemler ve Ağlar
• Yapay Sinir Ağları
• Yapay Zeka
Teorik
Girdi
Kumanda
Elemanı
Aktivasyon
Elemanı
Açık Devre Kontrol (Kumanda)
Çıktı
Kapalı Devre Kontrol
PC, PLC, PIC, Mikro İşlemci,
PC104, Gömülü Bilgisayarlar,
Elektronik Kartlar. . .
Girdi
+
-
Motorlar, Silindirler,
hareket elemanları. . .
Kontrol
Elemanı
Aktivasyon
Elemanı
Ölçme
Elemanı
Proses
İvme, Açı, Hız, Akış,Encoders, Kuvvet,
Yük, Pozisyon, Basınç, Sıcaklık, Eğim,
Burulma, Titreşim Ölçüm Elemanları
Üretim, sıcaklık
kontrolü, kimyasal
olaylar. . .
Çıktı
Kontrol Elemanı
Bilgisayar, PLC, PIC, Mikro İşlemci, PC104, Gömülü
Bilgisayarlar,Elektronik Kartlar. . .
Backplanes
Cables &
Acc.
Chassis
CPU Boards
Displays
Peripheral
Modules
Power
Supplies
Specialty
Boards
PLC
(Programmable Logic Controller – Programlanabilir
Kontrol Cihazı)
• Algılayıcılardan aldığı bilgiyi kendine
verilen programa göre işleyen ve iş
elemanlarına aktaran mikro işlemci
tabanlı bir cihazdır.
• Endüstriyel bir ortamda görev
yapmak üzere tasarlanmış digital
prensiplere göre çalışan elektronik bir
cihazdır.
PLC’lerin Uygulama Alanları
• Sıra Denetimi ile İlgili Uygulamalar
• Asansörlerin hangi katlara hangi sırayla uğrayacağının denetleme
• Bir üretim bandında belirli bir konumda çalışan makinelerin sırasını
belirleme
• Hareket Denetimi ile İlgili Uygulamalar
• Metal kesme
• Metal şekillendirme
• Montaj makinelerinde denetim sağlama
• Süreç denetimi ile İlgili Uygulamalar
• Sıcaklık, Basınç, Nem, Hız, Debi gibi parametrelerin denetlenmesini
gerektiren uygulamalarda kullanılabilmektedir.
• Veri yönetimi ile İlgili Uygulamalar
• Bir işletmede yer alan her türlü süreçte oluşabilecek verilerin
toplanması ve süreçlerin gerektiği şekilde yönlendirilmesi
• Süreç içerisinde yer alan çeşitli makine ve benzeri teçhizat hakkında
veri toplanması.
Toplanan verilerin
• Referans veriler ile karşılaştırılması
• İncelenmesi
• İzlenmesi
• Raporlanması amacıyla başka bir aygıta aktarılması
PLC’lerin Ana Birimleri
• Giriş Birimi
• Kontrol edilen sisteme ait basınç, seviye, sıcaklık gibi algılayıcılardan gelen
•
•
•
sinyaller giriş birimi üzerinden alınmaktadır.
• Örneğin
• Herhangi bir metali algılayan
• Statik elektrik yapısıyla bir cismi hisseden
• Işığı algılayan optik algılayıcılar gibi
İşlem Birimi
• Giriş Biriminden aldığı bilgiyi kendine verilen programa göre işleyen ve
sonucu çıkış bilgisi olarak aktaran ana işlem birimidir.
Çıkış Birimi
• Ana işlem birimi giriş verilerini, belirlenmiş programa göre işler, daha sonra
çıkış birimi ilgili denetim için gerekli kontrol sinyallerini üretir.
• Örneğin;
• Bir motorun çalışmasını sağlama,
• Bir cismi itme ve çekme,
• Işık yayma,
• Alarm verme gibi
Programlayıcı Birim
• İşlem birimi tarafından uygulanacak programların oluşturulduğu birimdir.
PLC’leri programlamak için genellikle kişisel bilgisayarlar kullanılmaktadır.
PLC’lerin Avantajları
• Esneklik
• PLC programlarında değişiklik kolay ve hızlı bir şekilde
yapılabilmektedir. Ayrıca PLC bellekleri arttırılabilir.
• İşlem Hızı
• PLC mantıksal ve aritmetik işlemlerden oluşan bir programı
oldukça hızlı bir şekilde işletebilmektedir.
• Görüntüleme
• Bir PLC programı ve ilgili devrenin çalışması direk olarak
monitörden izlenebilmektedir. Ayrıca arıza tarama
yapılabilmekte ve geçmiş çalışma durumları sonradan
izlenebilmektedir.
Mikroişlemci ve Temel Kavramlar
• Mikroişlemci : Ön belleğine yazılan programı işleterek
istenilen çıkışlara yönlendiren birimdir. Mikroişlemci veya
sayısal bilgisayarlar üç temel kısımdan (CPU-Merkezi
işlem ünitesi, I/O ve bellek) ve bunlara ek olarak
bazı destek devrelerden oluşur. Her bir temel kısım en
basitten en karmaşığa kadar çeşitlilik gösterir.
• I/O (Giriş/Çıkış-Girdi/çıktı): Sayısal anolog ve özel
fonksiyonlardan oluşur. Mikroişlemcinin dış dünya ile
ilişkisini sağlar. Mikroişlemciye verilen ve işlemlerden
alınan veriler bu hat üzerinden sağlanır.
• CPU (Central Proccesing Unit-Merkezi işlem birimi):
Sistemin kalbidir. Birim hesapları yapmak ve verileri idare
etmek için 4.8 veya 16 bitlik veri formatında çalışır.
PIC Ne Demektir?
• PIC Serisi mikroişlemciler
firması tarafından
geliştirilmis ve üretim amacı çok
fonksiyonlu mantık
uygulamalarının hızlı ve ucuz bir
Mikroişlemci ile yazılım yoluyla
karşılanmasıdır. PIC’in kelime
anlamı: “Peripheral Interface
Controller” dır.
• Giriş-Çıkış işlemcisidir. İlk olarak
1994 yılında 16 bitlik ve 32
bitlik büyük işlemcilerin giriş ve
çıkışlarındaki yükü azaltmak ve
denetlemek amacıyla çok hızlı
ve ucuz bir çözüme ihtiyaç
duyuldugu için geliştirilmistir.
Nasıl Programlanır?
• PIC’ leri bilgisayarınıza seri,paralel port ya da USB
ile bağlayıp; uygun yazılımı bilgisayarınıza
yükledikten sonra Assembler ya da PicBasic ya da
standart C gibi programlama dilleriyle Linux ya da
Windows altında programlayabilirsiniz.
Bilgisayar
Seri,
Paralel Port
veya USB
• minimum 80486
• Linux, DOS veya
Windows yüklü
• Gerekli Yazılım
(ücretsiz, hobi
sitelerinden indirebilirsiniz)
Pic
Programlama
Kartı
PIC
PC104 Ne Demektir ve Uygulamaları
• PC104, adını bilgisayarın kısaltması PC’den ve
diğer kartlarla yaptığı bağlantıların 104 pinden
olmasından dolayı 104’ten almaktadır. Gömülü
bilgisayardır. Boyutları ISA, PCI ya da diğer
bus’lardan ve anakartlardan çok daha küçük
boyuttadır(9.15cm x 9.65). Güç gereksinimleri ve
sinyal sürücü gereksinimleri gömülü sistemlerin
ihtiyaçlarını sağlayacak değerlere indirgenmiştir.
• PC104 form faktörü Ampro Computers tarafından
Kaliforniya’da 1980’lerin sonlarında geliştirilmiştir.
Özellikleri 1992’de popülaritesini arttırmak amaçlı
olarak yayımlanmıştır. Şu an 150’den fazla satıcı
PC104 ve aksesuarları üretmektedir.
PC104 Ne Demektir?
• Modülller
Bilgisayar modülü olarak düşünülen herşey PC104
Modülü olarak bulunabilir. CPU, seri I/O portları,
video kontrol kartları, ethernet kartları gibi genel
modüllerden, GPS alıcıları, araç güç kaynakları,
kablosuz iletişim gibi özel modüllere kadarher çeşit
modülü bulmak mümkündür. Modüller, basitçe 104
pin olan bağlantıya direkt olarak takılarak
kullanılabilir.
• Uygulamalar
PC104 temelli sistemler, fabrikalar, laboratuvarlar,
araçlarda, kısaca bilgisayarla kontrol
edebileceğiniz ama sağlamlık, devamlılık gereken
ve boyutların sorun olduğu her yerde kullanılabilir.
Kontrol için gerekli modüllerin üzerinde gömülü
olarak bulunması fiyat açısından normal bir
bilgisayardan çok daha ucuz olmasını sağlar.
Hidrolik - Pnömatik Ne Demektir?
“Pnömatik, gaz (genelde hava),
hidrolik ise sıvı akışkan gücü ile iş
yapmaktır.”
Pnömatik Sistemin Temelleri
Kompresör
solenoid valf
silindir
Pnömatik
hortum
rezervuar
Pnömatik Sistem Özellikleri
• Ağırlık
• Silindirler, motorlardan çok daha hafiftir
• Basitlik
• Pnömatik Komponentlerin montajı, Motorların montajından
çok daha basittir.
• Lineer harekette, kramayer dişliden çok daha basit ve uzun
ömürlüdür.
• Zorlandıklarında yanmazlar
• Silindirler, hareketteyken durdurulduklarında yanmazlar.
• Dezavantajları
• Lineer harekette avantajlıyken, dönüş hareketinde
başarısızdırlar.
• Eğer tüm sistem konuşlandırılacaksa, ağırlık bir avantaj
değildir. (kompresör, rezervuar, basınç sensörleri,
regulatör...)
Pnömatik mi? Hidrolik mi?
Genelde;
Hassasiyet ve güç Hidrolik’in;
hız ve ucuz komponent
Pnömatik’in seçilme
nedenleridir.
Pnömatik Komponentler
1
2
3
4
5
6
7
8
-
Kompresörler
Valfler
Şartlandırıcılar
Rezervuarlar
Sensörler
Silindirler
Akış Kontrol Elemanları
Bağlantı Elemanları
Pnömatik Komponentler
1-Kompresörler (pistonlu,vidalı)
2-Valfler
Pnömatik Komponentler
3-Şartlandırıcılar
4-Rezervuarlar
Pnömatik Komponentler
5-Sensörler
6- Silindirler
Pnömatik Komponentler
7- Akış Kontrol Elemanları
8- Bağlantı Elemanları
Laboratuvarlarımızdaki
Uygulamalarımızdan
Bazıları
Referanslar:
1) Ders Notlarım
2) http://www.deu.edu.tr/mechatronics
3) Pnömatik ve Hidrolik kurs notları.
4) http://www.festo.de
5) http://www.entek.com.tr/smcdidaktik/homepage
6) 2.htmDorf, Bishop. Modern Control Systems
7) http://www.powertransmission.com/pages/actuators.htm
8) http://www.control.com
9) http://www.aromat.com
10) PLC (Programlanabilir Kontrol Cihazı) Tabanlı Sistemlerin
İnternet Üzerinden İzlenmesi, Derya Birant, Alp Kut.
11) http://www.microchip.com
12) http://www.pc104.org
13) http://www.pc104.com
14) http://www.endtas.com
15) http://www.elektronica.8m.com/pic.htm
16) Hutchinson and Karsnitz
17) Pneumatics by Steven Dungan and Keith Wiseman
18) Pneumatics by Ian Mackenzie
19) http://www.vema.com.tr
20) http://sensors-transducers.globalspec.com
Ar.Gör. Aytaç GÖREN
Tel: +90 232 348 01 94
E-Mail: [email protected]
Dinlediğiniz için teşekkürler. . .
Sorularınız ?
Dokuz Eylul Üniversitesi,
Makina Mühendisliği Bölümü,
Otomatik Kontrol ve Mekatronik Laboratuvarları