PLC'lerin İşlevleri: PLC'lerin Uygulama Alanları ve Özellikleri

Üretim hattınızı modernize ediyorsanız, ekipmanınızı yeniliyorsanız veya röle/MCU tabanlı çözümlerden standartlaştırılmış endüstriyel kontrol sistemlerine geçiş yapıyorsanız, PLC Neredeyse her zaman kısa listeye giriyor. Dürüst olmak gerekirse, başlangıçta her zaman en ucuz seçenek değil, ancak toplam yaşam döngüsü maliyeti açısından haklı çıkarmak genellikle daha kolay.

PLC'leri neden bu kadar çok sektörde görüyorsunuz?

PLC'ler "gürültü bağışıklığı, modüler giriş/çıkış, bakımı kolay programlama ve endüstriyel iletişim" özelliklerini mühendislerin zaten anladığı bir sistemde bir araya getirdiğinden, sektörler arası yeniden kullanım ve çoğaltma maliyetleri düşüktür.

Yaygın sektörler arasında çelik, petrol, kimya, enerji, inşaat malzemeleri, makine imalatı, otomotiv, hafif sanayi ve tekstil, ulaşım, çevre koruma ve hatta kültür/turizm ve sahne kontrolü yer almaktadır. Ortak nokta sürecin kendisi değil, saha koşullarıdır: toz, titreşim, sıcaklık değişimi, elektromanyetik gürültü, uzun çalışma döngüleri ve hızlı onarım ihtiyacı.

PLC'ler esas olarak hangi kontrol görevleri için kullanılır?

Projelerin çoğu beş görev kategorisine girer: ayrık mantık, süreç kontrolü, hareket kontrolü, veri işleme ve iletişim/ağ oluşturma.

1) PLC'ler neden genellikle ayrık (açma/kapama) mantık kontrolü için kullanılır?

PLC'ler "kablolu mantığı" "depolanmış mantıkla" değiştirerek, çok sayıda röle kontağını ve karmaşık kablo demetlerini programlara ve giriş/çıkış modüllerine dönüştürür.

Tipik senaryolar:

• Bağımsız makineler: enjeksiyon kalıplama makineleri, baskı makineleri, zımbalama makineleri, taşlama makineleri, paketleme makineleri
• Grup kontrolü ve üretim hatları: paketleme hatları, elektrokaplama hatları, montaj hatları, çoklu makine kilitli takt/zaman kontrolü

Değişimi açıkça hissedeceksiniz: bir sıralamayı değiştirmek artık "kabloları söküp yeniden bağlamak" değil, "programı değiştirmek + doğrulamak" anlamına geliyor.“

2) PLC tabanlı endüstriyel proses kontrolü güvenilir midir?

Evet, analog zincirinin tamamını doğru şekilde kurmanız şartıyla (sensör → verici → örnekleme → filtreleme → kontrol algoritması → aktüatör).

Sık kullanılan proses değişkenleri arasında sıcaklık, basınç, akış, seviye ve hız gibi sürekli değerler bulunur. PLC'ler tipik olarak (A/D) ve (D/A) modülleriyle çalışır ve ardından kontrol algoritmaları aracılığıyla kapalı döngü kontrolü uygular; mühendislikte en yaygın olanı hala PID'dir (uygulama detayları üreticiye göre değişir).

Yaygın kullanım alanları:

• Metalurji, kimyasal işleme, ısıl işlem
• Kazanlar ve ısı değişim sistemleri
• Çevre arıtma ve su/atık su

PID temelleri (işe alım ve terminolojinin uyumlaştırılması için faydalı) için şunlara bakın: https://en.wikipedia.org/wiki/PID_controller

3) PLC hareket kontrolü yapabilir mi? Ne zaman kullanılmalıdır?

Evet. Özellikle tek eksenli/çok eksenli konumlandırma, senkronizasyon, interpolasyon, elektronik kamlama vb. uygulamalar için PLC + hareket modülleri/servo sistemleri en yaygın kombinasyonlardan biridir.

Ortak hedefler:

• Step motorlar, servo motorlar
• Robot çevresel koordinasyonu, takım tezgahları, kaldırma ve taşıma sistemleri, asansörler vb.

Pratikte, genellikle şöyle değerlendiriyorum:

• “Takt bağlantılı koordinasyon + orta düzey konumlandırma doğruluğu + hat mantığına güçlü bağlantı” → PLC hareket kontrolü iyi bir uyum sağlar
• “Ultra yüksek hızlı enterpolasyon / aşırı hassasiyet / karmaşık yörüngeler” → PLC'ye ek olarak daha özel bir CNC veya hareket kontrol cihazına ihtiyacınız olabilir.

4) PLC'nin veri işleme yeteneği hangi alanlarda fayda sağlar?

Veri toplama, hesaplamalar, dönüştürmeler, sıralama, tablo araması, bit işlemleri, reçete yönetimi ve raporlar için ön işleme—PLC'ler bunların hepsini yapabilir ve çoğu zaman bu bile yeterlidir.

Ortak sistemler:

• Kağıt, gıda, metalurji vb. sektörlerdeki büyük ölçekli kontrol sistemleri.
• Hızlı yerel kararlar ve kilitlenme koruması gerektiren durumlar (üst düzey bilgisayarın gerçek zamanlı davranışına bağlı olmayan durumlar)

5) PLC iletişimi ve ağ iletişimi artık "standart ekipman" mı?

Temelde evet. PLC'ler, en azından PLC'ler arasında ve PLC'ler ile diğer cihazlar arasında iletişimi desteklemek için çeşitli endüstriyel arayüzler ve ağ oluşturma yetenekleri sağlar. İnsan-makine arayüzleri/VFD'ler/enstrümanlar/SCADA veya üst düzey sistemler.

PLC'lerin "gerçekten kullanışlı" özellikleri nelerdir?

Güvenilirlik, modülerlik, bakım kolaylığı ve sonradan kuruluma uygunluk; bu dört faktör, bir sistemin sahada uzun vadede gerçekten ayakta kalıp kalamayacağını genellikle belirler.

1) PLC'ler neden güvenilir ve gürültüye karşı dayanıklıdır?

Endüstriyel sınıf donanım tasarımı + üretim ve test özellikleri + EMC stratejisi + kendi kendine teşhis.

Benzer ölçekteki röle-kontaktör sistemleriyle karşılaştırıldığında, PLC'ler genellikle harici kablolamayı ve fiziksel kontak sayısını önemli ölçüde azaltır. Daha az kontak, zayıf temas ve mekanik aşınma olasılığının daha düşük olması anlamına gelir. Birçok PLC ayrıca donanım düzeyinde kendi kendini test etme ve alarm mekanizmaları sağlar; yazılım düzeyinde de cihaz kendi kendini kontrol mantığını uygulayarak genel sistemi daha kontrol edilebilir hale getirebilirsiniz.

2) PLC'lerin "eksiksiz bir ekosisteme ve güçlü bir uygulanabilirliğe" sahip olduğunu neden söylüyoruz?

PLC sadece bir kutu değil, tüm bir ürün ailesidir: CPU, DI/DO, AI/AO, sıcaklık kontrolü, tartım, hareket kontrolü, iletişim, uzaktan I/O vb. Proje ölçeğine bağlı olarak "bloklarla" inşa edebilirsiniz.

Bu, gerçek mühendislik uygulamalarında önemlidir: Gereksinimler değiştiğinde, mutlaka sıfırdan yeniden tasarım yapmanız gerekmez; çoğu zaman "modüller ekle + programı değiştir + yeniden test et" şeklinde ilerler.“

3) Mühendisler PLC'lerle neden hızlıca çalışmaya başlayabiliyor?

Merdiven Diyagramı (LD) gibi diller, röle devresi düşüncesine yakından benzediği için öğrenme engeli düşüktür; aynı zamanda yapılandırılmış programlama ve mühendislik yönetimi ihtiyaçlarını da destekler.

Düşük seviyeli hesaplama konusunda güçlü olmayan ekip üyeleri bile, tanıdık mantık kullanarak sıralı kontrolü, kilitlemeleri ve alarmları açıkça ifade edebilirler.

4) PLC'ler tasarım ve bakımı neden kolaylaştırır?

"Kabloları" "programlara", "sert tadilatları" ise "yumuşak değişikliklere" dönüştürüyorlar.“

Tipik faydaları:

• Daha kısa tasarım döngüsü (daha az harici kablolama)
• Daha hızlı sorun giderme (giriş/çıkış ve durumların çevrimiçi izlenmesi)
• Çeşitli ürün yelpazesi/düşük hacimli üretim için daha uygun (daha esnek tarif ve süreç değişiklikleri)

PLC saha uygulamaları en sık hangi alanlarda arıza verir?

Standart dışı ortam, katmanlandırılmamış kablolama, düzensiz topraklama ve giderilmemiş VFD/yüksek güçlü parazit; bu dört neden en yaygın olanlarıdır.

Aşağıda bunu "doğrudan şantiyede kullanabileceğiniz çekler" olarak yazacağım.“

PLC'ler için çevresel gereksinimler nelerdir?

Sıcaklık, nem, titreşim, hava aşındırıcılığı ve güç kalitesi; bunlardan herhangi birinin sınırların dışına çıkması, giderilmesi en zor olan aralıklı arızalara neden olabilir.

• Sıcaklık: Genellikle gerekli olan (0,55°C); ısı üreten bileşenlerin hemen üzerine monte etmeyin; havalandırma için yeterli boşluk bırakın.
• Nem: Bağıl nem tipik olarak < (85/%) (yoğuşmasız)
• Titreşim: Güçlü titreşim kaynaklarından uzak durun; (10\sim55\text{ Hz}) aralığında sık/sürekli titreşim, titreşim izolasyonu gerektirir.
• Hava: Hidrojen klorür ve hidrojen sülfür gibi aşındırıcı/yanıcı gazlardan kaçının; yoğun tozlu ortamlarda, sızdırmaz bir kontrol kabini kullanın.
• Güç: Güç gürültüsü şiddetliyse, korumalı bir izolasyon transformatörü kullanın; harici (24 VDC) için, regüle edilmiş bir güç kaynağı kullanın—basit doğrultucu + filtre güç kaynaklarında yanlış sinyalleri tetikleyebilecek dalgalanmalar olabilir.

PLC paraziti nereden kaynaklanıyor? "Ortak mod" ve "diferansiyel mod" ne anlama geliyor?

Girişim çoğunlukla akım/gerilimin keskin bir şekilde değiştiği yerlerde meydana gelir ve radyasyon, kuplaj veya iletim yoluyla PLC sistemine girer. Mühendislikte, sinyallerin nasıl bozulduğunu açıklamak için genellikle "ortak mod/diferansiyel mod" terimini kullanırız.

• Ortak mod girişimi: Şebeke bağlantısı, toprak potansiyel farkları veya yayılan indüksiyondan kaynaklanabilecek, sinyal ile toprak arasındaki potansiyel farkından kaynaklanan aynı yönlü girişim.
• Diferansiyel mod girişimi: Genellikle uzamsal eşleşme veya ortak mod dönüşümünden kaynaklanan, bir sinyalin iki ucu arasına uygulanan girişim gerilimi.

Tanımları ezberlemenize gerek yok; tek bir kuralı unutmayın: şantiyedeki birçok "gizemli atlama"nın nedeni sonunda topraklama ve kablolama uygulamalarına dayanır.

PLC sistemlerinde en sık rastlanan parazit yolları nelerdir?

Şebeke iletimi, kabin bağlantısı, sinyal hattı indüksiyonu, topraklama döngüleri, iç radyasyon ve VFD harmonikleri/radyasyonu; bunlar en sık rastlanan nedenlerdir.

• Yüksek güçlü parazit: bıçak şalteri dalgalanmaları, büyük ekipmanların başlatılması/durdurulması, harmonikler, şebeke üzerinden güç girişine iletilen kısa devre geçici etkileri.
• Kabin içi parazitlenme: yüksek voltajlı parçalar, endüktif yükler ve düzensiz kablolama nedeniyle oluşan bağlantı.
• Sinyal hattı paraziti: Besleme paraziti ve yayılan indüksiyon (çoğu zaman göz ardı edilir ancak ölümcül olabilir)
• Yetersiz topraklama: Toprak potansiyel farkları ve toprak döngüsü akımları, mantık hatalarına ve analog ölçüm kaymalarına neden olur.
• VFD girişimi: giriş tarafı harmonik iletimi + çıkış tarafı elektromanyetik radyasyon

Parazit önleme işlemini doğru şekilde nasıl yaparız? Uygulanabilir mühendislik uygulamaları nelerdir?

Güç izolasyonu ve filtreleme, katmanlı kablolama ve ayırma, doğru giriş/çıkış kablolaması, tek noktadan topraklama stratejisi ve VFD giriş/çıkış tarafı azaltma.

1) Güç tarafında “güvenilir” kullanım ne anlama gelir?

• Eğer besleme gürültüsü yüksekse: ekipman ile toprak arasındaki bağlantıyı azaltmak için (1:1) korumalı izolasyon transformatörü kullanın.
• Güç girişinde: İletilen gürültüyü bastırmak için (LC) filtreleme ekleyin.
• Kritik yükler için: bağımsız güç kaynaklarını ve UPS'leri (işlem kesintisinin maliyetine bağlı olarak) göz önünde bulundurun.

2) Kurulum ve kablolama için "kesin kurallar" nelerdir?

• Güç kablolarını, kontrol kablolarını, PLC güç kablolarını ve giriş/çıkış kablolarını ayrı ayrı yönlendirin; ayrı kablo kanalları kullanabiliyorsanız, aynı kanalı paylaşmayın.
• PLC'yi kaynak makinelerinden, yüksek güçlü doğrultuculardan ve büyük güç ekipmanlarından uzak tutun; güç kablolarından önerilen mesafe > (200 mm) olmalıdır.
• Endüktif yükler (kontaktör/röle bobinleri) için paralel (RC) sönümleyiciler ekleyin.
• Analog sinyaller için korumalı kablo kullanın; saha değerlendirmesine göre tek uçlu veya çift uçlu korumalı topraklama seçin; topraklama direncini mümkün olduğunca düşük tutun (metinde bunun koruma direncinin (1/10)'undan az olması gerektiği belirtiliyor).
• AC ve DC çıkışlarını mümkün olduğunca farklı kablolara ayırın; yüksek voltajlı hatlarla paralel çalıştırmaktan kaçının.

3) Giriş/çıkış terminali kablolamasında nelere dikkat etmelisiniz?

Giriş tarafı:

• Kablo uzunluklarını kısa tutun (parazit azsa ve voltaj düşüşü kontrol edilebilir ise bu kuralı gevşetebilirsiniz).
• Giriş/çıkış hatlarını ayrı ayrı yönlendirin.
• Normalde açık kontakları tercih edin; mantığı daha sezgiseldir ve sorun giderme daha hızlıdır.

Çıkış tarafı:

• Aynı gruptaki çıkışlar genellikle aynı yük tipini ve aynı voltaj sınıfındaki güç kaynağını gerektirir.
• Kısa devrelerden kaçının (bu durum çıkış kartını doğrudan yakabilir).
• Röle çıkışlarında, kontak ömrü üzerindeki endüktif yük etkisine dikkat edin; gerektiğinde araya röleler ekleyin.
• DC yükler için geri besleme diyotları ekleyin; AC yükler için RC snubber devreleri ekleyin; transistör/tristör çıkışları için, üreticinin önerilerine göre bypass/koruma ekleyin.

4) Sistemi, olası sorunlara yol açmadan nasıl topraklayabiliriz?

"Koruyucu topraklama, sistem topraklaması ve sinyal/kalkan topraklaması"nı açıkça birbirinden ayırın, tek bir referans noktasına bağlı kalın ve toprak döngülerinden kaçının.

• Koruyucu topraklama: Elektrik çarpmasını önlemek için güç terminali ve kabin topraklaması.
• Sistem topraklaması: kontrol sistemini eşpotansiyel tutun; metin topraklama direncinin ≤ (4\Omega) olmasını önermektedir.
• Sinyal/koruma topraklaması: Korumaların her iki ucunu rastgele topraklamaktan ve toprak potansiyel farkları oluşturmaktan kaçının; bağlantı noktalarında koruma sürekliliğini sağlayın ve uygun şekilde yalıtın; çoklu bağlantı korumasını birleşik tek noktalı topraklama şemasıyla planlayın.

5) VFD parazitini nasıl bastırırsınız?

• İzolasyon transformatörü: esas olarak giriş tarafındaki iletken parazitleri engeller.
• Güç hattı filtresi: İletilen gürültüyü bastırır ve ani voltaj yükselmelerini azaltır.
• Çıkış reaktörü: VFD ile motor arasındaki radyasyon ve girişim yayılımını azaltır.

PLC mi, Röle Kontrolü mü, Yoksa Endüstriyel Bilgisayar mı? Hangisini seçmeliyim?

Eğer “istikrarlı, bakımı kolay ve saha kullanımına uygun” bir sisteme ihtiyacınız varsa, PLC'yi tercih edin. Eğer “düşük maliyet + basit mantık” istiyorsanız, rölelerin hala yeri var. Eğer “işlem gücü + açık bir yazılım ekosistemi” istiyorsanız, Endüstriyel PC'yi (IPC) düşünün, ancak saha güvenilirliğiniz ve bakım sisteminiz de buna ayak uydurmalıdır.

Önemli noktalar

• PLC'ler, mantık, süreç, hareket, veri işleme ve iletişim unsurlarının entegre edildiği ve mühendislik açısından yeniden kullanılabilirliğin yüksek olduğu endüstriyel otomasyon senaryolarına uygundur.
• Sistemde istikrarsızlık olduğunda, çoğu zaman sorun "PLC arızalı" değil, güç kaynağı, kablolama, topraklama ve VFD parazit giderme işlemlerinin yeterince iyi yapılmamış olmasıdır.
• Çevresel referans değerleri: sıcaklık (0~55°C), nem < (85,%) (yoğuşmasız), titreşim frekansı (10~55 Hz) izolasyon gerektirir.
• Parazit önleme: beş maddeye odaklanılır: izolasyon/filtreleme, katmanlı kablolama, giriş/çıkış koruması, tek noktadan topraklama ve VFD giriş/çıkış tarafı azaltma.
• Seçim mantığı: Kararlılık ve bakım verimliliği için PLC'yi seçin; işlem gücü ve açık ekosistem için IPC'yi seçin; röle Basit, düşük frekanslı değişiklikler için çözümler.