PLC Seçiminde Ustalaşmak: Otomasyon Mühendisleri İçin Pratik Bir Kılavuz

Üretici seçimi, giriş/çıkış noktalarının hesaplanması ve iletişim gereksinimleri ile bellek kapasitesine bağlı olarak en uygun kararların nasıl verileceği konularını ele alacağız.

I. Üretici Seçimi: Markanın Arkasındaki Mantık

Belirleme PLC Üretici firma ilk adımdır. Bu sadece marka bilinirliğiyle ilgili değil; kullanıcı alışkanlıklarını, tasarım ekibinin yetkinliğini ve satış sonrası teknik desteği de dikkate almakla ilgilidir.

Güvenilirlik açısından, donanım kalitesi genellikle büyük uluslararası markaların hiçbirinde sorun teşkil etmez. Bununla birlikte, bölgeler arasında tasarım felsefesinde önemli farklılıklar vardır.

Bana kalırsa, bağımsız bir makineyi veya nispeten basit bir sistemi kontrol ediyorsanız, Japon PLC markaları (örneğin, Mitsubishi veya OmronBu sistemler, maliyet-performans oranı açısından önemli bir avantaj sunmaktadır. Talimat setleri genellikle sezgisel ve öğrenmesi kolaydır.

Öte yandan, projeniz ağ iletişimi için son derece yüksek gereksinimlere sahip büyük ölçekli bir dağıtık kontrol sistemi (DCS) ise, Avrupa ve Amerikan PLC'leri (Siemens gibi veya Rockwell Otomasyonu) üstündür. Mantıksal yapıları, karmaşık süreç kontrolü ve büyük veri alışverişini ele almak için daha uygundur.

Daha net bir bakış açısı sunmak için, bu iki ana kategoriyi karşılaştıran aşağıdaki tabloyu oluşturdum:

Ayrıca, belirli sektörler (örneğin Metalurji veya Tütün) için, o sektörde halihazırda olgun uygulama örneklerine sahip PLC sistemlerine öncelik verilmelidir. Bu, çevresel uyumsuzluktan kaynaklanan arıza riskini önemli ölçüde azaltır.

II. Girdi/Çıktı (G/Ç) Noktalarının Hassas Tahmini

PLC'nin en temel parametresi giriş/çıkış (I/O) sayısıdır. Birçok acemi burada hata yapar; ya çok az alıp yetersiz kalırlar ya da çok fazla alıp bütçeyi boşa harcarlar.

Belirlemenin temeli, ekipmanı kontrol etmek için gereken tüm giriş ve çıkış noktalarının toplamı olmalıdır. Ancak, profesyonel uygulamada asla "tam olarak yeterli" olanı hesaplamayız. Bir güvenlik payı bırakmalısınız.

Tecrübelerime dayanarak, standart uygulama şöyledir:

1. Tüm kablolu giriş/çıkış noktalarını sayın.
2. Ekle 10% - 20% Bu tabanın üzerine eklenen genişleme payı.

III. Hafıza Kapasitesinin Bilimsel Olarak Değerlendirilmesi

Bellek kapasitesi, PLC donanımının sağladığı depolama boyutunu ifade eder. Tasarımda gelecekte yapılacak değişiklikler veya eklemeler için PLC'nin bellek kapasitesinin mevcut ihtiyacımızdan daha büyük olduğundan emin olmalıyız.

Mühendislik alanında yaygın olarak kullanılan bir tahmin formülünü paylaşacağım. Literatürde farklılık gösterse de, bu yöntem pratik ve güvenlidir:

1. Dijital giriş/çıkış noktalarının sayısını 10 ile 15 arasında bir sayıyla çarpın.
2. Analog giriş/çıkış noktalarının sayısını 100 ile çarpın.
3. Bu iki sonucu toplayarak gerekli toplam kelime sayısını elde edin (16 bitlik kelimeler varsayılarak).
4. Son olarak, bu toplamaya 25%'lik bir marj ekleyin.

Örneğin, Siemens S7-300 serisinin bazı modelleri 64 KB veya 128 KB çalışma belleği sunabilir; yukarıdaki tahmine göre uygun işlemciyi seçmeniz gerekir.

IV. İletişim Fonksiyonları: Endüstriyel İnternetin Temeli

Modern PLC'ler artık birbirinden bağımsız adalar değil. İletişim fonksiyonları giderek daha güçlü ve karmaşık hale geliyor. Seçim sırasında, PLC'nin genel ağ mimarisi içindeki konumunu belirlemeniz gerekir.

PLC sistemlerinin yaygın ağ topolojileri şunlardır:

• PC Master Modu: Bir bilgisayar, birden fazla PLC'yi yöneten bir SCADA/izleme istasyonu görevi görür.
• Çoklu PLC Ağı: Bir PLC (Programlanabilir Ürün) ana birim, diğerleri ise yardımcı birim olarak görev yapar.
• DCS Entegrasyonu: PLC, büyük ölçekli bir DCS'ye bağlı alt düzey bir alt ağ görevi görür.
• Özel Ağlar: Üreticilere özel kapalı protokol ağları.

CPU'nun aşırı yüklenmesini önlemek için, gerçek ihtiyaçlara bağlı olarak bağımsız İletişim İşlemcileri (CP) kullanmanızı şiddetle tavsiye ederim. Örneğin, önemli miktarda Ethernet veri iletimi gerekiyorsa, tüm veri paketlerini doğrudan CPU'nun işlemesine izin vermeyin; özel bir iletişim modülü kurmak sistem kararlılığını önemli ölçüde artırabilir.

V. Şekil Seçinimi: Kompakt mı, Modüler mi?

Bu, seçim sırasında en belirgin fiziksel tercihtir.

• Kompakt (Monolitik) PLC:
  • Sabit giriş/çıkış noktaları, küçük boyut, düşük maliyet. Genellikle küçük kontrol sistemlerinde kullanılır.
  • Tipik Tekrarlar: Siemens S7-200 SMART, Mitsubishi FX Serisi, Omron CP Serisi.
• Modüler PLC:
  • Güç kaynağı, işlemci ve giriş/çıkış modülleri, yapı taşları gibi bağımsız olarak seçilip bir arka panele/rafa takılabilir. Orta ve büyük ölçekli sistemler için uygun, son derece esnek bir yapılandırma sunar.
  • Tipik Tekrarlar: Siemens S7-300/400/1500, Mitsubishi Q Serisi.

VI. Giriş/Çıkış Modüllerini Seçme İpuçları

CPU ve rack seçildikten sonraki adım, belirli I/O modüllerinin seçimidir. Burada önemli teknik nüanslar söz konusudur.

1. Dijital Çıkış Modülleri

Çıkış Modülleri için genellikle her birinin kendine özgü avantaj ve dezavantajları olan üç seçenekle karşı karşıyasınız:

• Röle Çıkışı:
  • Artıları: Ucuz, geniş voltaj aralığı (AC/DC uyumlu).
  • Dezavantajları: Kısa kullanım ömrü, yavaş tepki süresi, sık sık değiştirme için uygun değil.
• Transistör Çıkışı:
  • Artıları: Son derece hızlı tepki süresi, uzun kullanım ömrü, şunlar için uygundur: servo Darbe kontrolü.
  • Dezavantajları: Aşırı yük kapasitesi düşük, genellikle sadece DC'yi destekler.
• Triyak (Tristör) Çıkışı:
  • Artıları: Hızlı tepki süresi, endüktif yüklerin sık sık anahtarlanması için uygundur.
  • Dezavantajları: Masraflı.

Tavsiyem: Solenoid valfler gibi seyrek anahtarlama yapan yükleri sürüyorsanız, Röle Çıkışı en ekonomik seçenektir. Step motorları kontrol ediyorsanız veya yüksek frekanslı anahtarlama gerekiyorsa, Transistör Çıkışı'nı seçmelisiniz.

2. Analog Giriş/Çıkış Modülleri

Analog sistemler için sinyal türüne odaklanın.

• Giriş Türleri: Yaygın sinyaller arasında Akım (4-20 mA) ve Gerilim (0-10V) bulunur. Ayrıca Termokupllara veya RTD'lere doğrudan bağlantı için özel Sıcaklık Modülleri de mevcuttur.
• Çıktı Türleri: Ayrıca Gerilim ve Akım olarak ikiye ayrılır ve kontrol amacıyla kullanılır. VFD frekansı veya valf konumunu düzenlemek.

Seçim yaparken kanal eşleşmesine dikkat edin. Yaygın konfigürasyonlar 2 kanallı, 4 kanallı veya 8 kanallı modüllerdir.

VII. Fonksiyon Modüllerini Unutmayın

Temel görevler için standart mantık kontrolü yeterli olabilir, ancak ekipmanınız hassas konumlandırma veya sıcaklık kontrolü gerektiriyorsa, özel fonksiyon modülleri vazgeçilmezdir.

• Konumlandırma Modülleri: Servo/adım motoru kontrolü için.
• Yüksek Hızlı Sayaç Modülleri: Kodlayıcıları bağlamak için.
• PID Kontrol Modülleri: Kapalı devre proses kontrolü için.

Bu ürünleri seçerken, yalnızca donanım uyumluluğuna değil, yazılım programlama kolaylığına da dikkat edin. Örneğin, Mitsubishi FX serisi, basit bir şekilde özel modül verilerinin okunmasına/yazılmasına olanak tanır. İTİBAREN Ve İLE Bu da yazılımın kullanım kolaylığının bir kanıtıdır.

VIII. Seçimin Üç Genel İlkesi

Son olarak, belirli modeller ve özellikler geçici olarak belirlendikten sonra, Malzeme Listenizi (BOM) şu üç ilkeye göre gözden geçirin:

1. Kolaylık Devre tasarımını basitleştirin. Örneğin, yükleri doğrudan sürebilen çıkış modüllerine öncelik verin. Bu, birçok ara röleye olan ihtiyacı ortadan kaldırarak maliyetten tasarruf sağlar ve olası arıza noktalarını azaltır.
2. Evrensellik (Standardizasyon) Bir fabrika veya tek bir proje içerisinde, modül türlerinin çeşitliliğini en aza indirin. Örneğin, mümkünse, AC 220V girişli modülleri karıştırmak yerine yalnızca DC 24V girişli modüller kullanın. Bu, yedek parça tedarikine yardımcı olur ve bakım personelinin sistemi hatırlamasını kolaylaştırır.
3. Uyumluluk Anlaşılmaz iletişim hatalarını önlemek için, PLC sisteminin ana bileşenleri için aynı üreticinin ürünlerini seçmek en iyisidir. Modern protokoller açık olsa da, aynı marka cihazlar arasındaki uyumluluk her zaman en güvenilir olanıdır.