Nedir? Teorik Pratik Örnekler. Endüstriyel Otomasyon

Transkript

1 Nedir? Teorik Pratik Örnekler Endüstriyel Otomasyon

2 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

3 Otomasyon Normalde insanlar tarafından gerçekleştirilen ya da kontrol edilen görevlerin makinalar veya sistemler tarafından gerçekleştirilmesidir.

4 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 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.

5 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

6 Açık Devre Kontrol (Kumanda) Girdi Kumanda Elemanı Aktivasyon Elemanı Çıktı

7 Kapalı Devre Kontrol PC, PLC, PIC, Mikro İşlemci, PC104, Gömülü Bilgisayarlar, Elektronik Kartlar... Motorlar, Silindirler, hareket elemanları... Girdi + - Kontrol Elemanı Aktivasyon Elemanı Çıktı Ölçme Elemanı Proses İvme, Açı, Hız, Akış,Encoders, Kuvvet, Yük, Pozisyon, Basınç, Sıcaklık, Eğim, Burulma, Titreşim Ölçüm Elemanları Üretim, sıcaklık kontrolü, kimyasal olaylar...

8 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

9 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.

10 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

11 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.

12 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.

13 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.

14 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.

15 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. Seri, Paralel Port Bilgisayar veya USB minimum Linux, DOS veya Windows yüklü Gerekli Yazılım (ücretsiz, hobi sitelerinden indirebilirsiniz) Pic Programlama Kartı PIC

16 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.

17 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.

18 Hidrolik - Pnömatik Ne Demektir? Pnömatik, gaz (genelde hava), hidrolik ise sıvı akışkan gücü ile iş yapmaktır.

19 Pnömatik Sistemin Temelleri Kompresör solenoid valf silindir Pnömatik hortum rezervuar

20 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...)

21 Pnömatik mi? Hidrolik mi? Genelde; Hassasiyet ve güç Hidrolik in; hız ve ucuz komponent Pnömatik in seçilme nedenleridir.

22 Pnömatik Komponentler 1 - Kompresörler 2 - Valfler 3 - Şartlandırıcılar 4 - Rezervuarlar 5 - Sensörler 6 - Silindirler 7 - Akış Kontrol Elemanları 8 - Bağlantı Elemanları

23 Pnömatik Komponentler 1-Kompresörler (pistonlu,vidalı) 2-Valfler

24 Pnömatik Komponentler 3-Şartlandırıcılar 4-Rezervuarlar

25 Pnömatik Komponentler 5-Sensörler 6- Silindirler

26 Pnömatik Komponentler 7- Akış Kontrol Elemanları 8- Bağlantı Elemanları

27 Pnömatik Uygulamalar (1/4) Döner Silindir 23s

28 Pnömatik Uygulamalar (1/4) Kas Silindir 45s

29 Pnömatik Uygulamalar (2/4) Kas Silindir 1d

30 Pnömatik Uygulamalar (3/4) Kas Silindir 1d28s

31 Endüstriyel Otomasyon Uygulamaları (1/2) interbus - profibus 4d8s

32 Endüstriyel Otomasyon Uygulamaları (2/2) 11d8s

33 Laboratuvarlarımızdaki Uygulamalarımızdan Bazıları

34 Dinlediğiniz için teşekkürler... Sorularınız? Dokuz Eylul Üniversitesi, Makina Mühendisliği Bölümü, Otomatik Kontrol ve Mekatronik Laboratuvarları

35 Referanslar: 1) Ders Notlarım 2) 3) Pnömatik ve Hidrolik kurs notları. 4) 5) 6) 2.htmDorf, Bishop. Modern Control Systems 7) 8) 9) 10) PLC (Programlanabilir Kontrol Cihazı) Tabanlı Sistemlerin İnternet Üzerinden İzlenmesi, Derya Birant, Alp Kut. 11) 12) 13) 14) 15) 16) Hutchinson and Karsnitz 17) Pneumatics by Steven Dungan and Keith Wiseman 18) Pneumatics by Ian Mackenzie 19) 20)