Embed Size (px)
Citation preview
T.C.
KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ
Mühendislik Fakültesi
Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü
LİSANS BİTİRME PROJESİ
PLC İLE AKILLI KAVŞAK
Samed LALE Cihad ÖZYURT
149920 149946
Danışman: Yrd. Doç. Dr. H. İbrahim OKUMUŞ
Haziran 2012
TRABZON
T.C.
KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ
Mühendislik Fakültesi
Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü
LİSANS BİTİRME PROJESİ
PLC İLE AKILLI KAVŞAK
Samed LALE Cihad ÖZYURT
149920 149946
Danışman: Yrd. Doç. Dr. H. İbrahim OKUMUŞ
Haziran 2012
TRABZON
iii
LİSANS BİTİRME PROJESİ ONAY FORMU
Cihad ÖZYURT ve Samed LALE tarafından Yrd. Doç. Dr. H. İbrahim OKUMUŞ
yönetiminde hazırlanan “PLC ile Akıllı Kavşak” başlıklı lisans bitirme projesi
tarafımızdan incelenmiş, kapsamı ve niteliği açısından bir Lisans Bitirme Projesi olarak
kabul edilmiştir.
Danışman : Unvanı Adı ve SOYADI Yrd. Doç. Dr. H. İbrahim OKUMUŞ
Jüri Üyesi 1 : Unvanı Adı ve SOYADI Prof. Dr. İ. Hakkı ALTAŞ
Jüri Üyesi 2 : Unvanı Adı ve SOYADI Prof. Dr. Sefa AKPINAR
Bölüm Başkanı : Unvanı Adı ve SOYADI Prof. Dr. İ. Hakkı ALTAŞ
iv
ÖNSÖZ
Motorlu taşıtların yaygınlaşmasından itibaren karayollarını düzenlemek üzere
çeşitli sinyalizasyon sistemleri kullanılmaya başlanmıştır. Trafik akışının çok olduğu
karayolu bağlantı noktalarında bu sinyalizasyon sistemleri yetersiz kalmaktadır. Sadece
süreli trafik lambaları kullanılan kavşaklarda aşırı bekleme ve tek yönde yığılma söz
konusu olmaktadır. Bu proje bu sorunun giderilmesini amaçlamaktadır.
Projemize görüşleriyle yön veren ve desteğini hiç esirgemeyen değerli hocamız
Sayın Yrd. Doç. Dr. Halil İbrahim OKUMUŞ hocamıza teşekkürü borç biliriz.
Bölümümüz laboratuarlarını ve imkânlarını kullanmamızı sağlayan Bölüm Başkanımız
Prof. Dr. İ. Hakkı ALTAŞ’a ve Bölümümüz Dekanlığı’na teşekkür ederiz. Laboratuar
çalışmalarımızda yardımları dokunan okulumuz öğretim üyelerinden Sayın Prof. Dr.
İ.Hakkı ÇAVDAR’a, okulumuz akademik personellerinden Sayın Öğr. Gör. Emre
ÖZKOP’a, Sayın Arş. Gör. Ayhan YAZGAN’a, Sayın Arş. Gör. Efe İsa TEZDE’ye,
Sayın Arş. Gör. Yiğit MAHMUTOĞLU’na, Tek. Ömer Köse’ye, Kurtuluş DEMİR’e,
Baki AYDIN’a, Mustafa ÇİÇEK’e, eğitim öğrenim hayatımız boyunca üzerimizde
emeği geçen bütün hocalarımıza ve projemizde bize yardımı dokunan arkadaşlarımıza
teşekkür ederiz.
Beş yıllık öğrenim süresi olan bölümümüzde sekiz yıldır öğrenim görmemize
rağmen maddi ve manevi desteğini bizlerden hiç esirgemeyen her zaman yanımızda
olan ailelerimize teşekkür ederiz.
Samed LALE Cihad ÖZYURT
Trabzon 2012
v
İÇİNDEKİLER
Lisans Bitirme Projesi Onay Formu ……………………… iii
Önsöz ……………………… iv
İçindekiler ……………………… v
Özet ……………………… vii
Semboller Ve Kısaltmalar ……………………… viii
1. Giriş 1
2. Teorik Altyapı 2
2.1. Trafik Sinyalizasyon Sistemi ……………………… 2
2.1.1. Trafik Lambaları ……………………… 2
2.2. Algılayıcı ……………………… 3
2.2.1. Algılayıcıların
Sınıflandırılması ……………………… 3
2.2.1.1. Optik Algılayıcılar …………………… 3
2.3. Kontrolör ……………………… 6
2.3.1. PLC ……………………… 6
2.3.2. PLC’ nin Avantajları ……………………… 7
2.3.3. PLC’ nin Komutları ……………………… 7
2.3.3.1. Normalde Açık Kontak …………………… 7
2.3.3.2. Normalde Kapalı Kontak …………………… 8
2.3.3.3. Sanal Röle …………………… 8
2.3.3.4. Yükselen Kenar …………………… 8
2.3.3.5. Düşen Kenar …………………… 9
2.3.3.6. Zaman Rölesi …………………… 9
2.3.3.7. Taşıma Komutu (move) …………………… 10
3. Tasarım 11
3.1. Trafik Sinyalizasyon Sistemi ……………………… 11
3.1.1. Trafik Lambaları ……………………… 11
3.1.2. Trafik Lambaları Sürücü
Devresi ……………………… 12
3.2. Algılayıcı ……………………… 13
3.2.1. Algılayıcı Devresi ……………………… 14
3.2.2. Verici Devre ……………………… 14
3.2.3. Alıcı Devre ……………………… 18
3.2.4. Alıcı - Verici Devre Uyumu ……………………… 20
3.3. Kontrolör ……………………… 23
3.3.1. Projede Kullanılan PLC
Programı ……………………… 23
3.3.2. Akıllı Kavşak Programının
Network Açıklamaları ……………………… 28
vi
3.4. Akıllı Kavşağın Çalışma Prensibi ……………………… 30
4. Simulasyon Çalışmaları 34
4.1. Akıllı Kavşak Programının S7 – 200
Simulatöründeki Testi ……………………… 34
5. Sonuçlar 35
6. Değerlendirme 36
Kaynaklar ……………………… 37
Ekler
Ek 1:Programın Komut Dizimi ……………………… 38
Ek 2:Standart ve Kısıtlar Formu ……………………… 41
Özgeçmiş ……………………… 43
vii
ÖZET
Bu projede PLC ile akıllı kavşak tasarlanmıştır. Akıllık kavşak sistemi genel
olarak araç yoğunluğunu ve araç geçişlerini algılayarak, bu durumların farklı
kombinasyonları için çözümler üreten bir yapıdır.
Akıllı kavşak sistemi, üç kısımda ele alınmıştır. Birinci kısım sinyalizasyon
sistemi, ikinci kısım algılayıcı devreler, üçüncü kısım ise kontrolördür. Algılayıcı kısım
kavşağın durumu ile ilgili kontrolörü bilgilendirerek, kontrolör ise algılayıcı kısımdan
gelen bilgilere ve içinde yazılı olan sürücü programa göre sinyalizasyon sistemini
sürmektedir.
Sinyalizasyon sistemi için 110x110cm’ lik bir plaka üzerinde gerçek bir kavşağın
minyatürü oluşturulmuştur. Algılayıcı sistem olarak, bir Ir verici ve alıcı devre
tasarlanmıştır. Algılayıcı devrenin çıkışları PLC girişlerine uygulanmıştır. PLC için
yazılan program simulasyon yardımıyla test edilmiştir.
Oluşturulan sistemle trafik akışının daha düzgün bir hale gelmesi ve trafikte daha
az bekleyerek hem yakıt tasarrufunu sağlamak hem de çevre kirliliğini önlemek
amaçlanmıştır.
viii
SEMBOLLER VE KISALTMALAR
Bu projede kullanılan semboller ve kısaltmalar aşağıda açıklamalarıyla verilmiştir.
V Volt
A Amper
mA Miliamper
Ω Ohm
M Metre
cm Santimetre
nm Nanometre
s Saniye
kHz Kilohertz
pH Hidrojen gücü
LED Işık yayan diyot(Light Emiting Diode)
Ir Kızılötesi (Infrared)
PLC Programlanabilir mantık kontrolör (Programmable Logic
Controller)
CPU İşlemci
NO Normalde açık (Normally Open)
NC Normalde kapalı (Normally Close)
T Periyot
t Zaman
L Endüktans
R Direnç
C Kapasite
U Gerilim
E Gerilim
i Akım
ix
1. GİRİŞ
Gelişen teknoloji sayesinde motorlu taşıtların üretimi kolaylaşmış bu sayede
motorlu taşıt kullanımı günümüzde yüksek oranda artmıştır. Bunun sonucunda
karayollarında trafik yoğunluğu artmıştır. Bu yoğunluk trafikte kargaşaya bu da
kazalara neden olmaktadır. Kazaları önlemek için trafikte sinyalizasyon sistemleri
kullanılmaya başlanmıştır. Fakat günümüzde kullanılan sinyalizasyon sistemleri,
yoğunluğu düzenleyebilecek biçimde programlanmadığından trafikte aşırı beklemeye ve
yığılmalara sebep olmaktadır. Bu da motorlu taşıt kullanıcılarına hem zaman
kaybettirmekte hem de fazla yakıt kullanmalarına neden olmaktadır. Fazla yakıt
kullanımı hem ülke ekonomisine ve çevreye zarar vermektedir.
Günümüzdeki sistemler insanların trafikte zaman kaybetmelerini azaltacak şekilde
geliştirilerek yeniden düzenlenebilir. Bunun için kavşaklardaki sinyalizasyon
sistemlerini yoğunluğu algılayabilecek şekilde geliştirerek, yoğun olan yöne trafik akış
izni verecek şekilde programlanırsa bu sorunun ciddi oranda ortadan kaldırmış oluruz.
Akıllı kavşak sistemi anlık olarak trafik akışını algılayıp trafiğin yoğun olduğu
tarafa geçiş üstünlüğü vererek trafik akışını hızlandırır. Böylece bir yönde araç yokken
diğer yön beklemek zorunda kalmadan yoluna devam edebilir.
Gelişmiş ülkelerde, bu sistem yaygın olarak kullanılmakta, bunun sayesinde
emisyon oranı büyük ölçüde azaltılmış ve yakıt tüketiminde azalma gözlenmiştir.
Ülkemizde ise bu sistem sadece birkaç kavşak da kullanılmaktadır. Yakın zamanda Orta
Doğu Teknik Üniversitesi yazılım mühendisliği öğrencilerinin gerçekleştirdiği akıllı bir
kavşak sistemi Antalya’da bir kavşakta kullanılmaya başlandı. Bu sistemin o bölgedeki
trafik akışını büyük ölçüde rahatlattığı belirlendi. Tasarladığımız sistem şu anda
uygulanmakta olan sistemlerden farklı olarak algılayıcı olarak kamera yerine kızılötesi
sensörler yardımıyla yoğunluğu algılamaktadır.
Sistemimiz üç ana kısımdan oluşmaktadır. Bunlar; trafik sinyalizasyon sistemi,
algılayıcılar ve kontrolördür.
2. TEORİK ALTYAPI
2.1. Trafik Sinyalizasyon Sistemleri
Trafik sinyalizasyon sistemleri, sürücülerin ve yayaların ulaşmak istedikleri yere
güvenli ve hızlı bir şekilde varmalarını sağlar. Trafik akışı esnasında, yayaların ve
sürücülerin can ve mal kayıplarını engeller.
Trafik sinyalizasyon sistemi, trafik yoğunluğunun belirli değerlerden yüksek
olması durumunda kullanılır. Bu değerler Çizelge 2.’de belirtilmiştir. Teknolojinin
gelişmesiyle sinyalizasyon sistemi, kamera, sensör ve bilgisayar yardımıyla yoğunluk
kontrolü yapmaktadır. [1]
Çizelge 2. Minimum araç trafiği için yoğunluk şartı[1]
Her bir yaklaşım
için şerit sayısı
Anayoldaki Araç/
Saat Trafiği (Her
iki yönün toplamı
için)
Tali Yol
Yaklaşımında En
Yüksek Araç/Saat
Trafiği
Anayol Tali Yol
1 1 500 150
≥2 1 600 150
≥2 ≥2 600 200
1 ≥2 500 200
2.1.1. Trafik Lambaları
Trafik lambaları trafiğin yoğun olduğu yerlerde kavşaklarda trafik akışına yön
verecek şekilde zaman ayarlaması yapılarak kullanılırlar. Trafik lambası kırmızı, sarı ve
yeşil ışıktan oluşur. Dünyanın her yerinde; kırmızı “dur”, sarı “hazır”, yeşil “geç”
anlamına gelir.
3
2.2. Algılayıcı
Algılayıcılar adından da anlaşılacağı üzere, kullanıldığı devrenin dış ortamla
ilişkisini sağlayan uzuvlarıdır. Elektrik veya elektronik devrelerinde birçok yerde bilgi
alışverişi yapmak için kullanılmaktadır.
Algılayıcı teknolojisi, otomatik kontrol sistemlerinin günümüzde çok fazla
kullanılmasında dolayı gelişme göstermiştir. Algılayıcılar günlük hayatta beyaz
eşyalarda, küçük ev aletlerinde, bilgisayarlarda, otomatik kapılarda, otomobillerde,
otoparklarda vb. birçok yerde kullanılmaktadırlar. Algılayıcıların günlük hayatımıza
pratiklik, güvenlik, zaman tasarrufu, ekonomiklik ve bunun gibi birçok fayda
sağlamaktadır.
2.2.1. Algılayıcıların Sınıflandırılması
Algılayıcıları giriş ve çıkış büyüklüklerine göre iki ana başlık altında
sınıflandırmak mümkündür. Algılayıcılar; mekanik, termal, elektriksel, manyetik,
ışıma, kimyasal olmak üzere 6 alt sınıfta incelenir. Örneğin mekanik olarak; uzunluğu,
basıncı, hızı, konumu, termal olarak; sıcaklığı, elektriksel olarak; voltajı, akımı,
manyetik olarak; alan yoğunluğunu, ışıma olarak; dalga boyunu, kimyasal olarak; pH
miktarını elektriksel büyüklük cinsinden ölçebiliriz. Çıkış büklüklerine göre ise analog
ve dijital olarak ayrılır. [2]
Algılayıcılar, besleme ihtiyacına göre de sınıflandırılmaktadır. Besleme ihtiyacı
duyulan algılayıcılar pasif, besleme ihtiyacı duyulmayan algılayıcılar aktif olmak üzere
ikiye ayrılırlar.
2.2.1.1. Optik Algılayıcılar
Optik algılayıcılar ışının doğrusal yayılması ilkesine göre tasarlanan elektronik
aygıtlardır. Verici ve alıcı olmak üzere iki kısımdan oluşurlar, ek olarak yansıtıcı
malzeme kullanılır. Verici kısımdan belirli bir frekansta ışık yayılırken, alıcı kısım
belirlenen aynı frekansta olması gerekir. Yayılan ışık kızıl ötesidir. Alıcı kısım uygun
4
frekansta ışın aldığı zaman çıkışı bir değer alırken, ışın almadığı zaman farklı bir değer
alır. Lojik olarak düşünüldüğünde, çıkış bir durum için lojik-1 olurken diğer durum için
lojik-0 olur. Bunun sağlanması için verici ve alıcı kısım birbirine odaklanır. Şekil 2.1.’
de verici kısım bir kare dalga osilatörü yardımıyla kızıl ötesi ışık yayar, alıcı kısım ışın
alıp almaması durumuna göre çıkışta bir işaret oluşturur. [2]
Kızılötesi
ışın
Osilatör
Verici
Alıcı
Karşılaştırıcı
Tetikleme Çıkış
Şekil 2.1. Optik algılayıcı blok şeması
Optik algılayıcılar, alıcı ve vericilerin yerleştirilme durumuna göre üç sınıfta
incelenir. Bunlar retro-reflektörlü, cisimden yansımalı ve alıcısı vericisi ayrık
sistemlerdir. Bu sistemler kopuk tel belirleme, sıvı seviye kontrolünde, malzeme
sayımında ve bunun gibi birçok otomatik kontrol sistemi devrelerinde kullanılırlar.
Retro-reflektörlü sistemlerde, alıcı ile verici kısım bir arada tasarlanır. Alıcı-verici
kısmın karşısına yansıtıcı odaklanarak konulur, aksi takdirde yansıyan işaret alınmadığı
için sistem sürekli yanlış bilgi gönderir. Ek olarak bu sistemlerde, yansıtıcı cisimden
küçük yapılmalıdır. Bu sistemler 10 ile 1500cm arası mesafelerde çalışabilir. Şekil 2.2.’
de görüldüğü üzere I. durumda yansıtıcıdan ışın yansıyıp alıcı kısma geri dönerken, II.
durumda cisim ışına engel olarak alıcıya geri dönmesini engelleyerek bu bilgi
tasarlanan sisteme iletilir. [2]
5
Alıcı-Verici
Yansıtıcı
Cisim
Alıcı-Verici
Yansıtıcı
Cisim
10~1500 cm
I. durum
II. durum
Şekil 2.2. Retro- reflektörlü optik algılayıcı
Cisimden yansımalı sistemlerde, alıcı-verici kısım bir arada olup adından da
anlaşılacağı üzere yansıtıcı kısım olarak cisim kullanılır. Bu sistem kısa mesafede ve
uzun mesafede algılama yapabilir. Kısa mesafedeki etki aralığı 1 ile 10cm arasında iken
uzun mesafede 10 ile 200cm arasındadır. Şekil 2.3.’de cisim görüş aralığına girdiği
anda optik algılayıcının yaydığı ışın cisimden yansıyarak alıcı kısmına geri
dönmektedir. [2]
Alıcı-Verici
Cisim
Şekil 2.3. Cisimden yansımalı optik algılayıcı
Alıcısı vericisi ayrık sistemlerde ise alıcı verici denetlenmek istenen kısmı
görecek şekilde karşılıklı yerleştirilip odaklama yapılır. Şekil 2.4.’de görüldüğü üzere I.
durumda arada cisim yokken verici kısmın gönderdiği ışın alıcı kısım tarafından
alınırken cisim araya girdiğinde ışın alıcı kısma ulaşamaz, bu durumda bağlı olduğu
sisteme bilgi gönderilir. [2]
6
Verici Alıcı Cisim
Alıcı
Cisim
Verici
10~2000 cm
I. durum
II. durum
Şekil 2.4. Alıcısı vericisi ayrık optik algılayıcı
2.3. Kontrolör
Kontrolör, bir şeyi istenilen koşullarda tutmaya ya da belirli bir şekilde devam
etmesini sağlayan sistemler topluluğudur. Örneğin; bir makinenin hızlanmasını,
frenlemesini, sıcaklık değerlerinin belli bir aralıkta tutulması gibi durumların
gerçekleşmesini sağlar. Kontrol genelde bir program dili ile gerçekleştirilir.
Yaşadığımız bilgisayar çağında program dilleri ve algılayıcı sistemlerin gelişmesi ile
kontrol sistemlerinde büyük bir gelişme kaydedilmiştir. Kontrol alanında
kullanılabilecek birçok kontrolör sistem vardır. Bunlardan biri de PLC’dir.
2.3.1. PLC
PLC, Türkçe açılımıyla programlanabilir mantık kontrolörü (Programmable Logic
Controller) anlamına gelen, İngilizce açılımının kısaltmasıdır. İlk olarak otomotiv
sanayinde bant kontrolü için kullanılmıştır. Programlanmasının kolaylığı sayesinde
günümüzde birçok alanda yaygın olarak kullanılmaya başlanmıştır. Endüstriyel alanda
kontrol sistemlerinin aşırı gelişmesiyle PLC bu alanda hak ettiği değeri kazanmıştır.
Endüstriyel alanda kullanıma uygun girişlere ve çıkışlara sahiptir. Girişlere ısı, konum
gibi algılayıcılar ve çıkışlara röleli kumanda devreleri doğrudan bağlanabilir. PLC,
7
oluşan koşullara göre giriş değerlerini değerlendirip çıkışlara aktaran işlemci, giriş-
çıkış, hafıza ve programlanabilir bölümlerden oluşan bir tür kontrolördür. [6]
2.3.2. PLC’ nin Avantajları
PLC ile yapılan çalışmalar eski sistemlerle yapılan çalışmalara göre birçok
yönden avantajlıdır. PLC’ ler insan hatalarını ortadan kaldırarak sistemin daha hızlı ve
güvenilir bir şekilde çalışmasını sağlar. Önceki sistemlere göre çok az yer kaplamakta
ve böylece kontrol sistemimizi bulunduran panoların boyutları küçülmektedir. PLC
sisteminin uygulanması çok kolay ve yeri geldiğinde sistem üzerinde değişiklik yapmak
oldukça basittir.
2.3.3. PLC Komutları
PLC’ de ladder diyagramla (merdiven diyagramı), komut listesiyle (STL) ve
fonksiyon blok diyagramıyla (FBD) programlama yapılabilir. Projede yazılan
programda merdiven diyagramı kullanılarak programlama yapılmıştır. Projede
kullanılan başlıca komutlar verilmiştir.
2.3.3.1. Normalde Açık Kontak
Normalde açık kontak merdiven diyagramda enerjilendiğinde lojik-1 anlamına
gelmektedir. Enerjilendiği zaman normalde açık olan kontağı kapatır, önündeki diğer
elemanlara seri bağlandığında lojik olarak AND, paralel bağlandığında ise OR görevi
yapar. Şekil 2.5.’ de merdiven diyagramındaki gösterimi verilmiştir. [7]
Şekil 2.5. Normalde açık kontak
8
2.3.3.2. Normalde Kapalı Kontak
Normalde kapalı kontak merdiven diyagramda enerjilendiğinde lojik-0 anlamına
gelmektedir. Enerjilendiği zaman normalde kapalı olan kontağı açar, önündeki diğer
elemanlara seri bağlandığında lojik olarak AND, paralel bağlandığında ise OR görevi
yapar. Şekil 2.6.’ da merdiven diyagramındaki gösterimi verilmiştir. [7]
Şekil 2.6. Normalde kapalı kontak
2.3.3.3. Sanal Röle
Merdiven diyagramında her zaman en sonda kullanılır. Sanal çıkış olarak da
adlandırılabilir. Birden fazla sanal röle seri olarak bağlanamazken, paralel olarak
bağlanabilir. Şekil 2.7.’ de sanal rölenin merdiven diyagramındaki gösterimi verilmiştir.
[7]
Şekil 2.7. Sanal röle
2.3.3.4. Pozitif Geçiş (Yükselen Kenar)
Yükselen kenar komutu her 0’dan 1’e geçişte, sadece tarama yaparak enerji
akışına izin verir. 0’dan 1’e dönüşüm yaparken bu anı yakalayarak ilk biti 1 yapar. Şekil
2.8.’ de yükselen kenarın merdiven diyagramındaki gösterimi verilmiştir. [7]
9
Şekil 2.8. Yükselen kenar
2.3.3.5. Negatif Geçiş (Düşen Kenar)
Düşen kenar komutu her 1’den 0’a geçişte, sadece tarama yaparak enerji akışına
izin verir. 1’den 0’a dönüşüm yaparken bu anı yakalayarak ilk biti 1 yapar. Şekil 2.9.’
da düşen kenarın merdiven diyagramındaki gösterimi verilmiştir. [7]
Şekil 2.9. Düşen kenar
2.3.3.6. Zaman Rölesi
İki çeşit zaman rölesi kullanılabilir. Bunlar çekmede gecikmeli (TON) ve
düşmede gecikmeli (TOFF) zaman rölesidir. TON zaman rölesinde giriş geldikten
sonra çalışmaya başlar. TOFF zaman rölesinde giriş gittikten sonra çıkışın belirli bir
süre daha çalışmasını sağlar. Zaman rölelerinin numarası (TXX) rölenin zaman
çözünürlüğünü belirler. Zaman rölesi çözünürlükleri (TON ve TOFF için) T32 ile T96
arası 1ms; T33 ile T36 ve T97 ile T100 arası 10ms; T37 ile T63 ve T101 ile T255 arası
100ms zaman çözünürlüğüne sahiptir. Zaman rölesi zaman aralıklarını sayar,
çözünürlüğü ise her aralığı bu çözünürlük değeri ile çarpar. Örneğin 100ms
çözünürlükteki zaman rölesine, 50 değeri girilirse 5000ms süre sayacaktır. Şekil 2.10.’
da zaman rölelerinin (TON, TOFF) merdiven diyagramındaki gösterimi verilmiştir. [7]
Şekil 2.10. Zaman röleleri
10
2.3.3.7. Taşıma Komutu (Move)
Taşıma komutları MOV_B, MOV_W, IN kısmında yer alan değeri OUT kısmında
yer alan adrese taşır. Sonra bu adresten kullanmak istediğimiz başka bir operatöre atama
yapılır. Şekil 2.11.’ de taşıma komutunun merdiven diyagramındaki gösterimi
verilmiştir. [7]
Şekil 2.11. Taşıma komutu
3. TASARIM
3.1. Trafik Sinyalizasyon Sistemi
3.1.1. Trafik Lambaları
Projemizde kullanılacak olan sinyalizasyon sistemini oluşturan lambalar LED’
lerden gerçeklenmiştir. LED’ lerin PLC ile sürülebilmesi için sürücü devre
tasarlanmıştır. Şekil 3.1.’ de projemiz için tasarladığımız bir trafik lambası
gösterilmiştir.
Şekil 3.1. Tasarladığımız sürücü ve yaya lambaları
Kavşaklarda lambaların yanma süreleri ana yol veya tali yol olmasına göre
değişir. Ana yollarda yeşil ışık yanma süresi tali yollara göre daha uzundur. Aşağıda
Şekil 3.2. ve 3.3.’ de gerçek bir kavşak ve projemizde gerçekleştirdiğimiz kavşak
prototipi gösterilmiştir.
Şekil 3.1.3.’ de gerçekleştirdiğimiz kavşak prototipindeki trafik lambalarının
yanma süreleri ikisi de ana yol olduğundan eşit kabul edildi. Her iki yol için de; kırmızı
ışık yanma süresi 15 s, sarı ışık yanma süresi 2 s, yeşil ışık yanma süresi 13 s olarak
belirlendi.
12
Şekil 3.2. Kavşak görünümü
Şekil 3.3. Kavşak prototipi
3.1.2. Trafik Lambaları Sürücü Devresi:
Prototipimizde, trafik lambalarını PLC ile sürebilmemiz için bir sürücü devre
gereklidir. PLC çıkışından 24V gerilim ve çok düşük değerlerde akım alınabilmektedir.
Bu yüzden PLC çıkışı, Şekil 3.4.’ de görüldüğü gibi bir röle üzerinden trafik lambası
olarak kullandığımız LED’i ön direnci ile birlikte sürmektedir.
13
NC
NO
COMPLC
+5V
D1Rö
Trafik
lambası
Şekil 3.4. Trafik lambası sürücü devresi
Projemiz üzerinde 8 adet sürücüler, 8 adet yayalar için olmak üzere toplam 16
adet trafik lambası bulunmaktadır. Bu lambalar iki yol olduğu için, 3 farkı renkten biri
yanacak ve iki yol için bu renkler farklı zamanda yanacağından toplamda 6 adet röle ile
sürülecektir. Bu röleler PLC ile Şekil 3.5.’ deki gibi sürücü devre ile her bir trafik
lambasını kontrol edecektir.
Şekil 3.5. Trafik Lambası sürücü Devresi
3.2. Algılayıcı
Projemizde algılayıcı olarak alıcısı vericisi ayrık bir optik algılayıcı tasarlanmıştır.
Alıcı ve verici kısımları her bir algılayıcı için ayrı ayrı tasarlanıp prototip üzerine
yerleştirilmiştir.
14
3.2.1. Algılayıcı Devresi
Algılayıcı devresi, verici olarak tasarladığımız kısımda 555 entegreli bir kare
dalga osilatörü tarafından sürülen Ir LED, alıcı kısım olarak ise TK19 ile transistörlü bir
yükselteç devresinden oluşmaktadır. Projemizde kullanılan alıcısı vericisi ayrık
algılayıcı devrenin blok şeması Şekil 3.6.’ da görüldüğü gibidir.
Kızılötesi
ışın
Osilatör
Verici Alıcı Transistörlü
YükselteçÇıkış
555 kare
dalga üreteciIr Led TK19
Ir Alıcı
Şekil 3.6. Algılayıcı devresi blok şeması
3.2.2. Verici Devre
Projemizde algılayıcının verici kısmı için Ir (infrared) LED tercih edilmiştir. Ir
LEDler uzaktan kumanda cihazlarında, gece görüş sistemlerinde yaygın olarak
kullanılmaktadır.
İnsan gözünün algılayabildiği dalga boyu en dazla 555 nm dalga boyu ışıktır. Bu
dalga boyundan daha büyük ışıkları algılaması zordur. Dalga boyunun çok küçülmesi
veya büyümesi halinde insan gözünün algılama hassasiyeti giderek azalır. Çoğu insan
380 nm ile 760 nm dalga boyun aralığında ışıkları görebilir. Projemizde kullandığımız
Ir LED ise 940 nm dalga boyu ışık yaymaktadır. [3]. Bu ışığı insan gözü algılayamaz. Ir
LED’in yanıp yanmadığını dijital kamera ekranı yardımıyla gözlemlemek mümkündür.
Şekil 3.7.’ de projede kullanılan Ir LED gösterilmiştir.
15
Şekil 3.7. Ir LED’ler
Şekil 3.7.’ de görülen Ir LED’ler günlük hayatta kullandığımız diğer LED’ler
gibi uzun bacağı (+), kısa bacağı (-) olarak tasarlanır. Ir LED’lerin ileri yöndeki(eşik)
gerilimi 1,2 V, çektiği akım ise 7 ile 50 mA civarındadır. Akım değeri arttıkça uzun
mesafelerde çalışma olanağı artar. Akım seviyesini sabit tutmak için sabit gerilimli bir
elektronik devre tasarlama zorunluluğu vardır. Şekil 3.8.’ de görüldüğü gibi 555 astable
multivibratör devresi yardımıyla Ir LED sürülmektedir. 555 astable multivibratör
devresi istenilen frekansta kare dalga işaret üretmektedir.
555
Entegre
Toprak
Tetikleme
Çıkış
Reset
Vcc+
Boşalma
Eşik
Kontrol
1
2
3
4
8
7
6
5
22K
10K
0.001µF
+5V100µF
0.1µF
+5V
47Ω
Ir Led
D1
Şekil 3.8. 555 astable multivibratör devresi
Şekil 3.8.’ de gösterilen 555’li devre Ir LED’in istenilen dalga boyunda ışık
yaymasını sağlamak için kare dalga işaret üretmektedir. 555 kare dalga üreteç
devresinin girişine yani 8 numaralı bacağına +5V uygulanmış ve 2 ile 6 numaralı bacağı
16
kısa devre edilmiştir. 10KΩ’ luk potansiyometre sayesinde üretilen kare dalganın
frekansı değiştirilerek istenilen değere getirilmektedir. Bu devre ve diğer 555 entegre
uygulamaları ile ilgili detaylar için Kaynak [5]’ den yararlanılabilir.
Projemizde, her bir yol için iki adet toplamda sekiz adet algılayıcı devre
kullanılmıştır. Sekiz adet 555 kare dalga üreteci algılayıcının verici kısmını
oluşturacaktır. Bu sekiz adet devrenin birbirinden etkilenmeden çalışabilmesi için giriş
ve toprak arasına biri yönlü diğeri yönsüz olmak üzere iki adet kondansatör konulur.
Aksi takdirde bir devrenin frekans değerini değiştirmek için potansiyometrenin
kademesi değiştirildiğinde diğer devrenin çıkışının frekansı da değişmektedir. Bu
şekilde oluşturulan devre grubunun istenilen frekans değerini yakalamak mümkün
olmayacaktır. Bu kondansatörler her bir devreyi birbirinden yalıtarak gürültülerinin
diğer devrenin frekansını etkilemesini engellemekte aynı zamanda besleme gerilimi
+5V değerini sürekli sabit tutmaktadır. Şekil 3.9.’ da projemizde kullandığımız sekiz
adet 555 kare dalga üreteci görülmektedir.
Şekil 3.9. 555 kare dalga üreteci devreleri
Yaptığımız çalışmada yol genişliği 18 cm olarak tasarlanmış ve algılayıcı
devresinin alıcı ve verici kısımları yolun iki yanına yerleştirilmiştir. Ir LED’in alıcı
kısmı görebileceği kadar mesafede çalışması istenmektedir. Laboratuar ortamında Ir
17
LED’in akım değerinin 40mA seviyesinde olması için gerekli ön direnç seçilerek hem
istenilen 18cm mesafede hem de uzun mesafelerde uygun şekilde çalışması istenmiştir.
Kondansatör dolma süresi: (3.1)
Kondansatör boşalma süresi: (3.2)
(3.1) ve (3.2) numaralı bağıntılar kondansatörün dolma ve boşalma sürelerinin
hesaplamaya yarar. Aşağıdaki (3.3) ve (3.4) numaralı bağıntılar da üretilen işaretin
periyodunu ve frekansını hesaplamaya yarar.
Periyot : (3.3)
Frekans:
(3.4)
(3.3) numaralı bağıntı (3.1) ve (3.2) numaralı bağıntıların yani kondansatörün
dolma ve boşalma sürelerinin toplamına eşittir. (3.4) numaralı bağıntı yardımıyla da
frekansı hesaplarız. [5]
Projemizde frekans değerini 555 kare dalga üreteci devresindeki 10KΩ’ luk
potansiyometre sayesinde istediğimiz değere getirebiliriz. Alıcı devrede kullanılan
elektronik eleman 38 kHz’ de uygun bir şekilde çalıştığından dolayı potansiyometreyi
38 kHz değerini verdiği konumda sabitleyip sürekli ve gözle görülemeyen bir ışık, alıcı
kısmımıza odaklama yapılır. Şekil 3.10.’ da 555 kare dalga osilatörünün ürettiği işaretin
osiloskop görüntüsü verilmiştir.
18
Şekil 3.10. 555 kare dalga osilatörü çıkışının
osiloskoptaki görüntüsü
Verici kısım olan Ir LED’imiz odaklama yapılmadığı takdirde düzgün
çalışmamakta, odaklama yapıldığında ise yaklaşık 5 m mesafede düzgün bir şekilde
gerekli görevini yerine getirmektedir. Kumanda sistemlerinde kullanılan bu Ir LED ve
sürücü devresi, çok daha uzun mesafelerde çalışabilmektedir.
3.2.3. Alıcı Devre
Alıcı devre, verici devresinden işaret aldığında ya da almadığında çıkışında işaret
oluşan, bu şekilde algılayıcının tepki vermesini sağlayan kısımdır. Projemizde, alıcı göz
olarak TK 19 Ir alıcı kullanılmaktadır. Şekil 3.11.’ de TK19 alıcı gözün gerçek
görünümü ve çiziminde bacak numaraları verilmiştir.
1
2
3
Toprak
+5V
Çıkış
+5V
Çıkış
Vç
Şekil 3.11. TK 19 alıcı göz ve çizimi
19
TK 19’a gözü yönünden bakıldığından soldan sağa birinci bacağı toprak ucu,
ikinci bacağı +5V besleme ve üçüncü bacağı çıkış ucudur. Piyasada bu alıcı gözün
birçok çeşidini bulmak mümkündür. Nedeni ise televizyonlarda sıkça kullanılmasıdır.
Alıcı gözün piyasada çok bulunmasının, hem iyi hem de kötü tarafı vardır. İyi tarafı,
televizyonlarda sıkça kullanıldığı için temin edilmesi kolaydır. Kötü tarafı ise,
televizyon ve kumanda çeşitlerinin çok fazla olması nedeniyle farklı frekans
değerlerinde çalışan birçok TK 19 alıcı bulunmaktadır. TK 19 üzerinde 11XX yazılıdır.
Bu kısımda “11”in yanında yazan kısımdaki “XX” değeri bize bu TK 19’un çalıştığı
frekans değerini belirtir. Projemizde 38 kHz’ lik bir verici devre tasarladığımız için TK
19’un üzerinde “1138” yazan modeli temin edildi.
1
2
3
Toprak
+5V
Çıkış
+5V
Çıkış
Vç
+5V+24V
NC
NO
COM
1,2K
Led
Rb
4,2K
TK19 IR
Alıcı
Kızılötesi
Işık
PLC
100KD1
BC37725
Şekil 3.12. TK 19 çıkışı ve röle sürücü devresi
Şekil 3.12.’ de TK 19 çıkışı gerilim değeri uygun değerde olmasına rağmen akım
değeri çok düşük olduğundan transistörlü yükselteç devresi kurulmuştur. Bu devre
yardımıyla PLC’ ye giriş oluşturulacağı için bir röle devresi transistör kollektör ucuna
bağlanmıştır. Röle devresinin çalışmasını gözlemlemek için bir adet kırmızı LED röle
çıkışına konulmuştur.
TK 19 alıcı göze çalıştığı frekansta bir kızılötesi ışık geldiğinde TK 19’ un çıkış
bacağı olan 3 numaralı ucu lojik-0, gelmediğinde ise, çıkışı lojik-1 olmaktadır. TK 19’
un çıkışı lojik-1 olduğunda transistörün bazını tetikleyerek transistörü iletime sokar.
20
Transistör rölenin bobinini enerjilendirerek, röle kontağı kapanarak direnç üzerinden
LED’ in yanmasını sağlar.
3.2.4. Alıcı – Verici Devrelerinin Uyumu
Tasarladığımız algılayıcının, alıcı ve verici kısımlarını ayrı ayrı incelemeleri
yapılarak tek başlarına çalışma mantıkları öğrenilmiştir. Bu iki ayrı devrenin algılayıcı
olarak adlandırılabilmesi için, Ir LED’ in bir kare dalga osilatörü yardımıyla sabit
frekanslı kızılötesi ışık yayması ve karşısındaki TK 19’ un bu kızılötesi ışığı görerek
gerekli olan çıkışı vermesi gerekir.
555
Entegre
Toprak
Tetikleme
Çıkış
Reset
Vcc+
Boşalma
Eşik
Kontrol
1
2
3
4
8
7
6
5
22K
10K
0.001µF
+5V
0.1µF
+5V
47Ω
Ir LedD1
100µF
1 2 3Toprak
+5VÇıkış
+5V
Çıkış
Vç
+5V+24V
NC
NO
COM
1,2K
Led
Rb
4,2K
TK19
IR AlıcıKızılötesi
Işık
PLC
100KD1
BC37725
Şekil 3.13. Alıcı ve verici devre
Verici devresin 555 astable multivibratör devresinde 10 KΩ’ luk potansiyometre
yardımıyla 38 KHz’ lik bir kare dalga işareti oluşturularak Ir LED sürülmüştür.
Multimetre yardımıyla Ir LED akımı ölçüldüğünde çektiği akım değeri 40 mA olarak
görülmüştür. Ir LED bu frekansta kızılötesi ışık yaymaya başlamaktadır. Şekil 3.13.’ de
alıcı ve verici devresinin ortak şeması verilmiştir.
Alıcı göz olan TK 19’ a odaklanarak düzgün bir şekilde kızıl ötesi ışık alması
sağlanır. TK 19 Ir alıcı göz kızılötesi ışık aldığında yani Ir LED ile iletişime geçtiğinde
21
3 numaralı çıkış bacağı 0,035V çıkış vermekte, iletişime engel olacak bir cisim aralarına
girdiğinde bu sefer çıkış 5V değerini almaktadır. TK 19’un 3 numaralı bacağı 5V çıkış
verdiğinde akım değeri bir röle süremeyecek kadar düşük olduğu için transistör
yardımıyla akım değeri yükseltilmiştir. Aynı zamanda 3 numaralı çıkış ucunu 100 KΩ’
luk direnç üzerinden 5V ile beslemesi yapılmıştır. Bu kısım bir akım kaynağı gibi
davranarak transistörün baz akımını artırmaktadır. Bu devre ortak emetörlü bir transistör
devresidir. Transistörün bazına 4,2 KΩ’ luk bir direnç, kollektörüne, 5V’ luk rölenin
bobin uçları ve bu uçlara paralel bir diyot bağlanmıştır. Bu diyot bobinin enerjisini
boşalması, kısaca rölenin açılmasını ve kapanmasını düzenli hale getirmek için
yerleştirilmiştir. Rölenin bobin uçlarında biriken enerjinin dolma ve boşalma
denklemleri (3.6) ve (3.7) bağıntılarında verilmiştir.
Rölenin NC ucu boşta bırakılarak, NO ucundan çıkış alınarak, çalışıp
çalışmadığını gözlemlemek için bir direnç üzerinden beslenen bir kırmızı LED
konulmuştur. Rölenin COM ucu +24V’ la beslenmekte röle enerjilendiğinde NC’ deki
kontak NO ucuna gelerek PLC’ ye giriş oluşturacaktır.
22
I. Durum
II. Durum
Şekil 3.14. Algılayıcı devre laboratuar çalışmasından görünüm
23
Algılayıcı devre laboratuar ortamında kurulup gerekli ölçümler Şekil 3.14.’ de
görüldüğü gibi yapılmıştır. Osiloskop ekranında kare dalga üretecinin çıkışındaki işaret
görülmektedir. I. Durum’da Ir LED ve TK 19 alıcı arasında cisim yokken TK 19’ un
çıkış bacağını ölçtüğümüz multimetrede görülen değer 0,036V olarak ölçülmüştür. II.
Durum’ da alıcı ve verici arasına cisim (silgi) konularak çıkıştaki değişim gözlenmiştir,
multimetrede okunan değer 4,922V olarak değişmiştir.
3.3. Kontrolör
3.3.1. Projede Kullanılan PLC Programı
PLC’ de CPU seçimi önemlidir, bu yazılan programın ve sistemin giriş çıkışlarına
bağlıdır. Projemizde yazılan programın dokuz giriş ve altı çıkışı vardır. Girişlerden biri
başlatma anahtarı diğer sekizi ise algılayıcıların çıkışlarıdır. PLC çıkışları ise her bir
yön için yanabilecek kırmızı, sarı, yeşil lambalar, dolayısıyla iki yön için toplam altı
adet trafik lambası olacaktır. Bu yüzden Şekil 3.15.’deki, Siemens’ in S7-200 serisinin
CPU 224 modeli tercih edilmiştir.
Şekil 3.15. Siemens’ in S7-200 serisinin CPU 224 modeli
24
Şekil 3.16.’ da projede kullanılan PLC programının merdiven diyagramı
verilmiştir.
Şekil 3.16. Akıllı kavşak merdiven diyagramı
25
Şekil 3.16. (devamı)
26
Şekil 3.16. (devamı)
27
Şekil 3.16. (devamı)
28
Şekil 3.16. (devamı)
Daha önce PLC’de merdiven diyagramı, komut listesi ve fonksiyon blok
diyagramı olarak programlama yapılabileceğinden bahsedilmişti. Şekil 4.2.b’ de komut
listesi (STL) olarak projenin programı verilmiştir.
3.3.2. Akıllı Kavşak Programının Network Açıklamaları
Network 1: I0.0 normalde açık kontağı enejilendiğinde T42 zaman rölesinin
yükselen kenarı ile M0.5 sanal rölesi devreye girer.
Network 2: M0.0 normalde açık ve M0.5 normalde kapalı veya M0.0 normalde
kapalı ve M0.5 normalde açık olduğu zaman M0.0 sanal rölesi devreye girer.
29
Network 3: M0.5 sanal rölesi devreye girdiğinde MOV_W taşıma komutu VW0
adresine 100 atar.
Network 4: M0.0 aktif hale geldiğinde düşen kenarı aktif olur. MOV_W taşıma
komutu VW0 adresine 50 atar.
Network 5: I0.0 normalde açık kontağı enerjilendiğinde ve T42 zaman rölesinin
kontağı kapalı iken T40 zaman rölesine VW0 adresindeki değer atanır.
Network 6: T40 zaman rölesi kapalı duruma geldiğinde T41 zaman rölesi 3 s
boyunca yeşil ışığı flaşör olarak yakar ve T41 zamanlayıcısı da devrede iken T42 zaman
rölesi 2 s sarı ışığı yakar.
Network 7: T40 zaman rölesi kapalı duruma geldiğinde T44 ve T41 zaman
röleleri açık olduğunda T43 zaman rölesi 0.5 s boyunca enerjilenir.T40 ve T43 zaman
röleleri kapalı durumdayken T44 zaman rölesi 0.5 s’ liğine devreye girer.
Network 8: I0.0 açık kontak halindeyken ve T40 zaman rölesi enejilenmediğinde
veya T43 zaman rölesi enejili haldeyken M0.1 sanal rölesi devreye girer.
Network 9: T41 zaman rölesi enejilendiğinde, T42 kontağı açık ise M0.2 sanal
rölesi enerjilenir.
Network 10: M0.0 enerjilenmediğinde ve M0.1 enerjilendiğinde Q0.0 çıkışındaki
A yolunun yeşili yanar.
Network 11: M0.0 enerjilenmediğinde ve M0.2 enerjilendiğinde Q0.1 çıkışındaki
A yolunun sarısı yanar.
Network 12: M0.0 enerjilendiğinde Q0.2 çıkışındaki A yolunun kırmızısı yanar.
Network 13: M0.0 ve M0.1 sanal rölesi enerjilendiğinde Q0.3 çıkışındaki B
yolunun yeşili yanar.
Network 14: M0.0 ve M0.2 sanal rölesi enerjilendiğinde Q0.4 çıkışındaki B
yolunun sarısı yanar.
Network 15: M0.0 enerjilenmediğinde Q0.5 çıkışındaki B yolunun kırmızısı
yanar.
Network 16: A yoluna yeşil, B yoluna kırmızı yanarken, I0.3 veya I0.7
enerjilendiğinde ve I0.0 ve I0.4 enerjilenmediğinde T45 zaman rölesi 2 saniye sayar.
Network 17: B yoluna yeşil, A yoluna kırmızı yanarken, I0.1 veya I0.5
enerjilenip ve I0.2 ve I0.3 enerjilenmediğinde T47 zaman rölesi 2 saniye sayar.
Network 18: A yoluna yeşil, B yoluna kırmızı yanarken, I0.3 veya I0.7
enerjilendiğinde ve I0.1 ve I0.5 enerjilenmediğinde T46 zaman rölesi 1 saniye sayar.
30
Network 19: B yoluna yeşil, A yoluna kırmızı yanarken, I0.1 veya I0.5
enerjilenip ve I0.3 ve I0.7 enerjilenmediğinde T48 zaman rölesi 1 saniye sayar.
Network 20: T45 veya T46 veya T47 veya T48 zaman rölelerinde birinin yükselen
kenarı MOV_W taşıma komutu ile VW0 adresine 0 değeri atar.
3.4. Akıllı Kavşağı Çalışma Prensibi
Önceki bölümlerde projeyi oluşturan bölümlerin her birinin çalışmasından
bahsedildi. Tasarlanan bölümler kavşak sinyalizasyon sisteminin, hem alıştığımız
şekliyle zamanlı çalışmasına hem de yoğunluğu ve geçişleri algılayıp bunların
durumlarına göre karar vererek zamanlardan bağımsız çalışmasına yardımcı
olacaklardır. Oluşabilecek farklı durumlar için PLC programı ile bir mantık
geliştirilmiştir. Bu farklı durumlar için sistemin vereceği tepkiler aşağıda belirtilmiştir.
Şekil 3.17.’ de görüldüğü gibi, kırmızı yanan yönde aşırı yığılma var ve yeşil
yanan yönlerden araç geçişi yok ise sistem 3s sayar. 3s içerisinde yeşil yanan yönlerde
herhangi bir geçiş olmazsa; kırmızı yanan yöne önce sarı, sonra yeşil, aynı zamanda
yeşil yanan yöne önce sarı, sonra kırmızı yanar.
Eğer Şekil 3.18.’ de görüldüğü gibi bir araç geçişi olursa, 3s’ lik süre başa döner
tekrar 3s sayar. Sistem, 3s süre zarfında herhangi bir araç geçişi olmazsa yoğun yönün
ışığını kırmızıdan yeşile çevirir.
31
Şekil 3.17. Tek yönde yığılma
Şekil 3.18. Tek yönde yığılma ve diğer yönden araç geçişi
32
Şekil 3.19.’daki gibi kırmızı yanan yönde bekleyen az sayıda araç var ise, yeşil
yanan yönlerden 6s boyunca herhangi bir araç geçişi olmazsa, kırmızı yanan yönün
ışığı; önce sarı, sonra yeşil, yeşil yanan yönün ışığı ise önce sarı, sonra kırmızı olur.
Eğer 6s süre zarfında yeşil yanan yönlerden herhangi bir araç geçişi olursa, 6s’ lik süre
başa döner tekrar saymaya başlar. Bu süre zarfında herhangi bir geçiş olmazsa, kırmızı
yönün ışığı yeşile döner.
Şekil 3.19. Az araç bekleme durumu
Her iki yönde de yoğunluk olması durumunda, Şekil 3.20.’ deki gibi, yollar eşit
üstünlükte olduğundan ve sistem, tek tarafta bekleme durumu varken diğer taraf boş ise
akışı sağlayacak şekilde değişiklik yaptığından, böyle bir durumda tepkisiz kalacaktır.
33
Şekil 3.20. Her iki yönde de yoğunluk olması durumu
4. SİMULASYON ÇALIŞMALARI
4.1. Akıllı Kavşak Programının S7-200 Simulatöründeki Testi
Akıllı kavşak PLC merdiven diyagramı programının S7-200 simulatöründe testi
yapılmıştır. Çıkış ve girişlerin değişimi incelenmiştir. Programın simulatördeki
görüntüsü Şekil 4.1’ de gösterilmiştir.
Şekil 4.1: Akıllı kavşağın simulasyon programındaki testi
5. SONUÇLAR
Tasarlanan PLC kontrollü akıllı kavşak projesi, farklı yoğunluk ve araç geçiş
kombinasyonları için denendi. Araç bekleme sürelerinin, normal zamanlı kavşak
bekleme sürelerine göre çok kısa olduğu belirlendi. Tasarlanan sistem, prototip üzerinde
çalışmaya uygun olup, gerçek hayata uygulamasında kullanılan algılayıcı ve
sinyalizasyon sistemlerinin geliştirilmesi gerekmektedir. Tasarlanan algılayıcı sistem,
prototip üzerindeki yol mesafesi için yeterli olmakta ve azami 5 metre mesafede
çalışmaktadır. Karayolu genişliği göz önünde bulundurulursa bu mesafe yeterli
olmayacaktır. Bu tasarlanan algılayıcı sistem yerine yine ayrık alıcı vericili uzun
mesafede çalışabilen bir algılayıcı tercih edilmelidir. Bunun dışında tasarlanan sistem
elemanları gerçek hayata uygulamada sağlıklı bir şekilde çalışacaklardır.
Bu projenin uygulama alanı olarak trafik akışının çok yoğun olduğu bölgeler
seçilmelidir. Bu proje normal sinyalizasyon sistemlerine göre maliyetli olduğundan,
bütün kavşaklara uygulanması akılcı değildir. Gerçeklenmesi durumunda yakıt tasarrufu
ve araçların emisyon oranında kayda değer değişimler ortaya çıkacaktır.
6. DEĞERLENDİRME
Bu çalışmamızda sinyalizasyon sistemi, algılayıcı devreler ve kontrolör devreleri
oluşturduk. Sinyalizasyon sisteminin, PLC ile sürülebilmesi için röle devreleri
oluşturduk. Algılayıcı sistem için alıcı ve verici devreler oluşturduk. Bu kısımda kare
dalga osilatörleri, kızılötesi alıcısı TK 19 devresi, transistörlü akım yükselteç devresi
hakkında detaylı bilgi sahibi olduk. Bu devreleri bir ve birden fazla bir arada ve
karşılıklı çalışmalarını labaratuar ortamında gerçekleştirdik. Bu konuda karşımıza çıkan
birçok problemi çözümledik. Devrelerin etkileşimleri, birden fazla devrenin rezonansa
getirilmesi gibi zorluklar aşıldı.
Bu devreyi planladığımız şekilde gerçekleştirdik, bu proje algılayıcılarla
gerçeklenen bir proje olup, bizden sonraki arkadaşlar algılayıcı sayısını ve kalitesini
artırarak ya da kameralı ve görüntü işleyen sistemlerle daha akıllı bir hale getirebilirler.
KAYNAKLAR
[1]. Tunç, A., “Trafik Mühendisliği Uygulamaları”, 1. Baskı, Asil Yay. Dağ. Ltd,
2003.
[2]. Akpınar, S., “Süreç Denetimi”, 1. Baskı, O.M.U. Ders Notları, 2000
[3]. Kruse, Paul W., McGlauchlin, L. D., “Elements of Infrared Technology”, 2nd
Edition, John Wiley & Sons, Inc., 1963.
[4]. Hudson, Richard D., “Infrared Detectors”, 2nd
Edition, John Wiley & Sons, Inc.,
1924.
[5]. İbrahim, D., “555 Entegresi Zamanlama Devreleri”, 1. Baskı, Bileşim Yay. Fuar.
Tan. Hiz. A.Ş., 2005.
[6]. Çetin, R., “S7-200 PLC’ lerle Otomasyon İleri Seviye”, 1. Baskı, Ankara,
Türkiye, 2008.
[7]. Simens, “Simatic S7-200 Kullanım Klavuzu”, 1. Sürüm, Siemens A.Ş., İstanbul,
2002.
38
EK 1.
Ek 1. Akıllı kavşak komut listesi
39
Ek 1. (devamı)
40
Ek 1. (devamı)
EK 2.
STANDART ve KISITLAR FORMU
Tasarım Projesinin hazırlanmasında Standart ve Kısıtlarla ilgili olarak, aşağıdaki
soruları cevaplayınız.
1. Projenizin tasarım boyutu nedir? Açıklayınız.
110x110cm ahşap levha üzerine kağıt baskı yapıştırılmıştır. Üzerinde her biri
11cm olmak üzere 16 adet trafik lambası bulunmaktadır.
2. Projenizde bir mühendislik problemini kendiniz formüle edip, çözdünüz mü?
Evet, çözdük. 555 Kare dalga osilatörünün frekans değerini, direnç ve kapasite
değerlerini değiştirerek bulduk.
3. Önceki derslerde edindiğiniz hangi bilgi ve becerileri kullandınız?
Evet, 555 kare dalga osilatör devresini elektroniğe giriş, elektronik devreler I-II
dersleri sayesinde, algılayıcı devresini süreç denetimi dersinde edindiğimiz bilgiler
sayesinde kurduk.
4. Kullandığınız veya dikkate aldığınız mühendislik standartları nelerdir?
Bir devre tasarlıyorsak, devredeki elemanların ne olduğunu ve ne işe yaradıklarını
iyi bilmek gerekir, o devre hakkında gerekli formüller ve hesaplamaları önceden
öğrenilerek devre elemanları ona göre seçilmelidir. Eğer bir programlama yapıyorsak
uygulamada denemeden önce bilgisayar ortamında simulasyon yardımıyla
gerçekleştirdiğimiz program gözlemlenmelidir.
5. Kullandığınız veya dikkate aldığınız gerçekçi kısıtlar nelerdir?
a) Ekonomi
Ekonomik açıdan uygundur, algılayıcı devremizi kendimiz tasarladığımızdan
ekonomiktir.
b) Çevre sorunları:
Ortaya koyduğumuz proje yakıt tüketimini azaltıp, egzoz gazları salınımını
azaltmaya yönelik olduğundan çevrenin daha az kirlenmesini sağlar.
42
c) Sürdürülebilirlik:
PLC programı yaygın, yenilenme ve yeniliklere açık olduğundan sürdürülebilirdir,
alıcı kısımlar geliştirilerek daha yeni teknolojiler uygulanabilir.
d) Üretilebilirlik:
Bu sistem çok basit bölümlerden oluştuğundan üretime geçilebilir.
e) Etik:
Bu projede izinsiz kullanılan herhangi bir bilgi ya da eleman olmadığından etik
kurallara aykırı değildir.
f) Sağlık:
Uygulanması durumunda çevre kirlemesini azalttığından çevre sağlığı açısından
faydalıdır.
g) Güvenlik:
Akıllı kavşak uygulaması bekleme sürelerini ve ışık geçişlerini düzenlediğinde
kazaları azaltacaktır, güvenlik yönünden faydalıdır.
h) Sosyal ve politik sorunlar:
Sosyal açıdan, trafikte insanların beklemelerini azaltarak agresifleşmelerini
azalttığı için sosyal yönden de yararlıdır. Politik açıdan bir şey teşkil etmemektedir.
Projenin Adı PLC ile Akıllı Kavşak Sistemi
Projedeki Öğrencilerin
adları
Cihad Özyurt – Samed Lale
Tarih ve İmzalar 25.05.2012
ÖZGEÇMİŞ
Cihad ÖZYURT
1986 yılında Ordu’da doğdu. İlköğrenimini Ordu Merkez İlköğretim, ortaöğretim
ve liseyi de Ordu Anadolu Lisesinde tamamladı. Karadeniz Teknik Üniversitesi Elektrik
Elektronik Mühendisliği 7. Sınıf öğrencisi olup birçok sportif faaliyette bulunmuştur.
Üniversite Dağcılık ve Kış Sporları Kulübünün bir yıl başkanlığını dört yıl da
eğitmenliğini yapmıştır.
Samed LALE
1986 yılında Kayseri’de doğdu. İlköğrenim ve ortaöğrenimini Kayseri Hacı
Mustafa Gazioğlu İlköğretim Okulunda, liseyi Kayseri Melikgazi Lisesinde tamamladı.
Karadeniz Teknik Üniversitesi Elektrik Elektronik Mühendisliği 6. Sınıf öğrencisidir.
Orta düzeyde İngilizce biliyor. Matlab, Microsoft programları, C++, PLC programlama
dillerini biliyor.
