48
T.C. KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü PLC KONTROLLÜ FINDIK BOY AYIRMA VE PAKETLEME Adı Soyadı 210275 Mehmet EKİNCİ 210238 Mustafa ATİLA DANIŞMAN Prof. Dr. A.Sefa AKPINAR Mayıs 2013 TRABZON

PLC KONTROLLÜ FINDIK BOY AYIRMA VE PAKETLEME · 4 Tek Fazlı Asenkron Motor 5 Redüktörlü DC Motor 6 Güç Kaynağı 7 Röle 8 Yeil Sinyal Lambası 9 Sarı Sinyal Lambası 10 Kırmızı

  • Upload
    vudang

  • View
    232

  • Download
    3

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: PLC KONTROLLÜ FINDIK BOY AYIRMA VE PAKETLEME · 4 Tek Fazlı Asenkron Motor 5 Redüktörlü DC Motor 6 Güç Kaynağı 7 Röle 8 Yeil Sinyal Lambası 9 Sarı Sinyal Lambası 10 Kırmızı

T.C.

KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ

Mühendislik Fakültesi

Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü

PLC KONTROLLÜ FINDIK BOY AYIRMA

VE PAKETLEME

Adı Soyadı

210275 Mehmet EKİNCİ

210238 Mustafa ATİLA

DANIŞMAN

Prof. Dr. A.Sefa AKPINAR

Mayıs 2013

TRABZON

Page 2: PLC KONTROLLÜ FINDIK BOY AYIRMA VE PAKETLEME · 4 Tek Fazlı Asenkron Motor 5 Redüktörlü DC Motor 6 Güç Kaynağı 7 Röle 8 Yeil Sinyal Lambası 9 Sarı Sinyal Lambası 10 Kırmızı

T.C.

KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ

Mühendislik Fakültesi

Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü

PLC KONTROLLÜ FINDIK BOY AYIRMA

VE PAKETLEME

Adı Soyadı

210275 Mehmet EKİNCİ

210238 Mustafa ATİLA

DANIŞMAN

Prof. Dr. A.Sefa AKPINAR

Mayıs 2013

TRABZON

Page 3: PLC KONTROLLÜ FINDIK BOY AYIRMA VE PAKETLEME · 4 Tek Fazlı Asenkron Motor 5 Redüktörlü DC Motor 6 Güç Kaynağı 7 Röle 8 Yeil Sinyal Lambası 9 Sarı Sinyal Lambası 10 Kırmızı

LİSANS BİTİRME PROJESİ ONAY FORMU

Mehmet EKİNCİ ve Mustafa ATİLA tarafından Prof. Dr. A.Sefa AKPINAR yönetiminde

hazırlanan “PLC KONTROLLÜ FINDIK BOY AYIRMA VE PAKETLEME” başlıklı lisans

bitirme projesi tarafımızdan incelenmiş, kapsamı ve niteliği açısından bir Lisans Bitirme

Projesi olarak kabul edilmiştir.

Danışman : Unvanı Adı ve SOYADI Prof. Dr. Adem Sefa AKPINAR

Jüri Üyesi 1 : Unvanı Adı ve SOYADI Prof. Dr. Cemil GÜRÜNLÜ

Jüri Üyesi 2 : Unvanı Adı ve SOYADI Yrd. Doç. Dr. H. İbrahim

OKUMUŞ

Bölüm Başkanı : Unvanı Adı ve SOYADI

Prof. Dr. İsmail H. ALTAŞ

Page 4: PLC KONTROLLÜ FINDIK BOY AYIRMA VE PAKETLEME · 4 Tek Fazlı Asenkron Motor 5 Redüktörlü DC Motor 6 Güç Kaynağı 7 Röle 8 Yeil Sinyal Lambası 9 Sarı Sinyal Lambası 10 Kırmızı

iii

ÖNSÖZ

Bu tez Bitirme Projesi dersi kapsamında hazırlanmıştır. Bitirme Projesi dersi 8.

Yarıyılda alınması zorunlu bir derstir. Bu dersin ve tezin yazılış amacı bizlere

mühendislik problemlerinin çözümüne proje tasarlayıp uygulamaya koyma becerisi

kazandırmaktır.

Bu çalışmayı destekleyen Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölüm Başkanlığına,

bize bu sorumluluğu veren ve gelişmemize katkısı olan bitirme danışmanımız Sn. Prof.

Dr. Adem Sefa AKPINAR’a, tez çalışmamız süresince değerli görüş ve bilgilerini

bizimle paylaşan Yılmazlar Makineye, ayrıca laboratuar sorumlusu Yüksel SALMAN’a

ve son olarak da üzerimizde en çok emeği bulunan ailemize teşekkürü bir borç

biliyoruz.

Mayıs 2013

Mehmet EKİNCİ

Mustafa ATİLA

Page 5: PLC KONTROLLÜ FINDIK BOY AYIRMA VE PAKETLEME · 4 Tek Fazlı Asenkron Motor 5 Redüktörlü DC Motor 6 Güç Kaynağı 7 Röle 8 Yeil Sinyal Lambası 9 Sarı Sinyal Lambası 10 Kırmızı

iv

İÇİNDEKİLER Sayfa No

Lisans Bitirme Projesi Onay Formu .................................................................................ii

Önsöz ...............................................................................................................................iii

İçindekiler ........................................................................................................................iv

Özet .............................................................................................................................….vi

Semboller Ve Kısaltmalar Özet ......................................................................................vii

Şekil Listesi ...................................................................................................................viii

1.GİRİŞ ............................................................................................................................. 1

2.TEORİK ALTYAPI ....................................................................................................... 3

2.1. PLC (Programlanabilir Lojik Denetleyiciler) ................................................... 3

2.1.1. PLC’ nin Tanımı ................................................................................. 4

2.1.2. PLC’lerin Tarihçesi .............................................................................. 5

2.1.3. PLC’lerin Uygulama Alanları .............................................................. 6

2.1.4. PLC’nin Yapısı .................................................................................... 6

2.1.4.1. İşlemci .......................................................................................... 7

2.1.4.2. Bellek ........................................................................................... 7

2.1.4.2.1. Sistem Belleği ..................................................................... 7

2.1.4.2.2. Program ve Veri Belleği ..................................................... 7

2.1.4.3. Giriş Birimi .................................................................................. 8

2.1.4.4. Çıkış Birimi .................................................................................. 9

2.1.4.5. Programlayıcı Birim ................................................................... 11

2.1.4.6. Güç Kaynağı .............................................................................. 11

2.1.5. PLC'nin Elektromekanik Röle ve Kontaktörlerle Karşılaştırılması .. 11

2.1.6. PLC’nin PC’lerle Karşılaştırılması .................................................. 12

2.2. Sensörler (Algılayıcılar) ................................................................................ 12

2.2.1. Kapasitif Sensörler ............................................................................. 13

2.2.2. Fotosel Sensörler ................................................................................ 13

2.3. Motorlar ......................................................................................................... 14

2.3.1. Tek Fazlı Asenkron Motor ................................................................. 15

2.3.1.1. Sürekli Kondansatörlü Tek Fazlı Motorlar ............................... 16

2.3.2. Sürekli Mıknatıslı DC Motor ............................................................. 17

2.4. Röleler ........................................................................................................... 19

Page 6: PLC KONTROLLÜ FINDIK BOY AYIRMA VE PAKETLEME · 4 Tek Fazlı Asenkron Motor 5 Redüktörlü DC Motor 6 Güç Kaynağı 7 Röle 8 Yeil Sinyal Lambası 9 Sarı Sinyal Lambası 10 Kırmızı

v

3. ÇALIŞMA YAPISI ..................................................................................................... 21

3.1. Toplama Kabı ................................................................................................. 23

3.2. Konveyör Bant ............................................................................................... 25

3.3. Elek Sistemi .................................................................................................... 26

3.4. Proje Akış Diyagramı ..................................................................................... 28

3.5. Yazılım ........................................................................................................... 29

4. SONUÇLAR ............................................................................................................... 33

5. KAYNAKÇA .............................................................................................................. 34

6. EKLER ........................................................................................................................ 35

Ek-1:Standartlar ve Kısıtlar Formu ................................................................................. 36

ÖZGEÇMİŞ .................................................................................................................... 39

Page 7: PLC KONTROLLÜ FINDIK BOY AYIRMA VE PAKETLEME · 4 Tek Fazlı Asenkron Motor 5 Redüktörlü DC Motor 6 Güç Kaynağı 7 Röle 8 Yeil Sinyal Lambası 9 Sarı Sinyal Lambası 10 Kırmızı

vi

ÖZET

Hazırlanan bu tez bitirme projesi dersi kapsamında "PLC Kontrollü Fındık Boy

Ayırma ve Paketleme" konulu proje tezidir. Çotanağından ayrılan fındığın PLC kontrolü

ile boylarının belirlenen ebatlara ayrılmasını ve bunların paketlenmesini kapsamaktadır.

Karadeniz Bölgesinde yaygın olarak yetiştirilen ve başlıca geçim kaynağı olan

fındığın üreticiye daha az maliyet ile daha çok gelir getirmesi amacı ile yapılmıştır.

Ayrıca üretilen makinede enerji verimliliği de göz önüne alınmıştır. Yapılan makinede

amaç, fındıkların boylarına göre ayırt edilmesi ve bunların paketlenmesinin otomatik

olarak yapılmasıdır. Tüm bu işlemler yapılırken insan gücünden minimum oranda

yararlanılmış ve otomasyon ağırlıklı olarak yapılmıştır.

Proje üç aşamadan oluşmaktadır. Birinci aşamada proje için gerekli olan otomasyon

sistemi ve kullanılması gereken elemanların teknik özelliklerinin araştırılmış ve seçimi

yapılmıştır. Bu malzemeler hakkında teorik bilgi verilmiştir.

İkinci bölümde oluşturulan projenin tasarımı anlatılmıştır. Toplama kabı, konveyör

bant ve elek sisteminin teorik olarak AutoCAD 3D'de çizimleri, tasarıma ait alt çizimler

ve mekanik aksamın tasarımının yapılması bu bölümde anlatılmıştır.

Üçüncü bölümde tasarlanan sistemin yazılım ve deneme testleri yapılmıştır. Ayrıca

fındığın işlenmesine yönelik alanda faaliyet gösteren kuruluşlardan sistemin tasarımının

optimum bir şekilde yapılması konusunda bilgi alınmıştır.

Page 8: PLC KONTROLLÜ FINDIK BOY AYIRMA VE PAKETLEME · 4 Tek Fazlı Asenkron Motor 5 Redüktörlü DC Motor 6 Güç Kaynağı 7 Röle 8 Yeil Sinyal Lambası 9 Sarı Sinyal Lambası 10 Kırmızı

vii

SEMBOLLER VE KISALTMALAR

f Frekans

p Çift kutup sayısı

s Kayma

nr Rotor hızı

ns Stator döner alan hızı

R Direnç

C Kapasite

DC Doğru Akım

AC Alternatif Akım

CPU Merkezi İşlem Birimi

PLC Programlanabilir Lojik Kontrolör

ASM Asenkron Motor

STL PLC komut listesi

Page 9: PLC KONTROLLÜ FINDIK BOY AYIRMA VE PAKETLEME · 4 Tek Fazlı Asenkron Motor 5 Redüktörlü DC Motor 6 Güç Kaynağı 7 Röle 8 Yeil Sinyal Lambası 9 Sarı Sinyal Lambası 10 Kırmızı

viii

ŞEKİL LİSTESİ Sayfa No

Şekil 2.1. PLC Genel Gösterim 5

Şekil 2.2. PLC Temel Kısımları 6

Şekil 2.3. PLC’nin iç yapısı 8

Şekil 2.4. PLC 220 V AC gerilim ile uyarılan bir giriş birimi 9

Şekil 2.5. PLC 24 V DC gerilim ile uyarılan bir giriş birimi 9

Şekil 2.6. PLC röleli çıkış birimi 10

Şekil 2.7. PLC transistörlü çıkış birimi 10

Şekil 2.8. Elektrik motorları türleri 15

Şekil 2.9. Tek fazlı sincap kafes türü ASM şeması 16

Şekil 2.10. Tek fazlı sürekli kapasiteli ASM şeması 17

Şekil 2.11. 24V DC redüktörlü motor 18

Şekil 2.12. Basit bir rölenin iç yapısı 20

Şekil 3.1. Makinenin 3D çizimi(Üstten görünümü) 22

Şekil 3.2. Makinenin 3D çizimi (Yandan görünümü) 22

Şekil 3.3. Kapak açma-kapama mekanizması 23

Şekil 3.4. Kapak açma-kapama devresi 24

Şekil 3.5. Toplama kabı üstten görünümü 24

Şekil 3.6. Konveyör bant görünümü 25

Şekil 3.7. Eleklerin üstten görünümü 26

Şekil 3.8. Elek mekanizması 27

Şekil 3.9. Proje akış diyagramı 28

Şekil 3.10. Çalışmada kullanılan PLC programının ladder olarak yazımı 30

Şekil 3.11. Çalışmada kullanılan PLC programının liste olarak yazımı 32

Şekil 4.1. Projenin son hali 33

Page 10: PLC KONTROLLÜ FINDIK BOY AYIRMA VE PAKETLEME · 4 Tek Fazlı Asenkron Motor 5 Redüktörlü DC Motor 6 Güç Kaynağı 7 Röle 8 Yeil Sinyal Lambası 9 Sarı Sinyal Lambası 10 Kırmızı

1

1.GİRİŞ

Karadeniz Bölgesinde en yaygın yetiştirilen tarım ürünü olan fındığın ihtiyaca göre

boy ve kalitesini ayırt etmek gerekmektedir. Bizim projemiz de bu ihtiyaca bir çözüm

niteliğindedir.

Projemizin amacı PLC ile farklı boyutlardaki fındıkların ayrılması ve

paketlenmesidir. İlk adımda fındıklar toplama kabına boşaltılır ve toplama kabındaki

fındıkların miktarı belirli bir seviyeye ulaştığında toplama kabı kapağı açılmaktadır.

Kapak açıldığında dökülen fındıklar konveyör bant vasıtasıyla elemenin yapıldığı

sisteme aktarılmaktadır. İki farklı elek sisteminde bulunan değişik çaplardaki

deliklerden fındıklar elenmektedir. Bu eleme işlemi sonucunda küçük çaptaki fındıklar

alt eleklerde toplanacak, büyük çaptaki fındıklar ise üst eleklerde birikecektir. Eleklere

verilen özel şekil sayesinde fındıkların elekten paketlenecek bölmelere taşınması

kolaylıkla sağlanmaktadır. Tüm bu işlemler sonucunda fındıklar üç farklı ebatta

ayrılmış ve paketlenmiş olacaktır.

Fındık ve benzeri ürünlerin üretiminin yaygın olarak yapıldığı bölgelerde bu işlevi

yapabilen makinelere ihtiyaç duyulmaktadır. Boyutlarının çok büyük, fiyatlarının çok

yüksek olmasından dolayı sadece ticari alanda faaliyet gösteren firmalar tarafından bu

işlem yapılmaktadır. Bu da üreticiye ya ek maliyet getirmekte ya da ürününün

ayrıştırılmadan daha düşük fiyatlara satılmasına neden olmaktadır. Tasarladığımız

makine ile bu sorunlara ekonomik yoldan bir çözüm getireceğimizin kanısındayız.

Page 11: PLC KONTROLLÜ FINDIK BOY AYIRMA VE PAKETLEME · 4 Tek Fazlı Asenkron Motor 5 Redüktörlü DC Motor 6 Güç Kaynağı 7 Röle 8 Yeil Sinyal Lambası 9 Sarı Sinyal Lambası 10 Kırmızı

2

Çizelge 1.1. Çalışma takvimi

Tarih

Yapılan İş

MART

NİSAN

MAYIS

3.

Hafta

4.

Hafta

1.

Hafta

2.

Hafta

3.

Hafta

4.

Hafta

1.

Hafta

2.

Hafta

Literatür

Araştırması

Yapımı

X X

Teorik

Araştırma

Yapılması

X

3 Boyutlu

Tasarımının

Yapılması

X

Toplama

Kabı

Tasarımı

X X

Konveyör

Bant

Tasarımı

X X X

Elek

Tasarımı

X X X

Bitirme

Projesinin

Hazırlanması

X X X X

Teslim

X

Çizelge 1.1’de proje boyunca uygulanan iş-zaman çizelgesi verilmiştir.

Çizelge 1.2. Kişi-Zaman Çizelgesi

Yapılan İş Teorik

Araştırma

Toplama

Kabı

Konveyör

Bant

Elek

Sistemi

Makine

Tasarımı

Mehmet

EKİNCİ

13 Gün 10 Gün 40 Gün 20 Gün 13 Gün

Mustafa

ATİLA

13 Gün 25 Gün 15 Gün 25 Gün 13 Gün

Çizelge 1.2.’de projede görev alan kişilerin yaptığı işler ve çalışma süreleri verilmiştir.

Page 12: PLC KONTROLLÜ FINDIK BOY AYIRMA VE PAKETLEME · 4 Tek Fazlı Asenkron Motor 5 Redüktörlü DC Motor 6 Güç Kaynağı 7 Röle 8 Yeil Sinyal Lambası 9 Sarı Sinyal Lambası 10 Kırmızı

3

2.TEORİK ALTYAPI

Çizelge 2.1. Kişi-Zaman Çizelgesi

Sıra No Malzeme Adı

1 PLC

2 Kapasitif Sensör

3 Fotosel Sensör (reflektörlü)

4 Tek Fazlı Asenkron Motor

5 Redüktörlü DC Motor

6 Güç Kaynağı

7 Röle

8 Yeşil Sinyal Lambası

9 Sarı Sinyal Lambası

10 Kırmızı Sinyal Lambası

11 Start Butonu

12 Stop Butonu

13 Acil Stop Butonu

Çizelge 2.1.’de projede kullanılan malzemelerin listesi verilmiştir.

2.1. PLC (Programlanabilir Lojik Denetleyiciler)

Programlanabilir lojik denetleyiciler endüstriyel kontrol sistemlerinin tasarımı için

geliştirilmiş, endüstriyel çevre koşullarında çalışabilecek biçimde tasarlanmış bir

endüstriyel bilgisayardır. Endüstriyel otomasyonda hem kumanda sistemleri hem de

geri beslemeli otomasyon sistemlerinin gerçeklenmesi için kullanılabilir. Schneider

PLC otomasyon sistemlerinde en çok kullanılan markalardan biridir. Biz de projemizde

otomasyonu gerekli giriş ve çıkış sayılarını, gerekli program hafızasını belirleyerek ve

malzemelerin çalışma gerilim türleri göz ününe alarak Schneider PLC ailesine ait olan

TWIDO MODULE 12 Input /8 Output DC/DC/Röle tipi PLC seçilmiştir.

Page 13: PLC KONTROLLÜ FINDIK BOY AYIRMA VE PAKETLEME · 4 Tek Fazlı Asenkron Motor 5 Redüktörlü DC Motor 6 Güç Kaynağı 7 Röle 8 Yeil Sinyal Lambası 9 Sarı Sinyal Lambası 10 Kırmızı

4

2.1.1. PLC’ nin Tanımı

Bir programlanabilir lojik denetleyici (Programmable Logic Controller – PLC),

hafızasına yüklenen program akışı dahilinde girişleri okuyup programda istenen

denetim işaretlerini üreten ve çıkışa aktaran özel amaçlı bir mikrobilgisayardır.[1]

PLC'ler birçok aygıtın kombinasyonundan oluşmaktadır. Röle, zamanlayıcı ve

benzeri kontrol elemanlarının yerine dizayn edilmiş ve bunların bir araya gelerek

yapabileceği işlemleri tek başına yapabilmektedir. Belleğine yüklenmiş olan program

dahilinde, girişlerine gelen işaretler doğrultusunda çıkışlarına bağlanmış olan cihazları

kontrol eder. PLC, sayısal işlemleri, zamanlama(Timer), sayıcı(Counter), veri

işleme(Data Process), karşılaştırma(Compare), sıralama(Sorting), kendi bünyesinde 8

bitlik bilgi transferi ile programlama imkanı sağlanmış, giriş bilgilerini kullanarak, çıkış

ünitelerine atayan giriş-çıkış, bellek, mikroişlemci ve programlayıcı bölümlerinden

oluşan bir entegre sistemdir. Şekil 2.1.'de burada bahsedilen PLC'nin genel yapısı açık

bir şekilde gösterilmektedir.

PLC bir sistemi minimum insan gücüyle kendi kendine işlemesini sağlayan bir

otomatik kontrol birimidir.[2]

1969’dan beridir endüstriyel uygulamalarında kullanılmaya başlanmıştır. Son 15

yıldır Siemens, Omron, Mitsubishi, Schneider, General Electric gibi birçok firma

tarafından, programlama algoritmaları birbirine benzeyen, aralarında firmalara özgü

üstünlükleriyle ayrılan PLC sistemlerini geliştirmeleriyle otomatik kontrol sistemleri,

güvenlik, hız ve üstün kalitenin yanı sıra, yeni üretimler için kumanda sistemlerinin

yeniden oluşturulması montajı ve bağlantıları yapmadan sadece PLC programlama ile

halledilmesi büyük bir avantaj sağlamıştır.

Bünyesindeki programlarla hareket ettiklerinden dolayı aynı makinede çeşitli

programlar yazılarak değişik parçalar otomatik olarak imal edilebilmekte ve zamandan

tasarruf edebilmektedir.

PLC sistemleri, üzerinde bulunan ekran sayesinde çok hatlı sanayi sistemlerindeki

hatlarda meydana gelen arızanın yerini kolayca tespit edebilme ve arızayı

giderilmesinde zamandan tasarruf imkânı sağlamaktadır.

Page 14: PLC KONTROLLÜ FINDIK BOY AYIRMA VE PAKETLEME · 4 Tek Fazlı Asenkron Motor 5 Redüktörlü DC Motor 6 Güç Kaynağı 7 Röle 8 Yeil Sinyal Lambası 9 Sarı Sinyal Lambası 10 Kırmızı

5

Şekil 2.1. PLC genel gösterimi

2.1.2. PLC’lerin Tarihçesi

1968- İlk PLC dizaynı (General Motor)

1969- Otomotiv endüstrisi için ilk PLC imalatı

1971- PLC’nin otomotiv sanayi dışında uygulanması

1972- PLC’lere zamanlama(Timer) ve saymanın(Counter) ilave edilmesi

1973- Matris işlemleri ve yazıcı kontrolü ilavesi

1974- Ekranlı programlamanın başlaması

1975- Analog PID kontrol ilave edilmesi

1976- PLC’lerin seri üretimde kullanılması

1977- Çok küçük PLC’lerin imalatı

1978- PLC kullanımının yaygınlaşması

1981- Doğrudan bilgisayarla programlanması

1983- Birçok PLC’nin network şeklinde kullanılması

1990- PLC’lerin Ladder (Merdiven) diyagramıyla programlanması

1998 - Bazı uygulamalarda PLC’nin yerini PC’lerin alması

2012 - ..........

Page 15: PLC KONTROLLÜ FINDIK BOY AYIRMA VE PAKETLEME · 4 Tek Fazlı Asenkron Motor 5 Redüktörlü DC Motor 6 Güç Kaynağı 7 Röle 8 Yeil Sinyal Lambası 9 Sarı Sinyal Lambası 10 Kırmızı

6

2.1.3. PLC’lerin Uygulama Alanları

Günümüzde PLC kullanımı hızla artmaktadır. Bunun nedenleri arasında PLC’nin

özellikle sanayilerin otomasyonunda, asansör tesisatlarında, robotik sistemlerde, akıllı

trafikte, otomatik paketlemede, akıllı ev otomasyonunda, enerji dağıtımında, taşıma

bantlarında, doldurma sistemlerinde ve daha birçok alanda üretimi destekleyen

sistemlerde kullanılmasını sıralayabiliriz.

Ayrıca kullanımdan doğan verim artışının ve ürün maliyetinin minimuma düşmesini

de katabiliriz. Kullanım alanı hemen hemen sınırsız olan PLC’ler, paketleme, cam,

otomotiv, kauçuk ve plastik sanayi, uzay ve uçak sanayi, metal sanayi, enerji dağıtım

sistemleri gibi büyük küçük birçok sektörde uygulanmaktadır. Önemli olan uygulama

için uygun olan PLC’nin seçilmesidir.

2.1.4. PLC’nin Yapısı

PLC hafızasına yüklenmiş olan program akışı dâhilinde, girişlerine verilen sinyallere

göre istenilen kontrol sinyallerini üreten ve bunları çıkışlara aktaran özel bir

mikrobilgisayardır.[3]

Şekil 2.2. PLC temel kısımları

Page 16: PLC KONTROLLÜ FINDIK BOY AYIRMA VE PAKETLEME · 4 Tek Fazlı Asenkron Motor 5 Redüktörlü DC Motor 6 Güç Kaynağı 7 Röle 8 Yeil Sinyal Lambası 9 Sarı Sinyal Lambası 10 Kırmızı

7

Bir PLC’de şu ana kısımlar bulunur:

1. Mikrobilgisayar (sayısal işlemci ve bellek)

2. Giriş/çıkış üniteleri

3. Programlayıcı

4. Güç kaynağı ve ana kasa.

Bu kısımlar dışında kalıcı bellek birimi, genişleme birimi, yedek güç kaynağı ve

iletişim arabirimi gibi elemanlar da bulunur. Şekil 2.2.’de PLC’nin temel kısımları

görülmektedir.

2.1.4.1. İşlemci

PLC’nin beyni olarak da düşünülebilir. Hafızada bulunan programın gerektirdiği

bütün aritmetik, mantık ve veri işleme gibi işlemler işlemcide gerçekleşir.

2.1.4.2. Bellek

Bellek biriminin görevi verileri tutmak ve istenildiğinde ilgili bölümlere

göndermektir. Bellek, sistem belleği, program belleği ve veri belleği gibi bölümlerden

oluşur.

2.1.4.2.1. Sistem Belleği

Sistem belleği, PLC işletim sisteminin yüklü olduğu bellek alanıdır.

2.1.4.2.2. Program ve Veri Belleği

Program belleği, kullanıcının yazdığı programın yüklendiği bellektir. Veri belleği ise

giriş-çıkış sinyallerinin durumlarının kaydedildiği giriş-çıkış görüntü belleği ve

kullanıcının kullanımına ayrılmış bellekten oluşur. Şekil 2.3.'de PLC giriş ve çıkışlarına

bağlanan aygıtlar ve PLC iç yapısı daha detaylı olarak gösterilmiştir.

Page 17: PLC KONTROLLÜ FINDIK BOY AYIRMA VE PAKETLEME · 4 Tek Fazlı Asenkron Motor 5 Redüktörlü DC Motor 6 Güç Kaynağı 7 Röle 8 Yeil Sinyal Lambası 9 Sarı Sinyal Lambası 10 Kırmızı

8

HaberleşmeYolu

Şekil 2.3. PLC’nin iç yapısı

2.1.4.3. Giriş Birimi

Kontrol edilmek istenen sistemle ilgili kumanda ve algılama elemanlarından gelen

sinyallerin lojik gerilim seviyelerine çevrildiği birimdir.

Şekil 2.4.’de 200-240V AC gerilim ile uyarılan bir giriş birimi devresi, şekil 2.5.’de

24V DC gerilim ile uyarılan bir giriş birimi devresi verilmiştir. PLC giriş birimi

devresine gelen bir işaretin lojik 1 ve lojik 0 kabul edildiği alt ve üst sınırlar mevcuttur.

Buton, algılayıcı, kontak

GİRİŞ BİRİMİ

ÇIKIŞ BİRİMİ

Çıkış görüntü belleği

MERKEZİ İŞLEM BİRİMİ

CPU

Giriş görüntü belleği

BELLEK

Kontaktör, motor, röle

Page 18: PLC KONTROLLÜ FINDIK BOY AYIRMA VE PAKETLEME · 4 Tek Fazlı Asenkron Motor 5 Redüktörlü DC Motor 6 Güç Kaynağı 7 Röle 8 Yeil Sinyal Lambası 9 Sarı Sinyal Lambası 10 Kırmızı

9

Şekil 2.4. PLC 220 V AC gerilim ile uyarılan bir giriş birimi

Şekil 2.5. PLC 24 V DC gerilim ile uyarılan bir giriş birimi

2.1.4.4. Çıkış Birimi

PLC’ler girişine uygulanan lojik gerilim seviyelerindeki sinyalleri, kontrolünün

yapıldığı sistemdeki röle, kontaktör, selenoid gibi kumanda elemanlarını çalışmasına

uygun elektrik sinyallerine dönüştüren birimdir.[2]

Page 19: PLC KONTROLLÜ FINDIK BOY AYIRMA VE PAKETLEME · 4 Tek Fazlı Asenkron Motor 5 Redüktörlü DC Motor 6 Güç Kaynağı 7 Röle 8 Yeil Sinyal Lambası 9 Sarı Sinyal Lambası 10 Kırmızı

10

Şekil 2.6.’da kontaktör süren röle çıkışlı bir çıkış birimi bulunmaktadır. Şekil 2.7.’de

ise transistör çıkışlı bir birimi bulunmaktadır.

Her çıkışın gerilimleri farklı olabilir. Bundan dolayı farklı gerilimlere sahip çıkışlar

bağlanabilir.

Şekil 2.6. PLC röleli çıkış birimi

Şekil 2.7. PLC transistörlü çıkış birimi

Page 20: PLC KONTROLLÜ FINDIK BOY AYIRMA VE PAKETLEME · 4 Tek Fazlı Asenkron Motor 5 Redüktörlü DC Motor 6 Güç Kaynağı 7 Röle 8 Yeil Sinyal Lambası 9 Sarı Sinyal Lambası 10 Kırmızı

11

2.1.4.5. Programlayıcı Birim

Sistemin kontrolü için yazılan programın PLC’ye yüklenmesi bu birimin görevidir.

Bu birim kişisel bilgisayarlara yüklenmiş olan bir yazılım veya mikroişlemci tabanlı

özel bir el aygıtı olabilir. Programın yazımına, PLC’ye aktarımına ve çalışma esnasında

giriş-çıkışlar, kaydedicilerin durumlarının gözlemlenmesine ve gerektiği takdirde

değiştirilmesine imkân tanımaktadır.

2.1.4.6. Güç Kaynağı

PLC ile birlikte olabileceği gibi PLC’den ayrı da olabilir. PLC modeline göre giriş

gerilimi 24 V DC veya 110 V, 220 V AC olabilir. Güç kaynağı; mikroişlemci, bellek ve

giriş-çıkış modülleri için enerji kaynağı görevini üstlenir. Bizim kullandığımız TWIDO

PLC 24 V DC girişe sahiptir.

2.1.5. PLC'nin Elektromekanik Röle ve Kontaktörlerle Karşılaştırılması

-Süreci denetleme yeteneğinin olması,

-Belirli bir belleğe sahip olması,

-Belirli bir mantığa dayanması,

-Belirli bir sıralama yapma yeteneğinin varlığı,

-Belirli bir zamanlama yapma yeteneğinin olması,

-Aritmetik işlem yapma yeteneği,

-Sayma işlemleri yapma yeteneğinin olması,

-Daha güvenilir ve kolay programlanabilme,

-Daha uzun ömürlü ve daha hızlı olması,

-Daha az enerji kullanma ve az yer kaplaması.

PLC'yi elektromekanik röle ve kontaktörlerden ayıran başlıca özelliklerdir.

Page 21: PLC KONTROLLÜ FINDIK BOY AYIRMA VE PAKETLEME · 4 Tek Fazlı Asenkron Motor 5 Redüktörlü DC Motor 6 Güç Kaynağı 7 Röle 8 Yeil Sinyal Lambası 9 Sarı Sinyal Lambası 10 Kırmızı

12

2.1.6. PLC’nin PC’lerle Karşılaştırılması

Bir PC bir PLC’den paket yapısı yazılım bakımından farklıdır. Bunlar :

1- Paket yapısı farklılığı sonucu PLC nemli, yağlı, kirli ortamlarda çalışmaya daha

uygundur. Buna rağmen endüstriyel amaçlı yapılan PC’ler bu olumsuz etmenler dikkate

alınarak yapılmaktadır.

2- PLC’lerin yazılımları kontrol kumanda içingerekli programın yapımına uygundur.

Endüstriyel amaçlı PC’ler bu özelliğe sahiptir ama normal PC’lerde yoktur. Ancak

uygun uyuşum program ve devreleri ile bu PC’ler PLC görevi görebilirler.

3- PLC’ler imalat aşamasında kontrol ve kumanda yeteneği özellikle dikkate alınır. Bu

amacın gereği olarak statik anahtar ve statik rölelerle donatılır. Bunlar merkezi işlem

birimi tarafından belleğe alınan program doğrultusunda açılıp kapanır. Böylece çıkış

aygıtları durdurulur yada çalıştırılır.

4- PLC’lerde arızaya teşhis koyma ve giderme oldukça kolaydır. Oysa PC’lerde arızayı

bulma ve giderme hem zor hem de zaman alıcıdır. Daha detaylı bilgiye [3] numaralı

kaynaktan ulaşılabilir.

2.2. Sensörler (Algılayıcılar)

Algılayıcılar(sensörler) endüstriyel ortam ile endüstriyel amaçlı kontrol cihazlarını

birbirine bağlayan elektronik devrelerdir. Bu elemanlar otomasyonda koruma, kontrol,

görüntüleme ve daha sayamayacağımız birçok alanda kullanılmaktadır.

Sensörler, kullanılan sistemin akışı, makinelerin takibi, üretimin düzeni açısından

kullanılması oldukça faydalı sistem elemanlarıdır. Algılayıcılar genellikle konum, sayı

ve seviye bilgisi verirler. Projemizde gerekli algılama işlemlerini yapmak üzere

kapasitif ve fotosel sensörlerden yararlanılmıştır.

Page 22: PLC KONTROLLÜ FINDIK BOY AYIRMA VE PAKETLEME · 4 Tek Fazlı Asenkron Motor 5 Redüktörlü DC Motor 6 Güç Kaynağı 7 Röle 8 Yeil Sinyal Lambası 9 Sarı Sinyal Lambası 10 Kırmızı

13

2.2.1. Kapasitif Sensörler

Kapasitif sensör, cismin bir kapasitenin üretmiş olduğu elektriksel alanına

yaklaşmasıyla, cismin neden olduğu kapasite değişimini algılayan algılayıcıdır.

Kapasite değişiminin büyüklüğü aşağıdaki maddelere bağlıdır:

• Sensör algılama yüzeyinin önünden geçen cismin uzaklığı

• Sensör algılama yüzeyinin önünden geçen cismin konumu

• Maddenin şekil ve boyutları

• Maddenin dielektrik katsayısı

Kapasitif algılayıcılar, iletken olan ya da olmayan her türlü malzemeyi algılama

yeteneğine sahiptirler. Algılayıcının algılama işlemi cismin hareket edip etmesinden

bağımsızdır. En önemli etken mesafedir, cismin geçiş hızı ve yüzeyi pek önemli

değildir. Kapasitif algılayıcılar kapasite plakaları arasına düşük bir gerilimle

çalıştığından ve düşük bir enerji harcadığı için anahtar yakınlarında hiçbir malzemeye

statik elektriklemeden dolayı bozucu bir etki olmaz. Pratik olarak hedefteki algılanacak

maddeye hiç bir etki yapmadan çalışır. Projede fındık toplama kabında bu sensörden

faydalanılmıştır.

2.2.2. Fotosel Sensörler

Optik ya da fotosel algılayıcılar, algılanacak cisimle fiziki bir temasta bulunmadan

algılama yapma olanağı sağlarlar. Fotosel algılayıcılar birçok endüstriyel otomasyon

sisteminde temas gerektirmemeleri ve güvenilir algılama gerçekleştirdikleri için sıklıkla

kullanılmaktadırlar. Fotosel sensörler de genel olarak kullanılan ışık türü kızılötesidir.

Fotosel algılayıcılarda, temel olarak vericiden çıkan ışığın çeşitli şekillerde alıcıya

tekrar ulaşması sonucu algılama gerçekleşir. Fotosel sensörler de alıcı ve verici aynı

yerdedir. Vericiden çıkan ışık sensörün karşısına konulan yansıtıcıdan yansıyıp tekrar

alıcıya ulaşır. Algılanacak cisim sensör ile yansıtıcı arasına geldiğinde ışık yolu kesilir

ve algılama gerçekleşmiş olur.

Page 23: PLC KONTROLLÜ FINDIK BOY AYIRMA VE PAKETLEME · 4 Tek Fazlı Asenkron Motor 5 Redüktörlü DC Motor 6 Güç Kaynağı 7 Röle 8 Yeil Sinyal Lambası 9 Sarı Sinyal Lambası 10 Kırmızı

14

Projemizde bu sensör konveyör bant üzerinde, fındık akışının kontrolü için

kullanılmıştır. Sistemde fındık geçişi durduğunda optik sensör belirli bir süre sinyal

vermemekte ve sistem otomatik olarak durmaktadır. Buradaki amaç enerji tasarrufu

sağlamaktır. Ayrıca burada kapasitif sensör yerine fotosel sensörü tercih etme

nedenimiz ise kapasitif sensörlerin kısa mesafelerde algılama yapması (5mm-10mm

gibi) ve bu mesafenin bizim yapacağımız konveyör bant genişliğinden çok kısa

olmasıdır.

2.3. Motorlar

Elektrik makinesi mekanik enerjiyi elektrik enerjisine veya elektrik enerisini

mekanik enerjiye dönüştüren bir cihazdır. Mekanik enerjiyi elektrik enerjisine

dönüştürüyorsa generatör ve elektrik enerjisini mekanik enerjiye dönüştüren makinelere

de motor denir. Elektrik motorları döner kısım ve sabit kalan kısımlardan oluşur.

Dönen kısma rotor, sabit olan kısma da stator denir. Ama statoru dönen elektrik

makinaları da mevcuttur. Temel olarak 2 tip elektrik motoru vardır. Bunlar alternatif

akım motorları ve doğru akım motorlarıdır. Bizim projemizde bu iki tip motor da

kullanılmıştır. Elek sistemi için tek fazlı AC asenkron motor, konveyör bant için de 24V

sabit mıknatıslı redüktörlü DC motor kullanılmıştır. Aşağıda gösterilen şekil 2.8.'de

elektrik motorlarının sınıflandırılması daha açık bir şekilde gösterilmiştir.

Page 24: PLC KONTROLLÜ FINDIK BOY AYIRMA VE PAKETLEME · 4 Tek Fazlı Asenkron Motor 5 Redüktörlü DC Motor 6 Güç Kaynağı 7 Röle 8 Yeil Sinyal Lambası 9 Sarı Sinyal Lambası 10 Kırmızı

15

Şekil 2.8. Elektrik motorları türleri

2.3.1. Tek Fazlı Asenkron Motor

Endüstride kullanılan elektrik makinelerinden; en dayanıklı olanı, en az arıza yapanı,

en ucuz olanı ve en çok kullanılanı asenkron makinelerdir. Çalışma ilkesi bakımından

bu makinelere “indüksiyon makineleri” de denir. Bu makineler hem motor hem

generatör olarak çalıştırılabilirler ama endüstride genellikle motor olarak çalıştırılırlar.

Asenkron motorlar bir fazlı, iki fazlı, üç fazlı ve çok fazlı olarak yapılırlar. Bizim

burada inceleyeceğimiz bir fazlı asenkron motorlardır.

Asenkron makineler rotor ve rotor sargılarının yapılışına göre iki gruba ayrılır:

a) Rotoru sincap kafesli olan motorlar,

b) Rotoru bilezikli ve sargılı olan motorlar.

Page 25: PLC KONTROLLÜ FINDIK BOY AYIRMA VE PAKETLEME · 4 Tek Fazlı Asenkron Motor 5 Redüktörlü DC Motor 6 Güç Kaynağı 7 Röle 8 Yeil Sinyal Lambası 9 Sarı Sinyal Lambası 10 Kırmızı

16

Şekil 2.9. Tek fazlı sincap kafes türü ASM şeması

Bir fazlı asenkron motorlar yapı ve çalışma ilkesi olarak üç fazlılara benzerdirler.

Şekil 2.9.’da gösterildiği gibi sincap kafesli rotor ve statordan oluşmaktadırlar.

Statorunda N-S kutuplarını oluşturan ana sargı, motorun yol alma süresince devrede

kalan yardımcı sargılar bulunur. Yardımcı sargı ile ana sargının kutup sayıları aynıdır.

Bir fazlı motorlarda ana sargı kalın kesitli ve çok sarımlı,yardımcı sargı ise ince kesitli

ve az sarımlı olup birbirine 90º açı ile yerleştirilmiştir.[4] Bu motorların ilk kalkışlarının

yapılması için ek bir kuvvete ihtiyaç duyulmaktadır ve bu da sürekli kapasite tarafından

sağlanmaktadır. Bu motor hakkında daha detaylı biliye [4] numaralı kaynaktan

ulaşılabilir.

2.3.1.1. Sürekli Kondansatörlü Tek Fazlı Motorlar

Yardımcı sargılı motorun yardımcı sargısına bir kondansatör bağlı ise bu tip

motorlara kondansatör yol vermeli motorlar denir. Sürekli kondansatörlü motor iki fazlı

motor gibi olmasına rağmen bir fazlı şebekeden beslenmektedir. İki sargıya sahip olan

bu motorda, sargının birisi doğrudan şebekeye bağlıdır. Diğer sargı ve ona seri bağlı

olan kondansatör de kaynağa direkt bağlıdır ve direkt sargıya göre ince kesitli çok

sarımlıdır. Sargıların bağlanış biçimi ve motorun genel yapısı şekil 2.10.'da

gösterilmiştir. Yani yardımcı sargının direnci ana sargıya göre daha büyüktür. Düşük

güçlerde ve tek fazın olduğu yerlerde tercih edilirler.

Page 26: PLC KONTROLLÜ FINDIK BOY AYIRMA VE PAKETLEME · 4 Tek Fazlı Asenkron Motor 5 Redüktörlü DC Motor 6 Güç Kaynağı 7 Röle 8 Yeil Sinyal Lambası 9 Sarı Sinyal Lambası 10 Kırmızı

17

Yaptığımız projede sincap kafes türü tek fazlı sürekli kondansatörlü motor

kullanılmıştır. Motor hızı daha düşük devir sayısında olması için 4 kutuplu olarak

seçilmiştir. Asenkron motorun hızı şebeke frekansı ve kutup sayısı ile ilgilidir. Projede

kullanılan motorun hızı 1500 d/dak’dır.

nr =

=

(2.1)

nr =1380 (devir/dakika) (Motor plakasından)

s =

0.08 (2.2)

Şekil 2.10. Tek fazlı sürekli kapasiteli ASM şeması

2.3.2. Sürekli Mıknatıslı DC Motor

Sürekli Mıknatıslı DC motorlar, statorda bulunan sabit mıknatıs vasıtasıyla

oluşturulan sabit manyetik alanın rotorda oluşturulan manyetik alanı itmesiyle ve

çekmesiyle çalışır ve dönme sağlanır. Projemizde konveyör bant sisteminin hareketini

sağlamak için sürekli mıknatıslı DC motor kullanılmıştır. Bu tip motorlarda uyarma

sargısının yerine sabit mıknatıs kullanılmakta ve uyarma sargılarının oluşturması

gereken manyetik akıyı bu mıknatıslar sağlamaktadır. Rotor sargılarına uygulanan

gerilim sonucunda rotor sargılarından akım akar. Statorda bulunan sabit mıknatısların

Page 27: PLC KONTROLLÜ FINDIK BOY AYIRMA VE PAKETLEME · 4 Tek Fazlı Asenkron Motor 5 Redüktörlü DC Motor 6 Güç Kaynağı 7 Röle 8 Yeil Sinyal Lambası 9 Sarı Sinyal Lambası 10 Kırmızı

18

oluşturduğu manyetik akının da etkisiyle akım akan rotor sargılarına bir kuvvet etki

eder ve motor harekete başlar. Bu tip motorlarda motor dönüş yönünün değişimi motora

uygulanan akımın yönü değiştirilerek sağlanır.

Motorlarda kullanılan mıknatıs türlerini; AlNiCo mıknatıslar, ferrit mıknatıslar,

samaryum-kobalt mıknatıslar olarak sıralayabiliriz. Bu motoru seçmemizin en önemli

sebepleri uyarma akımı kontrolü ile bant hızını kontrol edebilmek ve tek bir parametre

değişikliğiyle konveyör bandın hızını kontrol edebilmektir.

Projemizde 24V DC çalışma gerilimine sahip, 40 rpm dönüş hızına sahip aşağıdaki

redüktörlü motor kullanılmıştır. Şekil 2.11.’de projede kullanılan 24V DC redüktörlü

motorun resmi gösterilmiştir.

Şekil 2.11. 24V DC redüktörlü motor

Page 28: PLC KONTROLLÜ FINDIK BOY AYIRMA VE PAKETLEME · 4 Tek Fazlı Asenkron Motor 5 Redüktörlü DC Motor 6 Güç Kaynağı 7 Röle 8 Yeil Sinyal Lambası 9 Sarı Sinyal Lambası 10 Kırmızı

19

2.4. Röleler

Röleler küçük akımlarla büyük güçlerin kontrolünü sağlayan elektromanyetik

anahtarlardır. Röleler temel olarak demir çekirdek, bobin ve kontaklardan oluşur.

Demir çekirdek, bakır tellerin sarıldığı metal parçasıdır. Genellikle silisyum

saclardan veya tek parça yumuşak demirlerden yapılır. Bobin akımı kesildiğinde

mıknatıslık özelliğinin çabuk kaybetmesi istendiğinden genellikle yumuşak demir tercih

edilir.

Bobin, yalıtkan bir makara üzerine sarılmış iletkenlerden meydana gelir.

Rölenin büyüklüğüne, bobin uçlarına uygulanacak gerilim ve çekilecek olan akıma göre

sarım sayısı ve iletken kesiti değişir. Bobin uçlarına gerilim uygulandığında bobinin

üzerinesarıldığı nüve elektromıknatıs özelliği kazanır ve karşısındaki paleti çekerek

kontağı açar/kapatır.

Kontaklar, birbirlerine temas halleriyle anahtarlama yapılan yüksek güç

tarafının akımını üzerinden akıtırlar. Kontaklar açılıp kapanırken birbirleri arasında

üzerinden akan akım değerlerine göre elektrik sıçramaları(ark) meydana gelir. Bu arklar

kontakları kısa zamanda yıpratarak bozulmalara sebep olur. Kontakların uzun ömürlü

olmaları için dayanıklı, pas yapmayan iyi iletkenlerden imal edilirler.

Rölelerde iki çeşit kontak vardır. Bunlar normalde açık (NO) ve normalde kapalı

(NC) kontaklardır. Röle bobinine enerji verildiğinde bobinde oluşan manyetik alan

demir çekirdek nüveyi mıknatıslar ve nüve karşısındaki metal paleti çektirir. Palet

uçlarına bağlı kontaklar ise kapanır veya açılır. Normalde açık (NO) kontak kapanır,

normalde kapalı (NC) kontak açılır. NO kontağına bağlı güç devresi enerjilenir, NC

kontağına bağlı devrenin enerjisi kesilir. Basit bir röle mekanizması şekil 2.12.’de

gösterilmiştir.

Bizim projemizde motorların sürülmesinde röleler kullanılmıştır. Motorlar PLC'nin

çıkışına direkt değil röleler üzerinden bağlanmıştır. Bu sayede motorların çekeceği

yüksek akımların PLC'ye zarar vermesinin önüne geçilmiştir.

Page 29: PLC KONTROLLÜ FINDIK BOY AYIRMA VE PAKETLEME · 4 Tek Fazlı Asenkron Motor 5 Redüktörlü DC Motor 6 Güç Kaynağı 7 Röle 8 Yeil Sinyal Lambası 9 Sarı Sinyal Lambası 10 Kırmızı

20

Şekil 2.12. Basit bir rölenin iç yapısı

Page 30: PLC KONTROLLÜ FINDIK BOY AYIRMA VE PAKETLEME · 4 Tek Fazlı Asenkron Motor 5 Redüktörlü DC Motor 6 Güç Kaynağı 7 Röle 8 Yeil Sinyal Lambası 9 Sarı Sinyal Lambası 10 Kırmızı

21

3. ÇALIŞMA YAPISI

Projemiz üç ana kısımdan oluşmaktadır. Bunlar: Toplama Kabı, Konveyör Bant ve

Elek Sistemi’dir. İlk olarak toplama kabı tasarımı yapılmıştır. Toplama kabının ebatları

belirlenirken projemizde yapmakta olduğumuz makinenin boyutları göz önüne

alınmıştır. Buna göre toplama kabının kapasitesi yaklaşık 2 kg fındığın elenmesine göre

tasarlanmıştır. Toplama kabının yapımında kapak açıldığında fındıklar konveyör banda

düşerken birbirine yapışmasını engellemek için gerekli eğimin hesabı yapılmış, buna

hem kapladığı yer hem de akışın verimli bir şekilde olması bakımından en uygun açının

deneysel ve teorik hesaplamalar sonucu 30° olması gerektiği bulunmuştur. Kullanılan

toplama kabının kapağının açılması için fındığın, kabın yan bölmesinde oluşturulan

yoldan düşmesi gerekmektedir. Fındıklar istenilen seviyeye ulaştığında, fındık toplama

kabının üst kenarında bulunan açıklıktan sensörün bulunduğu yola doğru düşmektedir.

Fındık düşerken oraya konulan sensör bu hareketliliği algılayıp alt kapağı açmaktadır.

Burada önemli olan nokta fındığın geçiş anında oraya fındığı algılayacak ve PLC'ye

komut verecek sensör türünü bulmaktır. Araştırmalarımız sonucunda bu sisteme en

uygun sensörün kapasitif sensör olduğu ayrıca fındıkların boşalması için kapağın açılma

işlemini sağlayacak olan motorun 24V DC redüktörlü (30rpm) motor olduğu

hesaplanmıştır.

İkinci kısımda konveyör bandın yapımı ele alınmıştır. Fındık ve benzeri küresel

cisimlerin bant üzerinde ilerlemeleri çok zor olmaktadır. Bu ilerlemenin kolayca

olabilmesi için konveyör bant yüzeyinin pürüzlü olması gerektiği anlaşılmıştır.

Konveyör bantta ilerleyen fındıkların bittiğinin anlaşılması ve sistemin kapatılması için

kullanılacak en uygun sensörün optik sensör olduğu kararlaştırılmıştır. Konveyör

bandın hareketini sağlayacak olan motor 24V DC redüktörlü silecek motoru olarak

seçilmiştir.

Projemizin son kısmı da eleklerin yapımı kısmıdır. Bu kısımda piyasadaki fındıkların

çapları araştırılmış ve elek deliklerinin çaplarına karar verilmiştir. Ayrıca fındıkların

paketlenecek bölmelere iletimi için eleklerin eğimi hesaplanmıştır. Yapılan hesaplar

sonunda ikili elek sisteminin salımının gerçekleştirilmesi için 0,25 kW tek fazlı AC

motor tercih edilmiştir.

Page 31: PLC KONTROLLÜ FINDIK BOY AYIRMA VE PAKETLEME · 4 Tek Fazlı Asenkron Motor 5 Redüktörlü DC Motor 6 Güç Kaynağı 7 Röle 8 Yeil Sinyal Lambası 9 Sarı Sinyal Lambası 10 Kırmızı

22

Makinemiz seri üretimden ziyade deneysel amaçlı olduğu için prototip olarak

orijinalinden daha küçük yapılmıştır. Makinenin boyutları tüm kısımlar

birleştirildiğinde 1500x200x900mm (uzunluk x genişlik x yükseklik)’dir.

Şekil 3.1. Makinenin 3D çizimi(Üstten görünümü)

Şekil 3.2. Makinenin 3D çizimi (Yandan görünümü)

Page 32: PLC KONTROLLÜ FINDIK BOY AYIRMA VE PAKETLEME · 4 Tek Fazlı Asenkron Motor 5 Redüktörlü DC Motor 6 Güç Kaynağı 7 Röle 8 Yeil Sinyal Lambası 9 Sarı Sinyal Lambası 10 Kırmızı

23

Projenin Auto CAD Inventor 3D ile farklı açılardan çizimi şekil 3.1. ve şekil 3.2.’de

3 boyutlu olarak verilmiştir.

3.1. Toplama Kabı

Toplama kabı 2 kg kapasiteli, konveyör banttan 50mm yükseklikte, 40 x 40mm alt

kapak boyutlarında 390 x 390mm üst ağız genişliğinde ve düşey eksenle 30° açı

yapacak şekilde tasarlanmıştır. Şekil 3.5.’te gösterildiği gibi tüm gövde ahşaptan, kapak

mekanizması ise demir malzemeden yapılmıştır. Ayrıca kapağın açılma mekanizması

için dişli takımı ve DC motor kullanılmıştır.

Toplama kabındaki fındık miktarı belirlenen seviyeye ulaştığında kapağa açma

sinyali vermek için toplama kabının üst tarafına kapasitif sensör yerleştirilmiştir. Fındık

miktarı istenen seviyeye ulaştığında fındıklar toplama kabının üst kısmında bulunan

kapasitif sensör bu seviyeyi algılayıp PLC'ye sinyal yollar. DC motorun bağlı olduğu

PLC çıkışı aktif olur ve DC motor dişli takımı ile kapağı açar.

Kapağın açma ve kapama işlemi çift kontak röle üzerinden sağlanmıştır. PLC röleye

enerji yolladığında röle bobini çekerek kapağı açmaktadır. PLC enerjiyi kestiğinde ise

röle kontak değiştirerek kapağı kapatmaktadır. Devrenin çalışma mekanizması şekil

3.3.’de gösterilmiştir. Ayrıca çift yönlü çalışan kapağın Proteus ile çizimi şekil 3.4.’de

gösterilmiştir.

Şekil 3.3. Kapak açma-kapama mekanizması

Page 33: PLC KONTROLLÜ FINDIK BOY AYIRMA VE PAKETLEME · 4 Tek Fazlı Asenkron Motor 5 Redüktörlü DC Motor 6 Güç Kaynağı 7 Röle 8 Yeil Sinyal Lambası 9 Sarı Sinyal Lambası 10 Kırmızı

24

Şekil 3.4. Kapak açma-kapama devresi

Şekil 3.5. Toplama kabı üstten görünümü

Page 34: PLC KONTROLLÜ FINDIK BOY AYIRMA VE PAKETLEME · 4 Tek Fazlı Asenkron Motor 5 Redüktörlü DC Motor 6 Güç Kaynağı 7 Röle 8 Yeil Sinyal Lambası 9 Sarı Sinyal Lambası 10 Kırmızı

25

3.2. Konveyör Bant

Konveyör bandımız 700 x 200 x 450mm (uzunluk x genişlik x yükseklik)

ebatlarındadır. Şekil 3.6.’da gösterildiği gibi fındıkların kolayca ilerleyebilmesi için

konveyörde kullanılan bandın yüzeyi pürüzlü hale getirilmiştir. Konveyör bandımızın

hızı fındıkları banttan fırlatmayacak şekilde ayarlanmıştır. Fındık akışının durduğunu

algılamak için bant üzerine karşıdan yansımalı bir fotosel sensör yerleştirilmiş olup bu

sayede sensörden PLC’ye belirli bir süre sinyal gelmediğinde sistem otomatik olarak

kapanır. Konveyör bandın hareketi 24V DC redüktörlü silecek motoruyla

sağlanmaktadır. Bu motor banda hem kolay bir hız kontrolü yeteneği kazandıracak hem

de maliyet açısından diğer motor çeşitlerine göre daha uygun olmaktadır. Ayrıca tüm

kontrol ve elektriksel sistemler konveyör bandın altına yapılmış olan bölmeye monte

edilmiştir.

Şekil 3.6. Konveyör bant görünümü

Page 35: PLC KONTROLLÜ FINDIK BOY AYIRMA VE PAKETLEME · 4 Tek Fazlı Asenkron Motor 5 Redüktörlü DC Motor 6 Güç Kaynağı 7 Röle 8 Yeil Sinyal Lambası 9 Sarı Sinyal Lambası 10 Kırmızı

26

3.3. Elek Sistemi

Kullanılan olan eleklerin ebatları 400 x 200mm’dir. Saç levhanın belirlenen

ebatlarda delinmesi ile yapılmıştır. Elekler paketlemenin kolay yapılabilmesi için belli

bir eğimle yerleştirilmiştir. Şekil 3.7.’da eleğin yapısı görülmektedir. İlk eleğin delik

çapları 20mm, ikinci eleğin delik çapları 15mm’dir. Çapı 20mm ve daha büyük olan

fındıklar en üstteki elekten geçemeyecek ve paketleme bölümlerine doğru ilerleyecektir.

Çapları 15-20mm arası olan fındıklar ikinci eleğe düşecek ve oradan kendilerine ayrılan

paketleme bölmelerine aktarılacaktır. Çapları 15mm den küçük olan fındıklar ise en

alttaki kapta depolanacaktır. Böylece fındıklar çaplarına göre üç farklı ebata ayrılmış ve

paketlenmiş olacaktır.

Eleklerin sallanmasını sağlamak için 0.25 kW gücünde tek fazlı sürekli kapasiteli

ASM kullanılmıştır. ASM'nin devir sayısı işaret plakasında 1380 d/dak'dır. Fakat bu hız

bizim eleğimizi sallamak için çok fazladır. Motor hızını azaltıp, eleğe uygulanacak

momenti artırmak için motor ile elek arasına bir kasnak takımı kullanılmıştır. Bu

uygulama sonucunda hız 1/15 oranında azaltılarak eleğe uygulanmıştır. Kasnağın

ortasında açılan ve eksenden kaçık hareket yapan mil, azaltılan bu devir sayısı ile eleği

yaklaşık olarak 120 d/dak hız ile sallamaktadır.

Şekil 3.7. Eleklerin üstten görünümü

Page 36: PLC KONTROLLÜ FINDIK BOY AYIRMA VE PAKETLEME · 4 Tek Fazlı Asenkron Motor 5 Redüktörlü DC Motor 6 Güç Kaynağı 7 Röle 8 Yeil Sinyal Lambası 9 Sarı Sinyal Lambası 10 Kırmızı

27

Şekil 3.8. Elek mekanizması

Şekil 3.8.'de eleği sallayacak olan motorun eleklere bağlanışı ve sallama

mekanizması gösterilmiştir.

Page 37: PLC KONTROLLÜ FINDIK BOY AYIRMA VE PAKETLEME · 4 Tek Fazlı Asenkron Motor 5 Redüktörlü DC Motor 6 Güç Kaynağı 7 Röle 8 Yeil Sinyal Lambası 9 Sarı Sinyal Lambası 10 Kırmızı

28

3.4. Proje Akış Diyagramı

Şekil 3.9. Proje akış diyagramı

Sistemimizin giriş ve çıkışlarına bağlanan aygıtların hangi algoritma ile çalışacağı

ve hangi aygıtın ne iş yapacağı şekil 3.9.'da verilmiştir.

Page 38: PLC KONTROLLÜ FINDIK BOY AYIRMA VE PAKETLEME · 4 Tek Fazlı Asenkron Motor 5 Redüktörlü DC Motor 6 Güç Kaynağı 7 Röle 8 Yeil Sinyal Lambası 9 Sarı Sinyal Lambası 10 Kırmızı

29

3.5. Yazılım

Schneider TWIDO serisi PLC’lerde Dos ortamında çalışan Twido Suite yazılımıyla

ladder ve liste olarak programlama yapılabilir. Windows işletim sistemi altında çalışan

Micro/Win yazılımı kullanılarak hem merdiven diyagramı hem de komut listesi

yöntemiyle program yapma, bu iki program dilini birbirine dönüştürme imkânı

mümkündür. Ayrıca PLC cihazı bilgisayara bağlanınca devrenin çalışması simülasyon

olarak da incelenebilmektedir. Yani PLC’de programlamayı üç değişik şekilde yapmak

mümkündür.

a)Ladder diyagramı (merdiven diyagramı)

b)Komut listesi ile yapılan programlama (STL=Statement list editor)

c) Fonksiyon blok diyagramı (FBD) ile programlama

Bu programlar arasında en çok kullanılanı Ladder diyagramıdır. Bu programda

devrenin çalışmasını izlemek daha kolaydır. Bu program gerçek bağlantıyı verir. PLC

Ladder diyagramıyla hazırlanan bir projeyi, STL ve FBD yazılımlarına kendiliğinden

çevirmektedir. Projemizde yazılım olarak Ladder diyagramını kullanılmıştır.

Makine ilk enerjilendiğinde kırmızı lamba yanmakta, yani sistem

çalışmamaktadır. Start butonuna basıldığında sarı lamba yanmaktadır. Kapasitif

sensör cisim algıladığında toplama kabındaki DC motor çalışmakta ve kapağı

açmaktadır. Aynı anda konveyör bant da harekete geçmektedir. Kapasitif sensörün

çalışmaya başladığı andan eleğin çalışmasına kadar ki süre boyunca sarı lamba

yanmaktadır. Konveyör bandın uç noktasında bulunan fotosel sensör, cisim

algıladığında elek sistemini tetiklemekte ve tüm sistemler aynı anda çalışmaktadır.

Bu andan itibaren yeşil lamba yanmakta ve tüm sistemin çalıştığını göstermektedir.

Bant üzerinde cisimlerin geçişi durduğunda yani fotosel sensör 10 saniye cisim

alıgılamadığında PLC tüm sistemleri otomatik olarak durdurmaktadır. O andan sonra

da kırmızı lamba yanmaktadır. Aşağıdaki şekil 3.10.'da TWIDO ortamında yapılan

ve sistemimizi çalıştıracak olan PLC yazılımı verilmiştir. Aynı program

algoritmasının STL yazılımı şekil 3.11.'de verilmiştir.

Page 39: PLC KONTROLLÜ FINDIK BOY AYIRMA VE PAKETLEME · 4 Tek Fazlı Asenkron Motor 5 Redüktörlü DC Motor 6 Güç Kaynağı 7 Röle 8 Yeil Sinyal Lambası 9 Sarı Sinyal Lambası 10 Kırmızı

30

Page 40: PLC KONTROLLÜ FINDIK BOY AYIRMA VE PAKETLEME · 4 Tek Fazlı Asenkron Motor 5 Redüktörlü DC Motor 6 Güç Kaynağı 7 Röle 8 Yeil Sinyal Lambası 9 Sarı Sinyal Lambası 10 Kırmızı

31

Şekil 3.10. Çalışmada kullanılan PLC programının ladder olarak yazımı

Page 41: PLC KONTROLLÜ FINDIK BOY AYIRMA VE PAKETLEME · 4 Tek Fazlı Asenkron Motor 5 Redüktörlü DC Motor 6 Güç Kaynağı 7 Röle 8 Yeil Sinyal Lambası 9 Sarı Sinyal Lambası 10 Kırmızı

32

Aynı programın komut listesi (STL) şeklinde yazımı;

Şekil 3.11. Çalışmada kullanılan PLC programının liste olarak yazımı

Page 42: PLC KONTROLLÜ FINDIK BOY AYIRMA VE PAKETLEME · 4 Tek Fazlı Asenkron Motor 5 Redüktörlü DC Motor 6 Güç Kaynağı 7 Röle 8 Yeil Sinyal Lambası 9 Sarı Sinyal Lambası 10 Kırmızı

33

4. SONUÇLAR

Yaşadığımız bölge itibariyle fındık en temel gelir kaynakları arasındadır. Bu ürünün

işlenmesi, piyasaya sürülmesi çok zahmetli ve maliyeti yüksek bir iştir. Üretici

açısından maksimum kazanç elde edilmesi, endüstri açısından minimum işleme

maliyetine indirgenmesi amacıyla bu proje hazırlanmıştır. Bu proje ile sadece ticari

olarak büyük fabrikaların yaptığı bu işlemi, yapılan bu makine sayesinde üreticiler

tarafından kendi evlerinde uygulayabilecekler. Ayrıca projenin sonucunda diğer

makinelerle kıyaslandığında enerji verimliliği daha yüksek, işletme maliyeti daha

düşük, kullanımı daha kolay bir makine ortaya çıkmıştır. Şekil 4.1.'de projenin

tamamlanmış hali görülmektedir.

Şekil 4.1. Projenin son hali

Page 43: PLC KONTROLLÜ FINDIK BOY AYIRMA VE PAKETLEME · 4 Tek Fazlı Asenkron Motor 5 Redüktörlü DC Motor 6 Güç Kaynağı 7 Röle 8 Yeil Sinyal Lambası 9 Sarı Sinyal Lambası 10 Kırmızı

34

5. KAYNAKÇA

[1]. S. Kurtulan, “SIMANTIC S7-200 ile Endüstriyel Otomasyon”, İTÜ Elektrik-

Elektronik Fakültesi, 1-66, 2002

[2]. C. Özdamar, “PLC Teori ve Uygulama-1”, Birsen Yayıncılık, 1-59, 2009. A.

[3]. A. S. Akpınar, “PLC Ders Notları”, Karadeniz Teknik Üniversitesi Elektrik-

Elektronik Mühendisliği, 1-87, 2010.

[4]. S. J. Chapman, “Elektrik Makinalarının Temelleri’’, Çağlayan

Kitabevi, 633-690,2007.

Page 44: PLC KONTROLLÜ FINDIK BOY AYIRMA VE PAKETLEME · 4 Tek Fazlı Asenkron Motor 5 Redüktörlü DC Motor 6 Güç Kaynağı 7 Röle 8 Yeil Sinyal Lambası 9 Sarı Sinyal Lambası 10 Kırmızı

35

6. EKLER

Ek-1:Standartlar ve Kısıtlar Formu

Page 45: PLC KONTROLLÜ FINDIK BOY AYIRMA VE PAKETLEME · 4 Tek Fazlı Asenkron Motor 5 Redüktörlü DC Motor 6 Güç Kaynağı 7 Röle 8 Yeil Sinyal Lambası 9 Sarı Sinyal Lambası 10 Kırmızı

Karadeniz Teknik Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü

STANDARTLAR VE KISITLAR FORMU

36

Ek-1:Standartlar ve Kısıtlar Formu

Tasarım Projesinin hazırlanmasında Standart ve Kısıtlarla ilgili olarak, aşağıdaki

soruları cevaplayınız.

1. Projenizin tasarım boyutu nedir? Açıklayınız.

Projemizin tamamlanmış halinin boyutları 1100x200x800mm (Uzunluk x Genişlik x

Yükseklik)’dir.

2. Projenizde bir mühendislik problemini kendiniz formüle edip, çözdünüz mü?

Projemizin tasarım ve yapım aşamalarında oldukça problemle karşılaştık. Bu

problemleri çözmek için uzun süren tasarımlar ve çizimler yaptık. Ayrıca malzeme

seçimi konusunda hem teorik hem pratik bilgilerden faydalandık.

3. Önceki derslerde edindiğiniz hangi bilgi ve becerileri kullandınız?

PLC, Elektrik Makineleri, Elektrik Laboratuarları dersinde aldığımız bilgileri

uygulamada kullandık. PLC’nin programlanması, karşılaştığımız problemlerin çözümü,

kullanacağımız elektrik motorlarının seçimi v.b konularda aldığımız dersler çok faydalı

oldu.

4. Kullandığınız veya dikkate aldığınız mühendislik standartları nelerdir?

Yaptığımız projede kullanılan kabloları üzerinden geçecek akıma dayanabilecek

şekilde seçtik. Ayırt edilecek fındıkların boyutları TS 3074 Kasım 2001 kabuklu fındık

standartlarına göre belirlenmiştir.

Page 46: PLC KONTROLLÜ FINDIK BOY AYIRMA VE PAKETLEME · 4 Tek Fazlı Asenkron Motor 5 Redüktörlü DC Motor 6 Güç Kaynağı 7 Röle 8 Yeil Sinyal Lambası 9 Sarı Sinyal Lambası 10 Kırmızı

Karadeniz Teknik Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü

STANDARTLAR VE KISITLAR FORMU

37

5. Kullandığınız veya dikkate aldığınız gerçekçi kısıtlar nelerdir?

a) Ekonomi

Projemizde ekonomi en önemli kısıtlama olmuştur. Problemin en ekonomik yoldan,

en kolay şekilde çözülmesi temel alınmıştır. Proje ekonomik şartlardan dolayı bütçeye

uygun şartlarda belirlenmiştir. Maksimum verim planlanmıştır.

b) Çevre sorunları:

Tasarlamış olduğumuz bu makinenin çevreye herhangi bir zararı ve yan etkisi

bulunmamaktadır.

c) Sürdürülebilirlik:

Makinemiz fındığın hem işlenme hızını hem de ekonomik getirisini arttırmaktadır.

Bu da üreticiye büyük bir getiri sağlayacaktır.

d) Üretilebilirlik:

Proje üretilebilirlik açısından teknik olarak, fiziki olarak, ekonomik açıdan uygun

projedir. Projemizin teknik ve fiyat beklentileri karşılandıktan sonra üretim koşullarına

uygun olup olmadığı incelenirse üretilebilirliği onay alınabilir.Bu proje ile fındık, fıstık

vb. bir çok üründe uygulanılabilir.

e) Etik:

Projede herhangi bir etik sorun bulunmamaktadır.

f) Sağlık:

Tasarladığımız projenin insan sağlığına herhangi bir olumsuz etkisi

bulunmamaktadır.

Page 47: PLC KONTROLLÜ FINDIK BOY AYIRMA VE PAKETLEME · 4 Tek Fazlı Asenkron Motor 5 Redüktörlü DC Motor 6 Güç Kaynağı 7 Röle 8 Yeil Sinyal Lambası 9 Sarı Sinyal Lambası 10 Kırmızı

Karadeniz Teknik Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü

STANDARTLAR VE KISITLAR FORMU

38

g) Güvenlik:

Güvenlik açısından son derece iyi şartlarda imkân sunan sistemimiz, insanların can

güvenliği dikkat alınmıştır.

h) Sosyal ve politik sorunlar:

Sosyal ve politik bir sorun yoktur. Sistemimiz kendi kaynaklarımızla tasarlanmıştır.

Not: Gerek görülmesi halinde bu sayfa istenilen maddeler için genişletilebilir.

Projenin Adı

PLC KONTROLLÜ FINDIK BOY AYIRMA VE

PAKETLEME

Projedeki Öğrencilerin

Adları

Mehmet EKİNCİ , Mustafa ATİLA

Tarih ve İmzalar

Page 48: PLC KONTROLLÜ FINDIK BOY AYIRMA VE PAKETLEME · 4 Tek Fazlı Asenkron Motor 5 Redüktörlü DC Motor 6 Güç Kaynağı 7 Röle 8 Yeil Sinyal Lambası 9 Sarı Sinyal Lambası 10 Kırmızı

39

ÖZGEÇMİŞ

1988 yılında, Şanlıurfa’nın Suruç ilçesi’nde doğdu. Yine aynı ilçede İlkokulu bitirdi.

2006 yılında Suruç Anadolu Lisesinden mezun oldu. 2008 yılında başladığı Karadeniz

Teknik Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği

Bölümü’nde eğitimine devam etmektedir. Yabancı dil olarak İngilizce bilmektedir.

Mustafa ATİLA

ÖZGEÇMİŞ

1990 yılında, Sivas Merkez'de doğdu. İlkokulu Rauf Orbay İlköğretim Okulunda

bitirdi. Daha sonra ortaokula Selçuk İlköğretim Okul'unda devam etti. 2008 yılında

Selçuk Anadolu Lisesi İngilizce bölümünden mezun oldu. 2008 yılında başladığı

Karadeniz Teknik Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği

Bölümü’nde eğitimine devam etmektedir. Yabancı dil olarak İngilizce bilmektedir.

Mehmet EKİNCİ