PLC İLE OTOMATİK YANGIN SÖNDÜRME SİSTEMİ

Transkript

1 T.C. KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü PLC İLE OTOMATİK YANGIN SÖNDÜRME SİSTEMİ BİTİRME PROJESİ Tacit DURMUŞ Derya KÖKSALDI Mehmet TAMYÜREK Danışman Prof. Dr. Adem Sefa AKPINAR Mayıs, 2014 TRABZON

2 T.C. KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü PLC İLE OTOMATİK YANGIN SÖNDÜRME SİSTEMİ BİTİRME PROJESİ Tacit DURMUŞ Derya KÖKSALDI Mehmet TAMYÜREK Danışman Prof. Dr. Adem Sefa AKPINAR Mayıs, 2014 TRABZON

3 LİSANS BİTİRME PROJESİ ONAY FORMU Tacit DURMUŞ, Derya KÖKSALDI, Mehmet TAMYÜREK tarafından Prof. Dr. Adem Sefa AKPINAR yönetiminde hazırlanan PLC ile Otomatik Yangın Söndürme Sistemi başlıklı lisans bitirme projesi tarafımızdan incelenmiş, kapsamı ve niteliği açısından bir Lisans Bitirme Projesi olarak kabul edilmiştir. Danışman : Prof. Dr. A. Sefa AKPINAR Jüri Üyesi 1 : Jüri Üyesi 2 : Bölüm Başkanı : Prof. Dr. İsmail H. ALTAŞ i

4 ÖNSÖZ Bitirme projesi kapsamında kullanımı gittikçe yaygınlaşan otomatik yangın söndürme sistemi tasarımı gerçekleştirilmiştir. Bu sistemler yangın anında can ve mal güvenliğinin bir sigortası olarak görev yapmaktadırlar. Gerçekleştirilen projede sistemin kontrolü PLC ile sağlanmaktadır. Bu projenin hayata geçirilmesinde yardımlarını esirgemeyen ve projenin son halini almasında yol gösterici olan kıymetli hocamız Sayın Prof. Dr. Adem Sefa AKPINAR a şükranlarımızı sunarız. Projenin tüm aşamalarında desteğini gördüğümüz Arş. Gör. Selçuk GÜVEN e ve çalışmalar boyunca desteğini hiç eksik etmeyen arkadaşımız Asutay ŞİRİN e teşekkürlerimizi borç biliriz. Her şeyden önce, eğitimimiz süresince bize her konuda tam destek veren ailemize ve bize hayatlarıyla örnek olan tüm hocalarımıza saygı ve sevgilerimizi sunarız. Mayıs, Tacit DURMUŞ Derya KÖKSALDI Mehmet TAMYÜREK ii

5 İÇİNDEKİLER LİSANS BİTİRME PROJESİ ONAY FORMU... i ÖNSÖZ... ii İÇİNDEKİLER... iii ÖZET... v SEMBOLLER VE KISALTMALAR... vi 1.GİRİŞ YANGIN SÖNDÜRME SİSTEMLERİ KONTROL EDİLEN PARAMETRELER Blok Diyagramı Sulama Sistemi Sesli Uyarı Sistemi Işıklı Uyarı Sistemi Havalandırma Sistemi TASARIM SİSTEMİN MODELLENMESİ MALİYET HESABI PROJEDE KULLANILAN ELEMANLAR BAŞLATMA VE DURDURMA BUTONLARI RÖLE BUZZER CO SENSÖRÜ FAN SU POMPASI GÜÇ KAYNAĞI PLC PLC Hakkında Bilgi Genel Yapı PLC nin Programlanması TWDLMDA20DTK PLC PROJEDE GERÇEKLEŞTİRİLEN DEVRELER DA 12V ve DA 5V DEVRELERİ iii

6 4.2 SENSÖR DEVRESİ DENEYSEL ÇALIŞMALAR SİSTEMİN YAPIM AŞAMALARI PLC PROGRAMI VE ÇALIŞMASI Sistemin Çalışmaya Başlaması Işıklı Uyarı Sisteminin Çalışması Sesli Uyarı Sisteminin Çalışması Sulama Sistemin Çalışması Havalandırma Sisteminin Çalışması SİSTEMİN GENEL ÇALIŞMASI STANDARTLAR VE KISITLAR İŞ ZAMAN ÇİZELGESİ SONUÇLAR KAYNAKLAR EKLER EK.1 IEEE Etik Kuralları EK.2 Disiplinlerarası Çalışmalar EK-3 Standartlar ve Kısıtlar Formu ÖZGEÇMİŞ iv

7 ÖZET Yangınlar daima insanoğlunu tehdit eden en büyük afetlerden birisi olmuştur. Günümüzde teknolojinin ve sanayinin gelişmesiyle yangınların çıkma ihtimali artmış ve buna paralel olarak yangından koruma sistemleri de gelişmiştir. Bu gelişime bağlı olarak otomatik yangın söndürme sistemleri daha yaygın hale gelmiştir. Bu projede PLC kontrollü yangın söndürme sistemi geliştirilecektir. Bu sistemde CO sensörü yardımıyla yangın algılanacak bunun sonucunda PLC devreye girecektir. PLC nin devreye girmesiyle birlikte bulunduğu mekan içinde uyarı amacıyla sesli ve ışıklı alarm devreye girecektir. Yangını söndürmek amacıyla sulama sistemi devreye girecektir. Sulama sisteminin durmasıyla havalandırma için fan çalışacaktır. Sistemde PLC kontrol sisteminin kullanılması güvenilirlik ve geliştirilebilirlik açısından projenin ön plana çıkmasını sağlamaktadır. Proje de yangın söndürme sisteminin programladığı PLC elemanına gerekli sensörler bağlanarak güvenlik sistemi, doğalgaz kaçağına karşı koruma sistemi gibi sistemlerinde programlanması sağlanabilmektedir. PLC nin yapısı buna müsait olduğundan ek bir kontrol elemanına ihtiyaç duymadan koruma ağı genişletilmiş olur. v

8 SEMBOLLER VE KISALTMALAR V A ma W Volt Amper Miliamper Watt C Santigrat m cm PLC CO AA DA IEC VDE Metre Santimetre Programmable logic controller Carbon monoxide Alternatif akım Doğru akım International Elektrotechnical Commision Verband der Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik e.v. vi

9 1.GİRİŞ 1.1 YANGIN SÖNDÜRME SİSTEMLERİ Pek çok nedene bağlı olarak ortaya çıkan yangınlar başta maddi zarara, insan ve hayvanların yaralanmasına hatta can kaybına neden olmaktadır. Bu yüzden yangının hızla ve az kayıpla söndürülmesi insan için oldukça önemlidir. İnsanoğlu başlangıçta yangından çaresizce kaçmış sonra yangını söndürmenin yollarını aramıştır. Zamanla toplum ve devlet eliyle bugünkü itfaiyenin temelleri atılmış ve giderek sistemli bir hale dönüştürülmüştür. İnsanların bir arada yaşaması, sanayileşme, enerji tüketimi gibi birçok nedene bağlı olarak yangın riski giderek artmıştır. Buna karşın gelişen teknoloji sayesinde yangın söndürme sistemleri geliştirilmiştir. Yangın söndürme sistemleri ev, otel, fabrika, depo vb. pek çok yerde yangına karşı erken uyarı vererek can ve mal güvenliğini sağlayan sistemlerdir. Yangınlar için genel olarak gazlı söndürme sistemleri, sulu söndürme sistemleri, tozlu söndürme sistemleri, köpüklü söndürme sistemleri ve yangın kapıları, yangın ve duman perdeleri kullanılır. Bu yangın sistemleri için ortak çalışma mantığı şöyledir; yangın sensörler vasıtasıyla algılanır ve sistem aktive olur. Sonra kullanılan yangın söndürücü malzeme depo edildiği yerden (tüplerden) bir boru sistemi yardımıyla mekan içine aktarılır. Yangınlar A, B, C, D ve E olmak üzere beşe ayrılır. Çizelge 1.1 de yangın çeşitleri görülmektedir.

10 Çizelge 1.1. Yangın çeşitleri Yangın A B C D E Çeşitleri Türü Katı Sıvı Gaz Metaller Elektrik Yanıcı Odun, Akaryakıt, Metan, Magnezyum, Madde Ahşap, Yağ, Boya, Propan, Sodyum, Elektrik Kumaş, Tiner LPG Alüminyum Kağıt Söndürmek Soğutma, Engelleme, Soğutma, İlk İş İçin Yanmayı Boğma, Engelleme Boğma Elektriğin Kullanılan Engelleme Soğutma Kesilmesi Teknik ABC ve ABC ve ABC ve B Kullanılan Su, ABC BC Tozlu, BC Tozlu, Sadece D Tozlı, Söndürücü Tozlu ve Halon CO 2 ve Tozlu Halokarbon Köpüklü Gazlı, CO 2 Halon Söndürücü Gazlı Söndürücü ve Köpüklü Gazlı Söndürücü Söndürücü Söndürücü Bu çalışma da A tipi yangınlar için PLC kontrollü otomatik yangın söndürme sistemi geliştirilecektir. 1.2 KONTROL EDİLEN PARAMETRELER Blok Diyagramı Gerçekleştirilecek sistemin çalışmasını anlatan blog diyagramı Şekil 1.1 de görülmektedir. Sistemde dört farklı parametre kontrol edilecektir. 2

11 CO Sensörü Aktif değil. Aktif PLC Sesli uyarı Işıklı uyarı Sulama sistemi Havalandırma Alarm çalar. Ledler yanar. Su pompası çalışmaya başlar. Fan çalışmaya başlar. Şekil 1.1. PLC Kontrollü Otomatik Yangın Söndürme Sistemi Blok Diyagramı Sulama Sistemi Çıkabilecek herhangi bir yangın anında yangına müdahalenin en kısa sürede ve en etkili şekilde yapılması çok önemlidir. Yangın söndürme sistemlerinde duman dedektörleri sayesinde bu müdahale en kısa zamanda yapılmaktadır. PLC sisteminin girişine bağlanan CO sensörünün yangın anında aktif hale gelmesiyle sistem çalışmaya başlar ve su pompası enerjilenir. Pompanın enerjilenmesiyle pompa çalışmaya başlar ve su pompalar. Böylece sulama başlıklarına kadar uzanan su, yangın bölgesinin üzerine boşaltılır ve yangın söndürülür. 3

12 1.2.3 Sesli Uyarı Sistemi Yangın sistemlerinde sesli uyarı önemli bir ikaz sistemidir. Bu sistem oteller, havalimanları, okullar, alışveriş merkezleri gibi toplu kullanım alanlarında can ve mal güvenliğini sağlamak amacıyla kullanılır. Binanın kullanılan bütün bölümlerinde yaşayanları yangın veya benzeri bir acil durumdan haberdar etmek için sesli ve ışıklı uyarı cihazları kullanılır. Bu yöntem yangına karşı tepki süresini kısaltarak hızlı müdahale imkânı sağlar. Ses seviyesi, yangın alarm sinyalinin ortam gürültüsünün üzerinde derhal duyulmasını sağlamalıdır Işıklı Uyarı Sistemi Yangın algılandıktan sonra, sesli ve ışıklı uyarıcılar ile alarm verilerek binada bulunan insanların tahliyesi sağlanır. Sesli alarmının duyulamayacağı yerlerde (fon gürültüsünün yüksek olduğu yerler), binada bulunanların işitme engelli olduğu veya kulak koruyucusu kullanmalarının beklendiği yerlerde ses sinyallerine ilave olarak ışıklı uyarı elemanları kullanılmalıdır Havalandırma Sistemi Yangın anında oluşan CO gazı odanın içinde biriktiği müddetçe insan sağlığı açısından olumsuz durum arz edeceğinden havalandırma sistemi de yangın söndürme sistemi kadar önemlidir. Yangın söndürme işlemi başladıktan bir süre sonra odanın havalandırmasını sağlamak üzere fan devreye girer. Böylece odanın içinde biriken karbon monoksit gazı dışarı çıkartılmış olur. 4

13 2.TASARIM 2.1 SİSTEMİN MODELLENMESİ PLC ile Otomatik Yangın Söndürme Sistemi üç ana kısımdan oluşmaktadır. Bunlar duman sensörünün, fanın, ledlerin ve sulama başlığının bulunduğu ev, yangın anında su pompalaması gereken ve içerisinde su pompasının bulunduğu depo ve elektriksel bağlantılarının yer aldığı kontrol panosu olarak söylenebilir. Gerçekleştirilen ev 30x30cm boyutunda olup tavanının ortası kısmında sulama başlığı yer almaktadır. Duman sensörü de sulama başlığının yanında yer almaktadır. Kontrol panosu 20x40cm ebatlarında olup içerisinde PLC, güç kaynağı, röle grubu ve devreleri bulunmaktadır. Kontrol panosunun kapağında ise başlatma ve durdurma butonları ve buzzer elemanına yer verilmesi planlanmaktadır. Şekil 2.1 de sistemin bilgisayar ortamında hazırlanan bir modeli görülmektedir. Şekil 2.1. Sistemin genel görünümü 5

14 2.2 MALİYET HESABI Malzeme seçimi yapılırken seçilecek malzemenin, projeye en uygun olması, standartlara uygun olması ve minimum maliyette olmasına dikkat edilmiştir. Aşağıda verilen Çizelge 2.1 de kullanılan malzemeler, birim fiyatları ve toplam fiyat görülmektedir. Çizelge 2.1. Malzeme listesi ve maliyet hesabı Malzeme Adı Miktarı Birim Fiyatı Toplam Tutar (TL) (TL) 1 PLC Güç Kaynağı CO Sensör Buzzer Su Pompası Fan Röle 4 7, Röle Ayakları Kontrol Panosu Ev Bağlantı ve Devre Elemanları TOPLAM

15 3. PROJEDE KULLANILAN ELEMANLAR 3.1 BAŞLATMA VE DURDURMA BUTONLARI Sistemin çalışması için başlatma butonu kullanılmıştır. Şekil 3.1 de başlatma butonu görülmektedir. Push pull (Bas çek) çalışma tipine sahip olan başlatma butonuna basıldığında sistem bir an için enerjilenir. Butona basmayı kestiğimizde ise sistemin enerjisi kesilir. Bu yüzden başlatma butonu olan sistemlerde çalışmanın devam etmesi için mühürleme yapılır. Şekil 3.1. Başlatma butonu Sistemi durdurmak için durdurma butonu kullanılmıştır. Kırmızı renkte olan durdurma butonu Şekil 3.2 de görülmektedir. Normalde kapalı kontak olarak kullanılır. Bas çek yapıda olan bu butona basıldığında sistemin enerjisi kesilir. Sistemi tekrar çalıştırmak için başlatma butonuna basmak gerekir. Şekil 3.2. Durdurma butonu 7

16 3.2 RÖLE Röleler yardımıyla küçük bir akımla büyük güçler kontrol edilebilmektedir. Şekil 3.3 te rölenin iç yapısından da anlaşılacağı gibi röle devrede elektromagnetik anahtarlar olarak görev yapmaktadır. Kontaklarında normalde açık ve normalde kapalı kontaklar bulunmaktadır. Rölelerin bobin uçlarına enerji verildiğinde manyetik alanın etkisiyle normalde açık uçlar kapanır ve normalde kapalı uçlar açılır. AA ve DA gerilim değerlerine göre röle çeşitleri bulunmaktadır. Şekil 3.3. Rölenin iç yapısı Projede 4 adet röle kullanılmıştır. Şekil 3.4 te projede kullanılan röle gösterilmektedir. Kullanılan rölelerin panoya montajı röle ayaklarıyla sağlanmıştır. Röle ve röle ayağı Şekil 3.5 te görülmektedir. Kullanılan röleler PLC çıkışına bağlanmıştır ve 24V ile çalışmaktadır. Rölelerin normalde açık uçları kontrol etmek istediğimiz elemanlara bağlanmıştır. Birinci rölenin normalde açık kontağı 24V üzerinden ledlere, ikinci rölenin kontağı 24V üzerinden buzzere, üçüncü rölenin kontağı 12V üzerinden fana bağlanmıştır. Dördüncü rölenin kontağı ise 220V üzerinden su pompasına bağlanmıştır. Normalde açık uçlarına bağlanan bu çıkışlar röleler enerjilendiği an çalışmaya başlar. Şekil 3.4. Projede kullanılan röle 8

17 Şekil 3.5. Kullanılan röle ve röle ayağı 3.3 BUZZER Sesli uyarı sisteminde kullanılan buzzer 24V DA gerilim değeriyle çalışmaktadır. Pano bağlantısı kolay olan buzzer elemanı Şekil 3.6 da gösterilmektedir. Bağlantı şekline göre sürekli veya kesikli bir şekilde sinyal verebilmektedir. Panoya bağlantısı kolay olan buzzer elemanı bağlı olduğu rölenin enerjilenme durumuna göre sinyal vermektedir. Şekil 3.6. Kullanılan buzzer elemanı 9

18 3.4 CO SENSÖRÜ Karbon monoksit gaz algılayıcı sensör olarak Şekil 3.7 de de görüldüğü gibi MQ-7 model sensör seçilmiştir. MQ-7 sensör ortamdaki algıladığı CO miktarına göre analog çıkış vermektedir. Kulanılan sensörün özellkleri aşağıda Çizelge 3.1 de verilmektedir. Çizelge 3.1. Sensörün özellikleri [1] Çalışma Sıcaklığı Çalışma Voltajı Çektiği Akım C 5V 150mA Şekil 3.7. CO sensörü MQ-7 sensörün özelliklerinde de belirtildiği gibi 5V gerilim değeriyle çalışır. Ortamdaki duman seviyesine göre 0V ile 5V arasında çıkış vermektedir. Sensörün hassasiyetinin normal seviyeye ulaşması için pinlerine + 5V verdikten sonra belli bir süre beklemek gerekir. Bu süre zarfı içinde içindeki direnç ısınır ve hassasiyeti artmış olur. Normal hava koşullarında yapılan ölçümlerde sensör devresi 1,10V-1,40V çıkış vermektedir. Duman seviyesi arttıkça bu gerilim seviyesi 5V seviyesine yaklaşmaktadır. PLC sayısal girişleri 0V ve 24V seviyelerini algıladığı için sensör çıkışından elde edilen gerilim bir karşılaştırıcı devre üzerinden PLC ye bağlanmıştır. Bu devre Proje İçin Kurulan Devreler kısmında detaylı olarak açıklanmıştır. MQ-7 sensörün 6 adet bacağı bulunmaktadır. Bu bacaklar gerekli bağlantılar yapılarak 3 bacağa indirilebilmektedir. Sensörün H pinlerine 5V verilerek direncin ısınması sağlanır 10

19 ve böylece tam olarak doğru ölçüm yapılması sağlanır. A pinlerine 5V uygulayarak sensörün diğer pinleri üzerinden analog voltaj verilmesi sağlanır. Sensörün hassasiyeti toprak ile çıkış pini arasına bağlanan direnç değeriyle ayarlanır. Gerçekleştirdiğimiz projede direnç değeri olarak 10K ohm kullanılmıştır. Gerekli bağlantı şeması Şekil 3.8 de gösterilmiştir. Şekil 3.8. Sensörün bağlantı şeması [2] 3.5 FAN Yangın sonrası havalandırmayı sağlamak için fan kullanılmıştır. Fanın kontrolü röle üzerinden PLC ile sağlanmaktadır. Şekil 3.9 da projede kullanılan fan görülmektedir. Fanın Özellikleri aşağıda Çizelge 3.2 de görülmektedir. Çizelge 3.2. Fanın özellikleri Çalışma Voltajı Çektiği Akım Yarı çapı DA 12V 140mA 4cm 11

20 Şekil 3.9. Projede kullanılan fan 3.6 SU POMPASI Sulama sisteminde su tahliyesini sağlamak için Power Head akvaryum su pompası kullanılmıştır. Projede kullanılan pompanın resmi Şekil 3.10 da görülmektedir. Bir deponun içine yerleştirilen pompanın kablo uçları röle üzerinden şebekeye bağlanmaktadır. Rölenin bobin uçları ise PLC ile kontrol edilmektedir. Su pompasının özellikleri aşağıdaki Çizelge 3.3 te görülmektedir. Çizelge 3.3. Su pompasının özellikleri Çalışma Gerilimi Gücü Maksimum Yükseklik AA V / 50 Hz 11W 1,2m 12

21 Şekil Akvaryum su pompası 3.7 GÜÇ KAYNAĞI Kullandığımız PLC 24V DA ile çalıştığından şebeke gerilimini bu gerilim seviyesine düşürmek için Şekil 3.11 de görülen Schneider Electric marka güç kaynağı kullanılmıştır. Kullanılan güç kaynağının özellikleri Çizelge 3.4 te mevcuttur. Çizelge 3.4 Güç kaynağının özellikleri Giriş Gerilimi Çıkış Gerilimi Çıkış Akımı V AA V DA 3A Güç kaynağının üzerindeki ayar düğmesi değiştirilerek çıkışta V DA görülmektedir. Sistemde kullandığımız PLC, Buzzer ve Ledler 24V gerilim ile beslenmektedir. Bu elemanların çektikleri maksimum akım miktarı 3A seviyesinden düşük olduğundan beslemeleri güç kaynağı üzerinden yapılmıştır. 13

22 Şekil Güç kaynağı 3.8 PLC PLC Hakkında Bilgi Programlanabilir Lojik Kontrolör (PLC) endüstriyel otomasyon sistemlerinin kumanda ve kontrol devrelerini gerçeklemeye uygun yapıda giriş-çıkış birimleri ve iletişim arabirimleri ile donatılmış, kontrol yapısına uygun bir sistem programı altında çalışan bir özel sayısal işlemci veya endüstriyel bilgisayar olarak tanımlanabilir. Şekil 3.12 de sistemde kullanılan PLC modeli görülmektedir [3]. 14

23 Şekil Projede kullanılan TWDLMDA20DTK model PLC Genel Yapı PLC ler Şekil 3.13 te de görüldüğü gibi genel olarak giriş, çıkış birimi, işlemci birimlerinden oluşur. Girişine bağlanan sensör, buton gibi elemanların ürettiği çıkış işaretleri PLC için giriş işareti olur. Girişten aldığı sinyali hafızasında bulunan program çerçevesinde değerlendirir ve çıkışa sinyal gönderir. Değerlendirme işlemi PLC nin işlemci kısmında gerçekleşir. İşlemci birimi, PLC belleğindeki sistem programına göre çalışmayı düzenleyen ve kullanıcı programını yürüyen en önemli birimdir. Çıkış elemanı olarak motor, selenoid vana, lamba gibi elemanlar kontrol edilebilir [3]. 15

24 Giriş Birimi Giriş Görüntü Belleği Çıkış Birimi Bellek Çıkış Görüntü Belleği İşlemci Şekil PLC nin genel yapısı PLC nin Programlanması PLC belleğindeki programa göre çıkışa enerji verir ve sistemi çalıştırır. PLC yi programlayabilmek için programlama dilleri geliştirilmiştir. IEC standartlarına göre 5 türlü programlama dili tanımlanmıştır. Bunlar; komut, yapısal metin, merdiven mantığı, fonksiyon blok ve ardışıl fonksiyon gösterimi ile programlama biçimleridir. Gerçekleştirdiğimiz projede merdiven mantığı ile programlama dili kullanılmıştır. Bu programlama diline Ladder diyagramı ile programlama da denilmektedir. Normalde açık ve normalde kapalı kontaklar üzerinden programlama yapılır. Elektriksel kumanda devrelerine benzediğinden kullanımı kolaydır. Aşağıda ladder diyagramında kullanılan bazı komutlar gösterilmektedir [3] Normalde Açık Kontak Normalde açık kontak lojik 0 değerini aldığı zaman enerji akışına izin vererek çıkışı enerjilendirir. Lojik 1 değerini aldığı zaman ise enerji akışına izin vermez. Başlatma butonu normalde açık bir kontağa sahiptir. Mühürleme gereken durumlarda çıkış normalde 16

25 açık kontak üzerinden başlatma butonuna bağlanır. Twido Suite programından alınan bir görüntüyle normalde açık kontak Şekil 3.14 te gösterilmektedir. Şekil Normalde açık kontak Normalde Kapalı Kontak Normalde kapalı kontak lojik 0 durumunda enerji geçişine izin verir. Lojik 1 olduğu anda kontağı açılır ve çıkışa enerji verir. Şekil 3.15 te kontağın şekli görülmektedir. Durdurma butonu normalde kapalı bir yapıya sahiptir. Şekil Normalde kapalı kontak Çıkış (Sanal Röle) Şekil 3.16 da gösterilen eleman merdiven diyagramının en son elemanıdır. Çıkış enerjilendiği an PLC nin o kontağına bağlı bulunan çıkış elemanı enerjilenmiş olur Zamanlayıcılar Şekil Çıkış (Sanal röle) Zamanlama işlemlerinde genellikle üç tür zamanlama elemanı kullanılır. a) Gecikmeli Kapatan Zamanlayıcı ( TON ) b) Kalıcı Gecikmeli Kapatan Zamalayıcı ( TONR ) c) Gecikmeli Açan Zamanlayıcı ( TOFF) 17

26 Gerçekleştirdiğimiz sistemde şekil 3.17 de de görüldüğü gibi TON zamanlayıcı kullanılmıştır. Bu tür zamanlayıcıların girişlerine enerji geldiği zaman ayarlanan süre boyunca lojik 0 üretirler. Ayarlanan süreden sonra lojik 1 üretirler. Kullanılan zamanlayıcı belirli zaman değerlerinde (1ms, 10ms, 100ms, 1s, 1min) artar. Karşılaştırma (PT: present time) değeri zamanlayıcının özelliklerinden ayarlanır. Zamanlayıcı içeriği PT değerine eşit veya büyük olduğunda zamanlayıcı durum işareti 1 olur [3]. Şekil TON zamanlayıcı TWDLMDA20DTK PLC Gerçekleştirilen sistemde Schneider Electric tarafıdan üretilen Twido TWDLMDA20DTK model bir PLC kullanılmıştır. PLC nin elektriksel bağlantı şeması Şekil 3.18 de gösterilmiştir. Kullanılan PLC nin genel özellikleri şu şekildedir [4]. 24V DA besleme 12 * 24V DA giriş 8 * 24V DA çıkış Maksimum genişleme 4 modül Kullanılan PLC hakkındaki detaylı bilgiye kaynak [4] den ulaşılabilir. 18

27 Şekil PLC nin elektriksel bağlantı şeması [5] 19

28 4.PROJEDE GERÇEKLEŞTİRİLEN DEVRELER 4.1 DA 12V ve DA 5V DEVRELERİ Sistemde kullanılan sensör elemanının beslemesi datasheetine bakıldığında 5V DA olarak görülmektedir. Havalandırma için kullanılan fan ise 12V DA ile çalışmaktadır. PLC nin çalışması için gerekli olan 24V DC gerilim kullanılan güç kaynağından sağlanmaktadır. 24V DA gerilimden 78L12 ve 78L05 entegreleri kullanılarak 12V DA ve 5V DA gerilim elde edilmiştir. Bu devrelerin proteus çizimi Şekil 4.1 de, baskı devresi çizimi Şekil 4.2 de ve tamamlanmış hali Şekil 4.3 te görülmektedir. Şekil 4.1. Güç devresinin proteus çizimi Şekil 4.2. Güç devresinin baskı devresi ve montaj şeması 20

29 Şekil 4.3. Güç devresinin son hali Kullandığımız entegreler belli bir akım değerinden sonra ısındığı için 78L12 entegresine soğutucu levha bağlanmıştır. Böylece ısı yüzey alanı geniş levhaya dağıtılarak soğuma sağlanmıştır. 4.2 SENSÖR DEVRESİ Kullandığımız duman sensörünün datasheetine bakıldığında besleme geriliminin 5V DA olduğu görülmektedir. Yapılan ölçümler sonucu sensör ortamda duman olmadığı zaman 1-1,5V arasında gerilim değeri vermektedir. Duman algıladığı zaman ise bu gerilim seviyesi 4-5V seviyelerine çıkmaktadır. PLC nin sayısal girişleri gereği 0V veya 24V gerilim seviyelerine göre çalışmaktadır. Bu yüzden kullanılan sensör için bir karşılaştırma devresi yapılmıştır. Sensör çıkışı 2V gerilim değeri arttığında yangın algılama sistemi başlaması için 741 entegresi kullanılmıştır. Entegre çıkışı bir transistör yardımıyla röleyi sürmektedir. Rölenin kontaklarına 24V DC bağlandığından PLC gelen sinyali algılayabilmektedir. Sensör devresi için proteus çizimi Şekil 4.4 te, baskı devresi çizimi Şekil 4.5 te ve gerçekleştirilmiş hali Şekil 4.6 da görülmektedir. 21

30 Şekil 4.4. Sensör devresinin proteus çizimi Şekil 4.5. Sensör devresinin baskı devresi ve montaj şeması 22

31 Şekil 4.6. Sensör devresinin tamamlanmış hali 23

32 5. DENEYSEL ÇALIŞMALAR 5.1 SİSTEMİN YAPIM AŞAMALARI Projenin tasarım aşaması başarılı bir şekilde tamamlandıktan sonra bir sonraki adım olan gerçekleştime aşamasına geçilmiştir. İlk aşama olarak sistemin elektriksel bağlantılarının içinde bulunduğu pano temin edilmiştir. Panonun içine PLC, güç kaynağı, röle grubu, sensör devresi, 12V DA ve 5V DA devresi, başlatma-durdurma butonları ve ses elemanı olarak kullanılan buzzer yerleştirilmesi planlanmaktadır. İlk önce başlatma ve durdurma butonlarının yerleştirilmesi için panonun kapağının alt tarafına iki tane delik açılmıştır. Buzzer elemanı için kapağın üst tarafına delik açılmıştır. Panonun yan tarafına kabloların çıkması için delikler açılarak kurulacak ev ve su deposu ile bağlantı sağlanmıştır. PLC, güç kaynağı, devreler ve röle grupları ise panonun içindeki raylara monte edilmiştir. Panonun dış görünümü Şekil 5.1 de, iç görünü 5.2 de görülmektedir. Şekil 5.1. Panonun dış görünümü 24

33 Şekil 5.2. Panonun iç görünümü İkinci aşama olarak gerekli olan devrelerin kurulmasına geçilmiştir. Fan devresi için gerekli olan 12V DA ve sensör devresi için gerekli olan 5V DA çıkışı verebilen devreler proteus üzerinde baskı devresi gerçekleştirildikten sonra karta basılmıştır. Karta basılmış hali Şekil 5.3 te görülmektedir. Bu devrelerin besleme gerilimi olarak 24V DA güç kaynağı kullanılmıştır. 24V güç kaynağından alınan gerilim değeri 78L12 ve 78L05 gerilim regülatörleri kullanılarak 12V ve 5V elde edilmiştir. Gerilim regülatörleri kullanılırken üzerlerinden geçecek akımlar dikkate alınmıştır. Güç devresi kurulurken bazı sorunlarla da karşılaşılmıştır. Kullanılan 78L12 ve 78L05 entegreleri üzerlerinden akım geçtikçe ısınma eğilimi göstermiştir. Bunu giderebilmek için 78L12 gerilim regülatörüne soğutucu bağlanmıştır. 25

34 Şekil 5.3. DA 12V ve 5V devresi Sistemde ikinci devre olarak sensör devresi gerçekleştirilmiştir. Kullanılan duman sensörünün çıkış gerilimi 0-5V arasında değişmektdir. PLC nin sayısal girişleri 0 ile 24V gerilim seviyelerini algıladığından sensör çıkışı direk PLC girişine bağlanamamaktadır. Sensör devresi için 741 karşılaştııcı entegre kullanılmıştır ve şekli Şekil 5.4 te görülmektedir. Entegre çıkışı bir transistör üzerinden röleyi sürmektedir. Rölenin normalde açık uçları 24V üzerinden PLC girişine bağlanmıştır. Şekil 5.4. Sensör devresi Sensör devresi ve güç devresi tamamlandıktan sonra bu iki devre birleştirilerek çalışmasına bakılmıştır. Şekil 5.5 te görülen kırmızı kablo sensöre giden 5V besleme gerilimidir. Sarı kablo ise sensör çıkışını göstermektedir. Sensör çıkışı karşılaştırıcının bir ucuna bağlanmıştır. 26

35 Şekil 5.5. Devrelerin test edilmesi Sistemde kullanılacak tüm devreler gerçekleştirildikten sonra panonun elektriksel bağlantılarına geçilmiştir. İlk önce başlatma butonunun bağlantısı yapılmıştır. Başlatma butonunun bir ayağına 24V uygulanmıştır ve diğer bağlantı noktasından PLC nin I0.1 girişine gidilmiştir. Başlatma butonu push-pull (Bas-Çek) ve normalde açık bir yapıya sahip olduğundan sistemin sürekli çalışması için mühürleme yapmak gerekir. Gerekli mühürleme işlemi PLC programı içerisinde yapılmıştır. Kullanılan durdurma butonu normalde kapalı bir yapıya sahiptir ve push-pull (Bas-Çek) bir özelliktedir. Butonun bir ayağına 24V gerilim uygulanmıştır ve PLC nin I0.0 girişine bağlanmıştır. Normalde kapalı yapıda olan durdurma butonuna basıldığında sistem çalışmasını durdurur. Gerçekleştirilen sistemde ışıklı uyarı için ledler kullanılmıştır. PLC nin Q0.1 çıkışı R1 rölesinin bobin uçlarına bağlanmıştır. Ledler, rölenin normalde açık kontağına bağlanan 24V üzerinden beslenmiştir. Sesli uyarı için buzzer elemanı kullanılmıştır. Buzzer 24V ile beslenmektedir ve panonun kapağının üst tarafına konumlandırılmıştır. PLC nin Q0.2 çıkışı R2 rölesinin 27

36 bobin uçlarına bağlanarak buzzer elemanı kontrol edilebilmektedir. 24V rölenin normalde açık kontağı üzerinden buzzer elemanını beslemektedir. Yangın anında yangın mahaline suyu boşaltmayı sağlamak için su pompası kullanılmaktadır. PLC nin Q0.3 çıkışı R3 rölesinin bobin uçlarına bağlanmıştır. 220V AA şebeke gerilimi ile çalışan pompa rölenin normlade açık kontağı üzerinden beslenmektedir. Havalandırma için fan elemanı kullanılmıştır. Fan R4 rölesi üzerinden kontrol edilebilmektedir. Rölenin bobin uçları PLC nin Q0.4 çıkışı bağlanmıştır. 12V rölenin normalde açık kontağı üzerinden fanı beslemektedir. Şekil 5.6 da panonun elektriksel bağlatılarının tamamlanmış hali görülebilmektedir. Şekil 5.6. Panonun tamamlanmış hali 28

37 5.2 PLC PROGRAMI VE ÇALIŞMASI Sistemin kontrolü Schneider marka bir PLC ile sağlanmaktadır. PLC nin programı Twido Suit programı üzerinden merdiven diyagramı yöntemiyle yazılmıştır. Bu program IEC standartlarına uyumludur. Merdiven diyagramının detaylı açıklaması aşağıda verilmiştir. Merdiven diyagramını başlamadan önce kullanacağımız giriş, çıkış ve zamanlayıcı elemanları programa tanıtılır. Şekil 5.7 de giriş, Şekil 5.8 de çıkış ve Şekil 5.9 da zamanlayıcı elemanlarının tanıtılması gösterilmiştir. Şekil 5.7. Giriş elemanlarının tanıtılması Şekil 5.8. Çıkış elemanlarının tanıtılması Şekil 5.9. Zamanlayıcıların tanıtılması 29

38 5.2.1 Sistemin Çalışmaya Başlaması Şekil 5.10 da görüldüğü gibi sistemin çalışması için iki şart gereklidir. Bunlardan birincisi I0.0 yani başlatma butonuna basmak, ikincisi ise I0.2 girişine bağlanan sensör girişinin aktif olmasıdır. Başlatma butonuna basıldığında sistem bir anlık enerjilenir ve çalışmaya başlar.. Aynı şekilde kullanılan sensör de aktifleştiğinde sistem çalışmaya başlar. Sistem çalışmaya başladıktan sonra çalışmasına devam etmesi için mühürleme yapılması gerekmektedir. Başlatma ve sensör kontaklarına paralel bağlanan ve çıkış ile bağlantılı olan Q0.0 kontağı mühürleme görevi görmektedir. Sistemin çalışması için gerekli olan şartlar ortadan kalksa bile sistem mühürleme basamağı ile çalışmasına devam eder. I0.1 girişine bağlanan durdurma butonu sistemi durdurmak üzere kullanılmaktadır. Normalde kapalı olan bu butona basıldığında sistem çıkışı sıfır olur ve çalışması durur. Şekil Sistemin çalışma basamağı Işıklı Uyarı Sisteminin Çalışması Işıklı uyarı sistemi olarak ledler kullanılmaktadır. Uyarı sistemlerinde dikkat çekmesi için ledlerin yanıp sönmesi gerekmektedir. Burda ledlerin belirli zaman aralıklarıyla yanıp sönmesi amaçlanmaktadır. PLC nin çalışma basamağı aktif olduğunda Q0.0 çıkışı aktif olur ve sistem çalışmaya başlar. Şekil 5.11 de görüldüğü gibi diyagramda iki tane TON sayıcı kullanılmaktadır. Bu TON sayıcılar birbirine bağlanmıştır. Kontak yani Q0.0 çıkışı aktif olduğında TM1 kontağı kapalı olduğundan TM0 isimli TON sayıcı saymaya başlar. Sayıcının çalışma mantığına göre sayıcı enerjilendikten belli bir süre sonra çıkış vermeye başlar. TM0 sayıcı çıkışı ikinci sayıcının girişine bağlanmıştır. Yani TM0 çıkışı 1 olduğunda ikinci sayıcı TM1 saymaya başlar. TM1 de TON sayıcı olarak seçilmiş ve açma süresi 1 saniye olarak ayarlanmıştır. TM1 in çıkışı ters kontak olarak TM0 sayıcısına bağlandığından TM1 çıkışı 1 olduğunda TM0 çıkışı 0 olur. TM0 çıkışı 0 olunca TM1 tekrar 0 olur. Böylece TM0 30

39 sayıcısı tekrar saymaya başlar. Burda TM1 sayıcısı bir reset elemanı olarak görev yapmaktadır. Böylece kesintisiz bir şekilde 1 v 0 yani kare dalga üreten bir çıkış elde edilmiş olur. Q0.1 çıkışını TM0 sayıcısına bağladığımızdan ledler 1 saniye yanar 1 saniye söner şekilde uyarı vermektedir. Şekil Işıklı uyarı sisteminin çalışma basamağı Sesli Uyarı Sisteminin Çalışması Sesli uyarı sistemlerinde acil durum algılandığında sistem durdurulana kadar sesli uyarı devam etmektedir. Burda timer kullanılmasının amacı belli bir süreden sonra ses elemanı olan buzzerin enerjisinin kesilmesini sağlamaktır. Bunun nedeni buzzerin çok ses çıkardığından dolayı segileme aşamasında gürültüyü engellemeye yöneliktir. Şekil 5.12 ye bakıldığında burda Q0.0 kontağı enerilendiğinde TM3 saymaya başlar. Q0.2 çıkışı TM3 çıkışının tersine bağlandığından sistem çalışmaya başladığında Q0.2 çıkışı aktif olur ve buzzer sesli uyarıya başlar. TM3 çıkışı 5 saniye sonra 1 verir ve buzzerin enerjisi kesilir. 31

40 Şekil Sesli uyarı sisteminin çalışma basamağı Sulama Sistemin Çalışması Yangın söndürme sistemlerinde kullanılan duman sensörü ortamda sigara içilmesi gibi her türlü dumanı algıladığından sistemin sulamaya başlamadan önce 3 saniye kadar beklemesi amaçlanmıştır. Bu süre zarfı içinde gerek sesli gerek ışıklı uyarı sistemleri aktif olduğundan kullanıcı yanlış bir alarm durumunda durdurma butonuna basarak sistemi kapatabilmektedir. Burda TM4 kullanılmasının amacı bu yüzdendir. TM5 sayıcısı ile sulamanın kaç saniye süreceği ayarlanmaktadır. Q0.0 kontağı aktif olduğunda TM4 saymaya başlar. Bu esanada sulama olmaz. TM4 aktif olduğunda sulama başlar. Aynı zamanda TM5 de saymaya başlar. TM5 saymayı bitirdiği an sulama devre dışı kalır. Aşağıda şekil 5.13 te sistemin program basamağı gösterilmiştir. Şekil Sulama sisteminin çalışmaya başlama basamağı 32