Animasyon Tabanl Uygulamalar n Yeri ve Önemi

Otomasyon Sistemleri E itiminde Animasyon Tabanl Uygulamalar n Yeri ve Önemi Murat Ayaz Kocaeli Üniversitesi Teknik E itim Fakültesi, Elektrik E itimi Koray Erhan Kocaeli Üniversitesi, Teknoloji Fakültesi, Enerji Sistemleri Mühendisli i Engin Özdemir Kocaeli Üniversitesi, Teknoloji Fakültesi, Enerji Sistemleri Mühendisli i Endüstriyel uygulamalar n kaç n lmaz parças olan otomasyon sistemlerinin önemi gün geçtikçe art yor. Bu do rultuda gerek özel e itim kurumlar n n gerekse kamu e itim kurumlar n n otomasyon sistemleri üzerine verdikleri e itimi, güncel ve teknolojik geliflmelere uygun hale getirmeleri gerekiyor. Anahtar Kelimeler: PLC, Operatör panel, E itim Seti, Otomasyon sistemleri. 96 Otomasyon Otomasyon sistemlerinde verilen e itimin istenilen hedeflere ulaflmas na imkân sa lamas için, teorik bilgiler pratik uygulamalar ile desteklenmesi gerekiyor. Bu ba lamda kullan lacak deney düzenekleri ekonomi, esneklik, gelifltirilebilirlik ve güvenlik gibi noktalar göz önünde bulundurularak tasarlan yor. Otomasyon sistemleri e itiminde fiziksel deney düzeneklerinin kullan m, sa lad avantajlar n yan s ra maliyet, güvenlik, çal flma ömrü vb. gibi dezavantajlar da beraberinde getirmektedir. Bu dezavantajlar ortadan kald rabilmek ad - na fiziksel uygulamalar n bilgisayar ortam nda animasyon tabanl olarak gerçeklefltirilmesi bir çözüm yöntemidir. Bu çal flma kapsam nda otomasyon sistemleri pratik e itiminde kullan labilecek animasyon tabanl bir deney seti tasar m ve uygulamas ele al nmaktad r. 1. Girifl Teknolojik uygulamalar n h zla geliflti i günümüzde otomasyon sistemleri de teknolojik geliflmelerin paralelinde h zla geliflmekte ve de iflmektedir. Bu durum otomasyon sistemleri üzerine yap - lan gerek endüstriyel gerekse akademik çal flmalar n sürekli olmas n sa lamaktad r. Otomasyon sistemleri üzerine yap lan çal flmalar göz önüne al nd nda sistem tasar mlar, deneysel e itim setleri, endüstriyel uygulamalar vb. gibi noktalarda akademik araflt rmalar n oldu u görülmektedir. Literatüre bak ld nda PLC e itiminin verilmesine yönelik farkl deney setleri tasarlanm flt r. Bu çal flmalarda göze çarpan ortak nokta, gerçeklefltirilen uygulamalar n fiziksel deney setleri fleklinde tasarlanm fl olmas d r. Örnek olarak, geleneksel elektriksel kumanda sistemi ile PLC programlamal kumanda sisteminin karfl laflt r lmas [1], yürüyen bant-konveyör sistemi [2], tank depolama sistemi ve s cakl k, bas nç ve seviye kontrolü [3], asansör prototipi [4] gibi uygulamalar say labilir. Bahsedilen fiziksel uygulamalar n haricinde esnek ve modüler uygulamalar [5,6] içeren setler ile farkl birçok sistemi modellemek de mümkün hale gelmifltir. Bu deneysel düzenekler üzerine yap lan çal flmalar, otomasyon sistemleri e itimini yetkin ve etkili k lmak için gerçeklefltirilmektedir. Otomasyon sistemleri (PLC, HMI, SCADA) endüstriyel uygulamalar n önemli bir parças d r. Otomasyon sistemleri üzerine yetkin teknik personele olan ihtiyaç süreklilik arz etmektedir. Bu ba lamda, otomasyon sistemleri üzerine e itim veren kurum ve kurulufllar verdikleri e itimi nitelikli hale getirmek zorundad r. Otomasyon sistemleri üzerine verilen e itimlerin pratik ve görsel uygulamalar içermesi, verilen e itimin yetkinli ini artt rmaktad r. Bu çal flma kapsam nda otomasyon sistemleri e itimi üzerine teorik e itimin pratik ve görsel uygulama e itimi ile desteklenmesini sa la-

19-22 Mart 2014 3. Hall A150

mak için tasarlanan deneysel e itim seti ele al nmaktad r. 2. Otomasyon Sistemleri E itiminde Pratik-Görsel Uygulamalar n Yeri ve Önemi E itim iki temel esas üzerine kurulmaktad r. Bu temel esaslardan biri teorik e itim di eri ise teorik e itimin hayata geçirildi i pratik e itimdir. Özellikle fen bilimleri alan nda e itim alan kiflilerin hem teorik bilgisinin hem de uygulama becerisinin olmas bir gerekliliktir. E itim hayatlar nda uygulama becerisini gelifltirememifl kifliler ö renim hayatlar n tamamlad klar nda ifl bulma konusunda büyük problemlerle karfl - lamaktad rlar. Endüstride iflverenler, ifle bafllatt klar kiflilerden en k sa zamanda fayda sa lamak isterler. Bu do rultuda ö renim hayat nda sektörün ihtiyaç duydu u pratik e itimi alarak bir tak m tecrübeleri edinen kifliler di erlerine nazaran bir ad m önde olmaktad rlar. Otomasyon e itimi veren kurum ve kurulufllar, sektörün ihtiyaçlar do rultusunda bir e itim içeri i ve yöntemi belirlemelidirler. Otomasyon sistemleri e itiminde verilen teorik bilgiler pratik uygulamalarla desteklenmedi i takdirde endüstride yer alacak ö renci için fayda sa lamamaktad r. Ancak pratik e itim vermek üzere sistem ve laboratuvar kurmak büyük yat r m gerektirmektedir. Sadece baz üniversiteler ve özel e itim kurumlar gerekli olan bu yat r m bütçesini karfl layabilmektedir. Di er e itim kurumlar ise pratik uygulama laboratuvarlar ndan mahrum kalmaktad rlar. Yüksek yat r m bütçesi gerektiren otomasyon sistemleri laboratuvarlar ele al nd nda, endüstriyel uygulamalara benzer (konveyör, asansör, tank dolumu vb.) fiziksel deney düzeneklerinin yer ald görülmektedir. 98 Otomasyon fiekil 1. E itim setinin blok diyagram. Otomasyon sistemleri e itiminde kullan lan fiziksel deney setleri uygulama becerisinin gelifltirilmesi aç s ndan büyük öneme sahiptir. Ancak maliyet, güvenlik, çal flma ömrü, esneklik vb, gibi noktalar ele al nd nda ortaya ç - kan dezavantajlar, e itim kurumlar n uygulamal e itimde farkl yöntemlerin kullan lmas na yöneltmektedir. Geliflen bilgisayar teknolojileri dikkate al nd nda klasik fiziksel deney düzeneklerinin yerine bilgisayar ortam nda gelifltirilen benzer animasyon tabanl uygulamalar kullan labilmektedir. Fiziksel deney setlerinde yer alan her bir parça (sensör, valf, anahtar, lamba, motor, vb. gibi) bilgisayar ortam nda oluflturularak, ayn setlerin animasyon tabanl olmas sa lanabilmektedir. Böylece bir laboratuvara fiziksel olarak kurulmas maliyetli veya imkâns z olan birçok uygulama sanal olarak gerçeklefltirilebilir. Bunun yan s ra laboratuvar ortam nda fiziksel deney setlerinin gerek yer gerekse maliyet aç - s ndan karfl m za ç kan k s tl l k problemi ortadan kald r labilmektedir. Çünkü bilgisayar ortam nda say s z animasyon tabanl endüstriyel uygulama örnekleri oluflturabilir ve bir laboratuvara çok say da bilgisayar içeren PLC seti panelleri yerlefltirilebilir. K - s tl laboratuvar bütçelerine sahip e itim kurumlar n n bu tip bilgisayar ortam nda gerçeklefltirilen animasyon tabanl e itim setlerine yönelmeleri, hem verdikleri e itimin yetkin hale gelmesini hem de bütçelerinin verimli kullan lmas n sa layacakt r. 3. Animasyon Tabanl PLC ve Operatör Panel E itim Seti Otomasyon sistemleri üzerine verilecek e itimin kapsam ve niteli- i, deney setlerinde yer alacak parçalar n belirlenmesinde bafll - ca rol oynamaktad r. Temel seviyedeki uygulama e itimini gerçeklefltirmek için oluflturulacak deney setinde bafll ca parça programlanabilir mant k denetleyicisidir (PLC). Di er yer alacak parçalar kullan c n n hedefleri ve imkânlar do rultusunda de ifliklik göstermektedir. Bu çal flma kapsam nda, maliyet ve laboratuvar koflullar göz önünde bulundurularak oluflturulan animasyon tabanl e itim setine ait blok diyagram fiekil 1 de verilmektedir. fiekil 1 de gösterildi i gibi deney seti, bilgisayar (PC), programlanabilir mant k denetleyici (PLC), operatör panel (HMI) ve emülatör olmak üzere dört temel bileflenden oluflmaktad r. Sistemde kullan lan bilgisayar, PLC program -

Animasyon tabanl uygulama e itimi için oluflturulan deney seti ekipmanlar na ait ortalama fiyatlar Tablo 1 de verilmektedir. Tablo 1 de yer alan fiyatlar kullan c - n n talep ve ihtiyaçlar do rultusunda de ifliklik gösterebilir. Tablo 1 den de anlafl laca üzere oluflturulan deneysel düzenek düflük maliyetli olmas ile dikkat çekmektedir. Bu de erler çok büyük bütçe gerektirmeksizin bir otomasyon e itiminin yap labilmesine olanak tan maktad r. fiekil 2. Animasyon tabanl otomasyon e itim seti. Tablo 1. Temel düzey bir deney setinin maliyet tablosu. n n yaz lmas, kontrol edilmesi, program animasyonlar n n izlenmesi ve di er bileflenlerin haberleflmesinin sa lanmas görevlerini yerine getirmektedir. Bu temel ifllevlerin yerine getirilmesini sa layacak donan msal özellikler, günümüzdeki en basit PC de dahi mevcuttur. Deney düzene inde yer alan PLC [7,8], bilgisayarda bulunan animasyon modüllerini programlamak için kullan lmaktad r. Bu animasyonlar programlamak için en temel ifllevleri yerine getirebilecek özellikte bir PLC kullan lmas yeterlidir. Sistemde yer alan bir di er bileflen olan operatör panelin ise verilecek e itim kapsam na ba l olarak, deney düzene inde yer almas iste e ba l - d r. Animasyon modülleri operatör panel üzerinden de kontrol edilebilmektedir. Böylece kullan c ya operatör panel kullan m uygulamal olarak verilmektedir. Kullan lacak PLC ve operatörün markas kullan c iste ine göre de iflebilir. Bu durum, kullan c - n n e itim vermek istedi i bütün marka ve modelde e itim deney seti haz rlayabilece ini göstermektedir. Çal flma kapsam nda oluflturulan animasyon tabanl otomasyon e itim seti fiekil 2 de gösterilmektedir. fiekil 3. Deney setlerinin k smi görüntüsü. Sözü edilen bu bütçe çerçevesinde 2011 y l nda Kocaeli Üniversitesi Teknoloji Fakültesi Enerji Sistemleri Mühendisli i Bölümü otomasyon laboratuvar nda 20 adet animasyon tabanl PLC ve operatör panel e itim seti kurulmufltur. Bu setler farkl marka ve modelde PLC ünitelerinden oluflmaktad r. Ö rencilerin derse ilgisi, devam durumu ve nihai baflar s göz önüne al nd nda, animasyon tabanl setler kullan - larak verilen e itimin klasik PLC e itimine göre daha baflar l oldu- u gözlemlenmifltir. fiekil 3 de laboratuvara kurulan deney setlerinin bir k sm verilmektedir. 4. Animasyon Tabanl Örnek Uygulamalar Bilgisayar ortam nda gerçeklefltirilen animasyon uygulamalar n gerçek ortam ile iliflkilendirilmesini sa lamak için birçok yöntem 100 Otomasyon

19-22 Mart 2014 2. Hall A165

Böylece yaz lan program n kontrolü ve izlenmesi bilgisayar üzerinden yap labilece i gibi operatör panel üzerinden de gerçeklefltirilebilir. Operatör panel üzerindeki cep telefonu modülü fiekil 6 da ve garaj kap s modülü fiekil 7 de gösterilmektedir. Pratik uygulamal e itimde kullan lan deneysel düzenekler yüksek maliyet getirmektedir. Bu maliyetler her e itim kurumu taraf ndan karfl lanamayaca ndan e itim sürecine ayn katk y sa layacak ve daha az maliyetli deneysel düzenekler tercih edilebilir. Fiziksel deney düzeneklerinde yer alan bileflenlerin bilgisayar ortafiekil 4. Animasyon uygulamalar görüntüsü [9]. ve cihaz kullan labilir. Bu çal flma kapsam nda oluflturulan animasyon tabanl deney setinde, animasyon uygulamalar n PLC ile programlanabilmesini ve çal flt - r lmas n sa lamak için FESTO firmas n n üretti i easy port modülü kullan lmaktad r. Bu modül içerisinde yer alan animasyon uygulamalar n bilgisayar üzerinde çal flt r lmas ve izlenmesi, yine ayn firma taraf ndan gelifltirilen Easyveep program ile gerçeklefltirilmektedir. Emülatör modülü içerisinde yaklafl k 30 adet animasyon uygulamas mevcut durumdad r ve istenilen ilave animasyon tasar mlar ise üretici firma taraf ndan ücretsiz oluflturularak sisteme yüklenmektedir. Böylece yaln zca bir deney setinde 30 ve daha fazla say da gerçe e uygun sistemler için programlama e itimi sa lanmaktad r. Program içerisinde yer alan baz animasyon uygulamalar fiekil 4 de verilmektedir. fiekil 5 de örnek bir uygulama olarak s cak su tank seviye kontrolü animasyonu ve PLC program n n çal fl r durumdaki ekran görüntüsü yer almaktad r. Çal flma kapsam nda oluflturulan baz deney setlerinde operatör panel bulunmaktad r. Operatör panel e itimi üzerine verilecek e itim çal flmas nda, hem bilgisayar üzerinde yer alan animasyon modüllerine ba l kal narak hem de ba ms z olarak çeflitli yaz l m uygulamalar gerçeklefltirilebilir. Örnek olarak animasyon modülleri içerisinde yer alan cep telefonu ve garaj kap s uygulamalar operatör panele yüklenmifltir. 5. Sonuç Otomasyon sistemleri e itimi, endüstride bu alanda çal flan yetkin personel gereksinimi göz önüne al nd nda büyük bir öneme sahiptir. Bu do rultuda gerek özel gerekse kamu e itim kurumlar otomasyon sistemleri üzerine verdikleri e itimin kalite ve yetkinli- ini teknolojik geliflmelere uygun hale getirmelidir. Otomasyon sistemleri gibi pratik uygulama becerisi gerektiren alanlara iliflkin yetkin bir e itimin sa lanmas için, teorik bilgilerin pratik uygulamalar ile desteklenmesi gerekmektedir. fiekil 5. S cak su tank seviye kontrolü animasyonu ve PLC program ekran görüntüsü. 102 Otomasyon

19-22 Mart 2014 6. Hall C130

fiekil 6. Garaj kap s animasyonu bilgisayar ekran ve operatör paneli görüntüsü. fiekil 7. Cep telefonu animasyonu bilgisayar ekran ve operatör paneli görüntüsü. m na aktar lmas düflük maliyet bak m ndan alternatif bir yöntemdir. Geliflen bilgisayar teknolojileri endüstriyel uygulamalar n görsel ortamda animasyon tabanl olarak modellenmesinin önünü açmaktad r. Otomasyon sistemleri e itiminde kullan lan fiziksel deney düzeneklerinin bilgisayar ortam nda gerçeklefltirilmesi maliyet, esneklik, güvenlik vb. gibi noktalarda büyük bir avantaj sa lamaktad r. Kaynakça [1] Bayrak G., Kaya T., PLC ve Elektrik Kumanda Devreleri E itimi çin Bir Deney Seti Tasar m ve Uygulamas, Elektrik- Elektronik ve Bilgisayar Sempozyumu (EMO), 2011. [2] Özerdem Ö. C., Samurkafl T., KKTC Üniversitelerinde Programlanabilir Lojik Kontrolörlerin (PLC) E itimi ve PLC Kontrollü Tafl ma Amaçl Bir Laboratuvar Düzene i Tasar m, EMO, 2003. [3] Bay nd r R., Kaplan O., Bayyi it C., Sar kaya Y., Hallaçl o lu M., PLC ve SCADA Kullan larak Bir Endüstriyel Sistemin Otomasyonu, Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 27(1), sayfa 107-115, 2011. [4] Çolak., Bay nd r R., Kuruflçu S., PLC Kontrollü Asansör E itim Seti Tasar m ve Uygulamas, Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 23(1-2), sayfa 86-94, 2007. [5] Çimen H., Taflk n S., Yabanova., E itim Amaçl Esnek ve Modüler Üretim Sistemlerinin Teknik E itimde Kullan lmas, Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi, ISSN:1304-4141, Sayfa 43-53, 2007(3). [6] Akyaz Ö., Kanca A., Usta M. A., Akp nar A. S., PLC Kontrollü Elektropnömatik Sistem Uygulamalar, Otomasyon Dergisi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2006. [ 7 ] h t t p : / / w w w. a u t o m a t i o n. s i e - mens.com/mcms/industrial-automations y s t e m s - s i m a t i c / e n / m a n u a l - overview/tech-doc-hmi/pages/default.aspx, http://www.automation.siemens.com/mcms/programmable-logiccontroller/en/pages/default.aspx, Siemens Operation Panel and PLC user manuals, (Ziyaret Tarihi: 16.09.2013). [8] http://www.meau.com/eprise/main/sites/public/products/programmable_ Logic_Controllers/FX3G/default, (Ziyaret Tarihi: 04.03.2014). [9]http://www.festo-didactic.com/inten/services/printed-media/manuals/ manual-easyveep.htm, Festo Easyveep user manual, (Ziyaret Tarihi: 16.09.2013). Bu çal flma kapsam nda otomasyon sistemleri e itimi vermek üzere Kocaeli Üniversitesi Teknoloji Fakültesi nde 20 adet animasyon tabanl e itim seti tasar m ve uygulamas gerçeklefltirilmifltir. Son y llarda bu deney setlerini kullanarak e itim alan ö rencilerin, otomasyon sistemleri üzerine teorik bilgilerinin ve uygulama becerilerinin geliflti i gözlemlenmifltir. 104 Otomasyon