1. Giriş... 3 2. PLC Yapısı... 4 2.1. Merkezi İşlem Birimi (CPU)... 5 2.2. Giriş Çıkış Ara Birimleri... 6 2.2.1. Ayrık I/O... 6 3. PLC ile Röle Sistemi Arasındaki Fark... 8 Kumanda Sistemi Analizi... 8 4. PLC Seçim Ölçütleri... 8 5. S7-200 PLC ve Genel Özellikleri... 9 6. İşletim Sistemi... 10 7. PLC Programlanması... 10 7.1.Ladder (Merdiven) Programlama dili... 11 7.2. Boolean (Deyimsel) Programlama dili... 11 7.3. S7-200 PLC Programlanması... 11 7.4. PLC Kumanda Komutları... 12 7.5. Komutların Yürütülmesi ve Lojik Yığın... 12 8. Zamanlayıcılar ve Sayıcılar... 13 8.1. Giriş... 13 8.2. Zamanlayıcılar... 13 8.2.1. Gecikmeli Çalışan Zamanlayıcı... 13 8.2.2. Kalıcı Gecikmeli Çalışan Zamanlayıcı... 15 NOT : Açıklama... 15 8.2.3 İki Zaman Rölesi Tipi Arasındaki Fark... 16 8.3. Sayıcılar... 16 8.3.1. İleri Sayıcılar... 16 8.3.2. İleri - Geri Sayıcılar... 18 9. Matematiksel İşlemler... 20 9.1. Tam Sayı Toplama... 20 9.2. Tam Sayı Çıkarma... 20 9.3. Tam Sayı Çarpma... 21 9.4. Tam Sayı Bölme... 21 9.5. Baytı Arttır... 22 9.6. Baytı Azalt... 22 10. Program Akış Denetim Komutları... 23 Son... 23 Dur... 23 Gözetleyiciyi Resetle... 23 Sıçra... 24 Etiket... 24 Çağır... 25 Altprogram... 25 Geri Dön... 25 For... 26 Next... 26 İşlem Yok... 26 TAŞI/DOLDUR/TABLO... 27 1
Bayt Taşı... 27 Bayt Blok Taşı... 27 Baytı Sağa Kaydır... 28 Baytı Sağa Döndür... 28 Shift Register Bit... 29 Hafızayı Doldur... 29 İNTERRUPT... 30 Interrupt İlişkilendir... 30 Interrupt İlişkisini Kaldır... 30 Interrupt Altprogramı... 31 Interruptlara İzin Ver... 31 Interrupt İznini Kaldır... 31 Interrupttan Dönüş... 32 V. UYGULAMA ÖRNEKLERİ... 33 UYGULAMA 1-A... 33 UYGULAMA 1-B... 35 UYGULAMA - 2... 37 UYGULAMA - 3... 39 UYGULAMA - 5... 44 UYGULAMA - 6... 48 UYGULAMA - 7... 49 UYGULAMA - 8... 50 UYGULAMA - 9... 52 UYGULAMA - 10... 56 UYGULAMA - 11... 58 UYGULAMA - 12... 61 UYGULAMA - 13... 64 UYGULAMA - 14... 67. 2
1. Giriş Endüstriyel otomasyon sistemleri, her geçen gün, artan bir hızla gelişmekte ve üretim sürecindeki işlevleri artmaktadır. Otomasyon sistemlerinin tasarımı ve etkin kullanımı için gerekli olan temel unsur bilgi ve bilgiye erişim hızıdır. Günümüzde, en iyi, en hızlı ve en verimli üretimi sağlamanın temel çözümü olan endüstriyel otomasyon, bütün dünyada büyük bir hızla gelişmekte ve yaygınlaşmaktadır. Bu durum, bu konuda her geçen gün yetişmiş insan gücüne olan gereksinimi arttırmaktadır. Ülkemizde de üretimi dünyadaki gelişmiş ülkeler seviyesine yükseltmek için endüstriyel otomasyona önem verilmeli ve "üretim nasıl arttırılmalı?" sorusuna cevap aranmalıdır. İşte bu soruya verilen cevaplardan biriside seri üretim ve seri üretim bantlarının kontrolüdür. Bant sistemlerinin yerinden ve yeni gelişen teknoloji sayesinde internet aracılığı ile bir merkezden kontrolü ve bu işlem için hangi yöntemin kullanılacağının tespitidir. İşte PLC (Programmable Logic Controller: Programlanabilir Lojik Denetleyici) bize bu isteklerimize cevap verebilecek bir otomasyon cihazıdır. Günümüzde endüstriyel otomasyon cihazları denilince ilk akla gelen cihaz PLC dir. Teknolojinin gelişmesine bağlı olarak da PLC ler de gelişmiş ve ilk PLC lere göre epey gelişmeye uğramıştır. Teknik gelişmeler ile PLC lere eklenen yeni özellikle ise; PID denetin kontrolünü yapabilmesi, Denetim yerinden farklı mesafelerden PLC lere internet aracılığı ile kontrol verilerinin üretici firma tarafından belirlenen belirli protokoller aracılığı ile aktarılabiliyor olması, Step motor denetiminin ayrı sürücü sistemlerine ihtiyaç duyulmada PLC ye ilave edilecek ilave modüller aracılığıyla direkt olarak yapılabiliyor olması, Termokupl gibi sıcaklık algılayıcılarının ilave modüller aracılığıyla PLC ye doğrudan bağlanabilmesi, Hızlı darbe üreten sensörlerin, yaklaşım anahtarları v.b. gibi cihazların ürettikleri darbeleri algılamak için geliştirilen modüller, Ve en önemlisi ise PLC nin endüstriyel otomasyonda yaygınlığının artması için firmalar tarafından hazırlanan paket yazılım programlarının teknik elemanların daha kolay anlayabileceği ve kullanabileceği hale getirilmesi. İşte bu gelişmeler sayesinde PLC ler otomasyon sistemlerinde diğer sistemlere karşı ciddi bir rakip olarak, teknolojik evrimini sürdürmektedirler. PLC ler çeşitli sanayi kuruluşlarının denetim ihtiyaçları düşünülerek, özel bilgisayar kontrol sistemi olarak geliştirilmiştir. Bu yöntem kullanılarak kontrol işlemi oldukça basitleştirilmiştir. PLC ler sanayinin kumanda ihtiyacının duyulduğu her bölümde kullanılabilmektedir. PLC ler giriş ve çıkış terminalleri bulunan basit bir kutu görünümündedir. Bunun yanında bir programlama ünitesi ve ihtiyaca göre giriş ve çıkışların sayısını arttırmak için ilave modüller bulunabilmektedir. 3
Günümüzde endüstriyel otomasyon sistemlerinin önemli bir alanını oluşturan kumanda ve geri beslemeli kontrol sistemleri programlanabilir lojik denetleyici (PLC) veya Programlanabilir Denetleyici (PCs) olarak adlandırılan aygıtlar ile gerçekleştirilir. PLC, bu tür sistemlerin uygulanması için gerekli yazılım ve donanım özelliklerini taşır. Kumanda sistemlerinin gerçekleşmesinde, lojik anahtarlama, zamanlama ve sayma gibi işlevleri sağlayan yazılım özellikleri ve kumanda işaretlerinin dönüştürmesini sağlayan giriş-çıkış birimleri kullanılır. Geri beslemeli kontrol sistemlerinde ise analog giriş-çıkış birimleri, kontrol algoritmasının gerçekleşmesi için matematik işlem komutları ve kontrol algoritmasının ön görülen örnekleme zamanlarında işletilmesini sağlayan ek özellikler aranır. Bir PLC, diğer sayısal veri işleme makineleri gibi merkezi işlem birimi, bellek birimi ve giriş-çıkış birimlerinden oluşur. Ayrıca, programı yedeklemek yada başka bir PLC ye aktarmak için ayrılabilir bir EEPROM belleği, giriş-çıkış sayısını artırmak için ayrık genişleme birimi, analog giriş-çıkış birimi, enerji kesilmeleri durumunda PLC yi besleyen yedek güç kaynağı gibi birimler de bulunur. Merkezi işlem birimi, PLC nin çalışmasını düzenleyen aritmetik ve lojik işlemleri gerçekleyen, zamanlama, sayma gibi işlevleri sağlayan en önemli birimdir. Bellek birimi; Giriş görüntü belleği, veri belleği, program belleği gibi kısımlara ayrılmış olup, bu bellek alanları farklı işlevler için kullanılır. Giriş birimi, kontrol edilen sistemle ilgili algılama ve kumanda elemanlarından gelen elektriksel işaretleri PLC de işlenecek lojik gerilim seviyelerine dönüştüren birimdir. Kontrol edilen sisteme ilişkin basınç, seviye, sıcaklık algılayıcıları, kumanda düğmeleri sınır ve yakınlık anahtarı gibi elemanlardan gelen iki değerli işaretler (var-yok, 1 veya 0) giriş birimi üzerinden alınır. Giriş birimi işaret seviyesi değerleri 24V, 48V, 100V- 120V, 200V-240V doğru veya alternatif akım olabilir. Çıkış birimi, PLC de hesaplanan çıkış noktalarına ilişkin lojik gerilim seviyelerini, kontrol edilen sistemdeki kontaktör, röle, selenoid gibi kumanda elemanlarını sürmeye uygun elektriksel işaretlere dönüştüren birimdir. Çıkış birimi röle, triyak yada transistörlü devrelerden oluşabilir. Yüksek hızlı açma ve kapama gerektiren durumlarda, doğru akımda transistörlü, alternatif akımda triyaklı çıkış birimleri diğer durumlarda genellikle röleli çıkış birimleri kullanılır. Her bir PLC, bir programlayıcı birimi ile programlanır. Programlayıcı birimi, kumanda devresine ilişkin programın yazılması, PLC ye aktarılması yada PLC deki programın alınması ve yeniden düzenlenmesi gibi amaçlar için kullanılan bir el programlayıcısı yada kişisel bilgisayarlarda çalışan bir programlama yazılımı olabilir. Her PLC üreticisi firma, özellikle kumanda devreleri ile ilgili kişilerin çok hızlı ve kolay uyum sağlayabilecekleri programlama yazılımları geliştirmişlerdir. 2. PLC Yapısı 4
PLC nin içinde bir mikroişlemci vardır. Yapılacak işlemler bir program haline getirilip bellekte saklanır. Bellek elemanı olarak RAM, ROM PROM, EPROM veya EEPROM kullanılır. Bellekte saklanılan program mikroişlemci tarafından okunarak işleme konur. PLC ye programlar teknolojideki gelişmelere bağlı olarak FAX-MODEM kullanılarak telefon hattından, klasik bir yöntem olan tuş takımı kullanılarak veya bilgisayar (PC) ile RS 232 üzerinden aktarılabilir. Anahtarlar Butonlar Sensörler Kontrol Sinyalleri Giriş Elemanı LCD program layıcı Giriş terminalleri PLC Çıkış birimleri GÖSTERGE Çıkış Elemanları Motor Selenoid Sürücü Elemanlar Yükler PLC Kumanda Sisteminin Yapısı PLC kumanda sistemi üç ana kısımdan oluşur. A Giriş Elemanı B Kontrol Ünitesi C Çıkış Elemanı PLC leri dört temel bölümden oluşmaktadır. 1) Merkezi İşlem Birimi ( CPU ) 2) Bellek Birimi ( RAM,ROM, PROM vb.. ) 3) Giriş Birimi ( IN ) 4) Çıkış Birimi ( OUT ) 2.1. Merkezi İşlem Birimi (CPU) CPU, bellekle birlikte bir PLC ye zeka veren kısım olup bellekte saklı programın gerektirdiği bütün aritmetik, mantık ve veri işleme gibi operasyonlar bu birimde gerçekleştirilir. Temelinde mikroişlemci denilen, çok yüksek oranda tümleşik devre teknolojisinin bir ürünü yer alır. İki ayrı yapımcı aynı mikroişlemciyi kullanabilir, fakat değişik işletim sistemleri nedeni ile sonuç PLC lerin yetenekleri farklı olabilir. İşletim sistemi yapımcı tarafından hazırlanmış olup genelde PLC kullanıcısına açık değildir. İşletim sistemi diyagnostik prosedürleri de içerir. Bu prosedürler genelde ilk başlangıçta kendinden çalışan veya kullanıcı tarafından çalıştırılan olmak üzere iki genel türe ayrılırlar. Birinci tür diyagnostikler, genelde, sadece işletim sisteminin kullandığı belleği test ederler.kullanıcı tarafından geliştirilen diyagnostikler ise bütün belleği ve iletişim kapıları gibi diğer unsurları teste tabi tutarlar. 5
CPU İ Ş L E T İ M I/O işleme Diagnostikler Denetim prog. çalıştırılması Denetim Uygulama Programı Yukarıda belirtilen bütün operasyonlar bazı PC lerde bir tek mikroişlemci ile gerçekleştirilir. Günümüzde daha yaygın olan yaklaşım işletim sisteminin görevlerini birkaç mikroişlemci arasında bölmektir. Bu yaklaşımda (multi-processing) her-bir mikroişlemcinin belirli görevleri vardır. Yaygın olarak kullanılan çift mikro-işlemcili yaklaşımda mikroişlemcilerden biri denetim diğeri ise mantık işlemlerini üstlenir. Denetim mikroişlemcisi denetim çevirimindeki denklemleri, operatörle etkileşim gibi daha karmaşık hesap ve veri işlemlerini yapar. Diğeri ise zamanlama, mantık ve sayma gibi işlemlerle birlikte uygulama programının taramasını gerçekleştirir. Programın bir yerinde kendi yeteneğinin üstüne çıkan bir işlemle karşılaşırsa bunu denetim mikroişlemcisine aktarır ve taramaya devam eder. Son yıllarda ortaya çıkan yeni bir gelişme de akıllı I/O arabağlarıdır. Bu I/O ların bir mikroişlemcisi ve belleği ve de uygulama programına bağlı olmayan bir mini işletim programı vardır. Böyle akıllı bir modüle örnek olarak PID (Proportional Integral Derivative ) denetim modülü gösterilebilir. 2.2. Giriş Çıkış Ara Birimleri 2.2.1. Ayrık I/O En yaygın olarak kullanılan arabirim türü ayrık I/O arabirim olup CPU nun 1 veya 0 türü çıkışı olan giriş elemanları veya 1 veya 0 türlü bir çıkışla denetlenebilecek anahtarları, limit anahtarları, düzey anahtarları, motor kontaktör veya röle kontakları, seçici anahtarlar, fotoelektrik gözler sayılabilir. Ayrık I/O arabirim ile denetlenebilecek çıkış elemanları için ise alarmlar, denetim röleleri, selenoidler, motor starterleri, fanlar, v.b. birer örnek olarak gösterilebilir. Giriş/çıkış elemanlarının çeşitli düzeyde gerilimlerle beslenmesi gerekebileceğinden I/O arabirimlerinin nominal gerilimi (A.A. veya D.A.) değerleri de çeşitlilik gösterir. Şekil 2.1 de A.A. veya D.A. besleme gerektiren giriş elemanları ile TTL düzeyde çıkış veren elemanların arabağ bağlantı şekli gösterilmiştir. Şekil 2.2 de ise çıkış elemanlarının arabağa bağlantılarının tipik olarak nasıl yapıldığını açıklamaktadır. 6
A.A. veya D.A. besleme 1 2 3 V 1 2 C -V Şekil 2.1 Giriş elemanı için bağlantı şekli. a. A.A. veya D.A. besleme gerektiren elemanlar b. TTL düzeyde çıkış gerektiren elemanlar A.A. veya D.A. besleme L1 1 2 +V 1 2 C -V Şekil 2.2 Çıkış elemanı için bağlantı şekli. a. A.A. veya D.A. besleme gerektiren elemanlar b. TTL düzeyde giriş gerektiren elemanlar 7
3. PLC ile Röle Sistemi Arasındaki Fark Röle sistemlerinde her türlü kumanda işlemleri rölelerle yapılırken, PLC de bu işlemler mikroişlemci tarafından gerçekleştirilmektedir. Mikroişlemcinin bir entegre olduğu düşünülürse kapladığı alan ve kullanım kolaylığı açısından röleli sistemlerden çok üstün olduğu görülmektedir. Bir kumanda sistemini analiz edersek, temel elemanlar şunlardır: 1) kumanda edecek elemanlar (giriş elemanları) 2) kumanda edilecek elemanla, kumanda eden elemanlar arasındaki kontrol bölümü (kontrol ünitesi) 3) kumanda edilecek elemanlar (çıkış elemanları) Kumanda Edecek Elemanlar Kontrol Bölümü Kumanda Edilecek Elemanlar Kumanda Sistemi Analizi Röleli sistemlerde kontrol bölümü röle bağlantıları ile yapılır. PLC sisteminde ise bu işlem mikroişlemci ve bellekten oluşan bir elektronik devre ile yapılmaktadır. Röleli sistemler ile yapılacak kontrol işlemleri röle bağlantıları ile sınırlıdır. Karmaşık işlemlerde kullanılan röle sayısının artması sebebiyle kontrol işleminin hacmi büyümüş olur. Ayrıca mevcut sitemde bir değişiklik yapmak oldukça zordur. PLC sisteminde kontrol ünitesinin yapabileceği işlem miktarı PLC içindeki mikroişlemci ve bellek kapasitesine bağlı olarak değişir. PLC sistemlerinde röleli sistemlerde bulunmayan sayıcı, zamanlayıcı, shift register, flip-flop vb. elemanlar kontrol ünitesi tasarımını kolaylaştırır. 4. PLC Seçim Ölçütleri Bir kumanda sistemi için PLC seçiminde göz önüne alınması gereken özellikler şu şekilde sıralanabilir; - İki seviyeli kumanda işaretlerinin bağlandığı ayrık (lojik, dijital) giriş-çıkış noktası sayısı ve elektriksel özellikleri, - Program ve veri belleği kapasitesi, - Komut işleme hızı, - Zamanlayıcı ve sayıcı sayısı, - Gerçek-zaman saati, - Kesme işletim yeteneği, - İletişim olanakları, - Program yedekleme olanağı, 8
- Şifre koruması, PLC nin geri beslemeli kontrol sistemlerinde kullanımı için ayrıca analog giriş-çıkış sayısı, matematik işlem yeteneği ve komutların işlenme hızları gibi özellikler de aranır. 5. S7-200 PLC ve Genel Özellikleri SIMATIC S7-200 ailesi programlanabilir denetleyicileri, maksimum 64 giriş, 64 çıkış noktası bulunan küçük boyutlu otomasyon sistemlerinin kumanda devreleri ve 12 analog giriş, 4 analog çıkış noktası gerektiren geri beslemeli kontrol devrelerinin gerçekleşmesi için geliştirilmiş bir otomasyon aygıtıdır. S7-200 serisinin CPU-210, CPU-212, CPU-214, CPU-215, CPU-216 olarak beş ayrı modeli vardır. CPU-210 modeli, çok küçük boyutlu basit kumanda devrelerinin gerçekleşmesinde kullanılır. Diğer modeller hem kumanda devreleri hem de geri beslemeli kontrol devrelerinin gerçekleşmesi için kullanılabilir. Ancak, CPU-214, CPU- 215 ve CPU-216 modellerinde gerçek sayılar üzerinde matematiksel işlem yapabilme olanağı sağlayan komutlar bulunduğundan geri beslemeli kontrol algoritmaları veya sayısal filtre yazılımları daha kolay gerçekleşebilir. CPU-215, CPU-216 modellerinde ise endüstriyel kontrol sistemlerinde yaygın olarak kullanılan PID denetleyici işlevini doğrudan gerçekleyen PID fonksiyon komutu bulunur. S7-200 serisi birçok otomasyon uygulamalarını çözebilecek şekilde üretilmiş ve kendi içinde farklı CPU lar (Central Processing Unit = Merkezi İşleme Ünitesi) ihtiva eden çok kullanışlı bir PLC dir. Optimum tasarımı, genişletilebilir üniteleri, fiyat avantajı ve güçlü komut seti ile S7-200 geniş uygulamalarda çok iyi sonuçlar vermektedir. S7-200 ailesi kullanıcılara geniş bir CPU yelpazesi sunmaktadır. Tablo 1 de S7-200 ailesinin kapasiteleri, birbirinden farklı olan CPU üniteleri genel olarak verilmiştir. Tablo 1. S7-200 CPU özellikleri. Özellik CPU 212 CPU 214 CPU 215 CPU 216 Giriş/Çıkış Sayısı 8 Giriş 6 Çıkış 14 Giriş 10 Çıkış 14 Giriş 10 Çıkış 24 Giriş 16 Çıkış Genişletme 2 modül 7 modül 7 modül 7 modül ünitesi(max) Lojik komut 1.2µ sn 0.8µ sn 0..8µ sn 0.8µ sn işleme hızı Sayıcı/zamanla 64/64 128/128 256/256 256/256 yıcı Dahili hafıza 128 256 256 256 biti 9
6. İşletim Sistemi Kalıcı ve yalnız okunabilir bir bellek alanına üretici firma tarafından yazılmış olan işletim sistemi programı, PLC nin çalışmasını düzenler ve kullanıcı programının yürütülmesini sağlar. Genel olarak bir işletim sistemi programı; 1- Giriş noktalarındaki işaret durumlarının giriş görüntü belleğine yazılması 2- Programın yürütülmesi 3- Haberleşme isteklerinin gerçekleştirilmesi 4- İşlemci, çevre birimleri ve bellek durumlarının incelenmesi 5- Çıkış görüntü belleğindeki değerlerin çıkış birimine aktarılması gibi işlevleri yerine getirir. Denetleyici, çalıştırıldıktan (RUN) sonra durma (STOP) moduna alınıncaya kadar bu işlemler sürekli tekrarlanır ve bu bir tarama çevrimi (scan) olarak adlandırılır. Programın yürütülmesi, birinci komuttan, son komuta kadar (END) bütün komutların sırayla işlenmesi biçiminde olur. Alt program kullanılması durumunda, alt programın işletilmesine ilişkin koşullar sağlandığında program akışı alt programa geçer, alt programa yazılan komutlar sırayla işlendikten sonra tekrar ana programa dönülür. Kesme ile işletilen alt programlar kesme koşulları sağlandığı anda, program tarama çevriminin herhangi bir yerinde işletilebilir. Program tarama süresinden hızlı değişen işaretlerin değerlendirilmesi ve belirli kumanda işaretlerinin işletilmesi için yüksek hız sayıcıları veya dış (donanım) kesme işaretleri ile işletilen kesme alt programları kullanılır. 7. PLC Programlanması PLC programlama yöntemleri genel olarak dört temel başlık altında toplanabilir. Bunlar; 1 Ladder ( Merdiven ) Programlama dili, 2 Boolean ( Deyimsel ) Programlama dili, 3 İşlevsel Bloklar ( Lojik Kapılar ) ile Programlama, 4 İngilizce Bildirimler ile Programlama, İlk iki programlama dili temel programlama dili olup en çok kullanılan PLC programlama dilleridir. Programlama teknikleri yazılış biçimine göre, doğrusal programlama ve yapısal programlama olarak iki gruba ayrılabilir. Doğrusal programlamada bütün komutlar ardarda yazılır ve yazılış sırasına göre yürütülür. Yapısal programlamada ise program blokları biçiminde yapılar kullanılır. Her iki programlama tekniğinde de işlem 10
komutları ile programlanan ve merdiven diyagramı ile programlama biçimleri kullanılabilir. Merdiven diyagramı biçiminde programlama, kontaklı kumanda devrelerinin ANSI standartları devre simgeleri ile gösterilişine benzeyen bu grafiksel programlama yöntemi olup program girişi grafiksel olarak yapılır. Bu programlama tekniğinde komutlar yerine normalde açık kontak, normalde kapalı kontak, hatlar, röle bobini, zamanlayıcı ve sayıcı gibi elemanları simgeleyen kutular kullanılır. 7.1.Ladder (Merdiven) Programlama dili Röleli kumanda sisteminde sistemin dizaynında kullanılan röleli kontrol diyagramına çok benzer. Bu yüzden teknik elemanların bir çoğu programlamada bu metodu kullanmayı tercih etmektedir. Fakat röle diyagramlarında bulunmayan birçok ilave fonksiyonlar ve işlevsel bloklar bu yöntemde bulunmaktadır. Örneğin zamanlayıcı, sayıcı, matamatiksel işlevler ve PID gibi üst düzey otomasyon komutları. Simatic S-7 ile programlama yapılırken dikkat edilmesi gereken önemli bir özellik ise her network içinde sadece bir temel akış diyagramının olmasıdır. 7.2. Boolean (Deyimsel) Programlama dili Bu programlama dilinde, denetim uygulama programı ilk olarak röleli sistem olarak tasarlanır. Daha sonra uygun deyimsel komutlar kullanılarak program boolean diline çevrilir. Bu dilin uygulamasının güç olmasına karşın tercih edilmesinin en önemli sebebi PLC terminalinin yanında PC bulunmamasıdır. Bu yüzden PLC programlama aracı olarak kullanılan tuş takımı ile programlamada genelde bu programlama dili kullanılır. En büyük dezavantajı ise her PLC markasında boolean dilindeki komut karşılıklarının farklı olmasıdır. 7.3. S7-200 PLC Programlanması S7-200 serisi denetleyicilerini programlamak için hem komut (deyim) listesi (statement list, STL) hem de merdiven diyagramı (ladder diyagram,lad) programlama teknikleri bulunan programlama yazılımları kullanılır. S7 serisi PLC lerde DOS ortamında çalışan STEP 7-MICRO/DOS ve Windows ortamında çalışan MICROWIN/WINDOWS programlama yazılımları ile hem komut listesi (STL) hem de merdiven diyagramı (LAD) tekniği kullanılarak programlama yapılabilir. Programlama için kullanılan yazılımlar programlama dışında, programın işleyişini gözlemek, veri alanındaki çeşitli adreslerin içeriğini gözlemek, değiştirmek gibi amaçlarla da kullanılabilir. Kullanıcı programı veri bolluğu ve denetleyiciye ilişkin konfigirasyon verilerini denetleyiciye yüklenmesi için programlama yazılımı editör menüsünden DOWNLOAD, denetleyici RAM belleğinde bulunan programı editöre alınması için UPLOAD seçeneği kullanılır. 11
RAM belleğe yüklenen kullanıcı programı, konfigürasyon verileri ve veri bloğunda kalıcı (retentive) olarak tanımlanan alanlar, aynı zamanda EEPROM belleğine aktarılır. Böylece, denetleyicinin uzun süreli enerjisiz kalması durumunda kullanıcı programı, konfigürasyon bilgileri ve kalıcı veri alanı korunur. Kalıcı veri alanları (retentive range) programlama yazılımı ile tanımlanır. Denetleyici RAM belleği, yüksek kapasiteli bir kondansatör ile beslendiğinden, RAM belleğindeki bütün veriler CPU-212 modelinde 50 saat ve CPU-214, CPU-215 ve CPU-216 modellerinde 190 saate kadar korunabilir. 7.4. PLC Kumanda Komutları Röleli geleneksel kumanda devreleri, röle kontaklarından oluşan lojik anahtarlama devreleri olup, bu tür devreler VE (AND), VEYA (OR) ve DEĞİL (NOT) gibi lojik işlem komutları kullanılarak gerçeklenebilir. Aşağıdaki çizelgede anahtarlama devrelerinin gerçekleşmesine ilişkin komutlar verilmiştir. KOMUT ADI KOMUT SİMGESİ (S7-200) Yükle (LOAD) LD Tümleyenini Yükle (LOAD NOT) LDN VE (AND) İşlemi A Tümleyenine VE (AND NOT) İşlemi AN VEYA (OR) İşlemi O Tümleyenine Veya (OR NOT) İşlemi ON Lojik Tümleyen (NOT) NOT Çıkışa Atama = Kurma (SET) S Silme (RESET) R VE Blok (AND BLOCK) ALD VEYA Blok (OR BLOCK) OLD Program Sonu MEND Bu komutlara ek olarak, zamanlayıcı, sayıcı ve karşılaştırma işlevlerini yerine getiren komutlar kullanılarak, her türlü geleneksel kumanda devresi PLC ile gerçeklenebilir. 7.5. Komutların Yürütülmesi ve Lojik Yığın S7-200 PLC de komutlar, koşullu işletilen ve koşulsuz işletilen komutlar olarak iki gruba ayrılır. Koşulsuz işletilen komutlar işlem sırası geldiğinde hiçbir koşula bağlı olmadan yürütülen komutlardır. Koşullu işletilen komutlar ise, lojik yığın belleğinin birinci seviyesindeki değere bakılarak yürütülen komutlardır. Bu tür komutlar, işlem sırası geldiğinde yığının birinci seviyesinin içeriği bir ise yürütülür, sıfır ise yürütülmez. Şimdi bu komutları ayrıntılı olarak inceleyelim; 12
8. Zamanlayıcılar ve Sayıcılar 8.1. Giriş Programlanabilir denetleyiciler ile gerçekleştirilen kumanda devrelerinde geleneksel kumanda devrelerindeki zaman rölelerinin işlevi zamanlayıcılar ile elektro-mekanik veya elektronik sayıcıların işlevi ise sayıcılar ile gerçeklenir. Bilindiği gibi zamanlayıcılar zamana bağlı, sayıcılar ise olay sayılarına bağlı kumanda işaretlerinin üretilmesinde kullanılır. Bu bölümde zamanlayıcı ve sayıcı komutları tanıtılacaktır. 8.2. Zamanlayıcılar S7-200 PLC de iki tür zamanlayıcı vardır. Gecikmeli çalışan (on- delay timer) ve kalıcı gecikmeli çalışan zamanlayıcı (retentive on-delay timer). Zamanlayıcı içeriği 16 bitlik bir veri alanında tutulur ve zamanlayıcı durumu aynı simgelerle adreslenen 1 bitlik bir veri alanında bulunur. Zamanlayıcı adresleri ile ilgili bir işlem yapılırken uygulanan komuta bağlı olarak zamanlayıcı içeriği yada zamanlayıcı biti kullanılır. Örneğin, 1 bitlik işlem yapan komutlar yürütüldüğünde zamanlayıcı biti, 16 bitlik işlem yapan komutlar yürütüldüğünde zamanlayıcı kaydedicisi içeriği (16 bit) ile ilgili işlem yapılır. 8.2.1. Gecikmeli Çalışan Zamanlayıcı TON Txxx,PT Gecikmeli çalışan zamanlayıcı yukarıdaki komut ile programlanır. Bu komutun etkin olması (işletilmesi) için yığın belleği birinci seviyesindeki değerin 1 olması gerekir. Komut işletildiğinde Txxx adresindeki zamanlayıcı içeriği belirli zaman aralıkları ile artar. Txxx>=PT olduğunda zamanlayıcı biti Txxx=1 olur. PT istenen gecikme süresine bağlı olarak 1 ile 32767 arasında herhangi bir tamsayı ya da 16 bitlik bir veri adresi (VW, T, C, IW, QW...) olabilir. Txxx yerine; Txxx:T32~T63 (T32,T33,...,T63) ( CPU-212) Txxx:T32~T63, T96~T127 (T96, T97,...,T127) (CPU-214) Txxx:T32~T63, T96~T255 (T96, T97,...,T255) (CPU-215 ve CPU-216) Zamanlayıcı adresleri kullanılır. Zamanlayıcı komutu koşullu işletilen bir komut olduğundan, zamanlayıcı kaydedicisi, yığın belleğinin birinci seviyesindeki değer 1 ise etkin duruma geçer ve içeriği belirli zaman değerleri ile artar. Zamanlayıcı kaydedicisi içeriği; 13
Çözünürlük Maksimum Zaman CPU 212 CPU 214 CPU 215/216 1 ms 32.767 sn T32 T32, T96 T32,T96 10 ms 327.67 sn T33-T36 T33-T36 T33-T36 T97-T100 T97-T100 100 ms 3276.7 sn T37-T63 T37-T63 T37-T63 T101-T127 T101-T255 Operandlar: PDS 210: Txxx (word): Tx: T0 - T3 CPU 212: 32-63 CPU 214: 32-63, 96-127 CPU 215/216: 32-63, 96-255 PT (word): VW, T, C, IW, QW, MW, SMW, SW, AC, AIW, Sabit, *VD, *AC PT: 0 NOT : CPU 212, 214, 215, 216 için Açıklama: Gecikmeli çalışan zaman rölesi (TON) kutusu, tetikleyen giriş (IN) geldiğinde maksimum zaman değerine kadar çalışır. Eğer Txxx >= Ayar Değeri (PT) ise, çıkış biti T set edilir. Sayma esnasında IN girişi 0 olursa sayma durur ve röle sıfırlanır. Aşağıdaki tabloda CPU 'lardaki zaman rölesi numarasına göre sayma kademesi (veya çözünürlük) görülmektedir. Zaman rölesinin ayarı PT değeri ile bu kademenin çarpılmasıyla oluşur. Örneğin T32 için PT= 10000 ise, bu 10.000 x 1 ms= 10 sn'ye karşılık gelir. Yani zaman rölesi IN girişi geldiği sürece 10 sn bekleyecek (ama bu esnada 1 ms'lik kademeler halinde sayacak), sonra çıkışı 1 olacaktır. Sayma her durumda maksimum değere ulaşılınca durur ki bu da PT değerinin alabileceği en yüksek değerdir (32767). Bir başka deyişle bir zaman rölesini en fazla 3276.7 sn (yakl. 54 dakika)'ye ayarlayabilirsiniz. Durum tablosunda, zaman rölesi ve sayıcı değerlerini bit veya word olarak izleyebilirsiniz. Bit olarak izlediğinizde çıkış durumu (açık veya kapalı) görüntülenir. Word olarak izlediğinizde anlık değer görüntülenir. 14
8.2.2. Kalıcı Gecikmeli Çalışan Zamanlayıcı TONR Txxx,PT Kalıcı gecikmeli çalışan zamanlayıcı yukarıdaki komut ile programlanır. Burada PT, 1 ile 32767 değerleri arasında herhangi bir tamsayı yada 16 bitlik veri adresi ve Txxx ise; CPU-212 için; Txxx:T0~T31 (T0, T1,..., T31) CPU-214 için; Txxx:T0~T31,T64~T95 (T64, T65,..., T95) CPU-215 ve CPU-216 için; Txxx:T0~T31,T64~T95 (T64, T65,..., T95) Adresleri ile erişilen zamanlayıcı veri alanlarıdır. Bu zamanlayıcıda kaydedici içeriği; Çözünürlük Maksimum Zaman CPU 212/214 CPU 214/215/216 1 ms 32.767 sn T0 T64 10 ms 327.67 sn T1-T4 T65-T68 100 ms 3276.7 sn T5-T31 T69-T95 Operandlar: Txxx (word): CPU 212: 0-31 CPU 214/215/216: 0-31, 64-95 PT (word): VW, T, C, IW, QW, MW, SMW, SW, AC, AIW, Sabit, *VD, *AC NOT : Açıklama Gecikmeli çalışan zaman rölesi (TON) kutusu, tetikleyen giriş (IN) geldiğinde maksimum zaman değerine kadar çalışır. Eğer Txxx >= Ayar Değeri (PT) ise, çıkış biti T set edilir. Sayma esnasında IN girişi 0 olursa sayma durur ancak röle sıfırlanmaz, yani IN girişi gelince saymaya kaldığı yerden devam eder. Aşağıdaki tabloda CPU 'lardaki zaman rölesi numarasına göre sayma kademesi (veya çözünürlük) görülmektedir. Zaman rölesinin ayarı PT değeri ile bu kademenin çarpılmasıyla oluşur. Örneğin T0 için PT= 10000 ise, bu 10.000 x 1 ms= 10 sn'ye karşılık gelir. Yani zaman rölesi IN girişi geldiği sürece 10 sn bekleyecek (ama bu esnada 1 ms'lik kademeler halinde sayacak), sonra çıkışı 1 olacaktır. 15
Sayma her durumda maksimum değere ulaşılınca durur ki bu da PT değerinin alabileceği en yüksek değerdir (32767). Bir başka deyişle bir zaman rölesini en fazla 3276.7 sn (yakl. 54 dakika)'ye ayarlayabilirsiniz. Durum tablosunda, zaman rölesi ve sayıcı değerlerini bit veya word olarak izleyebilirsiniz. Bit olarak izlediğinizde çıkış durumu (açık veya kapalı) görüntülenir. Word olarak izlediğinizde anlık değer görüntülenir. 8.2.3 İki Zaman Rölesi Tipi Arasındaki Fark S7-200 iki ayrı zaman rölesi sunar: Gecikmeli çalışan (TON) ve alıcı gecikmeli çalışan (TONR). İki zaman rölesi tipi arasında girişe verilen tepkiye göre farklılık vardır. Her iki zaman rölesi de giriş varken sayar. İki zaman rölesi de giriş yokken saymaz. Giriş gittiğinde TON sıfırlanır. Oysa, TONR sıfırlanmaz, daha önce saydığı sayma (veya zaman) değerini saklar. TONR zaman rölesi tekrar enerjilendiğinde (enable) önceki sayma değerinin üzerine ekleyerek çalışır. O halde, TON zaman rölesi tek bir aralığın zaman kontrolu için uygunken, TONR birden çok aralığın zaman kontroluna daha yatkındır. 8.3. Sayıcılar 8.3.1. İleri Sayıcılar S7-200 denetleyicisinde ileri sayma için CTU ve ileri/geri sayma için CTUD komutları kullanılır. Her sayıcı veri alanı aynı simge ile gösterilen iki kısımdan oluşur: Birinci kısım sayıcı kaydedicisi içeriğin bulunduğu 16 bitlik alan ve ikinci kısım 1 bitlik sayıcı biti alanıdır. Herhangi bir işlem yapılırken hangi verinin kullanılacağı, zamanlayıcılarda olduğu gibi, yürütülen komutla belirlenir. Örneğin, bit işlemi yapan komutlar yürütüldüğünde sayıcı biti, kelime işlemi yapan komutlar yürütüldüğünde sayıcı içeriği (16 bit) işlenir. S7-200 CPU-212 modelinde toplam 64 sayıcı (C0~C63) S7-200 CPU-214 modelinde toplam 128 sayıcı (C0~C128) S7-200 CPU-215 ve S7-200 CPU-216 modellerinde ise toplam 256 sayıcı (C0~C256) bulunur. İleri sayıcıda (CTU), yığın belleğinin ikinci seviyesindeki verinin 0 dan 1 değerine her geçişinde sayıcı kaydedicisi içeriği 1 artar. Yığın belleğinin birinci seviyesindeki değer 1 olduğunda sayıcı içeriği ve sayıcı biti sıfırlanır. Sayıcı içeriği PV (preset value ) değerine eşit ve büyük olduğunda sayıcı biti bir değerini alır. Sayıcı kaydedicisi 16
içeriğinin geçerli en büyük değeri 32767 olup bu değere ulaşıldığında, sayıcı içeriğindeki artış durur. Yukarı Sayıcı (CTU) kutusu, CU girişinin her pozitif yükselen kenarında (0'dan 1'e dönüşünde) sayar. Eğer Cxxx >= Ayar Değeri (PV) ise, çıkış biti set edilir. Reset (R) girişi gelirse sıfırlanır. Maksimum sayma ve ayar değeri 32767'dir. Durum tablosunda, zaman rölesi ve sayıcı değerlerini bit veya word olarak izleyebilirsiniz. Bit olarak izlediğinizde çıkış durumu (açık veya kapalı) görüntülenir. Word olarak izlediğinizde anlık değer görüntülenir. LD I0.0 //ileri sayma LD I0.1 //sayıcı içeriğini silme CTU C0.5 //C0 ileri sayıcısı PV=5 17
Biçiminde veya merdiven diyagramı programlama tekniği ile aşağıdaki gibi programlanır. Sayıcı PV değeri için 16 bitlik herhangi bir veri adresi de kullanılabilir. 8.3.2. İleri - Geri Sayıcılar İleri geri sayıcıda (CTUD), yığın belleğinin üçüncü seviyesindeki değerin 0 dan 1 e her geçişinde, sayıcı kaydedicisinin içeriği 1 artar; yığın belleğinin ikinci seviyesindeki değerin 0 dan 1 değerine her geçişinde sayıcı içeriği 1 azalır. Yığın belleğinin birinci seviyesindeki değer 1 olduğunda sayıcı içeriği ve sayıcı biti sıfırlanır. Sayıcı içeriği PV (preset value) değerine eşit ve büyük olduğunda sayıcı biti 1 değerini alır. Sayıcı kaydedicisi içeriği en küçük -32767, en büyük 32767 değerlerini alabilir. İleri geri sayıcı komutu kullanıldığında sayıcı içeriği, ileri sayıcıdan farklı olarak, - 32767 ve 32767 değerleri arasında değişebilir. Sayıcı ileri sayımda iken, en büyük işaretli tam sayı olan +32767 değerine ulaşıldıktan sonra sayıcı içeriğinin alacağı değer, en küçük işaretli tam sayı olan 32767 değeridir. Bu değerden sonra sayıcı içeriği artarak (-32767, -32766, -32765,...,0,...,+32765, +32766, +32767) değişir. Sayıcı geri sayımda iken, -32768 değeri aşıldığında sayıcı içeriği en büyük işaretli tam sayı olan 32767 değerini alır ve bu değerden sonra azalarak değişir. Bir İleri geri sayıcı, CTUD komutu ile ; LD I0.0 //ileri sayma LD I0.1 //geri sayma LD I0.2 //sıfırlama CTUD C48,3 //C48 sayıcısı PV=3 biçiminde programlanır. Bu program yürütüldüğünde I0.0 girişine uygulanan işaretin her yükselen kenarı ile C48 sayıcı kaydedicisi içeriği bir artar, I0.1 girişine uygulanan 18
işaretin her yükselen kenarı ile 1 azalır. I0.2 girişine işaret uygulandığında (I0.2=1) sayıcı içeriği ve sayıcı biti sıfırlanır. İleri geri sayıcının merdiven diyagramı programlama tekniği aşağıdaki şekilde görüldüğü gibidir; Yukarı/Aşağı Sayıcı (CTUD) kutusu, yukarı say (CU) girişinin her pozitif yükselen kenarında (0'dan 1'e dönüşünde) yukarı sayar. Aşağı say (CD) girişinin her pozitif yükselen kenarında aşağı sayar. Reset (R) girişi gelirse sıfırlanır. CPU 212, 214, 215, 216: Eğer Cxxx >= Ayar Değeri (PV) ise, çıkış biti set edilir. Maksimum sayma ve ayar değeri 32767'dir. Yukarı sayma maksimum değere (32,767), aşağı sayma minimum değere (-32,768) ulaşınca durur. Durum tablosunda, zaman rölesi ve sayıcı değerlerini bit veya word olarak izleyebilirsiniz. Bit olarak izlediğinizde çıkış durumu (açık veya kapalı) görüntülenir. Word olarak izlediğinizde anlık değer görüntülenir. CPU 210: Maksimum sayma değerine ulaştıktan sonra gelecek bir yukarı say girişi sayma değerini minimum (-32,768) yapar. Minimum sayma değerine ulaştıktan sonra gelecek aşağı say girişi sayma değerini maksimum (32,767) yapar.. 19
9. Matematiksel İşlemler 9.1. Tam Sayı Toplama Sembol: ADD_I EN IN1 IN2 OUT Operandlar: IN1, IN2 (word): Bu iki değer toplanacak olan tamsayı değerleridir. Bu değerler sabit sayı olduğu gibi bir word adresinden de atama yapılabilir. OUT (word): Sonuç burada belirtilen adreste saklanır. Bu kutu, iki tane 16 bit tam sayıyı (IN1, IN2), toplar ve sonucu 16 bit olarak çıkışa (OUT) yazar, yani: IN1 + IN2 = OUT Not: ADD komutu tam sayı, double word ve gerçel sayı toplama işlemlerinde de kullanılır. 9.2. Tam Sayı Çıkarma Sembol: EN IN1 IN2 SUB_I OUT Operandlar: IN1, IN2 (word): Bu iki değer çıkarılacak olan tamsayı değerleridir. Bu değerler sabit sayı olduğu gibi adresten de atama yapılabilir. OUT (word): Sonuç burada belirtilen adreste saklanır. Açıklama: Bu kutu, iki tane 16 bit tam sayıyı (IN1, IN2) çıkarır ve sonucu 16 bit olarak çıkışa (OUT) yazar, yani: IN1 - IN2 = OUT 20