5.37. HEMZEMİN GEÇİTLERDE GÜVENLİK OTOMASYONU Prof. Dr. Asaf VAROL avarol@firat.edu.tr GİRİŞ Yaşamının önemli bir parçası haline gelen otomasyon sistemleri ile sürekli karşılaşmaktayız. Otomasyon sistemleri tasarlanırken güvenlik tedbirleri göz önünde bulundurulmalıdır. Ancak üzülerek belirtmek gerekir ki, gelişen teknoloji, yeterli tedbirler alınmadığından önemli kazaların meydana gelmesine de neden olmaktadır. Demiryolu taşımacılığı, teknolojinin ortaya çıkardığı bir gelişmedir. Toplu taşımada önemli bir rol oynamaktadır. Demiryolu güzergahları üzerinde birçok hemzemin geçit vardır. Bu geçişlerde güvenliğin en üst düzeyde olması gerekir. Ancak hemzemin geçitlerde sık sık trafik kazalarının olması, can kaybına neden olmaktadır. Bu proje hemzemin geçitlerde kullanılmak üzere oluşturulmuş bir otomasyondur. Sistemde ikaz lambalarının kontrolü, hareketli kolların kontrolü ve trenin kontrolü algılayıcı olarak kullanılan, konum değiştirebilen anahtarlar vasıtasıyla yapılmaktadır. Kullanılan algılayıcıların gerçek ortamda daha değişik olacağı açıktır. Otomatik hemzemin geçitlerinde güvenlik sistemi, otomasyon teknolojisi konusunu kapsamaktadır. Bu proje çalışmasında LEGO parçacıklarından oluşan Fischertechnik robot montaj seti kullanılmıştır. 2123
1. PROJENİN KONUSU VE AMACI Bilindiği gibi hemzemin geçit olarak adlandırılan, tren ve karayollarının kesiştiği birçok noktada, gerek sinyalizasyon ve gerekse insan hatasından dolayı kaynaklanan ve sonu ölümlerle sonuçlanabilen bir çok üzücü kazalar meydana gelmektedir. Bu kazaların büyük çoğunluğunun insan hatasından kaynaklanan kazalar olduğu göz önüne alınırsa, bu tür geçiş yerlerinde otomasyon sistemiyle güvenliğin sağlanması gözardı edilemez bir gerçek olmuştur. Böyle bir sistemin otomasyon sistemi ile gerçekleştirilmesinin en büyük sebeplerinden biri, otomasyon sistemlerindeki hatanın sıfıra yakın olmasıdır. Bu projenin konusu; tren güzergahlarındaki hemzemin geçitlerin otomatik olarak güvenliğinin sağlanmasıdır. Bu güvenlik sistemi ile birçok kazanın önüne geçilebileceği düşünülmektedir. Söz konusu güvenlik olduğuna göre, bu projenin amacı can ve mal güvenliğini en üst seviyede tutmak, insan ve insan kaynaklı hataları ise en alt seviyede tutmak olacaktır. 2. MALZEME SEÇİMİ Sistemde kullanılan motorları kontrol etmek amacı ile anahtarlardan yararlanılmıştır. Kullanılan malzemelerin isimleri tablo halinde verilmiştir. 2124
Kullanılan malzemenin adedi. Kullanılan malzemenin ismi : 4 Gri motor. 1 Dişli sistemi. 3 Lamba. 2 Hareketli kol. 6 Anahtar. 1 Model taşıt. 2 21 cm lik alüminyum. 10 3 cm lik tekli yapı bloğu. 10 1.5 cm lik 2 li yapı bloğu. 6 Düz dişli. 10 Kırmızı yüzey kaplama bloğu. 1 11 cm lik metal silindir. 3 Kırmızı bağlama bloğu. 2 Kırmızı L tipi bağlama bloğu. Tablo 1: Malzeme Listesi 2125
Otomasyon Sisteminin Blok Şeması 1. Trenin hareket yolu. 9. E4 anahtarı. 2. E6 Anahtarı. 10. E7 anahtarı. 3. İkaz Lambası (M1) ve 11. E2 anahtarı. tutma bloğu. 12. E8 anahtarı. 4. M2 motoru. 13. E1 anahtarı. 5. Taşıt yolu. 14. M4 motoruna enerji 6. Taşıt. veren blok. 7. Hareketli bariyer (kol). 15. Dişli sistem. 8. Hareketli bariyeri tutma 16. M4 motoru. bloğu. 17. Lamba (M4 e bağlı). 2126
3. SİSTEMDE KULLANILAN PARÇALARIN RESİMLERİ Sistemin montajından önce bilgisayar ve ara bağlantı birimini tanıyalım. Bununla birlikte aşağıda montaj için gerekli parçalarda verilmiştir ve niçin kullanıldıkları açıklanmıştır. Resim 1: Sistemi kontrol eden bilgisayar. Resim 2: Bilgisayarla sistem arasındaki bağlantı birimi. 2127
Resim 3: Sistemin yerleştirildiği zemin ve bağlantı kabloları. Resim 4: Sistemde kullanılan hareketli kol. Resim 5: Sistemde kullanılan anahtar (Durdurup, geri gönderme için). 2128
Resim 6: Sistemde kullanılan anahtar (Sistemi tamamıyla durdurma) Resim 7: Sistemde kullanılan DC motor. 2129
Resim 8: Motor ve hareketli kolun montajlanmış hali. Resim 9: Anahtar ve yapı blokları Resim 10: İkaz lambası ve montajlanmış blokları. 2130
Resim 11: Lamba, motor ve dişli sistemi monte edilmiş hali (Tren). Resim 12: Tren rayının monte edilmiş hali (Bloklar halindedir). Resim 13: Sistemde kullanılan otoyol blokları 2131
Resim 14: Tren motorunun enerjilenmesi için gerekli kabloları tutan blok. 4. MONTAJ AŞAMASI Resim 15: Rayın zemine monte edilmiş hali ve arabirimle bağlantısı Resim 16: Anahtarların ve otoyol bloğunun raya montajı. 2132
Resim 17: Tren motorunun enerjilenmesi için gerekli kabloları tutan blok. Resim 18: Trenin raylar üzerine montajı ve enerjilendirilmesi. Resim 19: Hareketli kolların monte edilmiş hali. 2133
Resim 20: Sistemin montajının tamamlanmış hali ( yandan görünüş). Resim 21: Sistemin ilk hareket yönüne göre ilerleyişi. Resim 22: Sistem hareketli durumunda iken (arkadan görünüş). 2134
Resim 23: Sistemin bilgisayarla birlikte genel görünüşü. Resim 24: Sistemin çalışmaya hazır hali. 5. ROBOTUN ÇALIŞMASI Sistemde tren olarak M4 motoru kullanılmıştır. M2 motorları ile hareketli kolların kontrolü yapılmaktadır. Sistemde, ikaz lambalarının kontrolü için arabirimde M1 motor bağlantısının çıkışı kullanılır. M1 motor bağlantısının çıkışına bağlı ikaz lambaları ile trenin gelip gelmediği ve hareketli kolların açılıp açılmayacağı hakkında uyarı verilmektedir. Robot başlangıç konumundan itibaren çalışmaya başladığında M4 motoru saat yönünün tersine döner, tren ileri yönde hareket eder. E1 anahtarı konum değiştirdiği anda uyarı lambaları, E2 konum değiştirene kadar yanmaktadır. Taşıt yolundaki araçlara trenin gelmekte olduğunu haber verir. 2135
E4 anahtarı konum değiştirdiği anda M2 motoru saat yönünün tersi istikametinde dönerek hareketli kollarla yolu trafiğe kapatır. Bu anda araçlar trenin geçmesini bekler. M2 motoru 0.1sn. çalışır hareketli kolları kapatır ve M2 motoru durur. E6 anahtarı konum değiştirdiği anda M2 motoru saat yönünde dönerek hareketli kolları açacak ve 0.1 sn. çalışıp duracaktır. E2 anahtarı konum değiştirdiği anda M1motorunun durmasıyla ikaz lambaları sönecektir. Tren E7 anahtarına dokunduğu anda M4 motoru duracaktır. Dolayısıyla tren de durmuş olacaktır. Programda belirtildiği üzere 6 sn. bekleyecektir. 6 sn. dolduğu anda M4 motoru saat yönünde dönerek tren geri harekete başlayacaktır. Bunun amacı başka bir trenin bu yönden gelmiş olma ihtimalini değerlendirmektir. E2 anahtarı konum değiştirdiği anda M1 motoru çalışarak ikaz lambaları yanmaya başlayacaktır. E6 anahtarı konum değiştirdiği anda M2 motoru saat yönünün tersi istikametinde çalışarak açık olan hareketli kolları kapatıp 0.1 sn. M2 motorunu durduracaktır. E4 anahtarı konum değiştirdiği anda ise M2 motoru saat yönünde dönerek hareketli kolları açıp, 0.1 sn. çalışıp duracaktır. E1 anahtarı konum değiştirince M1 motoru durur ve ikaz lambaları sönerek taşıt yolunu trafiğe açar. E8 anahtarı konum değiştirince M4 motoru, dolayısıyla tren ve sistem tamamıyla durur. 6. KULLANILAN PROGRAMIN LOGO DİLİNDE YAZIMI: TO ILERI INIT MCCW "M4 WATCH "E1 MCCW "M1 2136
WATCH "E4 MCCW "M2 WAIT 0.1 MSTOP "M2 WATCH "E6 MCW "M2 WAIT 0.1 MSTOP "M2 WATCH "E2 MSTOP "M1 GERI END TO GERI WATCH "E7 MSTOP "M4 WAIT 6 MCW "M4 WATCH "E2 MCCW "M1 WATCH "E6 MCCW "M2 WAIT 0.1 MSTOP "M2 WATCH "E4 MCW "M2 WAIT 0.1 MSTOP "M2 2137
WATCH "E1 MSTOP "M1 WATCH "E8 MSTOP "M4 END 7. PROGRAMIN ADIM ADIM ÇALIŞMASI Program iki alt programdan oluşmaktadır. Bunlardan birincisi TO ILERI olarak etiketlendirilen ileri alt programı, ikincisi ise TO GERI olarak etiketlendirilen geri alt programıdır. Şimdi bu iki programı sırayla inceleyelim. 7.1 İleri Alt Programı INIT: Bu komut, program herhangi bir çalışma aşamasında durdurulup tekrar çalıştırıldığında programın en başa dönüp çalışmasını sağlamaktadır. MCCW M4: Bu komut, M4 motorunu saat yönünün tersi istikametinde döndürmektedir. Bu aşamada tren ileri doğru hareket etmektedir. WATCH E1: Bu komut E1 anahtarının konum değiştirmesiyle bir sonraki komut satırının çalışmasını sağlamaktadır. (E1 anahtarının konum değiştirmesi 1 den 0 a veya 0 dan 1 e olarak herhangi bir değişim olabilir.) MCCW M1: Bu komut, E1 anahtarının konum değiştirmesiyle beraber M1 motorunu saat yönünün tersi istikametinde döndürmeye başlar. Böylece M1 çıkışına bağlı olan lambalar M1 çıkışından alınan enerjiyle ışık verir. 2138
WATCH E4: Bu komut, E4 anahtarının konum değiştirmesiyle bir sonraki komutu çalıştırır. MCCW M2: Bu komut, M2 motorunu saat yönünün tersi istikametinde döndürerek açık olan hareketli kolları aşağı doğru indirerek karayolunu trafiğe kapamış olur. WAIT 0.1: Bu komut, bir önceki komutun icrasını 0.1 saniye devam ettirmesini sağlar. MSTOP M2: Bu komut, hareketli kolların kapanmasıyla beraber 0.1 saniye sonra M2 motorunu durdurur. (0.1 saniye olmasının sebebi bir önceki WAIT 0.1 komutundan dolayıdır.) WATCH E6: Bu komut, E6 anahtarının konum değiştirmesiyle bir sonraki komutu çalıştırır. MCW M2: Bu komut, M2 motorunu saat yönünün istikametinde döndürerek kapalı olan hareketli kolları açar. WAIT 0.1: Bu komut, bir önceki komutun icrasını 0.1 saniye devam ettirmesini sağlar. MSTOP M2: Bu komut, hareketli kolların açılmasıyla beraber 0.1 saniye sonra M2 motorunu durdurur. (0.1 saniye olmasının sebebi bir önceki WAIT 0.1 komutundan dolayıdır.) WATCH E2: Bu komut, E2 anahtarının konum değiştirmesiyle bir sonraki komutu çalıştırır. MSTOP M1: Bu komut, hareketli kolların açılmasıyla beraber M1 motorunu durmasıyla ikaz lambaları söner. (Burada ikaz lambaları için gerekli olan enerjinin interface üzerindeki M1 çıkışından alındığı unutulmamalıdır.) GERI: Bu komut, GERI alt programına dallanmayı sağlamaktadır. 2139
END: Bu komut, ileri alt programını sonlandırır. 7.2 Geri Alt Programı WATCH E7: Bu komut, E7 anahtarının konum değiştirmesiyle beraber bir sonraki komutun çalışmasını sağlar. MSTOP M4: Bu komut, M4 motorunun çalışmasını durdurur. Böylece trenimiz E7 anahtarının konum değişimine bağlı olarak durmuş olur. WAIT 6: Bu komut, M4 motorunun durmasını 6 saniye olarak ayarlar. Yani bir sonraki komuta geçmeden önce bir önceki komut satırının 6 saniye boyunca icrasını sağlar. MCW M4: Bu komut, M4 motorunu saat yönünde döndürerek trenimizin geri hareketini sağlamaktadır. WATCH E2: Bu komut, E2 anahtarının komut değiştirmesiyle bir sonraki komutun gerçekleşmesini sağlar. MCCW M1: Bu komut, M1 motorunu saat yönünün tersine döndürür. Yani interface üzerindeki M1 çıkışına bağlı olan ikaz lambalarını yakar. WATCH E6: Bu komut, E6 anahtarı konum değiştirdiği anda bir sonraki komutun çalışmasını sağlar. MCCV M2: Bu komut, M2 motorunu saat yönünün tersi istikametine döndürerek hareketli kolların aşağı inmesini sağlar ve taşıt yolu trafiğe kapanır. WAIT 0.1: Bu komut, bir önceki komutun çalışmasını 0.1 saniye boyunca devam ettirerek 0.1 saniye sonra bir alt komuta geçer. 2140
MSTOP M2: Bu komut, hareketli kolların aşağı inmesini sağlayan M2 motorunu durdurur. WATCH E4: Bu komut, E4 anahtarı konum değiştirdiği anda bir sonraki komutun çalışmasını sağlar. MCW M2: Bu komut, M2 motorunu saat yönünde döndürerek kapalı olan hareketli kolları açar. Yani araç yolunu trafiğe açar. WAIT 0.1: Bu komut, bir önceki komutun çalışmasını 0.1 saniye boyunca devam ettirerek 0.1 saniye sonra bir alt komuta geçer. MSTOP M2: Bu komut, hareketli kolların yukarı çıkmasını sağlayan M2 motorunu durdurur. WATCH E1: Bu komut, E1 anahtarının konum değiştirmesiyle bir sonraki komutun icrasını sağlar. MSTOP M1: Bu komut, interface üzerindeki M1 çıkışından ikaz lambalarına gelen enerjiyi keserek ikaz lambalarının sönmesini sağlamaktadır. WATCH E8: Bu komut, E8 anahtarının konum değiştirmesiyle bir sonraki komutun icrasını sağlar MSTOP M4: Bu komut, M4 motorunu durdurur. Yani trenimiz başlangıç konumuna gelir. END: Bu komutla GERI alt programını sonlandırırız. 8. SONUÇ Hemzemin geçitlerdeki kazalardan ve oluşan karmaşadan dolayı ilkel sistemlerden otomatik sistemlere geçiş mecburi olmuştur. Otomasyonun gelişmesiyle bu geçişler artık algılayıcılar sayesinde otomatik olarak 2141
sistemin işleyişi sayesinde olmaktadır. Bu proje üzerinde çalışma yapan öğrenciler hem tasarım yönlerini geliştirmiş hem de montajı gerçekleştirerek otomasyon tekniğinin temel prensibini öğrenmiş ve bilgisayar yardımıyla otomasyon sistemlerini nasıl kontrol edebileceği incelemiştir. KAYNAK Hemzemin Geçitlerde Otomasyon Sistemi, Fırat Üniversitesi, Teknik Eğitim Fakültesi, Elektronik ve Bilgisayar Eğitimi Bölümü, Robotik Dersi Projesi, Proje No: 2000/VII 2142