Blog

0 comments on “Çocukların Dijital Dönüşümü ve Sanayi 4.0 STEM Eğitimi”

Çocukların Dijital Dönüşümü ve Sanayi 4.0 STEM Eğitimi

Çocukların Dijital Dönüşümü – Sanayi 4.0 STEM Eğitimi

Geçmişten günümüze çocuklar, çocukluk süreci boyunca hep yeni gördüğü şeyleri merak etmişlerdir.Çocuklar kimi zaman dünyaya ait tanıma işlemlerini ağızları ile yaparken kimi zamanda bu meraklarını el ile gidermeye çalışıyorlar. Bu yüzden ebeveynler çocuklarını bu tip tehlikelerden korurken alçak yerlerde ya kimyasalları barındırmıyor ya da elektrik prizlerine koruyucu koyuyorlar.

baby-with-cord-in-mouth-safety-feature.jpg

Aileler çocuklarının her bir anını kameraya kaydetmektedir. Çocukların doğuştan gelen merak duygusu ile sürekli etrafı karıştırmak ve yeni şeyler öğrenmek istiyorlar. Sonra da aileler benim çocuğum daha 1 yaşında ama çocuğum telefonu benden daha iyi kullanıyor şikayetleri başlamaktadır. Benim çocuğum telefonda ya da bilgisayarda çok oyun oynuyor şikayetleri olmaktadır.

Peki çocuklarımız bu oyunları oynamak yerine oynayacakları oyunları kendi yapsalar nasıl olurdu? 

ABD’deki ünlü girişimcilere baktığımızda Bill Gates kodlamayı öğrendiğinde 13 yaşındaydı. Mark Zuckerberg ise 11 yaşında kodlama öğrenmeye başladı. Şu an bakıldığında bu iki isim çocuk yaşlardı öğrendikleri kodlama becerisiyle günümüzdeki en önemli girişimcilerden olmuşlardır.

Hiç kodlama bilen çocukla bilmeyen çocuk bir olur mu?

Kodlama bilen çocuk sorunlara nasıl yaklaşacağını bilir. Bir güçlükle karşılaştığı zaman o güçlüğü küçük parçalara böler ve nasıl çözmesi gerektiğini yani algoritmayı öğrenir.

Böylelikle çocuğun bir şeyi elde etmek için ağlamak yerine dondurma aldırmak için annesini nasıl ikna ettiğini öğrenmiş oluruz.

Kodlama yapmak için yazılımcı olmaya gerek var mı?

Nasıl ki yemek yapmak için aşçı olmaya gerek yoksa kodlama yapmak için de aşçı olmaya gerek yoktur. Sadece kodlama yapıldığında neyi nerede kullanacağınız bilseniz yeterli olacaktır.

Programlama size nasıl düşüneceğiniz öğretir.

Çocukların kodlama öğrenmesi neden-sonuç ilişkisi kurabilmek ve sorgulayan toplumlar oluşturabilmek için çok önemlidir.

Çocukların bu merakı aslında doğru yönlendirilirse onların yaratıcılık zekasının oluşmasına sebep olmaktadır. Peki çocukların gelişimine katkısı olan en önemli gelişim faaliyetlerinden olan yöntemler nelerdir? Bu sorunun cevabını sizler için araştırdık ve bulmaya çalıştık.

STEM Nedir?

STEM, işlevsel anlamda derin bir anlam barındırsa da kelime açılımı Science, Technology, Engineering and Mathematics (Bilim, Teknoloji, Mühendislik ve Matematik) olan, disiplinler arası bir öğrenim yaklaşımıdır. Bu eğitim, günümüz klasik eğitimin aksine bu alanların birbirleri ile bağlantılı olarak öğrenciye kazandırılmasını amaçlar. Bir başka deyişle STEM, teorik bilgiyi pratiğe dönüştüren bir köprü niteliğindedir.

Bu eğitim modeli, öğrencilere erken yaşta;

  • Eleştirel düşünme
  • Yaratıcılık
  • Problem çözme yeteneği
  • Toplumun üretkenlik ve sorumluluk becerilerini artıran bireylerin yetişmesini hedefliyor.

Bu sistem sayesinde, öğrencilere Fen bilimleri, Matematik gibi dersleri ezber sisteminden çıkartıp, bilgilerin gerçek yaşamda uygulanabilirliği ve problem çözme tekniklerini/metodlarının geliştirilmesi, merak, araştırma ve yaratıcılık özelliklerinin öne çıkartılmasını hedef alınmaktadır.

b3

Sadece fen bilimlerinde başarı odaklı bir eğitimi çağrıştıran isminin aksine, STEM eğitim sistemi, öğrencileri;

  • Tarımdan endüstriye
  • Çevre yönetiminden sağlık hizmetleri
  • Ulaşım sektörüne gibi pek çok alanda başarı için hazırlıyor.

Üstelik model, bilim, matematik ve teknoloji alanlarıyla da sınırlı kalmıyor. İstenildiği takdirde, dilbilgisi, edebiyat ve güzel sanatlar gibi bölümlere de kolaylıkla adapte edilebiliyor.

STEM eğitiminin iki temel amacı olduğunu belirtebiliriz.

  1. Üniversite düzeyinde bu disiplinlerde meslek seçecek öğrenci sayısını arttırmak,
  2. Öğrencilerin fen, teknoloji, mühendislik ve matematik disiplinlerindeki temel bilgi düzeylerini arttırarak bu disiplinler ile ilgili problemleri çözmek için günlük yaşamlarında yaratıcı çözümler uygulamalarını sağlamaktır.

Özet olarak belirtirsek STEM eğitimi; Meslek seçiminde yardımcı olmak ve disiplinler arası bir öğrenim yaklaşımı olarak belirtebiliriz.

STEAM veya STEM+A Nedir?

STEM eğitiminin tüm prensiplerinin ve faydalarının, sanatın içine ya da sanat yoluyla entegre edilmesi yaklaşımına ise STEAM ya da STEM+A deniyor. STEM eğitimini bir başka seviyeye taşıyan STEAM, fen, teknoloji, mühendislik ve matematik dallarının arasına beşinci bir disiplin olarak sanatı (Art) katıyor.

STEAM, öğrencilerin bu önemli alanlarda öğrendikleri ile sanat uygulamaları, öğeleri, tasarım ilkeleri ve standartları arasında bir bağ kurarak öğrenmelerine olanak tanıyor. Sınırların ve kısıtlamaların ortadan kalktığı STEAM eğitiminde;

  • Merak
  • Eleştirel düşünme
  • Sorgulama
  • İnovasyonla dolu bir öğrenme ortamı sağlanıyor.

STEM-Careers-Feature

STEM Neden Önemlidir?

STEM eğitiminin günümüzde yaygınlaşma çabası içinde olmasının en önemli amaçlarından biri geleceğin dünyasına, sorun çözebilen, hayal gücünü verimli kullanabilen nitelikli bireyler yetiştirmektir.  Günümüz dünyasında, çabuk karar verebilen ve sorunlara çözüm üreten bireylerin eğitilmesini mecbur kılmıştır.

Bu eğitim, öğrencinin üretken ve dinamik bir yapıda olmasını aynı zamanda da farklı disiplinlere olan yaklaşımına yeni bir pencere açmasını hedefler. STEM dersleri, içerisinde pek çok aktivite barındırır. Aktivitelerde öğrenciler bir grup içerisinde veya bireysel olarak çalışabilir. Bu çalışmalar sayesinde öğrenci kendine olan inancını ve ekip kavramını daha iyi anlayabilmektedir.

 STEM Eğitiminin Öğrenciye Katkıları Nelerdir?

  • Eğitim programının içeriğini canlandırıcı bir öğrenme ortamı sağlar.
  • Öğrencilerin yeni buluşlar keşfetmesini, olaylar arasındaki ilişkiyi daha iyi anlamaları olanağını sağlar.
  • Yeni ürün ortaya koyarak, ekosisteme katkı sağlar.
  • İşbirliği ve bağımsız çalışma yoluyla öğrencilerin özgüven ve öz yeterliliğini geliştirir.
  • Öğrencileri esneklik ve güven içinde düşünmeye teşvik eder.
  • Yüzyıl becerilerini kazandırmaya olanak sağlar.
  • Karşılaştıkları sorunlara daha kısa ve çözümler üretmeyi sağlar.
  • Öğrenme motivasyonunu artırır.
  • Tasarım odaklı düşünme ve yenilikçi olmayı sağlar.

Gelin şimdi STEM+A ile dünyada yapılmış olan uygulamalara bakalım.

S (Science) – Bilim

 

 

T (Technology) – Teknoloji

 

 

E (Engineering) – Mühendislik

 

 

A (Art) – Sanat

 

 

M (Math) – Matematik

 

 

Dijitalleşen Dünyada Çocuk Gelişimi ve Sanayi 4.0

İlerleyen teknolojiler ve dijitalleşen dünya’da kullanılan cep telefonları, televizyonlar, bilgisayar ve robotik sistemler sayesinde, sayısal mesleklere duyulan ihtiyaç/talep her geçen gün artmaktadır. İşte bu sistemleri analiz edebilecek, üretebilecek ve kullanabilecek öğrencilerin üniversitelerde daha rahat eğitim alabilmeleri için bu STEM eğitimleri 1-12 yıllar arasında sunulmaktadır. Bu eğitim sistemi sayesinde geleceğin mesleklerine daha kolay adapte olabilmek ve mesleki kaygıları ortadan kaldırmak amaçlanmıştır.

bigstock-Shocked-and-surprised-boy-on-t-113798588.jpg

Çocukların dijital dünya etkileşimi ve STEM eğitiminin en önemli getirisi ise dijitalleşen dünyada rol almada etkin olarak görev almaktadır. Dijitalleşen dünyada gelişmiş ve strateji geliştiren ülkelerin sömürüsünde kalmamak için tüketici bireylerden çok üretici bireylere ihtiyaç duyulmaktadır.

Dijital dünyanın gelişmesi ile birlikte çocuklar teknoloji ile birlikte büyümeye başlamaktadırlar.

Çocuklarımızın Kodlama Yapabilmesi İçin Hangi Kaynakları Kullanmalıyız?

Kano Bilgisayar Kiti

 

cocuklaricinkodlamapyuncakları_101-e1514491038720

Çocuklar için bilgisayarın çalışma mantığını öğrenme konusunda oldukça öğretici bir oyun kiti olan Kano, aynı zamanda bir  Raspberry Pi  işlemcisi içeriyor. Bu oyun kiti ile çocuklar bilgisayar parçalarından küçük çaplı bir bilgisayar kurgulayarak bu konudaki eğer varsa korkularının da üstesinden gelebiliyor. Kodlamaya başlamadan önce bilgisayar yapısının nasıl olduğunu anlamak için kullanılan Kano oyun setinde renkli bir klavye de bulunuyor. Oyun kitine aynı zamanda bir de HDMI kablosu konulmuş. Bu kablo sayesinde evde bulunan bir televizyonu monitör olarak kullanma şansı bulunuyor. Set ile birlikte gelen kitapla basit terimler ve resimler ile Raspery Pi işlemcisi üzerinde montaj yaptırılarak, bilgisayar konusunda bilgi birikimi oluşması sağlanıyor.

Osmo Kodlama Seti

 

cocuklaricinkodlamapyuncakları_102-e1514492571599

Osmo kodlama kiti, çocuklara müzik kodlamayı eğlenceli hale getiren bir oyun seti. Bu seti kullanmak için iPAD gerekiyor. İlgili uygulamayı iPAD’e yükledikten sonra bu set ile gelen kodlama bloklarını sıralayarak müzik parçaları üretilebiliyor. Bloklar renklerine göre farklı şekilde dizilerek oluşturulacak müzik parçasının ses tonları da ayarlanabiliyor. Bu oyun setinin amacı; çocuklara müzik yapmayı öğretmekten ziyade ilgili blokları farklı şekilde sıralayarak, algoritma mantığı hakkında fikir sahibi olmalarını sağlamak.

Küp Oyun Kodlama Seti (Cubetto Coding Toy)

 

cocuklaricinkodlamapyuncakları_103.jpg

Küp kodlama seti, 3 yaş ve üzerindeki çocuklara programlama ve kodlama mantığını öğretmek için tasarlanmış ahşap bir robotik oyun seti. Ekran olmadan ve kurulum gerektirmeden kullanım kolaylığı sunuyor. Çocukların okuma-yazma bilmeden de kolaylıkla kodlamaya başlamasını sağlayabiliyor. Küp kodlama setinin kullanımı da oldukça basit. Bu konuda çocuklara yardımcı olacak öğretmeninde kodlama bilmesine de gerek yok. Çocuklara; programlama, algoritma, sıralama, ayıklama, yenileme gibi kodlama konusunda oldukça fazla kullanılan terimler hakkında bilgi veriyor.  Aynı zamanda; matematik, sosyal ve duygusal gelişim, mantıksal akıl yürütme, iletişim becerileri, yaratıcı problem çözme ve fiziksel gelişim alanlarında kazanımlar sağlıyor.

Kod & Go Robot Fare Etkinlik Seti

 

cocuklaricinkodlamapyuncakları_104.jpg

Robot fare etkinlik seti ile herhangi bir bilgisayar veya wi-fi bağlantısına gerek kalmadan, basit bir yaklaşımla kodlamaya başlamak hedefleniyor. Bu sette robot farenin gezebileceği bir labirent oluşturularak, fare hareketlerini sıralı adımlar şeklinde düzenleme mantığı geliştiriliyor. Oyun setinde çocukların yollar, duvarlar, tünelleri tasarlayabileceği labirent oluşturma kartları bulunuyor. Kartlardaki labirent modellerinden biri seçilerek başlanan kodlama oyununda, ilgili labirent, set ile birlikte gelen bloklardan oluşturuluyor. Oyunun ana kahramanı olan fare üzerinde bulunan tuşlara basılarak, ne kadar mesafe kat edileceği, kaç adımdan sonra dönüleceği gibi bilgiler kodlanabiliyor. Bu setin amacı, ilgili kartlar ile oluşturulan labirenti, fare üzerindeki tuşlar ile kodlayarak, programlama mantığının geliştirilmesinin sağlanmak.

Devre Labirenti

 

cocuklaricinkodlamapyuncakları_106-e1514573901722

Devre labirenti oyunu, mantık geliştirme konusunda çocuklara yardımcı oluyor. Oyun seti ile birlikte gelen ve belli şekillerde elektriği iletme özelliği olan bloklar, sıralı şekilde yerleştirilerek bir labirent oluşturulup lamba yakma amaçlanıyor. Elektriği belli yönelimlerde geçiren ve sonuçta bir devre oluşturan bloklar ile oynanan oyun ile, sıralı mantık geliştirilerek, hem elektrik mühendisliği için mini bir giriş yapılıyor hem de kodlama algoritmasını anlama becerisi geliştiriliyor.

İnternetten rahatça ulaşılabilecek kaynaklar nelerdir?

Scratch

 

scratch

MIT tarafından yaratılan ve Türkçe desteği de olan bu uygulama 8-16 yaş arasında olan çocuklara oyun oynatarak kodlamayı öğretiyor. Çocuklar oyun oynarmış gibi kendi hayal gücündeki animasyonları kurgulayabiliyorlar.

Google Blockly

 

unnamed

Google Blockly üzerinde sürükle bırak yöntemiyle kod yazabiliyorsunuz. Buradaki en güzel yöntem sürükle bırak yöntemi ile kodlama yaptıktan sonra yazılan kodu php ya da javascript kodu olarak görebiliyorsunuz. Böylelikle çocuğunuz tersine mühendislik yöntemi ile kolayca yazdığı kodun temelini de öğrenmiş olmaktadır.

Bu uygulamaların dışında dünya çapında yaygın olan code.org, codemonkey, codecombat çocuklara oyun oynarak kodlama yaptıran programlardan da faydalanabilirsiniz.

Peki Çocuklarımız 3 Boyutlu Tasarım Yaparken Hangi Programları Ücretsiz Kullanabilir?

Katı Modelleme Programları

TinkerCAD

 

interface.jpg

LEGO-yaklaşımı ile kolay insan dostu bir uygulama. Temel olarak, yeni nesneler oluşturmak için farklı geometrik şekilleri bir araya getireceksiniz. TinkerCAD, geometrik tasarımları ve geometrik bir düşünme biçimini seviyorsanız bu sizin için mükemmeldir. Bununla birlikte, bu arayüzle organik nesneler oluşturmak çok zordur (insanlar, hayvanlar, vb.).

Fusion 360

 

fusion360

Fusion 360, TinkerCAD programından daha gelişmiş bir uygulamadır. Bu programda sınırlarınızı TinkerCAD’a göre biraz daha zorlayabilirsiniz.

Fusion 360, TinkerCAD’in arkasındaki şirket olan Autodesk tarafından da geliştirilmiştir. Bu güçlü program artık öğrenciler, meraklılar, hobiler ve yeni başlayanlar için ücretsizdir. Yüksek kaliteli bir CAD programının profesyonel özelliklerini kullanıcı dostu bir arayüz ve iş akışı ile birleştirir. Bu nedenle Fusion360, endüstriyel tasarımcılar arasında bu kadar popüler bir programdır.

Parametrik Tasarım Programları

Parametrik 3B modelleme yazılımı, 3B modelinizi model geçmişine göz atarak ve tek tek öğelerini değiştirerek kolayca gezinmenizi ve değiştirmenizi sağlar. Hassasiyete odaklanmak istiyorsanız, genellikle bu yazılım en güçlü olanıdır. Ancak, çok fazla serbest stil tasarım özgürlüğüne sahip olamazsınız.

FreeCAD

 

FreeCAD.jpg

FreeCad, teknik parçalar, yedek parçalar, gadget’lar, kılıflar, ölçek modelleri vb. gibi hassas geometrik tasarımlar oluşturmanıza izin veren ücretsiz bir yazılımdır.

OpenSCAD

 

OpenSCAD

3D modelinizi kodlamak istiyorsanız, OpenSCAD sizin için olabilir. Bu yazılım 3B nesneler oluşturmak için programlama dilini kullanır.

Dijital Şekillendirme Programları

İnsanlar, hayvanlar ya da yaratıklar: Dijital heykel yapmak, organik tasarımlar yaratmak istiyorsanız bu yolu seçmelisiniz. Fare hareketlerinizin en önemli olduğu nokta budur ve mekanik hassasiyet en az önem taşır.

Meshmixer

 

meshmixer.jpg

Meshmixer, dijital olarak heykel yapmanıza ve farklı 3D modelleri birbirine karıştırmanıza izin veren güçlü ve ücretsiz bir yazılımdır. Sanal kil gibi yüzeyleri gerçek zamanlı olarak kalıplayın ve geliştirin!

Sculptris

 

Sculptris

Sculptris, 3 boyutlu heykeltraşlığın heyecan verici dünyasına mükemmel bir giriş sağlar. Dijital sanatta tecrübesi olmayan biri için bile özelliklerini öğrenmek kolaydır. Yine de, 3B heykel yazılımı daha sonra diğer daha karmaşık uygulamalarda rafine edilebilecek temel modeller oluşturmak için yeterince sağlamdır.

Çokgen Modelleme Programları

Çokgen modellemede, 3B nesneniz temelde köşelere, kenarlara ve yüzlere dayalı bir ağdır. Bu, nesnenizin parçalarını tam olarak düzenlemenizi sağlar. Bir veya birkaç köşenin koordinatlarını değiştirerek, modelin şeklini değiştirebilirsiniz. Bu şekilde modellemeyi çok güçlü ama aynı zamanda başlaması daha da zorlaştırıyor.

Blender

 

Blender

Tasarım özgürlüğünün gücü, dik bir öğrenme eğrisi ile birlikte gelir.

Eğri ve Çizgi Modelleme Programları

Bu, modellerin bir 3B uzayda çizim çizgileri veya eğrileri temel aldığı işlemdir. Bu çizgileri veya eğrileri birleştirerek nesnenizin yüzeyini tanımlayacaksınız. Bu el ile tasarım yolu tasarımcıların hassas nesneler oluşturmalarını sağlar.

SketchUp

 

SketchUp-1024x650.png

SketchUp, mimarların, iç tasarımcıların ve ölçek modelleyicilerin sevdiği bir yazılımdır. SketchUp temel olarak çizgilere dayanmaktadır. Adımlar oldukça kolaydır, ancak yazdırılabilir bir model yapmak bazen zor olabilir.

Çocuklarımızın Elde Edeceği Kazanımlar Nelerdir?

  • Algoritma mantığını öğrendikleri için karar verme mekanizmaları gelişecektir.
  • Analitik zekaları gelişmiş olacaktır.
  • Büyük problemleri analiz edip en küçük parçalara bölecekler ve kendileri çözüm yolu geliştirmiş olacaktır.
  • Araştırma ve geliştirme faaliyetleri artmış olacaktır.
  • Sorun oluşturan değil, sorun çözen bireyler olacaktır.
  • Hayal güçleri ve yaratıcılıkları sayesinde kendilerini daha iyi ifade edecekler ve yaptıklarını görme imkanı olduğu için özgüvenli bireyler olacaklar.
  • Bu çalışmalar sayesinde kodlamayı öğrenecekler ve kendi oyuncaklarını yapıp oynamış olacaklardır.
  • 3D printerlar sayesinde kendi tasarladıkları oyuncaklara işlemci koyup ve kod yazıp o oyuncakları istedikleri gibi yönlendirmiş olacaklar.

Dijital Oyun Kodlaması, 3 Boyutlu Tasarım ve Robotik Yazılım İçin Gerekli Olan Ücretsiz Uygulamalar!

 

Kaynakça:

0 comments on “Akıllı Üretim Teknolojileri – Dijital Fabrikalar”

Akıllı Üretim Teknolojileri – Dijital Fabrikalar

Akıllı Fabrika ve Dijital Üretim Nedir?

Akıllı fabrika, Endüstri 4.0’ın sağladığı bütün imkânlardan faydalanarak üretim yapan tesislere denir. Karanlık ortamlarda üretim yapabilen otonomlar yapay zekânın desteği ile nesnelerin interneti teknolojisinin desteği ile üretim yapılabilen ortamlara akıllı fabrika diyoruz. Dijital üretim sayesinde üretimin her aşaması kontrol altında tutulabiliyor.

Şu an ülkemizde verilen yöneticilik kurslarının ortak temeli, fire oranını düşür, üretimin her aşamasını kontrol altında tut– ilkesi üzerine kuruludur. Yani 15-20 yıl önce oluşturulmuş ve kısa bir zamana göre güncellenmiş eğitimlerde dahi verimli üretimin temelinde fire oranının düşürülmesi ve süreçlerin kontrol edilmesi gösterilmiştir. İşte akıllı fabrikalarda kurulan dijital üretim tesisleri tam olarak bunu başarabilmektedir. Anlık raporlamalar sayesinde üretimin her aşaması kontrol altındadır.

Slide3

2014 Ekim ayında Dijital Üretim ve Tasarım İnovasyon Enstitüsü’nde 320 milyon dolarlık bir bütçenin IoT (Nesnelerin İnterneti) tabanlı yatırımlara kamu ve özel sektörün yatırım yapacağı belirtmiştir. Ülkemizde bu durum yeni yeni farkediliyor ve büyük firmalar 5 yıllık planlarında tüm imalat süreçlerini bu yönde geliştirmeye çalışıyorlar.

Akıllı ve Dijital Üretimin Önemi

Son dönemlerdeki gelişmeler ile birlikte özellikle büyük veri, yapay zeka, otomasyon, Endüstriyel Nesnelerin İnterneti (IIoT), ilave teknolojiler ve arttırılmış gerçeklik (AR) gibi yeni teknolojilerin hızla gelişmesiyle birlikte imalat sektörünün tedarik zinciri aşamasında çok ciddi yenilikçi gelişmelerin olacağını belirtmektedirler. McKinsey, imalat ve üretim sektörünün dünya çapında IoT uygulamaları ile birlikte 2025 yılına kadar 1.2 ile 3.7 trilyon $ civarında bir değer üretmesini öngörmektedir. Gelişmiş ülkeler, özellikle Almanya bu durumu devlet politikası haline getirip ciddi yatırımlar yapmaya başlamışlardır.

Digital tablet & futuristic factory

Bu durumun önemli olmasının nedeni üretim aşamasındaki tüm değer zincirini değiştirecek olmasıdır. Üretim aşamasında bu duruma adapte olmak hem üretim sürecini hızlandıracak hem de maliyetlerin azalmasını sağlamış olacaktır.

Otomasyon 4.0

Nesnelerin İnterneti, Endüstri 4.0, dijitalleşme ve akıllı fabrika – bunlar her yerde bulunan ve endüstriyel makine ve sistem üretiminde bir değişikliğe işaret eden anahtar kelimelerdir. Otomasyon 4.0’ın tam tanımı ne olursa olsun, tüm yaklaşımların bir amacı vardır: daha büyük miktarlarda aynı süre harcayarak daha fazla üretim daha az maliyet.

Modern kontrol teknolojisi, büyük veri işleme, makine ve sistem konseptlerine giden yolda başarı faktörleridir. Hangi verilerin üretim sürecinin optimize edilmesine yardımcı olduğu, verilerin analiz edildiği yer, hangilerini geliştirmek için hangi algoritmalar ve kurallar uygulanacağı yapay zeka mühendisleri tarafından tasarlanır ve kodlanır. Akıllı fabrikalar sayısız fırsatlar ve yeni dijital iş modelleri sunarken süreç optimizasyonunda harcanması gereken know-how bilgi birikimi ile iş gücü için bir çok zorluk vardır.

csm_Industrie-4.0-Einstieg_01_86374bf8e8

Dijital fabrikalar, kolay bir şekilde kurulumu yapılan makineler, büyük verinin işlenebileceği makineler ile bulut teknoloji ile sürecin her yerden takip edilebilmesi olanaklarını sağlayacaktır.

Otomasyon 4.0 ile Modulerleştirme

Nesnelerin interneti yaklaşımıyla her bir makinenin kalbi dinlenmiş olmaktadır. Makinedeki verimlilik analizi, görüntü işleme teknolojisi ile somut ürün ile üretilen ürünün anlık takip analizi, bunun yanında makine üretimi sonlandırdığında daha fazla elektrik tüketmemesi için kendini kapatma durumları ile üretim sürecinde ciddi bir tasarruf sağlanmış olmaktadır.

Fabrika Bakım Tahminlerin Önceden Yapılabilmesi

Modern kontrol sistemleriyle birlikte akıllı sensörler, bileşenlerden, makinelerden ve sistemlerden durum verilerinin gerçek zamanlı olarak toplanmasını veya izlenmesini sağlar (durum izleme). Buna sıcaklık, titreşim veya gücü örnek olarak verebiliriz. Tahmini bakım, bu verileri makine durumunun gelişimini tahmin etmek ve servis aralıklarını planlamak için kullanır.

Sensörlerden Buluta Veri Akışı

Makineler arası haberleşmede veri alış verişi çok önemli bir yer tutmaktadır. Makineler ile sistem odası iletişimi ve bunun yanında makine ile ofis çalışanlarına bilgiler anlık olarak düşmesi sağlanmaktadır. Özellikle büyük firmaların kullandığı MES, ERP, SCADA programları bu iletişim için önemli bir parametre sağlamış olacaktır.

Dünya genelinde yaygın olan bulut bilişim teknolojileri özellikle Cisco, Microsoft Azur ve Amazon Web Service aracılığı ile hem veri kaybı olmayacak hem de fabrika verimliliği yapay teknolojiler sayesinde anlık, günlük, yıllık analizleri ile verimlilik artmış olacaktır.

Veri Güvenliği

Makine ve sistem ağı, uzaktan bakım ve yazılım güncellemeleri internet üzerinden yapılmasının yanı sıra, MES veya ERP sistemleri ile bulut iletişimine kadar veri alışverişi, üretim sürecinde veri güvenliği konusunda giderek daha fazla talep görmektedir. Burada VPN üzerinden SSL şifrelemesi gerekli veri güvenliğini sağlar.

 

 

0 comments on “Endüstri 4.0 ile Fabrikalardaki Depo Sistemleri”

Endüstri 4.0 ile Fabrikalardaki Depo Sistemleri

Şekil 1 Ürün Toplayıcı Robot Kolu

 

Endüstri 4.0 ile bir çok fabrika artık robotik sistemlere geçmektedir. Özellikle fabrikaların depolarında çalışan işçi maliyetleri fabrikalara ek bir maliyet getirir. Özellikle depo çalışanları da fabrika depo sistemlerinde üretilen malzemelerin tedariği ve lojistik faaliyetlerinde hata yapabilmekte ve bu hatalar fabrikalara ciddi bir maliyet oluşturmaktadır. Çalışan işçilerin vardiyalı çalışması ve işçi kazaları ile fabrikadaki verimlilik düşer.

Bu durumların önüne geçebilmek için yurtdışında bir çok çalışma yapılmaktadır. Özellikle amazon fullfilment ile yani Pazar yeri çözümü ile bu durumu çok profesyonel bir şekilde optimize etmiştir. Amazon’un buradaki amacı;

  • Pazaryeri olarak amazon’u kullanan satıcılar, ürünlerini Amazon’un depolarına gönderir. Buradaki depolarda Amazon satıcıların ürünlerini barkod sistemi ile muhafaza etmekte ve her bir satıcıdan barındırma ücreti olarak 39 dolar almaktadır.
  • Tüm bunları yaparken satıcıların ürünleri Amazon’un depolarında robotik sistemler ile yerleşir ve bu durumda herhangi bir karmaşa yaşanmaz.
  • Bunun yanında insan faktörü lojistik kısmında devreye girer. Buradaki amaç da satılan ürünlerin doğru bir şekilde alıcıya ulaşması içindir.
  • Tüm süreç şöyle işlemekte; satıcı ürünü Amazon’un fullfilment deposuna kargolamakta, Amazon lojistik birimi çalışanları ürünün barkodu ile birlikte ürünü Amazon deposuna kaydetmektedir. Depoda kayıtlı olan ürün robotlara teslim edilmekte ve robotlar uygun ve boş raflara ürünleri yerleştirmektedir. Depoya yerleşen ürünler belirlenen ID ile Amazon deposuna ait database’de kaydedilmektedir. Satıcı tarafından Amazon deposuna gönderilen ürün artık Amazon deposunda Barkod numarası ve ID ile kayıt altında tutulmaktadır.
  • Amazon deposuna giren ürün girdiği anda 30 gün içinde satılmış olursa Amazon herhangi bir kira ve barındırma ücreti talep etmemekte ancak ürün 30 günden fazla kalırsa aylık 39 doları satıcıdan temin etmektedir. Eğer bir alıcı iseniz ve Amazon.com’dan birkaç farklı satıcıdan alışveriş yaptıysanız Amazon deposunda bulunan ürünlere ilişkin ID’ler ile ürünler kıyaslanır ve tıpkı e-ticaret sitesinde bulunan bir sepette olduğu gibi ürünler alıcının sepetine doldurulur. Böylelikle ürünler alıcının istediği şekilde ve Amazon politikası olan en hızlı şekilde tüketiciye erişmiş olur. Böylelikle hem satıcı hem de alıcı Amazon vasıtasıyla güzel bir ticarete sebep olmuştur.

Tıpkı Amazon örneğinde olduğu gibi yurtdışında pek çok firma Endüstri 4.0 adı altında yani robotların ve nesnelerin birbirleri ile haberleşmesi dolayısıyla depolarını robotik sisteme geçirmektedirler.

Amazon örneğinin yanında İngiltere menşeili olan Ocado firması da haftalık 60 binin üstünde sipariş yönetimini ve kontrolünü gerçekleştirmek için benzer bir uygulamaya gitmiştir.

  • Buradaki robotlar raylı bir platformun üzerinde derin dondurucu mantığı ile sipariş edilen ürünleri sepeti ekliyor ve paketlemesini yapıyor.
  • Birbirleri ile haberleşmesi 4G teknoloji ile robotların birbirini tanıması ve hareket etme kabiliyetlerinin geliştirilmesine yardım ediyor.
  • Bunun yanında mesafe sensörleri ile durum çift taraflı kontrol edilmiş olur.
  • Boş olan depo kafeslerine robotlar otomatik olarak bilmekte ve bu alanlara ürün yerleşimini yapmaktadırlar.
  • Tüm bunlar olurken robotlar birbirleri ile anlık haberleşmeye sahip oldukları için birbirleri ile çarpışmaz.
  • Geliştirdikleri teknoloji ile her bir robot 4 metre/saniye hızla hareket etmektedir. Bu şekilde düşünüldüğünde robotların çok hızlı bir hareket kabiliyeti olduğu söylenebilir.
  • Robotların güç kontrolü yerleşik batarya sistemi ile sağlanır. Aslında bu yöntem diğer depo otomasyonuna sahip olan firmalarında ortak tercihidir. Nedeni ise kablo yığınından kurtulmak ve robotların hareket kabiliyetlerinin daha sağlıklı olmasını sağlamaktır.
  • Bataryası biten robot şarj kritik bir seviyeye geldiğinde şarj istasyonuna gitmekte yerine şarjı olmuş bir başka robot geçmektedir. Tıpkı spor musabakalarında olan oyuncu değiştirme mantığı ile aynı özelliği taşımaktadır.
  • Tüm bu sistemin amacı müşteri memnuniyetini en üst düzeye çıkarmak ve siparişin bir an önce müşteriye ulaşmasını sağlamaktır.
  • Müşteri e-ticaret platformunda siparişini geçtiğinde robotik sistem otomatik olarak bir sepete müşterinin ürünlerini koymakta ve son aşama da başka bir robotik sistem tüm sepetteki ürünlerin barkotunu okutarak depo stok sisteminden ürünlerin stoklarını düşürür.
  • Böylelikle stok takibi de insan inisiyatifine bırakılmadan otomatik olarak gerçekleşmesi sağlanmış olur.
  • Depoda otomatik ısı ve klima ayarı olduğu için ürünler belirlenen ısı değerinde tutulmuş olmaktadır. Özellikle meyve sebze gibi ürünlerde bu soğutma sistemi çok önemlidir ve bitkinin çürümesini önlemektedir.

 

Şekil 2 Ocado'da Robot Tamiri

0 comments on “Otomasyon Sektöründe Kullanılması Gereken Algoritmik Yöntemler”

Otomasyon Sektöründe Kullanılması Gereken Algoritmik Yöntemler

Bu makalemizde aşağıda belirttiğimiz adımları örnek ile kod yazım aşaması Siemens Simatic Manager programı kullanılarak tasarlanmıştır. Algoritmik Yöntemler:

  • Ardışıl Mantıksal Devre Tasarım Yöntemi ile Gerçekleme
  • Otomat Yöntemi ile Gerçekleme
  • Petri Yöntemi ile Gerçekleme

herhangi bir sorunuz olursa lütfen info@kirbiyik.co adresine mail atabilirsiniz.

ARDIŞIL MANTIKSAL DEVRE TASARIM YÖNTEMİ İLE GERÇEKLEME

Şekil 1 deki istenilen durumun oluşması için ardışıl lojik tasarıma göre 8 farklı durumu göre tasarım adımı Şekil 2 deki gibi oluşturulmuştur.

Örnek

Şekil 1 Örnek Kodlama Yapılacak Senaryo

ardışıl_tasarım

Şekil 2 Ardışıl Mantıksal Devre Tasarımı

Ardışıl mantıksal devre tasarımı oluşturulduktan sonra tüm durumların gözükebilmesi için ilkel akış çizelgesi Tablo 1 de oluşturulmuştur.

Tablo 1 İlkel Akış Çizelgesi

Durum 00 01 11 10 Z
A A G B 0
B A C B 0
C D C 0
D A D E 0
E F E G 0
F A F H 1
G A G 0
H G H 0

  • Uyumlu Sıraların Belirlenmesi

 Akış çizelgesi incelendiğinde (A,B), (A,G), (A,H), (B,C), (B,G) ve (G,H) sıralarının uyumlu olduğu görülür.

ardışıl_sıra_birleştirme_diyagramı

Şekil 3 Sıra Birleştirme Diyagramı

Sıra birleştirme diyagramı oluşturulduktan sonra anlamlı bütünlük sağlanması için en uyumlu durumlar birbirleri ile birleştirildi. Bu durumda A,G ve H ile B ve C bir durum olarak kabul edildi.

Tablo 2 Durum Sayısı En Aza İngirgenmiş Akış Çizelgesi İlk Durum

Durum 00 01 11 10 Z
A,G,H (1) A G H B 0
B,C (2) A D C B 0
D (3) A D E 0
E (4) F E G 0
F (5) A F H 1

Tablo 3 Durum Sayısı En Aza İngirgenmiş Akış Çizelgesi Son Durum

Durum 00 01 11 10 Z
1 1 1 1 2 0
2 1 3 2 2 0
3 1 3 4 0
4 5 4 1 0
5 1 5 1 1

ardışıl_durum_geçiş_diyagramı

Şekil 4 Durum Geçiş Diyagramı

Durum sayısı indirgendikten sonra durum geçiş diyagramı Şekil 4 teki gibi yeniden oluşturulur. Oluşturulan durum geçiş diyagramına göre Şekil 5 teki gibi durum geçiş diyagramı elde edilir.

ardışıl_durum_geçiş_grafı

Şekil 5 Durum Geçiş Grafı

Yarış koşulunun önlenmesi için en az üç bit uzunluğunda sözcük gerekmektedir. Algoritma üç bit uzunluğunda sözcüklerle tasarlanmış olsaydı tasarımda yarış koşulu engellenemeyecekti. Bu yüzden tasarım için dört bit uzunluğunda sözcük oluşturulmuştur. Bu durumda Şekil 6 daki gibi 10 farklı durum oluşmuştur.

ardışıl_yarış_önleyici_kodlama

Şekil 6 Yarış Önleyici Kodlamaya İlişkin Durum Geçiş Diyagramı

Tablo 4 Ara Durum Geçiş Çizelgesi

Durum 00 01 11 10 Z
1(0000) 1 1 1 2 0
2(0010) 1 3 2 2 0
3(0110) 6 3 7 0
4(1100) 5 4 8 0
5(1000) 1 5 1 1
6(0100) 1 0
7(1110) 4 0
8(1101) 9 0
9(0101) 10 0
10(0001) 1 0

Şekil 6 daki tasarım yapıldıktan sonra Tablo 4 teki gibi ara durum geçiş çizelgesi oluşturulmuştur. Tablo 5 te Durum geçiş çizelgesi oluşturulduktan sonra çıkış durumu olan Z ile Q1, Q2, Q3 ve Q4 durumları da teker teker oluşturulmuştur.

Tablo 5 Durum Geçiş Çizelgesi

q1 q2 q3 q4 00 01 11 10 Z
(1)0000 0000 0000 0000 0010 0
(10)0001 0000 0
0011 0
(2)0010 0000 0110 0010 0010 0
(3)0110 0100 0110 1110 0
0111 0
(9)0101 0001 0
(6)0100 0000 0
(4)1100 1000 1100 1101 0
(8)1101 0101 0
1111 0
(7)1110 1100 0
1010 0
1011 0
1001 0
(5)1000 0000 1000 0000 1

Z=q1 q2’ q3’ q4

Tablo 6 Q1 Durum Geçiş Çizelgesi

q1 q2 q3 q4 00 01 11 10 Z
(1)0000 0 0 0 0 0
(10)0001 0 0
0011 0
(2)0010 0 0 0 0 0
(3)0110 0 0 1 0
0111 0
(9)0101 0 0
(6)0100 0 0
(4)1100 1 1 1 0
(8)1101 0 0
1111 0
(7)1110 1 0
1010 0
1011 0
1001 0
(5)1000 0 1 0 1

Q1 = x.y. q2 + q1 .q2 .q3 ‘ .q4’ + x’.y. q1

 

 Tablo 7 Q2 Durum Geçiş Çizelgesi

q1 q2 q3 q4 00 01 11 10 Z
(1)0000 0 0 0 0 0
(10)0001 0 0
0011 0
(2)0010 0 1 0 0 0
(3)0110 1 1 1 0
0111 0
(9)0101 0 0
(6)0100 0 0
(4)1100 0 1 1 0
(8)1101 1 0
1111 0
(7)1110 1 0
1010 0
1011 0
1001 0
(5)1000 0 0 0 1

Q2 = x’.y. q1 ‘ + q1 ‘.q2 .q3  .q4’ + x. q1 .q2 .q3’ + x.y. q1 .q2

Tablo 8 Q3 Durum Geçiş Çizelgesi

q1 q2 q3 q4 00 01 11 10 Z
(1)0000 0 0 0 1 0
(10)0001 0 0
0011 0
(2)0010 0 1 1 1 0
(3)0110 0 1 1 0
0111 0
(9)0101 0 0
(6)0100 0 0
(4)1100 0 0 0 0
(8)1101 0 0
1111 0
(7)1110 0 0
1010 0
1011 0
1001 0
(5)1000 0 0 0 1

Q3 = x.y’. q2 ‘ + x.y’. q1’. q3 + y. q1 ‘.q3 .q4

 Tablo 9 Q4 Durum Geçiş Çizelgesi

q1 q2 q3 q4 00 01 11 10 Z
(1)0000 0 0 0 0 0
(10)0001 0 0
0011 0
(2)0010 0 0 0 0 0
(3)0110 0 0 0 0
0111 0
(9)0101 1 0
(6)0100 0 0
(4)1100 0 0 1 0
(8)1101 1 0
1111 0
(7)1110 0 0
1010 0
1011 0
1001 0
(5)1000 0 0 0 1

Q4 = x.y’. q2 .q3

Tasarım ve Gerçekleme

Geliştirilen algoritmanın kod geliştirme aşaması simatic manager programı ile gerçeklenmiştir.

ardoşıl_sembol_tablosu

Şekil 7 Ardışıl Tasarım Sembol Tablosu

 

Oluşturulan kod;

ardışıl_prog_network1_2

ardışıl_prog_network3_4

ardışıl_prog_network5_7

ardışıl_prog_network8_9

OTOMAT YÖNTEMİ İLE GERÇEKLEME

Şekil 1 deki istenilen durumun oluşması için otomat yöntemine göre 6 farklı durumu göre tasarım adımı Şekil 8 deki gibi oluşturulmuştur.

otomat_tasarım

Şekil 8 Otomat Tasarım

Otomat tasarımındaki durum ve olaylar şu şekilde ifade edilebilmektedir.

Q1: Başlangıç durumu

Q2: X’in tetiklendikten sonraki durum

Q3: X’in düşen kenarı ile Y’nin tetiklendiği durum

Q4: X’in tetiklendiği ve Y’nin lojik 1 olduğu durum

Q5: Z=1 durumu

Q6: İlk durumda Y’nin tetiklendiği ve Z=1 iken X’in tetiklendiği durum (Olumsuz Durum)

e1: X’in tetiklendiği olay

e2: X’in düşen kenarı ve Y’nin tetiklendiği olay

e3: X’in tetiklendiği ve Y=1 olayı

e4: X’in düşen kenarı ve Y=1 olayı

e5: X’in tetiklendiği olay

e6: Y’nin tetiklendiği olay

eson: Y’nin düşen kenarının bulunduğu olay

Olaylar incelendiğinde program akışının hızlanması için e2=e4 ve e1=e5 şeklinde kabul edilmiş ve program tasarlanmıştır. Program tasarım aşamasında X’in yükselen kenarı Xr, X’in düşen kenarı Xf ve Y’in yükselen kenarı Yr, Y’in düşen kenarı Yf şeklinde oluşturulmuştur. Şekil 8 deki otomat tasarım yöntemine göre algoritma geliştirilmesi durumunun matematiksel ifadesi aşağıda gösterildiği şekilde ifade edilmektedir.

Q1= q2’. q3’ .q4’ .q5’. q6

Q2= e1. q1 + eson’. e2’. q2

Q3= e2. q2 + eson’. e3’. q3

Q4= e3. q3 + eson’. e4’. q4

Q5= e4. q4 + eson’. e1’. q5

Q6= e6. q1 + e1. q5 + eson’.q6

Z = Q5

Xr = X’in yükselen kenarı

Xf= X’in düşen kenarı

Yr = Y’in yükselen kenarı

Yf= Y’in düşen kenarı

e1 = e5 = Xr

e2 = e4 = Xf . Yr

e3 = Xr. Yr

eson = Yf

 

Tasarım ve Gerçekleme

Geliştirilen algoritmanın kod geliştirme aşaması simatic manager programı ile gerçeklenmiştir.

otomat_sembol_tablosu

Şekil 9 Otomat Tasarımı Sembol Tablosu

Oluşturulan kod;

otomat_prog_network1_3

otomat_prog_network4_6

otomat_prog_network7_9

otomat_prog_network10_12

otomat_prog_network13_14

otomat_prog_network15_16

otomat_prog_network17_19

otomat_prog_network20_22

PETRİ YÖNTEMİ İLE GERÇEKLEME

Şekil 1 deki istenilen durumun oluşması için petri yöntemine göre 6 farklı yere (place) göre tasarım adımı Şekil 10 deki gibi oluşturulmuştur.

eos_petri_tasarım

Şekil 10 Petri Tasarım

Petri tasarımındaki yerler ve geçişler şu şekilde ifade edilebilmektedir.

P1: Başlangıç yeri

P2: X’in tetiklendikten sonraki yer

P3: X’in düşen kenarı ile Y’nin tetiklendiği yer

P4: X’in tetiklendiği ve Y’nin lojik 1 olduğu yer

P5: Z=1 in bulunduğu yer

P6: İlk durumda Y’nin tetiklendiği ve Z=1 iken X’in tetiklendiği yer (Olumsuz durumun oluştuğu yer)

t_1: İlk enerjilenmenin ve jetonun ilk bulunduğu geçiş

t1_2: X’in tetiklendiği geçiş

t1_6: Y’nin tetiklendiği geçiş

t2_3: X’in düşen kenarı ve Y’nin tetiklendiği geçiş

t3_4: X’in tetiklendiği ve Y=1 in bulunduğu geçiş

t4_5: X’in düşen kenarı ve Y=1 in bulunduğu geçiş

t_: Y’nin düşen kenarının bulunduğu geçiş (Sonlandırma geçişi)

Yerler ve geçişler incelendiğinde eşdeğer geçişlerin bulunduğu ifadeler aynı geçiş ifadesi şeklinde belirtilmiştir. Bu durumda t2_3 = t4_5 = t2_3 // 4_5 ve t1_2 = t5_6 = t1_2 // 5_6 geçişleri oluşmuştur. Program tasarım aşamasında X’in yükselen kenarı Xr, X’in düşen kenarı Xf ve Y’in yükselen kenarı Yr, Y’in düşen kenarı Yf şeklinde oluşturulmuştur. Şekil 10 deki petri tasarım yöntemine göre algoritma geliştirilmesi durumunun matematiksel ifadesi aşağıda gösterildiği şekilde ifade edilmektedir.

P1 = P2’.P3’.P4’.P5’.P6’

P2 = P1 . t1_2 + P2 . t2_3’ . t_’

P3 = P2 . t2_3 + P3 . t3_4’ . t_’

P4 = P3 . t3_4 + P4 . t4_5’ . t_’

P5 = P4 . t4_5 + P5 . t5_6’ . t_’

P6 = P1 . t1_6 + P5 . t5_6 + P6 . t_’

Z = Q5

Xr = X’in yükselen kenarı

Xf= X’in düşen kenarı

Yr = Y’in yükselen kenarı

Yf= Y’in düşen kenarı

t1_2 = t5_6 = t1_2 // 5_6 = Xr

t2_3 = t4_5 = t2_3 // 4_5 = Xf . Yr

t3_4 = Xr. Yr

t_ = Yf

Tasarım ve Gerçekleme

Geliştirilen algoritmanın kod geliştirme aşaması simatic manager programı ile gerçeklenmiştir.

petri_sembol_tablosu

Şekil 11 Petri Tasarımı Sembol Tablosu

Oluşturulan kod;

petri_prog_network1_3

petri_prog_network4_6

petri_prog_network7_9

petri_prog_network10_12

petri_prog_network13_14

petri_prog_network15_16

petri_prog_network17_19

petri_prog_network20_22

0 comments on “Profibus/Profinet Haberleşme”

Profibus/Profinet Haberleşme

1.  GİRİŞ

Profibus, 1989 yılında otomasyon teknolojilerinde kullanılmak için ortaya çıkan bir haberleşme sistemidir. Almanya’da ortaya çıkmış ve o zamanlarda Siemens tarafından kullanılmıştır. IEC 61158 standardına göre oluşturulan bir haberleşme sistemidir.

Otomasyon sistemlerinde özellikle fabrika ve süreç otomasyonu süreçlerinde profibus protokolü tercih edilir. Büyük ve karmaşık sistemlerin profibus haberleşme sistemi ile birlikte daha küçük bölümlere ayrılıp daha rahat kontrol edilebilmesi fabrika ve süreç otomasyonu sistemlerinde önem arz etmektedir.

2.  HABERLEŞME TÜRLERİ

Endüstriyel olarak sistemlerin haberleşmesi için çok çeşitli haberleşme yöntemleri kullanılmaktadır. Bu haberleşme türleri Şekil 1’de gösterilmektedir.

Şekil 1

Şekil 1 Endüstriyel Haberleşme Sistemleri

Endüstriyel haberleşme standartları Tablo 1’de ve kullanılan haberleşme yöntemleri de Tablo 2’de gösterilmektedir.

Tablo 1 Endüstriyel Haberleşme Standartları

PROFINET / Endüstriyel İnternet  
·       Endüstriyel İnternet (IEEE 802.3)

·       PROFINET (IEC 61158/61784)

·       Endüstriyel Wireless LAN (IEEE 802.11)

·       Endüstri standartları uluslararası ethernet standartlarına dayanır.

·       Otomasyon için açık endüstriyel ethernet standardı kullanılır.

·       Wireless haberleşme için kullanılan endüstriyel standart uluslararası standartlara dayanmaktadır.

PROFIBUS  
·       PROFIBUS (IEC 61158/61784) ·       Açık alanlar için uluslararası standard kullanılır. (Dünyada bu alanda market lideridir.)
AS-Interface (AS-İ)  
·       AS-Interface (IEC 62026-2/EN 50295) ·       Kabloları, sensörler ve aktuatörler üzerinden iki telli kablo ile bağlayan uluslararası standardı kullanır.
IO Link  
·       IO Link ·       Sensörler ve aktuatörler üzerinden noktadan noktaya haberleşmeyi yüksek verimli yapmayı sağlayan uluslararası standardı kullanır.

 

Tablo 2 Haberleşme Yöntemleri

  Endüstriyel İnternet PROFINET PROFIBUS AS-i IO Link
Kurumsal Kaynak Planlaması (Enterprise Resouce Planning (ERP)) (Örneğin Bilgisayar)  

++

 

+

 

 

 

Kontrol (Örneğin SIMATIC S7-1200)  

++

 

++

 

++

 

++

 

Motion Kontrol (SIMOTION) + ++ ++ +
Akıllı Saha Elemanları (Örneğin ET 200S/CPUS)  

 

++

 

++

 

+

 

++

Sensor/Aktuator ++ ++ ++ ++
Sürücüler (SINAMICS) + ++ ++
SIRIUS ++ ++ ++ +
SINUMERIK + ++ ++ +
Emniyet Odaklı İletişim ++ ++ ++
– Uygun Değil

+ Uygulanabilir

++ Gayet Uygun

2.1 Endüstriyel İnternet

IEEE 802.3 standardına göre LAN ve hücre alanı için ana hat iletim teknolojisi kullanılarak yapılmaktadır.

Karakteristikleri:

  • Yüksek İletim Performansı
    • Hızlı İnternet (100 Mbps)
    • Gigabit İnternet (1000 Mbps)
  • Anahtarlama veya kilitleme teknoloji ile ölçeklenebilir ve pratik olarak kullanılabilir sınırsız network oluşturabilir.
  • Aşağıda bulunan üç teknolojiye sahiptir:
    • Elektrik kablosu (twisted pair)
    • Fiber-Optik kablosu
    • Wireless LAN
  • Sistemlere izinsiz girişlerde güvenlik modülü sistemi korur.
  • Endüstriyel internet özellikle bir endüstriyel ortam için geniş bir haberleşme imkanı sağlar.
    • Endüstriye uygun ağ bileşenleri ve kablolama teknolojisi
    • Yedek fonksiyonellik ve yedek güç kaynağı sayesinde yüksek kullanılabilirlik

2.2 IWLAN

Endüstriyel kablosuz iletişim, kablosuz iletişim için endüstriyel mobil iletişim ürünleri anlamına gelir. Bunlar IEEE 802.11, GSM, GPRS veya UMTS gibi küresel kablosuz standartlara dayanmaktadır. Endüstriyel Kablosuz LAN (IWLAN) teknolojisi, IEEE 802.11 standardına dayanan endüstride gerçek zamanlı sistemlerde uygulamalar için kullanılan bir haberleşme sistemidir.

Karakteristikleri:

  • 4 ve 5 GHz frekans band aralığında çalışır.
  • IEEE 802.11 standartlarını destekler.
  • Kablosuz haberleşmenin cihazla ve uygulama ile izlenmesi ve çoğu güvenlik teknolojilerin kullanılması nedeniyle kullanım kolaylığı sağlar.
  • Endüstri alanında endüstriyel kablosuz LAN (IWLAN) kullanımı uygundur.

2.3 PROFINET IO

Profinet, dağıtılmış saha cihazlarının doğrudan endüstriyel internete entegrasyonuna izin verir. Kullanıcı verileri TCP/IP veya IT standartları ile aktarılmaktadır. Profinet için basit mühendislik sahada profibus ile kullanılması burada benimsenmiştir.

Profibus’un cihaz modelinin korunması ile birlikte aynı ayar bilgileri profinette de mevcuttur.

STEP 7 programı çalıştırıldığında kullanıcı arayüzünde profinet ile profibus arasında hiçbir fark yoktur.

Profinet endüstriyel internet teknolojisini kullanır. Ancak endüstriyel uygulamalar için son derece önemli olan ve ethernet protokolünde bulunmayan uygulamalarda haberleşme durumunu sağlar.

2.4 PROFIBUS

Haberleşme ağı, IEC 61158-2 / EN 61158-2 protokolleri kullanılarak hibrit jeton metodu ile master ve slave donanımsal ekipmanların iletişimi ile sağlanır. Haberleşme ağı, bükülmüş çift data kablo veya fiberoptik kablo üzerinden yapılır.

Profibus ağları aşağıdaki yöntemler ile uygulanır:

  • Korumalı bükülmüş çift kablolar (Karakteristik direnç değeri 150 Ω)
  • Fiberoptik kablolar

Çeşitli iletişim ağları bağımsız olarak kullanılabilir. Eğer gerekirse bu ağlar birbirleriyle de birleştirilebilir.

2.5 PROFIBUS PA

Profibus PA, süreç otomasyonlarında kullanılan profibus haberleşme adıdır. IEC 61158-2 standardına uygun olarak MBP iletim tekniğini kullanarak profibus DP iletişim protokolünü bağlar.

Profibus PA ağları, çift bükümlü kablolara dayanan iç güvenlik ile oluşturulabilir.

2.6 AS-Interface (AS-i)

Aktuator sensor arayüzü (ASi) düşük seviyeli otomasyon uygulamalarında kullanılan bir haberleşme ağıdır. ASi haberleşme kablosu kullanılarak PLC aracılığı ile lojik veya analog aktuator ve sensorler arasındaki haberleşme sağlanabilir.

2.7 IO Link

Haberleşme standardı fieldbus seviyesinin altındadır. Bu merkezi hata teşhisine, sensör/aktuator seviyelerinin yer tespitine ve parametre verilerinin dinamik olarak doğrudan otomasyon sisteminden değiştirilmesine izin vererek devreye alma ve bakım işlerini basitleştirir.

3.  PROFIBUS HABERLEŞMESİ

3.1 Jeton Metodu

Profibus haberleşme ile jeton metodu kullanılarak haberleşen endüstriyel ekipmanlardaki datalar bir ring halinde tüm donanımsal ekipmanlara eş zamanlı bilgi gönderebilir. Master ve slave ekipmanlardaki öncelik sırasına göre jeton donanımsal gideceği yeri seçmiş olur (Şekil 2).

Şekil 2 Profibus

Şekil 2 Profibus Jeton Metodu

3.2 Profibus Haberleşme Çeşitleri

3.2.1 Profibus DP

Profibus DP (ayrışık I/O) bir merkezi kontrolör tarafından kullanılan sensörleri ve aktuatörleri üretim mühendisliği alanında kullanan bir haberleşme türüdür. Bükülmüş çift kabloyla ya da fiber optik kabloyla data iletim hızı 12 Mbps’ye kadar çıkmaktadır.

3.2.2 Profibus PA

Profibus PA (süreç otomasyonu) süreç mühendisliğinde süreç kontrol sistemleri tarafından ekipmanlardaki ölçümleri kontrol etmek için kullanılır. Profibus’un bu versiyonu tehlikeli çalışma bölgelerinde uygulanabilir. Burada data kabloları emniyetli bir devreden geçtiği için üzerinde oluşabilecek zayıf akımda bile bir arıza meydana gelse ya da fabrika ortamında herhangi bir patlamaya neden olabilecek bir kıvılcım üretmeyecektir.

4.  SİEMENS PROFIBUS HABERLEŞMESİ DONANIMSAL EKİPMANLARI

4.1 CM 1243-5

4.1.1 Giriş

CM 1243-5 donanımsal ekipmanı Siemens profibus ailesi içerisinde master olarak kullanılmaktadır. Kontrol edebildiği slave araçlar:

  • Simatic ET200
  • S7-1200 PLC ailesi ile birlikte kullanılan CM 1242-5
  • S7-200 PLC ailesi ile birlikte kullanılan Profibus DP modülü EM 277
  • SINAMICS konverter
  • Çeşitli sürücü, aktuatör ve sensörler
  • Profibus arabirimli S7-300/400 PLC ailesi
  • S7-300/400 PLC ailesinde bulunan Profibus CP (Örneğin CP 342-5 modulü)
  • Profibus CP bulunan Simatic PC istasyonları

4.1.2 CM 1243-5 Profibus Konfigürasyon Örneği

CM 1243-5 donanımsal ekipmanının master olarak kullanıldığı ve CM 1242-5 donanımsal ekipmanının slave olarak kullanıldığı bağlantı konfigürasyonları Şekil 3’te ve Şekil 4’te gösterilmektedir.

Şekil 3 Profibus

Şekil 3 CM 1242-5 Profibus Slave Konfigürasyon Örneği

Şekil 4 Profibus

Şekil 4 1243-5 Profibus Slave Konfigürasyon Örneği

4.1.3 CM 1243-5 STEP 7 Konfigürasyonu

CM 1243-5 için Step 7 konfigürasyonu aşağıdaki adımlar takip edilerek oluşturulabilir.

  1. Step 7 projesi oluşturulur.
  2. Simatic istasyonlarından gerekli donanımsal ekipmanlar seçilir.
  3. Haberleşme modülleri ve diğer gereken modüller seçilir.
  4. Profibus master modülü seçilir ve DP master sistemi sağ tuş yardımı ile oluşturulur.
  5. DP master sistemi aşağıdaki gruplar takip edilerek konfigüre edilir.

– Genel

– Network ayarları

– Kablo konfigürasyonu

– Ek network bağlantıları

– Haberleşme parametreleri

  1. Profibus slave modulünün master sisteme bağlantısı yapılır.

– Profibus arabirimi seçiliyken kısayol menü komutunu kullanarak

– Ya da slave modülünün “Operating mode” (Çalışma modu) parametre grubu kullanarak slave modulü bağlantısı yapılır.

  1. Slave modül konfigürasyonu yapılır. DP slave modüllerinin konfigürasyonunu yapabilmek için slave modülün kullanım klavuzuna bakılmalıdır.
  2. Profibus master modulü konfigürasyonu yapılır. Bu aşağıdaki parametre gruplarındaki özellikleri etkiler:

– Genel

– Profibus arayüzü “Genel” ve “Profibus adresi” alt seviyede bulunan parametre gruplarını etkiler. DP Master “Modu” önceden ayarlanmıştır.

  1. Gereksinimlere göre kalan modüller ve alt modüller konfigüre edilir.
  2. Proje kaydedilir.

4.2 CM 1242-5

4.2.1 Giriş

CM 1242-5 donanımsal ekipmanı Siemens S7-1200 ailesi master modül olacak şekilde aşağıdaki donanımsal ekipmanlar ile haberleşebilir:

  • Simatic S7-1200, S7-300, S7-400, S7-Modüler Gömülü Kontrolör
  • DP master modüller ve IO Simatic ET200
  • Simatic PC istasyonları
  • Simatic Net IE/PB link PN IO
  • Farklı üreticelerin PLC’leri iler haberleşebilir.

4.2.2 CM 1242-5 Profibus Konfigürasyon Örneği

CM 1242-5 donanımsal ekipmanının slave olarak kullanıldığı ve CM 1243-5 donanımsal ekipmanının master olarak kullanıldığı bağlantı konfigürasyonları Şekil 3’te ve Şekil 4’te gösterilmektedir.

4.2.3 CM 1242-5 STEP 7 Konfigürasyonu

CM 1242-5 için Step 7 konfigürasyonu aşağıdaki adımlar takip edilerek oluşturulabilir.

  1. Step 7 projesi oluşturulur.
  2. Simatic istasyonlarından gerekli donanımsal ekipmanlar seçilir.
  3. Haberleşme modülleri ve diğer gereken modüller seçilir.
  4. Profibus master modülü seçilir ve DP master sistemi sağ tuş yardımı ile oluşturulur.
  5. DP master sistemi aşağıdaki gruplar takip edilerek konfigüre edilir.

– Genel

– Network ayarları

– Kablo konfigürasyonu

– Ek network bağlantıları

– Haberleşme parametreleri

  1. Profibus slave modulünün master sisteme bağlantısı yapılır.

– Profibus arabirimi seçiliyken kısayol menü komutunu kullanarak

– Ya da slave modülünün “Operating mode” (Çalışma modu) parametre grubu kullanarak slave modulü bağlantısı yapılır.

  1. Slave modül konfigürasyonu yapılır. Bu, aşağıdaki parametre gruplarındaki özellikleri etkiler.

– Genel

– Profibus adresleri

– Mode > I-slave haberleşmesi

Burada, döngüsel veri alışverişi için transfer alanlarını belirlersiniz.

  1. Gereksinimlere göre kalan modüller ve alt modüller konfigüre edilir.
  2. Proje kaydedilir.

5. SİEMENS PROFIBUS PROJESİ OLUŞTURMA

Siemens Tia Portal üzerinden master ve slave olacak PLC’ler ve bu PLC’lere uygun profibus donanımsal ekipmanları seçilir. Master PLC seçildiğinde master profibus ekipmanı olan CM 1243-5 ekipmanı, tia portal içerisinde bulunan ‘Device view’ üzerindeki seçilir ve seçilen PLC’nin sol tarafına yerleştirilir. Bu ekipmana ‘Device view’ penceresinde bulunan yerde çift tıklanır ve ayarları yapılır. Şekil 5’te de gösterildiği üzere ‘Subnet’ adresi Profibus_1 seçilir ve adres kısmı otomatik olarak 2 olarak işaretlenerek ayar yapılmış olur.

Şekik 5 Profibus

Şekil 5 Profibus Master Ayarı

Slave PLC seçildiğinde slave profibus ekipmanı olan CM 1242-5 ekipmanı, tia portal içerisinde bulunan ‘Device view’ üzerindeki seçilir ve seçilen PLC’nin sol tarafına yerleştirilir. Bu ekipmana ‘Device view’ penceresinde bulunan yerde çift tıklanır ve ayarları yapılır. Şekil 6’te de gösterildiği üzere ‘Subnet’ adresi Profibus_1 seçilir ve adres kısmı otomatik olarak 3 olarak işaretlenerek ayar yapılmış olur.

Şekil 6 Profibus

Şekil 6 Profibus Slave Ayarı

Profibus üzerinden master ve slave ayarları yapıldıktan sonra master plc ile slave plc arasında ‘Network view’ penceresi üzerinde profibus haberleşme bağlantısının yapılması sağlanır (Şekil 7).

Şekil 7 Profibus

Şekil 7 Profibus PLC Network Bağlantısı

Profibus network bağlantısı yapıldıktan sonra ‘Device view’ CM 1242-5 ekipmanı içim master olan ekipman seçimi yapılır (Şekil 8).

Şeklil 8 Profibus

Şekil 8 Slave Modül Üzerinden Master Modül Seçimi

‘I-slave communication’ üzerinden transfer bölgesi seçilir ve bu transfer bölgesinde master olarak gidecek olan adres ile slave olarak giriş kabul edilecek olan adres belirlenir.

Şekil 9 Profibus

Şekil 9 Slave Haberleşme Data Ayarı

Haberleşme ayarları yapıldıktan sonra Master PLC’de kod olarak aşağıda bulunan network yazılır.

Şekil 9-1 Profibus

Benzer şekilde, haberleşme ayarları yapıldıktan sonra Slave PLC’de kod olarak aşağıda bulunan network yazılır.

Şekil 9-2

6. SİEMENS PROFINET PROJESİ OLUŞTURMA

Master PLC üzerinde giriş biti tanımlı bir buton, slave PLC üzerindeki çıkışları aktif edebilen ve slave PLC üzerinde giriş biti tanımlı bir buton master PLC üzerindeki çıkışı aktif edebilen bir proje tanımı oluşturalım. Oluşturulan proje tanımına göre yapılması gereken ayarlar aşağıdaki açıklamalarda detaylı olarak belirtilmektedir.

Siemens Tia Portal üzerinden master ve slave olacak PLC’ler seçilir. Portal üzerinde bulunan ‘Network View’ penceresinde bu PLC’ler görülür ve yazılımsal olarak PLC’ler birbirlerine bağlanır (Şekil 10).

Şekil 10 Profibus

Şekil 10 Tia Portal Profinet Yazılımsal Bağlantı Durumu

Şekil 11’de ‘Show Address Label’ etiketine tıklanarak (Şekil 11’de kırmızı ile gösterilen sekme) PLC’lerin ip adres numaraları gözükmektedir.

Şekil 11 Profibus

Şekil 11 Profinet Ip Adres Durumu

Profinet haberleşme fonksiyonları olan ‘GET’ ve ‘PUT’ blokları Şekil 12’de gösterilmektedir.

Şekil 12 Profibus

Şekil 12 Profinet Haberleşme Fonksiyon Blokları

‘GET’ fonksiyonu slave PLC’den veri okuma / veri alma işlemini gerçekleştirir. Bu fonksiyon üzerinde otomatik zaman veya frekans tanımı yapabilmek için master PLC üzerinde ‘Device View’ sekmesine gidilir. Burada PLC seçilir ve ‘Properties’ sekmesi tıklanır. Buradan ‘System and Clock Memory’ sekmesi seçilir. ‘Clock Memory’ biti aktif edilir. İstenilen memory bellek adresi seçilebilir. Bunun yapılmasının amacı master ile slave PLC’ler arasındaki frekans ayarının yani pulse ayarının otomatik bir şekilde oluşturulmasıdır. ‘GET’ fonksiyonu üzerinde örneğimizde de belirttiğimiz üzere ‘M20.7’ adres belleğini tanımlayalım. Burada her 2 sn’de bir veri alış verişi olacak manasına gelmektedir (Şekil 13).

Şekil 13 Profibus

Şekil 13 Master PLC Otomatik Zaman Biti Tanımlama

‘GET’ fonksiyonunda konfigürasyon ayarları yapılabilmesi için ‘GET’ fonksiyonunun üzerine tıklanır. ‘Configuration’ menüsü açılır. ‘Partner’ PLC seçimi yapılır. Buradaki ‘Partner’ PLC bizim uygulamamızdaki slave PLC’dir (Şekil 14).

Şekil 14 Profibus

Şekil 14 Master PLC ‘GET’ Fonksiyonu Konfigürasyon Ayarı

Otomatik ‘ID’ tanımı yapıldıktan sonra ‘GET’ fonksiyonu üzerinde bulunan ‘ID’ tanımı otomatik olarak atanmış olur (Şekil 15).

Şekil 15 Profibus

Şekil 15 Master PLC ‘Get’ Fonksiyonu Otomatik ID Atanması

Sistemde kaç PLC olacak ise bu konfigürasyonlar her bir PLC için yapılması gerekmektedir. ‘GET’ fonksiyonu üzerinde bulunan ‘ADDR_1’ ve ‘RD_1’ girişleri tanımlanırken pointer giriş olarak tanımlanması gerekmektedir.

Örneğin ‘ADDR_1’ girişi 10 byte’lık veriyi M100.0’dan başlayacak şekilde okumaya başlar. Bu okuma işlemini slave PLC’den yapacaktır. ‘RD_1’ girişinde de master PLC üzerinde okunan verinin yazılacağı adres alanı gösterilmektedir. Örneğimizde bu alanın başlangıç adresi M110.0’dan başlayacak şekilde 10 byte’lık bir alandır. Burada birden fazla alandan veri okuyup birden fazla alana veri yazılabilir (Şekil 16).

Şekil 16 Profibus

Şekil 16 Slave PLC’den Veri Okuma

Slave PLC’den okunan değerin master PLC’de çıkış olarak ataması işlemi aşağıdaki network’te görülmektedir.

Şekil 16-1 Profibus

Master PLC’de belirlenen bir giriş değeri slave PLC’de belirtilen adres bitine ataması aşağıdaki network’te görülmektedir.

Şekil 16-2 Profibus

‘GET’ fonksiyonu dışında veri yazmak için ‘PUT’ fonksiyonu kullanılmaktadır. ‘PUT’ fonksiyonunda da ‘GET’ fonksiyonunda olduğu gibi konfigürasyon ayarı yapılır (Şekil 17).

Şekil 17 Profibus

Şekil 17 Master PLC ‘PUT’ Fonksiyonu Konfigürasyon Ayarı

‘PUT’ fonksiyonunda slave PLC’ye yazma işlemi ‘ADDR_1’ de belirtilir. Adres alanı olarak M120.0 adresi başlangıç adresi olarak seçildi. Master PLC’de belirtilen giriş değerine ilişkin adres biti ataması da M130.0 belleğine atanır. Aşağıdaki networkte bu durum gözükmektedir.

Şekil 17-1 Profibus

Yukarıdaki işlemler ile beraber master PLC’deki ayarlar tamamlanmış oldu.

Slave PLC ayarı yapılırken tıpkı master PLC ayarında olduğu gibi ‘Device View’ sekmesi üzerinden ‘Properties’ menüsü seçilir. Buradan ‘System and Clock Memory’ sekmesi seçilir ve ‘Clock Memory’ biti aktif edilir (Şekil 18).

Şekil 18

Şekil 18 Slave PLC Otomatik Zaman Biti Tanımlama

Slave PLC’de tıpke master PLC’de olduğu gibi ‘GET’ fonksiyonu üzerinden konfigürasyon ayarı yapılır (Şekil 19).

Şekil 19 Profibus

Şekil 19 Slave PLC ‘GET’ Fonksiyonu Konfigürasyon Ayarı

Master PLC’den okunacak olan ilk değer ‘GET’ fonksiyonu üzerindeki ‘ADDR_1’e yazılır. Slave PLC’de okunan değer ‘GET’ fonksiyonu üzerindeki ‘RD_1’e yazılır. Aşağıdaki networkte bu durum gözükmektedir.

Şekil 19-1

Master CPU’dan okunacak olan değerin Slave CPU’da ataması durumu aşağıdaki networkte görülmektedir.

Şekil 19-2 Profibus

Slave PLC’de belirtilen giriş biti master PLC’deki memory bitine ataması aşağıdaki networkte görülmektedir.

Şekil 19-3 Profibus

‘PUT’ fonksiyonunda master PLC’ye yazma işlemi ‘ADDR_1’ de belirtilir. Adres alanı olarak M130.0 adresi başlangıç adresi olarak seçildi. Master PLC’de belirtilen giriş değerine ilişkin adres biti ataması da M120.0 belleğine atanır. Aşağıdaki networkte bu durum gözükmektedir.

Şekil 19-4 Profibus

2 comments on “Modbus Haberleşme”

Modbus Haberleşme

1.  GİRİŞ

Modbus, 1979 yılında Modicon (şu an Schneider Electric firması olarak biliniyor) tarafından PLC’ler ile kullanılmak için geliştirilen bir seri haberleşme protokolüdür.

Kolay ve hızlı, bütün üreticilere açık ve herkes tarafından telif ücreti gerektirmeden kullanılabilir bir protokol olması, günümüzde elektronik cihazlarda en yaygın kullanılan haberleşme protokolü olmasındaki büyük etkenlerden bazılarıdır.

Modbus’un bugün fiilen bir standart hâline gelmesinin sebepleri şöyle sıralanabilir:

  • Endüstri uygulamaları düşünülerek geliştirilmiştir.
  • Açık olarak yayınlanmış olup herhangi bir ücrete tâbî değildir.
  • Yerleştirilmesi ve bakımı kolaydır.
  • Üreticiler konusunda pek fazla sınırlama koymadan ham bit ve kelimeleri yollar.
  • Modbus, takriben 247 cihaz arasında haberleşmeyi sağlayabilmektedir. Çalışma mantığı bir ana cihaz (İng.master) ve ana cihaza bağlı bir veya daha fazla cihaz (İng. slave) arasında aynı  üzerinde yapılan veri alışverişi üzerine kurulmuştur.

2.  MODBUS HABERLEŞME ÇEŞİTLERİ

Modbus, haberleşme ve fiziksel katman olarak ikiye ayrılmaktadır.

  • Haberleşme katmanı olarak günümüzde en çok kullanılanları Modbus ASCII, RTU ve TCP/IP’dir.
  • Fiziksel katman olarak ise UART temelli RS232/RS485, USB/CAN gibi değişik birimler ve TCP/IP için Ethernet gösterilebilir.

2.1 MODBUS RTU

Modbus içerisinde seri iletişim metodunu kullanan ASCII ve RTU adı altında iki haberleşme metodu bulunmaktadır. Ancak RTU ile haberleşme ASCII ile haberleşmeye göre daha hızlıdır. Örneğin 12345 sayısı seri hat üzerinden ASCII metodu ile gönderilirse “1”,”2”,”3”,”4”,”5” şeklinde 5 ayrı byte ile gönderim yaparken, RTU’da bu bilgi 2×8 bit olacak şekilde MSB ve LSB olarak ikiye bölünecektir ve 2 byte şeklinde (12345/256 bir byte, 12345%256 bir byte) gönderim yapacaktır. Bu nedenle RTU daha hızlı gönderim yapmaktadır. Günümüzde RTU bu nedenden dolayı en sık tercih edilen seri iletişim metodu olarak bilinmektedir.

Modbus RTU frame yapısı Tablo 1’de görülebilir. İlk byte’ta iletişim kurulacak cihazın adresi belirlenmelidir. Slava cihaz sayısı 247 adet olabileceğinden bu bölüme 0-247 arasında sayı yazılmalıdır. İkinci byte ise Modbus için standartlaşmış fonksiyon kodlarını ihtiva etmelidir. Bu fonksiyon kodları Tablo 2’de belirtilmiştir.

Tablo 1 Modbus RTU Frame Yapısı

Slave Adres Fonksiyon Kodu Data CRC
1 byte 1 byte 0-252 byte aralığı 2 byte (CRC Low, CRC High)

Tablo 2 Modbus İçin Standartlaşmış Fonksiyon Kodları

Kod Modbus Fonksiyonu
1 Read Coil Status (Coil durumunu oku)
2 Read Input Status (Giriş durumunu oku)
3 Read Holding Registers (Kaydedilen değerleri oku)
4 Read Input Register (Giriş kayıtlarını oku)
5 Write Single Coil (Tekli coil’i yaz)
6 Write Single Register (Tekli kaydı yaz)
15 Write Multiple Coils (Çoklu coil’leri yaz)
16 Write Multiple Registers (Çoklu kaydı yaz)

Günümüzde en çok tercih edilen Modbus RTU fonksiyonları 3,6 ve 16’dır.

Bundan sonraki bölümde fonksiyon tanımlamalarına göre datalar düzenlenerek, slave adresi ve fonksiyon numarasının CRC16 daki son iki byte’a yazılarak gönderim ve alım işlemleri sağlanır.

Şekil1

Şekil 1 Modbus Haberleşme Yapısı

Modbus RTU için mesaj gönderim ya da alımlarında iki mesaj arası minimum 3.5 karakterlik bekleme yapılmalıdır. Bu bekleme baudrate hızına göre değişkenlik gösterecektir. Örneğin 9600 baudrate için bu değer yaklaşık 3 ms iken 115200 baudrate değeri için 0.25 ms civarında olacaktır.

2.1.1 CRC NEDİR?

CRC çevrimsel hata denetimi (Cyclic Reduncany check) manasına gelmektedir. CRC’nin farklı kombinasyonları farklı haberleşme kontrolleri için kullanılabilir. Modbus haberleşmesi için kullanıldığında  mesajın sonuna eklenen iki byte’dan oluşur. Mesajdaki her byte CRC’yi hesaplamak için gönderilmektedir. Ayrıca alıcı cihaz da CRC’yi hesaplar ve onu gönderici cihazdan gelen CRC ile karşılaştırır. Eğer mesajdaki bir bit bile yanlış alınmışsa, CRC’ler farklı olacaktır ve bir hata oluşacaktır.

CRC yönteminde bir blok içindeki veriler tek tek toplanır, bu toplam belirli bir sayıya bölünür (bu sayıya P diyelim) ve bölüm sonucunda çıkan kalan sayısı verilere eklenir. Karşı tarafta veri alındığında yine veriler tek tek toplanır ve bu toplamdan bölüm kalanı çıkartılır. Çıkartma sonucundaki sayı da  P’ye bölünür. Eğer veriler hatasız iletilmişse kalan sıfır olmalıdır.

Bir örnek verelim:

VERİLER                                                                 CRC

90     69     66     82     65     79     78     69              3

Yukardaki verilerin rakamsal toplamı 598’dir. Örnekteki P sayımız da 17 olsun.

Toplam=598

P=17

598/17=35, kalan=3

Bu veri alındığında da şu işlem yapılır:

(598-3)/17=35, kalan=0 (hatasız iletim)

Eğer iletilen veriler hatalı ise bu verilerin toplamı 598 olmayacaktır, dolayısı ile kalan da 0 olmaz. Buradan verilerde bir bozulma olduğu anlaşılır ve veriler tekrar iletilir/saklanır. CRC’nin kelime anlamı da yapılan işlemi anlatır (dönemsel kalan kontrolü; dönemseldir, çünkü bütün veri bloklara bölünür ve CRC işlemi herbir blok için uygulanır)

CRC yöntemi yüzde yüz  güvenilir bir yöntem değildir. Yine örneğimizdeki verilere dönersek altıncı verinin 79 değil de 96 olacak şekilde bozulduğunu varsayalım (yani P kadar). Bu durumda karşı tarafın eline geçen verilerin toplamı 615 olacaktır. CRC işlemini uyguladığımızda:

(615-3)/17=36, kalan=0

Yani, bir hatalı iletim söz konusu olduğu halde bu hata farkedilememiştir. Ama verilerin P ve P’nin katları kadar bozulma olasılığı hayli düşüktür. Bu yüzden hataların büyük bölümü CRC yöntemi ile saptanabilir.

2.2 MODBUS TCP/IP

TCP, İletim Kontrol Protokolü ve IP ise İnternet Protokolü kelimelerinin kısaltmasıdır. Bu protokoller birlikte kullanılır ve internet için aktarım protokolünü oluştururlar. Modbus bilgileri bu protokoller kullanılarak gönderildiğinde veri, ilave bilgilerin eklendiği ve IP’ye verildiği TCP’ye gönderilir. IP veriyi paketler ve aktarır.

Veri aktarımından önce TCP bağlantısı kurulmalıdır çünkü bağlantı tabanlı bir protokoldür. Master (veya Modbus TCP’de istemci),  Slave (veya Sunucu) ile bir bağlantı kurar. Sunucu istemciden gelen bağlantıyı bekler. Bir bağlantı kurulduktan sonra, Sunucu istemci bağlantıyı kapatana kadar ondan gelen sorgulara yanıt verir.

Bu bir TCP/IP sarıcı üzerinden gönderilen Modbus RTU mesajıdır ve seri bağlantı yerine bir ethernet ağı üzerinden gönderilir. Sunucunun SlaveID adresi yerine bir IP adresi vardır.

3.  SIEMENS MODBUS HABERLEŞME TÜRLERİ

3.1 TANIM

Simatic S7-1200 ailesi ile noktadan noktaya haberleşme RS485 ve RS232 ile sağlanabilrmektedir. Her bir S7-1200 ailesinde ek modül olarak 3 adet haberleşme modülü eklenebilmektedir. Bunun yanında PLC üzerinde 1 adet RS485 haberleşmenin sağlandığı haberleşme modülü de eklenebilmektedir.

STEP 7 yazılımı kullanılarak MODBUS kütüphanesinden her bir haberleşme modülü master veya slave seçilebilmektedir. Eğer MODBUS Master seçimi yapılırsa,

  • RS232 ile CM1241 haberleşme modülü kullanılarak 1 adet slave haberleşme durumu oluşturulabilir.
  • RS422 ile CM1241 haberleşme modülü kullanılarak 10 adet slave haberleşme durumu oluşturulabilir.
  • RS485 ile CM1241 veya CB1241 haberleşme modülü kullanılarak 10 adet slave haberleşme durumu oluşturulabilir.

3.1.1 RS232 Protokolü

Kullanılan en popüler ve ilk oluşturulan seri haberleşme protokolüdür. Bilgisayarlarda yaygın olarak bulunmaktadır. Seri haberleşmenin rahatlıkla yapılabildiği bu protokolde bazı dezavantajlı durumlar mevcuttur:

  • Çok uzun mesafelerde kullanılamamaktadır. 15 metre ve altı kullanımlarda tavsiye edilir.
  • Gürültülere karşı hassastır. Alıcı ve verici arasındaki veri alışverişinde topraklamaya ihtiyaç duyulmaktadır.
  • RS232 ile yalnızca bir bağlantı yapılabilmektedir. Birden fazla bağlantı yapıldığında veri kaybı yaşanacaktır. (https://www.omega.co.uk/techref/das/rs-232-422-485.html)

 

Şekil2

Şekil 2 RS232 Bağlantı Durumu

3.1.2 RS422 Protokolü

RS422 protoklü RS232 protokolüne benzemektedir. Ancak bazı avantaj ve dezavantajlara sahiptir. Öncelikle RS422 protokülü kullanımı için RS232 dönüştürücüye ihtiyaç duyulmaktadır. Bilgisayarlar RS422 arayüzüne sahip değildir. Bundan dolayı dönüştürücüye ihtiyaç duyulmaktadır. Bunların yanında bazı avantajları aşağıda belirtilmektedir.

  • Uzun mesafede haberleşmeyi sağlamaktadır. Yaklaşık 150 metreye kadar haberleşmeyi destekler.
  • Birden çok haberleşme durumunu desteklemektedir. 32 tane donanımsal ekipmanla haberleşme sağlanabilmektedir. Her bir ekipman kendi ID’si ile tanımlanır ve ayırtedilir.
  • Gürültülere karşı dayanıklıdır. Alıcı ve verici 4 kablo ile sağlandığından dolayı RS232 haberleşmesine göre gürültülere karşı daha dayanıklıdır.

 

Şekil3

Şekil 3 RS422 Bağlantı Durumu

3.1.3 RS485 Protokolü

RS485, RS422’ye çok benzemektedir. Bu yüzden sık sık karıştırılmaktadır. Her ikisi de çoklu haberleşmeye ve uzun mesafe haberleşmeye izin vermektedir. Genellikle RS485 protokolü 2 kablolu bir sistemdir. Ancak bazı kullanıcılar RS422 protokolüne benzeyen ve genelde kullanılmayan 4 kablolu RS485 protokolünü de kullanmaktadır. Bir proje oluşturulurken hangi haberleşme protokolünü seçmemiz gerektiği önem arz etmektedir. 2 kablolu RS485 protokolü ile RS422 protokolü arasındaki farklılıklar aşağıda belirtilmektedir:

  • RS485 protokolü çoklu olarak komut yollayabiliyorken RS422 protokolü çoklu komut gönderememektedir. RS422 protokolü sadece bir komut gönderip çoklu cevap alabilir. RS485 protokolü hem çoklu komut gönderir hem de çoklu cevap alabilir.
  • RS485 pin çıkışı, 4 yerine 2 tel ile çalıştığımız için daha kolaydır. (https://www.omega.co.uk/techref/das/rs-232-422-485.html)

Şekil4

Şekil 4 RS485 Bağlantı Durumu

3.2 STEP 7 MODBUS KÜTÜPHANELER

Siemens Step 7 “Communication” alt sekmesinde “Communication processor” kütüphanesinin alt başlığında “MODBUS (RTU)” klasöründe modbus haberleşmeye ilişkin “Master” ve “Slave” kütüphaneler mevcuttur (Şekil 5).

Şekil5

Şekil 5 Step 7 Haberleşme Sekmesi

3.2.1 Modbus_Comm_Load

Modbus haberleşme için hem master yapısı hem de slave yapısı için “Modbus_Comm_Load” bloğu kullanılır (Şekil 6).

Şekil6

Şekil 6 Modbus_Comm_Load Bloğu

“Modbus_Comm_Load” bloğu haberleşme modülünü seçmek için kullanılır. Burada haberleşme parametreleri ile birlikte master veya slave parametrelerin bağlantıları blok üzerinden ayarlanır.

“Modbus_Comm_Load” bloğu ilk program çevriminde çağrılmalıdır. Haberleşme bloğunda donanımsal ayarlamalar yapıldıktan sonra “PORT” parametresi üzerinde donanımsal ekipman ismi girilmelidir. Tüm haberleşme parametrelerinde BAUD(iletim hızı) ve PARITY aynı olmalıdır. “MB_DB” girişinde MODBUS haberleşmesi ile donanım ekipmanının master mı slave mi yapılacağı seçilir.

Şekil 7’de gösterilen “InstModbusCommLoad” data değişkeninde bulunan statik parametre olan “”MODE” durumu haberleşmenin yapılacağı protokol yapısına göre ayarlanmalıdır  (0=full duplex (RS232), 1=full duplex (RS422) 4 kablo modu, 4=half duplex (RS485) 2 kablo modu).

 

Şekil7

Şekil 7 InstModbusCommLoad Data Değerleri

3.2.2 Modbus_Master

MODBUS master haberleşmesi için “Modbus_Master” bloğu tanımlanmıştır (Şekil 8). Bu blok “Modbus_Comm_Load” bloğu ayarları yapıldıktan sonra ayarlamalar yapılmalıdır.

Şekil8

Şekil 8 Modbus_Master Blok Yapısı

“Modbus_Master” bloğu adreslenecek MODBUS slave’ini seçmek için kullanılır, fonksiyon kodunu seçer ve yerel veri depolama alanını tanımlar. Parametrelere ilişkin açıklamaların bulunduğu tablo Tablo 3’de gösterilmektedir.

Tablo 3 Modbus Master Tanım Tablosu

Parametre                                                          Tanım
REQ Haberleşmeyi sağlar.
MB_ADDR MODBUS-RTU istasyon adresi.
MODE İletim yönünü belirtir. (“0” = read, “1” = write)
DATA_ADDR MODBUS başlangıç adresini belirtir.
DATA_LEN MODBUS data uzunluğunu belirtir.
DATA_PTR Master alanlarındaki lokal olarak alınan ve gönderilen dataları tanımlar.

3.2.3 Modbus_Slave

MODBUS master haberleşmesi için “Modbus_Slave” bloğu tanımlanmıştır (Şekil 9). Bu blok “Modbus_Comm_Load” bloğu ayarları yapıldıktan sonra ayarlamalar yapılmalıdır.

Şekil9

Şekil 9 Modbus_Slave Blok Yapısı

“Modbus_Slave” bloğu MODBUS-RTU adresini tanımlamak için kullanılır. Parametrelere ilişkin açıklamaların bulunduğu tablo Tablo 4’de gösterilmektedir.

Tablo 4 Modbus Slave Tanım Tablosu

Parametre                                                          Tanım
MB_ADDR MODBUS-RTU istasyon adresini aktarır.
MB_HOLD_REG Modbus slave kaydını tutar (Holding register of the slave).

“MB_HOLD_REG” parametresinde “Word” veri tipinde transfer işlemi yapılır, veri aktarımı yapılır. “MB_HOLD_REG” parametresindeki dizinin boyutu, master’ın veri hacmini kapsayacak kadar büyük olmalıdır. MODBUS holding register değerindeki dizinin başlangıç adresi 40001 ile başlamaktadır.

3.3 TIA PORTAL ÖRNEK PROJE

Şekil 10’da Modbus Master yapısına ilişkin akış diyagramı gösterilmektedir.

Şekil10

Şekil 10 Modbus Master Akış Diyagramı

  1. “Modbus_Comm_Load” konfigürasyon bloğu Adım 0’da başlatılır.
  2. Adım 1’de, yazılacak olan veri “DATA_PTR”ye ve “Modbus_Master” bloğuna aktarılır. Modbus Slave’e yazılacak iletişim parametreleri (MODE=1) çağrılır ve buradan çalıştırılmış olur (REQ=1).
    • Adım 2’de “Modbus_Master” ın çalışmasına ilişkin geri bildirim (BUSY) yapılır.
    • Adım 3’te “Modbus_Master” bloğu başarı ile veri akışını sağlamışsa geri bildirim (DONE) yapılmış olur.
    • “Modbus_Master”ın çalıştırılması ile veri geçişi sıfırlanır (REQ=0).
  3. Adım 3’te Modbus slave parametresinin okunması için iletişim parametresi (MODE=0) “Modbus_Master”a aktarılır.
    • Adım 4’teki çalıştırılan ve aktarılan veri Adım 1’deki ile aynıdır.
    • “Modbus_Master”ın başarılı geri beslemesi (DONE) sonrasında, DATA_PTR dosyasından okunan veriler kaydedilmelidir (kopyalanmalıdır).

Modbus_Master’da yazılan verinin Modbus slave’de okumasına ilişkin kod Şekil 11’de gösterilmektedir.

Şekil11

Şekil 11 Modbus Slave Verilerin Okunması

Şekil 11’de Network 7’deki program parçacığında “”Tags”.modbusMaster.mbAddr” ifadesi MB_ADDR parametresi değiştirilerek başka bir slave değeri adreslenebilir.

3.3.1 Modbus RTU Master Program Örneği

İlk olarak “Modbus_Comm_Load” bloğu programa yazılır. “Modbus_Comm_Load”un bu şekilde yürütülmesi, yalnızca seri port yapılandırması çalışma zamanında değişmezse yapılmalıdır.

Network 1: İlk çevrim esnasında RS485 modül iletişim portunu sadece bir kez yapılandırın / başlatın.

NW1

Bir tane Modbus Slave haberleşmesi için program döngüsüne OB’de bir Modbus_Master bloğu konulmalıdır. Diğer Modbus Slave haberleşmesi için ek Modbus_Master blokları için de OB bloğunda tanımlanması gerekmektedir.

Network 2: Modbus adresi #2 olan data genişliği 100 word olan ve data adresi 400001’den başlayan kayıt verileri okuma işlemi gerçekleştirilir. Buradaki hafıza bölgeleri MW500-MW698 arasıdır.

NW2

 

Network 3: Burada kayıt verilerinin ilk 3 word tipi kayıt verisi olarak ataması yapılır. Bu durum DONE bitiyle aktif hale gelir. Bu networkte ayrıca ERROR yani hata biti ile durum biti olan STATUS biti de atanmış olur.

NW3

Network 4: MW600-MW607’den 64 bit veriyi MB_ADDR=2 olan 00017 ile 00018 çıkış bit konumlarına yazın.

NW4

Network 5: Yazma işlemi tamamlandığında DONE history biti setlenir. Eğer programda hata olursa, program ERROR history bitini setler ve STATUS kodunu kaydeder.

NW5

3.3.2 Modbus RTU Slave Program Örneği

Başlangıçta “Modbus_Comm_Load” bloğununun çalışması için  “Tag_1” biti aktif olmalıdır. “Modbus_Comm_Load”un bu şekilde yürütülmesi, yalnızca HMI yapılandırmasının bir sonucu olarak çalışma zamanında seri bağlantı noktası yapılandırması değiştiğinde yapılmalıdır.

Network 1: Bir HMI cihazı tarafından RS485 modül parametreleri her bir çevrim başlatıldığında değiştirilmelidir.

NW1_Slave

Network 2’de gösterilen MB_SLAVE BLOĞU, her 10 ms’de döngüsel olarak OB’de çalıştırılır. Bu çalışma Modbus slave tarafından mutlak olarak hızlı bir şekilde yanıt vermezken, kısa mesajlar için 9600 baud ayarlandığında iyi bir performans sağlar (20 byte veya daha az byte gönderilen durumlar için geçerlidir.).

Network 2: Her bir çevrimdeki Modbus master isteklerini kontrol et. Modbus’ta yazılan 100 word MW1000 adresinden başlanarak kontrol edilir.

NW2_Slave

4.  S7-1200 İLE SINAMICS V20 SÜRÜCÜ MODBUS HABERLEŞMESİ

4.1 GİRİŞ

S7 – 1200 plc serisi ile sinamics V20 sürücüleri arasında bulunan haberleşme bağlantıları Şekil 12’de gösterilmektedir.

Şekil12

Şekil 12 S7-1200 PLC Serisi ile SINAMICS V20 Sürücüsü Bağlantı Şeması

4.2 TIA PORTAL İLE PROJE OLUŞTURMA

Tia portal ile proje oluşturulurken örnek olarak PLC CPU1214C, haberleşme modulü CM1241 (RS485) ve HMI arayüz paneli KTP Basic color PN bulunmaktadır. Tia portal sayfasından bu modüller seçilir ve projeye eklenir (Şekil 13).

Şekil13

Şekil 13 TIA Portal PLC Seçim Ekranı

PLC seçimi yapıldıktan sonra Tia Portal yan sutununda bulunan katalog sekmesininde haberleşme modülü olarak CM1241 seçilir (Şekil 14).

Şekil14

Şekil 14 TIA Portal Haberleşme Modülü Seçim Ekranı

HMI dokunmak ekran seçimi Şekil 15’te gösterilmektedir. Örnek uygulamada KTP 600 tercih edilmiştir. Kullanıcı bunu projesine göre değiştirebilir.

Şekil15

Şekil 15 TIA Portal HMI Seçim Ekranı

HMI panel seçimi yapıldıktan sonra Şekil 16’da gösterilen ekran arayüzü karşımıza çıkmaktadır. Buradan “Browse” sekmesi seçilir ve tercih ettiğimiz PLC karşımıza çıkar. Buradan PLC seçimi yapılır ve HMI ile PLC arasında bağlantı kurulmuş olur.

Şekil16

Şekil 16 HMI ile PLC Bağlantı Arayüzü

TIA portalda program yazılması için OB1 açılır.  Burada iki tane modbus bloğunu çağrılmalıdır. Bunlar “MB_COMM_LOAD” ve  “MB_MASTER” blokları. “MB_COMM_LOAD” bloğu sadece ilk çevrimde çalışmalı daha sonra çalışmamalıdır. “MB_MASTER” ise her haberleşme talebinde çalışmalıdır. Birden fazla kullanılabilir fakat biri işlem tamam “DONE” çıkışı aktif olmadan diğeri çalıştırılmamalıdır. Örnek program buna dikkate edilerek yazıldı.

4.2.1 MB_COMM_LOAD Bloğu Yapılandırılması

“MB_COMM_LOAD” bloğunda tüm girişler tanımlanmalıdır (Şekil 17).

Şekil17

Şekil 17 Sinamics V20 Sürücüsü İçin MB_COMM_LOAD_DB Bloğu Ayarları

“MB_COMM_LOAD_DB” bloğuna ilişkin ayar parametreleri Tablo 5’te gösterilmektedir.

Tablo 5 “MB_COMM_LOAD_DB” Bloğu Parametre Tanımları

Parametre                                                          Tanım
REQ Bloğu çalıştırması için bool değişkeninde bir değişken tanımlanmalıdır. Yükselen kenar ile birlikte blok çalışmaktadır.
PORT Haberleşme modülünün donanımsal tanımlama numarasıdır.
BAUD Haberleşme hızıdır. Sinamics V20’nin ilgili parametresi ile aynı olmalıdır. Bu projede 9600 olarak seçilmiştir.
PARITY Haberleşme parametresidir. 2 olmalıdır.
MB_DM “MB_MASTER” bloğu oluşturulurken tanımlanan Data Bloğu adresi yazılmalıdır.

“MB_COMM_LOAD_DB” bloğunda PORT ayarı Şekil 18’de gösterildiği gibi “Hardware Identifier” kısmında yazan değer girilmelidir.

Şekil18

Şekil 18 Haberleşme Modülünün Donanımsal Tanımlama Numarası

4.2.2 MB_MASTER Bloğu Yapılandırılması

Veri alış verişinde MB_MASTER bloğu kullanılmalıdır. Bu blok programda birden fazla kullanılabilir (Şekil 19).

Şekil19

Şekil 19 Sinamics V20 Sürücüsü İçin MB_MASTER Bloğu Ayarları

“MB_MASTER” bloğuna ilişkin ayar parametreleri Tablo 6’da gösterilmektedir.

Tablo 6 “MB_MASTER” Bloğu Parametre Tanımları

Parametre                                                          Tanım
REQ Bloğu çalıştıran giriştir. Bool tipi bir değişken olmalıdır Yükselen kenarda blok çalışır. Blok başarıyla çalştığında  “DONE” çıkışı aktif olur. Program akışında bu giriş, bloğun “DONE” ile birlikte kesilmelidir.
MB_ADDR Haberleşmenin yapılacağı cihazın modbus adresidir. Sürücünün ilgili parametresi ile aynı olmalıdır Bu programda 1’dir.
MODE Okuma ve yazma ile ilgili bir giriştir. Yazarken 1, okurken 0 olmalıdır.
DATA_ADDR Sürücüden okunacak verinin register adresidir. Sürücü kullanma klavuzunda bulabilirsiniz (Şekil 22).
DATA_LEN Okuma yazma yapılacak olan data bloğunda veri uzunluğudur.
DATA_PTR Okuma yazma yapılacak olan data bloğun veri başlangıç adresidir.

 

 

Şekil20

Şekil 20 Sinamics V20 Sürücü Kullanma Klavuzu Parametre Değerleri

  • HSW (Haupsollwert): Hız set değeri
  • HIW (Hauptistwert): Aktüel Hız
  • STW (Steuerwort): Kontrol
  • ZSW (Zustandswort): Durum

Not: Aktuel hız ve set değer girmek için girilen frekans veya hız değerini 0 – 16385 değeri arasına  standardize etmek gerekmektedir. Programda bu hesap yapılmıştır.

Sinamics V20 sürücüsünü çalıştırmak için kontrol adresine STW (4100) 16#47F yazmak gerekmektedir. Durdurmak için ise 16#47E yazmak yeterlidir.

4.2.3 SINAMICS V20 Sürücü Ayarları

  • tuşuna 2 sn’den kısa basılıp çekilir.
  • P003 -> 1
  • P010 -> 30
  • P970 -> 1
  • Fabrika ayarlarına dönülmüş olur. Ekranda sop  görünür. ok tuşuna basın

          P304 başlayarak motor parametrelerini giriniz.

  • Mtuşuna 2sn’den az basarak makaro parametrelerine geçin. Ekrandacn000  gözükür.
  • Burada yukarı ok tuşarını kullanarak Cn011’i seçin daha sonra ok tuşuna basınız. 2 sn’den fazla M tuşuna basarak normal ekrana dönüş yapınız.
  • 2 sn’den kısa M tuşuna basarak parametreler menüsünü giriş yapınız. Aşağıdaki parametreleri ayarlayın.
  • P003 -> 3
  • P2010 -> 6
  • P2014 -> 130
  • P2021 -> 1
  • P2023 -> 2
  • P0971 -> 21
  • P003 -> 1
  • M tuşuna 2 sn’den fazla basılı tutarak normal çalışma ekranına geçiniz.
  • Cihazı açıp kapatarak haberleşme parametrelerini etkin hale getiriniz.

Not: Zaman zaman F072 hatası gelebilir. Bu hatayı ok tuşuna basarak geçiniz.

Şekil21

Şekil 21 SINAMICS V20 Ayar Diyagramı

4.2.4 TIA Portal İle Örnek Uygulama Yazılımı

Program yazılımı planlandığında öncelikle haberleşme blokları için oluşturulacak değişkenler tanımlanır. Bu değişkenleri data_block_1 şeklinde data blok içinde oluşturabiliriz.

Şekil211

Network 1: “MB_COMM_LOAD” fonksiyon bloğu için uygun parametreler girilir. Program ilk başta ve sadece bir defa çalışacağı için ‘ADIM=0’ olarak ayarlanır ve “MB_COMM_LOAD” bloğu çalışmış olur.

Şekil212

Network 1’de “MB_COMM_LOAD” bloğu başarılı bir şekilde çalıştıktan sonra bloğun ‘DONE’ çıkışı lojik 1 olur ve program ‘ADIM=1’ olacak şekilde ‘ADIM’ değişkeninin değeri değiştirilir.

Network 2: “MB_MASTER” bloğu için uygun değişken değerleri bloğa uygun olacak şekilde yazılır. Parametre tanım ifadeleri için Tablo 4’e bakılabilir.

Şekil213

Network 2’de “MB_MASTER” bloğu başarılı bir şekilde çalıştıktan sonra bloğun ‘DONE’ çıkışı lojik 1 olur ve program ‘ADIM=2’ olacak şekilde ‘ADIM’ değişkeninin değeri değiştirilir.

Network 3: “MB_MASTER” bloğu için uygun değişken değerleri bloğa uygun olacak şekilde yazılır. Parametre tanım ifadeleri için Tablo 4’e bakılabilir.

Şekil214

Sinamics V20 sürücüsünde maksimum 50 Hz’lik bir frekans değeri ayarlanmaktadır. Network 3’te ayarlanan Set_Point değeri Hz olarak belirlenir. Burada sayısal işlemler ile değer ‘integer’ ifadesine dönüştürülür. Örneğin; 20 Hz’lik bir değer ile asenkron motor sürülecek olsun. Sayısal ifade; 20.0/50.0 * 16384.0 = 6554.0 reel değeri integer değerine dönüştürülüp programda koşturulur. Program başarılı bir şekilde çalıştıktan sonra bloğun ‘DONE’ çıkışı lojik 1 olur ve program ‘ADIM=3’ olacak şekilde ‘ADIM’ değişkeninin değeri değiştirilir.

Network 4: “MB_MASTER” bloğu için uygun değişken değerleri bloğa uygun olacak şekilde yazılır. Parametre tanım ifadeleri için Tablo 4’e bakılabilir.

Şekil215

Network 4’te ayarlanan hız değeri integer olarak belirlenir. Integer ifadesinden sonra sürücüde anlamlı bir değer olarak gözükebilmesi için integer ifadesi standardize edilir. Örneğin; 7000.0 integer değerili bir asenkron motor sürülecek olsun. Sayısal ifade;        7000.0 / 16384.0 * 50.0 = 21.36 integer değeri ile Sinamics V20 sürücüsünde program koşturulmuş olur. Program başarılı bir şekilde çalıştıktan sonra bloğun ‘DONE’ çıkışı lojik 1 olur ve program ‘ADIM=1’ olacak şekilde ‘ADIM’ değişkeninin değeri değiştirilir.

Network 5: Sinamics V20 sürücüsünü çalıştırmak için kontrol adresine STW 16#47F yazmak gerekmektedir.

Şekil216

Network 6: Sinamics V20 sürücüsünü durdurmak için kontrol adresine STW 16#47E yazmak gerekmektedir.

Şekil217

0 comments on “KY-003 Hall Magneticfield-Sensor Module”

KY-003 Hall Magneticfield-Sensor Module

ky-003

Hall effect magnetic sensör modulünün yakınlarında mıknatıs gibi manyetik alan oluşturacak bir ekipman yaklaşırsa, entegredeki transistör aktif olacak ve devreyi etkin kılacaktır. Sonuç olarak sinyal çıkışı bir analog değer üretir.

3_S_V_G

Yukarıdaki pin tablosuna göre +V olan kısım 5 V ile beslenir. GND kısmı arduino veya raspberry pi GND’si ile ortak olmalıdır. Eğer ortak GND olmaz ise sensör çalışmayabilir. Bunun yanında Signal kısmı da ardunio veya raspberry pi’ye giriş olarak bağlanır ve sensörün çalışması gözlemlenir.

ÖRNEK ARDUINO KODU:

int Led = 13 ;// Declaration of the LED-output pin
int Sensor = 10; // Declaration of the sensor input pin
int val; // Temporary variable
  
void setup ()
{
  pinMode (Led, OUTPUT) ; // Initialization output pin
  pinMode (Sensor, INPUT) ; // Initialization sensor pin
  digitalWrite(Sensor, HIGH); // Activating internal pull-up resistor
}
  
void loop ()
{
  val = digitalRead (Sensor) ; // The current signal at the sensor will be read.
  
  if (val == HIGH) // If a signal was detected, the LED will light up.
  {
    digitalWrite (Led, LOW);
  }
  else
  {
    digitalWrite (Led, HIGH);
  }
}

 

Yukarıdaki kodda sensör aktif olduğunda led aktif olacak ve led yanacaktır. Bunun için bağlantı bacakları;
LED + = [Pin 13]
LED – =  [Pin GND]
Sensor Signal = [Pin 10]
Sensor +V = [Pin 5V]
Sensor – = [Pin GND]

ÖRNEK RASPBERRY Pİ KODU:

# needed modules will be imported
import RPi.GPIO as GPIO
import time
  
GPIO.setmode(GPIO.BCM)
  
# The input pin of the sensor will be declared. Additional to that the pull-up resistor will be activated.
GPIO_PIN = 24
GPIO.setup(GPIO_PIN, GPIO.IN, pull_up_down = GPIO.PUD_UP)
  
print "Sensor-Test [press ctrl+c to end it]"
  
# This output function will be started at signal detection
def ausgabeFunktion(null):
        print("Signal detected")
  
# At the moment of detecting a signal ( falling signal edge ) the output function will be activated.
GPIO.add_event_detect(GPIO_PIN, GPIO.FALLING, callback=ausgabeFunktion, bouncetime=100)
  
# main program loop
try:
        while True:
                time.sleep(1)
  
# Scavenging work after the end of the program
except KeyboardInterrupt:
        GPIO.cleanup()

 

Bağlantı bacakları;

Signal = GPIO24 [Pin 18]
+V       = 3,3V       [Pin 1]
GND   = GND      [Pin 6]

0 comments on “KY-002 Vibration-switch module – Titreşim Eğim Sensörü”

KY-002 Vibration-switch module – Titreşim Eğim Sensörü

KY-002

Titreşim eğim sensörü bir çok arduino ve raspberry pi projelerinde kullanılmaktadır.

3_S_V_G

Yukarıdaki pin tablosuna göre +V olan kısım 5 V ile beslenir. GND kısmı arduino veya raspberry pi GND’si ile ortak olmalıdır. Eğer ortak GND olmaz ise sensör çalışmayabilir. Bunun yanında Signal kısmı da ardunio veya raspberry pi’ye giriş olarak bağlanır ve sensörün çalışması gözlemlenir.

ÖRNEK ARDUINO KODU:

int Led = 13 ;// Declaration of the LED output pin
int Sensor = 10; // Declaration of the Sensor input pin
int val; // Temporary variable
  
void setup ()
{
  pinMode (Led, OUTPUT) ; // Initialisation output pin
  pinMode (Sensor, INPUT) ; // Initializstion sensor pin
  digitalWrite(Sensor, HIGH); // Activating of the internal pull-up resistors
}
  
void loop ()
{
  val = digitalRead (Sensor) ; // The active signal at the sensor will be read
  
  if (val == HIGH) // If a signal was noticed, the LED will be on
  {
    digitalWrite (Led, LOW);
  }
  else
  {
    digitalWrite (Led, HIGH);
  }
}
Yukarıdaki kodda sensör aktif olduğunda led aktif olacak ve led yanacaktır. Bunun için bağlantı bacakları;
LED + = [Pin 13]
LED – =  [Pin GND]
Sensor Signal = [Pin 10]
Sensor +V = [Pin 5V]
Sensor – = [Pin GND]

ÖRNEK RASPBERRY Pİ KODU:

# needed modules will be imported
import RPi.GPIO as GPIO
import time
  
GPIO.setmode(GPIO.BCM)
  
# The input pin of the Sensor will be declared. Additional to that the pullup resistor will be activated.
GPIO_PIN = 24
GPIO.setup(GPIO_PIN, GPIO.IN, pull_up_down = GPIO.PUD_UP)
  
print “Sensor-Test [press ctrl+c to end it]”
  
# This output function will be started at signal detection
def outFunction(null):
        print(“Signal detected”)
  
# At the moment of detecting a Signal ( falling signal edge ) the output function will be activated.
GPIO.add_event_detect(GPIO_PIN, GPIO.FALLING, callback=outFunction, bouncetime=100)
  
# main program loop
try:
        while True:
                time.sleep(1)
  
# Scavenging work after the end of the program
except KeyboardInterrupt:
        GPIO.cleanup()

Bağlantı bacakları;

Signal = GPIO24 [Pin 18]
+V       = 3,3V       [Pin 1]
GND   = GND      [Pin 6]

0 comments on “LMD 18200 Motor Sürücü Entegresi”

LMD 18200 Motor Sürücü Entegresi

Özellikleri

  • 3 Ampere kadar akım çekebilir.
  • 55 V gerilime kadar dayanıklıdır.
  • 145°C’ye kadar ısınmaya dayanıklıdır.
  • Entegre 170°C’ye ulaştığında kendini kapatır.

Uygulamalar

  • DC ve Step Motor Sürücü entegresidir.
  • Servo sistemlerde pozisyon ve hız kontrolü yapılabilir.
  • Fabrikalardaki otomasyon işlerinde kullanılan robotların kontrolü yapılabilir.
  • 3 boyutlu yazıcılarda sürücü entegresi olarak kullanılabilir.

Fonksiyon ve Pin Diyagramı

LMD 18200 entegresine ilişkin fonksiyon diyagramı aşağıdaki gibidir.

Adsız

LMD 18200 entegresine ilişkin pin diyagramı aşağıdaki gibidir.

Adsız1

Yarım H Köprüsü

Yarım H köprüsü gösterimi aşağıdaki gibidir. Motor dönüş yönü saat yönü gibi ise soldaki görseldeki devre aktif olur, motor dönüş yönü saat yönü tersi gibi ise sağdaki görseldeki devre aktif olur.

CCTB_DGD0506_1

Pin Diyagramı Tanımları

  • Pin 1, BOOTSTRAP 1 Input (Giriş): Yarım H köprüsünün bağlı bulunduğu 2. pindeki output 1’e kapasite ile bağlanır. Tavsiye edilen kapasite değeri 10 nF’dir.
  • Pin 2, OUTPUT 1  (Çıkış): Yarım H köprüsü 1. çıkışıdır.
  • Pin 3, DIRECTION Input (Giriş): Bu pin ile motorun yön bilgisi belirlenmiş olur. Hiç bir giriş atanmaz ise sürücü girişi lojik 0 olarak algılayacaktır. Giriş olduğunda lojik 1 olur ve motor başlangıç yönünün tersi yönde dönme işlemini gerçekleştirir.
  • Pin 4, BRAKE Input (Giriş): Bu pin girişi lojik 1 olduğunda motor durur. Lojik 0 olduğunda veya Pin 4 GND(Toprak)’ye bağlandığında motor çalışmaya devam eder.
  • Pin 5, PWM Input (Giriş): Bu pin girişi mikrokontrolörün pwm çıkışına bağlanabilir. PWM değerine göre motor hızında değişiklik gözlemlenecektir. Eğer giriş lojik 1 olursa motor, tüm hızıyla dönme işlemini gerçekleştirecektir.
  • Pin 6, Vs Power Supply: Motorun çalışma için gerekli olan besleme girişidir. Bu giriş 55 V’luk girişlere dayanımlıdır.
  • Pin 7, GROUND Connection: Sistemin toprak (GND) bağlantısının yapıldığı kısımdır.
  • Pin 8, CURRENT SENSE Output (Çıkış): Her 1 amperde 377 µA çıkış üretir. Buradaki çıkış akım değerine göre sistemin aşırı akım çekmesinin önüne geçilmiş olunur.
  • Pin 9, THERMAL FLAG Output (Çıkış):  145°C’ye kadar entegre aktiftir. Eğer entegre 170°C’ye çıkarsa kendini korumaya alır çıkışı lojik 1 olur ve motor çalışmayı durdurur.
  • Pin 10, OUTPUT 2  (Çıkış): Yarım H köprüsü 2. çıkışıdır.
  • Pin 11, BOOTSTRAP 2 Input (Giriş): Yarım H köprüsünün bağlı bulunduğu 10. pindeki output 2’e kapasite ile bağlanır. Tavsiye edilen kapasite değeri 10 nF’dir.

Örnek Tork Devresi

Adsız

Akım gerilim ilişkisi aşağıdaki gibidir.

Adsız

Örnek Hız Regülasyonu Devresi

Adsız

Yukarıdaki devrede görüldüğü gibi geribesleme yoluna takometre konularak sistemin hız değeri optimizasyonu yapılmıştır. Hız – RPM (Takometre) ilişkin grafik aşağıdaki gibidir.

Adsız

 

0 comments on “Arduino Nano Kullanıcı Klavuzu”

Arduino Nano Kullanıcı Klavuzu

Arduino nano, Arduino uno ile benzer yapıya sahip bir mikroişlemci türüdür. Toplamda 14 dijital giriş-çıkış ve 8 analog girişe sahiptir. Arduino nano’ya ait pin tablosu aşağıdaki gibidir.

Adsız

Arduino nano’da aşağıdaki görselde gözüktüğü gibi RX pini ve TX pini aktif olduğunda board üzerindeki pinler yanıp sönmektedir. Benzer şekilde dijital 13 pini board üzerinde bir lede bağlıdır. Böylelikle ilk programı yüklediğimizde ardunio nano’nun düzgün çalışıp çalışmadığını görmekteyiz.

Arduino_Nano-Pinout1_1024x1024@2x

Arduino nano’ya ilişkin pin tablosu aşağıda mevcuttur.

Adsız1