Otomasyon Prensipleri
1.3. Otomasyon Prensipleri
Her türlü mühendislik dalında, teknik bilimlerde ve sanayinin her aşamasında insan fikrinin oluşturduğu tasarımları görmek mümkündür. Tasarımların üretilerek insanoğlunun hizmetine sunulmasında kullanılan sistemler arasında, otomasyon sistemleri oldukça önem arz eder. Günümüz çağdaş teknolojisi “çok üretkenlik ve ucuza üretmek” prensibini esas almaktadır. Otomasyonun temel ilkelerine değinirken bu hususları göz önünde bulunduracağız:
Otomasyonun temel ilkelerini aşağıdaki sıra ile inceleyeceğiz:
- Kavramlar ve Açıklamalar,
- Seçim Kriterleri,
- Devre Diyagramını Oluşturmak,
- Bilgisayarın Yeri ve Programlama Teknikleri.
1.3.1. Kavramlar ve Açıklamalar
Otomasyon sistemleri; hidrolik, pnömatik, elektrik vb. diğer araçlarla tahrik edilirler. Sistemin tahrik edilmesi için kullanılan araç tipi ne olursa olsun, hemen hemen tümünde en sık karşılaşılan kavramlar kuvvet, basınç, iş ve güçtür. Bunlar tüm tasarım ve fiziksel niceliklerin vazgeçilmez temel kavramlarıdır. Bu kavramlarla ilgili geniş bilgi almak isteyenlerin fizik, mekanik vb. kitaplara bakmaları gerekecektir. Burada kavramların sadece tanımları verilecektir.
- a. Kuvvet
1kg’lık bir kütleye 1 m/sn2 lik ivme kazandıran büyüklüğe 1 Newton denilmektedir. Birimi Newton (N)’dur.
| 1 N = 1 kg |
- b. Basınç
Bir Pascal, 1 m2′lik bir yüzeye 1 N’luk bir kuvvetin dikey olarak etkisiyle oluşan basınçtır. Birimi Pascal (Pa)’dır.
| 1 P = |
- c. İş
1N’luk bir kuvvetin bir cismi, kuvveat doğrultusunda 1m öteye götürmesi için yapılan iştir. Birimi Joule (J)’dur.
| 1 J = 1 Nm |
- d. Güç
1Watt, 1 sn’de yapılan 1 Joule ’luk iş olup, birimi Watt (W)’tır.
| 1 W = |
1.3.2. Seçim Kriterleri
Otomasyon sistemlerinde kuvvet, hareket miktarı, zaman ve hız, bir işlemin yerine getirilmesinde en önemli kavramlar arasında yer alır. Otomasyon sistemlerinin çalışması ve planlanması safhasında bu kavramlar göz önünde bulundurulmalıdır. Otomasyonun bir safhasında hangi seçim kriterlerinin daha öne çıkacağı ve hangilerinin ihmal edileceği, tamamen otomasyon sisteminin tasarımına bağlıdır. Bazı otomasyon sistemlerinde zaman çok önem arz ederken, diğer bir otomasyon sisteminde kuvvet ön plana çıkabilir.
Seçim kriterleri;
- Kuvvetin değişimi,
- Hareket miktarının değişimi,
- Zaman,
- Hız.
olmak üzere dört kriterden oluşur.
- a. Kuvvetin değişimi
Otomasyon sisteminde bir piston kullanıldığını düşünelim. Piston çapını değiştirmeden çalışma basıncını bir regülatör sayesinde istenilen değere ayarlayarak, piston kuvvetinin değiştirildiğini ve pistonun hava ile tahrik edildiğini varsayalım. Böyle bir sistemde bir silindir içerisine yerleştirilmiş bir piston sayesinde kuvvet iletilmektedir.
Piston ve silindir sistemlerinin en yaygın görüldüğü makineler benzinli veya dizel Motorlardır. Benzinli bir motorun yanma odasında benzin-hava karışımının bujilerle ateşlenmesi sonucunda meydana çıkan basınç, pistonu itmekte ve piston ise biyel kolu vasıtası ile krank milini döndürerek dairesel hareket sağlanmaktadır. Motordan elde edilen bu dönme hareketi tekerleklere aktarılarak, otomobil hareket ettirilmektedir.
Otomasyon sistemlerinde silindir içerisindeki pistonu hareket ettirerek bir kuvvet elde etmek için, tahrik mekanizması olarak genelde hava veya hidrolik kullanılır. Tabi bir mekanizmada kuvvet doğurmak için mutlaka hava veya hidrolik ve piston-silindir sistemi kullanılır demek yanlış olur. Örneğin bir elektrik motorunu çalıştırarak da bir kola kuvvet uygulanabilir.
- b. Hareket miktarının değiştirilmesi
Kullanılan sistemin hareket derecesi ve kabiliyeti önemlidir. Örneğin, bir otomatik araba yıkama sisteminde “Fırçaların hareketi nasıl olmalıdır?” sorusuna karşılık “Her türlü araçta kullanılabilir bir hareket esnekliği olmalı” diye düşünülür. Fırçalar, yıkadığı otomobilin kaportasını yalayacak şekilde, fırçaları yukarı-aşağı indirerek ve de ilerleterek yıkama işlemini tamamlar.
- c. Zaman
Zamanın otomasyon sistemlerindeki önemi oldukça büyüktür. Pnömatik kavramını baz alarak, zamanın önemini açıklamaya çalışalım. Pnömatik sistemlerde durumlara göre bir kuvvetin iletiminin belirli bir zaman süresince uygulanması, belirli bir süre geciktirilmesi gerekebilir. Bu da istediğimiz bir hareketi uygulamaya geçirmek ya da uygulanmakta olan bir hareketi durdurabilen bir sinyalin tesir süresini değiştirmekle sağlanabilir. Bir pnömatik devre elemanı olan pnömatik zaman röleleri devrenin uygun bölümlerine yerleştirilerek istenen gecikme sağlanabilir.
Otomasyon sistemlerinde işlemlerin her safhasında zaman ayarları çok önemlidir. Sistemin bir parçasının zamanlamasında aksaklıkların doğması, tüm otomasyon sistemini olumsuz etkiler.
d. Hız
Otomasyon sistemlerinde hız, kullanılan sistemin ne amaçla kullanıldığına bağlı olarak önem kazanır. Sanayi ve teknik alanda birçok sistem, hız için örnek verilebilir. Örnek bir sistem, doğrusal ve dairesel hareketler içeren basınçlı hava sistemleri olabilir. Dairesel hareketler için hava motorları ve hava türbinleri, doğrusal hareketlerde ise darbe silindirlerinin kullanıldığı görülür.
1.3.3. Devre Diyagramını Oluşturmak
Bir devrenin (tasarımı) oluşumu için iki temel yöntem vardır:
a. Sezgisel yöntem ya da deneme yanılma yöntemi,
b. Kural ve esaslara göre devre diyagramının metodik tasarımı.
Kullanılan yöntem şayet metodik ise, sistemi tasarlayan kişinin kişisel etkisi oldukça azalır. Fakat deneme yanılma yönteminde metodik yönteme nazaran kişi deneyim sahibi olmalı, sezgileri de kuvvetli olmalıdır. Bir devre diyagramı oluştururken yukarıda bahsettiğimiz ikinci yöntem (Metodik), kurallı bir çalışma ve belirli miktarda teorik bilgi gerektirir. Otomasyon sistemlerinde devre diyagramını kullanan teknoloji dallarında amaç hangi yöntemin kullanıldığına bakılmaksızın işlevini yerine getirebilen ve güvenilir çalışma sistemine sahip bir düzenek kurmaktır. Eskiden ağırlık, ucuz çözümlere verilirken, bugün çalışma güvenilirliği ve bakım kolaylığı olan, kolay anlaşılır devre düzeneklerine önem verilmektedir. Buradan çıkardığımız sonuç ise diyagramın oluşturulmasında kullanılan yöntemin metodik olmasıdır. Bu yöntem kullanılarak, sistem; kişisel kabiliyet, psikolojik düşünme ufku gibi etkenlerden bağımsız kurulacaktır.
Bir devre tasarımında izlenebilecek yolu bir otomasyon sistemini örnek vererek açıklamaya çalışalım. Sistemimiz otoban geçiş sistemi olsun. Bu sistemi incelediğimizde aşağıdaki işlem basamakları ortaya çıkar. Yalnız bu işlem basamakları, örnek verdiğimiz otoban geçiş sistemine ait olup, herhangi bir otomasyon sisteminde de oluşum aşamasında benzer yol izlenebilir. Bir otomasyon sisteminin projelendirilmesi düşünüldüğünde, aşağıdaki işlemlerin sırasıyla yerine getirilmesi hedeflenmelidir:
– Proje konusunun açıklanması ve amacı,
– Projede kullanılacak malzemelerinin seçimi,
– Sistemin yerleşim planı,
– Sistemin fiziksel tanımlanması,
– Sistemin çalışmasına ait akış diyagramı,
– Sisteme ait malzemelerin listesi,
– Sistemde kullanılan kartlı geçiş düzeneğinin açıklanması,
– Programın algoritması,
– Programın yazılımı.
1.3.4. Bilgisayarın Yeri ve Programlama Teknikleri
Bilgisayarın otomasyondaki önemini anlatmaya gerek yoktur. Çünkü her alanda olduğu gibi bilgisayar, otomasyonda da vazgeçilmez bir araç konumuna gelmiştir. Otomasyon sisteminde kullanılan parçaların sevk ve idaresi için en uygun bir yazılımın kullanılması hedeflenmelidir. Yazılım ile donanım birbirleriyle uyum halinde bulunmalıdır. Son yıllarda ortaya çıkan otomasyon sistemlerinin önemli bir bölümü, artık tamamen bilgisayar ile sevk ve idare edilmektedir.