PLC Nedir? Nerelerde Kullanılır?

PLC Nedir? Nerelerde Kullanılır?

Endüstriyel otomasyonun beyni olarak kabul edilen PLC; fabrikalardan asansör sistemlerine, su artıma tesislerinden ulaşıma kadar pek çok alanda kritik rol oynar. Eğer bize ayırabileceğiniz 10 dakikanız varsa, bu rehber sayesinde PLC nedir, PLC nerelerde kullanılır, PLC ne işe yarar ve PLC programlama dilleri nelerdir gibi temel sorulara sade ve net cevaplar bulabilirsiniz. Rehberimizde evvela bu konuları sırayla ele alacak ve PLC hakkında merak ettiğiniz diğer tüm detaylara değinmeye çalışacağız. İlk olarak teknik tanımlarla rehberimize başlayalım.

PLC Nedir?

Endüstriyel otomasyon dünyasında karmaşık süreçlerin güvenli, esnek ve verimli bir şekilde kontrol edilmesi oldukça önemlidir. Aynı zamanda sistemlerin dijitalleştirilmesi ve üretimin optimize edilmesi de bir zorunluluk haline gelmiştir. Bu dönüşüm sürecinde, endüstriyel kontrol sistemlerinin kalbi olarak adlandırılan PLC'ler (yani programlanabilir lojik kontrolörler), mühendislik uygulamalarının temel taşı haline gelmiştir. Otomasyonun yaygınlaştığı günümüz üretim teknolojilerinde PLC'ler, sistemlerin daha güvenilir, sürdürülebilir ve ekonomik olmasını sağlar. 

PLC’nin açılımı "programmable logic controller" olarak geçmektedir. PLC'ler, daha önce de belirttiğimiz üzere otomasyon sistemlerinde belirli görevleri yerine getirmek üzere programlanan, fiziksel dünya ile dijital dünya arasında köprü kuran özel kontrol bilgisayarlarıdır. İlk PLC ise bundan yaklaşık 60 yıl önce, 1968 yılında Modicon firması tarafından geliştirilmiştir. O günden bu güne gelişen teknoloji ile hemen hemen her alanda vazgeçilmez bir ekipman haline gelmiştir.

‍PLC Ne Demektir?

PLC ne demek? sorusunu teknik detaylarıyla açıkladık. Fakat sadece kelime anlamı üzerinden değil, örnekler üzerinden derinlemesine açıkladığımızda taşlar yerine oturacaktır. 

PLC’ler, fiziksel olayları algılayan ve bu olaylara belirli kurallar çerçevesinde tepki veren gömülü sistemlerdir. Sıcaklık, basınç, seviye, hız gibi fiziksel parametreleri algılayarak bunlara göre sistem çıktıları üretir. Kısacası kullanıcı tarafından programlanabilir yapısıyla bir otomasyon komuta merkezidir.

Bu sistemler sayesinde üretim süreçleri manuel müdahaleye gerek kalmaksızın sürdürülebilir, üretim hataları azaltılır ve insan hatası minimuma indirilir. Bu yüzden PLC’ler farklı sektörlerdeki otomasyon ihtiyaçlarına özel olarak yapılandırılabilir ve böylece geniş uygulama alanlarına sahiptir.

PLC sistemlerinin en dikkat çekici yönlerinden biri, esnek yapıları sayesinde farklı proseslere kolayca entegre edilebilmeleridir. Bir üretim tesisindeki sıcaklık kontrolünden, konveyör bantlarının hareketine kadar geniş bir yelpazede görev alabilirler. Bu çok yönlülük, onları yalnızca büyük sanayi kuruluşlarında değil, enerji yönetimi, su arıtma tesisleri, akıllı binalar ve hatta tarım gibi alanlarda da vazgeçilmez hale getirmiştir. Bu konuya, PLC kullanım alanları başlığında detaylı bir şekilde değineceğiz. 

PLC’ler, programlanabilir yapıları sayesinde her tesisin ihtiyaçlarına özel olarak da kodlanabilirler. Bu da aynı donanım bileşenlerinin farklı senaryolarda kullanılabilmesine olanak tanır. Gelişen endüstri dinamikleriyle birlikte PLC'ler artık sadece kontrol işlevi görmenin ötesine geçerek veri toplama, analiz ve sistem optimizasyonu gibi görevlerde de aktif rol oynamaktadır.

Ayrıca PLC’lerin modüler mimarisi, sistem büyüdükçe yeni giriş-çıkış birimlerinin kolaylıkla eklenmesini sağlar. Bu da başlangıçta küçük bir otomasyon ihtiyacına yönelik kurulan bir sistemin zamanla genişletilmesine olanak tanır. Sonuç olarak maliyet açısından sürdürülebilir bir yapı oluşturulur.

PLC’nin teknik tanımına ve PLC’nin endüstriyel alanda ne anlam taşıdığına detaylıca göz atmış olduk. Şimdi PLC bileşenleri, PLC yazılımları ve PLC programlama dilleri hakkında bilgiler vererek akılda kalan diğer soruları cevaplayalım.

‍PLC Bileşenleri Nelerdir?

PLC sistemi genellikle aşağıda yer verdiğimiz temel bileşenlerden oluşmaktadır.

• CPU (yani Merkezi İşlem Birimi): Tüm işlemlerin yürütüldüğü ve kararların alındığı merkezdir.
• Giriş ve çıkış modülleri: Sensörlerden gelen verilerin alınmasını ve aktüatörlere (ya da eyleyicilere) çıkış komutlarının gönderilmesini sağlar.
• Bellek birimi: Kullanıcı programlarını ve sistem verilerini depolayan bir tür hafızadır.
• Programlama arayüzü: PLC'nin kullanıcı tarafından programlanmasını sağlayan yazılımsal ve donanımsal bileşenlerdir. Bu sayede arka planda gerçekleşen karışık işler sade bir arayüz ile kontrol edilebilir hale gelmektedir.

Not: PLC’ler geleneksel röleli kontrol panolarının yerini alarak sistemlerde büyük bir devrim yaratmıştır. Daha az yer kaplamaları, yüksek güvenilirlik sunmaları ve esnek bir şekilde programlanabilmeleri, PLC’lerin kritik bir rol üstlenmesine olanak tanımıştır. 

‍PLC Giriş Elemanları ve PLC Devreleri Nelerdir?

PLC sistemleri dış dünya ile iletişim kurarken birçok giriş ve çıkış elemanını kullanır. Giriş ve çıkış elemanlarına ayrı ayrı göz atalım.

Giriş Elemanları:

• Butonlar
• Limit switch'ler
• Proximity sensörler
• Sıcaklık, seviye, basınç sensörleri

Çıkış Elemanları:

• Röleler ve kontaktörler
• Solenoid valfler
• Motor sürücüler
• Aydınlatma elemanları

Bir PLC devresi, bu elemanların kontrolör ile doğru şekilde bağlantılandırıldığı ve koruma elemanlarının kullanıldığı sistem bütünüdür. Peki kontrolör nedir dediğinizi duyar gibiyiz. Gelin PLC nedir ve PLC nerelerde kullanılır tanımları gibi kontrolör tanımına da detaylıca sırası geldiğinde göz atacağız.

PLC Çalışma Mantığı

PLC’nin çalışma prensibi döngüsel olarak 3 ana aşamadan oluşur. Bu aşamaları kısaca özetlersek:

1. Giriş verilerinin (input) okunması: Sahadaki butonlar, sensörler veya anahtarlar gibi cihazlardan gelen sinyaller (yani fiziksel veriler) okunur.
2. Programın çalıştırılması: Kullanıcı tarafından yazılan program, işlemci (yani CPU) tarafından işlenir.
3. Çıkışların (output) güncellenmesi: İşlenen bilgilere göre motor, valf, ışık gibi çıkış birimlerine sinyal gönderilir.

Bu döngü birkaç milisaniye içinde tekrarlandığı için sistemler gerçek zamanlı tepki verebilmektedir.‍

PLC Ne İşe Yarar?

Bu konuya yüzeysel olarak değindik fakat PLC’nin ne işe yaradığına dair cevaplar bu kadar kısa değildir. PLC'lerin temel amacı; belirli bir süreci, makineyi ya da sistemi otomatikleştirmek ve kontrol etmektir. Misal bir üretim hattında taşıma bandının çalıştırılması, motorların zamanlamaya göre devreye alınması, ısıtıcıların belirli sıcaklığa göre ayarlanması gibi işlemler PLC sistemleriyle hassas şekilde yürütülür. Bu sayede (daha önce de değindiğimiz üzere) üretim ve insan hataları neredeyse sıfıra indirilir.

PLC'nin yaptığı işleri tek bir çatı altında toplayacak olursak:

• Zamanlama ve gecikme işlemlerini gerçekleştirmek
• Sayma ve karşılaştırma fonksiyonlarını yürütmek
• Lojik işlemlerle karar verme süreçlerini yönetmek (Buna ileride detaylı olarak değineceğiz.)
• Arıza durumlarını tespit etmek ve sistem güvenliğini sağlamak
• Geri besleme kontrolleri ve PID (yani Proportional Integral Derivative) algoritmaları ile hassas kontrol sağlamak ve
• Sensör verilerini değerlendirerek optimum çalışma koşullarını sürdürülebilir kılmak gibi görevlere sahiptir.

Not: Özellikle kesintisiz çalışması gereken sistemlerde PLC’ler, yedekleme fonksiyonlarıyla güvenliği artırır. Hatalı bir durumda sistemi durdurmakla kalmaz, bazen alternatif yolları devreye alır. Bu sayede sürecin tamamen kesintiye uğramasını engelleyebilir. Bu yönüyle PLC’ler yalnızca bir denetleyici değil, aynı zamanda sürecin güvenlik ve süreklilik sağlayıcısı olarak da görev yapar.

Bu saydığımız işlevler nedeniyle PLC sistemleri, üretim kalitesini artırırken işletme maliyetlerini de düşürür. Bu avantajları rehberimizin ilerleyen kısımlarında daha detaylı şekilde tek tek ele alacağız.

PLC Programlama Dilleri Nelerdir?

PLC programlama dillerinden önce, PLC programlama nedir? Sorusuna göz atalım. Bu şekilde konu daha berrak bir hal alacaktır.

PLC programlama, endüstriyel kontrol süreçlerini yöneten dijital bir kontrolörün, Ladder Logic, Structured Text (ST), Function Block Diagram (FBD), Instruction List (IL) veya Sequential Function Chart (SFC) gibi dillerle yapılandırılmasıdır. Bu programlar, IEC 61131-3 standardına uygun olarak geliştirilir. Bu standart, çeşitli programlama dillerini kapsayarak mühendislerin sistem ihtiyaçlarına göre en uygun dili seçmesini sağlar. Misal bir konveyör sisteminde, bir sensör ürünü algıladığında motorun dönmesini ve ürünü bir sonraki istasyona göndermesini istiyorsanız, bu mantığı PLC’ye tanımlamak gerekir. İşte o tanımlamayı yapmak da PLC programlamanın kendisidir.

Şimdi PLC programlama dilleri nelermiş detaylıca göz atabiliriz. Başlıca PLC programlama dilleri şöyle.

• Ladder Diagram (LD): Elektrik devre şemalarını andıran grafiksel bir dildir.
• Function Block Diagram (FBD): Bloklar halinde fonksiyonların birbirine bağlandığı görsel bir programlama yapısıdır.
• Structured Text (ST): Gelişmiş mantıksal algoritmalar için kullanılan, yüksek seviyeli bir metin dilidir.
• Instruction List (IL): Günümüzde yerini diğer dillere bıraksa da temel ve düşük seviye programlamalar için kullanılırdı.
• Sequential Function Chart (SFC): Adım adım ilerleyen ve süreç bazlı kontrol için tercih edilen bir dildir.

Bunun yanı sıra kullanılan programlama diline bağlı olarak farklı seviyelerde optimizasyon yapılabilir. Karmaşık algoritmalar gerektiren uygulamalarda ST (Structured Text) dili tercih edilirken görsel izleme ve hızlı müdahale gereken yerlerde Ladder tercih edilebilir. Programcı açısından bu esneklik sistemin hem tasarımında hem de sahada uygulanmasında büyük kolaylık sağlar.

Rehberimizin devamında bu programların nasıl çalıştığını madde madde ele alacağız. Öncesinde, PLC yazılımları üzerine yoğunlaşalım.

PLC Yazılımları Nelerdir?

Farklı üreticiler kendi PLC modelleri için özel yazılımlar geliştirmiştir. Örnek verecek olursak:

• Siemens TIA Portal: Siemens ürünleri için kapsamlı bir mühendislik yazılımıdır.
• RSLogix - Studio 5000: Rockwell Automation'un Allen-Bradley serisi için kullanılan yazılımlardır.
• CX-Programmer: Omron marka PLC’lerin programlanmasında kullanılır.
• GX Works: Mitsubishi PLC'ler için kapsamlı programlama ve simülasyon yazılımıdır.

PLC yazılımları sayesinde kullanıcı, sahadaki fiziksel süreçlerle sanal ortamda doğrudan etkileşim kurabilir. Bu durum hata ayıklama sürecini hızlandırırken bakım süreçlerini de kolaylaştırır. Buna ek olarak doğru yapılandırılmış bir PLC yazılımı, enerji verimliliğinden üretim kalitesine kadar birçok çıktının optimizasyonuna katkı sağlayabilir. 

PLC Nerelerde Kullanılır?

Rehberimiz boyunca PLC’nin nerelerde kullanıldığına dair örnekler vermiş olduk. Fakat en yaygın kullanım alanlarını sizler için kısaca sıralayalım:

• Endüstriyel üretim hatlarında sıkça kullanılır. Misal otomotiv, beyaz eşya, tekstil gibi sektörlerde robotlar, konveyörler ve paketleme makinelerinde sıkça kullanılır.
• Enerji üretimi ve dağıtımı alanında, jeneratör yönetimi, enerji tüketimi kontrolü ve yük dengeleme uygulamalarında kullanılır.
• Bina otomasyon sistemlerinde, yangın alarmı, aydınlatma kontrolü, asansör sistemleri, iklimlendirme (HVAC) gibi bileşenlerde kullanılır.
• Kimya ve gıda endüstrisi özelinde karışım kntrolü, sıcaklık izleme, dolum ve etiketleme sistemlerinde tercih edilir.
• Su ve atık su arıtımı işlemlerinde pompa kontrolü, seviye izleme, klorlama gibi işlemler nedeniyle kullanılır.
• Ulaşım ve altyapıda ise demiryolu sinyalizasyonu, tünel fanları ve akıllı trafik sistemleri için tercih edilir.
• Tarım otomasyonunda da bilhassa seralarda sulama sistemleri ve sıcaklık ve nem kontrolü için kullanılır.

PLC Avantajları Nelerdir?

Kullanım alanlarından da anlaşılacağı üzere PLC’ler, dijital dönüşüm çağının temel yapı taşlarından biridir. Endüstri 4.0 ve Nesnelerin İnterneti ile birlikte PLC'lerin yalnızca makine kontrolü için değil, aynı zamanda veri toplama, analiz ve uzaktan izleme gibi görevleri de üstlendiğini söylemiştik. Ayrıca HMI paneller, SCADA sistemleri ve bulut tabanlı yazılımlarla kolayca entegre edilebilirdir. Örneğin 2018’de yapılan PLC destekli SCADA ile enerji yönetimi için örnek laboratuvar çalışması sonucunda, PLC destekli SCADA sistemlerinin hem enerji izleme süreçlerinde hassasiyet sağladığı hem de operatör müdahalesini en aza indirerek süreç verimliliğini belirgin biçimde artırdığı gözlemlenmiştir(Üstünsoy & Sayan, 2018). Bu esneklik ve geniş kapsamlı kullanım, PLC’yi sadece bir kontrol cihazı değil, aynı zamanda dijital dönüşümün merkezi haline de getirmektedir.

Ayrıca global bazda, endüstriyel otomasyon ve kontrol sistemlerinde PLC segmenti 2023 yılında 43,39 milyar USD gelir elde etmiş olup 2030’a kadar yıllık ortalama %10,3 büyüme oranıyla yaklaşık 85,31 milyar USD’ye ulaşması beklenmektedir (Grand View Research, 2025).

Özellikle gelişmiş modellerde donanım seviyesinde yerleşik tanılama özellikleri de bulunur. Bu özellikler, sistemde meydana gelen arızaları ya da sapmaları erkenden fark edip operatöre bildirebilir. Böylece olası üretim kayıplarının önüne geçilmiş olur. 

PLC Otomasyon Nedir?

Buraya kadar verdiğimiz detaylardan da anlaşılacağı üzere PLC, endüstriyel otomasyon sistemlerinin bel kemiğidir. Özellikle karmaşık üretim hatlarında, tüm süreçlerin doğru sırayla ve senkronize bir biçimde işlemesini sağlamak için PLC otomasyon sistemlerinden faydalanılır. Bu sistemler sayesinde operatör müdahalesine gerek kalmadan makineler birbirleriyle haberleşebilir, belirli koşullara göre tepki verebilir ve verimliliği artıracak şekilde çalışabilir. Yukarıda verdiğimiz atıflar da bu bilgiyi kanıtlar niteliktedir.

PLC otomasyonunun en önemli avantajlarından biri, insan hatasını minimize etmesidir. Manuel yapılan bir işlemin otomatikleştirilmesi, süreçteki varyasyonları ortadan kaldırarak kaliteyi standartlaştırır. Aynı zamanda üretim süreçlerinin izlenmesi, verilerin toplanması ve geriye dönük analizlerin yapılması da kolaylaşır. Bu husus özellikle büyük ölçekli üretim tesislerinde hem operasyonel kontrol hem de stratejik planlama açısından büyük avantaj sağlar.

Günümüzde PLC otomasyon sistemlerinin sadece fiziksel kontrol görevleriyle sınırlı kalmayıp SCADA ve MES gibi üst seviye yazılımlarla da entegre çalıştığını söylemiştik. Bunun önemi ise şudur: Sahadan gelen veriler, işletmenin genel karar alma süreçlerine entegre edilir. Bu durum, dijital fabrikaların temelini oluşturan Endüstri 4.0 vizyonunun da önemli bir parçasıdır.

Kontrolör Nedir?

Sistemde toplanan verileri analiz ederek uygun komutları üreten birime kontrolör diyoruz. PLC'ler de bir tür kontrolördür lakin onlardan farklı olarak mikrodenetleyiciler, DCS sistemleri veya endüstriyel bilgisayarlar da kontrolör görevi görebilir. PLC’ler özellikle endüstriyel ortamda sağlamlıkları ve kolay programlanabilirlikleri sayesinde tercih edilir.

‍Lojik Nedir?

Lojik, karar verme süreçlerinin temelini oluşturur. AND, OR, NOT gibi mantık kapılarıyla ifade edilen lojik yapılar, PLC programlarında önemli bir yer tutar. Ladder diyagramlarında bu mantıksal işlemler grafiksel olarak temsil edilir ve sistemin koşullara göre nasıl tepki vereceği belirlenir.

‍Sonuç

Buraya kadar verdiğimiz bilgileri özetleyelim. PLC'ler, modern üretim teknolojisinin ayrılmaz bir parçasıdır. Giriş verilerini analiz ederek programlanmış kurallar doğrultusunda çıkışlara komut veren bu sistemler, üretimde kalite, hız ve verimlilik sağlar. Yazılım, donanım ve uygulama örnekleriyle desteklediğimiz bu rehber sayesinde "PLC nedir?", "PLC ne işe yarar?" ve "PLC nerelerde kullanılır?" sorularına kapsamlı yanıtlar verdik. Elbette bu konular özelinde daha fazla bilgi arayışınız olabilir. Websitemizdeki diğer içerikleri inceleyerek ya da bizimle iletişime geçerek daha somut bilgiler edinebilirsiniz. 

Kapatmadan bir not: Yakın bir gelecekte; yapay zeka, veri analitiği ve IIoT entegrasyonuyla birlikte PLC sistemleri daha da gelişecek ve otonom üretim hatlarının temel yapı taşlarından biri olmaya devam edecektir.