Endüstriyel Otomasyonun Kalbi: PLC Nedir, Nasıl Çalışır ve Uygulamada En Çok Kullanılan 7 PLC Markası İle Uygulamalı Teknik İnceleme

PLC'nin Tanımı ve Tarihsel Gelişimi

PLC (Programlanabilir Mantıksal Denetleyici), endüstriyel makinelerin ve üretim hatlarının otomasyonunu sağlayan özel bir bilgisayardır. İlk PLC, 1968'de Modicon (şimdi Schneider Electric) tarafından General Motors'un karmaşık röle sistemlerini değiştirmek için geliştirildi113. Röleli sistemlerin aksine:

• Esneklik: Program değişiklikleri fiziksel bağlantı gerektirmeden yazılımsal olarak yapılır.
• Dayanıklılık: Toz, nem, mekanik darbe ve -20°C ile 60°C sıcaklıklar gibi endüstriyel ortamlara dirençli tasarlanır.

PLC Nasıl Çalışır? Temel Çalışma Prensibi

PLC'ler, "tarama döngüsü" (scan cycle) adı verilen bir süreçle çalışır. Bu döngü üç temel adımdan oluşur

1. Giriş Taraması: Sensörlerden (sıcaklık, basınç, limit anahtarı) gelen sinyaller okunur ve bellek kaydedilir.
2. Program İşleme: CPU, yazılım mantığına (Ladder, ST vb.) göre giriş verilerini işler.
3. Çıkış Güncelleme: Karar sonuçları, motorlar veya valfler gibi çıkış birimlerine iletilir.

• Gerçek Zamanlı Performans: Milisaniye düzeyinde yanıt süresi, üretim hattındaki kritik işlemler için hayati öneme sahiptir

 Örnek Uygulama: Bir konveyör bandında, PLC üründeki kusuru sensörden algılar ve robot kolu çıkışına "ürünü at" komutu gönderir. Tüm süreç <100 ms içinde tamamlanır.

Otomasyon Panosunda PLC ile Birlikte Kullanılan Donanımlar

PLC, bir otomasyon panosunun "beyni" olsa da diğer bileşenlerle entegre çalışır.

Temel elemanlar:

En Çok Kullanılan 5 PLC Markası ve Teknik İnceleme

1. Siemens (SIMATIC Serisi)

• Pazar Payı: %30 (Küresel lider)
• Programlama İlkeleri: Kullanıcı dostu TIA Portal yazılımı, modüler programlama.
• Diller: Ladder (LAD), Structured Text (SCL), Fonksiyon Blok Diyagramı (FBD).
• Farklar: Ladder, bakım ekipleri için sezgisel , SCL karmaşık algoritmalar için ideal.
• Kullanım Alanı: Otomotiv montaj hatları , enerji santralleri proses kontrol .
• Kritik Özellikler:
• Gerçek zamanlı veri işleme (milisaniye düzeyinde).
• Endüstri 4.0 uyumlu (OPC UA, MQTT protokolleri).

2.  Schneider Electric (Modicon)

• Pazar Payı: %18 (Proses otomasyonunda uzman)
• Programlama İlkeleri: IEC 61131-3 standartlarına uyum, Codesys tabanlı.
• Diller: FBD ağırlıklı; proses kontrolü için optimize.
• Farklar: FBD, fonksiyon bloklarıyla görsel programlama sağlar.
• Kullanım Alanı: Beton santralleri, su arıtma tesisleri.
• Kritik Özellikler:
• Modüler genişleme (5+ ek modül desteği).
• Enerji yönetimi için EcoStruxure entegrasyonu.

3. Allen-Bradley (Rockwell Automation)

• Pazar Payı: %22 (Kuzey Amerika'da güçlü)
• Programlama İlkeleri: Logix 5000 platformu, tag-tabanlı programlama.
• Diller: Ladder ve Structured Text.
• Farklar: ST, veri analitiği gerektiren uygulamalarda esneklik sunar.
• Kullanım Alanı: Gıda işleme, paketleme hatları. Farmasötik üretim
• Kritik Özellikler:
• Yüksek dayanıklılık (-20°C ila 60°C çalışma aralığı).
• Karmaşık senkronizasyonlu sistemler için Motion Control modülleri.

4. Mitsubishi Electric (MELSEC Serisi)

• Pazar Payı: %12 (Asya pazarında baskın) 110.
• Programlama İlkeleri: Hareket kontrol odaklı, GX Works yazılımı.
• Diller: Ladder, SFC (Sıralı Fonksiyon Chart).
• Farklar: SFC, adımsal üretim süreçleri için idealdir.
• Tipik Kullanım: Robotik kollarda hassas konumlama, elektronik montaj
• Kritik Özellikler:
• 256 eksene kadar senkron hareket kontrolü.
• EtherCAT desteği ile mikrosaniye düzeyinde tepkime.

5.Omron (CJ2/NX Serisi)

• Pazar Payı: %8 (Hassas kontrol için tercih edilen) 210.
• Programlama İlkeleri: CX-Programmer yazılımı ile basitleştirilmiş kodlama.
• Diller: Ladder, Structured Text.
• Farklar: Kullanıcı dostu arayüz, yeni başlayanlar için ideal.
• Tipik Kullanım: İlaç endüstrisinde steril üretim hatları, otomotiv test sistemleri 210.
• Kritik Özellikler:
• 0.04 µs talimat işleme hızı (endüstride en hızlılardan biri) 2.
• 2.560 I/O noktasına kadar ölçeklenebilirlik.

6.Beckhoff (TwinCAT)

• Programlama İlkeleri: PC tabanlı, Windows işletim sistemi.
• Diller: ST ve SFC ağırlıklı.
• Farklar: SFC, adımsal prosesler (şişeleme hatları) için optimize.
• Kullanım Alanı: Hareket kontrolü gereken robotik sistemler.

7.Fatek (FBS/MC Serisi)

• Niche Güçlü Yön: Hareket kontrolünde uzmanlaşmış, uygun fiyatlı çözümler 36.
• Programlama İlkeleri: Metrik birim desteği, kullanıcı dostu parametrik ayarlar.
• Diller: Ladder, özel hareket komut kütüphaneleri.
• Farklar: Rampalandırma ve mekanik boşluk kompanzasyonu otomatik.
• Tipik Kullanım: Boy kesme makineleri, tekstil sarma sistemleri
• Kritik Özellikler:
• 920 kHz yüksek hızlı pulse çıkışı (4 eksen servo kontrol) 3.
• 1 pulse (1ps) çözünürlüklü durdurma ile sıfır hata.

8. Delta (DVP Serisi)

• Türkiye'deki Yeri: KOBİ'lerde popüler, düşük maliyetli alternatif
• Programlama İlkeleri: Düşük maliyet, basit röve mantığı, Türkçe arayüz.
• Diller: Ladder öncelikli.
• Farklar: Basit makinelerde hızlı devreye alma. Düşük teknik bilgi gereksinimi.
• Kullanım Alanı: KOBİ'ler, konveyör sistemleri.
• Tipik Kullanım: Konveyör bantları, iklimlendirme sistemleri
• Kritik Özellikler:
• Entegre GSM/Ethernet modülleri (uzaktan izleme).
• Modbus RTU/TCP desteği.

Teknik Karşılaştırma Tablosu

Marka                    İşlem Hızı               Maks. I/O        Hareket Kontrol            Fiyat Segmenti

Siemens              0.01 µs/talimat            32.000           16 eksen                       Premium

Allen-Bradley      0.05 µs/talimat             20.000           32 eksen                       Premium

Schneider             0.1 µs/talimat             10.000           12 eksen                       Orta-Üst

Mitsubishi           0.02 µs/talimat               8.192           256 eksen                     Orta-Üst

Omron                0.04 µs/talimat               2.560           128 eksen                     Orta

Fatek                  0.08 µs/talimat               1.024           4 eksen (920kHz)         Ekonomik

Delta                    0.1 µs/talimat               1.600            8 eksen                        Ekonomik

Sonuç: Hangi PLC Neden Seçilmeli?

Yüksek Performans: Siemens veya Allen-Bradley (kritik prosesler için).

Hareket Kontrol: Mitsubishi veya Fatek (yüksek hız gerektiren uygulamalarda).

Maliyet Etkinliği: Delta veya Fatek (KOBİ'ler ve basit otomasyonlar için).

Yerel Destek: Mikrodev (Türkçe teknik doküman ve hızlı servis avantajı)

PLC Programlama Dilleri ve Farkları

IEC 61131-3 standardı 5 dili tanımlar:

Örnek: Bir PID sıcaklık kontrolünde ST ile algoritma yazılırken, motor start/stop için Ladder kullanılır.

PLC Kodlama için Kullanılan Programlar

Siemens: TIA Portal (Step 7) – Simülasyon ve HMI entegrasyonu.

Rockwell: Studio 5000 – Tag-tabanlı programlama.

Schneider: EcoStruxure – Codesys altyapılı.

Beckhoff: TwinCAT 3 – Visual Studio entegrasyonu.

Açık Kaynak: OpenPLC (IEC 61131-3 uyumlu)

Fabrika ve Otomasyon Sahalarında Pratik Uygulamalar

Motor Kontrolü: PLC, bir pompa motorunu basınç sensörü verisine göre çalıştırır/durdurur.

PID Sıcaklık Regülasyonu: Fırın sıcaklığı ST dilinde yazılmış PID ile ±1°C hassasiyetle kontrol edilir.

Üretim Hattı Senkronizasyonu: Konveyör bantlar, SFC ile adımsal olarak koordine edilir4.

Enerji Yönetimi: PLC, enerji tüketim verilerini OPC UA üzerinden SCADA'ya raporlar.

Gerçek Saha Örneği: Bir içecek fabrikasında, PLC tabanlı otomasyon %30 enerji tasarrufu ve %15 üretim artışı sağlamıştır.

Proje İpucu:

Fatek PLC'ler, boy kesme makinelerinde 1ps çözünürlük ile malzeme firenini %15 azaltabiliyor.

Omron CJ2 serisi ise ilaç dolum hatlarında milisaniye seviyesinde senkronizasyon sağlayarak üretim verimliliğini artırıyor.

Kendini Geliştirmek İsteyenler için 5 Tavsiye

Temel Eğitim: Ladder mantığı ve sensör/aktüatör bağlantılarını öğrenin (Örn: Siemens S7-1200 kursu).

Simülasyon Yazılımları: PLCSIM veya CODESYS simülatörleri ile sanal projeler geliştirin.

Endüstriyel Protokoller: Modbus TCP, Profinet, OPC UA gibi iletişim standartlarını çalışın.

Yerli Üreticilerle İş Birliği: Mikrodev veya GMT gibi Türk markalarının ürünlerini deneyimleyin.

SCADA Entegrasyonu: WinCC veya Ignition gibi yazılımlarla veri görselleştirme projeleri yapın.

Sonuç: Geleceğin Akıllı Fabrikalarında PLC'nin Rolü

PLC'ler, Endüstri 4.0'ın temel taşlarından biridir. Yapay zeka entegrasyonu (makine öğrenmesi ile anomali tespiti) ve bulut bilişim (veri analitiği) ile dönüşümünü sürdürüyor. Özellikle düşük gecikmeli 5G bağlantıları, PLC'lerin gerçek zamanlı kontrolünü uzaktan mümkün kılıyor. Türkiye'de yerli PLC üreticilerinin yükselişi (Mikrodev, GMT), otomasyon alanında teknoloji bağımlılığını azaltacak kritik bir adımdır.

Teknik Not: Günümüzde PLC'ler, IT/OT entegrasyonu için OPC UA ve MQTT protokolleri ile donatılarak "dijital ikiz" uygulamalarının merkezinde yer alıyor.

Türkiye Pazarına Özel Notlar

Yerli Alternatifler: Mikrodev ve ENDA PLC'ler, Türkiye'de artan kullanım oranıyla dikkat çekiyor. Özellikle Modbus entegrasyonu ve GSM desteği ile öne çıkıyorlar 7.

Sektörel Dağılım:

• Siemens: Trafik ışıkları, ağır sanayi.
• Delta: KOBİ üretim hatları.
• Fatek: Hassas kesim ve konumlama gerektiren makineler.

Gelecek Vizyonu: PLC’ler Endüstriyel Dönüşümün Anahtarıdır

PLC teknolojisi, otomasyonun temel taşı olarak verimlilik, esneklik ve güvenilirlik sunmaya devam ediyor. Siemens, Allen-Bradley gibi global devlerden Omron, Fatek gibi uzman niş oyunculara kadar her marka, endüstriyel ihtiyaçlara özgü çözümlerle sahada yerini alıyor. Türkiye’de ise Mikrodev, ENDA gibi yerli markaların yükselişi, teknoloji bağımlılığını kırmak için kritik bir adım.

Öne Çıkan Trendler:

• IT/OT Entegrasyonu: OPC UA ve MQTT protokolleriyle PLC’ler, bulut tabanlı analitik sistemlere gerçek zamanlı veri aktarıyor.
• Yapay Zeka Destekli Kontrol: Anomali tespiti ve öngörücü bakım için makine öğrenmesi algoritmaları PLC’lere entegre ediliyor.
• Hareket Kontrol Devrimi: Fatek ve Mitsubishi gibi markaların mikrosaniye düzeyindeki tepkime hızları, robotik sistemlerde insan-el becerisini aşan hassasiyet sağlıyor.

Proje Seçiminde Altın Kural:

*“İhtiyacınız basit röve mantığı ise Delta veya Omron; 256 eksenli senkron hareket gerekiyorsa Mitsubishi; kritik proseslerde %99.99 uptime hedefiyle çalışacaksanız Siemens veya Allen-Bradley seçin. Yerli üretim ve hızlı teknik destek için ise Mikrodev’i deneyin.”*

Türkiye’nin Otomasyon Çağı İçin Tavsiye:

• Eğitim: PLC programlama (ST/FBD) ve endüstriyel ağ protokolleri (Profinet, EtherCAT) eğitimleri zorunlu hale getirilmeli.
• Ar-Ge Destekleri: Yerli PLC ve hareket kontrol kartı üretimine yatırım artırılmalı.
• Dijital İkiz Uygulamaları: Fabrikalarda simülasyon tabanlı testlerle üretim hatları sanal ortamda optimize edilmeli.

Nihai Hedef:

PLC’ler, akıllı fabrikaların sinir sistemi olarak veri toplama, karar verme ve fiziksel dünyayı yönetme yetenekleriyle Endüstri 4.0’ın kalbinde yer alıyor. Bu dönüşüm, ancak doğru marka seçimi, nitelikli insan kaynağı ve ulusal teknoloji hamleleriyle Türkiye’yi küresel rekabette üst sıralara taşıyacak.

• Öngörü: 2030’a kadar PLC pazarının %40 büyüme ile $15 milyar’a ulaşması bekleniyor. Bu fırsatı yerli üretim ve mühendislik becerileriyle değerlendirenler, yeni sanayi devriminin kazananları olacak.