T.C. KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü KERESTE KESİCİ OTOMASYON SİSTEMİ Ahmet Erkılıç Ömer Budak Mustafa Yaldırgan Prof. Dr. İsmail H. Altaş Mayıs 2012 TRABZON i T.C. KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü KERESTE KESİCİ OTOMASYON SİSTEMİ Ahmet Erkılıç Ömer Budak Mustafa Yaldırgan Prof. Dr. İsmail H. Altaş Mayıs 2012 TRABZON 2 LİSANS BİTİRME PROJESİ ONAY FORMU Ahmet Erkılıç, Ömer Budak, Mustafa Yaldırgan tarafından Prof. Dr. İsmail H. Altaş yönetiminde hazırlanan “Kereste Kesici Otomasyon Sistemi” başlıklı lisans bitirme projesi tarafımızdan incelenmiş, kapsamı ve niteliği açısından bir Lisans Bitirme Projesi olarak kabul edilmiştir. Danışman : Prof. Dr. İsmail H. Altaş ……………………………… Jüri Üyesi 1 : ……………………………… Jüri Üyesi 2 : ……………………………… Bölüm Başkanı : Prof. Dr. İsmail H. Altaş ……………………………… ii ÖNSÖZ Bu tez KTÜ Elektrik Elektronik Mühendisliği öğrencileri tarafından hazırlanmıştır. Proje çalışma süresince fikir ve tavsiyelerini aldığımız proje danışmanı ve değerli hocamız Prof. Dr. İsmail H. Altaş’a, tecrübe ve deneyimlerini bizimle paylaşan Sayın Öğr. Gör. Emre Özkop, Arş. Gör. Mehmet Ali USTA ve Efe İsa TEZDE’ ye, Elektrik Laboratuvarları Teknisyeni Yüksel Salman’a, teknik çizimlerde yardımcı olan KTÜ Makine Mühendisliği öğrencisi Ali Karaslan’a, KTÜ Mühendislik Fakültesi Satın Alma Birimi çalışanlarına, bölüm olanaklarını bitirme çalışmamızda kullanılmasına izin verdiği için Bölüm başkanlığına, desteklerinden dolayı Mühendislik Fakültesi Dekanlığına ve KTÜ Rektörlüğüne ve ayrıca eğitim hayatımız boyunca bize maddi ve manevi konularda her türlü desteği sağlayan değerli anne, baba ve arkadaşlarımıza teşekkürlerimizi sunarız. Mayıs 2012 Ahmet Erkılıç Ömer Budak Mustafa Yaldırgan iii İÇİNDEKİLER Lisans Bitirme Projesi Onay Formu ……………………… ii Önsöz ……………………… iii İçindekiler ……………………… iv Özet ……………………… vi Şekiller Dizini ……………………… vii Semboller Ve Kısaltmalar ……………………… viii 1. Giriş 1 2. Teorik Altyapı 3 2.1. 2.1. Kullanılan Malzemelerin Teorik Bilgisi ……………………… 3 2.1.1. Butonlar ve Anahtarlar ……………………… 3 2.1.2. Redüktörlü DA Motor ……………………… 4 2.1.3. Testere Motoru ……………………… 5 2.1.4. Röle ……………………… 6 2.1.5. Konum Sensörleri ……………………… 7 Bağlantı Kabloları ve 2.1.6. ……………………… 8 Klemensler 2.1.7. Kontaktör ……………………… 8 2.1.8. Güç kaynağı ……………………… 9 PLC (Programmable Logic 2.1.9. ……………………… 9 Controller) 3. Tasarım 11 3.1. Teknik Çizimler ……………………… 11 Kullanılan Malzeme Listesi ve Maliyet 3.2. ……………………… 15 Hesabı 4. Deneysel Çalışmalar ……………………… 16 4.1. 4.1. Konveyör Sistemi ……………………… 16 4.2. Kızak Sistemi ……………………… 17 4.3. Elektrik Kısmı ……………………… 21 4.4. Zorluklar ve Kolaylıklar ……………………… 24 Proje nasıl çalışır, başkası nasıl 4.5. ……………………… 25 kullanacak? 4.6. Güvenlik Önlemleri ……………………… 26 4.7. Standartlar Ve Kısıtlamalar ……………………… 27 5. Sonuç ……………………… 28 iv 6. Yorumlar ve Değerlendirmeler ……………………… 29 KAYNAKLAR ……………………… 31 EK-1 PLC Programı Ladder Diyagramı ……………………… 33 EK-2 Standartlar ve Kısıtlar Formu ……………………… 37 ÖZGEÇMİŞ ……………………… 39 v ÖZET Endüstriyel gelişimin gösterdiği yeniliklere ayak uydurabilmek ve geleceğe dair teknolojik anlamda ülkemizin ve kendimizin gelişimine yardımcı olmak amacıyla tahta kesme makinasını yapmaya karar verilmiştir. Bu fikir ve düşünceyle gerçekleştirmek istediğimiz cihazla insan gücüyle gerçekleştirilen uygulamaları, bütün kontrol mekanizması makinada olmak koşuluyla en az hata ile çalışan güvenli bir makina tasarlama çabası içine girilmiştir. Projemizin temel amacı farklı fonksiyonel amaçlarla kullanılan sistemlerin birleştirilip bize fikirlerimizi de katarak ortaya koyulmuştur. Bu düşünce doğrultusunda çalışma sistemi kolay anlaşılabilen, kullanımı kolay, azami güvenlik önlemli, hata oranı düşük bir sistem tasarlaması hedeflenmiştir. Tahta kesme makinamızın tasarım aşamasında endüstriyel uygulama alanı içerisinde uygulanabilirliğinin yüksek olmasına özen gösterilerek hazırlanmıştır. Kullanılan elektrik ve elektronik araç-gereçlerin en yeni teknolojik ürünler olması tercih edilmiştir. Gerçekleştirilen uygulama tahta tablaların belirli ölçülerde kesilip paketlenmesi için diğer aşamaya geçiş bölgesi oluşturulmuştur. Kesme işleminin yapıldığı bölüm, iki bant arasında belirli bir çalışma aralığı ile tahtaların kesilmesini sağlanmıştır. Bu işlemlerin kontrolü PLC ile sağlanmıştır. Sistemi tasarlarken ve gerçekleme aşamasında gerekli bütün sınırlama ve koşulları göz önüne alınmıştır. Tasarlanan sisteme enerji verildiğinde komutları gerçekleştirip sorunsuz çalıştığı gözlemlenmiştir. vi ŞEKİLLER DİZİNİ Şekil 2.1. Komütatör anahtar 3 Şekil 2.2. Redüktörlü DA motoru 5 Şekil 2.3. Testere motoru 6 Şekil 2.4. Röleler 7 Şekil 2.5. Konum sensörü 8 Şekil 2.6. Kontaktör iç yapısı 9 Şekil 3.1. Kereste kesici otomasyon sisteminin karşıdan genel görünüşü 11 Şekil 3.2.. Konveyör sistemin üstten görünüşü 12 Şekil 3.3. Testere motoru ve bant sisteminin sağ ve sol yandan görünüşü 13 Şekil 3.4. Sistemin teknik çizimi 14 Şekil 4.1. Konveyör sistemi 16 Şekil 4.2. İleri geri hareket eden sunta 18 Şekil 4.3. Kızak hareketi sonsuz vida sistemi 19 Şekil 4.4. Sınır anahtarının kutuya bağlanışı 20 Şekil 4.5. Kereste kesici otomasyon sisteminin elektrik bağlantı şeması 22 Şekil 4.6. 24 V DA motorun iki röle ile dönüş yönünün değiştirilmesi Proteus çizimi 23 Şekil 4.7. 12 ve 24 V DA motorların rölelerinin breadboard üzerinde PLC, güç kaynakları ve motor sargı uçları arasındaki bağlantıları 24 vii SEMBOLLER VE KISALTMALAR V volt A amper DA doğru akım AA alternatif akım W watt PLC programlanabilir lojik kontrolcü (programmable logic controller ) Rpm devir/dakika (round per minute) Nm newtonmetre NO normalde açık (normally open ) NC normalde kapalı (normally closed) ISO Uluslararası Standart Organizasyonu IEEE Elektrik ve Elektronik Mühendisleri Enstitüsü TSE Türk Standartları Enstitüsü ÇEVKO Çevre Koruma Ve Ambalaj Atıkları Değerlendirme Vakfı viii 1. GİRİŞ Sürekli gelişmekte olan teknoloji çağında artık her şey bu akıma ayak uydurmaktadır. Sanayi ve buna bağlı olarak endüstriyel sistemlerde bu cereyandan nasibini almaktadır. Teknolojideki bu değişim göz önüne alınarak gerçeklenen kereste kesici otomasyon sistemi projesinde bu etkileşim göz önüne alınmıştır. Kereste kesici sistemi tamamen orman ürünleri işletme sistemleri, endüstriyel kereste kesici ve işleyici sistemleri, kereste kesim atölyeleri ve bu alanda hizmet veren sektörler düşünülerek gerçekleştirilmiştir. Gerçekleştirilen endüstriyel sistem tamamen bu sektörün iş yükünü hafifletmeye yönelik bir sistemdir. Yapılan bu sistemin benzerleri endüstride birçok yerde bulunmaktadır. Örneklerden esinlenerek ve ihtiyaç alanı göz önünde bulundurularak sistem gerçeklenmiştir. Kereste kesici otomasyon sisteminde amaç; bir konveyör sistemden gelen tahtaları kontrol kumanda elemanları yardımıyla istenilen ölçü ve sayıda kesip istenilen yere göndermektir. Bu sistemin çalışması için yapılması gereken tek şey start butonuna basıp konveyörün giriş kısmından kesilmesi istenen tahtaları göndermektir. Sistem konveyörden gelen keresteleri veya tahtaları ayarlı olan ölçüde kesip belli bir yere yollayacak ve istenilen sayıya ulaşıldığında sistem çalışmayı durduracaktır. Bu kolaylık düşünülerek proje gerçekleştirilmiştir. Endüstriyel sistemin bir parçası olan kereste kesici otomasyon sistemi mekanik, elektrik ve kontrol-kumanda kısımları olarak tasarlanıp gerçekleştirilmiştir. Mekanik kısım; iki adet konveyör sistemi, testere motorunun gidip geldiği bir kızak sistemi ve sistemin tamamının dengede çalışabilmesi için teraziye alındığı suntadan yapılan alt ayak sisteminden oluşmaktadır. Elektrik kısım; konveyörleri döndüren silecek motorları, kızak sistemini hareket ettiren redüktörlü motor, testere motorundan oluşmaktadır. Sistemin bir diğer ve en önemlisi olan kontrol-kumanda kısmı; PLC, kontaktör, start-stop butonu ve rölelerden oluşmaktadır. Kereste kesici sistemi gerçekleştirilirken yukarıda ifade edilen sıralama göz önünde bulundurulmuştur. Öncelikle bant sistemi adı verilen konveyör sistemi ve testere motorunu iki konveyörün arasında getirip götürecek olan kızak sistemi gerçekleştirilmiştir. Bu 1