lisans bitirme projesi plc ile akıllı kavşak

52 Pages·2012·2.82 MB·Turkish

by  Windows User

T.C.

KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ
Mühendislik Fakültesi

Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü

LİSANS BİTİRME PROJESİ
PLC İLE AKILLI KAVŞAK

Samed LALE Cihad ÖZYURT
149920 149946

Danışman: Yrd. Doç. Dr. H. İbrahim OKUMUŞ

Haziran 2012

TRABZON
T.C.
KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ
Mühendislik Fakültesi

Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü

LİSANS BİTİRME PROJESİ
PLC İLE AKILLI KAVŞAK

Samed LALE Cihad ÖZYURT
149920 149946

Danışman: Yrd. Doç. Dr. H. İbrahim OKUMUŞ

Haziran 2012

TRABZON
LİSANS BİTİRME PROJESİ ONAY FORMU

Cihad ÖZYURT ve Samed LALE tarafından Yrd. Doç. Dr. H. İbrahim OKUMUŞ
yönetiminde hazırlanan “PLC ile Akıllı Kavşak” başlıklı lisans bitirme projesi
tarafımızdan incelenmiş, kapsamı ve niteliği açısından bir Lisans Bitirme Projesi olarak
kabul edilmiştir.

Danışman : Unvanı Adı ve SOYADI Yrd. Doç. Dr. H. İbrahim OKUMUŞ
Jüri Üyesi 1 : Unvanı Adı ve SOYADI Prof. Dr. İ. Hakkı ALTAŞ
Jüri Üyesi 2 : Unvanı Adı ve SOYADI Prof. Dr. Sefa AKPINAR
Bölüm Başkanı : Unvanı Adı ve SOYADI Prof. Dr. İ. Hakkı ALTAŞ

iii
ÖNSÖZ

Motorlu taşıtların yaygınlaşmasından itibaren karayollarını düzenlemek üzere
çeşitli sinyalizasyon sistemleri kullanılmaya başlanmıştır. Trafik akışının çok olduğu
karayolu bağlantı noktalarında bu sinyalizasyon sistemleri yetersiz kalmaktadır. Sadece
süreli trafik lambaları kullanılan kavşaklarda aşırı bekleme ve tek yönde yığılma söz
konusu olmaktadır. Bu proje bu sorunun giderilmesini amaçlamaktadır.

Projemize görüşleriyle yön veren ve desteğini hiç esirgemeyen değerli hocamız
Sayın Yrd. Doç. Dr. Halil İbrahim OKUMUŞ hocamıza teşekkürü borç biliriz.
Bölümümüz laboratuarlarını ve imkânlarını kullanmamızı sağlayan Bölüm Başkanımız
Prof. Dr. İ. Hakkı ALTAŞ’a ve Bölümümüz Dekanlığı’na teşekkür ederiz. Laboratuar
çalışmalarımızda yardımları dokunan okulumuz öğretim üyelerinden Sayın Prof. Dr.
İ.Hakkı ÇAVDAR’a, okulumuz akademik personellerinden Sayın Öğr. Gör. Emre
ÖZKOP’a, Sayın Arş. Gör. Ayhan YAZGAN’a, Sayın Arş. Gör. Efe İsa TEZDE’ye,
Sayın Arş. Gör. Yiğit MAHMUTOĞLU’na, Tek. Ömer Köse’ye, Kurtuluş DEMİR’e,
Baki AYDIN’a, Mustafa ÇİÇEK’e, eğitim öğrenim hayatımız boyunca üzerimizde
emeği geçen bütün hocalarımıza ve projemizde bize yardımı dokunan arkadaşlarımıza
teşekkür ederiz.

Beş yıllık öğrenim süresi olan bölümümüzde sekiz yıldır öğrenim görmemize
rağmen maddi ve manevi desteğini bizlerden hiç esirgemeyen her zaman yanımızda
olan ailelerimize teşekkür ederiz.

Samed LALE Cihad ÖZYURT
Trabzon 2012

iv
İÇİNDEKİLER

Lisans Bitirme Projesi Onay Formu ……………………… iii
Önsöz ……………………… iv
İçindekiler ……………………… v
Özet ……………………… vii
Semboller Ve Kısaltmalar ……………………… viii

1. Giriş 1
2. Teorik Altyapı 2
2.1. Trafik Sinyalizasyon Sistemi ……………………… 2
2.1.1. Trafik Lambaları ……………………… 2
2.2. Algılayıcı ……………………… 3
Algılayıcıların
2.2.1. ……………………… 3
Sınıflandırılması
2.2.1.1. Optik Algılayıcılar …………………… 3
2.3. Kontrolör ……………………… 6
2.3.1. PLC ……………………… 6
2.3.2. PLC’ nin Avantajları ……………………… 7
2.3.3. PLC’ nin Komutları ……………………… 7
2.3.3.1. Normalde Açık Kontak …………………… 7
2.3.3.2. Normalde Kapalı Kontak …………………… 8
2.3.3.3. Sanal Röle …………………… 8
2.3.3.4. Yükselen Kenar …………………… 8
2.3.3.5. Düşen Kenar …………………… 9
2.3.3.6. Zaman Rölesi …………………… 9
2.3.3.7. Taşıma Komutu (move) …………………… 10
3. Tasarım 11
3.1. Trafik Sinyalizasyon Sistemi ……………………… 11
3.1.1. Trafik Lambaları ……………………… 11
Trafik Lambaları Sürücü
3.1.2. ……………………… 12
Devresi
3.2. Algılayıcı ……………………… 13
3.2.1. Algılayıcı Devresi ……………………… 14
3.2.2. Verici Devre ……………………… 14
3.2.3. Alıcı Devre ……………………… 18
3.2.4. Alıcı - Verici Devre Uyumu ……………………… 20
3.3. Kontrolör ……………………… 23
Projede Kullanılan PLC
3.3.1. ……………………… 23
Programı
Akıllı Kavşak Programının
3.3.2. ……………………… 28
Network Açıklamaları
v
3.4. Akıllı Kavşağın Çalışma Prensibi ……………………… 30
4. Simulasyon Çalışmaları 34
Akıllı Kavşak Programının S7 – 200
4.1. ……………………… 34
Simulatöründeki Testi
5. Sonuçlar 35
6. Değerlendirme 36

Kaynaklar ……………………… 37
Ekler
……………………… 38
Ek 1:Programın Komut Dizimi
Ek 2:Standart ve Kısıtlar Formu ……………………… 41
Özgeçmiş ……………………… 43

vi
ÖZET

Bu projede PLC ile akıllı kavşak tasarlanmıştır. Akıllık kavşak sistemi genel
olarak araç yoğunluğunu ve araç geçişlerini algılayarak, bu durumların farklı
kombinasyonları için çözümler üreten bir yapıdır.
Akıllı kavşak sistemi, üç kısımda ele alınmıştır. Birinci kısım sinyalizasyon
sistemi, ikinci kısım algılayıcı devreler, üçüncü kısım ise kontrolördür. Algılayıcı kısım
kavşağın durumu ile ilgili kontrolörü bilgilendirerek, kontrolör ise algılayıcı kısımdan
gelen bilgilere ve içinde yazılı olan sürücü programa göre sinyalizasyon sistemini
sürmektedir.
Sinyalizasyon sistemi için 110x110cm’ lik bir plaka üzerinde gerçek bir kavşağın
minyatürü oluşturulmuştur. Algılayıcı sistem olarak, bir Ir verici ve alıcı devre
tasarlanmıştır. Algılayıcı devrenin çıkışları PLC girişlerine uygulanmıştır. PLC için
yazılan program simulasyon yardımıyla test edilmiştir.
Oluşturulan sistemle trafik akışının daha düzgün bir hale gelmesi ve trafikte daha
az bekleyerek hem yakıt tasarrufunu sağlamak hem de çevre kirliliğini önlemek
amaçlanmıştır.

vii
SEMBOLLER VE KISALTMALAR

Bu projede kullanılan semboller ve kısaltmalar aşağıda açıklamalarıyla verilmiştir.

V Volt
A Amper
mA Miliamper
Ω Ohm
M Metre
cm Santimetre
nm Nanometre
s Saniye
kHz Kilohertz
pH Hidrojen gücü
LED Işık yayan diyot(Light Emiting Diode)
Ir Kızılötesi (Infrared)
PLC Programlanabilir mantık kontrolör (Programmable Logic
Controller)
CPU İşlemci
NO Normalde açık (Normally Open)
NC Normalde kapalı (Normally Close)
T Periyot
t Zaman
L Endüktans
R Direnç
C Kapasite
U Gerilim
E Gerilim
i Akım

viii
ix
1. GİRİŞ

Gelişen teknoloji sayesinde motorlu taşıtların üretimi kolaylaşmış bu sayede
motorlu taşıt kullanımı günümüzde yüksek oranda artmıştır. Bunun sonucunda
karayollarında trafik yoğunluğu artmıştır. Bu yoğunluk trafikte kargaşaya bu da
kazalara neden olmaktadır. Kazaları önlemek için trafikte sinyalizasyon sistemleri
kullanılmaya başlanmıştır. Fakat günümüzde kullanılan sinyalizasyon sistemleri,
yoğunluğu düzenleyebilecek biçimde programlanmadığından trafikte aşırı beklemeye ve
yığılmalara sebep olmaktadır. Bu da motorlu taşıt kullanıcılarına hem zaman
kaybettirmekte hem de fazla yakıt kullanmalarına neden olmaktadır. Fazla yakıt
kullanımı hem ülke ekonomisine ve çevreye zarar vermektedir.

Günümüzdeki sistemler insanların trafikte zaman kaybetmelerini azaltacak şekilde
geliştirilerek yeniden düzenlenebilir. Bunun için kavşaklardaki sinyalizasyon
sistemlerini yoğunluğu algılayabilecek şekilde geliştirerek, yoğun olan yöne trafik akış
izni verecek şekilde programlanırsa bu sorunun ciddi oranda ortadan kaldırmış oluruz.

Akıllı kavşak sistemi anlık olarak trafik akışını algılayıp trafiğin yoğun olduğu
tarafa geçiş üstünlüğü vererek trafik akışını hızlandırır. Böylece bir yönde araç yokken
diğer yön beklemek zorunda kalmadan yoluna devam edebilir.

Gelişmiş ülkelerde, bu sistem yaygın olarak kullanılmakta, bunun sayesinde
emisyon oranı büyük ölçüde azaltılmış ve yakıt tüketiminde azalma gözlenmiştir.
Ülkemizde ise bu sistem sadece birkaç kavşak da kullanılmaktadır. Yakın zamanda Orta
Doğu Teknik Üniversitesi yazılım mühendisliği öğrencilerinin gerçekleştirdiği akıllı bir
kavşak sistemi Antalya’da bir kavşakta kullanılmaya başlandı. Bu sistemin o bölgedeki
trafik akışını büyük ölçüde rahatlattığı belirlendi. Tasarladığımız sistem şu anda
uygulanmakta olan sistemlerden farklı olarak algılayıcı olarak kamera yerine kızılötesi
sensörler yardımıyla yoğunluğu algılamaktadır.

Sistemimiz üç ana kısımdan oluşmaktadır. Bunlar; trafik sinyalizasyon sistemi,
algılayıcılar ve kontrolördür.