IoT / PLC Tabanlı Düşük Tüketimli Çamaşır Makinesi Yönetimi

Abstract

Sera gazların neden olduğu küresel ısınmanın etkileri her geçen yıl daha belirgin şekilde his edilmeye başlanmıştır. Bu durum enerji ve su kullanımlarının daha kontrollü ve verimli tüketilmesini zorunlu kılmaktadır. Bunu sağlamak için yeşil teknolojilerin geliştirilmesi ve kullanılması bir zorunluluk haline gelmiştir. Çamaşır makinelerin su ve enerji tüketimini daha düşük hale getirmek için modern çamaşır makineleri geliştirilmektedir. Bu verimi yükseltmenin bir yolu çamaşır makinelerin işletilmesinin PLC’ler ile daha etkin bir şekilde sağlanmasıdır. Çamaşır makinesi kontrol sistemleri, teknolojik gelişmelere paralel olarak mekanik kontrolden elektro-mekanik, elektronik ve son olarak PLC tabanlı kontrol sistemlerine evrilmiştir. Bu gelişim süreci, çamaşır makinelerinin daha fazla program seçeneği sunmasını, su ve enerji tasarrufu yapmasını, farklı kumaş türleri için özel yıkama seçenekleri sağlamasını ve kullanıcı dostu arayüzler geliştirmesini mümkün kılmıştır. Diğer taraftan PLC sistemleri, IoT cihazlarıyla birleşerek uzaktan izleme ve yönetim imkanı sunmaktadır. Bu, gerçek zamanlı veri analizi, önleyici bakım stratejileri ve üretim planlaması gibi avantajlar sağalmaktadır. Teknolojinin ilerlemesi ve özellikle endüstri 4.0 ile, IoT teknolojisinin ve yapay zekanın gelişmesi bir çok farklı yeni uygulama alanları ortaya çıkarmıştır. Bu teknolojinin gelişmesi; Akıllı ev otomasyonlar, akıllı şehirler, akıllı tarım, akıllı ulaşım gibi pek çok alanda olmuştur. Günümüzde yurtlarda, kurumlarda, lojmanlarda ve otel gibi birçok toplu yaşam alanlarında merkezi çamaşırhaneler bulunmaktadır. Ancak bu çamaşırhanelerde, yüksek güç tüketimine sahip çamaşır makineleri birbirinden bağımsız çalışmaktadırlar. İşletimleri ve yönetimleri gömülü sistem şeklinde, CPU tabanlı çalışarak sağlanmaktadır. Ancak bunların enerji yönetimleri, su sarfiyatları, arıza verme ihtimallerin önce den değerlendirilmesi, yapay zeka ve makine öğrenmesi gibi merkezi bir sistem üzerinde yapılması; Gerçek zamanlı veri toplama ve analiz, uzaktan kontrol ve izleme, öngörü bakımı, verimlilik ve enerji tasarrufu gibi birçok avantajlar sağlayabilecektir. Bu çalışmada PLC merkezli çalışan çamaşır makinelerin IoT tarafından yönetilmesini sağlayan çoklu çamaşır makinesi yönetim sistemin simülasyon çalışması gerçekleştirilmiştir. Gerçekleştirilen çalışma, farklı yerleşim alanlarında bulunan Laundry gibi çoklu çamaşır makilerin bağılı bulunduğu çamaşırhanelerin IoT üzerinden takip edilmesi ve yönetilmesinin alt yapısını oluşturmaktadır. Çalışma sistemin blok yapısını ve bu tip bir sistemin yönetilmesini ve izlenmesini sağlayacak, PLC ile IoT entegrasyonunu incelemekte ve bunun için geliştirilmiş simülasyon çalışmasını ortaya koymaktadır. Geliştirilen çalışmada ayrıca performans optimizasyonu, süre optimizasyonu, bellek kullanımı optimizasyonu, enerji ve su verimliliği optimizasyonu gibi teknikler Siemens Ladder Diyagramları kullanılarak geliştirilmiştir.

Keywords

• PLC
• Siemens Ladder Diyagramları
• IoT Bulut
• Endüstriyel Otomasyon
• Çamaşır Makinesi

IoT / PLC Based Low Consumption Washing Machine Control

Abstract

The effects of greenhouse gases have been increasingly felt every year due to global warming. This situation necessitates more controlled and efficient consumption of energy and water. To achieve this, the development and use of green technologies have become essential. Modern washing machines are being developed to reduce water and energy consumption. One way to enhance this efficiency is by operating washing machines more effectively with Programmable Logic Controllers (PLCs). Washing machine control systems have evolved from mechanical control to electromechanical, electronic, and finally PLC-based control systems in line with technological advancements. This development process has enabled washing machines to offer more program options, conserve water and energy, provide special washing options for different fabric types, and develop user-friendly interfaces. On the other hand, PLC systems, when combined with IoT devices, offer the capability for remote monitoring and management. This provides advantages such as real-time data analysis, preventive maintenance strategies, and production planning. The advancement of technology, especially with Industry 4.0, has given rise to many new application areas, particularly the development of IoT technologies and artificial intelligence. This advancement has led to smart home automation, smart cities, smart agriculture, smart transportation, and many other fields. Today, there are centralized laundries in many communal living spaces such as dormitories, institutions, lodgings, and hotels. However, in these laundries, high-power-consuming washing machines operate independently of each other. Their operations and management are conducted in an embedded system manner, utilizing CPU-based systems. However, energy management, water consumption, and the potential for malfunctions can be better evaluated through a centralized system using technologies like artificial intelligence and machine learning. This could provide significant advantages such as real-time data collection and analysis, remote control and monitoring, predictive maintenance, efficiency, and energy savings. This study involves the simulation of a multi-washing machine management system that allows PLC-based washing machines to be managed by IoT. The work conducted lays the groundwork for monitoring and managing multiple washing machines, such as those found in laundry facilities located in different settlement areas, via IoT. The study examines the block structure of the system and how to manage and monitor such a system, highlighting the integration of PLC with IoT, as well as presenting a developed simulation study for this purpose. Additionally, techniques for performance optimization, time optimization, memory usage optimization, and energy and water efficiency optimization have been developed using Siemens Ladder Diagrams

Keywords

• PLC
• Siemens Ladder Diagrams
• IoT Cloud
• Industrial Automation
• Washing Machine

References

1. [1] İ.Ç.Sezer, Yerküremiz Isınırken, Bilim ve Teknik Dergisi, Tübitak, Temmuz 2020.
2. [2] M.Kural, H.P. Kumar, Automatic Washing Machine using PLC, International Journal of Software & Hardware Research in Engineering, ISSN-2347-4890 Vol.6 Issue 9 September, 2018.
3. [3] J.Breckling, Ed., The Analysis of Directional Time Series: Applications to Wind Speed and Direction, ser. Lecture Notes in Statistics. Berlin, Germany: Springer,vol. 61,1989,
4. [4] S. M. Metev and V. P. Veiko, Laser Assisted Microtechnology, 2nd ed., R. M. Osgood, Jr., Ed. Berlin, Germany: Springer-Verlag, 1998.
5. [5] R. E. Sorace, V.S. Reinhardt, and S. A. Vaughn, “High-Speed Digitalto-RF Converter,” U.S. Patent 5 668 842, Sept. 16, 1997.
6. [6] M. A Öner, S. Solak, PLC Tabanlı Uygulamalar: Mill Makinelerinde Oluşacak İş Kazalarının PLC Kullanılarak Önlenmesi, European Journal of Science and Technology No. 20, pp. 101-110, December 2020.
7. [7] M. Shell. (2002) IEEEtran homepage on CTAN. [Online]. Available: http://www.ctan.org/texarchive/macros/latex/contrib/supported/IEEEtran/
8. [8] M. Wegmuller, J. P. von der Weid, P. Oberson, and N. Gisin, “High Resolution Fiber Distributed Measurements with Coherent OFDR,” in Proc. ECOC’00, Paper 11.3.4, p. 109, 2000

9. [9] J. Padhye, V. Firoiu, and D. Towsley, “A stochastic model of TCP Reno congestion avoidance and control,” Univ. of Massachusetts, Amherst, MA, CMPSCI Tech. Rep. 99-02, 1999.
10. [10] Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specification, IEEE Std. 802.11, 1997.
11. [11] J.Grum, İndüksiyonla Isıtma Sistemlerinin İncelenmesi ve bir Uygulama Devresinin Gerçekleştirilmesi. Fen Bilimleri Enstitüsü. Yıldız Teknik Üniversitesi ,2013.
12. [12] K.G. Shankar, Control of Boiler Operation using PLC-SCADA. Proceeding of the International Multi Conference of Engineering and Computer Scientists ,Hong Kong, 2008.
13. [13] W. Bolton, Programmable Controllers Theory and Implementation, Book, Atlanta. ,2015.
14. [14] Bolton W, Programmable logic controllers. Newnes, book, Atlanta. 2015.
15. [15] L.Yang, Y.Cai, J.Cao, Automatic Washing Machine Control System Based on PLC, Frontiers in Computing and Intelligent Systems, ISSN: 2832-6024,Vol. 11, No. 2, pp53-58, 2025.
16. [16] Huawei info finer,https://info.support.huawei.com/infofinder/encyclopedia/en/PLC-IoT.html, [online]: 01.06.2025.
17. [17] H.Erdoğan, K.Küçük, Endüstriyel IoT Bulut Uygulamaları için Düşük Maliyetli Modbus/MQTT Ağ Geçidi Tasarımı Gerçekleştirilmesi. Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, s 170-183, 2020.
18. [18] V. C. Gungor, B.Lu, G. P. Hancke, Opportunities and Challenges of Wireless Sensor Networks in Smart Grid.IEEE Transactions on Industrial Electronics,, ISSN:3557–3564, vol. 57, 2010.
19. [19] Y. Chen, X. Zhang , Design and Implementation of Smart Home System Based on PLC and IoT. IEEE International Conference on Smart Grid and Electrical Automation (ICSGEA), 2019.