Endüstriyel İletişim Protokolleri

👤Kenan Uğur, Elektrik ve Elektronik Mühendisi - Bemis Grup
Günümüzde otomasyon, mekatronik ve kontrol teknolojilerinde kullanılan sensör, aktüatör, valf, röle vb. cihazlar kendi durumları ile ilgili olarak birbirleriyle, PLC’lerle ve bilgisayarlarla haberleşmektedir. Böylece bilgi akışı sağlanarak veri toplama, veri işleme, veri analizi işlemleri gerçekleştirilmektedir. Endüstriyel iletişim protokollerini kullanan cihazlar; bilgisayar, PLC, gömülü kontrolör, SCADA, RTU vb. cihazlarla haberleştiği ve bilgisayarlar da dijital dünyada çalıştığı için bilgisayar haberleşme tekniklerini bilmek protokolleri anlamamız için olmazsa olmaz bir adımdır. “İletişim” sözcüğü; veri akışı, protokol gibi sözcükleri akla getirmekte olup endüstride kullanılan protokolleri “endüstriyel iletişim protokolleri” olarak tanımlamak daha doğru olacaktır. Endüstriyel iletişim protokolleri olarak; Fieldbus, Profibus, Modbus, CanBus, DeviceNet, ControlNet, AS-i ve Hart en bilinenleridir. Bu protokollerden yoğun olarak kullanılan Fieldbus, Profibus, Modbus ve Canbus’tan kısaca bahsedelim. Fieldbus Endüstriyel otomasyon sisteminde kontrolör, sensör, servo motor ve bilgisayardan oluşan saha ağına Fieldbus denir. Büyük tesislerde çok geniş ölçekli elektrik, elektronik elemanlar kullanıldığında Fieldbus sistemi kendi aralarında birçok loop (döngü) oluştururlar ve bu döngüler herhangi bir arıza durumunda arızanın kullanıcıya yerini tam olarak gösterecek şekilde (bilgisayarla konsoldan bağlanarak) yapılandırılabilir. Bu da zamandan ve onca emekten sizi kurtarabilir. Elbetteki Fieldbus sadece arıza tespitinde kullanılmıyor. Genellikle Fieldbus, PLC’leri kendi aralarında da yine loopları (döngüler) kurarak sistemleri haberleştirebiliyor. Avantajları • Yüksek çözünürlüklü ölçme, yuvarlama kaybı yoktur. • Yüksek güvenilirlikli veri iletişimi. • Kendini test eden özelliği. • Çok fonksiyonlu saha birimlerinin oluşu. Profibus Profibus haberleşme sistemi Siemens’in de içinde bulunduğu birçok PLC üretici firma tarafından geliştirilen ve standart olarak kabul edilen bir ağ sistemidir. Profibus otomasyon cihazı ile merkezi olmayan cihazlar arasında hızlı bir şekilde veri alışverişini sağlayan bir haberleşme sistemidir. Özellikle PLC’nin merkezde, çevre birimlerinin (slave) çalışma sahasında (işin yapıldığı yerde) olduğu durumlarda iletim hatlarının oluşturulması çok kolay bir şekilde gerçekleştirilmektedir. Merkezdeki CPU (master) giriş bilgilerini slave’lerden okur, bunları işler ve çıkış bilgilerini slave’lerin çıkışlarına yazar. Profibus teknik özellikleri • Her bir bus bölümüne 32, toplam 126 katılımcı bağlanabilir. • Çevre birimleri (slave’ler ve saha elemanları (sensör, motor) çalışma esnasında takılıp çıkarılabilir. • Veri transferi iki damarlı blendajlı kablo veya optik iletkenler ile yapılır. • Veri iletim mesafesi elektrik kabloları ile 12 km, optik kablolar ile 23,8 km kadar olabilir. • Modüler değiştirme ve cihazların değiştirilebilmesi mümkündür. CanBus Açılımı “Controller Area Network Bus” olan yani “Kontrol Alan Ağı Veriyolu”dur. 1980’lerde Robert Bosch tarafından otomotivde kablo yumağı yerine bir kablodan yazılım kontrollü veri transferini sağlamak amacıyla geliştirilmiştir. CAN, otomotiv endüstrisindeki en bilinen haberleşme sistemidir. Her ne kadar başlangıçta yalnızca otomotiv uygulamaları için tasarlanmış olsa da yüksek performansı ve güvenilirliğinden dolayı birçok dağınık endüstriyel kontrol uygulamalarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Güvenliğin çok önemli olduğu gerçek zamanlı uygulamalarda da kullanılır.   CanBus, otomobil elektroniği, akıllı motor kontrolü, robot kontrolü, akıllı sensörler, asansörler, makine kontrol birimleri, kaymayı engelleyici sistemler, trafik sinyalizasyon sistemleri, akıllı binalar ve laboratuvar otomasyonu gibi uygulama alanlarında maksimum 1Mbit/sn’lik bir hızda veri iletişimi sağlar. Motor, fren, klima, takograf, yakıt tüketimi, toplam kilometre vb. araç içinde birçok bilgi CanBus entegre birimi ile veri depolaması sağlanmaktadır. Modbus 1979 yılında MODICON firması tarafından PLC’ler arası seri haberleşme protokolü olarak ortaya çıkarıldı. Basit ve güçlü bir protokol olması dolayısıyla endüstride en çok kullanılan haberleşme protokolü oldu. Şu anda yaygın olarak PLC ve SCADA sistemlerinde kullanılmaktadır. MODBUS RTU MODBUS haberleşmesinde en sık kullanılan haberleşme protokolüdür. Cihaz seri port üzerinden bilgisayar veya PLC’ye bağlanılabilmektedir. MODBUS TCP/IP MODBUS TCP/IP protokolü sayesinde cihaza bağlı bir PC gerektirmeden cihazın WAN veya LAN ağının bir elemanı gibi (internet ve ağ üzerinden) izlenmesi sağlanmaktadır. Ağ tabanlı erişimi desteği sayesinde cihaza gerçek zamanlı olarak erişilebilmektedir.