Merhaba arkadaşlar bu yazımda sizlere endüstride kullanılan PLC sistemlerinin hangi haberleşme sistemlerini kullandığını detaylı bir şekilde anlatmaya çalışacağım.
Kafanızda bir sistematik oluşması açısından aşağıda anlatacağım konu başlıklarını verdim.
1. Haberleşme Teknikleri
– N:N Network Yöntemi İle Haberleşme
– Paralel Link
2. Haberleşme Protokolleri
2.1 Endüstriyel Ağlar
- RS232
- RS485
2.2 BUS Protokolleri
- ModBus
- ProfiBus
- FieldBus
- AS-i Protokolü
- InterBus Protokolü
- Hart Protokolü
- CanBus
- DeviceNet
2.3 Scada
1. Haberleşme Teknikleri
PLC’lerin haberleşmesinde çok farklı yöntemler kullanılmaktadır. Bunlara örnek olarak N:N network, Paralel Link, Computer Link, Protokolsüz haberleşme ve isteğe bağlı programlanabilir port üzerinden haberleşme verilebilir.
N:N Network Yöntemi İle Haberleşme
Bu yöntem kullanılarak en fazla sekiz PLC birbiri ile bağlanabilir. Haberleşmenin yapılabilmesi için her bir PLC üzerinde özel olarak bazı kelime ve bit aygıtları ayrılmıştır. Haberleşme yapılırken her bir PLC, kendisi için ayrılmış olan en fazla 64 bit ve 8 kelime aygıtını kullanabilir.
Bu yöntem ile haberleşmede, öncelikle haberleşme kartları her bir PLC üzerine takılmalıdır. Bu işlemden sonra gerekli olan parametre ayarları yapılmalıdır. Bundan sonra da her bir PLC için ladder diyagramı kullanılarak yapılmış olan programlar PLC’lere yüklenir. PLC üzerinde yapılan ayarlamaların tamamı, stop modundan run moduna geçildiğinde aktif olacaktır. Bu yöntem kullanılırken bazı bit ve kelime aygıtları ortak aygıt olarak set edilir. Bu aygıtlar diğer PLC’ler üzerinden kontrol edilebilir.
Kablo bağlantısı yapılırken kullanılan dirençler, kablonun iki ucunda bulunan (ilk ve son) istasyonlara takılır. Bu dirençlere terminal direnci denir.
Paralel Link
Paralel link, karşılıklı olarak bağlanan iki PLC’nin haberleştirildiği yöntemdir. Haberleşme kartı olarak, N:N ağında olduğu gibi RS485 kartı kullanılır. Bu haberleşme yönteminde ortak olarak kullanılan yardımcı röle ve veri kaydedicisi vardır. Bu ortak aygıtlar, her iki PLC tarafından da otomatik olarak haberleşirler. Bağlantı şekli Normal ve Yüksek Hız Mod’u olmak üzere ikiye ayrılır.
Normal Mod Bağlantısı:
Yüksek Hız Mod Bağlantısı:
2. Haberleşme Protokolleri
2.1. Endüstriyel Ağlar
RS 232: Seri iletişim gerçekleştiren cihazlar arasında, bu tür asenkron iletişimi sağlamak amacıyla geliştirilen bir haberleşme standardıdır. İlk olarak 1962 yılında RS-232 standardı, daha sonra 1969 yılında RS-232C standardı ortaya çıkmıştır. RS-232D standardı ise 1987 yılında RS-232C standardının geliştirilmesiyle ortaya çıkmıştır. RS-232C standardında en çok kullanılan konnektör, , 9 pinli DB 9’dur.
 |
| DB9 Konnektörü |
RS 485: RS-485, yine bir seri haberleşme standardıdır. Sadece iki kablo ile haberleşme imkânı sağlar. Bu kablolardan biri Tx ucuna diğeri de Rx ucuna bağlanmalıdır. RS485 arayüzü üzerinden çeşitli protokoller (örneğin ModBus ProfiBus gibi) ile haberleştirme yapabiliriz. RS-485 ile daha uzun mesafelerde güvenli haberleşme imkânı sağlanmıştır.
Detaylı Bilgi İçin;
2.2 BUS Protokolleri
ModBus Protokolü
PLC’ler arası seri haberleşme protokolü olarak MODICON firması tarafından ortaya çıkarılan Modbus, basit ve güçlü yapısı sayesinde endüstride en çok kullanılan protokoldür. Farklı cihazlar arasındaki haberleşmeyi sağlayabilen, sunucu-istemci tabanlı bir protokoldür. Dolayısıyla veriler bir cihazdan alınıp bir veri merkezinde toplanabildiği ağ sistemidir. Açık bir protokoldür. Üreticiler herhangi bir ücret ödemeden kullanabilir.
Cihazlardan alınan veriler bir merkezde toplanabilir. RS 232 seri haberleşme standardı kullanır. Uzun mesafelerde ise RS 485 standardı kullanılabilir. Modbus’da veriler 1 ve 0’lar şeklinde taşınmaktadır. Her bir voltaj seviyesi cihazlar arasında çok hızlı bir şekilde iletilir. Bu hız “baud” olarak adlandırılır.
RTU ve TCP/IP olmak üzere iki çeşittir.
Modbus RTU byte’ları bölerek taşıma mantığına dayanır. Böylece daha hızlı iletişim sağlanır.
Modbus, aygıtları programlamak ve Master/Slave sistemlerini izlemek için de kullanılır. Modbus ağında 1 Master ile birlikte 247 Slave cihaz bulunabilir. Master cihaz, Slave cihazlardan aldığı verilere göre yine Slave cihazları yönetebilir, Slave cihazlardan veri alıp cihazlara veri yazılmasını sağlayabilir.
ProfiBus Protokolü
Özel bir arabirime ihtiyaç duymadan farklı üreticilerin cihazları arasında haberleşmeyi sağlayan Profibus, üreticiden bağımsız açık saha protokolüdür. Hızlı veri alışverişi sağlar. Böylelikle yüksek hız gerektiren kritik uygulamalar ve karmaşık yapıdaki haberleşme işlerinde yaygın olarak tercih edilirler. Geniş ölçekli üretim ve proses otomasyonu için tasarlanmıştır. Bu protokolde cihazların değiştirilebilmesi mümkür. Profibus’ta her bir bus bölümüne 32, toplamda 126 katılımcı bağlanabilir. Çevre birimleri slave’ler ve saha elemanları çalışma esnasında takıp çıkarılabilir özelliktedir. 2 damarlı blendajlı kablo veya optik iletkenler yardımıyla veri transferi gerçekleştirilir.
Profibus, kullanım alanına ve tipine göre, 3 farklı haberleşme protokolleri (DP-PA-FMS) sunar.
Profibus DP (DP-Decentralized Periphery/Dağıtılmış Çevre): Fiziksel yapı olarak RS485 veya fiber optik alt yapısını kullanan Profibus DP, en çok kullanılan haberleşme tipidir. Hız, etkinlik ve düşük bağlantı maliyeti özellikleri sebebiyle tercih edilir. Merkezi dağıtılmış cihazlarla ve akıllı saha cihazları ile haberleşme sağlanabilir
Profibus FMS (FMS-Fieldbus MessageSpecification/Saha Veri Yolu Mesaj Tanımlaması): Genel bir haberleşme tipi olan FMS, DP gibi fiziksel haberleşme yapısı olarak RS485 ve fiber optik alt yapısını KULLANIR. Akıllı kontrol aygıtlar arasındaki haberleşme için gelişmiş uygulama fonksiyonlarını sunar. TCP/IP' nin gelişiminin ve kullanımının hızla artması FMS’yi olumsuz etkilemektedir.
Profibus-PA (PA-Process Automation/Süreç Otomasyonu): DP ile aynı master üzerinde çalışan PA, genellikle proses otomasyonunda kullanılır.
FieldBus Protokolü
Fieldbus, akıllı ölçüm ve kontrol cihazları arasındaki dijital, iki yollu, çoklu noktalı (multi-drop) iletişim bağlantısıdır.
Yüksek çözünürlüklü ölçme ve yüksek güvenilirlik sağlayan Fieldbus, aynı zamanda kendini test edebilme özelliğine sahiptir ve bu protokolde yuvarlama kaybı da yoktur. Çok fonksiyonlu saha birimlerinin oluşu dolayısıyla çok ciddi bir pazar payına sahip bir protokoldür. Kurduğu döngülerle PLC sistemlerini kendi aralarında haberleştirebilir. Aynı zamanda bu döngüler sayesinde tesislerde, geniş ölçekli elektronik elemanlar arasında herhangi bir arıza durumunda arızanın yerini önceden tespit ederek kullanıcıya tam olarak gösterebilir.
AS-i Protokolü
AS-i (Aktüatör Sensör-Arayüzü), PLC, DCS ve PC tabanlı otomasyon sistemlerinde kullanılan bir endüstriyel iletişim protokolüdür. Paralel kablolamaya göre en basit alternatiftir. Henüz tam anlamıyla standartlaşmaya gidememiştir. Son derece basit ve ucuz olmasını yanı sıra oldukça güvenilir bir sistemdir. Özel veri dönüştürücülerle Profibus DP sinyalleri AS-i formatına çevrilerek kullanılabilir. Temelde algılayıcıdan gelen sinyalleri işler ve aktüatörleri yöneten valfleri kontrol eder. Bu iş için standart giriş/çıkış modülleri vardır. Sisteme Master ve buna bağlı en fazla 31 alt düzey kontrol sistemi bağlanabilir. AS-i, doğrudan bağlanabildiği otomasyon sisteminde, başka bir alt sistemin mantıksal komponent grubu olarak da bulunabilir.
InterBus Protokolü
Kontrol sistemleri arasında (PC, PLC, otomasyon kontrolörleri vb.) veri aktaran seri bus sistemidir. Phoenix Contact firması tarafından geliştirilmiştir. Çift yönlü veri iletişimi gerçekleştiren sistem kapalı alan topolojisi ile haberleşme sağlar.
Hart Protokolü
HART (Highway Addressable Remote Transducer), akıllı sistemler ile izleme sistemi arasında analog kablolar kullanarak dijital bilgileri göndermemizi ve almamızı sağlayan protokoldür. Ana sistemler ile akıllı cihazlar arasındaki veri iletişimini çift yönlü olarak sağlar. Maksimum iletim hızı kullanılan fiziksel katmana bağlıdır. En önemli özelliği 4-20 mA üzerinden kablolama gereçleriyle iletişim kurabilir.
CanBus Protokü
1980’lerde Robert Bosch tarafından geliştirilmiştir. Birden çok kablodan veri transferi yerine, tek bir kablodan yazılım kontrollü veri transferi amaçlanmaktadır. En yaygın kullanım alanı otomotiv sektörüdür.
Yüksek performans ve güvenilirliği nedeniyle endüstriyel kontrol uygulamalarında kullanılır. İstatiksel ve olasılık hesapları sonucunda 1 asırda 1 tane mesaj hatası yapabileceği tespit edilmiştir. Akıllı sensör ve motor kontrolleri, asansörler, makine kontrol birimleri, trafik sistemleri, akıllı binalar ve laboratuar gibi alanlarda maksimum 1Mbit/sn’lik bir hızda veri iletişimi sağlar. Canbus iletişimi Nesne, İletim ve Fiziksel katman olmak üzere üç alt bölüme ayrılır. Tüm üniteler iletim hattına eşit öncelikli veri yollama hakkına sahiptir. (Multimaster)
DeviceNet Protokolü
Akıllı sensör ve aktüatörler için Allen-Bradley tarafından geliştirilen endüstriyel iletişim protokolü olan DeviceNet ile düşük seviyeli aygıtlara bağlanılabilir ve PC veya PLC gibi daha üst seviyeli aygıtlarla haberleşme sağlanabilir. CAN mimarisi üzerine kurulan DeviceNet açık ve düşük maliyetlidir. Güvenilirlik ve performans ihtiyaçlarını karşılamak için tasarlanmış, kararlı yapıya sahip DeviceNet, kararlı bir yapıya sahip olmasıyla kendini ispatlamış bir protokoldür. Bu protokolde her aygıt ve kontrolör ağda bir düğümdür.
Mesaj sıralama önceliği bulunan, çok yönlü iletişim yapısına sahip üretici-tüketici protokoldür. I/O ve açık mesajlaşmayı destekler. Endüstriyel kontrolörlerle I/O cihazlarını birbirine bağlar ve bu cihazlar arasında iletişim sağlar. Önemli özelliklerinden birisi de ağdan güç elde etmesidir. Bunun sonucunda sınırlı güç gereksinimi durumunda ağdan güç almalarını sağlar. En güç durumlarda bile aygıt seviyesi hata teşhisi ve tespitlerini yapabilir.
2.3. SCADA
Supervisory Control And Data Acquisition kelimelerinin ilk harfleri ile oluşturulan SCADA; “Merkezi Denetleme Kontrol ve Veri Toplama” sistemi olarak adlandırılmaktadır. SCADA sistemleri geniş alana yayılmış tesislerin tek bir merkezden bilgisayar, cep telefonu veya tablet gibi cihazlarla izlenebildiği bir sistemdir ve temel olarak bir yazılımdır. Tek bir cihazdan kullanılabileceği gibi ağ bağlantılarıyla birden fazla bilgisayar ve taşınabilir cihazla kontrol ve izleme yapılabilir.
Aşağıda SCADA Örnek Programı Fabrika Simülasyon programı verilmiştir.
