Fieldbus Hakkında Her Şey

ilkay Şahin
22 Min Read

Sanayi  uygulamalarında,  veri  toplamak  ve  işlemek  için  gerekli  işin  çoğu,  merkezi işlemlerin  yapıldığı  yerden  değil  de,  cihazların  kurulduğu  yerden  gelir.  Dijital teknolojinin  nimetlerinden  yararlanmak  isteyen  sanayi  kesiminde,  düşük  seviyeli haberleşme için yeni bir dijital standarda yoğun talep vardır. Bu Standard, Saha Veri Yolu (Fieldbus)olarak tanınır.

Algılayıcı  bakımı  daha  kolaydır.  Test  ve  ölçümleme  gibi  işlemler  uzaktan  kontrol edilebilir  ve  bakım  personeli  tarafından  doğrudan  müdahale  azdır.  Toplanmış verinin kalitesi, süreç kontrolünün kalitesini doğrudan etkiler. FIP,  Fransız,  Alman  ve  İtalyan  firmalarının  ortak  bir  ürünüdür.  İngilizce,  Factory Instrumentation  Protocol  ve  Fransızca,  Flux  Information  Processus’  un  baş harfleridir. FIP,  burulu  çift  iletken  kullanır.  İletim  hızı  31.25  kbit  s – 1 ,   1  Mbit  s – 1 ve  2.5  Mbit  s – 1 dir. Bir  bölüm  için  kullanılan  kablo  boyu,  1  Mbit  s – 1 l i k   işlemlerde  500m’  dir.  Ancak  gerçek hıza  bağlı  olarak  kablo  boyu  değişir.  Birkaç  kısım,  birbirine  tekrarlayıcılar  (Repeater)  ile bağlanır.  Bir  kışıma  bağlanacak  en  fazla  istasyon  sayısı  32  ve  sistemin  tümüne bağlanabilen  en  fazla  istasyon  sayısı  256′  dır.  Bütün  arabirim  işlemleri,  özel  bir bütünleşmiş  devrede  toplanmıştır.  Adına  FULLFIP  denir.  Bu  bütünleşmiş  devre, haberleşme  yapan  cihazın  işlemcisi  (CPU)  ile  diğer  yandan  da  FIP  veri  yolu  ile bağlanır. Birkaç birim aynı anda tüketici olarak hareket ederek aynı mesajı alabilir. Fieldbus, Proses Saha Veri Yolu (Process Fieldbus), Alman sanayicilerinin ürünüdür. Diğerleri  gibi  Fieldbus  da,  OSI  katmanı  1,  2  ve  7′  nin  özelliklerini  birleştirir,  (yani fiziksel ortam, veri bağlantısı ve uygulama) Fieldbus  fiziksel  ortamı,  RS–485  kurallarına  uygun  olarak  burulu  çift  kablosudur. Maksimum  uzunluk,  1200  m’  dir.  (tekrarlayıcı  kullanılarak  4800  m’ye  kadar çıkarılabilir) Veri iletim hızı 9.6 /  19.2 / 187 ve 500 kbit  s – 1 dir.

 Fieldbus İletişim Standartları 

Veri  iletişiminde,  bilginin  seri  ya  da  paralel  iletimine  bağlı  olarak  çeşitli  aygıtlar  ve standartlar  bulunur.  Paralel  veri  iletiminde,  IEEE–488  standardı  en  yaygın  kullanılan standarttır.  Endüstriyel  veri  iletişiminde  ise  seri  veri  iletimine  ilişkin  standartlar  ve protokoller  kullanılır.  Protokol,  iki  iletişim  birimi  arasındaki  haberleşme  hizmetini
yürütmek  için  bite  özgü  bir  anlaşmadır.  Protokol,  fiziksel  kablo  üzerindeki  veri trafiğinin  yapısını  ve  çalışma  modu,  hattı  kurmak  için  gereken  prosedür,  veri saklanması,  iletişim  hızı  gibi  özelliklen  belirler.  Aşağıda  çeşitli  standart  ve protokollere ilişkin bilgiler verilmiştir.

 IEEE–488 Arabirim Standardı

IEEE–488  standardı,  birçok  test  ve  ölçüm  aygıtları  i l e   mikrobilgisayar kontrolörlerinin  ara  bağlantı  araçlarının  özelliklerini  tanımlar.  Otomatik  test ekipmanlarının  (Automatic  Test  Equipment  –  ATE)  uygulamaları  için  en  uygun standart  durumundadır.  Üretim  testlerinden,  karmaşık  çözümlere  ve  çok  özel  ölçü problemlerine  kadar  pek  çok  uygulamada  son  10  yıldır  yaygın  olarak uygulanmaktadır.  Günümüzde  kullanılan  sayısal  voltmetreler,  sinyal  üreticileri  gibi birçok  modern  elektronik  test  ekipmanlarının  ya  da  çevre  elemanlarının  pek  çok parçasında,  ya  standart  olarak,  doğrudan,  IEEE–488  arabirimi,  kullanılmakta  ya  da  bu parçaların geliştirilmesi aşamasında IEEE–488 arabirimi, kullanılmaktadır.

IEEE–488 standardındaki aygıtlar, aşağıdaki gibi sınıflandırılabilirler:
Alıcılar:  Veri  yoluna  bağlanmış  diğer  aygıtlardan  kontrol  sinyalleri  ya  da  verileri  alır. Fakat veri üretmek üzere yapılmamışlardır.

Vericiler: Veri yolundaki veriyi dağıtabilirler. Örnek olarak, sinyal üreteçleri verilebilir.Bununla  birlikte,  veri  yoluna  veri  sunarken,  aynı  anda  çeşitli  alıcılarda  aktif  olabilir (yani veri toplayabilir ya da onları işleyebilir).

Alıcı  ve  vericiler:  Hem  alıcı  hem  vericinin  fonksiyonları  bir  tek  aygıtta  birleşebilir. Böylesi aygıtlar, bir veri yolundan gelen veriyi toplama, hem de veri aktarma özelliğine sahiptir. Sayısal multimetre, bu sınıfın en tipik örneğidir; önce aralıkları değiştirmek için veri  gönderilir  sonra  okunan  akım,  voltaj  ya  da  direncin  sayısal  biçimi  veri  yoluna  geri gönderilir.

Kontrolörler: Veri yolundaki verinin akışını yönlendirmek ve işletim olanakları sunmak için  kullanılırlar.  Bir  IEEE–488  içindeki  kontrolör,  aslında  bir  mikrobilgisayardır. Bir  kısım  üreticiler,  IEEE–488  kontrolörlere  dayalı  bir  mikrobilgisayar  üretirken,  bu aslında fonksiyonel olarak, bir Kişisel Bilgisayar (Personel Computer) ya da PC uyumlu bilgisayar gibi üretilir.

 EIA.232.D Arabirim Standardı

Seri  veri  haberleşmesinde  en  yaygın  bilinen  ve  kullanılan  arabirim,  EIA–232-D arabirim  standardıdır.  EIA–232-D  standardı,  önceleri  RS–232  olarak  anılıyordu.Electrical  Industries  Association  (EIA)  kurumu  tarafından  bilgisayarlar  arası,terminaller  arası  ve  modemler  arası  arabirim  tanımlaması  için  yayınlanmıştı.  EIA  ilk zamanlar,  dış  bir  ağa  bağlı,  veri  prosesi  ve  veri  haberleşme  araçları  için  bir  arabirim olarak  yayınlandı,  ancak  bugün,  bu  standart,  birçok  başka  uygulamaların  ortak kullanımındadır.  Örneğin,  bilgisayarların  terminallerle,  yazıcılarla  ve  diğer  dış aygıtlarla  bağlantısında  kullanılır.  Orijinal  tanımlaması,  bazı  terminolojilerin doğmasına sebep olmuştur.

Bunlar:
Veri  Terminal  Ekipmanı      (Data  Terminal  Equiprnent  –  DTE):      Bilgisayar  ve terminaller  gibi  işlemciler  içindir.  Veri  terminal  ekipmanı  (mikrobilgisayar),  bir RS–232  seri  arabirimi  tarafından  veri  gönderme/alma  yeteneğine  sahiptir.  Bundan dolayı seri bir bağlantıyı sonlandırır.

Veri  İletişim  Ekipmanı      (Data  Communication  Equipment  –  DCE):      Seri  veri iletişimini  olanaklı  kılan  bir  aygıt  olarak  düşünülür  ve  tipik  bir  örneği,  modemdir. Modem,  bir  mikrobilgisayar  ve  bir  konvansiyonel  analog  telefon  hattı  arasında,  seri yolda, gerekli bağlantıyı oluşturur. Fiziksel konektörde 25 iğne (pin) vardır.

RS–232 sinyalleri 3 kategori içinde çalışır:
•  RS  –  232,  iki  bağımsız  seri  veri  kanalı  için  bulunur  (birincil  ve  ikincil  olarak adlandırılır).  Bu  iki  kanalın  ikisi  de  tüm  çiftli  işlemleri  sağlarlar;  aynı  anda  iletim  ve veri toplama gibi.
•  Sinyaller, bir DTE ile kontrol edilmesine izin verilen seri veri akışı aracılığı ile verinin öncelikle  seri  veri  yolu  üzerinde  iletimine  yönelik  bir  DCE  ile  birlikte,  bir  diyalog açılmasını sağlar.
•  Zamanlama  sinyalleri,  alman  sinyallerin  eşzamanlı  olması  ile  birlikte,  başarılı  bir kodlama/kod çözme işini sonuçlandırır.

EIA–232-D’  nin  en  olumsuz  yönü,  maksimum  işletim  hızının  yaklaşık  20  kbit  s-1  ile sınırlandırılmasıdır.  Bu  eksikliğin  giderilmesi  için  çeşitli  standartlar  geliştirilmiştir.Genelde  bu  iyileştirmeler,  hat  uyumunun  iyileştirilmesi,  çalışına  uzaklıklarının uzatılarak  performansın  arttırılması,  veri  hızlarının  daha  da  arttırılması  konusundadır.  Bu sistemlerin  arasında  RS–422,  RS–423  ve  RS–449  vardır.  RS–422,  10  Mbit  s-1  üstü  veri hızında destek sağlar. RS – 423, 100 kbit. s-l   ’ l i k  bir maksimum veri akış hızı sağlar. RS–449 ile 2Mbit s-l  veri hızına ulaşılabilir. RS–485  standardı,  birçok  birimler  birbirlerine  bağlandıkları  zaman  gereken elektriksel  arabirimi  tanımlar.  Sinyalleşmedeki  veri  alışverişini,  10  Mbit  s-l   hızına  kadar destekler.  RS–485  modelinde,  birçok  birim,  burulu  çift,  dengeli  kablo  ile  bağlanmıştır.Birimler, verici, alıcı veya verici/alıcı birlikte olabilir.

 Fieldbus İle Veri Bağlantı Kontrolü

Yüksek düzey veri bağı kontrolü / High – Level Data Link Control – HDLC, günümüzde birçok  “LAN”  protokolüne  dayanan,  eşzamanlı  iletişim  protokolüdür.  HDLC,  bit kökenli  bir  protokoldür.  Onluk  ya  da  ikilik  sayı  sistemleri  ya  da  çeşitli  karakter formundaki  verilerin,  bit  olarak  temsili,  tümü  ile  tek  bir  çerçevelik  veri  alanı  içinde toparlanmıştır.  HDLC  çerçevesi  içinde  çalışacak  olan  alanlar,  bayrak,  adres,  kontrol  ve veridir. Bayrak (flag), eş zamanlama için kullanılır ve bir çerçevenin başlangıç ve sonunu gösterir. Adres, alıcı ya da verici istasyonunu tanımlar. Kontrol çerçevesi, üç değişik tipten birini tanımlamak amacıyla kullanılır,
•  Bilgi çerçevesi veri kapsar,
•  Gözetici, supervisory çerçeve, temel bağlantı kontrol fonksiyonlarını sağlar,
•  Numaralandırılmamış çerçeve, tamamlayıcı bağlantı kontrol fonksiyonlarını sağlar. Veri çerçevesi, iletilmekte olan veriyi taşımaktadır.

Veri Kablosu Türleri 

Dijital  bilgiyi  göndermenin  en  yaygın  yolu,  onu  elektrik  kablosu  ile  göndermektir. Basitliği,  düşük  maliyeti  ve  kurumsallaşmış  teknolojik  temeli,  kabloyu,  sınırlı alanlarda  bilgi  göndermek  için  en  uygun  aracı  yapar.  Optik  kablolar  ve  radyo bağlantıları, uzak coğrafi yerlere, yüklü miktarda bilgiyi düşük maliyetle gönderirler. Veri iletişiminde kullanılan, basit burulu çift (twisted pair) kablodan, çok çekirdekli (multi core)  eşeksensel  kabloya  kadar  değişik  birçok  kablo  türü  vardır.  Çok  kritik  olmayan  uygulamalar  için,  iletişim  hızı  ve  uzunlukta  kısıtlı  olan,  burulu  çift  kablo  yeterli olacaktır. Ancak yüksek veri hızı ile ve daha fazla uzak noktalara veri iletebilmek için, yüksek  kaliteli  ve  düşük  kayıplı  eşeksensel  kablolar  gerekir.  Dahası,  konuşmaların birbirine  karışması  gibi  etkileri  azaltmak  için,  ses  ve  yansımayı  azaltacak,  hem  ayrı ayrı hem de bütünü ile örülmüş ve folyo ile sarılmış olmaları gerekebilir. Haberleşme için kullanılan  en  yaygın  iletken  tipi,  burulu  çift  (twisted  pair)  ve  eşeksensel  kablodur.  İki
tip  kabloda  dış  darbelerden  etkilenmez  ancak  eşeksensel  kablo  daha  iyi zırhlandırılmıştır. Burulu (twisted) kablonun bant genişliği birkaç megahertz ile sınırlıdır. Burulu  çiftin  bant  genişliği  birkaç  megahertz  ile  sınırlı  olduğu  için,  birkaç  Mbit  s”1’den daha  yüksek  veri  hızını  birkaç  kilometrenin  ötesinde  desteklemez.  Eşeksensel  kablo, 500  Mhz’lik  bir  bant  genişliğine  kadar  iletim  yapılmasına  uygundur.  Bu  yüzden yüksek frekanslı radyo ve TV sinyallerinin taşınmasında yaygın olarak kullanılır. Fiber  optikler,  yaygın  olarak,  daha  büyük  uzaklıklar  arasında  veri  iletişiminde  ve yerel  alan  ağ  arasında  (LAN)  kullanılmaktadır.  100  km’yi  aşan  mesafelerde,  4  Gbit s-1  ve  220  km’yi  aşan  mesafelerde,  140  Mbit  s-1  ‘den  daha  hızlı  veri  oranı  elde  etmek olanaklıdır.

Fiber optikler, eşeksensel kablolardan çok daha fazla avantaj sağlamaktadır:
•  Optik kablolar, çok daha hafif ve küçük boyuttadırlar,
•  Ayrıcalıklı bant genişlikleri ortam içinde çok daha uygundur,
•  Göreceli olarak elektromanyetik parazitlerden uzaktır,
•  Çalışma süresince daha uzun ömürlüdür ve daha yüksek güvenirlik sunar,
•  Konvansiyonel veri kabloları ile karşılaştırıldığında, daha az gürültü ve daha az ses karışması vardır,
•  İletim ortamı içinde, zayıflama değeri daha düşüktür,
•  Elektrik izolasyonu sağlamdır ve topraklama çevrimlerinden uzaktır,
•  İletişim güvenliği çok yüksektir.

Fiber  optikler  ve  ilgili  yüksek  hızlı  optik  kaynaklar  ve  dedektörler,  sayısal  olarak kodlanmış  bilginin,  daha  geniş  bant  genişliğinde,  iletimine  uygundur.  Böylece ortamda  yüksek  hızlı  veri  iletişimleri  ile  yerel  ve  geniş  alan  ağ  (LAN  ve  WAN) uygulamaları daha olanaklı hale gelir.   Hat  sonlandırma  birimleri  sinyal  üzerinde  eşitleme  ve  filtreleme  yaparak  zayıflama, bozulma  ve  gürültü  etkilerini  en  aza  indirmeye  çalışırlar.  Dört  telli  bakır  kablo kullanılarak  5  km.  mesafeye  kadar  yapılan  kablolamada  tekrarlayıcı  gereksinimini  de ortadan kaldırarak fiber optik kabloya karşı etkili bir seçenek oluştururlar.
 

 

Bit Kodlaması

Bir  fiziki  kanaldan,  bit  sıralamasını  (bit  sequence)  iletmek,  temelde  iki  şekilde mümkündür.
•  Dijital  verinin  çerçevesini  bozmadan,    bitlen  oldukları  gibi    (veya  bir  çeşit kodlama ile) hatta koymak.
•  Taşıyıcıyı, genlik, frekans, faz olarak ayarlayarak sinyali göndermek.

Dijital  veriyi  hareket  ettirmek  için  en  dolaysız  yol,  veriyi,  doğrudan  elektrik  hattına koymaktır.  Doğrudan  kodlamada,  gerilim  seviyesi  0V,  mantıksal  ‘0’  i  ve  +  10  V mantıksal  “1”  i  temsil  eder.  Çok  kullanılan  terminolojide,  ikilik  ‘0’,  boşluğu  ve  ikilik “1”  de  işareti  gösterir.  Çoğu  zaman  bitler  ters  kodlanırlar.  (reverse  coding);  ‘0’  (veya boşluk)  hattı,  yüksek  voltaj  seviyesinde,  “1”  alçak  voltaj  seviyesinde  tutar.  Kutupsal (Polar)  kodlamada  ise,  ortak  bir  referansa  göre,  dijital  ‘0’  ve  “1”  ters  seviyelerdedir. Doğrudan,  ters  ve  kutupsal  kodlama  sıfıra  –  dönüşü  –  olmayan  kodlama  olarak adlandırılırlar.  (non  –  return  to  zero)(NRZ).  Çünkü  sıfır  seviyesine  geri  dönmesi  için zorlanan  geçiş  yoktur.  Bir  ‘1’  sıralaması  hattın  potansiyel  seviyesini,  seçtiğiniz kodlama  şemasına  göre,  sabit  olarak  yüksek  veya  alçak tutacaktır.  NRZ  kodlama,  sese  ve parazite duyarlıdır. Bir  NRZ  kodlamada,  ‘0’  ları  taşıyan  bilgi  sıralamasını,  “mesaj  yok”  bilgisinden  ayırt etmek  imkânı  yoktur.  Bütün  bu  sorunlar,  sıfıra  –  dönüşü  –  olan  (return  to  zero  –  RZ) kodlama  ile  çözülebilir.  RZ,  ana  veriyi  senkronizasyon  sinyali  ile  birleştirir.  RZ kodlamada,  0’a  göre  zıt  kutupta  iki  potansiyel  seviye  tanımlanır.  Her  bit,  yüksek  veya alçak  potansiyel  seviyede  başlar  ve  her  darbenin  (pulse)  ortasında  0  seviyeye  dönüşüm yapar.  Geçiş  kenarı,  alıcının  senkronizasyonunda  kullanılır.  RZ  kodlama,  NRZ’  den  iki misli  fazla  bant  genişliği  kullanır  ve  arabirim  elektroniği  daha  karmaşıktır.  Ancak avantajları kesinlikle dezavantajlarından daha çoktur. Diğer  farklı  ve  geniş  kullanımı  olan  bir  çözüm  de  Manchester  kodlamadır. Manchester  kodlamada  her  bit  iki  gerilim  seviyesi  ile  kodlannııştır  ve  her  darbenin ortasında  geçiş  vardır.  Manchester  kodlama,  yerel  alan  ağı  (local  area  network) uygulamalarında yaygın olarak kullanılmaktadır.

Taşıyıcı Modülasyonu

İletim  için  gereken  sinyalin  karakteristiğinin,  o  sinyali  taşıyan  hattın  karakteristiği  ile uyması  için,  taşıyıcı  modülasyonu  yapılır.  Modülasyon,  yüksek  frekanslı  taşıyıcı dalganın, giriş sinyali için, bazı parametrelerinin değişmesidir. (genlik, frekans, faz gibi.) Alıcı, sinyali, modüle edilmiş taşıyıcıdan ayırır.Genlik  modülasyonu,  diğerlerine  nazaran,  dijital  iletişimde  daha  az  kullanılmaktadır.Frekans  modülasyonu  ve  faz  modülasyonu  daha  yaygındır.  Taşıyıcı  modülasyonunun uygulamasına, analog telefonlarda veri iletimi yapan modemlerde rastlanır. Bir kanal için teorik en yüksek iletişim hızı, iletişim teknolojisi ile ilgili değildir. Etken olan, kanal bant genişliği ve sinyal/gürültü arasındaki orandır.

Zaman Senkronizasyonu

Bir  haberleşmenin  doğru  çalışması  için,  alıcı  ve  verici  istasyonların  belli  bir  zaman referansında  uyuşması  gerekir.  Yani  senkronize  olmaları  gerekmektedir. Senkronizasyon referansı, haberleşme yapan birimlerden birisi (veya dışardan bir birim) tarafından  gönderilen  frekansı  belli  bir  darbe  dizisidir.  Senkronizasyon  sinyali  ya  bu  işe ayrılmış bir iletken tarafından gönderilir ya da dijital bilgi ile beraber gönderilir. Birinci şıkta  ek  kablo,  ikinci  şıkta  ise  ek  bant  genişliği  gerekir.  Veri  haberleşmesi  zamana ilişkilendirilmeyebilir. Eğer iletişim için gerekli bitler senkronizasyon darbesi ile beraber gönderilirse, iletişim senkrondur. Eğer, zamanla ilgili değilse iletişim asenkrondur.

Ethernet ve Fieldbus

TCP/IP’li  Ethernet’in  ofis  seviyesinde  hâkimiyetini  tesis  ettiği  son  yıllarda  saha  iletişiminde muhtelif farklı standartlar gelişti. Kullanıcıların şirket çapında eğer mümkünse sadece bir tek iletişim  sistemine  sahip  olma  arzuları  ile  birlikte  bu  sistemin  daha  da  yayılması,  Ethernet’in gelecekte  Fieldbus  sistemlerinin  görevini  yüklenip  yüklenemeyeceğini  sorusunu  gündeme getirdi.  Deterministlik  olmayan  “bus”  erişim  modeli,  Fieldbus  sistemine  göre  daha  yüksek bağlantı  maliyetleri  ve  daha  karmaşık  kuruluşu  endüstriyel  proseslerdeki  uygulamalarda  o zamana kadar Ethernet’in kullanımına karşı koyulan temel iddialar olmuştu. Ancak çevrimsel işlemlerde  ortaya  çıkan  sorunlara  ilişkin  protokoller  de  vardır.  Örneğin  her  cihazın  kendi mesajı  ile  adreslenmesi  gereken  TCP/IP’li  Ethernet  veya  diğer  bazı  Fieldbus  sistemleri  gibi mesaja göre düzenlenmiş protokoller vardır. Bunu açıklamak için aşağıdaki örneğe bakalım;
Bir  sensörü  bir  kontrol  sistemine  bağlamak  için  Ethernet  TCP/IP  kullanılmışsa,  açık/kapalı durumunu  iletmek  için  kullanılan  ortam  üzerinden  en  az  TCP/IP  protokolünün  en  az  74  bit sabit bilgisini göndermek gerekecekti. 32 saha cihazının bağlı olduğu bir sistemde bu %1’den daha  düşük  bir  verimliliğe  tekabül  eder.  Diğer  bir  deyişle  gönderilen  bilginin  %1’den  azı faydalı bilgidir. Buna kıyasla, Fieldbus sistemiyle çalışan “Total Frame” Protokolünde (TFP) % 50’nin üzerinde verim vardır.  Otomasyon  uygulamalarında  iletişim  sistemlerinin  kullanılmasında  çevrim  süreleri  her  şeyin
üzerinde  belirleyici  bir rol  oynar.  Bu,  tüm  bağlı  cihazların işlem  verilerinin  belleğe alınması veya  bellekten  gönderilmesi  için  gerekli  zamandır.  Bu  aynı  zamanda  münferit  cihazlardaki yazılım çalışma zamanları kadar özellikle iletişim ortamında iletim süresini de içerir. Örneğin Interbus  ile  2  Mbit/s‘e  karşılık  ethernet  ile  100Mbit/s  lik  daha  yüksek  bir  iletişim  hızı  ile verimlilik  seviyesi  telafi  edilebilirse  de  çok  fazla  sayıda  cihazın  bağlanmış  olması  halinde yazılım çalışma zamanının çevrim süresi üzerinde hatırı sayılır bir etkisi vardır.  Cihaz başına 1.5 ms’lik tipik bir çalışma zamanı her biri 8 bitlik input / output bilgisi olan 256  cihazdan  meydana  gelmiş  bir  100  M  bit/s’lik  Ethernette  verinin  iletilmesi  için  birkaç  mili saniye kullanılır. Devre süresinin neredeyse %99’u yazılım çalışma zamanı ile tüketilir.  İletim  prokotollerinin  etkinliği  Ethernet’i  yeni  ve  daha  üstün  Fieldbus  ’un  rolünü  üstlenmesi için zorlamaya gerek olmadığını açıkça göstermektedir. Tam tersine gerekli olan Ethernet ve Fieldbus  teknolojilerinin  tamamlayıcı  özelliklerini  bir  evrensel  iletişim  sistemi  içinde birleştirmektir.

Ethernet
Kullanıcı                            1        32
Kullanılan Data (bit)    8        256
Ek Data (bit)                    592  18944
Verim                                %1     %1

Profibus    
Kullanıcı                           1       32
Kullanılan Data (bit)    8      256
Ek Data (bit)                    83   298
Verim                                %9  %52

Fieldbus  ’un  saha  kablolamasındaki  avantajları  hizmete  alma  ve  sistemi  çalıştırma safhalarında  da  bariz  olarak  görülmektedir.  Bir  Fieldbus  sistemi  katılan  cihazların  veya yazılım  programlarının  ayarlanmasına  gerek  kalmadan  çalışmaya  alınabilmektedir.  Burada önemli  olan  kurma  ve  sağlam  komponentler  üzerindeki  basit  kumandalardır.  Tesisi  işletmek için  ne  sisteme  ilişkin  temel  eğitime  ne  de  programcı  veya  elektrik  mühendisleri  gibi uzmanlara ihtiyaç vardır.  Sistem  çalışırken  ve  sahada  muhtelif  cihazlar  birbirlerine  bağlı  iken  arızalara  hızla  cevap verebilmek  için  sisteme  ilişkin  tanı  özelliğine  ihtiyaç  vardır.  Bakım  personeli,  arızalı  kablo veya fiş bağlantılarından meydana gelen anormal voltaj dalgalanmaları ve kesintili temaslara karşı  güvenli  bir  montaj  sağlayabilir.  Burada  Fieldbus  iletişim  sistemlerine  daha  fazlasını sunmaktadır.  Gelecekte,  biti  az  bilgi  gerektiren  pek  çok  cihaz  bir  tesiste  önemli  komponentler  haline gelecek ve dolayısı ile otomasyon işlemine hakim olacaktır. 2, 4, 8 veya 16 kanalı olan dijital terminalli  Modüler  tesis  sistemleri  düşük  maliyetli  tesise  olanak  verecektir.  Fieldbus  için kendini yaratan bus’lar otomasyon terminallerinin gerekli komponentleridir. Teknik seviyede örneğin  Ethernet’te  kullanılmak  üzere  potansiyel  döngüleri  ve  100  Mbaud’luk  titreşimli kontakları  olan  böyle  sistemler  henüz  bulunmamıştır.  Fieldbus  protokolü,  iletişim  ve  tanı özellikleriyle birlikte tam olarak her biri az miktarda bilgi gerektiren çok sayıda basit cihazları birbirine  bağlamak  için  tasarlanmıştır.  4  milisaniyeden  daha  az  bir  sürede  4096  “input”  ve “output”  sinyali  iletilmektedir.  Aynı  zamanda  500  kBaud’luk  iletim  oranı  herhangi  bir  özel tesis gerektirmemektedir. 2 Mbaud’luk bir artış ile aynı miktardaki sinyal için 1 milisaniyelik çevrim  süresi  elde  edilebilir.  Veri  taşıma  sırasında  yazılım  çalışma  süresi  aynı  büyüklükte olacağı için bu veri çalışma oranı güçlü mikro işlemci gerektirir.

Fieldbus İle Aktarım ve Yazılım Süresi

Fieldbus ’un avantajlı özelliklerine ilave olarak bu teknoloji daha ileri geliştirme safhaları için temelleri  de  oluşturur.  Daha  büyük  ve  hızlı  sistemler  için  daha  yüksek  iletim  oranları  ve güvenliğe  ilişkin  verilerin  iletiminde  Fieldbus  güvenliği  kısa  vadede  elde  edilen  kazançların örnekleridir. İletişim yapılarının en uygun eşleştirmesinde daha büyük veri bloklarının iletimi  TCP/IP protokolü kullanılarak yapılacaktır.   TCP/IP protokolleri Fieldbus yolu ile akıllı saha cihazlarına şeffaf olarak transfer edilecektir.  Ethernet  ve  Fieldbus,  tesisin  bölümleri  ve  makinelerin  bileşenlerini  kumanda  sistemleri  ve akıllı  teknoloji  uzmanlarının  hepsini  bir  araya  getiren  bir  network  olup  fabrika  ile  ofis  arasındaki  bağlantıyı  oluşturur.  Hızlı  makine  kontrol  sistemlerini  tamamlamak  ve  cihazların senkronizasyonunu  yapmak  için  kullanılan  pano  ve  sahadaki  tesis  sistemidir.  Her  iki  sistem de  de  iletişim  protokolü  olarak  TCP/IP  kullanılacaktır  ve  FTP  veya  HTTP  gibi  standartlar kullanılarak tüm akıllı saha cihazları ile eksiz iletişim yapmak mümkün olacaktır.  Özellikle  dağıtılmış  proses  kontrol  uygulamaları  için  tasarlanmış  olan  Fieldbus  Foundation  (organizasyon) olarak dünyadaki otomasyon sistemlerinde yaklaşık % 80 ‘lik bir pazara sahip  olan  140  şirketin  bir  araya  gelmesi  ile  oluşmuştur.  Teknolojisi  fiziksel  katman,  haberleşme çatısı  ve  kullanıcı  katmanından  meydan  gelmektedir.  Bit  Serial  Fieldbusses,  kısa  adı  ile  Fieldbus  otomasyon  sahasında  görülen  ve  farklı  prosesleri  izlemek  için  kullanılan  sensör, transmitter,  sürücü,  PLC  gibi  ekipmanlar  ile  daha  yüksek  otomasyon  birimleri  arasındaki iletişimi sağlayan ve bilinen 4-20 mA akım çevrim standardının yerine endüstride kullanılan endüstriyel haberleşme ağıdır. Daha  çok  otomasyonun  kontrol  seviyesinin  bir  haberleşme  ağı  olarak  karşımıza  çıkar.  Bir başka  ifadeyle  Fieldbus;  modern  tesislerdeki  üretim  bileşenlerinin  entegrasyonu  ve birbirlerine  koşut  çalışabilmeleri  için,  için  saha  ve  otomasyon  seviyelerinde  tanımlanmış iletişim  ağlarına  verilen  genel  bir  isimdir.  Genel  olarak  Fieldbus  standartlarını  destekleyen saha  aygıtları,  üretici  firma  tarafından  konulan  düşük  maliyetli  hesaplama  gücü  özelliğine sahiptir.

Share This Article
Leave a comment

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *