Endüstriyel Ethernet Neden PLC Otomasyon Ağları İçin Kesin Seçimdir?

Bu yazıda, geleneksel genel seri iletişim, kapalı tescilli saha veri yolları ve açık, yüksek hızlı Endüstriyel Ethernet olmak üzere 3 ana akım PLC ağ yaklaşımının kapsamlı bir analizi sunulmaktadır.

PLC Ağları

Endüstriyel otomasyon derinleştikçe, bağımsız PLC model artık tesis üretim prosedürlerinin taleplerini karşılamaya yeterli değil.

İster PLC'ler arasında veri senkronizasyonu için, ister PLC'ler ile ana sistemler arasında ortak çalışma için olsun (örneğin) istikrarlı ve verimli bir etkileşim ağı çok önemlidir. İnsan-makine arayüzü ve SCADA) ve akıllı aletler (robotik ve değişken düzenlilik gibi) sürücüler).

Özellikle dağıtılmış kontrol noktalarının olduğu ve uzaktan operasyon ve bakımın gerekli olduğu büyük ölçekli görevlerde dayanıklı bir ağ seçeneği büyük önem taşımaktadır.

Günümüzde, ana akım PLC ağ yenilikleri üç ana gruba ayrılabilir: genel seri portlara dayalı olanlar, tescilli saha veri yolları ve standart Endüstriyel Ethernet. Her stratejinin kendine özgü tarihsel bağlamı ve uygulama senaryoları vardır, ancak teknik gelişimin yönü oldukça açıktır.

1. Genel Seri İletişimin Sınırlamaları

RS-232 veya RS-485 gibi genel seri portlara dayalı iletişim, en eski ağ yaklaşımlarından biriydi. Bu yaklaşım, birden fazla PLC'yi, bir bilgisayar bağlantısına benzer şekilde çalışan PLC'nin seri iletişim bileşeni aracılığıyla bir ana bilgisayar sistemine bağlar.

Avantajları:Uygulaması kolay ve düşük maliyetlidir, bu da onu noktadan noktaya veya küçük, kısa mesafeli kontrol sistemleri için uygun maliyetli bir çözüm haline getirir.

DezavantajlarıBu yaklaşımın dezavantajları henüz ortada. İlk olarak, düşük hız sağlıyor; RS-232'nin hızı genellikle 115,2 kbps'nin altında ve RS-485 biraz daha hızlı olsa da, günümüz sektörünün yüksek bilgi aktarım taleplerini karşılamaktan uzak. İkinci olarak, iletim menzili kısa; RS-232'nin verimli menzili yalnızca yaklaşık 15 metre. Son olarak, özellikle düğüm sayısı arttıkça, zayıf parazit önleme yeteneklerine ve karmaşık bir ağ yapısına sahip. Bu durum, zahmetli programlar ve yapılandırmalar gerektiriyor ve ağı endüstriyel ortamlarda elektromanyetik parazite açık hale getiriyor.

Sonuç olarak, genel seri iletişim artık çoğunlukla düşük gerçek zamanlı gereksinimlere sahip basit yardımcı cihazların bağlanması için kullanılmaktadır.

2. Tedarikçi Engelleri: Tescilli Saha Veri Yolu Çağı

Seri haberleşmenin eksikliklerini gidermek için Siemens ve Rockwell Automation gibi büyük PLC üreticileri PROFIBUS, DeviceNet ve CC-Link gibi kendilerine özgü fieldbus prosedürlerini tanıttılar.

AvantajlarıBelirli ticari ortamlar için geliştirilen tescilli veri yolları, yüksek güvenlik ve gerçek zamanlı determinizm sağlayarak saniyeler içinde güvenilir bilgi iletimi sağlar. Bu sayede, yüksek hızlı hareket kontrolü gibi zorlu gerçek zamanlı ihtiyaçlara sahip kapalı devre kontrol uygulamaları için oldukça uygundurlar.

Dezavantajları: En büyük zayıf noktaları, ayrıcalıklı yapıları ve yüksek maliyetleridir. Farklı tedarikçilerin veri yolu prosedürleri uyumsuzdur ve "tedarikçi bağımlılığı" yaratır. Belirli bir PLC markası seçildiğinde, sonraki geliştirme araçlarının (sürücüler ve G/Ç bileşenleri gibi) aynı marka olması veya uygun bir yöntem kullanması gerekir. Bu durum yalnızca bireysel seçimi kısıtlamakla kalmaz, aynı zamanda sistemin toplam maliyetini ve bakım zahmetini de önemli ölçüde artırır. Dahası, saha veri yollarını kurumsal BT ağlarıyla entegre etmek karmaşıktır ve üretim verilerinin yönetim düzeyine sorunsuz akışını engeller.

3. Geleceğin Standardı: Endüstriyel Ethernet'in Yükselişi

Bilgi Teknolojileri (BT) ve Operasyonel Teknolojilerin (OT) derinlemesine birleşmesiyle, standart Ethernet teknolojisine dayalı Endüstriyel Ethernet ortaya çıkmıştır. Rep yöntemleri arasında PROFINET, EtherNet/IP ve Modbus TCP bulunmaktadır. Bu yenilik, gelişmiş TCP/IP yöntem kümesini endüstriyel koşullara uyarlayarak açık, yüksek hızlı ve ölçeklenebilir bir iletişim platformu oluşturur.

Sistem MimarisiTipik bir Endüstriyel Ethernet sistemi genellikle üç katmana ayrılır: üst katman, endüstriyel PC'ler veya sunucular içeren bir izleme istasyonundan oluşur; orta katman, endüstriyel anahtarlardan ve bükümlü çift kablolardan veya optik fiberden oluşan ağ çerçevesidir; alt katman, PLC'leri bağlayan kontrol istasyonudur, sensörlerve aktüatörler.

Temel Avantajlar

Yüksek Hız ve Geniş Bant Genişliği: Endüstriyel Ethernet, kontrol sinyalleri, tanılama bilgileri ve video klip akışları gibi farklı veri türlerini taşıma yeteneğiyle 100 Mbps, 1 Gbps veya belki daha yüksek hızlarda veri aktarımı sağlar.

Açıklık ve Birlikte Çalışabilirlik:Dünya çapında kabul görmüş Ethernet kriterlerine göre, farklı üreticilerin cihazları, aynı Endüstriyel Ethernet prosedürünü takip ettikleri sürece, özel veri yollarının engellerini ortadan kaldırarak birlikte çalışabilirlik sağlayabilir.

Kusursuz BT/OT Yakınsaması:TCP/IP protokolünün kullanımı, fabrika katı ağının kurumsal ofis ağıyla (ERP, MES sistemleri) doğal olarak entegre olmasını sağlar; bu da Endüstriyel Nesnelerin İnterneti (IIoT) ve akıllı üretimin uygulanması için temel öneme sahiptir.

Esneklik ve Ölçeklenebilirlik: Yıldız, halka ve çizgi gibi çok sayıda uyarlanabilir ağ topolojisini destekleyerek ağ hazırlığını ve gelecekteki büyümeyi kolaylaştırır.

Güçlü Tanılama Yetenekleri: Sistemin sürdürülebilirliğini artırarak arıza noktalarını anında tespit edebilen çok sayıda ağ teşhis cihazı koleksiyonu sağlar.

Geleneksel seri aygıtları bir Ethernet ağına bağlamak başlangıçta prosedür dönüştürücülere ihtiyaç duysa ve bir miktar donanım maliyeti içerse de, uzun vadeli kapsamlı faydaları ve gelecekteki uyumluluğu bu ilk finansal yatırımdan çok daha fazladır.

Temel Ağ Oluşturma Yöntemleri: Karşılaştırmalı Bir Analiz

3 PLC ağ yöntemi arasındaki farkları daha açık bir şekilde vurgulamak için aşağıdaki tablo kapsamlı bir karşılaştırma sunmaktadır: