UPDATE 2|18 Teknoloji 07 Leopold Ploner, “Endüstriyel Ethernet Kitabı” Yayın Yönetmeni Endüstriyel İletişim Makineler makinelerle konuşmaya başladığında İletişimden söz ettiğimiz zaman, genelde insanlar arası bilgi alışverişinden söz ederiz. Eğer bu bilgi alışverişi, veri olarak yapılıyorsa, makineler insanların buradaki rolünü daha şimdiden üstlendiler bile. IoT terimi, Internet of Things [Nesnelerin İnterneti], kullandığımız gündelik dilin yerini alalı uzun zaman oldu. 2020 yılına geldiğimizde, “nesneler” tarafından üretilen veri insan tarafından üretilenin üç katına ulaşacak. (1) Bu durum nasıl ortaya çıktı ve ileride ne yöne doğru gelişebilir? Üretim otomasyonunda, çeşitli sensörler ve aktüatörler bir kontrol aygıtına bağlanmalıdır. 1980’lere kadar, her sensöre ve aktüatöre bir kablo çifti çekilmesi ve analog sinyaller alıp verilmesi standarttı. Makinelerin yapısı gitgide karmaşıklaştıkça, kablolamayla ilgili yapılması gereken çalışma da arttı. Yapılandırma, kurulum ve bakımda kablolama büyük bir zaman ve maliyet unsuru oldu. Dijitalleşme bir çözüm sunuyordu. Analog sinyaller iletmek yerine, dijital sinyaller endüstriyel ağ sistemi üzerinden iletilebilirdi. Böylece tek bir kablo, kontrol düzeyinden saha düzeyine kadar tüm cihazları bir ağ yapısında birleştirdi. Doğal olarak, bu dijital veri aktarımı için bir standart oluşturulması gerekiyordu. Bu açıdan becerikli üreticiler hızla, müşterileri kendi ürün yelpazesine bağlayacak özel protokoller oluşturma olasılığını fark ettiler. Bunun üzerine, endüstriyel ağ sistemi standartları konusunda gerçek bir çoğalma oluştu. Bugün, IEC 61158 standardı endüstriyel iletişim konusunda 36 standart veri protokolü listelemektedir. (2) Her şey için tek bir standart Yaklaşık olarak 1990’ların sonlarından itibaren Ethernet pazara girmeye başladı. Vaat ettiği neydi? Çeşitli ağ protokollerinin karmaşası yerine tek bir standardı getirmek. Ethernet geniş bant aralıkları ve güvenilir iletişim sağlıyordu. Dahası, iletişim ağı hali hazırda ofis tarafındaki bilgi işlemde kuruluyordu. Ofis ortamından donanımı adapte etmek kolay olmasa da çipler büyük miktarlarda üretiliyor, böylelikle yönlendiriciler ve ağ anahtarları daha ucuza mal edilebiliyordu. Ancak, bir üretim tesisinde var olan koşullarla başa çıkabilen ürünler hızla piyasaya sürüldü. Sahada Ethernet, bir sorun hariç, tüm teknik gereksinimlere yanıt verebiliyordu; ethernet belirlenimci değildi, yani gönderilen bir veri paketinin alıcıya ne zaman varacağını öngörmek mümkün değildi. Ofis uygulamalarında, verinin yazıcıya bir saniyenin onda biri erken veya geç gitmesi önemli olmadığı için, bu bir sorun değildi. Ama otomasyonda durum farklıydı. Sensörler, kontrol birimi ve aktüatörler arasındaki iletişim hassas bir biçimde zamanlanmalıydı. Belirli sekanslar, örneğin bir makine merkezinin bağımsız eksenlerin hareketi mikro saniyeler hassaslığında senkronize edilmeliydi. En küçük sapmalar bile çarpışmalara ve ciddi makine hasarlarına yol açabilirdi. Bu talepleri yerine getirebilmek için Ethernet standardına çeşitli eklentiler geliştirildi. Günümüzde en çok kullanılan Endüstriyel Ethernet standartları arasında Profinet, EtherNet/IP, EtherCAT, Powerlink, Sercos ve CC-Link IE yer alır. Bu çözümler başarılarını pratikte ispatladı, ama Endüstriyel Ethernet birleşik, açık bir standart olma sözünü tutamadı. Tek tip standart için ikinci de- neme Birleştirilmiş, üreticiden bağımsız, gerçek zamanda çalışabilen bir Ethernet standardı fikri bugün yeniden tartışılıyor. Bunun için başlama noktası AVB’dir (Audio Video Bridging [Ses Video Köprüleme] ve IEEE Zamana Duyarlı Ağ Görev Grubu standardı 2012 yılında buna dayanarak oluşturulmuştur. Gerçek zamanlı kontrolü etkinleştirmek için, bir çatı pozisyonunda olan IEEE 802.1Q standardizasyonu altında çeşitli standartlar geliştirilmiştir. Bunlar arasında iletim bant genişliklerinin rezervasyonu, farklı veri akışları için farklı öncelik sınıfları ve katı gerçek zaman gereklilikleri için zaman senkronizasyonu yer alır. Bunların tümü bir arada Zamana Duyarlı İletişim Ağını (TSN) olanaklı kılar. Phoenix Contact ve bir dizi diğer endüstriyel otomasyon şirketi tedarikçiden bağımsız, açık bir standart olarak TSN’i temel alırlar: Bu standart var olan Endüstriyel Ethernet sürümlerinin yerine geçmelidir. Ethernet’in başarılı ilerlemesi aralıksız sürmelidir. IEEE 802.3cg çalışma grubu yeni bir Ethernet standardı geliştiriyor. Buna göre, opsiyonel bir güç kaynağına sahip 2 kablolu bir hat 10 Mbps’ye kadar veri iletebilecek. APL (Advanced Physical Layer [Gelişkin Fiziksel Katman]) adı verilen bu teknoloji çok yaygınlaşma potansiyeline sahip alanların gereksinimlerine yanıt vermeyi hedefliyor. Sahadaki cihazların hazırda döşenmiş bulunan geleneksel iki kablolu hatları korunabileceği için bunun sonucunda süreç endüstrisinin birçok uygulamaları Ethernet’e açılacak. Kablosuz ağlar Geleceğin veri iletimi, bununla beraber, çoğunlukla kablolar olmadan da çalışabilecek. Tacnet 4.0 çalışma grubunda, Phoenix Contact gibi şirketler endüstri dernekleriyle ve araştırma enstitüleriyle beraber “dokunulabilir internet” konusunda çalışıyor. Bununla, geleceğin 5G mobil ağ standardında bir milisaniyenin altında yanıt süreleri mümkün olabilir. Bu nedenle, Endüstri 4.0 uygulamalarının veri iletimi için 5G kullanılabilir. Makineleri veya robotları riskli çalışma ortamlarında veya uzak mesafelerde kontrol edebilme yeteneği özellikle çekici bir özelliktir. 1 Nokia Bell Labs Mobility Traffic Report [Nokia Bell Laboratuvarları Taşınabilirlik Trafik Raporu] , 2016 2 IEC 61158 Endüstriyel iletişim ağları – Endüstriyel ağ sistemi teknik özellikleri