PLC'LER ARASI HABERLEŞME (BUS) SİSTEMİ

[arachnanthe]

PLC'LER ARASI HABERLEŞME (BUS) SİSTEMİ

GİRİŞ
Bir üretim hattı birden fazla CPU’nun kumanda ettiği istasyonlardanoluşuyor ise bu istasyonların birbiri ile uyum içinde çalışmalarıgerekir. Uyumlu çalışmanın yolu istasyonları kumanda eden CPU’larınbirbirleri ile veri alış verişlerinin düzenli sağlaması ile olur.

Örneğin; iki istasyondan meydana gelen bir sistemde, 1. istasyondaölçme 2. istasyonda ölçüm sonucuna göre ayırma işlemi yapılacaktır. 1.istasyonda ölçülen parçanın 2. istasyona gönderebilmesi için 2.istasyonun hazır olduğuna dair bilginin 1. istasyon tarafından alınmasıgerekir. 2.istasyon ölçme sonucu elde edilen ayırma bilgileri (kalın,normal, ince) 1. istasyondan almalı ve ona göre parçayı farklı bantlaragönderebilmelidir.

CPU’lar arasında iletilecek bilgi sayısı kadar hat çekmek (paralelhaberleşme) gereksizdir ve ekonomik değildir. Bunun yerine gönderilecekbilgiler gönderici CPU tarafından tek hat üzerinden protokolçerçevesinde sıra ile gönderilir. Alıcı CPU aynı protokol ilegönderilen bilgileri alır, düzenler ve kullanır. (seri haberleşme).

Bu ve benzer haberleşme sistemlerimde her zaman CPU’larınhaberleşmesi söz konusu değildir. Çoğu zaman merkezde bir CPU (master)ve bunun ilk farklı istasyonlardaki giriş çıkış verilerinin merkezeiletilmesi amacıyla kullanılan yardımcı birimlerde (slave) oluşur. Buyapıya BUS sistemi denir. Şekil-4.1’de bu yapı ayrıntılı olarakgözükmektedir. S5-155U ana PLC dir. Diğer PLC lerden gelen bilgiler buPLC de derlenir.

Burada şöyle bir soru akla gelebilir. PLC sistemlerinde çok sayıdagiriş çıkış sayısına ulaşabilir. Dolayısıyla her istasyonda bir CPUolacak şekilde çok sayıda CPU mu? Yoksa tek CPU kullanılarakistasyonlar ile slavelerle haberleşme mi kullanılmalı?

Bu öncelikle sistemlerin büyüklüğü ve istasyonların birbiri ile olanbağımlılığı ile ilgili bir durumdur. Öncelikle farklı sistemleri tekCPU ile kumanda etmek demektir, sistemleri birbiri ile kilitlemekdemektir. Yani, sistemlerden veya CPU’lardan herhangi birinden oluşanbir arıza diğer sistem veya CPU’da çalışmamasına neden olur. Ayrıcaprogramın çok uzaması demek çevrim süresinin yani giriş ve çıkışlarıngüncelleştirilme süresinin çok uzaması demektir. Bu da programlanmadaistenmeyen bir durumdur. Ancak her sistem içimde farklı bir CPUkullanmak demek sistemin maliyetinin artması demektir.

Günümüzde otomasyon alanında üretim yapan bir çok firmanın ürettiğibir BUS sistemi vardır. Bu sistemleri birbirinden ayıran temelözellikler şunlardır.

- Veri ve kumanda hatlarının birbiri ile nasıl bağlandığı (topoloji şekli:ağaç, yıldız, düz hat, daire)
- Maksimum iletim hattı uzunluğu
- Veri iletim hızı
- Hatasız veri transferi
- Bağlanabilecek maksimum giriş çıkış elemanı sayısı
- Piyasada bulunan saha elemanlarına (sensör ve çalıma elemanları) uyumlu olması
- Saha elemanlarının sistem çalışırken değiştirilebilir olması v.b.

Bu bölümde veri alış verişi sağlamak amacıyla kullanılan BUS sistemlerinden,
- MPI
- AS-I
- PROFIBUS ağ sistemlerinin üzerinde durulacaktır.

MPI HABERLEŞME SİSTEMİ (Multipoint İnterface)

MPI haberleşme sistemi özellikle CPU’lar arası haberleşmeişlemlerinde çok yoğun olarak kullanılır. Konfigürasyon ve kullanımıoldukça basittir. İki damarlı (profibus) kablosu bir kablo ve MPIbağlantı konnektörü dışında bir donanıma ihtiyaç duymazlar.
Haberleşme kablosu (profibus kablosu) MPI hattına, programlamacihazı bağlantı kablosu (MPI kablosu) bağlanıyormuş gibi bağlanmalıdır.Maksimum 32 adet katılımcı bağlanabilir ve iletim hattı uzunluğu enfazla 50 metre olabilir, 50 metrenin üzerindeki mesafeler için RS 485yükseltici kullanmak gerekir. Her yükseltici hat uzunluğu 1000m kadarçıkarabilir. Toplam 10 yükseltici kullanılabilir. İletim hattınınbaşlangıç ve bitiş noktalarındaki konnektörlere sonlama direncikonmalıdır. (konnektör “on” konumuna alınmalıdır)

AS-I HABERLEŞME SİSTEMİ (Aktuator Sensor –İnterface)

Giriş sinyalleri ile çıkış elemanlarının birbiri ile bağlanarak birşebeke oluşturdukları alt seviyeli bir haberleşme sistemidir. Mevcutbir haberleşme sisteminin tamamlayıcısı olarak düşünülebilirler.
Özel yassı bir kablo ve buna takılan bir bağlantı elemanı ilesistemin oluşturulması, devreye alınması, sonradan eleman eklenipçıkarılması oldukça basit bir yapıdadır. Sisteme eklenmesi düşünülengiriş veya çıkış elamanları kuplaj modülleri ile AS-I kablosuna eklenir(özel formdaki bir modül bastırılarak kablo izolasyonu delinerek kontaksağlanır)
Bir CPU’nun AS-I ile haberleşebilmesi için AS-I master AS-Islave’lerin kullanılması gerekir. AS-I master, CPU montaj rayınatakılan AS-I haberleşme işlemcisidir. (CP 342-2). Diğer sinyalmodülleri ile aynı özellikte kullanılır. CPU ile dahili bus sistemiüzerinden haberleşir.
AS-I hattına bağlanan sensör veya çalışma elemanlarının, mastertarafından yapılan bildirimleri anlamaları ve kendi verilerini master’ailetebilmeleri için AS-I slave’ler kullanılır. Slave’ler AS-I kablosuüzerine eklenen ve özel bir adresleme ünitesi yardımı ile 1 ile 31arasında adreslenen elemanlardır. Yeni alınan bir slave fabrikatarafından adreslenmemişse “0” adresine sahiptir. Slave’ler sadecemaster tarafından kendilerine bildirilen emri alır ve kendi durumunumaster’a bildirirler.
Her AS-I slave’i giriş veya çıkış olarak kullanılabilir. Her slave’e 4bit transferi yapabilir. Bu durumda bir AS-I hattına maksimum 31 elemantakılabilir ve her eleman 4 bit transferi yapabildiğine göre 4x31=124ikili sinyal iletebilir.
AS-I besleme gerilimi 30Vcc ve her bir slave’e bağlı sensörçalışma elemanı için de 100mA’dir. AS-I hattından hem besleme hem deveri aktarımı yapıldığından özel bir besleme ünitesine ihtiyaçduyurulur. Maksimum hat uzunluğu 100m’dir. Daha uzun mesafeler içinkullanılmalıdır.

PROFİBUS HABERLEŞME SİSTEMİ (Process Field Bus)

Profibus haberleşme sistemi Siemens’inde içinde bulunduğu bir çok PLCüretici firma tarafından geliştirilen ve standart olarak kabul edilenbir ağ sistemidir.Farklı amaçlar için geliştirilen PROFIBUS sistemleriolmasına rağmen biz sadece PROFIBUS DP (merkezi olmayan çevreselbirimlerin) üzerinde duracağız.
PROFIBUS DP (dezentrale peripherie) otomasyon cihazı ile merkeziolmayan cihazlar arsında hızlı bir şekilde ver alış verişimi sağlayanbir haberleşme sistemidir. Özellikle PLC’nin merkezde, çevrebirimlerinin (slave) çalıma sahasında (işin yapıldığı yerde) olduğudurularda iletim hatlarının oluşturulması çok kolay bir şekildegerçekleştirilmektedir.
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.
- Bu dağılımı “token-passing” sisteminin “master-slave” sisteminin yönetimine göre yapılır.
- 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.

PROFIBUS DP iki şekilde oluşturulabilir;
1. Mono master
2. Multi master,



Mono Master (DPM 1: DP- Master 1. Sınıf) Sistemi
Tek merkezli kumanda şeklidir. Merkezi kumanda birimi olarak PLCkullanılır ve çevresel birimler (slave’ler PLC’e bağlanırlar. Programbelirlenen çevrim dahilinde slave’lerden bilgileri alır ve onlarıdeğerlendirir.



Multi Master (DPM : DP – Master 2. Sınıf) Sistemi
Bu sistemde birden fazla master bulunur. Bu masterlar birbirindenbağımsız olarak, her biri bir master ve ona ait slavelerden meydanagelen alt sistemleri oluştururlar. Ana sisteme ait farklı görevleriyerine getiriler. İlave görselleştirme, arıza takip düzeneği gibi.

Slavelere ait giriş çıkış görüntüleri bütün masterlerdenokunabilir. Çıkışlara bir şey yazılması ise sadece ilişkilendirilmişmaster tarafından gerçekleştirilebilir. Masterler birbirileri ile verialışverişi yapabilirler. Multi master sisteminde çevrim süresi oldukçauzundur. Bu sistemler “Token Passing” (bayrak yarışı) sistemine göreçalışırlar, yani bayrağa sahip olan gönderme hakkına sahip olur. Bu hakmaster den mastere belli zaman aralıklarında devredilir.