RS485 Seri Haberleşme Protokolü

Endüstriyel Otomasyon
Dr. Kadir ERKAN
Dr.Muhammet GARİP
Mekatronik Mühendisliği Bölümü
Bahar : 2013
23.7.2017
Endüstriyel Otomasyon
1
FABRİKA OTOMASYON SİSTEMLERİNİN GENEL YAPISI
23.7.2017
Endüstriyel Otomasyon
2
Endüstriyel Otomasyon
3
LAN (Local Area Network) : Çeşitli donanımların ve özel ağların birbiri
arasındaki iletişimi olarak adlandırılır.
Üç adet LAN bağlantı tipi vardır:
1. Star tip
2. Bus tip
3. Ring tip
23.7.2017
Endüstriyel Otomasyon
4
Star tip: Bu Bağlantı karakteristiğinde, tüm bağlantı
noktaları merkez kontrol istasyonuna bağlanmıştır.
Her terminal LAN ‘a hub ile bağlıdır.
Problem çözümü kolaydır.
Terminallerdeki bir sorun sadece kendisini bağlar
Terminale bağlantı yapmak ve sökmek kolaydır
En yaygın kullanılan topolojidir
Kablo hatası sadece bir birimi olumsuz etkiler
Kontrol istasyonunda herhangi bir sorun varsa
sistemin tamamı çökecektir.
23.7.2017
Endüstriyel Otomasyon
5
Bus Tip: Bu ağ bağlantısında her bir bağlantı
noktası bir kablo ile birleştirilmiştir.
Herbir terminal birbirine bus adı verilen kablo ile
bağlıdır.
Kurulum ücreti düşüktür.
Kablonun her iki ucuna sonlandırıcı adı verilen
dirençler takılır
Kurulumu kolaydır.
Kablo arızası yada kopukluğunda tüm sistem
çökebilir.
23.7.2017
Endüstriyel Otomasyon
6
Ring/Loop Tip: Bu ağ türünde ise tüm bağlantılar
bir halka şeklinde yapılmıştır.
Bir düğüm noktası diğer düğüm noktasına
bağlıdır.
İletim hattı diğerlerine göre uzundur.
Sorun çıkarsa tespiti kolaydır.
Büyük network lerde kullanım alanı fazladır.
Herhangi bir düğüm noktasındaki sorun tüm
sistemi etkileyebilir.
23.7.2017
Endüstriyel Otomasyon
7
WIRELESS (Kablosuz)
Herhangi bir karasal bağlantıya ihtiyaç duymadan; yüksek hızda veri,
ses ve görüntü iletişimine imkan sağlayan kablosuz ağ teknolojileri ile
farklı yerlerde bulunan kullanıcıları ve kullanıcı gruplarını entegre
etmede en etkili çözümdür.
Gelişen Kablosuz Ağ teknolojileri; indoor/outdoor, kurum içi veya genel
kullanıcılara kablo sınırlaması olmadan gerekli kaynaklara erişimi
sağlamaktadır.
Görüşü olmayan yerlerde bile lazer veya radyolink teknikleri ile 2Mbps
dan başlayan hızlarla kablosuz ağlar oluşturulabilmektedir.
23.7.2017
Endüstriyel Otomasyon
8
WAN (Geniş Alan Ağları)
İletişim seçeneklerinin artması ve altyapıların gelişmesi sonucu farklı
yerlerde bulunan şirket yönetim merkezleri, üretim birimleri, depolama ve
lojistik ağları, satış ve servis ofisleri; şube, bayi, iş ortakları arasında Geniş
Alan Ağları kurulmaktadır.
Bütünüyle bir bilgi ağı, Yerel Alan Ağlarından (LAN), uzak kullanıcılardan ve
bunların bir biriyle bağlantısından (ya da merkezi bir noktaya
bağlantılarından) oluşur. Ve bu bağlantılara WAN (Wide Area NetworkGeniş Alan ağı) bağlantıları diyoruz. Görüldüğü gibi komple bir Ağ’da WAN
bağlantıları önemli yer tutar.
Farklı arayüz ve özellikte bir çok WAN teknolojisi vardır. Muhakkak ki her bir
teknolojinin kendine has uygulama alanı ve avantajı vardır. Büyük bir ağ’da
bunların biri ya da bir kaçı kullanılabilir. WAN teknolojileri deyince hemen ilk
aklımıza gelen dial-up (çevirmeli modem) bağlantısı, leased line (kiralık hat),
X.25, FR, ISDN, xDSL, ATM, B-ISDN, SMDS gibi teknolojilerdir.
23.7.2017
Endüstriyel Otomasyon
9
Fabrika Otomasyonu İçin Bölgesel Ağ Sisteminde Olması Gereken
Özellikler
23.7.2017
Endüstriyel Otomasyon
10
Bilgi İletiminde Kullanılan Kablo Çeşitleri
23.7.2017
Endüstriyel Otomasyon
11
Çift Bükümlü Kablo
23.7.2017
Endüstriyel Otomasyon
12
Koaksiyel Kablo
23.7.2017
Endüstriyel Otomasyon
13
Fiber Optik Kablo
23.7.2017
Endüstriyel Otomasyon
14
Endüstriyel Veri Haberleşmesi Ağları
Endüstriyel ortamlarda verilerin taşınması değerlendirilmesi amacıyla kurulan
ağlardır;
En çok bilinenleri ;
Fieldbus
Modbus
Profibus
DeviceNet
CAN bus
EtherCAT (Ethernet for Control Automation Technologies…)
Endüstiryel veri haberleşmesi temel olarak seri formda yapılıp; seri iletişim
protokolleri kullanılır… RS232, RS485,…
23.7.2017
Endüstriyel Otomasyon
15
RS232 Seri Haberleşme Protokolü
Asenkron seri veri 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. Aynı zamanda bu standart EIA-232D olarak da
adlandırılmaktadır.
RS-232C standardında en çok kullanılan konnektör, DB25 ve 25 pinlidir konnektör
idi. Ancak günümüzde 9 pinli DB 9, yaygın olarak kullanılmaktadır.
23.7.2017
Endüstriyel Otomasyon
16
RS232 Seri Haberleşme Protokolü
Seri port, -12V / +12V aralığında çalışmaktadır. Böylelikle veri daha uzun mesafelere
taşınmaktadır. Seri port için toprak hattına göre -12V gerilimine “Mantık 1”, 12V
gerilimine ise “Mantık 0” seviyesini ifade eder. Mantık 1 seviyesine, “Mark”, Mantık 0
seviyesine “Space” (boşluk) da denilmektedir. Standarda göre -3V ve -30V arası
“Mantık 1”, +3V ve +30V arası “Mantık 0” dır. -3V ve +3V arasındaki bir gerilim
belirsizdir. Çıkış akım yaklaşık 10mA civarındadır. Diz üstü bilgisayarlarda bu gerilim
seviyesi -7.5V ve +7.5V arasında değişmektedir.
Dengesiz bir hat, sinyalin sinyal voltajının
tek bir tele tatbik edildiği ve tüm sinyal
gerilimlerinin tek bir toprağı referans
aldıkları bir hattır. Bu tip bir arabirime tekuçluda denilmektedir. Dengeli ya da fark
(differential) hatlarında her bir sinyal için,
biri diğerindeki sinyalin tersini (inverse)
taşıyan iki tel kullanılır.
Alma (receive) ve gönderme (transmit) pinleri farklı olduğundan dolayı aynı anda veri
alınıp gönderilebilir... RS232 Dengesiz hat özelliği gösterir.
23.7.2017
Endüstriyel Otomasyon
17
RS485 Seri Haberleşme Protokolü
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. Rx ve Tx üzerindeki gerilimler arasındaki farka bakılarak sinyal durumları
hesaplandığından ve gürültünün bu iki adet kabloya aynı miktarda bineceğinden
dolayı gürültülü sinyal ile normal sinyal arasında, taşıdığı bilgi açısından bir fark
olmamaktadır. Ancak RS-232'de referans gnd (ground yani bildiğimiz sıfır voltaj temel
referans) olduğundan gürültü kabloya bindiğinde, sinyalin değerini artırıp azalttığında,
sinyalin taşıdığı bilgi, değişim gösterebilmektedir. Bu sayede, RS-485 ile daha uzun
mesafelerde güvenli haberleşme imkânı sağlanmıştır.
23.7.2017
Endüstriyel Otomasyon
18
RS485 Seri Haberleşme Protokolü
Kablolar arasındaki gerilim farkı veriyi aktarır. Peki kablolar arasındaki gerilim farkı
nasıl sağlanıyor? Kablolardan birisi terslenerek sağlanır... Sürücü, A ve B çıkış
uçlarında 2-6 volt arasında bir gerilim üretir. Sürücünün toprak hattına bağlanması
önemli olmakla beraber RS-485 alıcısı tarafından veri hattının mantık seviyesinin
tayininde kullanılmaz. Enable (Yetki) girişi ise girişin çıkışlara aktarılmasına izin verir.
1. Çıkış hattının A ucu, B
ucuna göre göre negatifse,
alıcıda bu Mantık 1’dir. (Mark
ya da OFF durumu)
2. Çıkış hattının A ucu, B
ucuna göre göre pozitifse,
alıcıda bu Mantık 0’dir.
(Space ya da ON durumu)
23.7.2017
Endüstriyel Otomasyon
19
RS485 Seri Haberleşme Protokolü
RS-485’in hem cinslerine göre en büyük özelliği 32 alıcının kendi aralarında
haberleşmeleridir.
23.7.2017
Endüstriyel Otomasyon
20
RS485 Seri Haberleşme Protokolü
23.7.2017
Endüstriyel Otomasyon
21
Modbus
Modbus, 1979 yılında Modicon firması tarafından geliştirilmiş, sunucu istemci tabanlı
olarak endüstride kullanılan, akıllı cihaz olarak tabir edilen, aygıtların haberleşmesi
için geliştirilmiş bir protokoldür. Modbus protokolü, tamamen açıktır ve günümüzde
birçok birçok firma tarafından kullanılmaktadır… (günümüzde dünya çapında 7 milyon
endüstri kuruluşu, sistemleri içerisinde Modbus’ı kullanmaktadır.)
Standart bir Modbus ağında, bir adet Master ile birlikte 247 adet Slave cihaz
bulunabilir. Slave cihazlar, 247 adet olabilir, adresleri de 1 ile 247 arasında verilebilir.
Modbus ağında Master cihaz, diğer Slave cihazdan aldığı verilere göre yine Slave
cihazları kontrol ettirebilir.
Modbus, seri haberleşme standardını kullanır. Orijinal olarak Modbus, RS232 seri
haberleşme standardını kullanmaktadır. Ancak bu, sadece kısa mesafeler için
geçerlidir. Uzun mesafeler için de RS485 seri haberleşme standardını da
kullanabilmektedir.
23.7.2017
Endüstriyel Otomasyon
22
Modbus
Modbus’ta veriler, dört farklı tablo içerisinde saklanır. Bu veriler ve Modbus adresleri
aşağıdaki tablodaki gibidir. Bunlardan ayrık olanlara ON/OF değerleri kayıtlıdır
(bobinler). Diğerlerine ise sayısal değerler kayıtlıdır (registerler). Registerlerin ve
bobinlerin sadece okunabilen veya hem okunup hep yazılabilen çeşitleri vardır. Her
bir tabloda toplam 9999 değer vardır. Her bobin ya da kontak 1 bittir ve veri adresleri
0000 ile 270E arasındadır. Her bir register ise 1 word =16 bit yani 2 byte’tır.
Bunlarında data adresleri 0000 ile 270E arasındadır.
23.7.2017
Endüstriyel Otomasyon
23