Endüstriyel ağlar ve haberleşme formatları İnsanlar mevcut yaşam koşullarını bulundukları ortamdan daha iyi bir ortama aktarmak için bugün gösterilen çabalar gibi değişik girişimleri sık sık yinelemektedirler. Sorunların bir kriz durumuna dönüştüğü zamanda ise bu çabaların daha da sıklaştığı görülmektedir. Günümüzde birçok kişi ve kuruluşun üzerine çalıştığı temel esas , haberleşme veya makinaların birbirine bağlanmalarından ziyade herkeze açık ve ücretsiz kullanışlı protokoller oluşturabilmektir. Dünyamızı küçük bir kasaba haline getiren lokomotif etken öncelikle makinaların biribirleriyle haberleşmesi ile mümkün olmaktadır. Elektronik haberleşme zorunlumudur? Ne işimize yarar?
Elektronik haberleşmede kullanılan protokollar o kadar çoktur ki, ayrı dili taşıyan iki sistem arasında iletişim kurmak zorunluluğu hasıl olduğunda varolan güçükler kendini bariz bir şekilde hemen ortaya koyar. Hele teknik bilgilerin alışverişinde bu daha da vehim bir duruma girer. İnternette çeşitli dil farklılıklarını bertaraf etmek için, yöneticiler internete bağlanacak kişilere Transmission Control Protocol / Internet Protocol (TCP/IP) isimli protokolun kullanımını şart koşuyor. Bu gereksinim iki sistemin birbirlerini anlayabilmesinde çevirmenleri gerektirir.
Günümüzde, bu tür sorunu gidermek için ortaya birçok öneriler atılmış ve bu yönde de birçok çabalar harcanmıştır. Ancak gerek varolan gelirlere gelir katma, gerekse ticari saygınlığı yitirme tehlikesinden uzak durma nedenlerinden ötürü sorun henüz daha çözümlenememiştir. Dünya ülkeleri, özellikle Amerika ve Avrupa, otomasyon sistemlerinde ciddi ölçüde başgösteren soruna bir çare bulmak için çeşitli toplantılar ve çeşitli konferanslar düzenlemişler ve birçok tartışmadan sonra ortaya bazı teklifler getirmişlerdir. Amerikanın en saygın kuruluşu olan ASHRAE BACnet diye isimlendirilen ve uluslararası kullanılmasını amaçlayan bir protokol ortaya atmıştır.
Öte yandan Avrupa yine aynı amaçla European Installation Bus (EIB) diye isimlendirilen başka bir protokol ortaya atmıştır. Konferanslarda bu tartışma hala daha sürüp gitmektedir. Aynı soruna çözüm getirmek için çaba harcayan daha başka kuruluşlar da mevcuttur. Örneğin: Saygın Alman şirketi Merlin Gerin tarafından geliştirilen, BATIBUS denen ve otomasyonda kullanılmasını öngören bir protokolu, bir başka saygın Alman şirketi Siemens EIBUS diye isimlendirilen başka bir protokol ortaya atmıştır. Öte yandan Avrupa’nın protokol kullanıcılarının oluş-turduğu “User’s Club” ise PROFIBUS’ı ortaya atmıştır.
Burada incelenecek konu ise her lisana açık bir protokolun gelişen teknolojiden başka yaşamlarını sürdü-rebilmek için bilgisayar kullanmak zorunda olanlara da ne derecede yardımcı olup olamayacağıdır. Metinde ‘Açık Protokoldan’ neyi anlatmak istediğimiz açıklanacak buna eşdeğerde bulunan EIB protokolu ile karşılaştırılacak, avantajları dezavantajları tartışılacak ve sonuç olarak da herkesin kullanabileceği açık bir protokolun gerekliliği savunulacaktır.
İletişimde Protokolü nedir ?
Protokol, lisanları ayrı olan iki olgu arasında, belirli bir düzeyde, iletişimi sağlamak amacıyla gerekli kuralları ortaya koyan bir çevirmendir. Protokol, iletişimi sağlamak amacıyla ortaya konan kurallara uyan iki veya daha fazla orandaki Çevirmeni kullanan tarafları kapsar. Bu Protokol genellikle farklı dil kullanan iki veya daha fazla sistemin ortak bir iş yapmalarını gerektiren düzenler arasında yapılır. Kısaca bu tarifleri yaptıktan sonra Açık Protokol’un ne olduğunun tanımına geçebiliriz.
* AS-Interface
* BACnet
* CANopen
* CC-Link
* ControlNet
* DeviceNet
* EtherNet/IP
* EtherCAT
* FIPIO
* FL-net
* Interbus
* Lonworks
* M-Bus
* Modbus Plus
* Modbus RTU
* Modbus-TCP
* Powerlink
* Profibus
* Profinet-IO
* Sercos
Açık haberleşme Protokolü Nedir?
Açık Protokol, her tür iletişim aygıtları üreticileri-nin, ürettikleri aygıtlarda, en az evrensel ortak komutları kapsamına almalarını içeren bir anlaşmadır.
Yeni Protokola Gereksinim Var mıdır?
Morgan Stanley’de (İngiltere’nin merkezi olan Londra’nın Dockland bölgesinde bankacılık ve hisse senetleri alımsatımında ve kredi kartları uygulamalarında faaliyet gösteren, saygınlığı çok yüksek olan bir bankadır. Merkezi Amerika’dadır) çalıştığım dönemlerde, binadaki klima cihazlarını mevcut otomasyon sistemine bağlamak için, lisanı ayrı olan iki sistem arasında iletişimi sağlayacak bir çevirmene gerek duyulmuştu. Ancak York’tan (Merkezi Amerikada olan, küçük çaptaki soğutucuların yanında büyük soğutucular imal eden dünyaca meşhur bir üretim merkezidir.) gelen teknik bilgiler, cihazlarının üzerinde böyle bir iletişimi sağlayacak çevirmenin mevcut olduğu yönündeydi.
Öte yandan TAC (Otomasyon sistemleri üzerinde kendini daha yeni tanıtan bu dalda piyasayı ele geçirmeye namzet bir İsveç otomasyon kuruluşudur) orada kullanılan lisanın kendi sistemleriyle iletişim sağlayamadığında ısrar etmekteydiler. Kendi yaptığımız incelemelerde bu iki sistem arasında, A’da B’ye uygunluk fakat B’den A’ya bir nüans farkının olduğunu gözlemledik. İki kuruluşla da yaptığımız görüşmelerde, bu sorunu çözümlemek için ortaya atılan tekliflerde, mevcut çevirmene yeni bir çevirmen gerektirdiğinden onay verebilmemdeki endişeler huzursuzluğa neden oldu.
Kendi görüşümüz çevirmenler ne kadar çoğalırsa sorunların da orantılı olarak o derecede çoğaldığı ve iletişim hızının da o nispette azaldığı doğrultusundaydı. Halbuki soğutucuların randımanlı olarak çalışmaları, diğer şartlar meyanında büyük ölçüde zamanlamaya dayanmaktaydı. Yerinde yapılamayan bir zamanlama üçyüz tonluk bir soğutucuyu devreden çıkarıyor onu yedeğe aktarıyordu. Bu durum ise büyük aksaklıklara neden oluyordu. Bu da bize gösterdi ki çok kısa zaman birimi içerisinde iletişimi sağlayacak bir düzen veya aracı olmayan bir çevirmen veyahutta verileri derhal infaz edebilecek direk bağlantılar gerekmekteydi.
İlk olarak ele alınan düşünde yeni bir düzen yeni bir planlama gerekmekteydi. Böyle bir düşünce ise zamanı gerektiriyordu. İkinci düşünce de aynı durumdaydı. Ancak birinci düşünceden farkı daha az bir araştırma ve daha az aygıtlarla sağlanabilmesi
ve maliyetinin daha ucuz olması tercih edilmesini kolaylaştırıyordu. Üçüncü düzen ise kontrol açısından en uygun olanıydı. Ancak maliyeti ve zamanı yine bir sorun olarak ortaya çıkmaktaydı. Eğer yapım sırasında, bilgi alış-verişini gerektiren
hallerde birbirini anlayan açık bir protokol kullanılmış olsaydı bu sorunlar aygıtların üretim devre-lerinde ortaya çıkmamış olacaktı. Yukarıda konu edilen bu durumlar, bizlere, ileti-şimde açık bir protokolun ne derecede önemli olduğu çağrısını yapmaktadır.
Yararları Nelerdir?
Çeşitli sistemleri birleştirerek daha geniş kapsamlı bir sistem oluşturmak için odak noktayı oluşturan sistemlerin birbirleriyle iletişim kurmalarından daha doğal bir nen yoktur. Bu iletişim çalışmak istenen sahada gerekli verilerin derlenmesinde ve kullanımında gereklidir. Aksi takdirde iki sistemin müsterek çalışmasında gerekli olan bilgiler sağlanamazsa o sistem bir bütün içerisinde ya çalışmaz ya da yapısına göre istenen randımanı vermez.
Morgan Stanley’nin iklimlemede, çevre ısısını istenen düzeye getirme görevi ile üstlendirilen soğutma (chillers) cihazlarını ele alalım. Bu binada herbiri 300 ton kapasitede altı adet soğutma cihazları mevcuttur. Bu cihazlardan herhangi birinin herhangi bir nedenle durması halinde yenibaştan çalışabilmesi için en az ayrılacak olan süre onbeş dakikadan az olmamalı, otuz dakikayı ise geçme-melidir. İlk şart makinenin çalışması ile ilgilidir.
Diğer şart ise verilen süre içerisinde ısı yükselmesini önleyebilme gereksinimidir. Bir başka şart ise soğutuculara isabet eden yük yüzde kırktan az olması halinde devreden çıkarılmalı, yüzde sekseni aşması halinde ise ek bir soğutucu devreye sokulmalıdır.
Hangi Ortamda Geçerlidir?
Bu çok önemli iki protokolun yanında iki sistem arasındaki muhabereyi sağlayan birçok protokollar da mevcuttur. Örneğin, engines, drivers, coexistence, gibi. Bu protokollar yapıldıkları aygıtlar dışına alındılar mı geçerliliklerini yitirirler. Bu protokollar yine açık bir protokol da değildirler. Demek ki şu ana kadar ortaya atılan protokollar çalışabilmeleri için ancak kendi ortamlarını buldukları zaman bir geçerlilik taşırlar. Başka ortamlarda ise çalışamazlar.
Açık Protokola derece Gerekir mi?
Tek bir amaca hızmet edecek uluslararası ortak bir protokol arayışı ile ilgili olarak yapılan toplantılarda ortaya konacak ortak protokolün derecelendirilip derecelendirilmeyeceği hususu da dile getirilmektedir. Eğer tam anlamda her amaca hızmet edecek bir protokol kabul edilirse ortaya konacak kurallar geniş kapsamlı olmalıdır. Bu durumda ise fonksiyonu az olan aygıtlarda ortaya konan kuralların büyük bir kısmına gerek-sinme duyulmayabilir. Böyle bir durumda kapsamı açısından açık protokolu derecelendirmek gerekir mi gerekmez mi tartışması doğar.
Değerlendirilip derecelendirme yapıldığı anda da açık protokol maksadına erişir mi erişmez mi hususu ortaya çıkar. Şu halde ne yapıl-ması lazımdır? Dünyaya geçerli olacak olan ortak bir protokolu kabullendirmek için çaba harcandığında, bu tür bir davranış ortaya atılan görüşün odak noktasına tesir etmez, yapılan çabaları engellemez mi? İşte bunlar açık protokulun derecelendirilmesini etkileyen ve tatbik sahasına konmasını güçleştiren fonksiyonlardır.
Oyuncular ve Seçenekler
Neden Oyuncular? Tabii ki oyuncular! Yarışma ancak oyuncular arasında olur. Evrensel ortak bir protokol bulmak da bir yarıştır. Şu halde bu yarışın da bazı oyuncuları olması gerekir. İşte teknolojinin geliş-mesiyle iletişimde, dağınık üretimlerin ürünü olarak başgösteren sorunlara ışık tutmak için ortaya çıkan yetkili çevreler bu oyunun oyuncularını oluşturmak-tadırlar. Yine bu çevreler evrensel iletişimi sağlamak için bazı kuralları ortaya koymak gereksinimini duymuşlar ve açık bir protokol sağlamayı amaçlayan çabalar içerisine girmişlerdir. Bu oyuncular şunlardır:
- Merlin Gerin
- Siemens
- Kullanıcılar Kulübü
- Process ve Petrochem Endüstrisi
- Echelon / Motorola
- ASHRAE (American Society of Heating, Refrigeration and Air Conditioning Engineers)
- EHSA (European Home System Association)
- FDN (Firm Neutral Data Transmission)
- MODBUS (PLC Networking)
- CEBUS (Consumer Electronics Bus)
- CAB (Canadian Automated Building Protcol)
Daha önce sözü edilen oyuncuların kendilerine göre yaptıkları seçenekler ise şöyledir, Yukarıda belirtilen ilk üç kuruluş, aralarında anla-şarak PROFIBUS adı altında açık bir protokol oluşturdular. ASHRAE BACnet protokolunu oluşturdu. Geçen yıl yukarıda belirtilen son beş kuruluş da aralarında bir anlaşma yaparak European International Bus (EIB) protokolunu oluşturdu.
Kaç Tür Açık Protokol Vardır?
‘Total Control’ direktörü Andy Bowshell’e(2) göre dünya üzerinde kullanılan açık protokol standardlarına uyan en az dokuz değişik sistem mevcuttur. Bu sis-temleri kullananlar ve geliştiren kuruluşlar yukarıdaki paragrafta belirtilmişlerdir, ancak değişik ülkeler bu standardlara hala daha değişik gözle bakmaktadırlar. Amerika ile Avrupa’nın yetkili çevrelerinin konuya olan yaklaşımları iki türde toplanmıştır. Amerikanın yaklaşımı daha çok ASHRAE’nin orta-ya koyduğu prensipleri içermektedir(4). Ortaya konan bu prensipler ise BACnet üzerinde merkezleşmektedir. Öte yandan Avrupa standardlarına hakim olan Inter-national Standards Organisation (ISO) ise açık proto-kolu üç aşamada ele almaktadırlar:
a) Yönetim aşamasında - PC’ler, serverler, workstationlar.
b) Otomasyon aşamasında - Global kontrollar, grup kontolörleri.
c) Yerel aşamada - Terminal ünite kontrolları, yerel cihazlar.
Açık Protokolu Kimler Destekler?
Madde dörtte belirtilen kuruluşların hepsi de açık protokolu desteklerler. Ancak tatbikat sahasına geçil-diğinde kendi uygulamalarını da elden bırakmak iste-mezler. Örneğin: Siemens, ABB, Caradon MK ve Insta kuruluşları EIB protokolunu oluşturdular. Bu protokola göre bilgiler iki kablo üzerinden, 24V bir potansiyelle ilitişimin sağlanmasına dayanmaktadır.
Cypress, Motorola ve Echelon(7) kuruluşlarını içeren ‘The LonWorks Company’ kendi üretimleri için “LON” terimi altında ‘LONworks’, ‘LONtalk’, ‘LONmark’ protokollarını ortaya koydu(8). Bu kuruluşların kullandığı ve uluslararası diye tanımladığı topolojiyi yansıtmaktadır.
Endüstriyel Haberleşme
* AS-Interface
* BACnet
* CANopen
* CC-Link
* ControlNet
* DeviceNet
* EtherNet/IP
* EtherCAT
* FIPIO
* FL-net
* Interbus
* Lonworks
* M-Bus
* Modbus Plus
* Modbus RTU
* Modbus-TCP
* Powerlink
* Profibus
* Profinet-IO
* Sercos
Bunlara ek olan koşullar da soğutuculardaki gaz yoğunlukları ile kondansatörü soğutmaya yarayan su deveranını sağlayan otomasyon düzenle suyu soğutma düzeninin birbirlerine uyum sağlamalarıdır. Soğutucular tek başlarına bu şartları yerine getirecek otomasyon düzenine sahiptirler ancak toplu halde bir bütün olarak çalışabilmeleri için birbirlerinin durumlarını bildiren verilere, ve bu verilere dayanarak gerekli direktifi yerinde ve zamanında algılayıp gerekli hesaplamaları yapmaya muhtaçtırlar.
Çoğullu sistemlerde bu değerlendirmeyi bina otomasyon sistemleri (BMS) yerine getirmektedir. Durumun böyle olması halinde de BMS ile soğutular arasında anlayacakları ortak bir dil gerekmektedir. Bu ise açık protokolun ne kadar yararlı olduğunu ortaya koymaktadır. Yöntemler Dünya üzerinde aygıtlar arası iletişimi sağlayacak çeşitli yöntemler mevcuttur. Ancak biz burada bu yöntemlerden salt iki tanesinin üzerinde duruyoruz:
DDE ve OLE KAVRAMLARI
Veri giriş metodu (Gateways) DDE ile OLE herhangi bir şahıs veya sistem aracılığıyle istenen bilgileri bir ortamdan başka bir ortama direk olarak aktarma amacını taşımaktadır. Gateways ise aynı işi çevirmenler kullanarak yapma amacını taşımaktadır. Böyle bir durumda nüans farklılıkları ve zaman mevhumu devreye girer. Kritik durumlarda ise kabul edilebilen bir nen değildir.
Nasıl Çalışırlar?
Önce elimize ‘Direct Data Entry’ (DDE) / ‘Object Link-ing and Embedding’ (OLE) mevhumlarını ele alalım. Bu protokollardaki bilgi alış-verişleri ‘Windows’ ortamında başarı sağlarlar. Ortaklaşa kullandıkları bilgi (data) ise ‘Management’ (mevcut kaynakları organize program) düzeyindedir. Bu protokol başka lisanlara açık değildir. Gateways iki ayrı protokoldan oluşan aygıtların konuşabilmelerini sağlayan çevirmenlerdir. Bu çevir-menler çok sınırlıdır, pahalıdır ve doğru anlamda açık bir protokol değildir.
Dahası çevirme esnasında A ile B aygıtları arasında yapılan eşlemede A’dan B’ye eşlendirilen bir bilgi, tersine, B’den A’ya eşlendirilmesi gerektiğinde aynı anlamı taşıma özelliği ile teçhiz edilmiş midir? Teçhiz edilmişse bu mümkün müdür? Diğer bir deyimle çevirmenin bütün detaylarda nüans farkı olabilecek durumları yok mudur? Dahası, bu protokol her aygıt için geçerli midir? İşte yukarıda belirtilen hususlar bu çervirmenlerin nasıl bir ortamda çalışmak zorunluluğunda kaldıklarını tanımlarlar.
Mevcut Standardlar
Ortak bir standardın kabul edilmesinde ipleri çeken ülkeler arasında en önde gelenler Amerika ve Avrupadır. Bu iki ülkenin ortaya koymak istediği standardlar söyle özetlenebilir.
Amerika
Amerikayı temsil eden iletişim standardlarını Amerikan Society of Heating, Refrigeration and Air-conditioning Engineers (ASHRAE) sürdürüyor. ASHRAE iletişim standardı olarak BACnet’i öngö-rüyor(9). Uluslararası bir standard olarak öngörülen iletişim protokolun kullanıldığı sahalar kısaca şun-lardır:
- Ethernet
- Arcnet
- MS/TP (RS485)
- PTP (RS232)
- LONtalk
Bu protokol EIB gibi üç aşamada gruplandırılmıştır. Bu aşamaların arasında büyük benzerlik vardır. Yalnız algılamaları farklılıklar gösterir.
- BACnet sistemde ağları kolaylaştıran sinyal güçlendiricileri, köprüler, yönlendiriciler mevcuttur.
- BACnet sistemde Aygıt numaraları ve MultiACcess system (MAC) adresleri ile ünitelerin işlem gördüğü yerler kolayca saptanabilir.
- ASHRAE, bu amaçla kurulan komite ve grouplar aracılığıyle BACnet standardlarını sürekli olarak gözden geçirir, gerekirse değiştirir.
- ASHRAE’nin yükümlü olduğu bir başka husus da standardlara uyugunluk sağlanıp sağlanmadığının sık sık kontrol edilmesidir.
ASHRAE’nin oluşturduğu bağımsız olarak bu görevi yürüten kuruluşlar söyledir:
- BIG-Europe (BIG-EU)(10)
- BIG-North Amerika (BIG-NA)(11)
- BIG-AustralAsia (BIG-AA)
- BACnet Manufacturers Association(12)
- BACnet’i özelleştiren ve önemini artıran benzeşme şu kurallarla özellik kazanmaktadır
Avrupa
Tek bir protokol oluşturulması ile ilgili Avrupadaki gelişmeler EIB üzerinde merkezleşmektedir. Ancak dünya piyasasına damgasını vuran Merlin Gerin, Siemens gibi güçlü kuruluşların ağırlığı da tek bir açık protokolun kullanılma hızını ciddi surette etkilemek-tedir. Avrupadaki protokola göre ele alınan iletişim standardı şöyle özetlenebilir:
- Yerel düzeydeki aygıtlar için basit bir lisandan oluşturulacak açık iletişim protokolu
- Standard aşamada programlanabilen kontrollü (PLC) ağ ortamında kullanılacak açık iletişim protokolu
- Ev aygıtlarında kullanılacak otomasyon açık iletişim protokolu
Avrupa bu aşamaların her birinde ve her aşamasında açık bir protokolun kullanılmasını öngörmektedir. Ayrı-ca üç aşamalı açık bir protokolu kabul etmesine karşın yönetim derecesindeki bir protokoldan söz etmemek-tedir. Burada yapılan tüm çabalara rağmen tatbikat sahasında henüz ortak bir protocol kullanılamamıştır. Bunun nedenleri ise üretimcilerin piyasada bulunan kendi ürettikleri mallarda müşterilerinin isteklerini de kaale almalarından kaynaklanmaktadır.
Uluslararası Çabalar
Bütün ülkeler varolan soruna bir çözüm getirmek amacıyle Eylül 1999’da Avustralya’nın Canberra şehrinde toplantı yaptılar. Bu toplantıda da herkes kendi standarlarını ortaya koydular. Yapılan tartışmalarda açık protokolun ağırlığı ortak bir görüş olarak ISO ve ASHRAE üzerinde toplandı. Toplantıda bu iki kuruluşun bir araya gelmesi ve soruna bir çözüm getirmelerini öngören teklif kabul edildi(6). Çalışmalar sürdürülmektedir.
Sonuç olarak;
Görülüyor ki iletişimde dünya üzerinde ortak bir protokolun sıkıntısı çekilmektedir. Bunun sonucu ola-rak da birçok düzeni bir araya getiren düzenleyiciler uluslararası ortak bir protokolun olmayışından yaptık-ları projelerde büyük zorluklarla karşılaşmaktadırlar. İşin başını Amerika ile Avrupa çekmektedir. Ortak açık bir protokolu oluşturma çabalarına 1982’de başlandı. Bu çalışmalara başka uluslarda katıldı. O günden bugüne kadar olan sürelerde uluslararası birçok top-lantılar yapıldı.
Yapılan her toplantıda açık protokolun gerekliliği üzerinde duruldu. Gerçekleştirilmesi yö-nünde de kararlar alındı. Ancak bazı güçlü şirketler ürettikleri cihaz ve aygıtlarda ortak diye ortaya kendi koydukları protokolu izlemektedirler. Şirketler arası rekabet, saygınlık, kişisel görüşlerin ağırlık kazandığı ortamlar ortadan kalkmadığı sürece, resmi kuruluşlar ne kadar zorlasalar çözümlenmiş gibi görünen ortak protokol daha çok zaman sürüncemede kalacaktır.
