Otomasyon ve IoT Dünyasında Seri İletişimin Geleceği

Seri İletişim, Teknolojileri çok uzun süredir, Otomasyon ve IoT dünyasında kullanılmaktadır. Peki Seri İletişimi nerelerde kullanıyoruz?

Seri iletişim, otomasyon ve IoT dünyasında birçok farklı alanda kullanılmaktadır. İşte seri iletişimin yaygın olarak kullanıldığı bazı alanlar:

• Endüstriyel Otomasyon: Seri iletişim, fabrika otomasyonu, endüstriyel kontrol ve izleme sistemleri gibi endüstriyel uygulamalarda yaygın olarak kullanılır. Sensörler, motorlar, pompa ve valfler gibi endüstriyel cihazlar arasında veri iletimi için seri iletişim protokolleri kullanılabilir.
• Enerji Yönetimi: Akıllı sayaçlar, enerji yönetimi sistemleri ve güneş enerjisi gibi enerji uygulamaları, seri iletişimi kullanarak veri toplama, izleme ve uzaktan kontrol sağlar. Seri iletişim, enerji tüketim verilerinin toplanmasını ve enerji yönetim sistemlerinin etkili bir şekilde çalışmasını sağlar.
• Otomotiv: Otomobil endüstrisi, otomasyon ve IoT uygulamalarında seri iletişimi yaygın olarak kullanmaktadır. Araç içi elektronik sistemler, sensörler, motor yönetim sistemleri ve telematik uygulamalar, seri iletişim protokolleri aracılığıyla veri paylaşımını sağlar.
• Tıbbi Cihazlar: Tıbbi cihazlar, hasta izleme, teşhis ve tedavi gibi uygulamalarda seri iletişimi kullanabilir. Sensörlerden elde edilen veriler, seri iletişimle hastane veya klinik sistemlere iletilerek uzaktan izleme ve kontrol sağlanabilir.
• Akıllı Ev ve Akıllı Şehirler: Akıllı ev ve akıllı şehir uygulamaları, ev otomasyonu, güvenlik sistemleri, sokak aydınlatması gibi alanlarda seri iletişim kullanabilir. Sensörler, cihazlar ve sistemler arasında veri iletimi sağlanarak akıllı ev ve şehir çözümlerinin etkili bir şekilde çalışması mümkün olabilir.
• Tarım: Tarım sektöründe de seri iletişim kullanılarak sensörlerden elde edilen verilerin toplanması, tarım ekipmanlarının yönetimi ve verimlilik arttırıcı uygulamaların gerçekleştirilmesi sağlanabilir.
• Ulaşım: Ulaşım sektöründe de seri iletişim, taşıt takip ve filo yönetimi, trafik kontrol sistemleri ve otoyol geçiş ücreti toplama gibi uygulamalarda kullanılabilir.

RS232 ve RS485, seri iletişimin yaygın olarak kullanılan iki fiziksel arayüz standardıdır. Her ikisi de yaygın olarak endüstriyel ve ticari uygulamalarda kullanılan seri iletişim protokolleridir. RS422 ‘de yine piyasada kullanılan bir protokoldür. RS232 (Recommended Standard 232), bir bilgisayarın veya diğer cihazların, tek bir noktadan tek bir noktaya bağlantılar aracılığıyla haberleşmesini sağlayan bir seri iletişim standardıdır. RS232 genellikle düşük hızlı iletişimlerde, kısa mesafelerde ve düşük gürültü ortamlarında kullanılır.

Seri arayüzleri kullanan endüstriyel protokolleri de tanıyalım.

Modbus RTU ve ModbusASCII: Endüstriyel otomasyon ve kontrol uygulamalarında yaygın olarak kullanılan bir seri iletişim protokolüdür. Modbus, RS232, RS485 veya Ethernet gibi seri fiziksel arayüzler üzerinden cihazlar arasında haberleşmeyi sağlar ve genellikle sensörler, aktüatörler, kontrol cihazları ve veri toplama cihazları gibi endüstriyel cihazlar arasında veri alışverişini gerçekleştirir.

Profibus: Otomasyon ve kontrol uygulamalarında yaygın olarak kullanılan bir endüstriyel iletişim protokolüdür. Profibus, RS485 gibi seri fiziksel arayüzler üzerinden cihazlar arasında haberleşmeyi sağlar ve genellikle fabrika otomasyonunda, süreç kontrolünde ve otomasyonlu lojistik sistemlerinde kullanılır.

IEC 101 (IEC 60870-5-101), elektrik enerjisi sistemlerinde haberleşme için kullanılan bir endüstriyel iletişim protokolüdür. Daha spesifik olarak, IEC 101 protokolü, elektrik enerjisi iletim ve dağıtım sistemlerindeki cihazlar arasında haberleşmeyi sağlar ve genellikle enerji otomasyonu ve uzaktan izleme/kontrol uygulamalarında kullanılır. IEC 101 protokolü, seri fiziksel arayüzler (RS232, RS485 vb.) üzerinden cihazlar arasında haberleşmeyi gerçekleştirir.

DNP3 (Distributed Network Protocol) protokolü, endüstriyel otomasyon ve kontrol uygulamalarında yaygın olarak kullanılan bir iletişim protokolüdür ve DNP3 protokolü, genellikle seri RS232 veya RS485 fiziksel arayüzler üzerinden haberleşme yapabilir. DNP3 protokolü, elektrik enerjisi, su ve atıksu yönetimi, petrol ve gaz, ısıtma/soğutma gibi alanlarda kullanılan cihazlar arasında haberleşmeyi sağlar. Modern endüstriyel iletişim altyapılarında Ethernet tabanlı DNP3 kullanımı daha yaygın hale gelmiştir.

BACnet MS/TP, RS485 gibi seri fiziksel arayüzler üzerinden haberleşme yapar ve eski veya legacy sistemlerde yaygın olarak kullanılabilir. BACnet MS/TP protokolü, genellikle bina otomasyonunda kullanılan sensör ve kontrol cihazları gibi daha küçük çaplı cihazlar arasında iletişimi sağlamak için kullanılır. Ancak, Ethernet tabanlı BACnet/IP protokolü, modern bina otomasyon sistemlerinde daha yaygın olarak tercih edilir ve daha geniş ağlar üzerinden haberleşme yapma yeteneğine sahiptir.

Seri iletişimin geleceği ne olacak?

Seri iletişim, endüstriyel otomasyon ve kontrol sistemlerinde yaygın olarak kullanılan bir iletişim yöntemidir ve hala birçok uygulamada kullanılmaktadır. Ancak, Ethernet gibi ağ tabanlı iletişim teknolojilerinin giderek yaygınlaşması ve gelişmesi nedeniyle, seri iletişimin yerini zamanla Ethernet ve diğer ağ tabanlı iletişim protokollerine bırakması beklenmektedir.

Ethernet, hızlı veri iletişimi, uzun mesafe iletişimi, esneklik ve geniş kapsama alanı gibi avantajları nedeniyle endüstriyel otomasyon uygulamalarında giderek daha fazla tercih edilmektedir. Ethernet tabanlı iletişim protokollerinin, birden fazla cihazı aynı ağ üzerinden bağlama, uzaktan erişim, veri analitiği ve bulut entegrasyonu gibi daha gelişmiş özellikleri de bulunmaktadır.

Bununla birlikte, bazı eski legacy sistemlerde veya bazı özel uygulamalarda hala seri iletişimin kullanıldığı durumlar olabilir. Özellikle bazı endüstriyel cihazlar, sensörler veya kontrol cihazları gibi daha küçük çaplı cihazlar seri iletişimi tercih edebilir. Ancak, genel olarak gelecekte Ethernet ve ağ tabanlı iletişim teknolojilerinin daha yaygın olarak kullanılması ve seri iletişimin yerini büyük ölçüde bırakması beklenmektedir.

Günümüzde, IoT ve Otomasyon dünyasında, kritik uygulamalardan dolayı  Seri’den Ethernete geçiş keskin bir şekilde olamaz. Yumuşak geçişi sağlamak için Seri protokolleri, Ethernet tabanlı protokollere çeviren Protocol Gateway Çözümleri yaygınlaşmıştır.

Eski Seri tabanlı sistemlerinizi koruyarak hem yüksek maliyetlerden kaçınımş hem de yumuşak geçiş yapmış olursunuz.  Örneğin ModbusRTU seri kullanan onlarca enerji analizörünüzü ethernet destekli olanla değiştirmek yerine Moxa Mgate 3170 kullanarak ModbusTCP’ye çevirebilir ve bu analizörleri Ethernet dünyasına entegre etmiş olursunuz. Aşağıdaki tabloda birbirine çevrilen örnek protokolleri bulabilirsiniz.

Protocol Gateways – Industrial Edge Connectivity

Seri iletişimi ethernete çevirirken sadece endüstriyel protokolleri çevirmeyiz, kendi özel protokollerini veya raw seri veriyi aktarmak için standart seri ethernet çeviriciler de kullanılır. Dünyada ilk üç seri üretici Moxa’nın Nport, Lantronix’in UDS ve EDS serilerini örnek verebiliriz.

Seri İletişim, Enterpise dünyada switch, router, firewall gibi ürünlerin seri konsol erişimi için de kullanılıyor. Bu erişimler de artık yerini dedike management ethernet ve USB’ye bırakmaktadır.

Hatta gelecekte, ethernet teknolojilerinin kablosuz sistemler üzerinden aktarılması tecih edilecek, ethernet temelli olmayan kablosuz iletişim protkolleri de yaygınlaşacaktır. Özellikle IoT dünyasında çok geniş alanlarda iletişim ihtiyaçları, kablosuz İletişimi 1 numaralı İletişim ortamı yapacaktır.

Kablosuz teknolojiler, cihazların birbirleriyle ve internet üzerinden iletişim kurmasını sağlayarak esneklik, hareketlilik ve kolay kurulum gibi avantajlar sunmaktadır.

IoT cihazları genellikle sensörler, cihazlar ve ekipmanlar gibi farklı yerlerde bulunan ve çeşitli veri toplama, analiz ve kontrol görevlerini yerine getiren cihazlardan oluşmaktadır. Bu cihazlar arasındaki iletişim, kablosuz teknolojilerle daha kolay bir şekilde gerçekleştirilebilir. Kablosuz iletişim teknolojileri, cihazların uzaktan erişilebilir olmasını sağlar ve kablo gerektirmeyen bir yapı sunarak kurulum maliyetlerini azaltabilir.

Nesnelerin İnterneti (IoT), endüstriyel otomasyon, akıllı şehirler, sağlık, tarım, taşımacılık gibi birçok farklı sektörde kullanılmaktadır ve kablosuz iletişim teknolojileri, bu alanlarda da yaygın olarak kullanılmaktadır. Özellikle 5G gibi yeni nesil kablosuz teknolojiler, yüksek hızlı veri iletişimi, düşük gecikme süreleri ve daha yüksek kapasite gibi avantajlar sunarak IoT dünyasında kablosuz iletişimin daha da yaygınlaşmasını destekleyecektir.

Ancak, kablosuz teknolojilerin kullanımı da belirli zorluklar ve kısıtlamalar içermektedir, örneğin güvenlik, enerji verimliliği, ağ yoğunluğu ve frekans spektrumu gibi konularda dikkatli yönetim gerektirebilir. Bu nedenle, kablosuz ve kablolu iletişim teknolojileri arasında uygulamanın gereksinimlerine ve koşullarına göre doğru bir denge kurulması gerekecektir.