Yüksek hızlı kontrol ve haberleşme sistemlerinin büyük önem kazandığı Sanayi 4.0 evresinde tüm makine, ürün ve sistemler birbiriyle çok hızlı bir şekilde haberleşirken akıllı bir fabrika tesisi için sürecin iletişim ayağını hazır hale getiren ağ teknolojilerinin önemi giderek artıyor. Endüstriyel Ethernet’in ileride yapılacak geliştirmelere uyarlanabilmesi içinse Zaman Duyarlı Ağ (TSN) teknolojisi bir araç sunuyor. Bu noktada CC-Link IE TSN gibi yeni nesil teknolojileri tercih eden sanayicilerin otomasyon açısından güvenilir ağ çözümlerinden yararlandığına dikkat çeken CLPA Türkiye Müdürü Tolga Bizel, bu teknolojilerin Sanayi 4.0’ın farklı ihtiyaçlarına nasıl yanıt verebileceği ve üreticileri nasıl destekleyebileceği ile ilgili açıklamalarda bulundu.
Sanayi 4.0 üretimde son teknoloji makinelerin, robotların ve sensörlerin kullanılmasını desteklerken, akıllı bir fabrika için sürecin iletişim ayağını hazır hale getiren ağ teknolojileri de giderek daha önemli hale geliyor. Yüksek hızlı kontrol ve haberleşme sistemlerinin büyük önem kazandığı Sanayi 4.0 evresinde Zaman Duyarlı Ağ (TSN) teknolojisi, Endüstriyel Ethernet’in ileride yapılacak geliştirmelere uyarlanabilmesi için bir araç sunuyor. Bu teknolojinin Sanayi 4.0’ın farklı ihtiyaçlarına nasıl yanıt verebileceğini ve üreticileri nasıl destekleyeceğini değerlendiren CLPA Türkiye Müdürü Tolga Bizel şu açıklamalarda bulundu;
“Sanayi 4.0’ın akıllı fabrika modeli, imalat sektörlerinin üretkenliklerini, verimliliğini, ürün kalitesini ve istikrarını geliştirmelerine yardımcı olacak şekilde tasarlandı. Bu otomasyon içinse iletişim ve bağımsız optimizasyon yoluyla endüstriyel prosesleri iyileştirebilecek makine ve ekipmanların geliştirilmesi önem taşıyor. Bu amaç doğrultusunda büyük veri hacimlerinin geniş kapsamlı operasyonel teknoloji (OT) sistemlerinden alınması, tercihen uç hesaplama aracılığıyla etkin bir şekilde işlenmesi ve sonrasında üst katta bulunan IT altyapılarına aktarılması gerekiyor. Bu nedenle akıllı fabrikalarda hacmi her geçen gün artan veri trafiğinin ele alınmasında daha etkin bir ağ teknolojisine ihtiyaç duyuluyor. Geleceğin ağının IT ve OT arasında etkin bir köprü kurabilmesi gerekiyor. Saha ve üst düzey işletme seviyelerinin başarılı bir şekilde birleştirilebilmesi için akıllı endüstriyel ağların zaman açısından kritik kontrol mesajlarını önceliklendirmesi ve bant genişliğini daha hızlı, kontrollü ve doğru bir şekilde tahsis etmesi büyük önem taşıyor. Ancak halihazırda kullanımda olan Endüstriyel Ethernet ağlarının büyük bir kısmında bu hususların hayata geçirilmesi ciddi zorluklar barındırıyor. Özellikle saha seviyesindeki geleneksel Endüstriyel Ethernet ağlarında zaman açısından kritik olan verileri ve aciliyet taşımayan verileri aktarmak için ciddi ölçüde bant genişliği kullanılmasına neden olan yaklaşımların benimsendiği biliniyor. Dolayısıyla acil olmayan bir mesajın aktarımı sırasında, zaman açısından kritik mesajlar da bekleme sırasına dahil ediliyor ve bu mesajlar için önceliklendirme imkanı ortadan kalkıyor.”
Trafik planlamasında değişim ihtiyacı
TSN teknolojisinin bu sorunlara çözüm getirmek için ISO/OSI (Uluslararası Standartlar Teşkilatı/Açık Sistem Bağlantısı) Veri Link Katmanı üzerinde deterministik kabiliyetleri hayata geçiren bir Ethernet standardı sunduğunu belirten Tolga Bizel; “Özellikle TSN fonksiyonlarının ele alındığı Elektrik ve Elektronik Mühendisleri Enstitüsü (IEEE) standartlarının 802.1 sayılı kuralında Ethernet ağı üzerinde her türlü verinin etkin biçimde teslim edilmesini garanti eden bazı trafik biçimlendirme ve planlama araçları hakkında açıklamalar yer alıyor. IEEE 802.1Qbv’de açıklanan temel bir unsur da TSN’nin Zaman Duyarlı Programlama (TAS) aracı. Bu araç iletim süresine dayalı olarak Ethernet çerçevelerini önceliklendiren bir sürücü devresi. Acil döngüsel verilerin aktarılması gerektiğinde TAS, acil olmayan trafiğin iletimini geçici olarak durduruyor. Bu işlem zaman duyarlı verilerin yüksek öncelikli trafik için belirlenen zaman aralıklarında aktarılmasını sağlıyor. IEE802.1Qbv kapsamında bant genişliği kullanımının optimize edilmesi için uzunluk duyarlıklı bir programlama mekanizması da belirlendi. Programlama aracına iletilmesi gereken bir mesaj gönderildiğinde çerçevenin genel uzunluğu kontrol ediliyor. Çerçevenin yüksek öncelikli trafik etkilenmeden kullanılabilmesi durumunda programlama aracı bu bilgileri gönderiyor. Aksi takdirde mesaj sıraya alınıyor ya da IEEE 802.1Qbu ve IEEE 802.3br’de tanımlanan şekilde iki ayrı parça halinde aktarılabiliyor. Bu farklı IEEE 802.1 alt standartları ve araçları sayesinde TSN, geleneksel Endüstriyel Ethernet protokollerinin güvenilirliğinin artırılmasının yanı sıra bant genişliğinin ve gecikme süresinin özel uygulama gerekliliklerine uygun hale getirilmesini sağlıyor. Sonuç olarak kritik ve kritik olmayan veri trafiği etkin bir biçimde bir arada yönetilebiliyor’’ dedi.
Otomasyon açısından güvenilir ağ çözümleri
Açık Endüstriyel Ethernet teknolojisi CC-Link IE’nin sistemlerinde Zaman Duyarlı Ağ teknolojisi TSN’yi kullandığına dikkat çeken Bizel; “Bu bağlamda geliştirilen CC-Link IE TSN çözümü, iyi geliştirilmiş bir açık Ethernet çerçevesinin avantajlarını IEEE 802.1 TSN teknolojilerinin özellikleriyle desteklenen Gigabit bant genişliğiyle birleştiriyor. ISO/OSI 3 – 7 katmanlarına göre yapılandırılan sistem, senkronizasyon ve trafik planlaması konusunda IEEE 802.1AS ve IEEE 802.1Qbv standartlarından yararlanıyor. CLPA’nın (CC-Link Partner Association) dünya genelinde yaygınlaştırmaya çalıştığı CC-Link IE TSN teknolojisini tercih eden sanayiciler otomasyon açısından güvenilir ağ çözümlerinden yararlanıyor. Ayrıca bu teknolojiler sanayi kuruluşlarının giderek artan üretim taleplerine yanıt vermelerini ve fabrikalarını akıllı sistemlere dönüştürmelerini sağlayan araçlar sunuyor’’ diyerek sözlerini sonlandırdı.
