KOCAELİ ÜNİVERSİTESİ

ELEKTRONİK VE HABERLEŞME MÜHENDİSLİĞİ

BÖLÜMÜ

                                          SCADA

                                                 ÇAĞATAY SERTAÇ SONGUR

Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği; Elektronik Anabilim Dalında

Hazırlanan

BİTİRME TEZİ

Tez Danışmanı: Öğr. Gör. Orhan TUNÇÖZ

İzmit/Kocaeli – 2006

ÖNSÖZ

SCADA veya denetsel kontrol ve veri kazanımı sistemleri , yazılım  ve veri iletişim alanları üzerine ağırlık vererek ,hızla gelişen bir alandır. Mesela endüstriyel bir tesis veya fabrika için ,bir proses kontrol sistemi kuruyorsanız SCADA’nın PC üstünde çalışan bir yazılım olacaktır. Bu yazılım sayesinde prosesinizin iç yapısını gözlemleyebilir ve aynı zamanda tesisinizi bir klavye yardımıyla kontrol edebilirsiniz. Diğer taraftan eğer su işleme yöneticisiyseniz ve su dağıtım şebekeniz , merkezi bir kontrol odasındaki operatör istasyonlarıyla birkaç bin km kareye yayılmış bir alanda , çeşitli su rezervlerinin seviyelerini , borulardaki  akış debilerini ve çeşitli pompalama istasyonlardaki aktiviteleri gözlemliyorsanız  SCADA’yı geleneksel anlamda düşük miktarda bir kontrol yardımıyla veri kazanımı olarak kullanabiliriz. Bu durumda , veri transferi belirgin aralıklarla yerleştirilmiş radyo iletişim bağları aracılığıyla  çalışacaktır.  

TEŞEKKÜR

İlk olarak bu çalışmada önerilerini ve desteğini benden esirgemeyen rehber hocam Sayın Öğr. Gör. Orhan TUNÇÖZ’ e ve ayrıca yardımlarından dolayı elektronik ve haberleşme mühendisi Sayın CEM ŞEN’ e  ve ayrıca  sistem kurulumu sırasında bana yardımcı olan Sayın Alper KIRMIZIOĞLU’NA  teşekkürler ederim.

Son olarak aileme bana verdikleri destek ve cesaretten ötürü sonsuz teşekkürlerimi sunarım.

ÇAĞATAY SERTAÇ SONGUR

ÖZ

Endüstriyel otomasyon sistemleri, kaliteli ve yüksek verimli üretimin en önemli bileşenidir. Günümüzde, bilginin hızlı ve doğru olarak aktarılması sayısal veri iletişim sistemleri ile olanaklıdır. Bu çalışmada, veri iletişim sistemleri genel olarak tanıtılarak endüstride yaygın olarak kullanılan bir kontrol sistemi olan SCADA sistemi incelenmiştir. ve  Birinci bölümde, SCADA sisteminin genel hatlarıyla bir özeti verilmiştir. İkinci bölümde SCADA sistemlerinin alt yapısını oluşturan tipik donanımlar ele alınmıştır. Buna yönelik ,özellikle uzak terminal birimleri olan RTU’ lar ve programlanabilir mantık kontrolörleri PLC’ lere vurgu yapılmıştır. 3. bölümde SCADA’ nın kurulumunda gerekli olan yazılım ve protokoller incelenmiştir. 4. bölümde SCADA sistemini kullanmış olduğu yer hatları kullanılmıştır. 5. bölümde SCADA sistemlerinin küçük bir bölümünde bağımsız olarak çalıştığı ve de yerel bir şebekeyi oluşturan diğer bilgisayarlara bağlı bir bağlantıya bağımlılığını Ethernet’e dayalı olarak çalıştığı gösterilmiştir. 6. bölümde modemler ve de her yerde bulunabilen RS-232 RS-485 standartları yer almaktadır. 7. bölümde tipik RTU sorunlarının çözümleri gösterilmiştir.

İÇİNDEKİLER

ÖNSÖZ	II
TEŞEKKÜR	III
ÖZ	IV
ABSTRACT	V
İÇERİK	VI
ŞEKİL LİSTESİ	IX
BÖLÜM 1: SCADA ya GİRİŞ	11
1.1 Scadaya giriş ve kısa tarihçe	11
1.2 Modem Scada sistemlerinin temel prensipleri	12
1.2.1 Scada donanımı	14
1.2.2 Scada yazılımı	14
1.2.3 Scada için yerel kablolama	15
1.2.4  Scada ve yerel alan şebekeleri	16
1.2.5  Scada sistemlerinde modem kullanma	16
1.2.6 Bilgisayar konumları ve sorun giderme	16
1.2.7 Sistem kurulumu	17
BÖLÜM 2 Scada sistemleri ,Hardware ve Firmware	18
2.1 GİRİŞ	18
2.2 Scada ,DCS ,PLC ve akıllı enstrüman	18
2.2.1 Scada sistemi	18
2.2.3 Programlanabilir mantık kontrolorü	18
2.2.4 Akıllı enstrüman	18
2.2.5 Scada sistemi ve hususları	19
2.3 Uzak terminal birimleri	20
2.3.1 Kontrol prosesörü veya CPU	20
2.3.2 Anolog girdi modülleri	21
2.3.3 Tipik anolog girdi modülleri	21
2.3.4 Anolog çıktılar	21
2.3.5 Dijital girdiler	22
2.3.6 Sayaç veya akümülatör dijital girdileri	23
2.3.7 Dijital çıktı modülleri	23
2.3.8 Karışık anolog ve dijital girdiler	23
2.3.9 İletişim arayüzleri	24
2.3.10 RTU için güç kaynağı modülü	24
2.3.11 Bir RTU sistemi için tipik gereklilikler	24
BÖLÜM 3: SCADA sistemleri yazılım ve protokoller	26
3.1 Giriş	26
3.2 Bir Scada sisteminin bileşenleri ve anahtar özellikleri	26
3.3 Scada yazılım paketi	29
3.4  Özel Scada protokolleri	30
3.5 Hata tespiti	32
3.6 Dağıtımlı şebeke protokolleri	32
3.6.1 Giriş	32
3.6.2  Sistemler arası çalışma	32
3.6.3  Açık standart	33
3.6.4 IEC ve IEEE	33
3.6.5 Scada	33
3.6.6 Geliştirme	33
3.6.7 Fiziksel katman	33
3.6.8 Fiziksel topolojiler	34
3.6.9 Modlar	34
3.6.10 Veri hat katmanı	37
3.6.11 Taşıma katmanı	37
3.6.12 Uygulama katmanı	38
3.6.13 Sonuç	39
3.7. Scada sistemlerinde yeni teknolojiler	39
BÖLÜM 4 YEREL KABLOLAMA	41
4.1 Giriş	41
4.2  Kablolara giriş	41
4.3 Kablolarda etkileşim ve gürültünün tanımı	41
4.4 Kablolarda etkileşim ve gürültü kaynakları	42
4.5 Kablolardaki etkileşim ve gürültüyü azaltmanın pratik yolları	43
4.6 Kablo tipleri	44
4.7 Paket anahtarlamalı servisler	44
4.7.1 Giriş	44
4.7.2  X.25 servisi	46
4.8   ISDN	47
4.9 ATM	49
BÖLÜM 5 YEREL ALAN ŞEBEKE SİSTEMİ	50
5.1 Giriş	50
5.2 Şebeke topolojileri	51
5.3 MAC çerçeve formatı	54
5.4 Şebekeler arası bağlantı bileşenleri	56
5.4.1 Tekrarlayıcılar	56
5.4.2 Köprüler	57
5.4.3 Routerlar	58
5.4.4 Geçiş kapıları	59
5.4.5 Hublar	59
5.4.6 Anahtarlar	60
5.4.7  TCP-IP protokolleri	62
5.4.8 Scada ve İnternet	63
BÖLÜM 6 MODEMLER	65
6.1 Giriş	65
6.2 Modem inceleme	66
6.3 RS-232 RS-422 RS- 485 arayüz standartları	68
6.4 Akış kontrol	69
6.5 Modülasyon teknikleri	70
6.5.1 Genlik modülasyonu	70
6.5.2 Frekans modülasyonu	70
6.5.3 Faz modülasyonu	70
6.5.4 DFM doğrudan frekans modülasyonu	71
6.6 Hata tespiti	72
6.7  Veri hızına karşılık baud hızı	73
6.8 Modem standartları	73
6.9 Radyo modemler	74
6.10 Sistemde sorun giderme		77
6.11 Seçim hususları		78
6.12 Bilgisayar göstergeleri tasarımı		80
BÖLÜM 7  Sorun giderme ,bakım ve gelecekte scada sistemlerinin trendi		81
7.1 Giriş		81
7.2 Telemetri sisteminde sorun giderme		82
7.2.1 RTU ve bileşen modülleri		82
7.2.2 Master alanları		84
7.2.3 Merkez alanı		85
7.2.4 Operatör istasyonu ve yazılım		85
7.3  Bakım işleri		85
7.4 Bakım birim sistemi		86
7.5 Yazılıma dayalı enstrümantasyon		86
7.6 Scada sistemlerinde geleceğin trendi		87
Kaynaklar		89

ŞEKİL LİSTESİ

Şekil 1.1	4-20mA veya voltaj kullanarak sensörden panele bağlantı	11
Şekil 1.2	Bir fieldbus ve sensör yardımıyla PC’den PLC’ye veya DCS’e bağlantı	13
Şekil 1.3	Bir fieldbus kullanarak PC’den IED’ye bağlantı	13
Şekil 1.4	Tipik scada sistemi	15
Şekil 2.1	Tipik bir akıllı enstrüman	19
Şekil 2.2	Tipik anolog girdi modeli diagramı	21
Şekil 2.3	Tipik anolog çıktı modeli	22
Şekil 2.4	İşlem akış şemasıyla dijital girdi devresi	23
Şekil 3.1	Bir scada sisteminin bileşenleri	26
Şekil 3.2	Merkezi proses	30
Şekil 3.3	Dağıtımlı proses	30
Şekil 3.4	Tipik asenkronize mesaj formatı	31
Şekil 3.5	İki telli direkt mod	34
Şekil 3.6	İki telli çoklu mod	35
Şekil 3.7	Dört telli direkt mod	35
Şekil 3.8	Dört telli seri mod	36
Şekil 3.9	DNP paket formatı	37
Şekil 3.10	İstek/Tepki	38
Şekil 4.1	Elektrostatik eşlenmiş gürültü	42
Şekil 4.2	Elektrostatik gürültüyü azaltmada kılıf kullanımı	43
Şekil 4.3	Ortak  sinyal dönüşlerini gösteren kablolama sistemi	43
Şekil 4.4	Tek ve ortak sistem dönüşleri bileşik kablolama	43
Şekil 4.5	Paket aktarmalı şebeke bağlantıları	45
Şekil 4.6	Temel ISDN şebekesi	48
Şekil 4.7	Bir veri bağına ISDN yedekleme	48
Şekil 5.1	Bus topolojisi	52
Şekil 5.2	Halka topolojisi	54
Şekil 5.3	Mac çerçeve formatı	55
Şekil 5.4	Eternet tekrarlayıcı	56
Şekil 5.5	Eternet köprüsü	57

Şe61kil 5.6	Router uygulamaları	58
Şekil 5.7	Eternet santrali	59
Şekil 5.8	Bir terminal veya bir dosya sunucusu arasında full dubleks santral	61
Şekil 5.9	TCP/IP kullanarak iki farklı nod arasında haberleşme	62
Şekil 5.10	İnternet/İntranet ve bileşik LAN	63
Şekil 6.1	Bütün bir sistemin bir bileşeni olarak modem	65
Şekil 6.2	Bir kablo boyunca dijital sinyal enjeksiyonu	66
Şekil 6.3	Bant genişliği sınırlama sorunu	66
Şekil 6.4	Bir modemin temel bileşenleri	67
Şekil 6.5	Çeyrek faz kaydırma anahtarlama	70
Şekil 6.6	Diferansiyel faz kaydırma anahtarı	70
Şekil 6.7	Direkt frekans modülasyonu	71
Şekil 6.8	Asenkronize ve senkronize MNP çerçeve formatları	71
Şekil 6.9	Modem standartları	72
Şekil 6.10	Zil modem standartları	73
Şekil 6.11	Radyo modem konfigürasyonu	75
Şekil 6.12	Bir radyo modemin tipik yapısı	76
Şekil 6.13	Bir sistem sorun giderimi	77
Şekil 7.1	Bütün sistemde sorun giderme	80

BÖLÜM  1

Scadaya giriş

1.1 Scadaya Giriş ve Tarihçe

Kontrol sistemleri olduğu müddetçe ,SCADA yani denetimsel veri kazanımı kullanılacaktır.İlk kullanılan SCADA sistemleri ,gösterge panelleri ışık ve şeritsel kaydediciler aracılığıyla veri kazanımı sağlamıştır. Çeşitli kontrol düğmelerini manuel çalıştıran operatör, denetimsel kontrolü sağlıyordu. Bu aygıtlar makineler fabrikalar ve güç üreten merkezler üzerinde denetimsel kontrol ve veri kazanımı için kullanıldı ve de kullanılmaktadır. Aşağıdaki şekil panel sistemine yöneltilen bir sensörü gerektirmektedir.

Şekil 1

Şekil 1.1

Sensörden panele tipi SCADA sistemi aşağıda belirtilen avantajlara sahiptir.

1. Basittir ve CPU, RAM, ROM ve yazılım programı gerektirmez.

2. Sensör doğrudan panel üzerinde bulunan gösterge ,ışık ve şaltere bağlıdır.

3. Şalter ve indikatör gibi aletlerin eklenmesi genellikle kolay ve ucuzdur.

Sensörden doğrudan panelden sensöre sisteminin dezavantajları

1. Yüzlerce sensör kurulumunun ardından kablolamanın kontrolü imkansız hale gelir.

2. Veri kalitesi ve çeşidi minimum ve gelişmeye açık değildir.

3. Sistem büyüdükçe ek sensörlerin kurulumu, işlemsel olarak zorlaşmaktadır.

4. Sistemin yeniden biçimlendirilmesi oldukça zordur.

5. Gerçek veriyi kullanan bir simülasyon yapmak olası değildir.

6. Veri depolaması minimum düzeydedir ve yönetilmesi zordur.

7. Veri ve alarmların uzakatan izlenmesi olası değildir.

8. 24 saat boyunca arama ve ölçer aletlerin izlenmesi gerekmektedir.  

1.2 Modem Scada Sistemlerinin Temel Prensipleri

Telemetri modern üretimde , endüstriyel işlemlerde , maden endüstrisinde ve genel kullanımlarda , güvenlik endüstrisinde , bir birinden uzak olan sistemlerin ve aletlerin bağlanmasında kullanılır. Bu uzaklık birkaç metre ile binlerce kilometre arasında değişebilmektedir. Telemetri ,komut ve programa göndererek ve bu uzak yerlerdeki monitör bilgilerini almada kullanılmaktadır.

Scada , telemetri ve veri kazanımı  anlamına gelir. Scada ,analiz ve kontrol için gerekli bilgileri toplayıp bunları merkeze iletir. Daha sonra bu bilgileri çok fazla ekran ve gösterge operatörü üzerinde gösterir. Gerekli komut işlemleri bu süreçten sonra prosese dahil edilir.

 İlk veri kazanımlarında üretim ve tesis sistemlerinde röle mantık kullanılmıştır. CPU ve diğer elektronik aygıtların geliştirilmesiyle birlikte üreticiler dijital elektroniği röle mantık devreleriyle birleştirmişlerdir. PLC ve programlanabilir mantık kotrolörleri hala endüstride yaygın olarak kullanılmaktadır. Sistem büyüdükçe daha çok aletin kontrolü ve monitörü gerektiğinden , PLC yaygınlaşmıştır ve sistemler daha akıllı hale gelmişler ve ebatları küçülmüştür. PLC ler ve DCS yani dağıtımlı kontrol sistemleri aşağıda gösterildiği gibi kulanılmaktadır.

PLC DCS SCADA sisteminin avantajları

1. Bilgisayar çok fazla datayı kaydebilir ve de saklıyabilir.

2. Veri kullanıcının ihtiyacına yönelik istenilen şekilde görüntülenebilir.

3. Çok geniş bir alanda bulunan binlerce sensör sisteme bağlanabilir.

4. Operatör ,gerçek veri similasyonlarını sistemle birleştirebilir.

5. RTU lardan birçok veri toplanabilir.

6. Veri, sadece site üzerinden değil istenilen yerden izlenebilir.

Dezavantajları

1. Sistem ,panelden sensöre tipinden daha komplekstir.

2. Farklı çalıştırma becerileri gerektirir. Örneğin sistem analizcisi ve programcı

3. Binlerce sensörle birlikte hala ilgilenilmesi gereken bir çok kablolama mevcuttur.

4. Operatör , ancak PLC nin görebildiğini görebilir.

Daha akıllı ve küçük ebatlı sistemlere ihtiyaç arttıkça ,sensörler ,PLC ve DCS lerin akıllılık düzeyine göre tasarlanmaktadır. Bu aletler ,IED yani akıllı aletler olarak bilinmektedir. IED ler profibus ,devicenet yada foundation fieldbustan PC ye fieldbuslar üzerinde bağlanmaktadır. Bunlar veri kazanılabilecek , diğer aletlerle bağlantı kuracak ve tüm program içinde kendi görevlerini yerine getirebilecek akıllığa sahiptirler. Bu süper akıllı sensörlerden her biri, panelde birden fazla sensöre sahip olabilir. Genel olarak bir IED  anolog girdi sensörünü , anolog çıktısını ,PID kontrolünü , komünikasyon sistemini ve program hafızasını bir alette birleştirir.

Şekil 1.2 bir fieldbus ve sensör yardımıyla PC den PLC ye veya DCS e bağlantı

                   Şekil 1.3 bir fieldbus kullanarak PC den IED ye bağlantı

 PC nin IED sistemine göre avantajları

1. Minimum elektrik tesisatı gerektirir.

2. Operatör sensör seviyesinin altını görebilir.

3. Alet kurulduğunda alınan veri , seri numaraları , model numaraları gibi bilgileri içerir.

4. Tüm aletler tak ve kullan özelliğe sahip olduğundan , kurulum ve değişimi kolaydır.

5. Küçük veri kazanım sistemi , daha az yer kaplar.

PC nin IED sistemine göre dezavantajları

1. Daha gelişmiş bir sistem , daha iyi eğitilmiş bir personel gerektirir.

2. Sensör fiyatı daha pahalıdır ama PLC yokluğuyla bu kısmen dengelenebilir.

3. IED , daha çok iletişim sistemine bağlıdır.

1.2.1 Scada Donanımı

Scada sistemi , alan verilerini toplayıp bunları ana istasyona iletişim sistemi yoluyla gönderen çok sayıda uzakterminal ünitesi yani RTU içerir. Ana istasyon elde edilen verileri gösterir ve operatörün uzak kontrol görevlerini yapmasını sağlar. Tam ve doğru zamanlı veri sistem operasyon ve işlemlerinin optimizasyonunu sağlar. Diğer yararları ise daha yeterli ,güvenilir ve en önemlisi daha güvenli operasyonlardır. Sonuç olarak opreasyon önceki otomatik olayan sistemlere göre daha ucuzdur.  Daha kompleks bir SCADA sistemi üzerinde 5 seviye vardır.

1. Alan seviyesinde enstrümantasyon ve kontrol aygıtları

2.Düzenlenmiş terminaller ve RTU lar.

3. İletişim sistemi

4. Ana istasyonlar

5. Ticari veri işlem departmanlı biligisayar sistemi

1.2.2 Scada Yazılımı

Scada yazılım patentli ve açık olma üzere iki ana gruba ayrılır. Şirketler kendi donanımlarıyla ileitişim kurmak için patentli yazılım geliştirmektedir. Bu sistemler anahtar teslim çözümleri olarak satılamaktadır. Sistem sağlayıcısına olan bağımlık , bu sistemin temel sorunudur. Sisteme getirilen sistemler arası çalışabilirlik özelliği ,açık yazılım sistemine popülarite kazandırmıştır. Sistemler arası çalışabilirlik ,farklı üreticilerin aletlerinin aynı sistem üzerinde bir araya getirilebilmesidir. Citect ve Wonderware , Scada için marketlerde bulunabilen iki açık yazılım paketidir.  Aşağıdaki şekil tipik örnek sistem parçalarını göstermektedir.

                                                    Şekil 1.4 tipik bir scada sistemi

SCADA sisteminin temel özellikleri

1. Kullanıcı arayüzü

2. Grafik gösterimi

3.Alarm

4. Trend

5. RTU arayüzü

6. Ölçeklenebilirlik

7. Veriye erişim

8. Veritabanı

9. Şebekelendirme

10. Hata toleransı ve tekrarlama

11. İstemci –server dağıtımlı süreç

1.2.3 Scada İçin Yerel Kablolama

 PC den IED sistemini kullanırken ,elektrik kablosu miktarı düşmesine rağmen  genelde Scada sisteminde çok fazla sayıda elektrik kablosu vardır. Bu kablolar elektrik gürültüsü ve etkileşimi gibi bazı önemli sorunlara neden olurlar. Etkileşim ve gürültü , bir haberleşme sistemi dizayn edilirken ve kurulurken göze alınması gereken önemli faktörlerdendir. Elektriksel etkileşimde kaçmak için ayrı bir dikkat gerektirir. Gürültü rastgele ortaya çıkan  gerçek sinyali bozan istenmeyen sinyallerdir. Scada sistemi düşük voltajlar kullandığı için doğal olarak gürültüye karşı hassastır. Fiberoptik kablo  gürültüye karşı dayanıklılığından ötürü popülarite kazanmaktadır.

1.2.4 Scada ve  Yerel Alan Şebekeleri

 Yerel alan şebekesinin amacı ,bilgi ve kaynakların paylaşımıdır. Scada şebekesi üzerinde bulunan tüm nodların bilgi paylaşmasını sağlamak için bunların bir takım iletişim araçlarıyla bağlanması gerekmektedir. Bu bağlantı şebeke topolojisi olarak bilinmektedir. Nodlar bu iletim medyasını, kurulmuş bir göndericiyi engellemeden bütün nodların ortama erişimleri sağlanacak biçimde paylaşmalıdır. Ethernet günümüzde ,en yaygın olarak kullanılan LAN dır. Çünkü kullanımı kolay ve ucuzdur. Scada şebekesinin Lan a olan bağlantısı , şirket içinde doğru yazılım ve izne sahip kişilere ,sisteme erişim hakkı tanır. Veri bir veritabanında tutulduğu için kullanıcının bilgileri okuması kısıtlanabilir. Güvenlik konuları önemli bie sorun teşkil eder ama çözülebilir.

1.2.5 Scada Sistemlerinde Modem Kullanma

Scada sistemlerinde genelde RTU uzak noktalara yerleştirilmiştir. Bu mesafe 10 m ile binlerce kilometre arasında değişebilir. RTU ile bağlantı kurmanın en ucuz yollarından bir tanesi çevirmeli telefon bağlantısı kurmaktır. Bu sistemde kullanılan aletler şöyledir. PC , iki çevirmeli modem ve RTU . Modemler otomatik cevap moduna getirilir.ve RTU ,PC ye bağlanabilir veya  PC , rtu ya bağlanabilir. Bunu sağlayacak yazılım , RTU üreticilerinde mevcuttur. Modemler yerel bilgisayar mağzalarından alınabilir. Hat modemleri RTU yu şebekeye bir çift tel üzerinden bağlamada kullanılabilir. Bu sistemler genelde oldukça kısadır ve bağlantı kurmak için FSK modülasyonu kullanılır. Hat modemleri RTU larla bağlantı kurmak için RS-232 veya RS-485 bağlantı sistemlerinin pratik olmadığı zamanlarda kullanılır. Bu tür sistemlerde kullanılan bit hızları 1200 ile 9600 bps arasında değişir.

1.2.6 Bilgisayar Konumları ve Sorun Giderme

 Müdahale edilmediği takdirde  bilgisayar ve RTU lar uzun süre sorusuz çalışabilirler. Bakım günlük haftalık aylık ve yıllık kontrolleri gerektirir. Bakım gerekli olduğunda sorumlu kişiler aşağıdaki aletleri düzenli bir şekilde kontrol etmesi gerekmektedir.

1. RTU ve parça modülü

2. Anolog girdi modülü

3. Dijital girdi modülü

4. RTU dan PLC ye bağlantı yeri RS-485 gibi

5. Kişiye ait kablo

6. Değiştirilmiş telefon hattı

7. Anolog veya dijital veri bağlantıları

8. Ana bölümler

9. Operatör istasyonu ve yazılım

1.2.7 Sistem Kurulumu

  Scada sistemi tasrlanırken ve palnlanırken öncelikle yeni SCADA sisteminin varolan komünikasyon şebekesi ile uyumu göz önüne alınmalıdır. Yeni bir altyapı kurmak ve yeni iletişim araçları satın almak ,masrafa yol açacağından ,bu konuya ayrı bir önem verilmelidir. Bu var olan Lan lar özel telefon sistemleri veya mobil araç komünikasyonları için kullanılan radyo sistemleri üzerinden yapılabilir. Varolan komünikasyon şebekesi üzerine Scada sistemlerini yerleştirmek varolana aletleri bozmayacak ve karıştırmayacak şekilde ciddi bir mühendislik gerektirmektedir.

BÖLÜM 2

Scada Sistemleri Hardware ve Firmware

2.1  Giriş

 Bu bölümde aşağıdaki kısımlara yer verilmiştir.

1. Scada , DCS , PLC ve akıllı araç terimlerinin tanımları

2. Uzak terminal ünitesi

3. Sistem güvenirliliği ve bulunabilirliği

4. Komünikasyon mimarisi ve felsefesi

5. Ana istasyon biçimlendirilmesinde düşünülmesi gereken hususlar

2.2  Scada DCS ,PLC ve Akıllı Enstrüman

2.2.1  Scada Sistemi

Scada birçok uzak terminal birimlerinden oluşan bir sistemdir.Bu birimler ,iletişim sistemi yoluyla ana istasyona bağlı olan bilgiyi toplar. Ana istasyon elde edilen veriyi gösterir ve ayrıca operatörün uzak kontrol işlemleri yapmasını sağlar.

DCS  de veri kazanımı ve kontrol fonksiyonkları kontrol edilen aletlerin yanına yerleştirilmiş çok sayıda dağıtımlı mikroişlemci temelli üniteler veya verilerin toplandığı araçlar yardımıyla yapılabilir. DCS sistemi çok gelişmiş anolog kontrol yeteneği sağlayan sistemlere dönüşmüşlerdir. Yakın olarak birleştirilmiş operatör arayüz setleri kolay sistem konfigürasyonuna ve opertaör kontrolüne  olanak sağlar. Veri ağı genelde oldukça yüksek hıza sahiptir. Örneğin 1 mbps den 10 mbps ye kadar.

2.2.3 Programlanabilir Mantık Kontrolörü

1970 lerin sonlarından itibaren ,PLC ler sert telli röleleri , merdiven-mantık yazılımı ve katı hal elektronik girdi ve çıktı modüllerinin kombinasyonlarıyla değişmişlerdir. Standart donanım çözümü sundukları ve ekonomik oldukları için SCADA RTU uygulamalarında sıksık uygulanırlar.

2.2.4  Akıllı Enstrüman

Bu bölümü tanımlamak amacıyla burada belirtilmesi için gerekli olana bir diğer aygıtta hem PLC hem de DCS lerin arayüz olarak kullanabildiği akıllı enstrümandır. Bu terim bazen yanlış kullanılmasına rağmen dijital veri ulaşımı ile bazı diagnostik panel ve bilgisayarlar bazlı sistemlere sağlanan akıllı dijital ölçüm sensörü anlamına gelmektedir.

2.2.5  Scada Sistemi ve Hususları

                                         Şekil  2.1    Tipik bir akıllı enstrüman

1. Tüm kontrol gerekenleri

2. Seri mantık

3.Anolog döngü kontrolü

4. Anoloğun dijital noktaya oranı ve sayısı

5. Kontrol hızı ve veri kazanımı

6. Ana operatör kontrol istasyonları

7. Gösterge çeşidi

8. Tarihsel arşivleme gereklilikleri

9. Sistem incelemesi

10. Güvenilebilirlik

11 Ulaşım hızı güncelleme zamanı sistem inceleme hızları

12 Sistem fazlalığı

13. Genişletme kapasitesi

14. Yazılım ve modelleme uygulamaları

Scada uygulaması için birkaç genel sebep

1. Gelişmiş tesis ve işlem operasyonları sistem optimizasyonundan dolayı tasarruf sağlar

2.  Personelin üretimini arttırır.

3. Daha iyi bilgi ve gelişmiş kontrolden dolayı sistem güvenirliliğini arttır.

4.Tesis donanım güvenliği

5. Gelişmiş ve çabuk veri çıktısı alındığından müşteriler daha çabuk faturalandırılırlar.

2.3 UZAK TERMİNAL BİRİMLERİ

 RTU  monitör ve kontrol aletleri merkez istasyondan uzakta bulunan , genellikle mikroişlemci bazlı ,kendi başına veri kazanımı ve kontrol ünitesidir. En önemli görevi uzak noktalardaki işlem aletleriyle veri kazanımı ve kontrol sağlamak ve de bu verileri merkez istasyona transfer etmektir. Konfigürasyonu ve kontrol programlarını bazı merkez istasyonlardan etkin bir şekilde yükleyebilme olanağına sahiptir. Bunun dışında bazı RTU programlama ünitelerini yerinde düzenleyebilme imkanı vardır. Genel olarak RTU  bazı merkez istasyonlarla , geri iletişim kurmasına rağmen diğer RTU larla karşılıklı iletişim kurması da mümkündür. Küçük boyutlu RTU lar genelde 10-20 den küçük anolog ve dijital sinyale sahiptir. Orta boyutlu olanlar ise 100 dijital ve de 30-40 anolog girdiye sahiptir.

Tipik RTU donanım modülü şunları içerir.

1. Kontrol işlemcisi ve birleştirilmiş hafıza

2. Anolog girdileri

3. Anolog çıktıları

4.Sayaç girdileri

5. Dijital girdiler

6. Dijital çıktılar

7. Komünikasyon bağlantıları

8. Güç kaynağı

9. RTU askısı ve kabı

2.3.1 Kontrol Prosesörü veya CPU

 Bunlar genellikle mikro işlemci bazlıdır. 16 veya 32 bittir. Toplama hafıza kapasitesi 3 e ayrılır.

1. EPROM

2. RAM

3. EEPROM

Komünikasyon portları genelde 2 yada 3 porttur. RS-232 –RS-422-RS-485

2.3.2 Anolog Girdi Modülleri

                                    Şekil 2.2 Tipik bir anolog girdi diagramı

Anolog girdi modülü oluşturmak için gerekli beş ana parça vardır. Bunlar

1. Girdi çoklayıcı

2. Girdi sinyal yükseltgeni

3. Örnekle ve sakla elektrik devresi

4. AD dönüştürücüsü

2.3.3 Tipik  Anolog Girdi Modülleri

Bunlar birçok girdiye sahiptir. Tipik olarak

1. 8 veya 16 anolog girdileri

2. 8 veya 12 bit çözünürlük

3. 4-20 ma arası

4. Girdi direnci genellikle 240 kohm ile 1Mohm  arasındadır.

5. Değişim hızı genellikle 10 mikrosaniye ile 30 mikrosaniye arasındadır.

6. Girdiler genellikle tek uçludur.

2.3.3 Tipik  Anolog Çıktı Modülleri

 Genellikle anolog çıktı modülü aşağıdaki özelliklere sahiptir.

1. 8 anolog çıktıları

2. 8 veya 12 bit çözünürlüğü

3. 10 mikro saniyeden  30 milisaniyeye dönüşüm hızı

4. 4-20 miliamper 10 volttan 10 volta çıktı dizilimi

                                          Şekil 2.3  tipik anolog çıktı modülü

2.3.5 Dijital  Girdiler

Bunlar durum ve alarm sinyalleri gibi şeyleri göstermek için kullanlır. Vanadan gelen dururm sinyalleri vana-açık ve vana-kapalı durumunu gösteren 2 limit anahtarını içerir. Açık ve kapalı dururm kontaktları kapalı olduğu için bu vananın transit içinde olduğunu gösterebilir. Yüksek seviyedeki değişiklik , alarm durumunu gösterir.

                           Şekil 2.4 işlem akışı şemasıyla dijital girdi devresi

2.3.6 Sayaç ve Akümülatör Dijital  Girdiler

 Darbe-girdi modülünü gerektiren , bir çok uygulama vardır mesela bu bir kontakt kapama sinyali veya eğer darbe frekansı yeterince yüksekse , katı hal röle sinyali olabilir.

2.3.7  Dijital Çıktı Modülatörü

 Dijital çıktı modülü her uygun çıktı kanalındaki çıktı voltajını sürer. Mümkün olan 3 yaklaşım

1. Triac aktarma

2. Reed röle aktarma

3. TTL voltaj çıktıları

2.3.8  Karışık Anolog ve Dijital girdiler

RTU ların gereksinimleri düşük olduğundan anolog ve dijital sinyaller  göz önüne alındığında  birlerştirilmiş anolog  ve dijital modül kullanmak tipik bir çözümüdür.  Bunların özellikleri

1. 4 anolog girdi 8 bit çözünürlük

2. 2 dijital girdi

3. 1 dijital çıktı

4. 2 anolog çıktı

2.3.9 İletişim Arayüzleri

 Modern RTU aşağıdaki gibi çoklu komünikasyon medyasını işleyebilecek düzeyede  esnek olmalıdır.

1. RS-232 RS-442 RS-485

2. Çevirmeli telefon hattı

3. Mikrodalga MUX

4. Uydu

5. X.25 paket protokolleri

6. VHF UHF 300 Mhz yoluyla şehirler arası radyo

2.3.10 RTU İçin Güç kaynağı Modülü

 RTU tipik olarak 110-240 V AC veya 12-24-48 DC çalışabilmelidir. Sağalnaması gereken bataryalar kurşun asidi ve nikel kadmiyumdur. Buradaki tipik gereklilikler  20 saat yedek operasyon tamamen boşaltılmış batarya için 25 derecede 12 saatlik şarj zamanıdır.  Güç kaynağı , batarya ve birleştirilmiş şarj normalde RTU kapağının içinde bulunur. Merkez bölüm ana istasyona geçirilmesi gereken diğer önemli izleme paametreleri ise

1. Anolog batarya değeri

2. Normal oran üzerindeki batarya voltajı için alarm

2.3.11 Bir RTU Sistemi İçin Tipik Gereklilikler

 Bir spesifikasyonu yazarken aşağıdaki konular dikkate alınmalıdır.

Donanım

Kişisel RTU genişletilebilirliği

1. Kılıf dışı modüller

2. Bir sistemde yer alan maksimum RTU sayısı 255 e çıkarılabilmelidir.

2. Modüler sistem kurulumunda özel bir sıra yoktur.

3. Sağlam operasyon bir modüldeki aksaklık diğer modüllerin performansını etkilemez

4. Güç tüketiminin minimuma indirgenmesi

5. Isı üretimi en aza düşürülür.

6. Sert ve sağlam fiziksel kurulum

7. Gürültüye karşı en iyi duruma

8. Sıcaklık -10 dan 65 dereceye

9. Bağıl nem yüzde doksana kadar olabilir.

10. Diagnostiklerin açık gösterimi

11. Görünür durum ledleri

12. Yerle hata çözümü mümkündür.

13. Uzak hata çözümü operasyonu

14. Her bir  IO modülünün ve kanalın durumu

15. Modüllerin hepsi ortak bir bus a bağlanır.

16. Busa olan fiziksel bağlantılar sağlam olmalıdır ve sert koşullarda kullanılmaya uygun olmalıdır.

17. Alan tesisatı kurulumunda kolaylık

18. Modül değiştirmede kolaylık

19. Elektrik tesisatı bağlantısı ve ayrılması için hareketleri  vida uçları getirme

BÖLÜM 3 Scada Sistemleri Yazılım ve Protokoller

3.1 Giriş

 Bu bölümde özellikle , insan makine yazılımına vurgu yapılarak Scada sistem ve protokol üstüne odaklanmıştır. Bu bölümde ele alınca konular şunlardır.

1. Scada sisteminin bileşenleri

2. Scada yazılım paketi

3. Belirli scada protokolleri

4. Hata tespiti

5.Scada sistemindeki yeni teknolojiler

6. 12 altın kural

 Scada yazılımına vurgu yapılarak bir scada sisteminin tipik bileşenleri aşağıdaki şekilde gösterilmiştir.

                                Şekil 3.1 bir scada sisteminin bileşenleri

 Tipik bir scada yazılımından beklenen temel özellikler aşağıda listelenmiştir.  Doğal olarak bu özellikler kurulacak donanıma bağlıdır.

Kullanıcı arayüzü

1. Klavye

2. Fare

3. İztopu

4.Dokunma ekranı

Grafik gösterimi

1. Müşteri tarafından konfigüre edilebilir.

2. Limitsiz sayıda sayfa

3. Çözünürlük milyonlarca renge sahip 1280*1024  e kadar

Alarmlar

1. İstemci sunucu mimarisi

2. 1 ms kesinliğinde zaman ayarlı alarmlar

3. Tek şebeke onayı ve alarmların kontrolü

4. Alarmlar bütün istemcilere paylaştırılır.

5. Alarmlar kronolojik sıra ile gösterilir.

6. Alarm sayfalarının dinamik dağılımı

7. Kullanıcı tarafından belirlenmiş renk ve format

8. Her bir anolog alarm için sapma ve hız değişimi izleme

9. Alarmların seçici kategorisel gösterimi

10. Tarihsel alarm ve olay kaydı.

11. İçerik duyarlı yardım

12. On-line alarm iptali ve eşik değeri değiştirme

13. Olay tetiklemeli alarmlar

14. Alarm tetiklemeli raporlar

15. Operatör yorumları , alarmlara eklenebilir.

Eğilimler

1. İstemci sunucu yapısı

2. Ekran belirsizliği

3.Lastik bant trend zumlaması

4. DBF C5V dosyalarının bilgi aktarımı

5. X-Y çizim kabiliyeti

6.Olaya tabanlı trend

7. Pop-up trend gösterimi

8. Trend çizgileri ve profilleri

9.Arka plan trend grafikleri

10. Gerçek zamanlı çok uçlu trendleme

11. Kısa veya uzun zamanlı çok uçlu trendleme

12. Veri depolama uzunluğu ve izleme frekansı her nokta için belirlenebilir.

13. Tarihsel trend veri arşivlemesi

14. Bilgi kaybı olmaksızın on-line zaman taban değişimi

15. Arşivlenmiş trend verisinin on-line olarak geri çağrılması

16. Tam değer ve zaman , gösterilebilir.

17. Trend verisi ,grafiksel olarak gerçek zamanlı gösterilebilir.

RTU  ve PLC arayüzü

1. Standart olarak tüm uyumlu protokoller

2. Desteklenen DDE sürücüleri

3. RTU ,döngü kontrolörleri , bir kod okuyucuları ve diğer ekipmanlar için arayüz

4. Sürücü kiti mevcuttur.

5. Konvansiyonel önceden belirli tarama metodu yerine isteğe bağlı çalışır.

6. PLC lere olan blok verisi  isteklerinin optimizasyonu

7. Şebeke kullanıcı veri taleplerinin rasyonalizasyonu

8. PLC veri yolu bant genişliği maksimizasyonu

Ölçülebilirlik

1. var olan ekipmanını yenilemeksizin ve değiştirmeksizin ek bir donanım eklenebilir.

2. sadece PLC  yapısı mimarisine  göre sınırlanmıştır.

Veriye erişim

1. Herhangi bir şebeke kullanıcısı tarafından veriye direkt gerçek zamanlı erişim

2. Gerçek zamanlı veriye 3. parti erişimi mesela LOTUS 123 ve EXCEL

3. şebeke DDE

4. DDE uyumu okuma yazma ve çalıştırma

5. Tüm IO aygıt noktalarında DDE

6. Chipboard

Veri tabanı

1. ODBC sürücü desteği

2. Direkt SQL komutları veya yüksek seviyeli raporlama

Şebeke

1. Netware , LAN yöneticisi çalışma grupları için Windows Windows uyumlu  NT gibi bütün NETBIOS uyumlu şebekelerinin desteği

2. NETBEUI IPX SPX TCP-IP ve diğer protokolleri destekler.

3. Merkezi alarm , trend ve rapor işlemi  veriye şebekenin herhangi bir yerinden erşebilinir.

4. Full LAN fazlalık denetimi için çift şebeke

5. Şebeke konfigürasyonu gerektirmez

6. Tek bir denetim kutusu ile çalışabilir. Konfigürasyonu yoktur.

7. LAN lisansı , şebeke üzerinde nod sayısına değil şebekeye giren kullanıcı sayısına bağlıdır.

8. Dosya sunucusu gerektirmez.

9.Çok kullanıcılı sistem operatörler arasında tam bağlantı

10. RAS ve WAN yüksek performansla desteklenmiştir.

11. PSTN çevirme desteği

Hata toleransı ve fazlalık denetimi

1. Full LAN denetimi çift şebeke

2. Fazlalık denetimi özel donanıma uygulanabilir.

3. Primer ve sekonder ekipman konfigürasyonunu destekler.

4. Otoatik değişim ve iyileştirme

5. Fazlalık denetimi , PLC lere konfigürasyona ihtiyaç duymaksızın yazılabilir.

6. Aynalı disk IO aletleri

7. Aynalı ternd sunucuları

8. Dosya sunucu fazlalık denetimi

9. Konfigürasyon gerektirmez.,

istemci –sunucu dağıtımlı şebeke

1. Açık mimari tasarım

2. Gerçek –zamanlı çoklu iş

3. Kullanıcı konfigürasyonu olmaksızın , istemci sunucu eksiksiz desteklenir.

4. Dağıtımlı proje güncelleme

5. Çoklu gösterge nodları için eş zamanlı destek

6.Herhangi bir noddan , herhangi bir taga erişim

7. Herhangi bir nodan herhangi bir veriye erişim mesela trend alarm rapor gibi

3.3 SCADA YAZILIM PAKETİ

Varolan tesisle ilgili scada paketinin performansı ve verimliliğinin önemi kadar , paket , gelecekteki gereksinimleri karşılayabilmeli ve kolaylıkla geliştirilebilir olmalıdır. Merkezi bir yaklaşımda , tek bir bilgisayar veya ana bölüm , bütün tesis bilgisi bu bilgisayarda bulunan  bir veri tabanında tutulur. Bu yaklaşımın dezavantajları

1. Başlangıç maliyetleri küçük bir sistem için oldukça yüksektir.

2. Sistemin sabit ebatından dolayı ,tesisi aşama aşama geliştirmek mümkün değildir.

Dağıtımlı yaklaşımda scada sistemi bir çok küçük bilgisayar arasında paylaştırılır. Her ne kadar merkezi yaklaşımın dezavantajları , dağıtımlı yaklaşımda önlense bile bu yaklaşımında bazı sorunları vardır.

1. Farklı bilgisayarlar arasında , iletişim kolay değildir konfigürasyon sorunlarına neden olur.

2. Veri işleme ve veri tabanları  sistemdeki bütün bilgisayarlara kopyalanmalıdır bu da düşük bir verim sağlar.

3. Tesis  aygıtlarında  veri elde etmenin sistematik bir yaklaşımı yoktur.

                                                        Şekil 3.2 merkezi proses

                                      Şekil 3.3 dağıtımlı proses

3.4 Özel Scada Protokolleri

Bir protokol tüm şebekede bütün aygıtlarda ortak mesaj formatını kontrol eder. Radyo komünikasyonun ve telemetri sistemlerinde kullanılan ortak protokoller HDLC MPT1317 ve Modbus protokolleridir. Bu bölümde HDLC protokolü ele alınmıştır.

Ana istasyonla RTU lar arasında zaman bölmeli çoklama teknikleri kullanılarak yapılan bilgi aktarımı  seri dijital mesajların kullanımın gerektirir. Bu mesajlar verimli güvenli esnek olmalı  ve donanım ile yazılım kolayca uyarlanabilir olmalıdır. Verimlilik şu şekilde tanımlanır. Aktarılan bilgi bitlerinin iletilen toplam bite oranıdır.  Güvenlik , aktarılan orijinal iletilen hataları saptayabilme özelliğidir. Bu hatalar , iletişim kanalındaki gürültüden kaynaklanır.  Esneklik , ana istasyonun komutuyla , farklı bilgi miktarı ve çeşitlerinin aktarılmasına olanak sağlar. Donanım ve yazılım uygulaması , karışık mantık hafıza depolama ve işlem hızında minimum değerleri gerektirir. Tüm mesajlar 3 kısma ayrılmıştır.

1. mesaj oluşturma  burada alıcı ve veiciyi senkronize etmek için gerekli sinyaller sağlanır.

2. bilgi bu alıcıya kod formunda veri sağlar ve alıcı vericiyi kodlayarak bilgiye dönüştürür ve uygun bir şekilde kullanlır.

3. Mesaj Sonlandırılması  bu mesaj güvenlik denetimi ve mesaj sonunu belirtir.

Yagın olarak kullanılan asenkronize mesaj formatının tipik bir örneği aşağıda gösterilmiştir.

                                          Şekil 3.4  tipik asenkronize mesaj formatı

Mesaj oluşum alanı 3 bileşenden oluşmaktadır.

1. modem alıcısını senkronizasyon bitleri için ayarlamakta kullanılan 8 mili saniyelik aktarım öncesi işaret

2. Senkronizasyon . Bu 2 bitten oluşur. Bir boşluğu takiben , bir işaret asenkronize arayüzü , bir işaret-boşlukl geçişinden sonra ,bitleri geri kodlamaya başalayacak şekilde tasarlanmıştır. Bu nedenle  , aktarım öncesi işaretinden boşluğa değişim bu geçişi sağlar.

3. RTU adresi. Bu alıcıya ,üzerinde bir parti hattından bütün RTU lardan kendisine yöneltilen mesajları seçmesini sağlar. Yanlış bir RTU ya yönelme gibi bir karışıklığı önlemek amacıyala , sistemdeki her bir RTU nun kendine özgü bir adresi olmalıdır.

Mesaj sonlandırma alanıda aşağıdaki bölümlerden oluşur.

1. BCH güvenlik kodu

Bu 5 bite sahiptir. Alıcı mantığının, bir çok hata saptamasını sağlar. Eğer bir harta saptanırsa  doğru mesajı elde edebilmek için mesaj tekrar aktarılabilir.

2. Mesaj işaretinin sonu

Bu son bitin işaret olarak algılanmasını sağlar böylece bu mesajdan hemen sonra diğer bir mesaj elde edilebilir.

2 operatör aynı veriye ihtiyaç duyarsa  RTU iki kez sorgulanır.

3.5 Hata Tespiti

 Hata sebepleri genelde şunlardır.

1. Zayıflama

2. Sınırlı bant genişliği

3. Gecikme sapması

4. Gürültü

Zayıflama 

Sinyal bir iletim ortamından geçerken , genlik azalır. Bu sinyal zayıflaması olarak bilinir. Kablo uzunluğunda bir sınır belirlenmeli ve bu belirlenmiş noktalara bir veye daha fazla yükseltici eklenmelidir. Bu sayede sinyalin orijinal düzeyine getirilebilir. Belirlenmiş bir frekans bandından geçerken eşitleyici devreleri kullanarak bu durumun üstesinden gelinir.

3.6 Dağıtımlı Şebeke Profilleri

3.6.1 Giriş

 Dağıtılı şebeke protokolü , çoğunlukla elektrik ve kamu endüstrisinde kullanılan , veri kazanım protokolüdür. Bu protokol , özellikle scasda kontrol sistemleri için tasarlanmış  açık sistemler arası kullanılabilir ve basit bir protokoldür. Bilgi gönderimi ve alımı için ana-yardımcı seçim metodunu kullanır. Fakat ayrıca aynı sistem içinde alt ana istasyonlar kullanır. Fiziksel katman genellikle RS-232  etrafında tasarlanır fakat ayrıca RS-422 RS-485 ve hatta fiberoptik gibi diğer fiziksel standartları da destekler . Scada endüstrisi içinde , DNP nin veri kazanımı ve kontrolünde evrensel gerçek standart olarak kullanımına yönelik bir eğilim vardır.

3.6.2 Sistemler Arası Çalışma

Dağıtımlı şebeke protokolü , özellikle elektrik aletleri  yağ gaz su-atık su ve güvenlik endüstrileri için tasarlanmışi sistemler arası çalışabilir bir protokoldür. Sertifikasyon sürecine tabi olan  protokol farklı üreticilerin  DNP standartlarında  ekipman üretmesini sağlar. Bu sertifikalı bir DNP aleti satın alırken son kullanıcıyı korur. Daha çok üretici , DNP sertifikalı ekipman ürettiği sürece kullanıcıların seçenek ve güveni artacaktır.

3.6.3 Açık Standart

DNP tamamen açık bir standart olma felsefesiyle yaratılmıştır. Hiçbir şirket DNP standartlarına sahip olmadığı için bunun anlamı ,ekipman üreticilerinin değiştirebileceği bir seviye oynanmasına izin vermesidir. Bu farklı üreticilerin protokol değişimleri yapmasına olanak sağlar . Ayrıca bunun anlamı  bir sistemin geliştirme maliyetinin azaltılmasıdır

3.6.4 IEC ve IEEE

 DNP telekontrol uygulamaları için protokol standartı olan gelişmiş protokol mimarisi EPA adında bir OSI 3 katmanı üzerinde çalışan IEC standartlarına dayanır.

3.6.5 SCADA

 DNP bütün scada sistemi içerisinde  iyi geliştirilmiş bir aygıt protokolüdür. Bu protokol akıllı araçlarla veri kazanımı protokolü olarak dizayn edilmiştir. Bu aygıtlar sonradan çok prizli field-bus sistemi olarak eşlenebilir. Fieldbus DNP aygıtları , bir yazılım paketine entegre edilerek  scada sistemi oluşturulur. DNP seri bus topoloji için tek bir fiziksel katmanı belirlemez Aygıtlar 422 ,485 , modem veya fiberoptik  kablolarla bağlanabilir. Scada yazılımı izin verdiği sürece uygulama programı DNP yi diğer protokollerle bütünleştirebilir. Tünelleme veya kapsama kullanılarak DNP intranete veya internete bağlanabilir.

3.6.6 Geliştirme

 Belirleme ilk başta GE Haris şirketi tarafından geliştirilmiş fakat 1982 den beri DNP kullanıcı grubu altında üretilmektedir. Günümüzde 100 ün üzerinde satıcı DNP V.30 ürünlerini kullanmaktadır. DNP kullanıcı grubu protokolün dökümantasyon ve güncellemesini kontrol eder. DNP kullanıcıları ,protokolün bir kopyasını www.dnp.org adresinden satın alabilirler.

3.6.7 Fiziksel Katman

DNP nin fiziksel katmanı , 8 veri biti , 1 başlama biti ,1 bitirme biti ve denklik kullanmayan ,seri bit tabanlı asenkronize bir sistemdir. Senkronize veya asenkronize bir sistemdir. Senkronize veya işleme de izin verilir. 2 fiziksel operasyon moduna sahiptir. Direk mod veya bus modu . Bu iki mod aynı anda kullanılmaz . Her iki moda yarım veya tam dublekstir. Her iki modla beraber bir taşıyıcı tespit sistemi kullanılmaktadır. Çoklu ana istasyona izin verilmiştir. Fakat aynı anda sadece bir ana istasyon işlevsel olabilir. Sistem üzerinde , olası çakışmalar olabilir. Fiziksel katmanın konfigürasyonu , çakışma engelleme veya metoduna belirler. DNP , çoklu ana istasyon modunda ,aygıtlara öncelik tanıyabilir.

. 3.6.8 Fiziksel Topolojiler

DNP protokolü beş komünikasyon modunu destekler. İki telli noktadan noktaya iki telli çok prizli ,dört telli noktadan noktaya , dört telli çok prizli ve çevirmeli modemler . Sadece iki noda sahip bir sistem direkt bus olarak isimlendirilebilir. Eğer sistem çok nodlu çok prizli ise seri bus olarak nitelendirilebilir. Bu sistemlerin hepsi iki veya dört bağlantı metodu kullanır. Dört telli metodu , yarım veya tam dubleks sistemleri çalıştırırkemn , iki telli metod sadece yarım dubleksi çalıştırır. DNP çoklu ana , çoklu yardımcı ve karşılıklı iletişimini destekler.

                                                        Şekil 3.5 iki telli direkt metod

3.6.9 Modlar

İki Telli Noktadan Noktaya

DNP protokolleri fiziksel katmanı , noktadan noktaya komünikasyonunu destekler. İki telli yarım-dubleks mod genellikle fiziksel sitem olrak , RS-485 veya iki telli bir modem kullanlır.  Eğer modem kullanlırsa , modemle olan arayüz genellikle  V.24 ITU standartı kullanlır. İki telli mod DNP içinde tam dubleks bir işlemi desteklemez. Sadece yarım –dubleksi destekler. Noktadan noktaya olan moda , çakışma olasılığı yoktur. Ana istasyon , çerçeveyi iletir, yardımcı yanıt verir. Tek sorun ilerleme gecikmelerinden kaynaklı geçen zamandır. DNP içinde bu zaman ayarı için bir konfigürasyon bulunur,

İki Telli Çok Prizli

DNP fiziksel katmanı çok prizli komünikasyonu destekler. İki telli çok prizli modu , fiziksel sistem olrak genellikle R5-485 , fiberoptik veya Bell 202 modemleri kullanılır. İki telli mod DNP içinde , tam dubleks işlemi desteklemez sadece yarım dubleks modu destekler. Çok prizlide , iki telli moda , çakışma alasılığı vardır. Bunun nedeni , iki ana veya yardımcı istasyon ,aynı hat üstüne aynı anda giriş yapabilir. Bunun üstesinden gelebilmek için , DNP , taşıyıcı kaybından sonra , bir zaman boşluğu koyar. Taşıyıcı , iki telli çoklu moda , aynı hat üzerinde bulunan tüm cihazların , hat üzerinde iletim yapıldığının farkında olabilmesi için , bir yol sağlanmalıdır.

Şekil 3.6 iki telli çoklu mod

Dört Telli Noktadan Noktaya

Dört telli  noktadan noktaya , DNP içinde , yardımcı istasyona , tam dubleks ana istasyon olarak kullanılır. Kullanılan fiziksel standartlar , R5-422 ve dört telli modemlerdir. Bu mod , sadece noktadan noktaya olduğu için , çakışma sorunu yoktur. Fakat V.24 , komünikasyonu  kontrol etmek için , bir uyuşma sistemi kullanlır. Bu DCD içerir. İlerleme gecikmesi , cihazlara taşıyıcı kaybını tespit etmeye yönelik zaman da tanır. FDört telli komünikasyon , doğru tam dubleks komünikasyona izin verir ama pratikte bu nadiren kullanılır.

Şekil  3.7 dört telli direkt mod

Dört Telli Çoklu Nokta

DNP dört telli çoklu nokta modunu destekler. Bu mod yarı veya tam dubleks komünikasyon kullanabilir. Ama tam dubleks nadiren kullanılır. Tam dubleksin kullanılmama nedeni , çakışmanın karmaşıklığından kaçınmaktır. Her yönde aynı anda komünikasyon sağlayan çoklu cihazların kurulumu zordur. Ana istasyonların çakışma sorunu yoktur. Fakat yardımcı istasyon cevap vermeden hatta giren diğer ilk ana istasyon , sorun yaratabilir. Yardımcı istasyonlarda çok sayıda çakışma sorunu vardır, çünk bir çoğu kendi istasyonlarını aynı anda cevaplamak isteyebilirler. DNP nin bu çakışmaların üstesinden gelebilmek için yardımcı istasyonların çakışmasına izin verilmektedir.  Bu ikinci istasyonun zaman kaybetmesine ve ilk ana istasyonun bus a giriş için zaman kazanmasına neden olur. Ana istasyon , bunun sonrasında , öncelikli mesajları gönderebilir.

                                                   Şekil 3.8 dört telli seri mod

Çevirmeli Modem

 DNP , dial up modem modu kullanımın destekler. Bu mod noktadan noktaya bir devredir. Bu bağlantı sistemi R5-232 olarak , genellikle ,V24 kullanır. DCD , bu gibi durumlarda farklı kullanılır çünkü modem içindeki , taşıyıcı tespitinin anlamı veri gönderilmesine değil , hattın kurulduğuna işaret eder. RTS hattı DTE nin veri gönderim isteğini modeme bildirmek için , modem tarafından yükseğe 1 e getirilir. Yerel uca , verinin uzak uca iletildiğinin belirtebilecek bir yol yoktur. Gelen veriyi tespit etmek ise uzak uca kalmıştır.

3.6.10 Veri Hat Katmanı

DNP nin veri hat katmanı , çerçeve büyüklüğünü , şeklini , uzunluğunu ve içeriğini tanımlar. DNP , byte yerine oktet konvansiyonunu kullanır. DNP , çerçeve içinde , dil olarak heksadesimal kullanır. Çerçeve  , aşağıdaki gibi gösterilebilir.

Başalngıç 2 oktet 0X0564

Uzunluk 1 oktet fonksiyon kodunu içerir.

Hedef 2 oktet

Kaynak 2 oktet

Uzunluk kontrol hedef ve kayanak için 2 oktet

Kullanıcı verisi 16 oktet

Yukarıdaki kullanıcı verisi için CRC 2 oktet

Daha fazla kullanıcı bilgisi 16 oktet

Sadece yukarıdaki kullanıcı verisi için CRC 2 oktet

Daha fazla kullanıcı verisi 1den 16 ya kadar değişken

CRC 2 oktet

Bitiş

                                               Şekil 3.9  DNP paket formatı

Maksimum sayıda oktete ulaşılana kadar , kullanıcı verinin devam edebileceğine dikkat edin . Bu uzunluk oktet aracılığıyla belirlenir. Maksimum veri okteti 255 tir ve minimumu ise 5 tir. Son kullanıcı verileri , 16 oktet  den  daha az olabilir. Her CRC , tüm çerçeve için değil , sadece bir önceki kullanıcı verisi için hesaplanır.

3.6.11  Taşıma  Katmanı

Dağıtımlı şebeke protokolü , ISO açık sistem ara bağlantı modelinde belirtildiği gibi , gerçek bir taşıyıcı katmanı desteklemez. Süper- veri bağ taşıma protokolü olarak biline , bir sahte taşıma katmanını destekler . Bunun nedeni , veri bağ katman fonksiyonlarının bazılarının ,ISO nun OSI modeliyle tam olarak örtüşmemesidir. Bu fonksiyonlar , veri bağ katmanından ayrılmış ve sahte taşıyıcı katmanının içine yerleştirilmiştir. Bu veri bağ fonksiyonları taşıyıcı servis birimin yani TSDU yu , bağ veri servis birimi LSDU olarak bilinen küçük sıralı çerçevelere ayırmayı kapsar. Bu çerçevelerin her biri , taşıyıcı protokol kontrol bilgisine sahiptir. LSDU nun maksimum büyüklüğü  249 oktet dir. Bu hata durumunda paket uzunluğunu azaltmak için yapılmıştır. Eğer bir paket hatalı ise tekrar bir deneme başlatılır. Kısa bir paket , tekrar deneme işleminin hızlı yapılmasını sağlar.

                                                           Şekil 3.10  istek-tepki

3.6.12   Uygulama Katmanı

DNP , bir uygulama katmanını , yaygın veri obje kütüphanesi , fonksiyon kodlarını  ve hep talep eden hem de yanıtlayan cihazlar için mesaj formatlarını tanımlayarak destekler. Bunlar , final bir uygulama kurulumu için, kullanıcı katmanında kullanılır. Bu uygulama kurulduktan sonra ve veri objeleri , fonksiyon kodları ve mesaj formatı eklendikten sonra ,uygulama , uygulama katmanı haline gelir. Veri objeleri ve fonksiyon kodlarının tam bir listesi , DNP kullanıcı grubu www.dnp.org dan DNP versiyon 3.0 standart dökümanlarından elde edilebilir. Ve diğer bilgiler  Haris kontrol bölümünden elde edilebilir.

3.6.13  Sonuç

Dağıtımlı şebeke protokolü , sadece açık sistem ara bağlantı modeli içindeki fiziksel katman , veri bağ katmanı ve uygulama katmanını destekler. Fiziksel katman , en az desteklenen katmandır. DNP , telekontrol uygulamaları için bir protokol standartı olan gelişmiş protokol mimarisine EPA  ya dayanır. Bu standart gelişmiş RTU fonksiyonlarını ve normal çerçeve uzunluğundan uzun mesajları destekler . Kullanıcı verisini alır ve her biri taşıyıcı protokol kontrol bilgisine TPCI sahip , sıralı taşıyıcı protokol veri birimine TPDU ayırır. Taşıyıcı protokol veri birimi , veri bağ katmanına , bağ servis veri birimi olarak gönderilir. Alıcı çoklu sıralı veri bağ katmanından çoklu sıralı taşıyıcı protokol veri birimin TPDU lar alır ve bunları , bir taşıyıcı servis biriminde TSDU da toplar. Resmi bir uyumluluk testi yoktur. Ama on-line yardım mevcuttur. Eğer satcı DNP V 3.00 alt set tanımlamalarından biriyle uyumlu olduğunu iddaa ediyorsa , cihaz kesinlikle sistemler arası çalışabilir demek , verimli olduğu anlamına gelmez. Mümkün olduğunda tek bir tedarikçeye yönelmek en iyisidir. Dağıtımlı şebeke protokolü gerçekte tamamen açık , özel olmayan sistemler arası çalışabilir bir protokoldür.

3.7 Scada Sistemlerinde Yeni Teknolojiler

Scada teknolojisinde gerçekleşen yeni gelişmelerin sadece bazıları listelenmiştir.Komünikasyon teknolojisinin hızlı gelişimin scada sistemi üzerinde büyük etkisi vardır.

Ana İstasyonlar İçin LAN Teknolojisindeki Hızlı Gelişim

LAN lar ana-master-birincil istasyonların temel bileşenleri olarak , çifte fazlalık denetimli LAN sayesinde daha güvenilir bir sistem sağlamaktadır. Yüksek hızlardaki LAN lara doğru geçiş daha hızlı yanıt mekanizması sağlar.

İnsan Makine Arayüzü

Gelişimin olduğu tiptik alanlar VDU larda operatörlerin , şebekenin herhangi bir noktasında , sistem üstünde on-line planlama ve zoom yapmasına olanak veren gelişmiş grafikler ve operatör arayüzlerinde gelişmiş tepki zamanlamasıdır.  

Uzak Terminal Birimleri

1. ana istasyon yerine RTU lar üstünde merkezi veri  işleme

2. komünikasyon şebekesi üzerinden verileri RTU ya gönderen akıllı cihazlardan merkezi veri toplama

3.RTU ların fazlalık denetimi , I-O CPU ve güç kaynağı üzerinde kolay kurulumu

4.Her bir ana istasyon için ayrılmış veri tabanıyla çoklu komünikasyon

5. Ana istasyonlara gönderilen alarm trafiğini azaltmak için , kullanıcı tarafından hazırlanmış programlar ,RTU larda çalışabilir.

6. Alınan gerçek zamanlı verinin geçerliliğini denetleme

7. RTU lar arası kominikasyon

8. Doğrudan RTU ya bağlı sofistike insan–makine arayüzü

İletişimler

1. RTU ana istasyon arayüzünü sağlayan açık standartlar

2. Yaygın spektrum uydusu –uzak bölge RTU ları için gelişmiş düdşük maliyetli ve düdşük güç metodlarıyla bir uydu sistemi üzerinden veri transferi

3. Fiberoptik düşük maliyeti ve kurulum kolaylığı , bunu çekici bir opsiyon haline getirir.

4. Meteor yolu iyonizasyonu günümüzde özellikle , uydu sisteminin maliyetinin karşılanamadığı durumlarda etkileyici bir teknoloji

BÖLÜM 4

YEREL KABLOLAMA

4.1  Giriş

Yerel kablolama , bir ya da daha fazla türden kablodan oluşturulan bir komünikasyon bağını açıklamak için kullanılan bir terimdir. Yerel kablolama , bir fabrikanın  ya da endüstrinin özel olarak sahip olabileceği bir şirket tarafından kurulan , kullanılan veya sahip olunan yapıya sahip olabilir.

Kullanılacak olan yerel kablolamanın seçimi , uygulamaya , maliyete ,istenen veri hızına , RTU için gerekli giriş frekansına ve bölgedeki mevcut komünikasyon servis teknolojisine bağlıdır.

4.2 Kablolara Giriş

 Veri komünikasyon kablolarının belirlenmesinde göz önüne alınması gereken faktörler şunlardır.

1. Uygulama türü

2. Kablo tipi ve koruması

3. Tasarlanan kablo kurulum metodu ve kablo rotası

4. Kablo resistansı

5.Kablo kapazitansı

6.Bağlantı ve sonlandırma

4.3 Kablolarda Etkileşim ve Gürültünün Tanımı

Veri iletişim sistemi kurulum ve tasrımında  etkileşim ve gürültü elektrik etkileşimini önlemede dikkat edilmesi gereken unsurlardır. Gürültü orijinal sinyali bozan rastgele üretilmiş istenmeyen sinyal olarak tanımlanabilir. Gürültü sistemin kendisi dahilinde oluşabilir buna dahili gürültü denir. Eğere gürültü sistemin dışında ise buna da harici gürültü adı verilir.

Dahili gürültü sebepleri

1. Devre üzerinde elektron hareketinden kaynaklanan ısı gürültüsü

2. Devre dizynında aksaklıklar.

3. Osilatörler ve yükselticilerden ortama yayılan sinyaller

4. Dahili devrede üretilen , düşük seviyeli RF yayılımının dahili modülasyonu

Harici gürültü sebepleri

1. Doğal kökler –elektrostatik etkileşim ,elektrik dalgaları

2. Elektromanyetik etkileşim EMI

3. Radyo frekansı etkileşimi RFI

4. Diyafoni

4.4 Kablolarda etkileşim ve gürültü kaynakları

Gürültü genellikle , kablo devrelerine kapasitif eşleşme ,indüktüf eşleşme ya da rezistif eşleşme yollarıyla girer. Bu gürültü sinyallerin zayıflatılması sinyal kablolarının yalıtım veya çaprazlanması ,uygun döşeme ,ayrıştırma ve iyi yalıtım yoluyla elde edilir.

Elektrostatik eşleme

Harici gürültünün elektrostatik veya kapasitif eşleşmesi aşağıdaki şekilde verilmiştir. Harici gürültü kaynağı gürültüyü ,sinyal tellerine  C1 ve C2 kapasiteleri yoluyla iletir ve bunun sonucunda oluşan akım akışı R1 R2 ve RL de hatalı voltaj sinyali oluşturur. Hatalı sinyal , kabloların uzunluğu ve direnciyle , gürültü sinyalinin frekansı ve genliğiyle ve ayrıca kabloların gürültü kaynağına olan uzaklığıyla orantılıdır.

                                               Şekil  4.1 elektrostatik eşlenmiş gürültü

Elektrostatik gürültüyü önlemek için yalıtım kullanımı aşağıdaki şekilde gösterilmiştir. Böylece , gürültüden etkilenen akımlar korumalı bir ortamdan geçer ve sinyal tellerinden geçmek yerine toprağa döner. Sinyal  teli ve yalıtım kılıfının bir ucunun toprağa bağlanması ile teller ve yalıtım kılıfı arasında bir sinyal akımı oluşmaz.  Yalıtım kalitesi C3 ve C4 e kıyasla , C1 ve C2 nin ne kadar büyük olacağını belirler . Yalıtım kalitesi ne kadar iyi olursa C1 ve C2 nin değeri o kadar yüksek  ve C3 ve C4 ün değeri de o kadar düşük olur. C3 ve C4 ün değeri ne kadar düşük olursa , sinyal kablolarında var olan gürültü değeri o kadar az olur.

                                                    Şekil 4.2 elektrostatik eşlenmiş gürültü

4.5 Kablolarda Etkileşim ve Gürültüyü Azaltmanın Pratik Yolları

Gürültüyü azaltmanın birkaç pratik yöntemi vardır.  Burada muhafazalı ve bükmeli kablolar yardımıyla etkileşim ve gürültüden daha az etkilenme gösterilmiştir.

                            Şekil 4.3 ortak sinyal dönüşleri gösteren kablolama sistemi

                                     Şekil  4.4 tek ve ortak dönüşleri bileşik kablolama

Sinyal kablo çiftlerini bükerek ,hem elektrik hem de manyetik alan gürültüsünü hemen hemen önlemek teorik olrak mümkündür.

4.6 Kablo Tipleri

 Bakır iletişim kablolarından optimum performans elde etmek için  ,uygulamaya yönelik doğru tip ve büyüklükte kablo seçilmelidir. Tel büyüklüğü , uygulamanın akım taşıma gereksinimlerini yanıstmalıdır.

4.7 Paket Anahtarlamalı Sistemler

4.7.1 Giriş

Veriyi yerel aktarmalı veri şebekeleri ile iletimde kullanılan önemli bir yöntem , bugünlerde yaygın olarak kullanılan , veri paketlerinin kullanımıdır.

Veri , terminalde belirli miktarda , byte toplanana kadar depolanır ve daha sonra veri paketlere çevrilir ve bir paket aktarmalı şebekeye gönderilir. Sistem iletim için veri ürettikçe , bu veri paketlerini şebekeye gönderecektir.

Paket anahtarlamalı şebekede , veri paketleri , girdiği sahada , veriyi  bir sonraki paket şebeke sahasına iletecek serbest iletim kapasitesi mevcut olana kadar depolanır. Bu depolama sisteminde , ileir yönlü hareket yüzünden , veri paketlerinin alıcı terminale , gönderildiği anda ulaşma garantisi yoktur. Ayrıca paket gönderiminden alımına kadar oluşan bir gecikme vardır.

Bu gecikmenin asıl süresini tahmin etmek zordur. Bu daha çok paket şebekede sahaları arasındaki şebeke süresi ve bağ kapasitesinde akan trafiğin yoğunluğuna bağlıdır. Bu nedenle paket aktarmalı  veri servisleri , genellikle  zaman kritik uygulamalar için kullanılmaz.

Bu servislerin tedarikçileri , sitemler için gecikme tarifeleri yayınlar ve normal ortalama gecikmeyi gösteriler fakat garantili gecikme sistemleri sağlayamazlar. Arama kurulum ve silme zamanlarını içeren ortalama bir sistem için ortalam gecikme 1.5-2 saniyedir. En kötü gecikme yaklaşık  3saniyedir.

Gönderilen en büyük veri paketi yaklaşık 4000 byte tır. Yani 4000 karakterdir. Fakat ortlama paketler , yaklaşık 1400 byte uzunluğunda olacaktır.

Şekilde , dört sahanın paket aktarmalı şebeke bağlantısının olası uygulaması gösterilmiştir. X.25 , veri paketlerinin nasıl çerçevelendikleri ve formatlandıkları ve paket aktarmalı şebekeye nasıl gönderileceğini tarif eden CCITT standartıdır.

Sahalardan paket şebekesine erişim sağlamak için normalde adamış bir dijital veri bağlantısı ya da adanmış bir anolog  veri kullanılır.

Birinci sahada X.25 terminali ile şebeke erişim  birimi DCE arasındaki bağlantı , CCITT X.21 standartına çalışan senkronize dijital veri bağlantısıdır. Şebekeye bağlantı adanmış bir dijital bağlantı hattı yoluyla sağlanır. DCE genellikle , paket düzenleyici PAD olarak tanımlanır.

İkinci sahada CCITT X.28 kullanımı için terminal DTE ve şebeke erişimi birimi DCE arasında bir asenkronize dijital bağlantı gerekir.

Üçüncü sahada , paket aktarmalı şebekeye erişim , normal anolog PSTN şebekesi ile sağlanır. Bundan dolayı , paket aktarmalı şebekeyi doğru olarak değerlendirmek için terminal DTE ve modem DCE için özel  bir arayüz standartı gerektirir. Bu durumda CCITTX.32 arayüz standartı kullanlır.

Dördüncü saha uzak bir sahadır ve terminal DTE yıllar boyunca anolog senkronize modellerle kullanılmıştır. X.25 terminallerinin doğrudan anolog senkronize modellerle kullanılmıştır. X.25 terminallerinin doğrudan anolog şebeke erişim ünitesine arayüz oluşturmasını sağlamak için fiziksel arayüz standartı CCITT X.21 bis kullanlır. Bu servislerden X.25 bir sonraki başlıkta ele alınmıştır.

                                             Şekil 4.5 paket aktarmalı şebeke bağlantıları

4.7.2 X.25 servisi

X.25 paket düzenleyici açıcı PAD olarak adlandırılan , tüm müşteri sahalarında yerleştirilecek bir ünite gerektir. Bu , DTE den veri alır, onu uygun veri paket boyutlarında birleştirir ve paket boyutlarında birleştirir ve PSDN e gönderir. Genel olarak , telekomünikasyon servis sağlayıcıları PAD leri sağlamaz çünkü kullanılan PAD nin tipi , gereken özellikler ve bağlanılan DTE nin tipine bağlıdır.

Genel olarak veri transferi , veri gönderen ve aramayı kapatan iki uç arasındaki arama kurarak sağlanır. İki uç arasında fiziksel bağlantı olmadığından bu sanal devre olarak adlandırılır. Bir arama yapıldığında , bunu açık tutmak ve veriyi her seferinde tekrar bağlantı sağlayarak göndermek mümkündür böyle durumlarda Saponet servisi ile bir kalıcı sanal devre kurmak mümkündür.

Şebekedeki veri iletim zamanı , bağlantı uygunluğuna ve iletim zamanındaki trafiğe bağlıdır. Stnadarta göre amaç , şebekede  yüzde 90 trafik yoğunluğu olduğunda santarlden santrale maksimum 1.25 saniyede iletilmektedir. DTE den DTE ye iletim zamanı  1ile 3 saniye arasında değişir. X.25 servisi ,2400 den 64000 bps  e dahili olarak sağlanır. Eğer bu servis kullanıldıysa , X.25 servisi ile mümkün olan bir çok opsiyon vardır. Yerle servis sağlayıcınızda bilgi mevcuttur..

X.25 ile ilgili fiyatlar aşağıdaki gibidir.

1. Anolog ya da dijital kiralanan hattın kira ücreti

2. Bağlantının veri hızı

3. NTU kiralama ya da satın alma maliyeti

4. Arama ücreti

4.8 ISDN

 ISDN , entegre servisler dijital şebekesi için sözcüklerin baş harfinden oluşan terimdir. 1970 lerin sonunda kurulmuş olan bir uluslar arası standartlar organizasyonu olan Uluslar arası Telefon ve Telgraflar için Danışman Komite  CCITT tarafından ortaya atılan bir öneridir.. Kavram , evlerden büyük çok uluslu organizasyonlara kadar tüm telekomünikasyon kullanıcılarına dijital komünikasyon sağlayan açık dijital komünikasyon standartı sağlamıştır.

ISDN müşterilere iki düzeyde sağlanmıştır. Birincisi temel hız erişimidir BRA , müşteri binalarına 192 kb bağlantı sağlar. Bu bağlantı , B kanalları olarak adlandırılan 2*64 kbps kanala ve D kanalı olarak adlandırılan bir 16 kbps kanalına ayrılır. B kanalı ses ve veri için kullanılır. D kanalı ise ses devreleri ve veya yavaş hız verisi için kullanılır.

Servisin ikinci düzeyi birincil hız servisi PRA olarak adlandırılır. PRA ses ve veri için30*64 kbps kanallarını , sinyalizasyon ve veri için 1*64 kbps sinyalizasyon kanalını  ve 1*64 kbps zamanlama kanalını kapsar.

Bu servisler , anolog aktarmalı servislerle aynı işlevselliktedir. Fakat ana fark bunların tamamen dijital aktarmalı hatlar olmasıdır. Adanmış 64 kbps bağlantı hatları , gerekirse  ISDN aktarmalı dijital şebeke ile kurulabilir. Günümüzde , ISDN in yüksek hızı nedeniyle , bu servisler telemetri uygulamaları için uygun değildir. Fakat önümüzdeki son 10 yılda dijital servisler anolog servislerin yerini alacağından aktarmalı dijital teknolojinin fiyatları düşecek ve bunlar , telemetri uygulamaları için daha uygun olacaktır.

Daha basit bağlamda , ISDN , mevcut düz eski telefon sisteminin  POTS  dijital şeklidir. Almanya , ISDN tanıtımında lider ülke olarak görülmektedir ve tüm başkentlerde ve bazı şehirlerde , artık dijital santraller mevcuttur. Kaliforniya , İngiltere ve Fransa  uygulama seviyelerini çok yakından takip etmektedir. Büyük bir santrala numara grubu mevcuttur. ISDN , mevcut anolog şebekesini kullandığı için iki sistem arasında bir çok bağlantı vardır ve böylece ISDN den kaynaklanan telefon aramaları , kullanıcıya oldukça anlaşılır bir şekilde POT s şebekesine gitmektedir.

Yerel telefon taşıyıcı servisin gerektiği yere yakın bir yere terminal adaptörü kuracaktır ve kullanıcı onaylanmış ISDN servisini bağlayabilecektir. Bu bir bilgisayar veri hattı , bir dijital PABX ya da telefon , bir video konferans sistemi ya da kopya makine kalitesinde faksa benzer bir makineye 5 saniyede iletim gerçekleştiren bir grup 4 faks makinesi olabilir. Bu cihazların hepsi ISDN yolu ile uyumlu bir makineyi çevrebilir ve aramalar , uzun dönemli kullanımlara yönelik uygun tarife düzenlemeleriyle  , yarı geçirgen bir devre üstünde sağlanabilir. 

ISDN  in ilginç bir uygulaması , özel bir şebekede ya da tesis proses kontrolorü ve bir merkezi bilgisayar arasında veri bağlantısı olarak işleyen yerel bir taşıyıcı yoluyla normal veri hattına yedek olarak kullanılmasıdır. Ekipman normal devreye her uçtaki bir ISDN terminal adaptörüne gider . ISDN normalde kullanılmaz , bununla birlikte eğer adaptörler normal hatta bir veri kaybı bulursa , onlar , hata süresince çabukça ve otomatik olarak bir ISDN bağlantısı kuracaklardır.2 . şekilde böyle bir sistemin nasıl işlediği görülmektedir. 

                                                         Şekil 4.6 temel ISDN şebekesi

                                           Şekil 4.7 bir veri bağına ISDN yedekleme

4.9 ATM

Asenkronize transfer modu ATM sonunda tüm diğer standartların yerini alacak veri standartı ve telekomünikasyon iletimi olarak bilinir.. Bu sesin , verinin , ve videonun eş zamanlı iletimini sağlar.

Stanadartların büyük çoğunluğu imzalanmış olmasına karşın halen geliştirilmekte olan standartlarda bulunmakatdır. Neredeyse tüm veri komünikasyon ürünlerinin satıcıları ATM ekipmanını bulundurmaktadır.

ATM genişbant ISDN olarak bilinen , ISDN in genişletilmiş halidir. Bu aşamada , minimum planlanan bağlantı hızı 45 mbps tir.

ATM veri bağlantıları ,53 byte hücreleri 5 byte hücre başlıklarını taşıyan hücre aktarması adında , paket aktarmanın yüksek hızlı bir şeklini kullanır. Çok hızlı hücre aktarması , sanal devreler yaratmak için kullanılır. Bu , kullanıcıların devre aktarma ve şebeke bant genişliği avantajlarını belirli bir uygulamaya yönelik kullanmasını sağlar.

ATM teknolojisi , günümüzün  LAN karakteristiklerine sahip şebekeler sağlayacaktır. Fakat her kullanıcı , özel uygulama için gereken bant genişliğine sahip olacaktır. Benzer şekilde ATM WAN ları kurulabilir.

ATM teknolojisi uzun vadede mevcut LAN ve WAN teknolojisinin yerini alacaktır.

BÖLÜM 5

YEREL ALAN ŞEBEKE SİSTEMİ

5.1  Giriş

Yerel alan şebekeleri yani LAN lar , bilgi ve kaynakların payalaşımı ile ilgilidir. Şebeke üstündeki bütün nodların bu bilgiyi paylaşmasını sağlamak için bir takım iletim ortamıyla birbirine bağlı olmaları gerekmektedir. Bu bağlantı metodu , şebeke topolojisi olarak bilinir.

Nodlar , bu iletim ortamını , bütün nodların ortama erişimini sağlayacak ve kurulan bir gönderici bağını koparmayacak biçimde paylaşmalıdır. Bu medya erişim kontrolünün temel metotları incelenecek ve bunların sistem performansı üzerine etkileri araştırılacaktır.

LAN , bir veya daha fazla bilgisayarla , cihaz veya sunucu olarak adlandırılan , dosya sunucuları ,terminaller , çalışma istasyonları ve çeşitli diğer akıllı çevresel ekipmanlar arasında paylaşımına olarak bilinir. Bir LAN   genelde , özel bir yönetici tarafından yönetilir ve bir lokal bina grubunda konumlandırılır.

Bir cihazın LAN a bağlantısı bir nod aracılığıyla sağlanır. Bir nod , bir cihazın bağlandığı her hangi bir noktadadır ve her bir noda özel bir adres ataması yapılır. LAN üstünde gönderilen her bir mesajın önceki , hedef nodun özel adresi olmalıdır. Bir noda bağlı bütün cihazlar , aynı zamanda , şebeke üstünden kendi özel adreslerine gönderilecek mesajları beklerler. Küçük bir coğrafik alanda payalaştırılmış bir iletim ortamına nazaran , LAN lar daha yüksek hızlarda çalışır.

Bir LAN içinde , şebeke üstünde , cihazlar arasında , mesaj transferini kontrol eden yazılım , çakışma ve veri kaybı olmaksızın , ortak şebeke kaynaklarının paylaşımını sağlamak zorundadır. Bir çok kullanıcı , şebekeye aynı anda  erişebileceğinden  , hangi cihazların , ne zaman ve hangi koşullarda şebekeye erişebileceğini düzenleyen bazı kurallar oluşturulmalıdır. Bu kurallar , medya erişim kontrolü başlığı altında incelenmiştir. Uygulanan kurallar , şebekenin yapısına bağlıdır.

Bir nod , veri iletmek için kanala eriştiğinde , veriyi bir paket içinde gönderir. Bu paket , başlığında , hem kaynak , hem de hedef adreslerini içerir. Bu metot şebeke üstündeki her bir nodun veriyi alma veya göz ardı etmesine olanak tanır. Gönderilen paketi belirtmek için genelde çerçeve terimi kullanlır. Bu ileticinin veriyi , özel karekterler içeren bir başlangıç ve son vurgusu arasında çerçevelenmesinden türetilmiştir.

5.2 Şebeke Topolojileri

Bir şebeke oluşturmak üzere nodların bağlanma şekli , topoloji olarak adlandırılır. Mevcut çok sayıda topoloji vardır ama genelde ikiye ayrılırlar. Mantıksal ve fiziksel. Mantıksal bir topoloji , şebekedeki elemanların nasıl iletişim kurduğunu ve bilginin nasıl iletildiğini tanımlar. 3. bölümde anlatmış olduğum , farklı medya erişim metotları , bir nodun , şebeke boyunca , bilgiyi nasıl ilettiğini belirliyor. Bir yayıncılık topolojisinde , bütün bilgi yayını , verilen zamanda , her bir noda iletilir. Gerçekte bu zaman , bir sinyalin, kablonun bütününü  katetmesi için gereken zamandır. Bu zaman aralığı , maksimum hız ve şebeke ebatını sınırlar. Bir halka bir tek nodan mesaj gönderilir. Bilgi , önceden tanımlı bir işlem dahilinde , sırayla bütün nodlardan geçirilir. Bir seçme veya jeton mekanizması , hangi nodun iletişim hakkına sahip olduğunau belirlemede kullanılır ve bir nod , sadece hakkı olduğu zaman iletimi gerçekleştirir.

Fiziksel bir topoloji , bir şebekenin kablolama şemasını tanımlar. Bu topoloji şebekedeki elemanların , birbirine elektriksel olarak nasıl bağlandığını tanımlar. Bu düzenleme , şebekedeki bir nodun başarısızlığı durumunda , ne olacağını belirler. Fiziksel topolojiler üç ana kategoriye ayrılır. Bus yıldız ve halka topolojisi .Bu üç topoloji kullanılarak , birbirinin zayıflıkları ve sınırlamalarının giderildiği hibrid topolojiler oluşturulabilir.

Bus Topolojisi

Bir bus hem fiziksel hem de mantıksal bir topolojidir. İletilen paketler bus boyunca her iki yönde hareket ederler ve noktadan noktaya sistemlerde olduğu gibi , her bir nodan geçmeleri gerekir. Fakat burada , her bir nod , paketin kendisine yönlendirilip yönlendirilmediğini anlamak için , mesajın içerdiği adres kısmını dentler. Sinyal , bus sonuna ulaştığında elektriksel bir sonlandırıcı , paket enerjisini emerek , paketin bus kablolarından geriye yansımasını engeller. Bu yansıma , bus üzerinde olabilecek diğer mesajlarla etkileşime geçeceğinden , paket sinyali sonlandırılır.

Bus topolojileri avantajları

1. diğer düzenlemelere göre , daha az kablolamaya ihtiyaç duyar ve en basit kablo düzenlemesini gerektirir.

2. nodlar , bir omurga kablosu üstündeki yüksek empedanslı kılavuzlara bağlı olduklarından , bir bus a nod eklemek ve çıkarmak kolaydır. Bu bus topolojisini genişletmeyi kolaylaştırır.

3. Bu topolojiye dayalı mimari , basit ve esnektir.

4. Mesajların yayınlanması , bir nodan çok noda veri iletimleri için avantajlıdır.

Bus topolojileri dezavantajları

1. Her bir nod kendine gönderilmese bile , bütün mesajları görebileceğinden bir güvenlik sorunu yaratır.

2. Diagnostik teşhis  -sorun giderme  yani hata izolasyonu, hata bu sın üstünde herhangi bir noktada olabileceğinden , zorlu olabilir.

3. Mesajlar , bus ın sonunda sonlandırıldıkları ve göndericiye geri döndürülmediği için , mesajların otomatik onaylaması yoktur.

4. Bus kablosu , trafik yoğunlaştığında tıkanabilir. Bunun nedeni , nodların büyük bir zamanı , şebekeye harcamalarından kaynaklanır.

                                          Şekil 5.1 bus topolojisi

Yıldız Topolojisi

Bir yıdız topolojisi , çoklu nodların genelde , hub olarak bilinen merkezi bir bileşene bağlanmasıyla oluşturulan fiziksel bir topolojidir. Bir yıldızın hubu genelde sadece bir kablolama merkezidir. Bunun anlamı , nodlar için ortak bir sonlandırma noktası olması ve devamında tek bir hat bağntıda birleştirilmesidir. Bazı durumlarda hub , bir dosya sunucusu görevi görür. Ve diğer bütün nodlar doğrudan sunucuya bağlıdır. Bir kablolama merkezi olara , bir hub , bir diğer huba veya bir dosya sunucusuna bağlıdır. Bütün sinyal , talimat ve veriler , nodun bağlı bulunduğu nod üzerinden geçmelidir. Telefon sistemi , şüphesiz , en iyi bilinen yıldız topolojisidir. Özel telefonlardan giden bütün hatlar , merkezi bir konumdan gelir. Mantıksal yıldız topolojisini kullanan , çok fazla LAN uygulaması yoktur. Düşük empedanslı , ARC net şebekeleri , en iyi bilinen örneklerdir. Buna rağmen diğer bir çok LAN ın fiziksel taslağının , farklı bir adı olmasına rağmen yıldız topolojisine benzemektedir.

Yıldız topolojisi avantajları

1. Sorun giderme ve hata izalasyonu kolaydır.

2. Nod ekleme ve çıkarmak ve kablo yapısını değiştirmek kolaydır.

3.Tek bir nodun sorunlu olması diğer nodları izole etmez.

4. Merkezi bir hubun kullanılması , yönetim amaçlı trafik izlemesini kolaylaştırır.

Yıldız topolojisinin dezavantajları

1. Eğer hub çökerse , bütün şebeke çöker . Bu tür bir çökmeyi engellemek için bazen , bir yedek merkezi makine kullanılabilir.

2. Bir yıldız topolojisi , çok sayıda kablolama gerektirir.

Halka  Topolojisi

Bir halka topolojisi hem mantıksal hem de fiziksel bir topolojidir. Mantıksal topoloji olarak , bir mesaj paketi , nodan noda , önceden belirli bir sırayla iletilir ve bir noktadan noktaya iletim örneğidir. Nodları kapalı bir döngüde düzenlenir..Bu sayede , gönderimi başlatan nod , paketi alacak en son noddur. Fiziksel bir topoloji olarak , bir halka , her bir nodun sadece iki noda bağlı olduğu bir yapıyı tanımlar. Bilgi , tek yönlü bir yol izler , bu nedenle , bir nod , paketleri her zaman aynı nodan alır ve her zaman aynı noda iletir. Bir mesaj paketi , halka etrafında dolaşır ve ilk gönderildiği noda geri döner. Bir halka topolojisinde , her bir nod paketi iletmeden önce , bir tekrarlayıcı ve sinyal şiddetini arttırıcı bir işleve sahiptir. Her bir nod , hedef adres kısmının kendi adresi ile eşleşip eşleşmediğini kontrol eder. Paket hedefine ulaştığı zaman , hedef nod paketi kabul eder. Ve alımı onaylamak için göndericiye geri yollar. Daha sonra bu ünitede incelendiği gibi halka topolojileri , şebekeye erişimi kontrol etmek için jeton geçişini kullandığından , jeton göndericiye onaylama ile birlikte gönderilir. Gönderici daha sonra jetonu sıradaki bir  sonraki noda iletir. Eğer bu nodun iletecek bir şeyi yoksa , nod , jetonu bir sonraki noda iletir ve bu işlem böylece devama ettirilir. Jeton , paket göndermek isteyen bir noda ulaştığında , bu nod , paketini halkaya iletir. Fiziksel halka şebekeleri , nadiren kullanılır çünkü bu topoloji diğer topolojilere nazaran dezavantajlara sahiptir.

Halka topolojisinin dezavantajları

1. Eğer herhangi biri çökerse , bütün halka çöker ,

2. Hata izalasyonu , komünikasyon tek yönlü olduğundan zordur.

3. Bir no ekleme veya çıkarma , şebekeyi iptal eder.

4. Nodlar arasındaki mesafede bir sınırlama söz konusudur.

Halka topolojisinin avantajları

1. Fiziksel bir halka topolojisi , minimum kablolama gerektirir.

2. Merkezi bir kablolama merkezine ihtiyaç yoktur.

3. Mesaj , otomatik olarak onaylanır.

4.Her bir nod , sinyali tekrar üretebilir.

                                                    Şekil 5.2  Halka topolojisi

5.3  Mac Çerçeve Formatı

Bir 802.3 şebekesi için temel çerçeve formatı aşağıdaki şekilde gösterilmiştir. Her bir çerçeve de 8 alan bulunur.

Önbaşlangıçta 7 oktetlik 10101010 veri dizisi vardır. Bu alıcının kendini vericiye senkronize etmesini sağlar.

Başlangıç çerçevesi kısıtlayıcısında bu alan tek oktetliktir ve de 10101011 veri dizisini içerir. Bu alıcıya adres alanının başladığını bildirir.

Kayanak ve hedef adresler  burada  hem kaynak hem de verinin fiziksel adresleridir. Bu alanlar 2 oktetten 6 oktet uzunluğa kadar olabilir. 6 oktetlik standart en yaygın olarak kullanılanıdır. Altı oktetlik alan , iki adet üç oktetlik bölmeye ayrılır. İlk 3 oktet bu tür NIC lerin tamamının bağlı bulunduğu blok numarasını gösterir. Bu lisans numarasıdır ve bu şirket tarafından üretilen bütün kartlar , aynı numaraya sahiptir. İkinci 3 oktetlik blok , cihaz belirleyicisidir ve her bir kart üreticinin lisansı altında , farklı özel bir adrese sahiptir. Mevcut 3 adres modu vardır. Bunlar

1. Geniş yayın – hedef adresin tamamı 1 veya FFFFFFFFFFFF e ayarlanır.

2. Çoklu yayın – hedef adresin ilk biti bire ayarlanır. Bu grup sınırlı haberleşme sağlar.

3. Özel veya noktadan noktaya –adresin ilk biti 0 ayarlanır ve geri kalanı , hedef noda göre ayarlanır.

Uzunluk  veri alanının uzunluğunun belirtilen 2 oktetlik alandır. Bu çerçevede bir bitiş sınırlayıcısının olması yüzünden gerekli alandır.

Bilgi LLC alt katmanından gönderilen bilgidir.

Pad : çakışma mekanizmasının çalıştığından emin olmak için , iletilmesi gereken 64 oktetlik bir çerçevenin , çerçevenin bir minimum uzunluğu olduğundan , pad alanı , bu gerekliliğe uymayan herhangi bir , çerçeveyi doldurmada kullanılır. Bu pad , eğer kullanlırsa , rasgele veriyle doldurulur.  Veri üstünde , CRC , pad alanındaki veriden hesaplanır. CRC denetimleri tamamsa , alıcı nodu , pad verisini , uzunluk verisine bakarak hariç tutar.

FCS: verici donanımda hesaplanan ve çerçeveye eklenen , 32 bit uzunluğundaki CRC değeri bu alıcı nodu tarafından , çerçevenin bütünlüğünü belirlemek için denetlenir.

                                                    Şekil 5.3 Mac çerçeve formatı

5.4 Şebekeler Arası Bağlantı Bileşenleri

Lan ların mesafeleri , çoğu zaman sınırlıdır ve çoğu zaman bu menzili arttırma ihtiyacı vardır. Bu menzili elde etmek için kullanılan , tekrarlayıcı , router ve geçit yolu gibi bir dizi cihaz vardır. Aynı zamanda , bir şebekeyi , güvenlik ve trafik yüklemesi gibi sebeplerden dolayı , ayrı şebekelere bölmede gerekebilir.

Ayrı ayrı işlenecek bu bileşenler

Tekrarlayıcılar

Köprüler

Routerlar

Geçit yolları

Hublar

5.4.1 Tekrarlayıcılar

Bir tekrarlayıcı , OSI modelinin fiziksel katmanında çalışır ve basit anlamda gelen bir elektrik sinyalini iletir. .Bunun anlamı , bir segmanden gelen bir sinyalin yükseltilmesi  ve sinyalin sinyalin yeniden zamanlamasıyla , diğer bütün segmanlara yeniden iletilmesidir. Bütün segmanlar aynı medya erişim mekanizmasıyla çalışmak zorundadır ve tekrarlayıcı , veri dizisindeki özel bitlerin anlamıyla ilgilenmez. Bir segman üstündeki çakışma , kesik paketler veya elektrik gürültüsü , diğer bütün segmanlara iletilir.

Tekrarlayıcı kullanmanın sebebi segmanı , önerilen uzunluğun ötesine uzatmaktır.

Genellikle , kullanılabilecek tekrarlayıcı sayısı iki ile sınırlıdır. Bir çok tekrarlayıcı kullanıldığı zaman , zamanlama sorunları oluşur.

Tekrarlayıcı tarafından bağlantılı segmanlar , genellikle , bir segmandaki trafik diğer bütün segmanlara aktarıldığından , benzer trafik yoğunluğuna sahiptir.

Standart tekrarlayıcının bir çeşidi de , iki segmandan fazla segmanı bağlamaya yarayan çok portlu tekrarlayıcılardır. Kullanışlı bir çok portlu bir tekrarlayıcı uygulaması , farklı kablo medyalarını birbirine bağlamaktır. Çok portlu tekrarlayıcılar , bazen , çok medyalı yoğunlaştırıcılar olarak bilinir.

                     Şekil 5.4 eternet tekrarlayıcı   nahtarlar it veya fazla olmalıdır.

5.4.2 Köprüler

Köprüler , mantıksal bir şebekeyi oluşturmak için , iki ayrı şebekeyi birbirine bağlamak için kullanılır. Köprü , her bir şebeke üzerinde bir noda sahiptir ve karşılıklı şebeke üstündeki hedef noktalara doğru sadece geçerli mesajları iletirler. Köprü , bir şebekeden bir diğerine giden çerçeveyi depolar ve köprü üzerinden geçirilip geçirilmeyeceğini belirlemek için hedef adresini inceler. Aşağıdaki şekilde temel bir eternet köprü konfigürasyonunu gösteriyor. Köprüler bağlı bulundukları şebekelere ait nodların eternet adreslerini bulundururlar. Veri bağı protokolü , köprünün her iki ucunda  da özdeş olmalıdır. Buna rağmen , fiziksel katmanlar aynı olmak zorunda değildir. Böylece köprü şebekelerin medya erişim mekanizmalarını izole eder. Bu sayede veri , eternet ve jeton halka Lan ları arasında transfer edilebilir. Örnek olarak , eternet veya jeton sistemindeki  çakışmalar , köprüyü geçemez. Köprü , maksimum sayıda istasyon tekrarlayıcı ve kablo uzunluğu içeren tam kapasiteli bir LAN la diğer LAN lar arasında transparan bir bağlantı vazifesi görür.

Köprüler , bir şebekenin menzilini genişletmek için kullanılabilir. Fakat buna ek olarak , şebeke performansını da arttırır. Örnek olarak , eğer bir şebekenin tepki süreleri yavaşsa , temelde birbiriyle haberleşme halindeki nodlar bir segmanda gruplandırılır.

Yoğun segmanın tepki sürelerinde fazla bir gelişme gözlenmez fakat düşük aktiveli segmanın da , tepki sürelerinde gözle görülür bir gelişme sağlanır . Köprüler , trafiğin %80 nin LAN dahilinde ve sadece %20 sinin köprü üstünde olacak biçimde tasarlanmalıdır. Aşırı trafik üreten istasyonlar , bir protokol analizcisi yardımıyla belirlenmeli ve bir diğer LAN da konumlandırılmalıdır.

                                                          Şekil 5.5  eternet köprüsü

5.4.3 Routerlar

Routerlar , aynı şebeke katman protokollerine (TCP/IP) sahip iki şebeke arasında veri transferi etmek için kullanılır fakat aynı fiziksel veya veri bağ protokolleri olmak zorunda değildir. Aşağıdaki şekilde router uygulamasını göstermektedir. Routerlar , bağlı bulundukları şebekelere ait tablolar içerirler ve bu sayede mesajları yönlendirirler. Mesajın nereye gönderilmesi gerektiğini belirlemek için şebeke adreslerini (IP)  kullanırlar çünkü şebeke adresleri , yönlendirme bilgisi barındırırlar. Routerlar , özel bir şebekeye optimum yoldan ulaşmak için tablolar içerirler ve yol boyunca , mesajı , bir sonraki router a yönlendirirler.

Örnek olarak , aşağıdaki şekilde , mesajı ,13.0 şebekesindeki A nodundan , 16.0  şebekesindeki B noduna iletmek için , router 1 , mesajı , şebeke 14.0 a yönlendirir ve router 2 , bunu , şebeke 16.0 a iletir.

Router 1 , A dan gelen mesajı hafızasına alır ve hedef adresi inceler. (16.0.1.7) kendi yönlendirme tablolarına bakarak , mesajın şebeke 16.0 gönderilmesi için , router 2 ye gönderilmesi gerektiğini belirler. Mesajdaki , hedef donanım adresini, router 2 nin adresiyle değiştirir ve mesajı , şebeke 14.0 gönderir. Router 2 , işlemi tekrar eder ve hedef adres kısmını belirler. (16.0.1.7)  ve mesajı doğrudan şebeke 16.0 gönderir. Router 2 , donanım adres kısmını , kendi yönlendirme tablolarından düzenler (16.0.1.7) ve mesajdaki hedef adres kısmına bu adresi ekler ve şebeke 16.0 a gönderir.

                                                Şekil 5.6 router uygulamaları

5.4.4 Geçiş Kapıları

Bir geçit yolu , benzer olmayan şebekeleri birbirine bağlamak için kullanılır. Bir geçit yolunun , iki ucunun bağlı olduğu iki farklı şebekenin bütün  7 katmanını geri kodlaması ve yeniden kodlaması gerekebilir. Geçit yolları , en yüksek yoğunluklu işlemi gerçekleştirirler ve en düşük performanslı şebekeler arası cihazdır. Örnek olarak , bir geçit yolunun , bir eternet şebekesi ile bir jeton halka şebekesine bağlandığını düşünelim. Geçit yolu , bir protokolü diğerine  OSI modelinin bütün 7 katmanına göre çevirir ve fiziksel sinyaller , format ve hız arasındaki farklılıkların üstesinden gelir.

5.4.5 Hublar

Hublar , 10Base-T ve jeton halka sistemleri için , fiziksel yıldız topoloji uygulamalarında kullanılır. Bu sayede , noddan huba bağlardaki  elektriksel sorunlar , bütün şebekeyi etkilemez. Hublar genellikle 2 türlüdür- kabine hublar ve şase hublar. İlk bahsedilen bütün bağlantıların eklendiği mühürlü kabindir ve dahili kapasite genişletmesi yoktur. Bu birimlerin ilk maliyeti düşüktür ve küçük ebatlıdırlar.

Şase  hubları , kablo bağlantı modüllerini bağlamak için , bir arka düzlemi üstündeki bir kabineden yararlanır. Aslında , daha pahalı olmalarına rağmen , bu şase hubları , daha yüksek esneklik sağlayarak ,ulaşılamaz hublar arası kablolamayı ortadan kaldırarak ve hub arka düzleminde ek tekrarlayıcılara ihtiyaç duymaksızın genişlemeye olanak tanıyarak , şebeke güvenliğini geliştirirler.

                                                       Şekil 5.7 eternet santrali

5.4.6 Anahtarlar

Günümüzde , şebeke ve eternetlerin kullanımını büyük çapta değiştiren , her yerde bulunabilen anahtarlardır. Bu tam dubleks moda , çoklu cihaz çiftleri arasında doğrudan haberleşme sağlar; böylece , klasik eternet mimarisinin sınırlamalarını ortadan kaldırır.

Anahtarlar , bir şebeke üstündeki , bir çift özel ve uzak cihaz arasında adanmış tarzda veri transferi sağlar. Her bir terminalin merkezi bir huba özel kablo gerektirdiği , yıldız şebekesi düşüncesinden yola çıkarak , iki nod veya terminali birbirine etkin ve hızlı bağlamak için , bir şebeke gerektirmez. Bu cihazların , hem bir Eternet 10BaseT doğrudan hem de 10 mbps bağlantı bulundurması gerektirir.

Aşağıda resmedilen ,8 eternet terminalinin bağlı olduğu , bir Cisco Kalpana 8 port anahtarı örneğidir. Bu , bir yıldız konfigürasyonu oluşturur fakat farklı bir tarzda çalışır. 1&7, 3&5 ve 4&8 nodları veya terminalleri , doğrudan bağlıdır. Örnek olarak , terminla 7 kendi yerel bağlantısından, CSMA/CD tespit ederse , anahtara bir paket gönderir. Anahtar , hedef adresi belirler ve porta yönlendirir; bu örnekte , port1. Veri daha sonra , iki cihaz arasında 10Mbps hızla aktarılır.

Eğer terminal 3, terminal 5 ile iletişim kurmayı isterse , yukarıda bahsedildiği gibi terminal 7 nin yaptığı işlem , terminal tarafından başlatılır. Aslında , eğer anahtar , 16 portlu bir anahtar olsaydı , 8 çift terminalin , birbirleri arasında eşzamanlı iletimi mümkün olacaktı. Bütün iletimler , Eternet hızı 10Mbps da gerçekleştirilir.

Anahtar , paket başlığından , Eternet hedef adresini belirlemek zorundadır ve paketin geri kalanının ilgili port bağlantısına zamanında aktarmak zorundadır. Bazı anahtarlar , bu gerekliliği yerine getiremez. Bunların aktarımı , kendi üzerine getirilen iletim hızı gerekliliğini karşılayamaz. Bu anahtarlar , depola ve yönlendir anahtarlarıdır ve paketi depolama , anahtarla ve yönlendirme için gereken süre kadar gecikmeye sebep olurlar.

Bir diğer gelişme , bir cihazın , Eternet bağlantısı üzerinden , eş zamanlı veri iletim ,alımı sağlayan tam dubleks Eternet lerin geliştirilmesidir. Bu bir terminale 802.3 x protokolünü destekleyen ve bir anahtar kullanan farklı bir eternet kartı gerektirir; haberleşme tam dubleks haline gelir. Nod , otomatik olarak , anahtarla anlaşılır ve her iki cihazda destekliyorsa , tam dubleks modunu kullanır.

Bu tür bir konfigürasyon , büyük miktarlarda verinin , hızlı bir şekilde aktarılmasını gerektiren durumlar için kullanışlıdır. Örnek olarak , grafik çalışma istasyonları , büyük renkli yazıcılar ve dosya sunucuları olabilir.

                     Şekil 5.8 bir terminal ve bir dosya sunucusu arasında full dubleks santral

5.4.7 TCP/IP PROTOKOLLERİ

TCP/IP katmanlama şeması, protokol yazılımını , donanım tabakası üzerinde duran dört tabakaya ayırır. The ISO modeli , TCP/IP modelinin yerini almak için değiştirilebilir fakat , bunlar arasındaki komünikasyon aşağıdaki şekilde gösterilmektedir.

1. Uygulama tabakası: en yüksek uygulama programlarında , veriyi göndermek ya da almak , taşıma düzeyi protokolü ile etkileşim için
2. Taşıma tabakası : taşıma tabakası uçtan uca kominikasyonları sağlar. Verinin hatasız ve aynı doğru dizi ile ulaşmasını garanti eder.
3. İnternet tabakası: IP datagramında , taşıma tabakasından isteğin çerçevelenmesini sağlar, datagramın doğrudan dağıtılmasına ya da bir geçit yoluna gönderilmesine karar vermek için yönlendirme algoritması kullanılır. İnternet tabakası gerektiğinde , ICMP hatasını ve kontrol mesajlarını gönderir.
4. Network arayüzü ya da fiziksel tabaka: Bu IP datagramlarını kabul etmek için ve bunları belli bir şebeke üzerinden göndermekten sorumludur.
5. Protokol katmanlaması: Protokol katmanlaması , programların modüler bir biçimde yazılabilmesini sağlar. Bir noddaki belli bir tabaka diğer nod ile doğrudan haberleşme sağlayacaktır.

                    Şekil 5.9 TCP/IP kullanarak iki farlı mod arasında haberleşme

5.4.8 SCADA VE İNTERNET

İnternet ,temel oluşturan fiziksel bağlantılar düşünülmeksizin , tüm istasyonların kolayca bağlanabileceği tek bir şebekedir. İki nodu birbirine bağlarken, haberleşme yolu , hiçbir nodun bağlı olmadığı çoklu şebekeler üzerinden olabilir. Bu internetin temelini oluşturan , TCP/IP adında , evrensel açık protokol kullanımı ile yapılır.

Aslında ,IP protokolü , paketlerin yönlendirilmesiyle , şebekeler arası bağlı oldukça komplike topolojiler üzerinden gönderilebilmesini sağlar. Protokolün  TCP kısmı paketlerin bir noktadan diğerine gönderilmesini ve gerekli hedefe ulaşma garantisi sağlar. Uygulama tabaka protokolleri , World Wide Web (www) tarafından kullanılan hipertekst transfer protokolü (http) olabilir. Web , insanların standart www formatında depoladığı bilgiyi okuma ve yüklemeyi sağlayan grafiksel arayüzdür. Her ne kadar , internet oldukça popüler istasyonlar arası haberleşme yolu olsa da , İntranet , Scada dünyasında önem kazanan bir diğer terimdir. Bu belli bir şirket içindeki iç şebekedir ve internete bağlanmak gerekli değildir. İnternet , İntranet ve Standart yerel alan şebekesi arasında bir kıyaslamayı aşağıdaki şekilde göreceksiniz.

Bir İntranet , tek bir şebeke içinde haberleşmek için tasarlanmıştır. İntranetler , şebekeye bağlı tüm çalışma istasyonları için , Standart web tarayıcısını , standart kullanıcı arayüzü olarak kullanan IP-tabanlı bileşik şebekeler olarak tanımlanır. İntranetler , şebekede istikrarlı bir arayüz , kullanımı kolay web yayınlama araçları ve dilleri , karışık medya , paylaştırılmış kaynakların merkezileşmiş bakımı ve bunun gibi birçok internet teknolojilerinden faydalanır. Scada sistemi kullanan bir çok şirket , veri transferini sadece şirket içerisinde yapmak isteyebilirler.

                                     Şekil 5.10 İnternet/İntranet ve bileşik LAN

Scada sistemlerinde internet kullanma: Bir modem ve bazı modemlerin yüklenmesiyle ,fabrika-tabanlı  PC sunucuları dünyanın her yerinden ulaşılabilir internet noktaları haline gelmişlerdir. Müşteriler ve sistem kurucuları , uzak fabrikaya bağlanabilir ve eğer aynı binadaysa yapabileceği her şeyi yapabilir. Bu sayede CPU nun revizyon numarasına bakabilir ve program çalışmasını gözlemleyebilir. Yerel teknisyenler de şebekeye bağlanabileceği gibi , dünya çapındaki destek merkezleri ile daha sofistike destek için bağlantı kurabilirler.

Bu nedenle , internet sayesinde , pahalı RF çevirme ve kiralık hat haberleşmeleriyle  birlikte birçok geleneksel scada , telemetri ve veri kazanımı sistemlerine ulaşım sağlanabilir.

Mevcut yazılım ve donanım ile , gerçek zamanlı veri elde edebilecek ve bunu dünya çapında herkese ulaştırabilecek bir veri kazanım sistemi , çok düşük bir maliyetle kurulabilir.

Güvenlik hususları: Dikkat edilmesi gereken hususlar , güvenlik sözcüğüyle ifade edilebilir. Uygulama dünyasında , bir çok kullanıcı , tesisi , internet yoluyla çalıştırmak istemeyecektir fakat sahada gerçek zamanlı veriyi izlemek için , interneti uzak erişim aracı olarak kullanmayı tercih edecektir. Dünyanın çeşitli yerlerindeki  kişilerin tesisteki kritik parametreleri değiştirmesi tercih edilmez.

Tüm haberleşme sistemi , belirli bir performans  devam ettirmenin yanı sıra , scada sistemindeki hızlı trafik değişimlerine ayak uydurabilecek düzeyde dinamik olmalıdır. TCP/IP protokolleri geniş çapta kullanılsalar da , bir istasyondan diğerine  paket aktarımı , önemli bir yük getirmektedir. Dolayısıyla , eğer gönderilmesi gereken veri , sadece birkaç byte olursa , taşıma zamanının büyük kısmı , bilgiyle ilgisi olmayan yük getirebilecek byte lara harcanacaktır. İnternet sistemleri tarafından kullanılan Eternet şebekeleri , hızı garanti etmez. Dolayısıyla , en kötü yüksek seviyeli trafik koşullarında , mesajın gerekli süre içerisinde ulaştırılması için  bu şebekelerin , ebatlandırılması doğru yapılmalıdır.

Aşağıda birkaç husus verilmiştir.

1. Scada sistemi , şebeke üstünde  , evrensel bir IP  erişimi gerektirecektir. Bu farklı konumlardaki bir çok kişiye , scada sistemine erişim imkanı sağlayacaktır.
2. Scada sisteminin tamamı  ( internete veya intranete dayalı) , yöneltilebilir olmalıdır. Bunun anlamı , sistem yöneticilerinin , veri akışı ve sistemin bütün noktaları arasındaki trafik ile ilgili net bilgisinin olması gerekir.
3. Son olarak , sistemin tamamı , uyumlu olmalıdır. SCADA sisteminin değişen gerekliliklerine ve hizmet ettiği alana yönelik ayak uydurabilmelidir.

Sonuç: Teknik mükemmeliyetçilik , herhangi bir kontrol sisteminin özelliği olarak tercih edilir. Buna rağmen , günümüzdeki , itici güç , maliyetlerin hızlı düşürülmesi olacaktır. Maliyetlerin azaltılmasında , hepimize açık ücretsiz sistemler sağlayan ve bir kuruluş içinde , bilginin hızla yayılmasını sağlayan internet , anahtar bileşen olacaktır. Tipik scada sistemi , artan sayıda internet protokolleri üstünde kurulacaktır. Bu , scada satıcısına  şebekelerin farklı bileşenlerini bağlamak için , açık internet protokollerine güvenerek , mükemmel uygulama yazılımı geliştirmeye yöneltecektir.

BÖLÜM 6

MODEMLER

6.1  Giriş

Bu bölüm , bir telemetri sistemininde modem kavramını ve pratik kullanımını ele almıştır. İncelediğim konular aşağıdaki gibidir.

1. Modemin gözden geçirilmesi
2. RS-232/RS-422/RS-485 standartları
3. Akım kontrol teknikleri
4. Modülasyon teknikleri
5. Hata tespiti/düzeltme ve veri sıkıştırma
6. Veri hızına karşılık baud hızı
7. Modem standartları
8. Radyo modem sistemleri
9. Modemler için seçim kriterleri

6.2 Modem İnceleme

Telefon sistemi , yerel kablolama haberleşme sistemleri ve radyo sistemleri , bağlantı ortamındaki bant genişliği kıstlamasından dolayı , sinyal sapması olmadan , dijital bilgiyi doğrudan iletemez. Örneğin bir telefon şebekesinde dijital bilgiyi iletmedeki zorluğun nedeni ,kapasitans ve indüktanslı telefon kablosu gibi bağlantı ortamındaki kısıtlı bant genişliğidir. Telefon kablosu için bant genişliği tipik olarak 300 Hz ile 3400Hz  arasındadır. Bu şekil 6.3 te gösterilmiştir

Bu nedenle , modem olarak adlandırılan bir dönüşüm cihazı , sayısal sinyalleri  bir telefon şebekesi üzerinden iletim için uygun anolog değerlere çevirmek için gereklidir. Bu , bir bilgisayar tarafından oluşturulan sayısal sinyalleri , kablo ya da radyo sistemi üzerinden uzun mesafeli iletim için uygun anolog şekline çevirir.

Şekil 6.1 , haberleşme hiyerarşisinde modemin yerinin şematik görünümünü gösteriyor.

                               Şekil 6.1  bütün bir sistemin bir bileşeni olarak modem

Bir sayısal sinyalin , doğrudan kabloya enjekte edilmesi durumunda , kablonun diğer ucunda neye benzeyeceği şekil 6.2 de verilmiştir.

                             Şekil 6.2 bir kablo boyunca sayısal sinyal enjeksiyonu

Günümüzde mevcut iki tip modem vardır.

1. Programlanamayan modemler, bağlı olduğu bilgisayara bağımlıdır , bu bilgisayar modeme , telefona ne zaman cevap vereceği gibi , bir çok görevleri ne zaman yapması gerektiği talimatlarını verir.
2. Akıllı modemler , otomatik çevirme ve kullanacak modülasyon yöntemi gibi fonksiyonları yaptıracak , dahili bir mikroişlemciye sahiptir.

                               Şekil 6.3  bant genişliği sınırlama sorunu

6.3 Modem İnceleme

RS-232, RS-422  ve RS-485 ;  RTU  lar ve sayısal bilgiyi , büyük mesafelerde iletim için , uygun anolog değerlere çeviren modemler arasında , sayısal bilgi transferinde anahtar bileşenlerdir.

Bu veri haberleşme standartları , workshop/atölyenin telemetri bölümlerinin tam olarak anlaşabilmesi için gerekli olan detayda incelenecektir.

Bir arayüz standartı , farklı üreticilerden ekipmanların bir araya getirilmesi ve en verimli biçimde çalışmasını sağlayan elektriksel ve mekanik detayları tanımlar. RS-232 ve diğer ilgili EIA standartları , arayüzün elektriksel ve mekanik detaylarını tanımlar; protokolü tanımlamaz.

Bu standartlar , temelde , sayısal veriyi bir noktadan diğerine taşımak için tasarlanmıştır. RS-232 standartı , başlangıçta , sayısal bilgisayar ekipmanını , verinin daha büyük mesafelerde iletimi için uygun anolog değere çevrilebilen bir modeme bağlamak için tasarlanmıştır.RS-422  ve RS-485 standartları aynı fonksiyonu uygulayabilir, hem de sayısal veriyi  1200 m uzaklığa transfer edebilir.

                                   Şekil 6.4 Bir modemin temel bileşenleri

6.4 Akış Kontrol

Bu teknikler , bir dizi karakter alan cihazlarda , veride taşma olayını engellemek için modem haberleşmesinde geniş ölçüde kullanılır. Alıcı cihaz , hat üstüne , geçici olarak karakter göndermeyi kesmede , vericiye  sinyal göndermek için bir özelliğe (akış kontrol) ihtiyaç duyarlar.

Aşağıda belirtildiği gibi , üç akış kontrol mekanizması vardır. İlk iki teknik , yazılım tabanlıdır ve sonuncu teknik , RTS/CTS , yazılım tabanlı uyuşmadır.

1. XON/XOFF sinyalizasyonu :

Modem çok fazla verinin geldiğine karar verirse , bağlantı terminaline , karakter iletimini durdurması için bir XOFF sinyali gönderir. Terminale karakter göndermeyi durdurma önerisi ihtiyacı , hafıza tamponunun tipik olarak  %66 sının dolduğu zaman ortaya çıkar. Terminal tarafından karakter iletimindeki bu gecikme , modemin , hafıza tamponundaki verilerin işlemesine olanak tanır. Veri işlendiği zaman modem terminale  bir XON karakteri gönderir ve modeme veri aktarımı kaldığı yerden devam eder. XON ve XOFF karakterleri , ASCII de tanımlı iki karakterdir; DC1 ve DC3   bu sistem normal veri dizisinde , kontrol karakterleri , sorunlara yol açabilir ve bu karakterler , iletilen standart bilgi dizisinden çıkarılmalı ve kontrol amaçlı kullanılmalıdır.

2. ENQ/ACK :

Terminal , son bir veri bloğu göndermek istediği zaman , modeme bir ENQ kontrol karakteri gönderir. Modem , karakter almaya hazırolduğu zaman , terminale bir ACK karakteri gönderir. Bunun sonrasında , terminal , bu veri bloğunu gönderir. Bu işlem , diğer veri blokları için devam eder.

3. RTS/CTS sinyalizasyonu :

Bu donanım akış kontrol tekniği , daha önce bahsedilen , tam donanım uyuşmasının basitleştirilmiş versiyonudur. Terminal , modeme veri iletmek istediği zaman , gönderme isteği (RTS) hattını onaylar ve iletimden önce , modemin , gönderim için silme (CTS) hattını onaylamasını bekler. Modem , daha fazla karakter işleyemeyecek durumda ise , CTS kontrol hattını kapatır. Terminal cihazı , daha sonra , CTS hattı tekrar açılına dek , karakter iletimini durdurur.    

6.5 Modülasyon Teknikleri

Aslında , modülasyon işlemi , bir taşıyıcı sinyalinin karakteristiklerini modifiye eder. Taşıyıcı sinyali , bir sinüs sinyali olarak gösterilebilir.

Şimdi çeşitli modülasyon teknikleri incelenecektir.

6.5.1 Genlik Modülasyonu

Taşıyıcı sinyalin genliği , gelen ikilik düzendeki veri dizisine bağlı olarak değiştirilir.

ASK  veya genlik kaydırma anahtarlaması düşük veri  hızlarında  , halen kullanılmaktadır. Buna rağmen , gürültü genlik tabanlı bir fenomen olduğundan , haberleşme kanalındaki sinyali , gürültüden ayırt etme sorunları vardır.

6.5.2 Frekans Modülasyon

Bu yaklaşım , ikilik veri mesajlarında , mantık 1 ve mantık 0 a farklı frekanslar atanır. Bu modülasyon , başlıca  tam dubleks moda 300 bps a kadar , yarı dubleks moda  1200 bps a kadar olan hızlarda çalışan modemler için kullanılır.

Bell 103/113 modemleri , başlatma ve yanıt modu işlemlerinin her ikisi içinde ayarlanmalıdır. Genelde , modemleri başlatmak için terminaller ve bu tür modemleri yanıtlamak için , ana çerçeve bilgisayarları bağlanır. Böylece , başlatma modemleri  mod modemlerine bağlandığında , iletişim kolaylığı sağlanır. Benzer modemler , farklı frekanslar beklentisi içerisinde olmalarından dolayı iletişim kuramazlar.

İki sinyal kümesinin çalıştığı , ik farklı frekans bandı olduğundan , bu modemlerle , tam dubleks işlem mümkündür. Bu batlarında , haberleşme bantları içinde olduğuna dikkat edin P/IP ile ilgili araştırma projelerinden sorumludur.

6.5.3 Faz Modülasyonu

Bu taşıyıcı, sinyalinin fazını değiştirme işlemidir. Çeyrek faz kaydırma anahtarlamasında (QPSK) ,kodlama için aşağıdaki şekilde 0 90 180 ve 270 derecelik dört faz açısı kullanılır. Herhangi bir olası zamanda , dört adet olası  faz açısı mevcuttur. Böylece , verinin temel biriminin 2- bitlik çift olması sağlanır. Bu yaklaşımın zayıf tarafı ,Şekil 6.5 de gösterildiği gibi bir  referans voltajına ihtiyaç duymasıdır. Tercih edilen seçenek , Şekil 6.6 da gösterildiği gibi , her bir döngü için  gereken faz açılarının , önceki döngülere göre hesaplanmasını gerektiren diferansiyel faz kaydırma anahtarlaması kullanmaktır. 600 baudluk bir modülasyon hızıyla , her bir faz değişimi için iki bitin kullanılmasıyla , 1200 bps veri hızı elde edilir.

                                              Şekil 6.5 çeyrek faz kaydırma anahtarlama

                                             Şekil 6.6 diferansiyel faz kaydırma anahtarı

6.5.4 DFM (doğrudan frekans modülasyonu)

Bu modülasyon  ayrı frekans modülasyonundan ayrı olarak ele alınmıştır. Bu sayısal datayı , anolog bir modülatör kullanarak modüle etme yöntemlerinden bir tanesidir. Buna rağme , bu modülasyon tekniği FSK’nın bir türü olarak düşünülebilir. Bu modülasyon , özellikle radyo haberleşmesi alanına yönelik kullanılır. Doğru teknik adı , Gauss Minimum Kaydırma Anahtarlaması’dır. (GMSK)

Veriyi , doğrudan radyo frekans taşıyıcı üstüne doğrudan modüle etmek mümkündür. Bu bant genişliği kısıtlamalarından dolayı , normal telefon hatlarında kullanılamaz. (bir radyo kanalının 12.5 Khz’lik bant genişliğine karşın normal telefon hatlarının bant genişliği 3Khz’tir.) Kare dalga (ikilik) veri sinyalinin basit filtrelemesi , kanal spektrumunun 12.5 Khz ile sınırlamasını sağlar.

                                           Şekil 6.7 direkt frekans modülasyonu

6.6 Hata Tespiti

 Bir zamanlar en popüler hata tespit formu , döngüsel fazlalık denetimleriydi. Ne yazık ki farklı üreticilerin , CRC yaklaşımına küçük değişimler getirmeleri , farklı üretici ürünleri arasında uyumsuzluğa yol açtı. Microcom tarafından diğer bir çok üreticiye lisansı verilen , Microcom şebeke protokolünün (MNP) geliştirilmesi , gelişen bir standart sağladı.  Aşağıdaki şekilde tanımlanan 9 MNP protokol sınıfı vardır. Birbirine bağlanan bu modemler , veri transferi için , desteklenen en yüksek MNP sınıfını seçerler. Veriyi takip etmede takip edilecek standartları ayarlamak için , bağ talebi adı verilen bir başlangıç çerçevesi kullanılır.

                              Şekil 6.8  asenkronize ve senkronize MNP çerçeve formatları

6.7 Veri Hızına Karşılık Baud Hızı

Baud hızı , bir iletişim bağındaki , fiziksel sinyalizasyon hızıdır. Basit bir uygulamada , bir sinyal değişimi 1 biti ifade eder. Sinyal değişimi iki biti tanımladığında , bu dibit kodlama adını alır. Benzer şekilde , 1 baud hızını 3 bit için kullanmak tribit kodlama olarak anlır. Çoklu bit kodlaması için tercih edilen teknik faz modülasyonudur. Örneğin bir sinyalin 4 farklı faz açısı mevcutsa , dibit kodlaması her sinyal değişiminde transfer edilen 2 biti gösterir.

Diğer taraftan frekans kaydırma anahtarlaması , normalde , sadece iki frekansa sahiptir. Bu yüzden her sinyal değişimi , beraberinde  1 bit mevcuttur.(1baud=1bps)

6.8 Modem Standartları

Çeşitli CCITT modem standartlarını özetleyen bir tablo aşağıdaki şekilde mevcuttur.

Şekil 6.9  modem standartları

Bir sonraki şekilde bell modem standartları tablo halinde verilmiştir.

Şekil 6.10 zil modem standartları

6.9 Radyo Modemler

Radyo modemler , kablo hatlarının uzak yerlere yerleştirilmesini veya kablo yada fiber-optik devrelere yedekleme amacıyla kullanılabilir.

Modern radyo modemler, 400-900 Mhz bant aralığında çalışır. 400 ve 900 Mhz bandı arasındaki ilerleme güvenilir bir iletişim sistemi için , alıcı ve verici anten arasında engelsiz bir görüş gerektirir. Bunlar , bir şebeke içinde çalıştırılabilir fakat şebeke erişimi ve hata bildirimi için şebeke yönetim sistemine (protokol) ihtiyaç duyarlar. Çoğu zaman , ana bir istasyon yardımcı alan istasyonları ile haberleşir. Bu uygulamaların protokolleri basit bir seçme/yanıt verme tekniğini kullanabilir.

Daha karmaşık şebeke haberleşmesi uygulamalarında , CSMA/CD (çakışma dedektörlü taşıyıcı çoklu erişim) üzerine kurulu bir protokol gerektirecektir. Standart yaklaşımların bir varyasyonu , şebekede bulunan diğer radyo modemlerin tümünü seçen ve bunların birbiriyle bütünleşik olup olmadığını denetleyen merkezi bir radyo modem kullanmaktadır. Radyo modem , ana istasyonun etkisi dışında kalan diğer sistemlerle iletişimi sağlamak amacıyla röle istasyonu gibi de kullanılabilir. Bu cihazların , bilgisayar ve PLC’lerin , örneğin , görünmez bir radyo bağı aracılığıyla , herhangi bir modifikasyon olmaksızın , iletişim kurmasını sağlamaya yöneliktir.

Radyo modemlerin yapısı , tipik olarak RS-232 olmakla beraber , RS-422 ve RS-485 fiber optik de opsiyon olarak sunulur. Tipik çalışma hızları 9600 baud’a kadardır. Modemde (genellikle en az 32kbps’lik ) bir tampona ihtiyaç vardır. Radyo modemin yapısında çeşitli donanım ve program akım kontrol teknikleri sağlanarak , bağlanılan terminal ile radyo modem arasında veri kaybı önlenir.

Tipik modülasyon teknikleri ,iki seviyeli direk FM (1200 ile 4800kbps ) ile üç seviyeli direk FM’dir. (9600bps)

Tipik bir radyo modem şeması Şekil 6.  de verilmiştir. Radyo modemler için kullanılan terminoloji aşağıdaki şekildedir.

PTT: bas konuş sinyali

RSSI:alınan sinyalin gücü göstergesi , alınmakta olan sinyalin gücünü DC gerilime oranla bir şekilde kendini gösterir.

Gürültü bastırma: bu ayırıcı uçta , herhangi bir gürültü sinyalinin alımını azaltmaya çalışır.

RSSI bastırma: bu RF taşıyıcısının sinyal şiddeti , yeterince yüksekse , audio alım yolunu açar.

Kanal izleme: bu bastırmanın açık olup olmadığını belirtir.

Soft taşıyıcı gecikmesi: bu RF iletiminin , gerçek veri mesajının sonunda , bir miktar daha azaltılmasını sağlar. Bu taşıyıcı durduğunda ve bastırma audio yolunu kapattığında oluşan bağlantı sonu patlamalardan kaçınmak için gereklidir.

Rayo modem ;terminal ile radyo modem arası iletişim için Şekil 6 da gösterilen basit zamanlama şemasına sahiptir.

Veri transferi , uzak terminal tarafındaki RTS hattının aktive edilmesiyle başlar. Bunun sonrasında , radyo modem CTS hattını yükselterek , transferin gerçekleşebileceğini gösterir.

Transfer sonrası , bas konuş aktif tutularak , RF taşıyıcısının kaldırılmasından önce , karşı tarafın kalan işe yarar veriyi algılaması sağlanır.

Radyo modemler iki moda kullanılabilir.

1.Noktadan noktaya

2.Noktadan çoklu noktaya

Noktadan noktaya bir sistem sürekli RF moduyla çalışır ve kayda değer bir enerji tasarrufunun sağlandığı süreksiz modda kullanılabilir. Sürekli ve anahtarlı taşıyıcılar için RTS-CTS arası gecikme 10 ve 20 ms dir.

Çok noktalı bir sistemde genelde , belirli bir anda , sadece ana istasyon ve diğer radyo modemlerden birisi arasında bir çalışma vardır.

Çok noktalı bir sistemde , veri hatında bir tekrarlayıcı varsa , sinyal sapmasını ve karışıklığı önlemek için veri rejenerasyonu işlemi kullanılmalıdır. Ses sitemleri için , hataya karşı daha toleranslı olduğundan , rejenerasyon gerektirmez.

Rejenerasyon , radyo sinyalinin radyo modemden geçirilerek , RF anolog sinyalinin sayısala geri çevrilmesi ve bunun sonrasında , ikilik düzendeki veri dizisi çıktısının diğer bir modeme iletilmesiyle sağlanır.

Radyo modem de olması gereken özellikler aşağıda sıralanmıştır.

1. İletim/alımradyo kanal frekansı: Tipik olarak , çift frekans/ayırma kanal atamasında çalışan noktadan noktaya bir konfigürasyonda , iki radyo , karşılıklı kanallarda çalışır.

2.Host veri hızı ve formatı: RS-232 haberleşmesi için , veri hızı /karakter boyutu/denklik tipi ve durdurma bitleri sayısı

3.Radyo kanalı veri hızı: Radyo kanalındaki veri hızı . Veri hızı , radyo ile radyonun bant genişliği kapasitesi olarak tanımlanır. Bu özelliklerin genel olarak üretim sırasında belirlenir.

4. Minimum radyo frekans sinyal düzeyi: Bu alıcıda çok düşük bir değere ayarlanmalıdır. Aksi takdirde gürültü verisi okunacaktır.

5. Denetleme verisi kanal hızı: Bu akış denetimi için kullanılır. Bu nedenle , çok düşük ayarlanmalıdır aksi takdirdealıcıdaki arabellekte taşma gözlenir. Tipik standart , 32 bitlik seri veriye karşılık bir 1 akış denetim biti bulunmasıdır.

6.Verici stabilizasyon gecikmesi : bu faydalı verinin radyo bağlantısı üzerinden gönderilmeden önce , vericiye enerji yüklenmesi ve dengelenmesi için geçerli süredir. Bu , ek yüklenmeyi minimize etmek için olabildiğince düşük tutulmalıdır.

Dünya çapındaki bir çok ülke , bant genişliğinin bir kısmın ‘yayılmış spektrum ‘radyo modemlerinin kullanımına tahsis etmiştir. Amerika ve Avusturalya’da bu 900 Mhz alandır. Kısaca , modeme , çok geniş bant kanalı tahsis edilmiştir. Bu örnekte , bu bant genişliği , yaklaşık 3.6 Mhz genişliğindedir. Verici bitleri bant genişliğine geniş tarzda yerleştirmek için , rasgele bir kod kullanlır ve alıcı bunları almak için , aynı rasgele kodu kullanır. Çünkü bunlar rasgeledir. Birçok alıcı-verici aynı kanal üzerinde çalışabilir. Bitlerin çarpışması , alıcı tarafından gürültü olarak algılanır ve alıcının kapanmasına neden olur.

Bu yaklaşımın avantajı , çok yüksek veri güvenliği ve 19.2kbps hıza varan veri hızlarıdır. Dezavantajı , radyo spektrumunun çok verimsiz kullanımıdır.

                                     Şekil 6.11 radyo modem konfigürasyonu

                                         Şekil  6. 12  bir radyo modemin tipik yapısı

6.10  Sistemde Sorun Giderme

Bir haberleşme sisteminde kullanılan iki sorun giderme yöntemi bu başlık altında incelenmiştir.

Seri bağda sorun giderme: Bir seri veri haberleşme sisteminde sorun giderme de , zaman kaybını önlemek için mantıksal bir yaklaşım incelenmelidir.

1. Baud hızı , veri formatı ve her iki haberleşme cihazı için doğru olan veri formatı gibi temel parametreleri kontrol edilmelidir.

2. Hangisinin DTE , hangisinin DCE cihazı olduğunu belirlenmeli ve bir cihazdaki iletim pininin diğer cihazdaki alıcı pinine bağlandığından emin olunmalıdır.

3. Donanım uyuşmasında ne olduğunu belirle

4. Eğer yukarıdaki birkaç öneri sorunu gidermede yardımcı olmuyorsa kullanılan protokol incelenmelidir.

Aşağıda 3 faydalı cihaz , sorunu analiz etmeye yardımcı olur.

1.Sayısal multimetre 2. Dağıtım (breakout) kutusu 3. Protokol çözümleyici

Modemde sorun giderme: Modem çalışırken oluşabilecek sorunları belirlemek için sorun gidermeye yönelik çeşitli testler vardır.

İlk test , modemin vericisinin alıcısına bağlandığı self-test‘tir. Haberleşme hattında bağlantı kopuktur ve belirli bit dizileri modemin alıcı kısımlarına iletilir.Bu dizi , daha sonra belirli bir model ile karşılaştırılır.

Eğer iletilen dizi beklenen paterne uymazsa , modem ön panelinde bir hata göstergesi oluşacaktır. İkinci test seti , geri döngü testleridir. Geri döngü testlerinin 4 şekli vardır.

1.Lokal sayısal döngü(terminal yada bilgisayarı test etmek ve RS-232 hattını bağlamak için)

2. Lokal anolog döngü (Modemin modülatörünü ve demodülatör devresini test etmek için)

3.Uzak anolog döngü (Bağlantı kablosunu ve lokal modemi test etmek için)

4. Uzak sayısal döngü (Yerl ve uzak modemi ve bağlantı kablosunu test etmek için )  

Şekil 6.13 Bir sistemde sorun giderme

6.11 Seçim Hususları

Bir endüstriyel veya telemetri uygulaması için modem seçiminde dikkat edilmesi gereken bir çok husus vardır. En önemli noktalardan bir tanesi aşağıda listelenmiştir.

Otomatik akıllı düzenler: Asenkronize modemlerin bir çoğu , bir çok modem özelliğini otomatize eder. Hayes AT komut seti ile uyumludur.

Veri hızı: Bu normalde incelene ilk özelliktir. Bunu baud hızından ve sıkıştırmadan önceki veri hızı ile sıkıştırmadan sonraki etkin veri arasında farktan ayırmaya dikkat edin.

Asenkronize/senkronize modlar: Her iki mod arasında geçiş, ileri uygulamalar için esneklik sağlar. Bu geçiş bazen derin düğme yardımıyla sağlanır.

İletim modları: En etkili veri transfer yöntemi tam dublekstir. Bu yarı dublekse göre tercih edilen moddur. Yarı dublekste , dolaşım zamanlaması, veri hızında belirgin bir düşüşe sahip olur.

Modülasyon teknikleri:İki en önemli modülasyon tekniği  1200ve 2400 bps iletimi destekleyen V.22 ve diğer en fazla evrensel iletim özelliği V.32 bis.

Veri sıkıştırma teknikleri:Günümüzde kullanılan 4 ana sıkıştırma standartı bulunmaktadır. Modem aşağıdakilerle uyumlu olmalıdır.

MNP sınıf 5

MNP sınıf 7

ACT

CCITT V.42 bis

Hata düzeltme /belirleme : En popüler hata tespit ve düzeltme mekanizması MNP-4’tür. CCITT, bu standartı , modemler için MNP-4 ve bağ erişim prosedürlerine olanak sağlayan V.42 standartıyla birleştirmiştir.

Akım kontrolü: Bu eklenmiş bir terminalden veri akışını kontrol etmede faydalıdır.Böylece modeme yüklenmez. Mevcut terminal ve donanımın  ENQ,ACK,RTS/CTS  yada XON, XOFF gibi gerekli akım kontrol protokollerini desteklediğinden emin olun.

Verinin optimal bloklanması : Veri transferinden önce kullanılması gereken spesifik dosya transfer protokolü için , iki modem birbiri ile anlaşmalıdır. Bu bağlanan terminal cihazından modeme gereksiz onay gönderimini önler. Bu nedenle , eğer iki modem  , kendi arasında  500 karakter bloğu transfer edebiliyorsa , fakat terminalden modeme sadece 100 karakter bloğu destekleniyorsa ,modem , 5 tane 100 karakterlik bloğunu birleştirecek ve bu 5 seti tek seferde alıcı modeme transfer edecektir. Alıcı modem , daha sonra alıcı terminale 100 karakterlik 5 seti transfer edebilir, bu alıcı terminal daha sonra her 100 karakter bloğu için onay gönderecektir.

Kafes montajlı /dahili/bağımsız modemler: Uygulama temelinde seçim yapılmalıdır. Birçok endüstriyel sistemde , alandan kazanmak ve uygun enerji temini için kafes montajlı modemler tercih edilir.

Enerji temini: Tipik olarak , günümüzdeki bir çok modem üreticisi , ayrı bir güç kaynağına sahiptir veya telefon hatlarından sağlar.

Kendi kendine test özellikleri: Modemin , kendi kendine test etme ve ayrıca standart yerel ve uzak geri döngü testleri uygulayabildiğinden emin olun.

6.12 Bilgisayar Göstergeleri Tasarımı

Burada göstergelerin kolay okunabilir ve anlaşılabilir olamasına özen gösterilmelidir. Sağlanan tipik donanım

1. Bir veya daha fazla adaptör gösterge

2. Sesli ve dokunarak geri besleme sağlayan endüstriyel türü klavyeler

3. Işıklı düğmelere sahip , önceden belirlenmiş grafikleri sağlayan operatör panelleri

4. Yazıcılar (biri alarmlar bir raporlar için)

5 Alarm zilleri (veya harici sirenler)

BÖLÜM 7

Sorun Giderme ,Bakım Ve Gelecekte Scada Sistemlerinin Trendi

7.1  Giriş

Bu bölüm , RTU’daki sayısal veya anolog girdi/çıktısından , merkez bölgedeki bilgisayar tesislerine , telemetri sistemlerinde uygulanabilecek etkili sorun giderme ve bakım metotlarını incelemektedir. Bu bölümde , temelde  kullanılacak metodoji üzerine vurgu yapılacak ve ekipmanın detayları için kitabın ilgili bölümüne referans yapılacaktır. Bir telemetri sisteminin çeşitli bileşenlerinin temel sorun giderme yöntemleri bu bölümde açıklanacaktır.

Bunlar

1. RTU ve parça modülleri
2. RTU’ya arayüzle bağlı ilgili ekipmanlar (PLC gibi)
3. Radyo alıcı/vericiler
4. Antenler ve anten besleme sistemleri
5. Ana istasyon
6. Merkez bilgisayar tesisleri
7. Bakım durumları bu bölümün sonundadır.

                                   Şekil 7.1 Bütün sistemde sorun giderme

7.2  Telemetri Sisteminde Sorun Giderme

Üretici firma , özellikle , yapılmasına izin vermediği sürece , sisteme güç verildikten sonra , hiçbir parçanın hat üzerinde hareket ettirilmediğinden emin olunmalıdır. Sisteme güç verildikten sonra hareket ettirmek , parçalar ve modüllere zarar verebilir. Bir dummy yük yüklü değilse , anten sisteminin sistemden ayrılmadığından emin olunmalıdır,aksi takdirde radyo güç amplifikatörü zarar görebilir.

7.2.1 RTU Ve Bileşen Modülleri

Telemetri istemini , hatalar karşı incelemek için kullanılacak tipik prosedür:

1. Güç destek modülünün çalışır durumda olduğundan emin olun. Eğer herhangi bir güç yoksa , ekipman kafesi ya da ünitesindeki ana sigorta ve ya devre kapama anahtarını kontrol edin.
2. Merkezi işlemci (CPU) modülünün çalışır durumda olduğunu gösteren lambanın yanıp yanmadığını kontrol edin .Eğer çalışmıyorsa , CPU modülünü çalışır hale getirin.
3. Topraklamaya  karşı düşük direnç olasılığına karşı , topraklama bağlantılarını kontrol edin ya da sisteme başka bir sürücü donanımının (farklı hızda sürücüler gibi) eklenip eklenmediğini kontrol edin.
4. Eğer CPU modülü çalışmıyorsa, sorun olup olmadığını görmek için, konfigürasyon programını kontrol edin. Eğer bozukluğuna dair belirtiler varsa , programı yeniden yükleyin. Sistem konfigürasyonun donanım konfigürasyonu ile uyumlu olup olmadığını kontrol edin. Eğer program sorunlu ise , çalıştığını bildiğibniz daha basit bir program yükleyin. İleride inceleyebilmek için sorunlu programın yedeğini alın ve hafızayı yeniden başlatın.
5. Yeni programı yüklemeden önce gücü RTU’ya yönlendirin.
6. CPU’yu değiştirin ve testi tekrar deneyin.
7. Modem modülünün çalışıp çalışmadığını kontrol edin. Modemi çalışır durumda olduğunu ve ön paneldeki iletim (TX) ve alım (RX) ışıklarının yanık olup olmadığına bakarak telemetri ve alımı yapıp yapmadığını kontrol edin.
8. Eğer modem çalışmıyorsa, modem modülünü ( ya da masaüstü ünitesini) değiştirin.
9. Eğer modem modülü düzgün çalışmıyorsa , modem bölümünde açıklanan yerel ve uzak geri döngü testlerini yapın.
10. Bütün sayısal ya da anolog girdi /çıktı modüllerini sağlam ya da çalışır durumda olduğunu kontrol edin.
11. Sistem kabinindeki olası ısınma problemlerini kontrol edin.
12. Bu havalandırma ya da fan birimindeki ( eğer bağlanmışsa) bir bozukluktan ya da çevre ısısını aşırı yükselmesinden ileri geliyor olabilir.
13. Eğer bir modül hiç belirtisi vermiyorsa; o modülün sigortasını kontrol edin.
14. Eğer belirtiler sağlam olduğunu göstermiyorsa, her modülü değiştirin.

Her modülü aşağıdaki prosedürle kontrol edin:

1.Anolog girdi modülleri:

Sinyal giriş yerlerine, akım ya da voltaj gittiğini kontrol edin.

Sigortanın bağlı olduğunu kontrol edin.

Ölçerleri kontrol edin ve uygun veri tabloları ile uygunluk açısından karşılaştırın.

2.Dijital girdi modülleri:

Sinyal girdilerine akım ya da voltaj gittiğini kontrol edin.

Her girdi için sigortayı kontrol edin.

Topraklama bağlantılarını kontrol edin.

3.RTU’dan PLC’ye arayüz:

Arayüz ünitesindeki iletim/alım /çalışma ışıklarını kontrol edin.

Arayüz veri iletişim bağlantısını kontrol edin.

(Eğer kullanılmışsa) radyo biriminin çalışıp çalışmadığını kontrol edin.Açık olduğunu gösteren ışığın yanık , arıza olduğunu gösteren ışığın kapalı olması gerekmektedir.

Eğer açık olduğunu gösteren ışık yanmıyorsa , radyoya DC gücünün olduğunu kontrol edin. Eğer güç varsa , sigortanın ya da devre kapama anahtarının sağlam olup olmadığını kontrol edin.

Bütün koaksiyel bağlantılarını uygun şekilde olduğunu kontrol edin.

Telemetri birimi, iletim için veri yollandığında radyonun üzerindeki PTT (iletim) ışığının yanıp yanmadığını kontrol edin. İletici de yeterli ses seviyesinin olup olmadığını kontrol edin.

Radyo RF verileri aldığında , radyodaki sessiz (alım) ışığının yandığını kontrol edin. Telemetri biriminden alıcıya yeterli ses seviyesi geldiğini kontrol edin.

Antene giden VSWR’ın 1.5 yada daha düşük olduğunu kontrol edin .

İleticiden gelen RF çıktı gücünün, belirtilen değerde olduğunu kontrol edin.

Antenin doğru yöne baktığından doğru kutuplamada olduğundan emin olun.

Radyo hala düzgün çalışmıyorsa, iletim sapmasının,  RF bozulmasının , ses bozulmasının, alıcı hassasiyetinin (12DB SINAD’da) , alıcı ve verici frekans hatalarının, alıcı/verici izolasyonunun ve iletici suni verilerinin kontrol edilmesi için radyo test dizisinin yapılması gerekir.

Eğer bir yer hattı kullanılacaksa , önce telemetri sisteminin ve modem ekipmanın çalışıp çalışmadığını kontrol edin.

Master Alanları

Merkez alanlar, genellikle , daha kompleks telemetri birimlerinden ve yüksek kalite radyo ekipmanlarından oluşur. RTU’lara uygulanan sorun giderme tekniklerinin aynısı , merkez alanlara da uygulanabilir. Eklenti ekipmanlar , diğer merkez alanlara , merkezi alanlara ve bilgisayar kontrol birimlerine bağlantı içermelidir. Uygun diğer kontroller şunlardır.

1. Merkezi alan bağlantılarının , doğru çalıştığını kontrol edin.
2. Eğer bir radyo bağlantısı ise ,önceki bölümde anlatılan kontrolleri uygulayın.
3. Eğer bir mikrodalga bağlantısı ise , alım ve verim ışıklarının açık olduğunu kontrol edin.
4. BER alarm ışıklarının açık olduğunu kontrol edin.
5. İletim gücünü kontrol edin.
6. Alıcı hassasiyetini kontrol edin.
7. Anten yönünü kontrol edin.
8. Bağlantılarının güvenli olduğundan ve kablo ve dalga yönlendiricisinin hasarlı olmadığından emin olun.
9. Alarm ve güç düşüşlerine karşı bağımsız çoklayıcı kartlarını kontrol edin.
10. Çoklayıcı kartlarındaki girdi/çıktı seviyelerini kontrol edin.
11. Mikrodalga ekipmanına giden güç desteğinin temiz (gürültüsüz) ve çalışır durumda olduğunu kontrol edin.
12. Bağalntı azalma sınırın kontrol edin.
13. Son önlem olarak her kanalda BER testini yapın.
14. Eğer bir merkez alan bilgisayarı varsa , bütün gerekli işlemleri yapabilir olduğundan emin olun (radyo, RTU performansı, durum ve alarmları gözlemlemek gibi…) 

Merkezi Alan

Bu bölümde sorun giderilmesi gereken alanlar , çok çeşitle olabilir çünkü ana istasyon aşağıdaki çeşitli birimlerden oluşmuştur:

1. İşletim istasyonları
2. Sistem yazılımları
3. İşletim istasyonları için iletişim ağı

Operatör İstasyonu Ve Yazılımı

Eğer sistem bozulmuşsa ya da aralıklı sorunlar varsa , hatalı modülü bulana kadar bütün üniteleri sistematik olarak değiştirmek dışında yapılabilecek pek fazla bir şey yoktur. Bu işlem sırasına göre , aşağıdaki üniteleri değiştirmeyi gerektirir:

1. İletim terminali ( normal olarak kişisel bir bilgisayar)
2. Yerel alan ağ kartları
3. Radyo, mikrodalga ya da yer hattı sistemlerinin köprü üniteleri
4. İletim terminaline bağlı yazıcı

Bakım İşleri

Bütün telemetri sisteminin işler durumda kalmasını ve istenilen standartta çalışmasını sağlamak için düzenli olarak yapılması gereken bazı işlemler vardır. Bakım işlemleri ister şirketiniz içinden , ister bir bakım firmasınca dışarıdan yapılsın , bu işlemelere , geniş çaplı ve planlı bir yaklaşımın önemi büyüktür.Aşağıda bakım programını yapılandırırken uygulanabilecek anahtar fikir ve gerekliliklerin bir listesi bulunmaktadır.

1. Telemetri sistemindeki bütün ekipmanların tam ve kapsamlı bir envanterini çıkarın. Bu liste , ekipmanların her parçasını içermelidir. Bu listeyi bir bilgisayar veri tabanında güncel tutmak , bir bakım görevlisinin sorumluluğu olmalıdır.
2. Sistem ve ekipmanların çalışma gerekliliklerine ilişkin hedefler belirleyin.Sistem ebadına ve kalitesine bağlı olarak:
3. Sistem geçerliliği 12 aydan fazla %99.5 ile %99.9 arasında
4. Tekil ekipman malzeme geçerliliği 12 aydan fazla %95 ile %98 arasında
5. Bakım personeli ile şirketin telemetri sisteminden sorumlu temsilcisi arasında, direkt iletişim hattı oluşturun. Bütün problem ve olası problemler , derhal ilgili kişiye iletilmelidir.
6. Bakım işlemleri açık bir şekilde günlük , haftalık , aylık ve yıllık işlemler olarak belirtilmelidir.

Bakım Birim Sistemi

Günümüzde şirketler sadece , asıl işleriyle ilgili masrafları karşılamak için sürekli personel sayısın azaltma ve dış işlemlerini uzman bakım firmalarına eğilimi içindedir. Böyle bir kararı verirken dikkat edilmesi gereken çeşitli konular vardır ve bunlardan biri de ekipman değeri zaman içinde değişirken , bakım kontratının  güncel miktarının nasıl ayarlanacağı sorusudur.

Yazılıma Dayalı Enstrümantasyon

1980’lerin sonlarından beri , yazılım tabanlı enstrümantasyonda , büyük oranlarda gelişme gözlenmiştir. Bir yazılım enstrümanı örneğin PC tabanlı operatör ekranında enstrümanın verisini etkili ve anlaşılır biçimde sunmanın bir yolu olarak düşünülebilir. Kullanıcı belli gerekliliklere uymak için , gerekli ön panael ön yüzünü oluşturabilmektedir. Operatör ekranındaki ön panelde ( örneğin bir PC’nin ) knob’lar , anahtarlar , grafikler ve strip kartlar olabilir. Bu , kullanıcının enstrümantasyon sisteminden verileri göstermesini sağlar ve alandaki kontrol araçlarında çıktıları gösterir.

Kullanıcı , enstrümanın veri tipini , boyutunu ve kapsamını kolayca ve etklili olarak konfigüre edebilir,  boyut ve etiketini belirleyebilir. Bu , enstrümantasyon bilgisini göstermenin esnek yoludur çünkü ana hatlar , uygulama için kolayca değiştirilebilir. Bir sistemin bütünüyle oluşturmak için izlenmesi gereken prosedür , öncelikle , gerekli bilgiyi içerecek ön planı oluşturmaktır. İzlenmesi gereken ikinci adım , fonksiyonel bloklardan , blok diagramın oluşturulmasıdır. Bu bloklar , kullancıda enstrümana komutları ve olası analiz bilgisini gösteriyor olabilir. Bunlar, palet menülerinden yapılır. Çalışma hızının olabildiğince yüksek olmasını sağlamak için tüm yapı , daha sonra birleştirilir.

Yazılım tabanlı enstrümantasyonun neden bu kadar popüler olduğunun diğer bir nedeni ise düşük maliyeti ve donanımına diğer yaklaşımlardan daha kolay ulaşım olmasıdır.

SCADA Sistemindeki Geleceğin Trendi

Scada sistemlerinin geleceği , ‘şirket bilgi servisleri’ ne bağlıdır. İş dünyasında genel eğilim , scada’yı içeren tüm veriyi HTML formatına dönüştürmektedir. Bu scada sisteminini, tüm şirket veri tabanına entegre edecektir. Geçmişte , donanımdaki gelişmeler daha iyi yazılımla gölgelendi. Bu gelecekte de devam edecektir. Şirketler scada verisine dünyanın her yerinden ulaşmak için , www’yi kullanacaktır. Bunu şirketteki herkes yapabilecek ve hatta scada türevli verinin ötesine ulaşım sağalayacaktır.

Üçüncü parti scada yazılım paketinin gelişmesiyle birlikte , tam bir sistemler arası sistem geliştirilmiştir. Umut verici bir biçimde , bağımsız scada yazılım şirketinin sayısı artacaktır, maalesef, bu , böyle olmamıştır. Günümüzün trendi , büyük PLC şirketlerinin , bağımsız scada yazılım şirketlerini satın almasıdır. Bu , CITECT, INTELLUTION, WONDERWARE gibi yazılım paketlerini , gerçek sistemler arası çalışabilir özelliğine gölge4 düşürecektir. Sistemler arası yazılım sistemleri olmadan , eski kötü günlerde oluğu gibi, kapalı tescilli scada sistemlerine bir dönüş gerçekleşecektir.

Diğer taraftan , scada’nın donanımında süper akıllı/smart sensör alanında ki gelişmeler sensörlerin boyut ve fiyatında azalma olacağını göstermektedir. Aynı zamanda işlevsellik artacaktır. Fieldbus sistemler , kurulum ve kullanma açısından kolaylaşmaktadır. Herkesin kolayca kurabileceği ve tamamen çalıştıracağı bir fieldbus sistemine doğru bir eğilim vardır. Bu ayrıca , tamir maliyetini ve atıl zamanı (down time ) düşürecektir, çünkü her şey modüler olacaktır. Süper akıllı sensörler , tüm sensörler seviyesine kadar, scada yoluyla , kullanıcının problemlerini görmesini sağlar.

Evrensel bir protokole yönelim yavaştır ve Eternet’in genel veri taşıyıcısı olarak kullanılmasıyla gölgelenecektir. Tünelleme , adlandrıldığı gibi, kolay ve ucuz eternet LAN sistemleri sayesinde gelişecektir. Geleceğin sistemleri bir çok protokol kullanacaktır fakat her protokol , bir OSI uyumlu sistemin içindeki 100 MHZ Eternet paketine gömülü olacaktır. Haberleşme için radyo ve fiber optik kabloların daha fazla kullanılmaya başlandığını göreceğiz . Kablo kullanımı , güç aletleri dışında azalacak ve sonunda tamamen ortadan kalkacaktır.

KAYNAKLAR

[1] David Bailey & Edwin Right  “Endüstriye Yönelik Uygulamalı Scada” 3. Baskı Bileşim  Yayıncılık 2005

[2] Doç. Dr. Osman N. Uçan & Yük. Müh. Onur Osman “Bilgisayar Ağları ve Haberleşme Teknikleri” 2003

[3] Yasin Kaplan “Veri Haberleşmesi Kavramları”  Papatya Yayıncılık 2000

[4] Murat Yıldırımoğlu “TCP/IP İnternetin Evrensel Dili” Pusula Yayıncılık 2003

[5] Cem Okan Dirican “TCP/IP ve Ağ Güvenliği” Açık Akademi 2005

İNTERNET KAYNAKLARI

[net1] http://www.citect.com

[net2] http://www.wonderware.com/

[net3] http://www.intellution.com

ÖZGEÇMİŞ

1983’de İstanbul’da doğdu. İlk, orta ve lise öğrenimini İstanbul’da tamamladı. Lisans eğitimini Kocaeli Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Bölümünde tamamladı.