Endüstriyel Bilgisayarların artık gerçek zamanlı karar verme için değerli bilgileri ileri geri ileten çeşitli veri girişlerini yönetebilmesi gerekiyor. Bu nedenle, daha sağlam bilgi işlem işlemleri için çeşitli eski ve yeni giriş çıkış (G/Ç) bağlantı noktalarını desteklemesi gerekiyor. Bu makalemizde, günümüzde endüstriyel bilgi işlem dağıtımlarında kullanılan en popüler I/O bağlantı portlarından bahsetmeye çalışacağız
Seri Bağlantı (Serial Port)
Endüstriyel bir bilgisayarın diğer cihazlarla iletişim kurması için seri port, kullanılan en yaygın eski porttur. Seri port standardı 1960'larda tasarlandı ve neredeyse 60 yıl sonra bugün hala kullanılıyor. Bu, seri portun ne kadar iyi tasarlandığının ve veri iletiminin güvenilirliğinin ve kalitesinin bir kanıtıdır. Seri bağlantı noktasının ana sınırlaması, yaklaşık 115.200 bit/saniyeye ulaşan veri hızıdır.
RS-232/422/485
Eski seri port için, uygulamaya ve ona bağlı cihaz(lar)a bağlı olarak üç farklı modda çalışacak şekilde yapılandırılabilir: RS-232/422/485.
RS-232: Bu modda, port tek noktadan noktaya topolojide çalışır: sadece bir cihaz bağlanabilir. Bu genellikle modem, fare veya klavye için kullanılır. Kablonun maksimum uzunluğu 15m'ye kadardır ve maksimum çalışma hızı 9.600 baud'dur. Bağlantı noktası ayrıca tek uçlu veri iletimi nedeniyle iletim gürültüsüne ve veri hatasına karşı hassastır.
RS-422: Bu mod, RS-232'ye benzer, ancak birkaç avantajı vardır. Maksimum kablo uzunluğu 1.200 m'ye kadar olabilir. Ayrıca tek master, çoklu slave modunda çalışabilir. Bu, portun maksimum 10 farklı cihaza veri iletmesine izin verir. Bu mod ayrıca, veri göndermek/almak için ayrı kablo çiftleri kullandığından ve diferansiyel veri iletim modunda çalıştığından, iletim gürültüsüne RS-232'den daha iyi direnç sunar.
RS-485: Bu mod, RS-422'nin işlevselliğini genişletir. Tek noktadan noktaya RS-232/422 yerine gerçek bir çok noktalı topoloji sunar. Bu, maksimum bağlı cihaz sayısının 32'ye kadar çıkmasına olanak tanır, ancak aynı anda yalnızca bir cihazın iletim yapabileceği sınırlaması vardır.
USB Bağlantı Noktaları
1995 yılında eskiyen seri bağlantı noktasının yedeği olarak tasarlanan USB, hem tüketici hem de endüstriyel pazarda kullanılan aygıtların veya sensörlerin çoğu için fiili standart bağlantı noktası haline geldi. Daha fazla bant genişliği ihtiyacı arttıkça, görüntü kameraları ve parmak izi okuyucuları gibi modern IoT sensörleri eski seri bağlantı portları ile verimli kullanılamazlar; bu tür cihazlar, 115,2 b/sn'den çok daha yüksek bant genişliği gerektirir. Çoğu endüstriyel sistem için, eski seri bağlantı noktalarının sayısı ile daha modern USB bağlantı noktaları arasında iyi bir denge vardır.
Sistemdeki eski seri portlar, eski otomasyon cihazına veya sensöre bağlanmak için kullanılabilirken, modern yüksek çözünürlüklü kameralar USB portlarına bağlanabilir. . Ayrıca USB bize istenmediği zamanlarda cihazı kapatabilmemizi sağlayan 'Akıllı Güç Yönetimi'dir. Bu güç yönetimi özelliği, sistemin kullanılmayan cihazları gücü kesmek için uyku moduna geçirmesini ve cihaz gerektiğinde anında uyandırmasını sağlar. Bu, sisteme bağlı birden fazla USB aygıtı varsa sistemin genel güç tüketimini azaltmaya yardımcı olabilir.
Video Görüntü Bağlantı Noktaları
VGA
Orijinal görüntü bağlantı noktası, IBM tarafından 1987'de PS/2 sistemlerinde kullanılmak üzere tasarlandı; VGA (Video Grafik Dizisi) bağlantı noktası olarak bilinen bu video arabirimi, 32 yıl sonra hala kullanılmaktadır. VGA, dijital sinyaller yerine analog sinyalleri kullanmak üzere tasarlanmıştır. VGA bağlantı noktasının ana sınırlamaları, maksimum çözünürlüğüydü ve çalışırken takılabilir olacak şekilde tasarlanmamıştı (pratikte bu yapılabilse de, bağlantı noktasına ve monitöre zarar verebilir).
DVI
1999'da piyasaya sürülen Dijital Görsel Arabirim (DVI), VGA bağlantı noktasının yerini almak üzere tasarlanmış görüntü arabirimiydi. DVI, VGA bağlantı noktasının analog sınırlarını aşmak için yalnızca dijital sinyallere dayanır. DVI, gereken maksimum çözünürlük ve yenileme hızına bağlı olarak iki farklı modda çalışabilir: tek bağlantı veya çift bağlantı. Tek bağlantı modu, 30Hz'de 2560x1600'e kadar çıkabilirken, çift bağlantı, standart 4K çözünürlük olan 30Hz'de 3840 x 2400'e kadar çözünürlük sağlar.
HDMI
2002 yılında piyasaya sürülen Yüksek Çözünürlüklü Multimedya Arayüzü (HDMI), çeşitli geliştirmelerle DVI'nın yerini alacak şekilde tasarlanmıştır. Ancak önemli bir ayrım, DVI'dan farklı olarak HDMI'nın açık bir standart olmamasıdır; kullanımıyla ilişkili bir lisans ücreti olan tescilli bir arayüzdür. HDMI orijinal olarak tüketici televizyonları için tasarlanmıştır, bu nedenle DVI arabiriminde eksik olan hem video hem de ses iletimini sağlar. HDMI, maksimum çözünürlük ve yenileme hızı için geleceğe yönelik olarak tasarlanmıştır. Mevcut HDMI 2.x sürümü, 8K'ya (7680 x 4320 @ 120Hz) kadar ölçeklenebilir. Güvenlik ve içerik koruması için HDMI, sinyallerini şifrelemek için HDCP'yi (Yüksek Bant Genişlikli Dijital İçerik Koruması) kullanabilir.
DP
2008'de piyasaya sürülen Display Port (DP), VESA tarafından desteklenen açık standart bir video/ses arabirimidir. Bu nedenle, DP ile ilişkili lisans ücretleri yoktur. HDMI'ya benzer şekilde DP, veri hızı, maksimum
çözünürlük ve yenileme hızı açısından ölçeklenebilir olacak şekilde tasarlanmıştır. DP 2.0 şu anda 10K'ya (10240 x 4320 @ 60Hz) ulaşabilir. Ayrıca DP, kulaklık veya gözlük gibi artırılmış/sanal gerçeklik (AR/VR) cihazları için destekle birlikte gelir.
Ethernet Portları
Yüksek hızlı kablolu bağlantı için standart RJ45 LAN bağlantı noktası, endüstriyel ve gömülü bilgi işlem için ortaktır; ancak çoğu zaman fiziksel kabloları yönlendirmek için kurulum ve sağlam bir ağ düzeni gerekir. LAN bağlantı noktalarının hızları, maksimum kablo uzunluğu 100 m olan standart bakır kablolar kullanılarak 10/100 Mbps veya 10 Gbps'ye kadar değişebilir.
10GbE
10GbE'den yararlanan ağlar, Ethernet çerçevelerini saniyede 10 gigabit hızında iletir - daha yaygın GbE bağlantılarının on katı hızı. 10GbE, yüksek hızlı depolama ve I/O'dan yararlanan uygulamaları daha iyi desteklemek için IoT teknolojisindeki performans gelişmelerine ayak uydurur. Mevcut Cat 5e, Cat-6, Cat 6a veya özel Cat-7 kabloları, yeniden kablolama ihtiyacını ortadan kaldırarak 10GbE iletimlerini (mesafeye ve gerekli bant genişliğine bağlı olarak) destekler. 10GbE'nin göreli basitliği ve hızı, uç bilgisayarların hızla edinilen ve işlenen veri taşkınlarını anında kurumsal ağa boşaltmasına olanak tanıyarak operatörlere ve otomatikleştirilmiş ağ sistemlerine doğru kararlara varmaları için gerçek zamanlı içgörüler sağlar.
PoE
Standart LAN bağlantı noktaları yalnızca veri iletimini sağlar. Ancak video güvenliği veya gözetim gibi belirli kullanım durumlarında, birden fazla IoT cihazına veya kamerasına güç sağlanması arzu edilir. Bu teknoloji, kısaca “Ethernet Üzerinden Güç” veya PoE olarak bilinir.
Bu amaçla, PoE teknolojisi entegratörlerinin belirli özelliklere uymasına yardımcı olmak için uluslararası bir standart oluşturulmuştur. Bu, LAN bağlantı noktasının aynı bakır kabloyu kullanarak hem veri hem de güç sağlamasına olanak tanıyarak birden çok kabloyu gruplama ihtiyacını ortadan kaldırır. PoE'nin ana avantajı, uzak veya mobil uygulamalarda bulunmayan bir elektrik prizinin ortadan kaldırılmasıdır. Örneğin, toplu taşıma veya akıllı şehir uygulamalarında PoE özellikli güvenlik kameraları, kolay bakım ve kurulumdan yararlanır; Bunun nedeni, hem veriyi hem de gücü verimli bir şekilde sağlayabilen tek bir kablodur.
Gemstone Endüstriyel Panel PC'lerinin bir diğer avantajı, ürün yelpazesinde hem 4:3 hem de 16:9 en boy oranlarının bulunmasıdır. 16:9 geniş ekran LCD, Full HD içerik için ideal bir tamamlayıcıdır ve günümüzün dijital dünyasının en popüler seçeneğidir. Bununla birlikte, otomasyon endüstrisindeki bazı sektörler, yalnızca 4:3 görüntü oranını destekleyen ve endüstriyel panel parçalarının aynı en-boy oranına sahip olmasını gerektiren eski yazılımları kullanmaya devam etmektedir. 4:3 ekran oranını tabletlerde veya HMI'larda bulmak daha zor olduğundan, Panel PC'ler destek ve güvenilirlik açısından çok daha iyi bir seçenektir. Gemstone, 4:3 en boy oranı ve 16:9 en boy oranı ile uyumlu endüstriyel panel PC'ler sunar.
DIO ve GPIO
Dijital G/Ç veya Genel Amaçlı G/Ç, eski seri veya USB bağlantı noktası gibi ortak arabirime sahip olmayan elektrikli cihazlar veya sensörler için bağlantı noktalarıdır. Bu cihazlar, alarm sensörü, hareket algılama veya üretim hattı otomasyon kontrolörlerinden herhangi biri olabilir. Bu cihazları sistemin DIO bağlantı noktalarına bağlayarak, cihaz eylemi veya tetikleme yaptırılabilir. Örneğin, DIO'nun giriş portuna bir alarm sensörü bağlanırken, DIO'nun ilgili çıkış portuna bir alarm uyarısı bağlanır. Yazılım uygulaması daha sonra giriş bağlantı noktasındaki bir durum değişikliğini tespit eder(alarm sensörü tetiklenir) ve çıkış bağlantı noktasının bir alarmı çalmak üzere alarm uyarısını tetiklemek üzere durum değişikliğine sahip olacak şekilde programlanabilir.
Sistemler tipik olarak 4 veya 8 veya daha fazla DIO bağlantı noktasıyla birlikte gelir. Birden çok giriş/çıkış bağlantı noktası ile bu, sistemin farklı tetikleyici olaylara dayalı olarak gerçek dünya ile etkileşime girmesine olanak tanır. Uygulama daha sonra çıkış portlarında bir dizi ilgili eylemle birden çok giriş portundan tetiklenecek şekilde programlanabilir. Yukarıdaki alarm örneğini genişleterek, birden fazla çıkış portu ile sistemi sadece alarm tetiklendiğinde çalmasını değil, aynı zamanda güvenliği çağırıp tüm kapıları aynı anda kapatacak şekilde programlayabiliriz. Gömülü sistem geliştiricilerinin uygulamalarını DIO bağlantı noktalarına dayalı olarak yazmalarına yardımcı olmak için, programcıların DIO bağlantı noktalarına kolayca erişmelerini sağlamak için hem Windows hem de Linux işletim sistemini kapsayan bir örnek kod paketi sağlanmıştır.
M12 Konnektörler
Endüstriyel parçalar üzerindeki ağ, seri veya USB gibi standart konektörler, otomotiv tesisi veya gıda işleme tesisi gibi zorlu ortamlarda kullanılmak üzere tasarlanmamıştır. Bu zorlu ortamlar için endüstriyel parçalar ile uç cihaz arasındaki bağlantının bozulmamasını sağlamak için sağlam, güvenilir ve sertleştirilmiş bir konektöre ihtiyaç vardır. M12 konektörü 1985 yılında bu amaç için tasarlanmıştır; M12 konnektörler, 12 mm kilitleme dişlisi olan dairesel tip konnektörlerdir. Yerleşik kilitleme mekanizmasına ek olarak, M12 konektörler ayrıca yıkama ve aşındırıcı ortamlarda su geçirmez ve toz geçirmez koruma için IP65 , IP68 veya daha yüksek olarak derecelendirilmiştir. Bu konektörler çeşitli pin sayılarında mevcuttur: 3, 4, 5, 8 ve 12. En yaygın kullanılan pin konfigürasyonu, gigabit ethernet LAN/PoE, eski seri veya USB 2.0 için uyarlanabilen 8 pinli M12 konektördür.
Haftaya bir sonraki bölümde bir Endüstriyel Panel PC'de bağlanabilirlik yapısını ortaya koyacağımız 'Bölüm 4: Endüstriyel PC'de Dokunmatik Tipleri' içeriğinde görüşmek dileğiyle.
Esen kalın.
Sitede yayınlana tüm blog yazılarının hakları Gem Endüstriyel Bilişim Ltd. Şti. tarafından korunmaktadır. İzinsiz, kaynak site ve sayfa belirtilmeden yapılan tüm alıntıların dava konusu olarak kullanılma hakkı Gem Endüstriyel Bilişim Ltd. Şti. tarafından gizli tutulmaktadır. Ayrıca bu durum Google Web Spam ile otomatik olarak rapor edilip ilgili içeriği kullanan web sitesinin Google SEO sıralamasını belirlemede kullanılacaktır.
Kaynaklar:
https://premioinc.com/blogs/blog/serial-port-pc-industrial-grade-embedded-systems
https://premioinc.com/blogs/blog/what-is-power-over-ethernet