IEEE 802.11B klan kullanarak can segmentleri genişleten arabağlaşım birimi tasarımı

Abstract

IEEE 802.11B KLAN KULLANARAK CAN SEGMENTLERİ GENİŞLETENARABAĞLAŞIM BİRİMİ TASARIMICüneyt BAYILMIŞAnahtar Kelimeler: Denetleyici Alan Ağı (CAN), Kablosuz İletişim, IEEE 802.11b KLAN,Kablosuz ArabağlaşımÖzet: Fabrika otomasyonu ve endüstriyel üretim ortamının düşük seviyelerindeki algılayıcı,eyleyici, PLC, robot, mikrodenetleyici, vb. dağıtık kontrol cihazların arabağlantısı sahayoluağları (FieldBus) ile sağlanır. Sahayolu ağları, kablolamanın azalmasından kaynaklanankurulum ve bakım kolaylığı, düşük maliyet, güvenilirlik, yeni denetleyici ekleme/çıkarmaesnekliği, yüksek performans, kritik zamanlı haberleşme gibi birçok avantaj sunar.Sahayolu ağlarının, dağıtık alanın büyüklüğü ve veriyolunun uzunluğundan kaynaklanansınırlamaları sebebiyle birbirleri ile haberleşmesi ve hücre/yönetim seviyesindeki diğer yerelalan ağları ile haberleşmesi olmak üzere iki temel problemi bulunmaktadır. Bu problemlerigidermek ve sahayolu ağlarının genişletilmesini sağlamak için, endüstriyel kontrol ortamıbirkaç sahayolu ağından oluşacak şekilde bölünerek her bir sahayolu ağı arabağlaşım cihazıolarak adlandırılan elemanlar yardımıyla birbirlerine ve diğer yerel alan ağlarına bağlanırlar.Kablosuz iletişim teknolojilerinin ofis ortamlarındaki başarısı ve yaygın kullanımı,endüstriyel kontrol uygulamalarında el ve dizüstü bilgisayarlar, taşınabilir cihazlar, vb.hareketli sistemlerin kullanımının artması, kablolamayı azaltmayı amaçlayan sahayoluağlarının da kablosuz teknolojilerden yararlanması gerekliliğini ortaya koymaktadır.Bu tez çalışmasında, en başarılı sahayolu sistemlerinden biri olan CAN temelli dağıtık kontrolsistemlerinin IEEE 802.11b KLAN vasıtasıyla kablosuz ortam üzerinden birbirleri ile ve diğeryerel alan ağları ile haberleşmesini sağlayacak CAN/IEEE 802.11b Kablosuz ArabağlaşımBirimi (KAB) tasarımı gerçekleştirilmiştir. KAB, OPNET Modeler yazılımı kullanılarakmodellenmiş ve KAB'ın kullanıldığı örnek bir endüstriyel ağ uygulaması benzetime tabitutularak SAE Benchmark'a göre başarım değerlendirmesi sunulmuştur. Elde edilen benzetimsonuçları 100 Kbit/s CAN veriyolu iletim hızında uygulamadaki tüm mesajların SAEBenchmark'da belirtilen gerçek zamanlı iletişim gereksinimini karşıladığını göstermektedir.Ayrıca tez çalışmasında önerilen KAB'ın temel bir prototipi gerçekleştirilerek farklıendüstriyel kontrol uygulamalarında kullanılabilirliği gösterilmiştir.

THE DESIGN AND IMPLEMENTATION OF AN INTERWORKING UNITEXTENDING CAN SEGMENTS USING IEEE 802.11B WLANCüneyt BAYILMIŞKeywords: Controller Area Network (CAN), Wireless Networking, IEEE 802.11b WLAN,Wireless InterworkingAbstract: FieldBus networks provide interconnection of distributed control devices such assensors, actuators, PLCs, robots, microcontrollers at low levels of factory automation andindustrial manufacturing environments. They offer several advantages resulted from their lessneed for cable installation, easy installation and maintenance, low cost, high reliability, newcontroller join/remove flexibility, high performance, appropriateness for critical real-timecommunication.Due to their applied size of distributed area and length of bus, FieldBus networks introducetwo main problems that are needs for communication with independent FieldBus segmentsand with other types of LANs at cell/management level. In order to overcome these problemsand to extend FieldBus length, industrial control environment is divided into several FieldBusnetworks and each is connected to others and is also connected with other LANs usingsuitable devices called as Interworking Units.Widespread use and success of wireless communication technologies in office environmentand increasing use of mobile systems such as handheld computers, laptops, transportationdevices in industrial control applications have introduced the necessity of FieldBus networksbenefiting from these wireless technologies.In this thesis research, a CAN/IEEE 802.11b Wireless Interworking Unit (WIU) has beendesigned and implemented. The WIU provides communication with other LANs and eachothers over wireless medium through IEEE 802.11b WLAN of CAN based distributed controlsystems. The designed WIU has been modeled using OPNET Modeler software. Performanceevaluation of an example industrial network application including the WIUs is presented withcomparisons to the SAE Benchmark. The obtained simulation results have shown thesuccessful real-time transferring of all CAN messages in the application which uses CAN busrates of 100 Kbit/s according to SAE Benchmark. In addition, a prototype of the WIU hasbeen implemented and its application in different industrial control systems has been realized.