Slider Altına

Enerji Yönetimi-CAN Haberleşme Protokolü

28 Haziran 2019 Dergi: Haziran-2019

Yazan: Bilâl Aydemir, Makine Mühendisi (Ar-Ge) – Duyar Vana Makine Sanayi A.Ş.

Ekonomik ve sosyal alanda ilerlemeyi sağlayan, hayat kalitesini artıran önemli bir etmen olan enerji, geçmişte olduğu gibi günümüzde de talep miktarı sürekli artan ve kaynak erişimine çaba harcanan bir sektör haline gelmiştir. Gün geçtikçe gelişen ve değeri artan enerji sektörü, ülkelerin iç ve dış politikalarını ve ekonomik durumlarını belirlemede önemli bir rol oynamaktadır. Nüfus ve sanayileşmenin artışı ile enerjiye duyulan ihtiyaç artmaktadır. Bu artışın yanı sıra tükenmekte olan fosil yakıtlara bağımlılığın devam etmesi, enerji fiyatlarının artması, teknolojideki hızlı gelişmeler, küresel ısınma ve iklim değişiklikleri, ülkeleri enerji ihtiyacını karşılama konusunda farklı yönlere sevk etmektedir. 
Enerjinin, ekonomik ve sosyal alanda bu denli öneme sahip olması nedeniyle ülkelerin dışa bağımlılık oranlarının düşürülmesi ve kalkınmaları için enerji kaynak türlerinin arttırılması, akabinde bunların mevcut kaynaklarla birlikte en verimli şekilde kullanılması için ihtiyaç duyulan uygulamaların yapılması gerekmektedir. Ayrıca küresel sera gazı emisyonlarında en fazla payı enerji sektörü (%34,6) oluşturduğu için iklim değişikliğine karşı alınan tedbirler arasında enerji sektörünün etkin rol alması öngörülmektedir. Zararlı karbondioksit emisyon oranlarının düşürülmesi için geliştirilen politikaların ana ögelerinin başında enerji verimliliği gelmektedir. 
Ülkemiz için enerji durumu incelendiğinde 2016 yılında 79,82 milyon nüfusuyla kişi başına enerji tüketimi bir önceki yıla oranla %3 artışla 1707 KEP (kilogram petrol eşdeğeri) olarak hesaplanmıştır. Son 10 yılda Türkiye elektrik, kömür ve doğal gaz talep artış oranları bakımından Avrupa’da ilk sıralarda yer almaktadır. Yine 2016 yılının genel enerji dengesi raporuna bakıldığında birincil enerji arzı 136.229 Bin TEP (bin ton eşdeğer petrol) olup bu değerin %35’i yerli üretimdir. Enerjide dışa bağımlılığın en yüksek olduğu ülkeler arasında yer alan Türkiye tükettiği enerjinin yaklaşık dörtte üçünü ithal etmekte olup dünya “net enerji ithalatı” grubunda on birinci sırada yer almaktadır.
Enerji verimliliği konusunda yapılan çalışmalar, binalarda tüketilen enerji konusuna dikkat çekmektedir. Binanın enerji tüketiminin doğru saptanmasının, ilk yatırım maliyetinin en uygun şekilde belirlenmesi ve kullanım sürecinde giderlerinin azalması gibi yararları olmaktadır. Bu konuda önemli sorumluluklara sahip mimar ve mühendisler, mevcut binalardaki iyileştirmeler ve yeni tasarlanan binalar için enerji tüketim miktarlarının hesaplanmasında çalışmalar yapmaktadırlar. Böylece yeni hesap yöntemleri, çeşitli standartlar ve yönetmelikler oluşturulmaktadır. 
 
T.C. Çevre ve Şehircilik Bakanlığı tarafından 2011 yılında “Türkiye’de İklim Değişikliği Eylem Planı 2011-2023” yayımlanmıştır. Burada yer alan bina sektörü için 2023 yılı hedefi olarak binalarda yenilenebilir enerjiyi artırmak ve 2017 yılına kadar tüm binalara Enerji Kimlik Belgesi verilmesi kararlaştırılmıştır. Ayrıca 2012 yılında yayınlanan “Enerji Verimliliği Strateji Belgesi 2012-2023”te ise 2023 yılında Türkiye’de tüketilen enerji yoğunluğunun 2011 yılına göre en az %20 oranında azaltılması hedeflenmiştir. Hedeflerden biri de 2010 yılındaki yapı stokunun en az dörtte bir oranında sürdürülebilir yapı haline getirilmesi idi. Aynı amaçla 2014 yılında “Sürdürülebilir Yeşil Binalar ile Sürdürülebilir Yerleşmelerin Belgelendirilmesine Dair Yönetmelik” yayımlanmıştır…

Türkiye özel sektörünün tüm bu politika ve yönetmeliklere paralel çalışmalar yürütmesi kaçınılmazdır. Şirketler hem geleceğin ihtiyacına cevap verip varlığını sürdürmek hem de bu çaba içerisinde ulaşılacak katma değeri yüksek ürünlerle Dünyada boy göstermek için Enerji verimliliğine dönük çalışmalar yürütmektedir. Duyar Vananın tüm bu gelişmelere uyumlu şekilde yürüttüğü "Enerji Vanası" çalışmalarına paralel olarak 1980’lerde Robert Bosch GmbH tarafından kablo yumağı yerine bir kablodan yazılım kontrollü veri transferini sağlamak amacıyla geliştirilen CAN haberleşme sisteminin detaylarını inceleyelim.
 
CAN (CONROLLER AREA NETWORK)

CAN, otomotiv sektöründe kullanılmak üzere tasarlanmış, yüksek verimli bir ileri senkron seri iletişim protokolüdür. Açılımı “Controller Area Network Bus” yani “Kontrol Alan Ağı Veri yolu”dur. 
CAN standart protokolü, OSI (Open System Interconnect – Açık Sistem Bağlantısı) referans modelinin 1. ve 2. katmanlarına karşılık gelmektedir. Her ne kadar başlangıçta yalnızca otomotiv uygulamaları için tasarlanmış olsada küçük boyut, düşük maliyet, yüksek güvenilirlik ve yüksek hız gibi özelliklerinden dolayı birçok dağıtık endüstriyel kontrol uygulamalarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Güvenliğin çok önemli olduğu gerçek zamanlı uygulamalarda da kullanılır. Öyle ki istatistiksel olasılık hesapları sonucunda bir asırda bir tane bile tespit edilemeyen mesaj hatası yapabileceği ortaya konmuştur. 
Başlıca kullanım alanları şunlardır:

  • Otomotiv: Bir araç içerisindeki fren, ateşleme, vites kutusu, süspansiyon, havalandırma, ışıklar, merkezi kilit, alarm v.b. aksamları kontrol eden elektronik devre elemanları denetleyici alan ağı üzerinden haberleşir. Otomotiv endüstrisinin önde gelen birçok firması (Mercedes, Audi, BMW, Renault) üretimlerinde CAN kullanmaktadır. 
  • Fabrika otomasyonuna yönelik endüstriyel uygulamalar: CAN kullanılan otomasyon uygulamalarına örnek olarak; PLC kontrollü üretim sistemleri, robot kontrol sistemleri, tekstil makineleri, paketleme kontrol sistemleri, tarım makineleri, asansör sistemleri, akıllı algılayıcı / eyleyici kontrolü vb. birçok uygulama verilebilir.
  • Tıbbi cihazlarda: X-ray cihazlarında, hasta odalarının izlenmesinde vb. uygulamalarda kullanılmaktadır.
  • Askeri uygulamalarda: Amerika Birleşik Devletleri (A.B.D) “Target Reliance Office”, savaş uçaklarının ve hızlı hücumbotların elektronik modüllerinin CAN temelli olarak haberleşmesini sağlayan ortak sayısal mimari (Common Digital Architecture, CDA) tasarlamıştır (Purdy, 1998). Yine A.B.D.’de Omnitech Robotics firması tarafından gerçekleştirilen CDA benzeri bir çalışmada CAN temelli standartlaştırılmış uzaktan kumanda sistemi (Standardized Teleoperation System, STS) yardımıyla mayın döşenmiş alanlar gibi yüksek risk bulunan bölgelerde insansız araç kullanımı sağlanarak mayın hissetme, nötralizasyon, patlatma, temizleme ve yön tayini işlemleri gerçekleştirilmiştir. 
  • Bina otomasyonu: Bina güvenlik sistemleri, çağrı sistemleri, yangın alarm ve söndürme sistemi, ısıtma ve havalandırma sistemleri CAN kullanılarak gerçekleştirilebilir. 

CAN Genel Karakteristikleri

Coğrafi Alan

LAN

Topoloji

Bus Topolojisi

İletim Ortamı

Burulmuş, Çift(Twisted-Pair), Koaksiyel Fiber

İletim Metodu

Temel Band (Baseband)

Kontrol Tipi

Dağıtık Kontrol

Ortam Erişim Kontrol Metodu

Taşıyıcı Duyarlı Çoklu Erişim (CSMA)

İletişim Tekniği

Yayın (Broadcasting)

Standartlar

ISO 11898 ve ISO 11519

İletişim Protokolü

Seri İletişim

Maksimum Veri İletim Hızı

1 Mbit/s

CAN Haberleşme Protokolünün Ana Özellikleri

Çoklu master: Çoklu master özelliği veri yolu boş iken bütün düğümler veri gönderebilirler anlamına gelir. Veri yoluna ilk veri gönderenin verisi kesin olarak gönderileceği garanti edilmiştir. Eğer iki düğüm aynı anda mesaj göndermeye çalışırlarsa, mesaj ID’si yüksek olan mesajın iletileceği protokolde garanti edilmiştir.

Mesaj transmisyonu: CAN haberleşme protokolünde mesajlar daha önceden karar verilmiş bir formatta gönderilirler. Eğer veri yolu boş ise veri yoluna tüm üniteler mesaj gönderebilirler. Eğer tüm üniteler aynı anda mesaj göndermeye çalışırlarsa, öncelik sırası bir belirleyici (ID) tarafından çözümlenir. Bu ID mesajın hangi düğüme gideceği konusunda herhangi bir bilgi içermez. Bu ID sadece mesajların hangi sıraya göre veri yolunda gönderileceğini belirler. Eğer iki veya daha fazla düğüm mesaj göndermeye karar verirse, buradaki mesaj ID’lerin bit bit karşılaştırılması sonucu karar verilir. Hangi düğüm bu karşılaştırma sonucunu kazanırsa onun mesajı gönderilir ve kaybedenler hemen dinleme konumuna geçerler.

Sistem esnekliği: Veri yoluna bağlı düğümler herhangi bir adres gibi belirtici ID ye sahip değillerdir. Bu sebepten dolayı, veri yoluna bir düğüm eklenip çıkarılması durumunda herhangi bir yazılım değişimine gerek yoktur. Bunun yanında diğer düğümlerin donanımlarında, uygulama alanlarında herhangi bir değişiklik yapmayı ortadan kaldırır. Bu da tasarlanan sistemin kolaylıkla genişletilmesini sağlar.

Haberleşme hızı: Network büyüklüğüne ve mesafelere göre haberleşme hızı ayarlanabilir. Aynı networkde bulunan tüm düğümler aynı haberleşme hızına sahip olmalıdırlar. Eğer herhangi bir düğüm farklı bir haberleşme hızı kullanırsa, haberleşmeyi engellemek için bir hata mesajı üretilir. Bu hata mesajı diğer networklerde bulunan düğümlere iletilmez.

Uzaktan veri isteği: Diğer düğümlerden bir veri alma isteği gelebilir. İlgili düğüm istekte bulunan düğüme istediği bilgiyi gönderir.

Hata belirleme, hata bildirme, hatayı düzeltme fonksiyonları: Ağ yapısına bağlı tüm düğümler hata belirleme özelliğine sahiptir (hata belirleme). Hatayı belirleyen herhangi bir düğüm bunu diğer düğümlere bildirebilir (hata bildirme). Eğer bir düğüm mesaj gönderirken bir hata belirlerse, mesaj transmisyonunu durdurmaya zorlayabilir ya da diğer düğümleri haberdar edebilir. Gönderdiği mesajı, mesaj normal gönderilinceye kadar gönderebilir (hata düzeltme).

Hatayı hapsetme: CAN veri yolunda iki çeşit hata oluşabilir. Birincisi etrafta oluşan gürültüden veya başka sebeplerden oluşan düzensiz hatalar. İkincisi sürücü hatalarından, donanımın zarar görmesinden ya da buna benzer sebeplerden oluşan devamlı hatalar. CAN protokolü bu iki hata türünü birbirinden ayırt edebilen fonksiyona sahiptir. Bu fonksiyon hatalı düğümden gelen mesajlara düşük öncelik verir, düğümden devamlı bir hata üretiliyorsa bu üniteyi veri yolundan ayırt ederek düğümden gelen hata mesajlarını dikkate almaz.

Bağlantı: CAN network yapısı birden fazla ünitenin aynı anda ağ yapısına bağlanmasına izin verir. Burada bağlanabilen ünite açısından mantıksal bir sınır yoktur. Fakat gerçekte ağ yapısına bağlanabilen ünite sayısı gecikme zamanlarına ve o anda ağ yapısında oluşan elektriksel yüke bağlı olarak değişebilir. Haberleşme hızı azaltılarak daha fazla ünite ağ yapısına bağlanabilirler. Bunun aksine, haberleşme hızı arttırılırsa ağ yapısına bağlanabilen ünite sayısı azalır.

CAN-BUS Hızı

CAN hattının hızı farklı sistemlerde farklı olabilir. Ancak bir sistem içindeki hız (bit-rate) sabittir. Tabloda seçilen bazı hat uzunluklarına karşılık gelen iletim hızları verilmiştir.

Hat uzunluğuna bağlı hız değişimi

Hat Uzunluğu (metre)

Maksimum Hız

40

1 Mbit/s

100

500 kbit/s

200

250 kbit/s

500

125 kbit/s

1000

40 kbit/s

CAN Protokol Mimarisi

CAN, tasarım saydamlığı ve gerçekleme esnekliğini sağlamak için yapısal olarak katmanlı halde geliştirilmiştir. Şekilde OSI referans modelinin fiziksel, veri iletim ve uygulama katmanlarına karşılık gelen 3 katmanlı CAN protokol yapısı görülmektedir.
CAN protokol mimarisi ve protokollerin görevleriCAN protokol mimarisi ve protokollerin görevleri

Fiziksel katman: Elektriksel özelliklere dayalı olarak ağdaki farklı düğümler arasında mesaj bitlerinin nasıl iletileceğini tanımlar. Bu tanım içerisinde sinyal seviyesi, bit temsili ve iletim ortamı konuları bulunmaktadır. CAN, fiziksel katman üzerinde mükemmel bir hata sezme mekanizması sağlar.

Veri iletim katmanı: Bu katman transfer ve nesne alt katmanlarından oluşmaktadır.

  • Transfer katmanı: CAN protokolünün çekirdeğini (kernel) temsil eder. Bu katman, alınan mesajların nesne katmanına gönderilmesi ve nesne katmanından gönderilen mesajların kabul edilmesi ile ilgilenir. Aynı zamanda, bit zamanlaması, senkronizasyon, mesaj çerçeveleme, denetim mekanizması, kabul mekanizması, hata sezimi/sinyalleşme ve hata sınırlamasından (error confinement) da sorumludur.
  • Nesne katmanı: Bu katman transfer katmanı tarafından alınan mesajların gerçekte kullanılıp kullanılmadığına karar verme, gönderilecek mesajların belirlenmesi (öncelik mekanizması kontrolüne göre) gibi görevleri gerçekleştirir.

Can uygulama katmanı: Bu katmanda farklı uygulamaların özel ihtiyaçlarını karşılamak üzere CAN yapısına dayalı olarak geliştirilen bazı protokoller tanımlanmıştır. Her birisi, farklı bakış açıları ile farklı bir üstünlüğe sahip olan bu protokoller, CAN şartnamesine uygun olarak CAN iletişimine ve devrelerine bağlıdır.

CAN Denetim Mekanizması

Ağ sistemlerinde veriyoluna erişim mekanizmaları, sistemlerin gerçek zamanlı uygulamaları destekleme yetenekleri ve erişim mekanizmasından kaynaklanan mesaj gecikmelerinin sistem performansına etkilerinden dolayı çok önemlidir. CAN çarpışmayı çözme ve gerçek zamanlı uygulamaları gerçekleme amacıyla tanıtıcı alan üzerinde öncelik esasına dayalı olan taşıyıcı duyarlı çoklu erişim / mesaj öncelik denetimli çarpışma sezme (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection with Arbitration on Message Priority, CSMA/CD+AMP) protokolünü ortam erişim metodu olarak kullanır.
CAN yıkıcı olmayan çarpışma çözümü (non-destructive collision resolution) ve öncelik temelli ortam erişim yöntemi vasıtasıyla düğümlerin birbirine ortak yol (broadcast bus) topolojisi ile bağlandığı bir sistemdir. Diğer sistemlerden farklı olarak denetleyici alan ağına bağlı düğümler herhangi bir adres bilgisine sahip değillerdir. Bunun yerine CAN düğümlerin ürettikleri her bir mesaj, tüm ağ içerisinde tek olan bir tanıtıcı (identifier) bilgisine sahiptir. Bu tanıtıcı bilgisi üretilen mesajların iletim önceliğini ve mesajların kabul / reddedilmesini belirler. Düşük değerli tanıtıcı bilgisine sahip mesaj ağ içerisinde daha yüksek önceliğe sahiptir.
Haberleşme ortamına erişmeye çalışan herhangi bir düğüm veriyolu (bus) boş olana kadar bekler, daha sonra tüm düğümlerin saatini senkronize etmek için ilk olarak senkronizasyon bitlerinden başlayarak (mesajın ilk biti) mesajını bit bit gönderir. Eş zamanlı olarak birden fazla düğüm veriyoluna erişmeye çalışırsa çarpışma olur. Ancak CSMA/CD+AMP sayesinde her bir düğüm veriyoluna bit bit veri göndermesinin yanında eş zamanlı olarak veri yolunu da bit bit dinler. Böylelikle sürekli olarak gönderdiği veri ile veriyolu (bus) üzerindeki veriyi karşılaştırır. Bu işlemi bir VE (AND) kapısı kullanarak kolaylıkla yerine getirir. Eğer gönderdiği veri, veriyolundaki veriden farklı ise (tanıtıcı alan büyükse) derhal gönderme isteğini durdurur ve veriyolunu dinlemeye devam eder. Veri yolu üzerinde mesaj gönderen tüm düğümler veriyolunu dinleyerek en düşük değerlikli olan mesajı bulana kadar tanıtıcı alanlarını bit bit karşılaştırırlar. En yüksek öncelikli mesaj ek bir gecikme olmaksızın ilk olarak gönderilir. Mesajın gönderimi bittikten sonra aynı işlemler tekrar edilir.
Şekilde CAN mesajın tanıtıcı alanı üzerindeki öncelik esasına dayalı çarpışmayı çözme yapısını özetlemektedir. Düğüm A ve B eş zamanlı olarak veriyoluna erişmişler ve senkronizasyon bitlerinden başlamak üzere veri iletimini bit bit gerçeklemektedirler. Her bir düğüm Tx ucundan veriyoluna iletilmek üzere verisini koyarken aynı zamanda da Rx ucundan veriyolunu dinlemekte ve her iki ucundaki bilgiyi de bit bit karşılaştırmaktadır. Tanıtıcı alanlarının ID7 numaralı bitine kadar her iki mesajın öncelik değeri aynıdır. Ancak düğüm A’nın ID7 biti düğüm B’nin ID7 bitinden küçük olduğunu düğüm B fark ettiğinde veriyoluna iletim isteğini hemen durdurur. Böylelikle yüksek önceliğe sahip düğüm veri iletimine devam etmekte ve bu mesajın iletilmesinde herhangi bir gecikme yaşanmamaktadır.
Bit düzeyinde denetim mekanizmasının çalışmasıBit düzeyinde denetim mekanizmasının çalışması

CAN Mesaj Çerçeve Tipleri

CAN, istasyona değil mesaja dayalı bir protokoldür. Bu, bütün birimlerin bütün iletimleri fark edebileceği anlamına gelir. CAN donanımında yerel bir filtreleme yapılır, bu şekilde bütün birimler sadece ilgilendikleri mesajları kabul ederler.

CAN protokolü içerisinde 4 farklı mesaj tipi bulunur:

  • Veri çerçevesi (Data frame)
  • Uzak çerçeve (Remote frame)
  • Hata çerçevesi (Error frame)
  • Taşma çerçevesi (Overload frame)

Bu mesaj çerçevelerinden, veri çerçevesi içerisinde veri, diğerlerinde ise kontrol amaçlı mesajlar bulunur.

Veri çerçevesi

Denetleyici alan ağında standart ve genişletilmiş biçim olmak üzere iki farklı veri çerçeve biçimi bulunmaktadır. Veri çerçeveleri arasındaki fark, denetim alanlarının uzunluğudur. Veri çerçevesi, kullanıcı verisinden başka veri akışını senkronize etmek, tanımlamak ve kontrol etmek için bilgi içerir.
 Standart ve genişletilmiş CAN veri çerçeveleriStandart ve genişletilmiş CAN veri çerçeveleri

Şekilde verilen veri çerçevesi, işlevleri kısaca aşağıda açıklanan her biri farklı uzunluklarda 7 alandan oluşur. 

Çerçeve başlangıcı (Start of frame, SOF): 1 bit büyüklüğündedir ve CAN mesajın başlangıcını belirtir. 
Denetim alanı (Arbitration field): Standart veri çerçevesinde 12 bit, genişletilmiş veri çerçevesinde 32 bittir. Standart biçimde tanıtıcı alanı (11 bit) ve uzak iletim istek (Remote Transmission Request, RTR) (1 bit) alanlarından oluşur. 

Kontrol alanı (Control field): Bu alan 1 bit tanıtıcı uzantı alanı (Identifier Extention, IDE), ileride kullanım için ayrılmış 1 bitlik r0 alanı ve gönderilen verinin boyutunu gösteren 4 bitlik veri uzunluk kodu (Data Length Code, DLC) olmak üzere 6 bitten oluşur. 

Veri alanı (Data field): Veri alanı DLC değerine bağlı olarak sıfır ile sekiz bayt arasında değişen uzunluğa sahiptir. CAN protokolünde veri bölümünün en düşük adresinde olan bayt, ilk gönderilir.

Çevrimli fazlalık sınama alanı (Cyclic redundancy check, CRC): 15 bit CRC dizisi ve 1 bitlik yüksek seviyeli CRC belirticiden (CRC delimiter) oluşur. Bu alana mümkün olan iletim girişimlerini sezmek için başlangıç biti, denetim alanı, kontrol alanı, veri alanı ve CRC alanlarını kapsayarak hesaplanan bir kontrol kod yazılır.

ACK alanı (ACKnowledgment field): Birer bitlik ACK slot ve ACK belirtici alanlarından oluşur. Bu alan mesajın alınıp alınmadığını ve herhangi bir hatanın sezilip sezilmediği hakkında gönderici düğümü bilgilendirir. Kaynak düğüm veri çerçevesinin ACK alanının her iki bitini lojik ‘1’ seviyesinde gönderir. 

Çerçeve sonu (End of frame): Veri ve uzak çerçevelerinin tamamlandığını, ACK alanından sonra mesajın sonuna eklenen yedi adet lojik ‘1’ seviyeli bit dizisi belirtir.

Çerçeveler arası boşluk (Inter frame space, IFS): İletimi senkronize ve kontrol etmek için veri çerçeveleri arasında minimum 3 bitlik bir çerçeveler arası boşluk gereklidir. Aksi takdirde hata çerçeveleri veya aşırıyük çerçeveleri, çerçeve sonu belirtecinden hemen sonra başlayabilir. IFS’den sonra veriyolu yeni bir iletime kadar boş durumdadır.

Genişletilmiş biçimde ise standart biçimdeki alanlara ek olarak RTR bitinin işlevini yerine getiren yedek uzak istek biti (Substitute Remote Request, SRR) ve ileride kullanım için ayrılmış r1 biti eklenmiştir. Genişletilmiş biçimde IDE alanı, diğer tanıtıcı bitlerin kullanılacağını gösterir ve lojik ‘1’ seviyesinde tutulur.

Uzak çerçeve:

Belirli bir veri için alıcı olarak davranan bir istasyon, kaynak düğüme bir uzak çerçeve göndererek kendi verisinin iletimini başlatabilir. Örnek olarak otomobil gösterge (dashboard) denetleyicisinin, motor yönetim sisteminden motor sıcaklığı hakkında bilgi istemesi verilebilir. Bu durumda otomobil gösterge denetleyicisi, bir veri çerçevesi ile cevap verecek olan motor denetleyicisine bir uzak çerçeve gönderir. Motor yönetim sistemi de gösterge denetleyicinin istediği veriyi aynı denetim alanı ile veri çerçevesi olarak gönderir.

Hata çerçeveleri:

CAN, veriyolu boyunca veri tutarlığını garantilemek için örnekleme noktaları, yayılım esnasındaki sinyal bozulmaları, farklı anahtarlama eşikleri gibi sebeplerden meydana gelen veriyolu hatalarını hata çerçeveleri ile temsil eder. Şekilde denetleyici alan ağında kullanılan hata çerçeveleri görülmektedir. Hata çerçeveleri hata bayrağı ve hata belirtici (error delimiter) alanlarından oluşur. Bu çerçeveler aynı seviyeye sahip altı ardışık bitli bir bayrak ile gösterilir. Bu yapı dolgu biti (stuff bit) hatası oluşturduğundan ağdaki tüm düğümler veriyolu üzerinde bir hatanın meydana geldiğini anlarlar. Hata bayrağının bitleri, bozulan veri çerçevesinin üzerine yazılır. Bir düğümün hatayı sezmesi sonucunda diğer düğümler de ilgili hata durumunu sezerler ve kendi hata bayraklarını gönderirler. 

CAN hata çerçeve biçimleriCAN hata çerçeve biçimleri

CAN’de hata yönetim mekanizması sayesinde hatalı ya da tamamen bozulmuş bir düğümden gönderilen hata çerçevelerinin veriyolunu tamamen işgal etmesi önlenir. Bu mekanizma sayesinde düğüm, bulunduğu hata durumuna göre hata çerçeveleri üretir. Veri çerçevesi veya uzak çerçevenin iletimi esnasında sezilen hatalar, mevcut çerçevenin iletim zamanı içerisinde işlenir. Bu yordam veri veya uzak çerçeve ile bir hata çerçevesini birleştirir.

Aşırı yük çerçevesi:

Aşırı yük çerçevesi, şekilde gösterildiği gibi bir düğümün bir sonraki çerçeveyi almadan önce mevcut veriyi işlemek için yeterli zamana sahip olup olmadığını belirtmek için kullanılır. Bu çerçeve ile alıcı düğüm bir sonraki iletimin başlamasını geciktirmek ister. Aşırı yük çerçevesi ile aktif hata çerçevesi hemen hemen aynıdır. Aşırı yük çerçevesini aktif hata çerçevesinden ayıran fark, bu çerçevenin çerçeve sonu ya da IFS alanından sonra başlamasıdır. 
CAN aşırı yük çerçevesiCAN aşırı yük çerçevesi

Sonuç

Yaklaşık 15 yıl önce mekanik tuşlarla donatılmış telefonlar hayallerimizi süslerken bugün iki yönü tamamen dokunmatik ve katlanabilir telefonlar hayatımızda, üstelik bize ait olan ve cebimizde taşıdığımız bu cihazlara kendi parmak izi, yüz taraması ya da retina taramasıyla ulaşabilmemiz ise oldukça ilginç. Kim bilir belki de parasını verip aldığımız bu ürünler gerçek anlamda bizim değildir. Kendi paramızla kendimizi birilerine satmış olabilir miyiz?
Dijital dünyanın asıl şaşırtıcı ilerlemesi endüstri dünyasında olmakta, akıllı robotlar, akıllı evler akıllı prosesler hatta akıllı arabalar. Bir başka insanın aklına pek güvenilmeyen bu dünyada başında "akıllı" olan bir prosese nasıl ve ne kadar güvenebiliriz? Bu soruya Dünyanın önde gelen firmaları yıllar önce cevap aramaya başladılar ve bizler de bugün bu cevapları anlamaya çalışıyoruz.
Sanal dünyanın bir bileşeni olan Endüstriyel Otomasyonda (CAN) güvenlik, bir ülkenin ekonomisini etkileyecek kadar önemlidir. Örneğin petrol taşıma hattı, enerji üretim santrali, petrol rafinerisi, ağır tonajlı gemi (yük ya da askeri) gibi önemli tesis ve araçlardaki herhangi bir akışkan geçişini yöneten uzaktan kontrollü vana ya da pompaya dışarıdan art niyetli bir müdahalenin sonuçları çok ciddi olabilir. Bundan dolayı akışkan yönetiminin yapıldığı vana vb. bileşenlerdeki güvenlik dünya ekonomisini dolardan daha çok sarsabilen çeliğin birim fiyatı gibi gizli bir öneme sahiptir.
Sanal dünyanın kapısını aralayıp nimetlerinden faydalanmak için adımlar atarken bu dünyanın alışılagelmiş dünyadan çok farklı olduğunu ve kendine has kurallarının bulunduğu gerçeğini asla unutmamalıyız. Ancak her ne kadar farklı olursa olsun Endüstri 4.0 dahil her kurgu ve sıçrayış bilimin temelleri üzerinde gerçekleşmekte. Bilimsel çıktıların adeta öncüsü olan dev şirketlerin sürekli değişim mottosu ve süsleme sihri (pazarlama) dahi bilime dayanmaktadır (üretilebilirlik ve elde edilebilirlik ile karıştırılmamalı). Kendi sektörünün değişmeyen gücüne sahip firmalarından Duyar Vana, yeni sıçrayışlarını kararlı çalışmalarıyla sürdürmekte; Enerji Vanası da bunlardan biri…

Kaynaklar:

  • Kalaycı O., PLC VE CAN-BUS Hab. Pro. İle B.E.Y.U., S. Ü., Sakarya (2015)
  • Durmuş S., Bin. Ene. Tük. Isıl Mod. İ. Met. V.Ç., İTÜ., İstanbul (2018)


Yaklaşan Etkinlikler
Video İçerik
Söyleşi