PLC mi Yoksa EDGE Kontrolör mü Kullanmalıyım?

Endüstriyel otomasyon kullanıcıları, günümüzün yeni Endüstri 4.0 ihtiyaçlarını karşılamak için aşina oldukları PLC kontrol teknolojilerini tercih etmektedir.

Kontrolörler, birçok geleneksel endüstriyel uygulamada yeterli olabilir ancak endüstriyel tarafta IT tabanlı yazılım geliştirmelerinin ve donanımlarının güncellenmesi birbirine paralel olarak ilerler. Bazı durumlar yazılımların işlem sınırlarını zorlar ve üst seviye donanım gereksinimleri ortaya çıkarır.

Çoğu zaman geleneksel PLC’ler ve kontrolörler tarafından temsil edilen günümüzün işlem teknolojisi (OT), endüstriyel kontrolörlerin hızlı ve yeterli olduğu varsayılır. Ancak asıl zorluk uygulamaya başlayınca ortaya çıkmaktadır.

Nesnelerin İnterneti (IoT) cihazları sıradan hale geliyor ve birçoğu Endüstriyel IoT (IIoT) cihazları yerine otomasyon sistemlerine dahil edilmeye çalışılıyor. Dijital dönüşüm, birçok veri kaynağı ile bağlantı kurmayı, verileri toplamayı ve depolamayı, görselleştirmeyi ve analiz etmeyi, optimize edilmiş operasyonları mümkün kılmayı gerektirir.

Şekil 1: Edge kontrolör, Bir PLC gibi CoDeSys ile programlanabilir ve tıpkı bir PC gibi Linux ile de üst seviye diller için tam programlama desteği sunar.

IoT uygulamaları; bir PLC veya kontrolörden daha fazlası olan bir EDGE kontrolörü ihtiyaç haline getirmiştir. EDGE kontrolör, sağlıklı otomasyon sistemlerinin uygulamasının devamı için zorunlu olmaya başlamaktadır.

Edge Kontrolör mevcut sistemleri yükseltebilir, yeni tasarımlar oluşturabilir, üretkenliği artırabilir, beceri boşluklarını giderebilir ve güvenliği artırabilir.

Edge Kontrolör Donanımı ve Yazılımı

Son teknoloji endüstriyel işlemciler; çok çekirdekli tasarımlar ve bir cihazda artan sayıda işlemci çekirdeği nedeniyle önemli işlem performansı kazanımları elde ettiler. Aynı zamanda; donanım düzeyinde sanallaştırma, birden çok çekirdeği yönetmek ve bunları sanal makinelere (VM’ler) atamak için uygun bir yol sağlamaktalar.

Endüstriyel kontrolörle birlikte kullanılan PC’ler ve sunucular; yüksek hızlı, endüstriyel dünyadan gelen bu gelişmiş IT işlem performansından zaten yararlanmaktadır.

Deterministik endüstriyel kontrol sistemleri ise yüksek hızlı, tekrarlanabilir ve zamana dayalı işlem yürütmeyi gerektirir. Pek çok ticari uygulamanın aksine; sanal makinelerin ve çok çekirdekli yönetimin kullanıldığı herhangi bir endüstriyel uygulamada, gecikme veya güvenilir zamanlı çalışmadan kaynaklanan sapmalar olmamalıdır.

Bu nedenle; endüstriyel uygulamalar için eşdeğer performans kazanımlarının gerçekleştirilmesi, yeni bir kontrolör sınıfının gerekliliğini ortaya çıkarmıştır. (Şekil 1). Bu kontrolörler, özenle hazırlanmış sanal makineler aracılığıyla yönetilen birden çok çekirdek içerir. Gerçek yükseltme; IEC 61131 programlama yapısına ek olarak Linux’un bir çeşidini çalıştıran, ikinci bir yerleşik işletim sisteminin (OS) eklenmesidir.

İki işletim sistemi de donanım düzeyinde tam entegredir. “Açık” genel amaçlı işletim sistemi, deterministik çalışma zamanını etkilemeden bağımsız olarak yeniden başlatılabilir.

Burada dikkate alınması gereken en önemli konulardan birisi EDGE kontrolörlerin endüstriyel tabanlı ve hassas sistemlerin desteklenmesi için geliştirilmiş olmasıdır. Yani sıradan IT tabanlı, hobi amaçlı, yeterli siber güvenlik altyapısı ve 7/24 – 365 gün  çalışma için dizayn edilmemiş ürünlerin EDGE kontrolör gibi algılanmaması gerekmektedir.

EDGE Kontrolörler Nerede Fark Yaratır?

Konvansiyonel PLC’ler ve kontrolörler önümüzdeki süreçte de kullanılmaya devam edilecektir. Ancak bugün birçok kullanıcı bu ürün açıklamalarında önemli bir örtüşme buluyor.

Edge kontrolörler; mevcut zorlukları ele almak için PLC’leri ve kontrolörleri güncelleyebilir veya değiştirebilir. Edge kontrolörler; kontrol, iletişim ve uygulama geliştirme için OT ve IT gereksinimlerini karşılamak adına tasarlanmış işletim sistemlerini uygulayarak avantajlar sunabilir.

 

Şekil 2: OT ile BT arasında tam bir köprü işlevi görür.

Belirli bir işlevsel kapsamı olan özel kontrol cihazları olarak, temel PLC’ler genellikle “çıplak metal” tasarımlardır. Son derece sınırlı ve tescilli bir işletim sistemi kullanır.

PLC’ler önceden izole edilmiş veya yavaş ve hantal seri bağlantılarla haberleşiyorlardı. Kontrolörler, gelişmiş bağlantı seçeneklerini sağlamak için Ethernet tabanlı haberleşme sistemlerini desteklerler. Edge kontrolörler ise multiplatform avantajları sağlar.

Tüm bu cihazlar; Network Storm ve DoS saldırıları gibi yaygın BT sorunları için uygun siber güvenlik savunmalarını ekleyen bir yönetim şemsiyesi içermelidirler. Bununla birlikte; OPC UA, MQTT ve TLS şifreleme ile birlikte güvenli soketler (HTTPS, SSL, FTPS) gibi yerleşik güvenliğe sahip IT odaklı protokoller uygun şekilde güvenli iletişim performansı sağlayabilir.

Uygulama geliştirme aşamasında PLC’ler IEC61131-3 programlama dillerini, hazır fonksiyon bloklarını ve at aksiyonları kullanarak programlarını tasarlatırlar. EDGE kontrolörler ise, hem endüstriyel uygulamaları başarı sürdürür hem de IT için gerekli tüm veri dönüşüm ve işlenmesini yerine getirebilir.  İşletim sistemi; C ve C ++, Python ve Java gibi IT odaklı dillerde uygulama geliştirmeye izin verir. En esnek mimariler, OT personelinin deterministik sisteme odaklanmasına izin verebilir, IT personeli genel amaçlı sistem üzerinde çalışabilir ve iki grup ihtiyaç duyulduğunda veya istenildiğinde açıkça tanımlanmış bir şekilde koordine edilebilir ve çapraz geçiş yapılabilir.

Edge Kontrolöre Nasıl Geçiş Yapabilirsiniz?

Kullanıcılar yalnızca bir PLC / Kontrolör özellik setine ihtiyaç duyduklarında dahi, bu rolü EDGE kontrolöre üstlendirebilirler. Standart IEC-61131 uyumlu programlama yöntemleri ve hatta C, Phyton gibi diller kullanılabilir.

Bununla birlikte; konuyla ilgilenen ve belki de daha fazla teknoloji meraklısı olanlar Linux OS kullanabilirler. Bir Python yazılımcısı; güvenli portlar üzerinden; gömülü bir veritabanı ve OPC Foundation OPC UA desteği gibi IT dostu özelliklerden oluşan yerel bir araç kutusu sunan EDGE kontrolörler ile imkanlarını yetenekleri doğrultusunda arttırabilirler. IT dostluğunun bu kadar önemli olmasının nedenlerinden biri, günümüzün IIoT teknolojisinin büyük bir kısmının Linux üzerine kurulu olmasıdır. Edge Kontrolörler, kullanıcıların deterministik çalışmasını korurken güvenli ve emniyetli bir şekilde yeni olasılıkları keşfedebilecekleri bir ortam sağlar.

Tek bir donanım platformunda iki ayrı işletim sistemini kullanmak mümkündür. Genel amaçlı işletim sistemi, deterministik sistemden ve IIoT cihazlarından daha geniş bilgi kaynaklarına ve yüksek kaliteli verilere erişime sahiptir. Ayrıca bu şekilde yerel analitik ve gelişmiş algoritma yürütmeleri de gerçekleştirebilir.

Sonuçlar; deterministik sistemde optimum çalışma ve verimliliğin artırılması, enerji tasarrufu ve maliyet analizlerini kullanarak tavsiyede bulunmak için kullanılabilir. Ek olarak; genel amaçlı işletim sistemi, ham verileri, daha yüksek seviyeli sistemlerle güvenli bir şekilde paylaşmak için önceden işlenmiş bilgilere dönüştürme konusunda idealdir.

Kontrolör Kullanılabilirliği

Yeni EDGE kontrolör teknolojisi; otomasyon sistemlerini belirleyen, programlayan ve bakımını yapanlara ciddi faydalar sağlayabilir. Kullanıcılar sistemlerinden topladıkları veriler ile mevcut yapılarına dair analizler yaparak, gerekli yordama işlemlerini gerçekleştirebilirler.

Dikkate alınması gereken bir diğer nokta, son kullanıcı demografisinin nasıl değiştiğidir. Zaten işgücünde bulunan deneyimli kullanıcılar PLC ve kontrolörlere aşinadır. Deneyim derinlikleriİ yıllardır kullanılan ürünlere dayalı olarak programlama, konfigürasyon ve sorun giderme konusunda onlara, daha içgüdüsel bir yaklaşım sağlar.

İş gücüne giren yeni nesil yazılımcılar, akıllı telefon çağında büyüdü. Her şeyi sıfırdan geliştirmek yerine modern programlama dillerine ve geliştirici kiti ortamında çalışmaya alışkınlar. Aslında, bir çözüm oluşturmak için bir kütüphane veya depodaki kod öğelerini muhtemelen en rahat şekilde birleştirirler.

Şekil 3: Edge kontrolörler hem kod yazılımını hem de mobil bilgisayar tabanlarını destekler.

Kontrolörler beceri boşluğunu doldurur. En yeni EDGE kontrol otomasyon platformları, beceri eksikliklerini iki şekilde ele alır. Bunlardan birincisi, genç çalışanlardır. Okullarında veya eğitimlerinde aşina oldukları araçları ve dilleri kullanan kişiler, bu yapıların kullanıldığı bir geliştirme ortamında daha rahat olacak ve daha iyi performans gösterecek. İkincisi, EDGE kontrolün yetenekleridir. Sistemleri çalıştırma ve bakımıyla daha yeni ekiplere yardımcı olmak için veritabanı ve yönlendirici algoritmaları oluşturmanın iyi bir yoludur. Şirketler; daha küçük bir uzman grubuna güvenebilir ve ekibin geri kalanını güçlendirmek için analitik ve algoritmalar konusunda tavsiyelerde bulunarak, uzmanlarının verimliliklerini artırabilir.

Edge Kontrolör ve Siber Güvenlik

EDGE kontrolörler yukarıda bahsettiğimiz yeteneklerine ek olarak, mevcut dijital çağın bir diğer önemli eksikliğini de gidermek durumundadır. Bu, standart PLC’ lerde eksik olan siber güvenlik koruma alt yapısıdır. Çoklu platform bağlantısı ve analitik yetenekleriyle EDGE kontrolörler, geleneksel otomasyon uzmanları ve IT işleticileri için güvenlik endişeleri yaratabilir. Standart bir güvenlik stratejisi olarak IT ve OT nin ayrı ağlar kullanmasına alışkın olan geliştiriciler, daha açık ağlarla başa çıkmada rahat olmayabilir. Birçok eski otomasyon platformunda siber güvenlik bir öncelik olarak kabul edilmeden geliştirildi ve siber güvenlik ele alındığında, bu sistemlerin bir çoğunun yeterli veri ve sistem güvenliğini sağlamaktan uzak olduğu kolayca görülebilir.

Oysa günümüzde siber güvenlik, en önemli konuların başında gelmektedir. Edge kontrolör ve yazılım ürünleri tedarikçileri şunları yapabilmelidir:

  • Port tanımlama ve kapatma
  • Cihazlarını güvenilir bileşenleri ve tedarikçileri kullanarak oluşturma
  • Güvenilir platform modülü (MTP) teknolojisi gibi donanım tabanlı güvenlik teknolojilerine sahip olma
  • Yazılım bütünlüğünü garantilemek için dijital olarak imzalanmış ve şifrelenmiş ürün yazılımı kullanma
  • TLS 1.2 / 1.3 tabanlı şifreleme kullanma
  • HTTPS, FTTPS tabanlı web arayüzleri sunma vb…

Çift MAC ID yapısı ile donanımsal olarak da yeterli izolasyonu temin etme.

Otomasyon ürün sağlayıcıları; güçlü IT tipi güvenlik alt yapısını, operasyon teknolojisi (OT) kullanıcılarının uygulamasını da kolaylaştırmak için doğru araçları sağlamalıdır.

Edge Kontrolör Performans Kriterleri

WAGO olarak başladığımız, EDGE kontrolör temininde sağladığımız temel özellikler şunlardır;

  • Edge Kontrolör ve Edge PC seçenekleri
  • Multi cloud bağlantı desteği
  • CoDeSys ve Linux işletim sistemleri
  • Onboard Ethernet, Can ve Modbus bağlantısı
  • A9, 1 GHz işlemci, 2 GB Ram, 4GB eMMC
  • HDMI bağlantısı ve harici hoparlör için ses çıkışı
  • Tam entegre, ISO 27001’e uyumlu Siber güvenlik paketi
  • SAP Cloud, Microsoft Azure, AWS Cloud sertifikalı bağlantı altyapısı
  • Ve daha bir çok özellik….

CEVAP VER

Please enter your comment!
Please enter your name here

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.