Modbus TCP haberleşme protokolü ile aygıt yazılımı güncellenebilen arm tabanlı modbus tcp uzak giriş-çıkış cihazı tasarımı
Arm based modbus TCP distributed input-output device design with updatable firmware via modbus TCP communication protocol
Yazar: BARIŞ DEMİRBAŞ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ONUR AKBATI
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Mikrodenetleyiciler = Microcontroller ; PLC = Programmable logic controller ; Protokoller = Protocols

Özet:
Günümüzde, PLC içeren otomasyon sistemleri beyaz eşya, tekstil ve otomotiv endüstrisi gibi birçok alanda kullanılmaktadır. PLC'ler Modbus TCP/IP, Modbus RTU, Profinet, Profibus, EtherCAT vb. gibi çeşitli iletişim protokollerini kullanır. Modbus TCP/IP, erişilebilirliği ve birçok endüstriyel cihazla uyumluluğu nedeniyle bu protokollerin en yaygın kullanılanlarından biridir. PLC'ler sayesinde sistemler uzaktan kontrol edilebilir ve izlenebilir. Uzaktan izleme ve kontrol edebilme gerekliliğinin yanı sıra, uzaktan yazılım güncelleme ihtiyacı da ortaya çıkmıştır. Bu çalışmada, PLC'lere alternatif olarak kullanılabilecek, düşük maliyetli, Modbus TCP/IP haberleşme protokolü uyumlu ve uzaktan yazılımı güncellenebilen ARM tabanlı bir giriş-çıkış cihazı tasarımı ve uygulaması sunulacaktır. Tasarlanan cihaz, Modbus TCP/IP protokolü kullanan otomasyon sistemlerine entegre edilerek standart bir PLC olarak kullanılabilmektedir. Cihaza bağlı giriş ve çıkışlar endüstriyel otomasyon programları veya herhangi bir Modbus TCP/IP master simülatörü kullanılarak okunabilir ve kontrol edilebilir. Tüm Modbus TCP/IP fonksiyon kodları cihaz tarafından desteklenmektedir. Cihaz hata durumunda, oluşan hatanın durumuna göre ilgili Modbus TCP/IP hata koduyla master cihaza cevap verir. Cihazın uygulama modu ve yazılım güncelleme modu olarak iki modu bulunmaktadır. Cihaz uygulama modu aktif iken standart bir PLC gibi çalışmaktadır. Yazılım güncelleme modu aktif iken ise cihaz yazılımı, Modbus TCP/IP haberleşme protokolü kullanılarak, özel olarak tasarlanmış bir kullanıcı arayüzü aracılığıyla kullanıcı tarafından güncellenir. Yazılım güncelleme kullanıcı arayüzüne endüstriyel otomasyon programları üzerinden erişilebilmektedir.

Abstract:
Currently, automation systems containing PLC are used in various areas of industry such as white goods, textile, automotive industry, etc. PLCs use various communication protocols such as Modbus TCP/IP, Modbus RTU, Profinet, Profibus, EtherCAT etc. Modbus TCP/IP is one of the most widely used of these protocols because of its openness and compatibility with a wide range of industrial devices. By means of PLCs, systems can be controlled and monitored remotely. Apart from the necessity of being able to monitor and control remotely there has also been a need for remote software updating. In this study, ARM based Modbus TCP/IP IO Device design and implementation, which can be used as a Modbus TCP/IP compatible, remotely updatable and lowcost alternative to PLCs, will be presented. The designed device can be used as a standard PLC by integrating into automation systems which using Modbus TCP/IP protocol. Inputs and outputs connected to the device can be read and controlled using industrial automation programs or any Modbus TCP/IP master simulator. All Modbus TCP/IP function codes are supported by the device. In case of error, the device responds to master device with the relevant Modbus TCP/IP error code according to the error. The device has two modes as application mode and software update mode. When the application mode is active, the device works like a standard PLC. When the software update mode is active the firmware is updated by the user via a specially designed user interface using the Modbus TCP/IP communication protocol. The software update user interface can be accessed through the industrial automation programs.