Revolution Pi Teknik Rehberi

Günümüz endüstriyel otomasyon dünyası, uzun yıllardır belirgin bir ikilemle karşı karşıyadır: Bir yanda, son derece güvenilir, sağlam ve endüstriyel standartlara tam uyumlu, ancak kapalı ekosistemlere sahip, tescilli ve yüksek maliyetli geleneksel PLC sistemleri; diğer yanda ise Raspberry Pi gibi inanılmaz esnek, düşük maliyetli ve devasa bir açık kaynak topluluğuna sahip, ancak endüstriyel sahanın zorlu koşullarına (titreşim, toz, elektromanyetik gürültü, -25°C ila +55°C çalışma sıcaklığı) dayanıksız hobi kartları.

Revolution Pi, KUNBUS tarafından Almanya'da geliştirilip üretilen ve bu iki dünya arasındaki boşluğu doldurmak için tasarlanmış, Raspberry Pi Compute Module tabanlı gerçek anlamda endüstriyel bir IPC (Endüstriyel PC) platformudur. Platformun temel felsefesi, "açık kaynak esnekliğini endüstriyel güvenilirlikle buluşturmaktır".

Bu platform, "DIN rayına monte edilmiş bir Raspberry Pi" olmanın çok ötesinde, EN 61131-2 (PLC standardı) ve EMC uyumluluğu gibi zorlu endüstriyel standartları karşılamak üzere sıfırdan tasarlanmış bütünleşik bir sistemdir.

Bölüm 1: Temel Felsefe ve Benzersiz Mimari

Revolution Pi'yi standart bir IPC veya Raspberry Pi'den ayıran iki temel mimari özelliği vardır: PiBridge omurgası ve merkezi süreç görüntüsü.

1.1. PiBridge Mimarisi: Determinizmin Donanımsal Garantisi

Platformun endüstriyel uygunluğunun temel taşı PiBridge omurgasıdır. Bu, modüller arası basit bir konnektör değil, kasıtlı olarak tasarlanmış bir çift veri yolu mimarisidir.

Endüstriyel kontrolde "determinizm" (işlemlerin öngörülebilir ve tutarlı zaman dilimlerinde gerçekleşmesi) hayati önem taşır. Eğer yüksek hızlı I/O verisi ile yüksek bant genişlikli ağ verisi (örn. bir dosya transferi veya PROFINET trafiği) aynı veri yolu üzerinde çarpışırsa, kritik bir I/O güncellemesi gecikebilir ve bu da süreç hatasına veya tehlikeli bir duruma yol açabilir.

PiBridge bu sorunu şu şekilde çözer:

1. Hızlı Şerit (RS485 Veri Kanalı): Tüm kritik ve deterministik I/O modülleri (DI, DO, AIO vb.) için hızlı ve özel bir RS485 veri kanalı kullanır.
2. Veri Şeridi (Ethernet Kanalları): Yüksek bant genişliğine sahip ağ geçidi (Gateway) modülleri (PROFINET, EtherCAT vb.) için 2 adet bağımsız 100 Mbps Ethernet kanalı kullanır.

Bu ayrım sayesinde, cihaz üst düzey IT sistemleriyle yoğun veri alışverişi yaparken bile, milisaniyelik kontrol döngüleri kesintiye uğramaz.

1.2. PiCtory ve Merkezi Süreç Görüntüsü (Process Image)

Revolution Pi'nin yazılım dehası, "süreç görüntüsü" adı verilen merkezi bir bellek alanında yatar. PiCtory, bu sistemi yapılandırmak için kullanılan tarayıcı tabanlı, grafiksel bir araçtır.

Kullanıcı, PiCtory aracılığıyla modülleri sürükle-bırak yapar ve "Sol taraftaki 1. modül bir DIO, adı 'Motor_Kontrol'" gibi sembolik isimler atar. Arka planda çalışan piControl sürücüsü bu yapılandırmayı okur ve bellekte bu yapıya karşılık gelen "süreç görüntüsünü" oluşturur.

Bunun avantajı donanım soyutlamasıdır (hardware abstraction). Artık bir Python betiği, bir CODESYS programı veya bir C++ uygulaması, fiziksel pinlerle doğrudan uğraşmak yerine, bu süreç görüntüsündeki "Motor_Kontrol.O_1" gibi anlamlı isimlerle etkileşime girer. Bu sayede, gelecekte donanım topolojisi değişse bile (örneğin modüllerin sırası değişse), yazılım kodunu değiştirmeye gerek kalmaz; sadece PiCtory'de yapılandırmayı güncellemek yeterlidir.

Bölüm 2: Donanım Portföyü: Temel Modüller

Revolution Pi portföyü, farklı ihtiyaçlara yönelik üç ana aileye ayrılmıştır.

2.1. RevPi Connect Ailesi (Amiral Gemisi: IIoT ve Edge)

Amiral gemisi serisi olan RevPi Connect, OT (Operasyonel Teknoloji) ve IT (Bilgi Teknolojisi) dünyaları arasında bir köprü kurmak için tasarlanmıştır. Yüksek performanslı bir IIoT ağ geçidi, edge cihazı ve güçlü bir kontrolör olarak konumlandırılmıştır.

Temel Özellikler: En belirgin özelliği, ağ segmentasyonu (makine ağını kurumsal ağdan ayırma) için hayati önem taşıyan iki adet fiziksel Ethernet portuna sahip olmasıdır. Ayrıca dahili RS485 arayüzü de bulunur.

Modeller:

• RevPi Connect 5: Ailenin en yeni ve en güçlü üyesi. Raspberry Pi CM5 (2.4 GHz Cortex-A76) tabanlıdır. 4/8 GB LPDDR4X RAM, 2 x 1 Gbps Ethernet, opsiyonel CAN FD portları ve TPM 2.0 güvenlik çipi sunar.
• RevPi Connect 4: Önceki nesil yüksek performanslı model. Raspberry Pi CM4 (1.5 GHz Cortex-A72) tabanlıdır. 2/4/8 GB RAM, 2 x 1 Gbps Ethernet ve TPM 2.0 güvenlik çipi bulunur.
• RevPi Connect S / SE: Maliyet optimizasyonlu ağ geçidi modeli. Raspberry Pi CM4S (1.5 GHz Cortex-A72) tabanlıdır. 1 GB RAM ve 2 x 100 Mbps Ethernet portu sunar.

2.2. RevPi Core Ailesi (Kompakt Kontrolör)

Geleneksel PLC benzeri görevler, gömülü makine kontrolü ve kompakt pano uygulamaları için ideal, uygun maliyetli ve modüler seridir.

Temel Özellikler: Tek bir Ethernet portuna ve daha dar bir DIN rayı form faktörüne sahiptir.

Modeller:

• RevPi Core S / SE: CM4S (1.5 GHz Cortex-A72) işlemci, 1 GB RAM ve 1 x 100 Mbps Ethernet portu ile temel kontrol ve veri toplama görevleri için tasarlanmıştır.

2.3. RevPi Flat Ailesi (Bina Otomasyonu ve Sabit I/O)

Bina otomasyonu ve enerji yönetimi gibi özel uygulamalar için tasarlanmış, modüler olmayan bir cihazdır.

Temel Özellikler: Alt dağıtım panolarına uygun yassı bir form faktörüne, sabit (genişletilemez) bir I/O setine, 4 adet Ethernet portuna, dahili WiFi/BT ve TPM 2.0 güvenlik çipine sahiptir.

2.4. Kritik Karar: 'S' ve 'SE' Varyant Farkı

Hem Core hem de Connect serilerinde bulunan 'S' ve 'SE' takıları, bir projenin kaderini belirleyebilecek kritik bir donanım farkını belirtir:

Bölüm 3: Genişletme Modülleri (I/O, Gateway ve Con)

RevPi'nin modüler yapısı, sistemin PiBridge omurgası üzerinden kolayca genişletilmesini sağlar.

I/O Modülleri

Sisteme sensör ve aktüatör bağlamak için kullanılır.

• Dijital Modüller (DI, DO, DIO): 16 dijital giriş, 16 dijital çıkış veya 14 giriş/14 çıkış seçenekleri sunar.
• Analog Modüller (AIO, MIO): Hassas ölçüm için kullanılır. RevPi AIO, 4 analog giriş (voltaj/akım), 2 analog çıkış ve 2 RTD (Pt100/1000) kanalı sunar. RevPi MIO ise 8 analog giriş, 8 analog çıkış ve 4 yapılandırılabilir dijital I/O sunar.
• Röle Modülleri (RO): Yüksek akım kapasiteli yükleri doğrudan anahtarlamak için 4 adet röle çıkışı sağlar.

Ağ Geçidi (Gateway) Modülleri

RevPi'yi endüstriyel fieldbus ağlarına bağlar. PROFINET, EtherCAT, EtherNet/IP ve PROFIBUS gibi protokolleri destekler. (Tekrar hatırlatma: Yalnızca 'S' serisi temel modüllerle uyumludur).

Con Modülleri (ConBridge)

RevPi Connect S/SE modellerine özeldir. Bu modüller PiBridge'i değil, temel modülün sağ tarafında bulunan özel ConBridge konnektörünü kullanır.

• Con CAN: Sisteme bir CAN veriyolu arayüzü ekler.
• Con M-Bus: Kablosuz M-Bus (868 MHz veya 169 MHz) protokolünü destekler; genellikle sayaç okuma için kullanılır.

Bölüm 4: Yazılım ve Programlama Evreni

Revolution Pi'nin "açık" doğası, geliştiricilere tam bir özgürlük sunar. Cihazlar, gerçek zamanlı yama (real-time patch) içeren standart bir Raspberry Pi OS (Debian tabanlı) ile gelir. Tam kök (root) erişiminiz vardır.

4.1. CODESYS (Geleneksel OT Dünyası)

RevPi, CODESYS Runtime çalıştırarak tam teşekküllü bir Soft PLC'ye dönüşür. Geleneksel otomasyon mühendisleri, bildikleri Ladder Diagram (LD) veya Structured Text (ST) gibi IEC 61131-3 dillerinde programlama yapabilirler.

4.2. Node-RED (IIoT Köprüsü)

IIoT ağ geçidi uygulamaları için ideal, görsel, akış tabanlı bir programlama aracıdır. Farklı cihazlar, API'ler ve bulut servisleri arasında veri akışını (MQTT, OPC UA vb.) sağlamak için mükemmeldir.

4.3. Python (Veri Bilimi & Edge)

Platformun en esnek programlama dilidir. RevPiModIO kütüphanesi ile süreç görüntüsüne kolayca erişilir. NumPy, Pandas gibi kütüphanelerle birleştiğinde, RevPi'yi sadece kontrol eden değil, aynı zamanda veriyi yerel olarak analiz eden, anormallik tespiti yapan veya makine öğrenmesi modelleri çalıştıran bir edge bilişim cihazına dönüştürür.

4.4. C/C++ (Yüksek Performans)

Maksimum performans ve en düşük gecikme için, C/C++ ile doğrudan /dev/piControl aygıt dosyası üzerinden süreç görüntüsüne erişilebilir.

4.5. Modern IT Entegrasyonu (Docker & Bulut)

• Docker: Uygulamalarınızı ve tüm bağımlılıklarını "konteyner" içine paketlemenize olanak tanır. Bu, yazılımı bir cihazdan diğerine sorunsuzca dağıtmayı ve farklı uygulamaları (örn. CODESYS ve Python) birbirini etkilemeden izole bir şekilde çalıştırmayı sağlar.
• Filo Yönetimi (Balena): Sahaya dağılmış yüzlerce cihazı merkezi olarak yönetme, izleme ve OTA (Over-the-Air) güncellemeler gönderme imkanı sunar.
• Bulut Platformları: Revolution Pi, Microsoft Azure IoT Edge ve AWS (Amazon Web Services) gibi büyük bulut platformları ile entegrasyon için sertifikalıdır ve belgelenmiştir.

Bölüm 5: Projeniz için Doğru Modeli Seçme Rehberi

Doğru temel modülü seçmek, sadece I/O sayısını saymaktan ibaret değildir. Kararınızı, Toplam Sistem İş Yükü analizine dayandırmalısınız.

5.1. Toplam Sistem İş Yükünü Anlamak

Toplam yükü 4 bileşen oluşturur:

1. I/O İşleme Yükü: Ne kadar çok genişletme modülü varsa, PiBridge üzerinde o kadar çok veri işlenir.
2. Kontrol Mantığı Karmaşıklığı: Basit bir mantık ile PID döngüleri veya hareket kontrolü arasında büyük bir CPU farkı vardır.
3. İletişim & Protokol Yığını (Gizli Yük): Genellikle en çok göz ardı edilen yüktür. Hiç I/O'su olmayan bir ağ geçidi (Gateway) görevi, örneğin PROFINET ile şifreli OPC UA arasında veri dönüştürmek, 100 I/O'luk bir kontrol görevinden çok daha fazla CPU yükü oluşturabilir. Bu tür yoğun ağ görevleri, Gigabit Ethernet'e sahip Connect 4/5 modellerini gerektirebilir.
4. Uygulama & Edge İşleme: Cihaz üzerinde çalışan ek görevler (Docker konteynerleri, web sunucusu, veri kaydı).

5.2. 5 Adımlı Pratik Seçim İş Akışı

Doğru modeli bulmak için bu 5 adımı izleyin:

Adım 1: Modülerlik ve Form Faktörü

• Soru: Sabit I/O'lu, yassı bir cihaza mı ihtiyacınız var?
• Cevap: Evet → RevPi Flat S'i değerlendirin. Hayır / Genişletme lazım → Adım 2'ye geçin.

Adım 2: Fieldbus Ağ Geçidi İhtiyacı

• Soru: PROFINET, EtherCAT, PROFIBUS vb. bir ağ geçidi modülü kullanacak mısınız?
• Cevap: Evet → 'SE' modelleri elenir. Sadece Core S, Connect S, Connect 4 veya Connect 5 seçebilirsiniz. Hayır → Tüm modeller uygundur.

Adım 3: Bağlantı Arayüzleri

• Soru: İki ayrı Ethernet ağına mı ihtiyacınız var (IT/OT ayrımı)?
• Cevap: Evet → RevPi Connect veya RevPi Flat serisi seçilmelidir.
• Soru: 100 Mbps'den yüksek (Gigabit) ağ hızına mı ihtiyacınız var?
• Cevap: Evet → Connect 4 veya Connect 5 seçilmelidir.
• Soru: RS485 veya CAN FD portuna mı ihtiyacınız var?
• Cevap: RS485 → Connect veya Flat. CAN FD → Connect 5.

Adım 4: Performans Değerlendirmesi (İş Yükü)

• Düşük Yük: Basit kontrol, az I/O, minimal iletişim → Core S/SE yeterlidir.
• Orta Yük: Karmaşık kontrol VEYA orta düzey iletişim (örn. OPC UA sunucusu) → Connect S/SE iyi bir taban sağlar.
• Yüksek Yük: Yoğun hesaplama, eş zamanlı protokoller (örn. PROFINET + MQTT), Docker uygulamaları → Connect 4 önerilir.
• Çok Yüksek Yük / Geleceğe Hazırlık: En yüksek ağ verimi, makine öğrenmesi, edge AI → Connect 5 en doğru seçimdir.

Adım 5: Ek Kriterler (Güvenlik)

• Soru: Kriptografik anahtar koruması için donanımsal TPM 2.0 çipi gerekiyor mu?
• Cevap: Evet → Connect 4, Connect 5 veya Flat S seçilmelidir.

Bölüm 6: Özet Karar Matrisi ve Sonuç

Aşağıdaki tablo, seçim sürecini hızlandırmak için bir özet sunmaktadır:

Temel Gereksinim	Connect 5	Connect 4	Connect S/SE	Core S/SE	Flat S
PROFINET/EtherCAT Gateway Desteği	✓	✓	S: ✓ / SE: ✗	S: ✓ / SE: ✗	✗
>100 Mbps Ethernet (Gigabit)	✓	✓	✗	✗	✗
İki Ayrı Ethernet Ağı	✓	✓	✓	✗	✓
Dahili RS485 Arayüzü	✓	✓	✓	✗	✓
Yüksek Güvenlik (TPM 2.0 Çipi)	✓	✓	✗	✗	✓
Modüler Genişletme Gerekli	✓	✓	✓	✓	✗
Yoğun Ağ/Protokol Yükü	✓	✓	△	✗	△

Açıklama: (✓: Tam Uygun, △: Orta Düzey Uygun, ✗: Uygun Değil)

Son Tavsiye: Geleceğe Hazırlık İlkesi

Endüstriyel sistemler genellikle 10-15 yıl kullanılır. Sadece bugünün minimum gereksinimlerini karşılayan en düşük maliyetli modeli seçmek cazip gelse de, bu, gelecekteki bir yazılım güncellemesi veya ek özellik talebi karşısında yetersiz kalabilir. Projenin gelecekteki büyüme potansiyelini destekleyecek ve donanım değişikliği gerektirmeyecek bir modeli (örneğin Connect S yerine Connect 4 seçmek) tercih etmek, uzun vadede mühendislik ve duruş süresi maliyetlerinden tasarruf sağlayan akıllıca bir yatırımdır.