WirelessHART

Proses endüstrisinde güvenilir kablosuz iletim

WirelessHART logosu

HART (Highway Addressable Remote Transducer) proses endüstrisinde global bir standarttır. Tüm dünyada 30 milyonu aşkın HART uyumlu cihaz çalışmaktadır. Tam potansiyeli cihazların sadece %10'u tarafından kullanılmaktadır.

WirelessHART standardı HART Foundation tarafından kullanıcıların HART uyumlu cihazların kapasitelerini daha iyi kullanmasını sağlamak için geliştirilmiştir. Phoenix Contact WirelessHART ürünleri mevcut uygulamalara hızlı entegrasyon sağlamak için tasarlanmıştır.

WirelessHART: endüstriyel uygulamalar için ilk kablosuz standart

2007'de HART Haberleşme Kurumu endüstriyel uygulamalar için ilk kablosuz standardı geliştirdi. WirelessHART HART 7'nin bir alt kümesi olup enerji verimli bir kablosuz teknolojidir ve 4 - 20 mA sinyal kablolarını ortadan kaldırarak veya arttırarak proses ölçüm uygulamaları için tasarlanmıştır.

WirelessHART standardı dayanıklı ve güvenilir bir teknolojiyi baz alır. Birkaç konfigürasyon parametresiyle ve neredeyse tüm cihazlarla kolayca kullanılabilir.

Global kablosuz teknoloji

10 mW kablosuz alıcı-vericili IEEE 802.15.4 kablosuz modül formunda WirelessHART'lı kablosuz iletim dünya çapında lisans gerektirmeyen 2.4 GHz ISM frekans bandında kullanılabilir. 802.15.4 ve ZigBee'ye uygun kablosuz modüller enerji verimli kablosuz ağların temelidir.

WLAN ve WirelessHART kanallarının karşılaştırması

WLAN ve WirelessHART kanallarının karşılaştırması

WirelessHART protokolü OSI modelinin ilk dört katmanını kullanır ve düşük güç tüketimiyle diğer kablosuz sistemlere göre ciddi avantajlar sunar. Güvenli paralel çalışma sağlar ve kablosuz kanalların optimum yönetimi için çeşitli olanaklar sunar.

Bu DSSS ve FHSS frekans dağılımı ve frekans atlama yöntemini, CCA (Clear Channel Assessment) teknolojisini, kısa iletim sürelerini ve kara liste işlevinin kombinasyonunu içerir.

Tam örgüsel ağlar

Kendi kendini iyileştiren tam örgüsel ağ  

Kendi kendini iyileştiren tam örgüsel ağ

WirelessHART'ın temel özelliği örgüsel ağları oluşturmak ve konfigüre etmektir. Böylece ağdaki her nihai cihazın farklı kanallar üzerinden yedekli haberleşmesi mümkün olur. Burada açık hava menzili yaklaşık 250 metredir ve sistemin fiziksel boyutu genellikle 50 ila 100 metredir.

Bu her an tam işlevsel ve kullanıma hazır ağ nodları olmasını garantiler. Tam örgüsel ağlar kendilerini tam otomatik organize eder. Değişen ortam şartlarında bile uzun süreli güvenilir ve öngörülebilir olmalarını sağlayan kendi kendini iyileştirme özelliğine sahiptirler.

Örgüsel ağlardaki cihazlar diğer cihazları otomatik algılayabilir, kablosuz sinyalin gücünü ölçer ve senkronizasyon ve frekans atlama verilerini toplar. Duruma göre diğer cihazlara olan bağlantıyı sağlayıp kesebilirler. Ağ ve ağ nodlarının özel ID'leri vardır. Bunlar birçok ağın paralel çalışmasını sağlar ve verilerin yanlışlıkla paylaşılmasını veya sinyallerin yanlış yönlendirilmesini önler.

Zaman senkronlu haberleşme

Hatasız bir kablosuz kanal yönetimi ve tam işlevsel ağın kurulumu veri iletiminde hassas zamanlamaya dayanır.

WirelessHART ağları spektrumun zaman içinde nasıl kullanılacağını Time Division Multiple Access (TDMA) ile yönetir. Her iletim 10 ms'lik pencerede (zaman slotu) ve 15 kanaldan birinde çok hassas bir zamanlamayla gerçekleşir. Haberleşme olmazsa cihazlar enerji tasarrufu için bekleme moduna geçer (birçok cihaz pille çalışır).

Güvenli bilgi transferi

Bilgi güvenliği şifreleme, doğrulama ve veri bütünlüğü işlevleriyle garantilenir. 128-bit AES şifreleme veriyi üçüncü şahısların yetkisiz erişimlerine karşı korur.

Doğrulama adımında gönderici kimliğinin doğruluğu 32 bit Mesaj Bütünlük Kodları (MIC) ile korunan paket kaynağı adreslerini baz alarak yapılır. Bütünlük garantisi bilginin değişmeyen MIC ile iletilmesini de sağlar. Ayrıca frekans atlama rastgele atlama sırası nedeniyle belirli bir veri güvenliği seviyesi sağlar.

WirelessHART ağları

Güvenli ağın oluşmasını sağlamak için tüm cihazlar ağa katılmadan doğrulanmak zorundadır. Ağ cihazları düzenli olarak ağ bilgisini küçük paketler halinde (beacons) gönderir ve yayınlar.

Ağa katılmak için yeni bir cihaz önce bu paketlerden birini almalıdır. Beacon alındığında yeni cihaz üst seviye WirelessHART ağ yönetcisisine katılım talebi gönderir.

Yeni ağ cihazları için doğrulama süreci

Yeni ağ cihazları için doğrulama süreci

Katılım isteği cihazların programlanan ağ ID'si, katılım anahtarı ve diğer tanımlayıcı bilgilerden oluşur. Eğer ağ ID'si ve katılım anahtarı ağ yöneticisi tarafından kabul edilirse yeni cihaza, ağdaki haberleşme kanalına ve cihazın bilgi göndermesi gereken zaman slotlarına doğrulama bilgisi gönderir.

Bundan sonra cihaz tümüyle ağa katılır ve veri aktarmaya ve yayınlamaya başlar.

Üç WirelesHART cihaz tipi

WirelessHART gatewayWirelessHART ölçüm cihazıWirelessHART adaptörü
WirelessHART gatewayWirelessHart ölçüm cihazıWirelessHART adaptörü
Fonksiyonların kapsamıKablosuz erişim noktası
+
Ağ yöneticisi
+
Gateway
Kablosuz modül
+
Ölçüm modülü
+
Güç kaynağı
Kablosuz modül
+
Mevcut
cihazların bağlantısı
Uygulama alanıHost sistemine bağlantıKablosuz ölçümKablolu ölçüm
cihazlarının WirelessHART'a bağlantısı

HART standardına göre WirelessHART adı verilen gateway üç komponentten oluşur:

  1. Saha cihazlarını bağlayan kablosuz modül (kablosuz erişim noktası).
  2. Ağ bağlantılarını kontrol eden merkezi kontrol ünitesi olarak çalışan yazılım (ağ yöneticisi) ağ güvenliğini sağlar ve saha cihazlarını doğrular. Ağ yöneticisi ağdaki veri trafiğini optimize eder ve her cihaza istenilen aralıkta veri iletmesi için gerekli kaynakları sağlar.
  3. Ağ geçidi sistem ağı veya host sistemiyle WirelessHART ağı arasında arayüz olarak çalışan gateway. Bu üç komponent tek bir pakette toplanır veya birlikte herhangi bir kombinasyonda kullanılabilir ve birçok veri noktası da ekleme imkanı sunar.

WirelessHART cihazları (genellikle kablosuz ölçüm cihazları) ölçüm veya izleme fonksiyonlarıyla kombine olan bir kablosuz modülden oluşur. Mevcut sistemlerin kolayca genişletilmesini ve yeni sistemlerde anında kullanılmasını sağlar.

Kablo maliyetleri veya çevresel kısıtlamalar nedeniyle önceden erişilemeyen ölçüm noktaları artık kolayca entegre edilebilir. WirelessHART cihazları güneş, kablo, döngü veya pilden beslenebilir.

WirelessHART adaptörü mevcut kablolu HART cihazları WirelessHART ağına bağlamak için kullanılır. Adaptör mevcut 4 - 20 mA kabloya bağlanarak HART sinyalini alırken işlevini sürdürür.

Bir WirelessHART adaptörüyle birden çok cihazdan HART sinyali toplamak mümkündür, böylece montaj maliyetleri düşer. WirelessHART adaptörleri döngü, kablo veya pilden beslenebilir. Adaptörlerin birincil uygulaması HART kapasitesi olmayan host'a bağlı önceden monte edilen HART cihazlarından HART sinyallerini almaktır.

Phoenix Contact Elektronik Tic. Ltd. Şti.

Kısıklı Mah. Hanım Seti Sok. No:38/A
34692 B. Çamlıca - Üsküdar
İstanbul/Türkiye
Mersis:0729002180800018
+90 216 225 4300

Bu web sitesi çerez kullanır, sitemizi kullanmaya devam ederek çerez politikasımızı kabul etmiş sayılırsınız. Daha fazla bilgi için lütfen gizlilik politikamızı okuyun.

Kapat