WirelessHART – bezprzewodowy standard komunikacji przemysłowej stosowany w automatyce procesowej (m.in. do łączenia urządzeń pomiarowych i wykonawczych z systemami sterowania), będący bezprzewodowym rozszerzeniem technologii HART i opisany w normie IEC 62591. Standard wykorzystuje pasmo 2,4 GHz (ISM) oraz warstwę fizyczną zgodną z IEEE 802.15.4, a niezawodność transmisji uzyskuje m.in. dzięki pracy w topologii sieci mesh, synchronizacji czasu, komunikacji w szczelinach czasowych i skakaniu po kanałach.
Zastosowania WirelessHART jest wykorzystywany głównie do uruchamiania lub rozbudowy pomiarów procesowych tam, gdzie prowadzenie okablowania jest utrudnione, kosztowne albo nieuzasadnione organizacyjnie (np. w rozległych instalacjach, na obiektach modernizowanych, przy pomiarach pomocniczych). W praktyce parametry pracy (np. częstotliwość odświeżania pomiaru) dobiera się zwykle jako kompromis między wymaganiami aplikacji a oczekiwaną żywotnością zasilania bateryjnego urządzeń polowych.
Standaryzacja WirelessHART został ujęty w normie IEC 62591, która definiuje m.in. warstwę fizyczną, warstwę łącza danych, warstwę aplikacyjną, zarządzanie siecią oraz mechanizmy bezpieczeństwa. Druga edycja IEC 62591:2016 zastąpiła pierwszą edycję z 2010 roku. Informacje o przyjęciu WirelessHART jako standardu IEC były relacjonowane także w polskich serwisach branżowych.
Ogólna architektura systemu Sieć WirelessHART jest zwykle budowana wokół bramy (gateway), która pośredniczy między bezprzewodową siecią urządzeń polowych a siecią zakładową (systemem nadrzędnym). W typowych wdrożeniach spotyka się: urządzenia polowe WirelessHART (czujniki, przetworniki), adaptery pozwalające dołączyć wybrane urządzenia przewodowe do sieci bezprzewodowej, bramę integrującą komunikację z systemami automatyki.
Stos komunikacyjny i praca sieci WirelessHART wykorzystuje w warstwie fizycznej rozwiązania IEEE 802.15.4 w paśmie 2,4 GHz, natomiast powyżej definiuje własne mechanizmy dostępu do medium i sieciowania, dostosowane do wymagań przemysłowych (m.in. deterministycznego planowania komunikacji). W warstwie łącza danych istotnym elementem jest podział czasu na szczeliny (typowo 10 ms) i praca według z góry zaplanowanego harmonogramu transmisji (TDMA), co ma ograniczać kolizje oraz ułatwiać oszczędzanie energii w urządzeniach zasilanych bateryjnie.
Sieci mesh i niezawodność transmisji WirelessHART wykorzystuje topologię sieci mesh, w której pakiety mogą być przekazywane wieloskokowo przez węzły pośredniczące, co pozwala uzyskać redundancję ścieżek i odporność na lokalne zaniki sygnału lub przeszkody. W dokumentach inżynierskich podkreśla się rolę mechanizmów czasowych, częstotliwościowych i przestrzennych (m.in. redundantne trasy) w podnoszeniu niezawodności transmisji w warunkach przemysłowych.
Praca w paśmie 2,4 GHz i przeskakiwanie po kanałach W celu ograniczania wpływu zakłóceń WirelessHART stosuje przeskakiwanie po kanałach (channel hopping) oraz mechanizmy doboru kanałów, a w ramach pracy w paśmie 2,4 GHz typowo wykorzystuje 15 kanałów. W literaturze opisuje się także stosowanie list kanałów wykluczonych (channel blacklisting) jako jednego z narzędzi radzenia sobie z uporczywą interferencją.
Bezpieczeństwo Specyfikacja WirelessHART obejmuje mechanizmy kryptograficzne przewidziane do ochrony transmisji w sieci, w tym szyfrowanie AES-128 w trybie CCM oraz model kluczy (m.in. klucze sesyjne i wspólny klucz sieciowy używany m.in. do transmisji rozgłoszeniowych). W literaturze technicznej podkreśla się także powiązanie bezpieczeństwa z planowaniem komunikacji i zarządzaniem siecią (np. zestawianie łączności i dystrybucja parametrów dołączenia urządzenia do sieci).
Zobacz też IEEE 802.15.4
Przypisy
Bibliografia
Linki zewnętrzne WirelessHART – informacje o technologii w serwisie FieldComm Group IEC 62591:2016 – opis normy w sklepie IEC
Kategoria:Automatyka Kategoria:Sieci bezprzewodowe