Įvadas į belaidį HART protokolą
Belaidis HART standartas
„WirelessHART“ ryšio specifikaciją 2008 m. rugsėjį oficialiai pripažino Tarptautinė elektrotechnikos komisija (IEC) ir ji tapo IEC tarptautiniu pramoninio belaidžio ryšio standartu (IEC 62591). Ji gali atitikti procesų pramonės patikimumo, apsaugos nuo trukdžių ir apsaugos nuo trukdžių reikalavimus realaus laiko gamyklinėse programose. Saugumo, tinklo lankstumo ir suderinamumo reikalavimai.
„WirelessHART“ tinklai palaiko daugybę įvairių gamintojų įrenginių, o produktus reikėtų suskirstyti į 5 skirtingus produktų tipus:
1 pav. „WirelessHART“ tinklo įrenginių tipai
• Lauko įranga: pagrindinė įranga, kuri įgyvendina vietoje atliekamas jutimo ar vykdymo funkcijas;
• Adapteris: prijunkite prie esamų HART lauko įrenginių, kad būtų galima naudoti belaidį ryšį;
• Šliuzas: leidžia bendrauti tarp pagrindinių programų ir įrenginių, kurie yra belaidžio tinklo nariai;
• Tinklo valdytojas: atsakingas už tinklo konfigūraciją, ryšio tarp tinklo įrenginių organizavimą, maršruto lentelių valdymą ir belaidžio tinklo būklės stebėjimą bei ataskaitų teikimą;
• Nešiojamieji įrenginiai: naudojami gamyklos turtui konfigūruoti, prižiūrėti ar valdyti.
Protokolo sluoksnis
„WirelessHART“ protokolų rinkinys atitinka OSI 7 sluoksnių protokolų modelio architektūrą. Apima fizinį sluoksnį, ryšio sluoksnį, tinklo sluoksnį, transportavimo sluoksnį ir taikymo sluoksnį.
2 pav. OSI 7 sluoksnių protokolo modelio ir „WirelessHART“ protokolo struktūros palyginimas
Fizinis sluoksnis
„WirelessHART“ fizinis sluoksnis iš esmės yra fizinis sluoksnis, pagrįstas IEEE 802.15.4-2006 2,4 GHz DSSS. Šis sluoksnis apibrėžia radijo dažnių charakteristikas, tokias kaip signalo modelis, signalo stiprumas ir įrenginio jautrumas. „WirelessHART“ veikia laisvoje ISM dažnių juostoje nuo 2400 iki 2483,5 MHz, o jo duomenų perdavimo greitis gali siekti 250 kbit/s. Ši dažnių juosta yra padalinta į 16 kanalų ir sunumeruota nuo 11 iki 26. Dažnių atstumas tarp dviejų gretimų kanalų yra 5 MHz.
Duomenų perdavimo sluoksnis
Skiriamasis „WirelessHART“ standarto bruožas yra duomenų perdavimo sluoksnis, pagrįstas laiko sinchronizavimu. „WirelessHART“ duomenų perdavimo sluoksnio ryšio laiko tarpsnis yra griežtai apibrėžtas kaip 10 ms, o TDMA technologija naudojama susidūrimų vengimui ir deterministiniam ryšiui palaikyti.
Tinklo sluoksnis ir transporto sluoksnis
Tinklo ir transportavimo sluoksniai veikia kartu, kad užtikrintų saugų ir patikimą ryšį tinklo įrenginiams. Norint palaikyti „Mesh“ tinklo struktūrą, kiekvienas „WirelessHART“ įrenginys turi perduoti duomenis kitiems įrenginiams.
Taikymo sluoksnis
Taikomasis sluoksnis yra viršutinis „WirelessHART“ standarto sluoksnis, kuris apibrėžia įvairias įrenginio komandas, atsakymus, duomenų tipus ir būsenos ataskaitas. „WirelessHART“ standarte ryšys tarp įrenginių ir šliuzų pagrįstas komandomis ir atsakymais. Taikomasis sluoksnis yra atsakingas už pranešimo turinio analizę, komandos numerio išgavimą, nurodytos komandos vykdymą ir atsakymo generavimą.
Saugumo architektūra
„WirelessHART“ tinklas yra saugi tinklo sistema. Tiek „WirelessHART“ MAC, tiek tinklo lygmenys teikia saugumo paslaugas. MAC lygmuo naudoja ciklinio perteklinio patikrinimo (CRC) ir pranešimų vientisumo kodo (MIC) derinį, kad teiktų „nuo šuolio iki šuolio“ duomenų vientisumo paslaugas. Tiek siuntėjas, tiek gavėjas naudoja CCM režimą ir AES-128 blokų šifravimo algoritmą MIC generavimui ir patikrinimui. Tinklo lygmuo naudoja įvairius raktus, kad teiktų „nuo galo iki galo“ šifravimo ir duomenų vientisumo paslaugas. „WirelessHART“ saugumo sistema apibrėžia keturis raktus:
• Kai nėra tinklo rakto, viešasis raktas naudojamas MAC sluoksnio MIC kodui generuoti.
• Tinklo raktą bendrina visi tinklo įrenginiai ir jie jį naudoja MIC kodams generuoti MAC lygmenyje.
• Tinklo prieigos raktas yra unikalus kiekvienam tinklo įrenginiui. Kai įrenginys prisijungia prie tinklo, tinklo valdytojas naudoja tinklo prieigos raktą, kad autentifikuotų naują įrenginį, prašantį prieigos prie tinklo.
• Sesijos raktus kuria tinklo valdytojas. Sesijos raktas yra unikalus dviejų tinklo įrenginių tiesioginiam ryšiui ir naudojamas tiesioginiam šifravimui bei duomenų vientisumo paslaugoms teikti. Sesijos raktus galima suskirstyti į unicast raktus ir transliavimo raktus.
„WirelessHART“ serijos produktai
„Microcyber“ išmanieji belaidžiai produktai naudoja „WirelessHART“ belaidę technologiją, skirtą procesų automatizavimui. Ji pasižymi savaime organizuojamo tinklo, savaiminio atsistatymo, mažo energijos suvartojimo, duomenų šifravimo ir kt. savybėmis, užtikrinančiomis patikimą veikimą ir lankstų bei greitą diegimą. Naudodami savo belaidžius modulius, belaidžius šliuzus, belaidžius adapterius, belaidžius temperatūros keitiklius ir kitus produktus, galime greitai realizuoti duomenų rinkimą, procesų stebėjimą, įrangos valdymą, priežiūrą ir diagnostiką sudėtingose pramonės vietose. „Microcyber“ išmanieji belaidžiai produktai tapo pageidaujamu pramoniniu belaidžio ryšio sprendimu tarp galutinių buitinių klientų. Prie bendradarbiavimo gretų prisijungė ir tarptautiniu mastu pripažintos įmonės, kurios plačiai naudojamos naftos chemijos, elektros energetikos, metalurgijos, mašinų gamybos ir kitose srityse.
Pramoninis interneto prieigos taškas
„Microcyber“ yra įsipareigojusi pramoninių daiktų interneto produktų tyrimams ir plėtrai, gamybai, pardavimui ir integruotam taikymui.
„Microcyber“ yra pirmasis lauko magistralės protokolų rinkinys Kinijoje ir trečiasis pasaulyje, gavęs tarptautinį sertifikatą, pirmasis lauko magistralės prietaisas Kinijoje, gavęs tarptautinį sertifikatą, pirmoji tinklinės valdymo sistemos demonstracinė programa Kinijoje ir pirmoji funkcija Kinijoje, gavusi tarptautinį sertifikatą, pirmasis belaidis HART produktas Kinijoje, gavęs tarptautinį sertifikatą ir kt.
„Microcyber“ yra vienas iš pagrindinių svarbių nacionalinių mokslo ir technologijų projektų pramoninio daiktų interneto ir pramoninės automatizavimo srityse vykdytojų. Per daugelį metų įgyvendinome nemažai svarbių nacionalinių mokslo ir technologijų projektų, Nacionalinį aukštųjų technologijų mokslinių tyrimų ir plėtros planą (863 planas) ir intelektualios gamybos įrangos kūrimą. Specialius projektus ir kitus nacionalinius mokslo ir technologijų planus.
„Microcyber“ sukaupė didelę techninių galimybių, techninių pasiekimų ir techninių rezervų patirtį, taip pat turi stiprią tyrimų ir plėtros komandą, kuri apsaugo tvarų įmonės produktų vystymąsi.
