Закрыть
Регистрация
Закрыть
Логин:
Пароль:
Забыли свой пароль?
Регистрация

Wireless HART единственный беспроводной протокол, удовлетворяющий требованиям рынка АСУТП

Публикации по КИПиА

Wireless HART единственный беспроводной протокол, удовлетворяющий требованиям рынка АСУТП 01.07.13 13:13
Одноклассники Facebook LJ Twitter В Контакте
     Такая технология позволяет беспроводным полевым приборам самостоятельно взаимодействовать друг с другом. Ключевыми преимуществами самоорганизации ячеистых сетей являются:
  •  автоматическое соединение между датчиками, 
  • способность любого датчика выполнять функции транзитной передачи данных для других участников сети. 

     Сеть на основе ячеистой топологии надежна, энергоэффективна, обладает большой пропускной способностью. Высокая надежность обеспечивается наличием резервных маршрутов передачи данных: при выводе одного из датчиков из эксплуатации данные будут передаваться в обход, по резервному пути. 

     Использование нескольких альтернативных маршрутов повышает пропускную способность сети. Снижение энергопотребления достигается за счет понижения  мощности сигналов посредством передачи данных через большее количество узлов, разделенных меньшими расстояниями.

     Сеть на основе соединения типа «точка-точка», (топология «звезда») используемая стандартом ISA100.11a, представляет собой централизованную систему, в которой каждое полевое устройство связывается с одной общей точкой доступа (шлюзом) напрямую, этот тип подключения имеет определенную сложность: каждый полевой прибор должен иметь прямую видимость со шлюзом.

    Поэтому,  при добавлении нового устройства в сеть необходимо обеспечить прямую видимость вновь добавляемого прибора,  как минимум,  с одной точкой доступа, рисунок 2. 



Рисунок 2 – Топология «звезда».

     Такой тип беспроводного соединения нельзя назвать надежным, при появлении преграды на пути следования радиосигнала датчика (например, остановился многотонный грузовик), либо вследствие интерференции с посторонними сетями связь с датчиком может быть потеряна. 

     Потеря связи и плохой сигнал сказываются не только на целостности и своевременности получаемой информации, но и на жизненном цикле батареи питания. Устройство при потере связи производит множественные повторные попытки передачи данных вне зависимости от настроенного времени обновления. 

     Для обеспечения надежной и стабильной передачи данных необходимы дублирующие шлюзы, требующие подвода к ним дополнительного питания, что сказывается на сложности организации такой сети, требует дополнительных инженерных работ, постоянной поддержки и администрирования. 

     С недавних пор в стандарте ISA100.11a была добавлена поддержка ячеистой топологии в качестве опции, из-за её очевидных преимуществ. Но производители, использующие стандарт связи ISA100.11a, не смогли полноценно и без потери качества передаваемых данных реализовать данную опцию, поскольку изначально их устройства не были для этого предназначены. 

      Создание ячеистых сетей на основе протокола ISA100.11a  требует значительных материальных и временных затрат,  поскольку такие сети не являются полностью самоорганизующимися и масштабируемыми,  при добавлении нового прибора пользователь вынужден повторно конфигурировать  все  маршруты.

     Неправильно спроектированная ячеистая сеть,  работающая по стандарту SA100.11a,  может перегрузить трафиком датчики, близко расположенные к шлюзу,  что может значительно сказаться на сроке службы батареи и временных задержках при передаче данных,  об этом предупреждают сами производители. 

     При этом срок службы батареи зачастую указывается при использовании сетевой топологии «звезда», а срок службы батареи при включенной опции «ячеистая сеть» не оговаривается, либо неприемлемо мал. 

     В условиях ячеистой архитектуры, реализованной в стандарте WirelessHART, разработчикам удалось добиться максимальной эффективности энергопотребления радиопередатчиков. Данный показатель является одним из ключевых при разработке беспроводных полевых устройств. Cрок службы батарей в условиях ячеистой архитектуры КИП от компании Emerson может достигать 10 лет при ежеминутном обновлении. 

     Самоорганизующиеся сети поддерживают автоматическую реорганизацию сети: если требуется функция ретрансляции на полевом устройстве для обеспечения оптимальной коммуникации и распределения энергии, она активируется автоматически, если преимущества отсутствуют - она не используется. 

     Беспроводные сети Smart Wireless автоматически перераспределяют трафик, обеспечивая оптимальный баланс таких параметров как надежность, срок службы батареи и производительность.

 Преимущества – безопасность и надежность 

     Среди важных показателей безопасности работы беспроводных устройств  следует особо выделить - безопасность передачи данных. Для повышения надежности информации в технологии WirelessHART используется несколько механизмов. 

     Для предотвращения интерференции с сетями, работающими на этой же частоте, предусмотрена технология скачкообразной смены несущей частоты (FHSS). В приборах скачкообразного изменения частоты рабочая частота передатчика изменяется через определенный интервал времени.

      Преимущества скачкообразного изменения очевидны: поскольку передатчик периодически меняет частоту передачи данных, то только настроенный по такому же алгоритму приемник способен принять информацию. 

     Приемник должен иметь аналогичную псевдослучайную последовательность принимаемых частот, чтобы в нужное время получить сигнал передатчика на правильной частоте. 

     Таким образом, конфликт с посторонними устройствами аналогичной частоты исключен. Для защиты информации от подслушивания используется технология расширения спектра (DSSS) – распределение узкополосного сигнала по большей полосе за счет добавления псевдослучайной последовательности битов. 

     Эта технология позволяет уменьшить мощность полезного сигнала на каждой конкретной частоте. Таким образом, без демодулирования посторонними устройствами сигнал будет восприниматься как шум. 

     Этот эффект позволяет не только защитить информацию от несанкционированного доступа, но и снизить влияние радиосети WirelessHART на другие радиоустройства предприятия. 

Возврат к списку

ON-LINE версия