Bevezetés a WirelessHART protokollba
Vezeték nélküli HART szabvány
A WirelessHART kommunikációs specifikációt a Nemzetközi Elektrotechnikai Bizottság (IEC) hivatalosan 2008 szeptemberében ismerte el, és az IEC nemzetközi szabványa lett az ipari vezeték nélküli eszközök számára (IEC 62591). Megfelel a feldolgozóipar megbízhatósági, interferencia-tűrési és valós idejű gyári alkalmazásokban érvényesülő követelményeinek, valamint a biztonsági, hálózati rugalmassági és kompatibilitási követelményeknek.
A WirelessHART hálózatok számos gyártótól származó eszközök széles skáláját támogatják, és a termékeket 5 különböző terméktípusba kell sorolni:
1. ábra WirelessHART hálózati eszköztípusok
• Terepi berendezések: alapvető berendezések, amelyek helyszíni érzékelési vagy végrehajtási funkciókat valósítanak meg;
• Adapter: Csatlakoztasson meglévő HART terepi eszközökhöz a vezeték nélküli kommunikáció lehetővé tételéhez;
• Átjáró: lehetővé teszi a kommunikációt a gazdaalkalmazások és a vezeték nélküli hálózat tagjai között;
• Hálózatkezelő: Felelős a hálózat konfigurációjáért, a hálózati eszközök közötti kommunikáció megszervezéséért, az útválasztási táblázatok kezeléséért, valamint a vezeték nélküli hálózat állapotának felügyeletéért és jelentéséért;
• Kézi eszközök: üzemi eszközök konfigurálására, karbantartására vagy vezérlésére szolgálnak.
Protokoll réteg
A WirelessHART protokollverem az OSI 7 rétegű protokollmodell-architektúráját követi. Magában foglalja a fizikai réteget, a kapcsolati réteget, a hálózati réteget, a szállítási réteget és az alkalmazási réteget.
2. ábra Az OSI 7 rétegű protokollmodell és a WirelessHART protokollstruktúra összehasonlítása
Fizikai réteg
A WirelessHART fizikai réteg alapvetően az IEEE 802.15.4-2006 2,4 GHz-es DSSS szabványon alapuló fizikai réteg. Ez a réteg határozza meg az RF jellemzőket, mint például a jelmintázat, a jelerősség és az eszköz érzékenysége. A WirelessHART a 2400 ~ 2483,5 MHz-es szabad ISM frekvenciasávban működik, adatátviteli sebessége pedig elérheti a 250 kbit/s-ot. Ez a frekvenciasáv 16 csatornára van osztva, és 11~26 számozással vannak ellátva. Két szomszédos csatorna közötti frekvenciatávolság 5 MHz.
Adatkapcsolati réteg
A WirelessHART szabvány megkülönböztető jellemzője az időszinkronizáción alapuló adatkapcsolati réteg. A WirelessHART adatkapcsolati réteg kommunikációs időrése szigorúan 10 ms-ban van meghatározva, és a TDMA technológiát alkalmazzák az ütközés elkerülésének és a determinisztikus kommunikáció támogatására.
Hálózati réteg és szállítási réteg
A hálózati réteg és a szállítási réteg együttműködve biztosítják a hálózati eszközök biztonságos és megbízható kommunikációját. A Mesh hálózati struktúra támogatása érdekében minden WirelessHART eszköznek továbbítania kell az adatokat más eszközökhöz.
Alkalmazási réteg
Az alkalmazásréteg a WirelessHART szabvány legfelső rétege, amely különféle eszközparancsokat, válaszokat, adattípusokat és állapotjelentéseket definiál. A WirelessHART szabványban az eszközök és az átjárók közötti kommunikáció parancsokon és válaszokon alapul. Az alkalmazásréteg felelős az üzenet tartalmának elemzéséért, a parancsszám kinyeréséért, a megadott parancs végrehajtásáért és a válasz generálásáért.
Biztonsági architektúra
A WirelessHART hálózat egy biztonságos hálózati rendszer. Mind a WirelessHART MAC-rétege, mind a hálózati rétege biztonsági szolgáltatásokat nyújt. A MAC-réteg ciklikus redundancia-ellenőrzés (CRC) és üzenetintegritási kód (MIC) kombinációját használja a hop-to-hop adatintegritási szolgáltatások biztosításához. Mind a küldő, mind a fogadó CCM módot és AES-128 blokk titkosítási algoritmust használ a MIC létrehozásához és ellenőrzéséhez. A hálózati réteg különféle kulcsokat használ a végponttól végpontig terjedő titkosítás és adatintegritási szolgáltatások biztosításához. A WirelessHART biztonsági rendszer négy kulcsot definiál:
• Ha nincs hálózati kulcs, a nyilvános kulcsot használják a MAC réteg MIC-kódjának generálásához.
• A hálózati kulcsot minden hálózati eszköz megosztja, és a hálózati eszközök használják MIC-kódok generálására a MAC-rétegen.
• A hálózati hozzáférési kulcs minden hálózati eszközhöz egyedi. Amikor egy eszköz csatlakozik a hálózathoz, a hálózatkezelő a hálózati hozzáférési kulcsot használja a hálózati hozzáférést kérő új eszköz hitelesítéséhez.
• A munkamenetkulcsokat a hálózatkezelő hozza létre. A munkamenetkulcs két hálózati eszköz közötti végpontok közötti kapcsolat egyedi kulcsa, és végpontok közötti titkosítási és adatintegritási szolgáltatások nyújtására szolgál. A munkamenetkulcsok tovább oszthatók egyedi címzésű kulcsokra és szórási kulcsokra.
WirelessHART sorozatú termékek
A Microcyber intelligens vezeték nélküli termékei a folyamatautomatizálásra összpontosító WirelessHART vezeték nélküli technológiát alkalmazzák. Jellemzői az önszerveződő hálózat, az önjavítás, az alacsony energiafogyasztás, az adattitkosítás stb., biztosítva a megbízható működést, valamint a rugalmas és gyors telepítést. Vezeték nélküli moduljainkon, vezeték nélküli átjáróinkon, vezeték nélküli adaptereinken, vezeték nélküli hőmérséklet-távadóinkon és egyéb termékeinken keresztül gyorsan megvalósíthatjuk az adatgyűjtést, a folyamatok monitorozását, a berendezések üzemeltetését, karbantartását és diagnosztizálását összetett ipari telephelyeken. A Microcyber intelligens vezeték nélküli termékei a lakossági végfelhasználók körében előnyben részesített ipari vezeték nélküli kommunikációs megoldássá váltak. Nemzetközileg elismert vállalatok is csatlakoztak az együttműködés sorához, és széles körben alkalmazzák őket a petrolkémiai, villamosenergia-ipari, kohászati, gépgyártási és más területeken.
Ipari internet hozzáférési pont
A Microcyber elkötelezett az ipari IoT termékek kutatása és fejlesztése, gyártása, értékesítése és integrált alkalmazása iránt.
A Microcyber az első terepibusz protokollrendszer Kínában, és a harmadik a világon, amely megfelelt a nemzetközi tanúsítványnak, az első terepibusz-eszköz Kínában, amely megfelelt a nemzetközi tanúsítványnak, az első hálózatba kapcsolt vezérlőrendszer demonstrációs alkalmazása Kínában, és az első funkció Kínában, amely megfelelt a nemzetközi tanúsítványnak, az első vezeték nélküli HART termék Kínában, amely megfelelt a nemzetközi tanúsítványnak stb.
A Microcyber az ipari dolgok internete és az ipari automatizálás területén megvalósuló fontos nemzeti tudományos és technológiai projektek egyik fő vállalkozói egysége. Az évek során számos jelentős nemzeti tudományos és technológiai projektet valósítottunk meg, többek között a Nemzeti Csúcstechnológiai Kutatási és Fejlesztési Tervet (863-as terv), valamint intelligens gyártóberendezések fejlesztését. Különleges projekteket és egyéb nemzeti tudományos és technológiai terveket is megvalósítottunk.
A Microcyber gazdag tapasztalattal rendelkezik a műszaki képességek, a műszaki eredmények és a műszaki tartalékok terén, és erős K+F csapattal rendelkezik a vállalat termékeinek fenntartható fejlődésének védelme érdekében.
