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wirelessHART技术特性与优势

供稿:四川零点自动化系统有限公司 2016/9/19 9:49:40

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  • 关键词: wirelessHART 技术特性
  • 摘要:过程控制工业已经经历了数代技术革新,从气动通信发展到电气通信再到电子通信,从集中式控制发展到分布式控制。现如今,随着传感器和故障诊断技术的发展,各式各样的智能现场设备纷纷涌现。然而,随之而来的问题是:用户怎么才能将智能现场设备的最新功能与现有控制系统的基础设施连接起来呢?答案是无线技术。

  四川零点自动化一直专注于测控技术领域,致力于企业技术革新,推动行业的技术发展。测控技术又以工业通讯技术为核心。下面简单的介绍一下关于wirelessHART技术的发展、技术特性及优势:

  过程控制工业已经经历了数代技术革新,从气动通信发展到电气通信再到电子通信,从集中式控制发展到分布式控制。现如今,随着传感器和故障诊断技术的发展,各式各样的智能现场设备纷纷涌现。然而,随之而来的问题是:用户怎么才能将智能现场设备的最新功能与现有控制系统的基础设施连接起来呢?

  答案是无线技术。无线技术已发展成为一项较为成熟的技术,现在可以被安全地应用于工业控制、监测、资产管理等领域。它为传统控制系统提供了一种高性价比的替代方式。

  自1989年以来,HART通信协议作为世界领先的过程通讯技术,一直为智能仪表提供服务。经过数十年的发展,HART通信基金会依托成员公司的技术资源,和专业技术优势,创造了一种全新的无线技术——wirelessHART。该技术在拓展HART的同时,也充分考虑全球范围内已有大量HART设备被安装的现实。在最新的增强版HART标准中,HART通信基金会吸收了一些经过应用验证的现场通信技术、网络技术和安全协议,并将其整合成简单、可靠、安全的无线技术标准。

  wirelessHART技术具有以下几个特性:

  wirelessHART技术的简便性

  wirelessHART是易于现实的、可靠的技术。通过与现有HART设备、工具和系统兼容、它可以提供与HART产品相关的安全、简便、可靠的用户体验。正因如此,有过HART产品使用经历的用户都能够简单、快速地感受到wire-lessHART技术的优势。

  wirelessHART技术的简便性一方面源于wirelessHART网络的自身特征。wire-lessHART网络是一种自组织、可治愈、自适应的网络,它能自动调整以适应工厂环境的变化(例如新设备连接到网络时引起的变化)。

  wirelessHART技术的简便性还源于无线技术的自身特点。线缆架设和材料开支的减少,使设备的安装和调试过程更加简单,这样就降低了人力成本。摆脱了架设线缆的束缚,网络可以很方便的覆盖至偏远地区。网络的建构可以以每次布置一个设备的方式来实现,而不需要一开始就构建出整个系统。

  与有线HART设备的良好兼容使得有线HART设备和wirelessHART设备能共存于同一系统中,同时还能将wirelessHART系统无痕地整合到已有的上位机、集散控制系统以及资产管理应用程序中。

  wirelessHART技术的其他优势还包括可以减少工程项目成本和时间。用户可以简单、快速地通过wirelessHART网络来获取一些额外的测量数据,从而避免了人工收集数据,并且监控范围还可以拓展至一些偏远的工矿地区(例如油罐区、公共设施等)。有了这些额外的测量数据和诊断信息后,用户就可以实现回路路障的检修、简化维护过程,而且能够实现更广范围的检修时间预判。无线技术还可用来帮助检测对规范(例如健康、安全和环境规范)的遵守情况。

  wirelessHART还具有一些其他的优势。由于没有线缆的限制,wirelessHART设备可以被架设在运动的设备(例如轨道车)和平稳转动的设备(例如窑炉)上。这些无线设备可以像传统有线设备一样与主控系统通信。采用无线技术还能更简单、更快捷地构建出一个用于过程研究的临时系统。

  wirelessHART技术的可靠性

  wirelessHART技术的许多特性保证其在工业环境中也能提供可靠的数据通信,而这些工业环境通常是很不利于无线通信的。工业环境通常由高密集度的铁制设施组成,而这些铁制设施会干扰无线信号的传输。此外,在工业环境中,大型设备常会频繁地移动,现场条件也会不断的变化。各种各样的射频和电磁干扰都会影响通信的顺畅。wirelessHART技术采用了直接序列扩频技术来将通信分散到多个不同的物理信道。

  wirelessHART网络是一种冗余的、可治愈的网络。它是一种能支持多个接入点的网状网络,而非星形或树形拓扑结构的网络。它能检测到传输路径的恶化并自动修复,还可以自动选择路径从而绕过障碍物,还能随机地在不同信道上通信。冗余网络再其整个生命周期内都会不断地调整自己以适应环境的变化。这种自适应能力是利用网络设备不断发出的健康报告和诊断信息来实现的。

  wirelessHART网络具有的许多技术使得它能很好地与其他无线网络共存。这些其他无线网络可以是其他wirelessHART网络或者其他非wirelessHART网络。wirelessHART网络再实际传输之前先对目标信道作信道空闲评估测试,那些时常受干扰或已被占用的信道将会被禁止使用。wirelessHART网络中的报文传送是高度同步的,这样既能提供实时的报文传输,又能优化通信的宽带和调度。

  wirelessHART技术的安全性

  wirelessHART技术采用强健的安全措施来随时保障网络和数据安全。这些安全措施包括最先进的安全技术,从而提供最高层次的安全保护。wirelessHART技术在多个子层里都使用了工业标准的128为AES加密算法。数据链路层的网络密钥用于认证每次数据传输。在网络层,每个回话都有不同的钥密以加密和认证点通信。每个wirelessHART设备都拥有各自的加入密钥,用于设备入网过程中的加密和认证。此外,在网络的整个生命周期中,网络管理器会周期性的更换网络中所有秘钥。

  wirelessHART标准采用了多种技术来保护网状网络自身的安全。它在时隙层面上采用跳信道技术,这样实际传输的物理信道在信息将要传送时才被确定。设备传输的功率可由网络管理器控制。大功率传输可用于应对高噪声环境,而小功率传输可用于覆盖小区域的网络。此外,小功率传输往往使网络入侵者更难察觉到通信的相关信息。

  wirelessHART标准着眼于工业需求。它支持工业应用的所有环节,从快速工程设计、安装、试运行,到简单的故障诊断和排除以及可将计划内维护变成更合算的预见性维护。wirelessHART标准正式发布于2007年9月,是第一个为过程自动化指定的、开放的、具有良好互操作性的无线通信标准。作为一种高性价比的技术,wirelessHART能兼容当前已安装的HART设备,并且完全可以得到遵循HART标准的设备、工具和系统的支持。HART标准除了考虑到过去及现在的HART设备,还确保现在的HART设备和未来的HART设备之间也能相互协调的工作。


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