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Häufig gestellte Fragen und Informationen zu WirelessHART

ABB liefert WirelessHART Instrumente und deren nahtlose Integration in das ABB 800xA Steuerungssystem. WirelessHART wurde von den Unternehmen der HART Communication Foundation entwickelt, zu denen auch ABB gehört. WirelessHART wurde Anfang 2004 serienmäßig eingeführt und bietet ein Funkprotokoll für die gesamte Palette der Prozessmessung, Kontrolle und Vermögensverwaltung. Es ist inzwischen eines der am weitesten verbreiteten Kommunikationsprotokolle für Prozessinstrumentierung.

WirelessHART zeichnet sich durch einfache Implementierung, Zuverlässigkeit und Sicherheit aus. Es läuft auf dem lizenzfreien 2,4GHz Funkbereich und erfüllt den IEEE 802.15.4-2006 Standard. Für weitere Informationen besuchen Sie bitte die FieldComm Group.

ABB liefert WirelessHART Instrumente als Teil seines drahtlosen Produktportfolios: WiMon sowie Drahtlose Temperatur mit und ohne Energy Harvester.

Häufig gestellte Fragen zu WirelessHART

Was ist WirelessHART?

Warum sollte man WirelessHART einsetzen?

Ist WirelessHART gleich WiFi?

Unterscheidet sich WirelessHART von WiredHART?

Wie zuverlässig ist WirelessHART?

Wie sicher ist WirelessHART?

WirelessHART ist die Weiterentwicklung von HART Es wurde für Prozessautomatisierung entworfen und konzentriert sich auf Robustheit und Sicherheit. Auf der Datenverbindungsebene verwendet WirelessHART 10 Millisekunden Slots für Kommunikationen. Diese Zeitfenster können individuellen Geräten zugeordnet werden oder zwischen einer Gruppe geteilt werden. Auf Netzwerkebene unterstützt WirelessHART Kurven-Routing, Quellen-Routing und Superframe-Routing. Bei Kurven-Routing werden die Wege durch jedes Gerät gespeichert und für die Weiterleitung von Paketen verwendet. Beim Quellen-Routing enthält das Paket die Information über die Knoten von der Quelle bis zum Ziel. Im letzteren Fall, einer spezialisierten Art des Kurven-Routing, leitet ein Gerät ein Paket entsprechend der in der Nachricht eingebetteten Superframe ID weiter. Es werden auch Breitband, Unicast und Multicast Übertragungen unterstützt. Um eine zuverlässige Informationsübertragung zu gewährleisten, unterstützt WirelessHART verbindungsorientierte Kommunikation.

Zu den Hauptmerkmalen von WirelessHART gehören: Channel-Hopping, Multi-Hop Mesh-Netzwerk und TDMA für Funkzugang. Channel-Hopping (auch bekannt als Frequenzsprungverfahren) erlaubt Geräten, verschiedene Kanäle für die Kommunikation auszuwählen um Störungen zu vermeiden und eine schlechte Verbindungsqualität zu verhindern. WirelessHART nutzt das Packet-by-Packet Frequenzsprungverfahren, durch das Multi-Path-Fading und Störungen vermieden werden. Um die Zuverlässigkeit zu erhöhen, liefern redundante Pfade eine Pfaddiversität. Um eine wettbewerbsfreie Nutzung der Funkkanäle zu ermöglichen, wird mittels TDMA die Kommunikation zwischen Geräten im Feld vermittelt und koordiniert. Den Geräten können festgelegte Zeitfenster für den Zugang eines Funkkanals zugewiesen werden. Die Kommunikationsverbindung zwischen Geräten wird durch Verbindungsschlüssel, Sitzungsschlüssel und Datenverbindungs-Netzwerkschlüssel sichergestellt. Die Sicherheit in der Datenübertragung wird durch Verschlüsselung, Authentifizierung und Integritätsprüfungen erreicht.

HART ist das Standard-Protokoll der Industrie für die Kommunikation mit intelligenten Feldinstrumenten. Ingenieure sind mit den Werkzeugen (tragbare und integrierte Systeme) vertraut und HART unterstützt Rückwärtskompatibilität wenn dem Standard neue Funktionen hinzugefügt werden.

HART verfügt weltweit über die größte installierte Basis von Instrumenten und daher ist es nur sinnvoll, auf dem Kundenverständnis und der Verwendung des bereits bestehenden Systems mit WirelessHART aufzubauen. Der Zusatz drahtloser Einsatzmöglichkeiten an HART ermöglicht die kontinuierliche Nutzung existierender Werkzeuge (durch einfache Aktualisierung des EDD, DTM oder DOF) während zusätzliche Funktionalitäten Sicherheit und Zuverlässigkeit bieten.

Die Vorteile:

• Verwendung existierender Werkzeuge für die Inbetriebnahme (zum Beispiel HART Handheld)

• Zusammen mit neuen WirelessHART Instrumenten kann WirelessHART (via Adapter) an bestehende Instrumente angefügt werden anstatt das Instrument zu ersetzen – Stabilität zu geringeren Kosten

• Verringert Schulungskosten – WirelessHART ist eine Erweiterung von HART

• Integrierte Sicherheit – die nicht spezifiziert werden muss

Obwohl WirelessHART den gleichen Frequenzbereich nutzt, liefern mehrere eingebaute Funktionen ein zuverlässigeres und sichereres Netzwerk:

• Channel-Hopping um benachbarte Netzwerke zu vermeiden

• Kanal-Assessment um zu überprüfen, dass ein Frequenzkanal frei ist bevor er genutzt wird

• Mesh-Netzwerk für redundante drahtlose Leitungsbahnen

• Daten sind verschlüsselt

• Daten werden authentifiziert um zu kontrollieren, dass sie unterwegs nicht verändert wurden

• Neue Geräte werden authentifiziert bevor sie an das Netzwerk angeschlossen werden dürfen

WirelessHART ist ein modifizierter verdrahteter HART Standard. WirelessHART verwendet alle HART Befehle und weitere (zum Beispiel Sicherheit) zur Unterstützung drahtloser Netzwerke:

• WirelessHART ist HART. Es ist Teil der neuen HART 7 Spezifikation.

• HART 5 Instrumente können durch Hinzufügen eines WirelessHART Adapters auf WirelessHART aktualisiert werden.

• WirelessHART Instrumente werden mit den traditionellen HART Werkzeugen wie zum Beispiel dem HART Handheld in Betrieb genommen.

Sehr! Prüfungen haben belegt, dass in einem korrekt installierten WirelessHART Netzwerk die Datenverlässlichkeit (d.h. Daten erreichen das Ziel) bei fast 99,999 % liegt.

• Jedes Gerät muss mindestens 3 Nachbarn haben

• 20 % der Geräte müssen direkt mit dem Gateway verbunden sein.

Sehr! Die im WirelessHART integrierte Sicherheit kann nicht deaktiviert werden und enthält folgende Funktionen:

• Datenverschlüsselung durch –128bit Verschlüsselung, wie sie im Bankenwesen verwendet wird

• Unterschiedliche Kodierungsschlüssel an jedem Knoten im Netzwerk

• Authentifizierung – Daten werden geprüft um zu kontrollieren, dass sie unterwegs nicht verändert wurden

• Frequenzkanäle werden an jedem Funkfeld im Netzwerk geändert (macht es schwierig die Daten zu finden)

• Neue Geräte müssen authentifiziert werden bevor sie Daten senden können

Verursacht die Verwendung von WirelessHART neben anderen Drahtlosnetzwerken Probleme?

In welchen Applikationen kann WirelessHART genutzt werden?

Welche Vorteile hat es, existierende Instrumente durch WirelessHART zu ergänzen?

Wie viel Geld kann man mit einer drahtlosen Installation im Vergleich zu einer verdrahteten Installation sparen?

Welche zusätzlichen Schulungen sind erforderlich?

Arbeitet meine bestehende HART Konfigurations-Software mit WirelessHART oder bedarf es einer Aktualisierung?

Nein, wenn sie korrekt installiert wurden. WirelessHART wurde entworfen um neben anderen drahtlosen Netzwerken unter Verwendung des ISM Bandes (Industrial Scientific Medical – dasselbe wie WiFi) zu arbeiten und ist in der Lage, dies unter Aufrechterhaltung einer hohen Datenverlässlichkeit (99,999 %) zu tun.

• Kanal-Assessment – Prüfung, ob ein Frequenzkanal frei ist bevor er genutzt wird

• Kurze Nachrichten (<4 Millisekunden)

• Channel-Hopping

WirelessHART wurde zur Prozessüberwachung und -Kontrolle sowie für Asset-Management entworfen und kann überall in der Prozessanlage eingesetzt werden. Die folgenden Anwendungen profitieren jedoch am meisten von WirelessHART:

• Schwer oder teuer zu verdrahtende Routen (Untertunnelung von Fahrbahnen – abgelegene Teile des Werks)

• Drehvorrichtung (Öfen - Wasseraufbereitung) in der laufend Schleifringe eingesetzt werden

• Abgelegene Teile des Werks (Tanklager)

• Kurzzeit-Messung zur Lösung von Prozessproblemen

• Bestehende Vermögenswerte, in denen die Anlagenverfügbarkeit durch die Überwachung des Wartungszustands mit einem drahtlosen Steckadapters verbessert werden kann

Die Mehrzahl installierter HART Instrumente (90%) haben keinen Fernzugriff um Prozessdaten und den Wartungszustand abzulesen. Durch die Verwendung eines WirelessHART Steckadapters wird ein kostengünstiger und risikoarmer Fernzugriff ermöglicht.

• Prozessüberwachung – Multivariable Geräte wie Strömungs- und Temperaturgeräte melden andere wertvolle Prozessdaten

• Kontrolle von Vermögensmanagement und Wartungszustand

– Abruf der HART PV und Vergleich mit den 4 bis 20 mA Werten. Abweichungen zeigen an, dass eine Kalibrierung erforderlich ist

– Abruf der Ventilstellung und Vergleich mit dem Sollwert. Ein Versatz zeigt ein mechanisches Problem an

– Abruf der Instrumentendiagnostik und Aktivierung der Remote-Fehlersuche

– Modifizierung der Gerätekonfiguration per Fernbedienung

– Steuerung der Datenbank des Instruments

Die primären Vorteile einer drahtlosen Installation sind Kosteneinsparungen bei den Installationskosten (Engineering, Materialien und Installation) und die Installationszeit. Einsparungen von 30% gegenüber verdrahteten Installationen sind üblich. Die Installationszeit kann um 75% reduziert werden (was normalerweise 4-6 Wochen dauern würde, wurde von ABB in 4 Tagen auf einer Offshore Plattform installiert)

Kontaktieren Sie uns für einen Kostenvoranschlag

Für die ersten Schritte sind nur wenige zusätzliche Schulungen erforderlich. WirelessHART ist HART und so werden existierende Werkzeuge und Software verwendet. Das hauptsächliche Lernen findet statt, wenn ein Netzwerk von Geräten genutzt wird. Herausforderung 1) Eingabe der Variablen in das Kontrollsystem: ABB hat eine nahtlose Integration in 800xA entworfen und 2) Einrichtung eines Gerätenetzwerks das optimal funktioniert: für ABB ist das nichts Neues und wir haben Experten, die umfassende Netzwerke bereitgestellt haben.

Einige Geräte müssen aktualisiert werden um EDDs für HART 7 Geräte und Adapter zu unterstützen aber die existierende HART Konfigurations-Software wird wie gewohnt weiterarbeiten. Die neuen EDD/DTM/DOF für die neuen WirelessHART Instrumente müssen so hinzugefügt werden, als wären es neue 4 bis 20 mA Instrumente.

• Bestehende HART Software benötigt keine Aktualisierung für die bestehenden HART Geräte

• Hinzufügen neuer EDD / DTM für die neuen Geräte

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