Od Wi-Fi-a do Bluetooth-a bežične tehnologije prenosa su postale sastavni deo naših života. Sa WirelessHart standardom bežična komunikacija ulazi u svet procesne automatizacije. WirelessHart je baziran na ranije ustanovljenom HART protokolu, što omogućava laku integraciju u postojeću fieldbus infrastrukturu.

Od HART-a do Wireless Hart-a
Od uvođenja automatizacije, mereni signali se po pravilu konvertuju u strujne ili naponske signale. Kao standard nametnuo se široko rasprostranjeni interfejs strujne petlje 4-20mA. Kako se razvijala elektronika, rasla je potreba da se prenose ne samo merene vrednosti već i druge informacije. Bilo je lako skupiti informacije iz polja, ali je postojala potreba za izbegavanjem dodatnih komunikacionih linija. Tako je nastala ideja modulisanja informacija u postojeću 4-20mA strujnu petlju.

Vrednosti merenih veličina u procesnoj automatizaciji se menjaju sporo, i zbog toga strujna petlja 4…20mA se može posmatrati kao kvazi stacionarna. U takav strujni signal je moguće uneti modulisani sinusoidalni signal bez uticaja na strujni signal ukoliko je frekvencija modulisane informacije dovoljno velika. Logička ”1” digitalne informacije se kodira sa 2.2kHz sinusoidalnim signalom, a logička ”0” sa 1.2kHz sinusoidalnim signalom. Ovako se omogućava digitalni prenos informacija.

HART protokol definiše formate komandi i odgovora tipa, statusa, vrednosti parametara, izmerenih vrednosti itd. Revizija 7 Hart protokola je dodala mogućnost bežične mreže kao alternativnog fizičkog nivoa mreže – WirelessHart.

Karakteristike WirelessHART-a

  • Ovo je otvoren standard
  • Baziran je na ranije ustanovljenom HART protokolu
  • Koristi poznate alate i procedure za konfigurisanje i održavanje
  • Vrlo je lako osposobljavanje za korišćenje
  • Omogućava bežični pristup uređajima u polju
  • Ne zahteva posedovanje licence za korišćenje

Struktura inteligentne mreže

WirelessHart mreža je konfugurisana po principu mreže ”svako sa svakim”, gde svaki senzor ima ulogu rutera i ripitera. U ovom slučaju, doseg mreže ne zavisi od centralnog gateway uređaja, koji  omogućava konfigurisanje velikih distribuiranih mrežnih struktura. U slučaju prekida komunikacione putanje, sistem automatski preusmerava signal kako bi se održala komunikacija. WirelessHart mreže mogu da koriste više komunikacionih putanja u isto vreme kako bi se omogućio znatno veći protok podataka. WirelessHart je inteligentno rešenje prvenstveno namenjeno zahtevima procesne industrije.

Kada god je žičana komunikacija skupa i/ili pruža nedovoljnu pouzdanost sistema i/ili ju je nemoguće instalirati, WirelessHart pruža nove mogućnosti. Nove wirelessHart komponente Pepperl+Fuchs-a relaksiraju sistem od nepotrebnih žičanih veza, integrišući konvencionalne uređaje u polju, u bežični svet.

WirelessHart uređaji

WirelessHart GATEWAY

WirelessHart GATEWAY je ključni element u bežičnoj mreži. GATEWAY konfiguriše komunikacione putanje i određuje kada i kojim kanalom veze individualni uređaji komuniciraju međusobno. Primarni fokus je na najboljoj mogućoj iskorišćenosti mrežnih resursa u cilju postizanja  maksimalnih perfomansi brzine i količine prenosa podataka i uštede energije.

Uz to, WirelessHart GATEWAY ima ulogu interfejsa između mreže i kontrole procesa. GATEWAY poseduje RS485 i Eternet interfejs. Oba interfejsa omogućavaju transfer podataka u potpunoj saglasnosti sa Modbus ili HART protokolom.

WirelessHart ADAPTER

WirelessHart Adapter omogućava povezivanje konvencionalnih HART ili 4..20mA uređaja u polju na WirelessHart interfejs. Adapter je baterijski napajan i takođe napaja povezane uređaje. Zbog toga što ima ulogu rutera u mreži, on je konstantno uključen. Sami uređaji u polju su uključeni samo tokom procesa komunikacije. Zavisno od zahteva napajanja, napona rada koji zahtevaju uređaji u polju i ciklusa merenja, može se postići vreme rada od nekoliko godina, što pruža maksimalnu nezavisnost i fleksibilnost.

WirelessHart Temperaturni pretvarač

Dvokanalni WirelessHart Temperaturni pretvarač je dizajniran za povezivanje RTD senzora i termoparova i omogućava merenje temperatura u okviru WirelessHART mreže. Ovaj uređaj u polju se ponaša kao ruter u mreži, primenjiv je u opasnim zonama i takođe se napaja beterijski. Merenja temperature se mogu vršiti u promenjivim vremenskim intervalima. Ovo omogućava efikasno korišćenje energije i nesmetan rad tokom više godina pre promene baterije.

HOST uređaji

Podaci koji su dobijeni iz mreže se moraju preneti sistemu za obradu – HOST. Zavisno od aplikacije, to može biti DCS, PLC,  ili bilo koji drugi sistem upravljanja i nadzora. U okruženju procesne automatizacije, postoje dva osnovna softverska koncepta: DTM (Device Type Menager)i DD (Device Description). DTM i DD su fajlovi koji opisuju ponašanje i osobine datog uređaja, i mogu se shvatiti kao drajveri za uređaj koje koristi kontrolna aplikacija. Isti koncept koristi i WirelessHart . Svaki WirelessHart uređaj poseduje drajver u DTM ili DD formatu, i po tome se ne razlikuje od konvekcionalnih ožičenih HART uređaja.

Opcije konfugurisanja WirelessHart sistema se ne završavaju na ovom. WirelessHart Gateaway poseduje više mogućih interfejsa (PROFIBUS, Modbus, Ethernet). Na primer, WirelessHart Gateway sa PROFIBUS interfejsom će posedovati GSD (Generale Station Description) fajl za PROFIBUS integraciju. Eternet verzija  može se opremiti OPC serverom kako bi se podaci objavili na mrežu i prikačili ERM (Electronic resource management) sistemu.

Posedovanjem ovih mogućnosti integracije i povezivanja, jednostavna je implementacija WirelessHart-a u skoro sve postojeće sisteme komunikacije.

APLIKACIJE

Prve Wireless aplikacije su bile koncentrisane na ulogu preventivnog održavanja, praćenja stanja okoline,upravljanje i kontrolu u otvorenoj petlji koje nisu kritične za sistem. Aplikacije sa vrlo strogim zahtevima pouzdanosti, kao što su zaštitne i vremenski kritične funkcije, kontrola u zatvorenoj petlji, nisu cilj WirelessHart aplikacija.

Pošto kontrola nije više ograničena na same uređaje u polju, ona se proširuje na celokupnu opremu u polju. Tipično, prihvatljivo je sprovesti napojni kabl do pumpe (što je i neophodno), ali  nije zgodno sprovoditi nove veze za dijagnostikovanje stanja pumpe. Dijagnostikovanje stanja pumpe može biti veoma značajno kako bi se, na primer, jednostavno konstatovale moguće neispravnosti u radu. Isti princip važi za temperaturu motora, nivo maziva u mašinskim delovima itd.

Mnogi ventili imaju mogućnost detekcije abrazije preko HART senzora, koja se vrlo lako mogu pratiti putem bežične mreže. Instaliranje senzora za praćenje stepena korozije u cevima pomoću HART senzora sa žičanim vezama može pretstavljati problem. Pomoću WirelessHart-a, instrumenti za monitoring se mogu postaviti na tačno predviđene lokacije duž cevi gde bi možda upotreba žičanih senzora bila nemoguća. Za praćenje nivoa u tankovima takođe je vrlo svrsishodno koristiti senzor nivoa sa ugrađenim WirelessHart adapterom.

WirelessHart potpuno podržava korišćenje savremenih multivarijabilnih uređaja u polju. Mnogi uređaji u polju ne mere samo primarne fizičke veličine koje se konvertuju u 4..20mA strujne signale, već takođe i sekundarne i tercijalne signale. Na primer, ultrasonični merač nivoa meri i temperaturu za sopstvenu kompenzaciju. Ova sekundarna informacija se može preneti do HOST sistema.


Više informacija:
Momentum d.o.o.
, Fruškogorska 55, 22000 Sremska Mitrovica, Serbia, Tel./Fax.: +381 22 625 010, Mob: +381 62 252 818, +381 65 2622 066, Email: momentum@eunet.rs,WEB: http://www.momentum-automation.com