WirelessHART für modulares I/O-System

Die neu entwickelten Feldbus-koppler HE 5815 mit einer 24V-Spannungsversorgung senden und empfangen kabellos die Signale nach dem WirelessHART-Standard und lassen sich einfach in Feldbussysteme einbinden. Die Koppler können dabei mit allen Standard-I/O-Modulen aus dem IMOD-Programm kombiniert werden, so dass auch bestehende Systeme einfach um die WirelessHART-Funktionalität erweitert werden können. Der Adapter unterstützt bis zu 250 angeschlossene Geräte (4 bis 20 mA, 0 bis 10V, PT100, HART, DI, DO etc.). Der Koppler besitzt einen frontseitigen, standardisierten Maintenance-Port zur Konfiguration und Adressvergabe gemäß HART. Gegenüber der Steuerung emuliert der HE 5815 die nicht HART-fähigen I/Os als vollkompatible HART-Devices. Als Funkschnittstelle kommt das WD-HART Modul der Softing AG zum Einsatz. Die Protokollsoftware wurde im Rahmen des WiTECK Konsortiums entwickelt, und ist dadurch kompatibel zu den Feldgeräten und Gateways verschiedener Hersteller. Zudem besitzt der Adapter alle notwendigen ATEX- und RF-Zulassungen. Vorteile gegenüber anderen Feldbussystemen Für den Aufbau eines WirelessHART-Netzes werden lediglich standardkompatible Feldgeräte oder ein Koppler wie der HE 5815, Gateways sowie ein Network Manager, der wiederum auf einem PC, Gateway oder Controller laufen oder in eine Host-Applikation integriert sein kann, benötigt. Diese Komponenten werden zu einem Mesh-Netzwerk verknüpft, indem sich die einzelnen Feldgeräte selbst organisieren und vernetzen. Auf diese Art sind alle Kommunikationspfade redundant ausgelegt; zudem lässt sich der \’Einzugsbereich\‘ eines Netzwerks praktisch beliebig erweitern, da jedes Feldgerät immer nur die Distanz zum nächsten überbrücken muss. Das erleichtert die Verwaltung erheblich, da alle wichtigen Verbindungsparameter (Übertragungsmodus, Routen etc.) im Network Manager zentral festgelegt werden. Auch nachträglich aktivierte Feldgeräte werden dabei selbsttätig in das Netzwerk integriert. Frequency Hopping Die Nachrichtenübertragung findet wie auch bei Bluetooth und WLAN im lizenzfreien 2,4 GHz-Band statt. Kollisionen innerhalb eines WirelessHART-Netzes werden durch den Einsatz des Zeitmultiplexverfahrens TDMA (Time Division Multiple Access) verhindert. Prinzipiell mögliche Interferenzen mit anderen Funksystemen umgeht die neue Technik durch das sogenannte \’Frequency Hopping\‘. Im laufenden Betrieb wechseln die Funksignale ständig zwischen den Frequenzkanälen 11 bis 26 des 2,4GHz-Bands hin und her, wobei bereits belegte Kanäle dabei ausgespart werden. Parallel dazu nutzt WirelessHART das Spreizverfahren DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum), um die Robustheit des Ausgangssignals zu verbessern bzw. dieses so zu verbreitern, dass es den gesamten zur Verfügung stehenden Frequenzkanal nutzt. Dies verhindert, dass schmalbandige Störungen etwa durch Übersprechen oder andere externe Einflüsse, wie mangelnde EMV, das Nutzsignal stören. Alle Nachrichten im WirelessHART-Netz werden verschlüsselt übertragen. Als kryptographisches Verfahren kommt dabei der Advanced Encryption Standard (AES) mit einer Schlüssellänge von 128 Bit zum Einsatz. Zudem müssen sich neue WirelessHART-Komponenten mit einem Zugangsschlüssel authentifizieren, der vom Administrator gewählt wird. SPS/IPC/Drives 2010: Halle 7, Stand 493