ИсточникКаждая сеть WirelessHART состоит из трех основных элементов:
•
Беспроводные полевые устройства (WirelessHard Field Devices) , подсоединенные к технологическому или заводскому оборудованию. Это может быть устройство со встроенной технологией WirelessHART или уже имеющееся установленное HART-устройство с адаптером WirelessHART.
•
Шлюзы (Gateway) обеспечивают обмен данными между полевыми устройствами и
хост-приложениями (Host Applcation), подсоединенными к высокоскоростной магистральной или другой имеющейся на предприятии коммуникационной сети. Шлюз обеспечивает соединение с такими сетями как Modbus – Profibus – Ethernet. Шлюз также выполняет функции администратора сети и безопасности (эти функции могут иметься и на уровне хост-системы, хотя изначально они будут выполняться на шлюзе).
•
Администратор сети (Network Manager) отвечает за конфигурирование сети, планирование обмена данными между устройствами, маршрутизацию сообщений и мониторинг состояния сети. Администратор сети может быть встроен в шлюз, хост-приложение или контроллер автоматизации технологического процесса. Он создает и поддерживает УЗЛОВУЮ архитектуру сети, определяет оптимальные пути и управляет распределением времени доступа (WirelessHART разделяет каждую секунду на интервалы по 10 мс). Доступ к слотам зависит от требуемой частоты обновления технологического параметра и других интервалов (отчет об аварийном состоянии – изменения в конфигурации).
Администратор безопасности (security Manager) управляет шифровальными ключами безопасности и распределяет их. Кроме того, в нем содержится список авторизованных устройств для включения в сеть.
Повторитель – это устройство, маршрутизирующее сообщения WirelessHART, но которое может и не быть непосредственно связанным с технологическим процессом. Его основным назначением будет расширение масштаба сети WirelessHART или способствование «обходу» существующего или нового препятствия (новый технологический сосуд). Все устройства в сети WirelessHART имеют функцию маршрутизации, упрощающую планирование и реализацию беспроводной сети.
Адаптер подключается к имеющемуся HART-устройству для направления данных с устройства через сеть WirelessHART в хост-систему. Адаптер может быть расположен в любом месте кабеля КИП 4-20 мА; он может иметь собственную батарею или питаться от этого кабеля. Некоторые адаптеры могут быть снабжены собственным аккумулятором и использовать эту же батарею для питания устройства; в таком случае сигнал 4-20 мА на хост-систему не подается, а все технологические данные направляются через WirelessHART.
Портативный терминал Handheld может быть в двух исполнениях. В первом случае это будет стандартное устройство HART FSK (нужно просто добавить файлы описания DD или DOF для нового устройства), подобное используемому для повседневных операций, таких как плановое техническое обслуживание и калибровочные поверки. При наличии поддержки беспроводной технологии портативный терминал используется для включения нового устройства в существующую сеть WirelessHART.
Во втором случае это будет терминал Handheld, соединяемый через WirelessHART со шлюзом и далее с устройством; он может использоваться для считывания технологических параметров или диагностических данных.
Каждое устройство в узловой сети может служить в качестве маршрутизатора для сообщений от других устройств. Иными словами, устройство не имеет необходимости обращаться напрямую к шлюзу; оно просто передает свое сообщение на ближайшее соседнее устройство. Это расширяет масштаб сети и обеспечивает избыточные каналы передачи данных для повышения надежности.
Администратор сети определяет избыточные каналы на основе запаздывания, эффективности и надежности передачи. Чтобы обеспечить открытость и свободность избыточных каналов, передача сообщений попеременно осуществляется по каждому из них. Следовательно, как и в интернете, если сообщение не может дойти до адресата по одному каналу, оно автоматически перенаправляется по проверенному свободному избыточному каналу без потери данных.
Узловая схема сети также позволяет легко добавлять и перемещать устройства. Устройство всегда остается на связи, когда оно находится в зоне действия других устройств в сети.
Для обеспечения гибкости при разных условиях применения стандарт WirelessHART поддерживает несколько режимов передачи данных, включая однонаправленную публикацию значений параметров технологического процесса и управления, мгновенное уведомление по исключению, специальный запрос/отклик и передача больших наборов данных с автоматическим сегментированием. Эти возможности позволяют настраивать передачу данных в соответствии с производственными требованиями, что снижает энергопотребление и непроизводительные издержки.