Der Smart Wireless-Standard

Der Wireless Hart-Standard IEC 62591 wurde als erste internationale Norm für kabellose Kommunikation in der Prozessautomatisierung veröffentlicht. Es handelt sich dabei um ein kabelloses Mesh-Netzwerk Kommunikations-Protokoll, das für eine breite Palette von Mess-, Regel- und Asset Management-Anwendungen einsetzbar ist. Dazu gehören die Überwachung von Prozessen, Ausrüstung und der Umwelt, Energiemanagement, die Erfüllung behördlicher Auflagen, Asset Management, vorausschauende Wartung, Diagnose und die Optimierung von Regelkreisen.

Netzwerke nach dem Wireless Hart-Standard IEC 62591enthalten kabellose Feldgeräte zur Messung von Temperatur, Druck/Differenzdruck, Durchfluss, Füllstand und Position von Ventilen/Handventilen, sowie Sensoren zur Bestimmung von pH und Vibration, die an der Prozess- oder Anlagenausrüstung angeschlossen sind. Ein Wireless Gateway empfängt die Mess- und Diagnose-Informationen dieser Geräte und überträgt sie über Ethernet, Modbus, OPC und andere kabelgebundene Kommunikationsprotokolle an ein Host-System. Asset Management Software kann als einfache Möglichkeit genutzt werden, um auf die Informationen zuzugreifen, das Netzwerk zu konfigurieren, die Kommunikation zwischen Geräten zeitlich festzulegen, Nachrichtenwege einzurichten und den Zustand des Netzwerks zu überwachen.

Zuverlässigkeit der Datenübertragung

Das Netzwerk nutzt eine IEEE 802.15.4 kompatible Datenübertragung im 2,4 GHz Band. Sie nutzen die Technik des häufigen Kanalwechsels („channel-hopping“) zur Sicherheit und Zuverlässigkeit der Kommunikation. Der Wireless Hart-Standard IEC 62591 ist resistent gegen fast alle Arten von Interferenzen, kann neben anderen Wireless Netzwerken existieren und bietet eine Zuverlässigkeit der Datenübertragung von mehr als 99 % in industrieller Umgebung.

Alternative Übertragunsgpfade

Wireless Hart nach IEC 62591 nutzt ein Mesh-Netzwerk, in dem alternative Pfade vorhanden sind, um Informationen zum Gateway und zum Host-System zu übertragen. Jedes Gerät im Mesh-Netzwerk kann als Router für Nachrichten anderer Geräte dienen. Diese Technik erweitert den Bereich des Netzwerks und stellt redundante Kommunikationspfade zur Verfügung, die die Zuverlässigkeit erhöhen. Ist ein Pfad blockiert, werden automatisch alternative Pfade gesucht. Das Mesh-Konzept ermöglicht auch, Geräte problemlos zum Netz hinzuzufügen oder aus ihm zu entfernen. Solange ein Gerät im Bereich eines anderen im Netzwerk ist, kann es kommunizieren. Anlagenüberprüfungen sind nicht nötig, jedes Gerät wird automatisch eingebunden, sobald es installiert ist.

Robuste Sicherheitsmaßnahmen

Der Wireless Hart-Standard IEC 62591 enthält robuste Sicherheitsmaßnahmen, um sicherzustellen, dass das Netzwerk und die darauf übertragenen Daten zu jeder Zeit sicher sind. Es werden 128-Bit-Verschlüsselung (Encryption), Verifizierung durch „Message Integrity Codes“, häufiger Kanalwechsel („channel-hopping“), ständig wechselnde Schlüssel und Authentisierung genutzt. Wireless Hart-Geräte nach IEC 62591 werden durch langlebige Batterien, Solarenergie, externe Einspeisung oder die interne Spannung des Messkreises mit Energie versorgt. Um den Energieverbrauch zu minimieren und die Lebensdauer der Batterien zu verlängern, können die Geräte so konfiguriert werden, dass sie ihre Daten nur dann übertragen, wenn sich die Werte ändern oder angefragt werden. Heute sind bereits tausende Geräte mit Wireless Hart nach IEC 62591 in Anwendungen weltweit installiert.