مقدمهای بر پروتکل WirelessHART
استاندارد بیسیم HART
مشخصات ارتباطی WirelessHART در سپتامبر 2008 رسماً توسط کمیسیون بینالمللی الکتروتکنیک (IEC) به رسمیت شناخته شد و به استاندارد بینالمللی IEC برای بیسیم صنعتی (IEC 62591) تبدیل شد. این استاندارد میتواند الزامات صنعت فرآیند را برای قابلیت اطمینان، ضد تداخل و ضد تداخل در کاربردهای کارخانهای بلادرنگ برآورده کند. امنیت، انعطافپذیری شبکه و الزامات سازگاری.
شبکههای WirelessHART از طیف گستردهای از دستگاهها از تولیدکنندگان متعدد پشتیبانی میکنند و محصولات باید به 5 نوع محصول مختلف طبقهبندی شوند:
شکل 1 انواع دستگاههای شبکه WirelessHART
• تجهیزات میدانی: تجهیزات پایهای که عملکردهای حسگری یا اجرایی را در محل انجام میدهند؛
• آداپتور: برای فعال کردن قابلیتهای ارتباط بیسیم، به دستگاههای میدانی HART موجود متصل شوید.
• دروازه: ارتباط بین برنامههای میزبان و دستگاههایی که عضو شبکه بیسیم هستند را امکانپذیر میکند.
• مدیر شبکه: مسئول پیکربندی شبکه، تنظیم ارتباط بین دستگاههای شبکه، مدیریت جداول مسیریابی و نظارت و گزارش سلامت شبکه بیسیم؛
• دستگاههای دستی: برای پیکربندی، نگهداری یا کنترل داراییهای کارخانه استفاده میشوند.
لایه پروتکل
پشته پروتکل WirelessHART از معماری مدل پروتکل 7 لایه OSI پیروی میکند که شامل لایه فیزیکی، لایه پیوند، لایه شبکه، لایه انتقال و لایه کاربرد است.
لایه فیزیکی
لایه فیزیکی WirelessHART اساساً یک لایه فیزیکی مبتنی بر IEEE 802.15.4-2006 2.4GHz DSSS است. این لایه ویژگیهای RF مانند الگوی سیگنال، قدرت سیگنال و حساسیت دستگاه را تعریف میکند. WirelessHART در باند فرکانسی آزاد ISM از 2400 ~ 2483.5MHz کار میکند و سرعت انتقال داده آن میتواند تا 250kbit/s باشد. این باند فرکانسی به 16 کانال تقسیم شده و با شمارههای 11 ~ 26 شمارهگذاری شده است. فاصله فرکانسی بین دو کانال مجاور 5MHz است.
لایه پیوند داده
یکی از ویژگیهای متمایز استاندارد WirelessHART، لایه پیوند داده مبتنی بر همگامسازی زمانی است. بازه زمانی ارتباط لایه پیوند داده WirelessHART دقیقاً 10 میلیثانیه تعریف شده است و از فناوری TDMA برای پشتیبانی از اجتناب از برخورد و ارتباط قطعی استفاده میشود.
لایه شبکه و لایه انتقال
لایه شبکه و لایه انتقال با هم کار میکنند تا ارتباطی امن و قابل اعتماد برای دستگاههای شبکه فراهم کنند. به منظور پشتیبانی از ساختار شبکه مش، هر دستگاه WirelessHART موظف است دادهها را به دستگاههای دیگر ارسال کند.
لایه کاربرد
لایه کاربرد، بالاترین لایه استاندارد WirelessHART است که دستورات، پاسخها، انواع دادهها و گزارشهای وضعیت مختلف دستگاه را تعریف میکند. در استاندارد WirelessHART، ارتباط بین دستگاهها و دروازهها بر اساس دستورات و پاسخها انجام میشود. لایه کاربرد مسئول تجزیه محتوای پیام، استخراج شماره دستور، اجرای دستور مشخص شده و تولید پاسخ است.
معماری امنیتی
شبکه WirelessHART یک سیستم شبکه امن است. هم لایه MAC و هم لایه شبکه WirelessHART سرویسهای امنیتی ارائه میدهند. لایه MAC از ترکیبی از بررسی افزونگی چرخهای (CRC) و کد یکپارچگی پیام (MIC) برای ارائه سرویسهای یکپارچگی داده گام به گام استفاده میکند. فرستنده و گیرنده هر دو از حالت CCM و الگوریتم رمزگذاری بلوک AES-128 برای تولید و تأیید MIC استفاده میکنند. لایه شبکه از کلیدهای مختلفی برای ارائه سرویسهای رمزگذاری سرتاسری و یکپارچگی دادهها استفاده میکند. سیستم امنیتی WirelessHART چهار کلید را تعریف میکند:
• وقتی کلید شبکهای وجود ندارد، از کلید عمومی برای تولید MIC لایه MAC استفاده میشود.
• کلید شبکه توسط همه دستگاههای شبکه به اشتراک گذاشته میشود و توسط دستگاههای شبکه برای تولید MICها در لایه MAC استفاده میشود.
• کلید دسترسی به شبکه برای هر دستگاه شبکه منحصر به فرد است. وقتی دستگاهی به شبکه متصل میشود، مدیر شبکه از کلید دسترسی به شبکه برای تأیید اعتبار دستگاه جدیدی که درخواست دسترسی به شبکه را دارد، استفاده میکند.
• کلیدهای جلسه توسط مدیر شبکه ایجاد میشوند. یک کلید جلسه منحصر به فرد برای اتصال سرتاسری بین دو دستگاه شبکه است و برای ارائه خدمات رمزگذاری سرتاسری و یکپارچگی دادهها استفاده میشود. کلیدهای جلسه را میتوان به کلیدهای تکپخشی و کلیدهای پخشی تقسیم کرد.
محصولات سری WirelessHART
محصولات بیسیم هوشمند میکروسایبر از فناوری بیسیم WirelessHART استفاده میکنند که بر اتوماسیون فرآیند تمرکز دارد. این فناوری دارای ویژگیهای شبکه خودسازمانده، خودترمیمی، مصرف کم برق، رمزگذاری دادهها و غیره است که عملکرد قابل اعتماد و نصب انعطافپذیر و سریع را تضمین میکند. از طریق ماژولهای بیسیم، دروازههای بیسیم، آداپتورهای بیسیم، فرستندههای دمای بیسیم و سایر محصولات خود، میتوانیم به سرعت جمعآوری دادهها، نظارت بر فرآیند، بهرهبرداری از تجهیزات، نگهداری و تشخیص مشکلات سایتهای صنعتی پیچیده را محقق کنیم. محصولات بیسیم هوشمند میکروسایبر به راهکار ارتباطی بیسیم صنعتی ترجیحی برای مشتریان نهایی داخلی تبدیل شدهاند. شرکتهای مشهور بینالمللی نیز به صفوف همکاری پیوستهاند و به طور گسترده در پتروشیمی، برق، متالورژی، تولید ماشینآلات و سایر زمینهها مورد استفاده قرار گرفتهاند.
نقطه دسترسی به اینترنت صنعتی
میکروسایبر متعهد به تحقیق و توسعه، تولید، فروش و کاربرد یکپارچه محصولات اینترنت اشیا صنعتی است.
میکروسایبر اولین پشته پروتکل فیلدباس در چین و سومین در جهان است که گواهینامه بینالمللی را دریافت کرده است، اولین ابزار فیلدباس در چین است که گواهینامه بینالمللی را دریافت کرده است، اولین کاربرد نمایشی سیستم کنترل شبکهای در چین است و اولین عملکردی در چین است که گواهینامه بینالمللی را دریافت کرده است، اولین محصول بیسیم HART در چین است که گواهینامه بینالمللی را دریافت کرده است و غیره.
میکروسایبر یکی از واحدهای اصلی مجری پروژههای مهم ملی علم و فناوری در زمینههای اینترنت اشیاء صنعتی و اتوماسیون صنعتی است. در طول این سالها، ما تعدادی از پروژههای بزرگ ملی علم و فناوری، طرح ملی تحقیق و توسعه فناوری پیشرفته (طرح ۸۶۳) و توسعه تجهیزات تولید هوشمند را انجام دادهایم. پروژههای ویژه و سایر طرحهای ملی علم و فناوری نیز در این واحد انجام شدهاند.
میکروسایبر تجربه غنی در قابلیتهای فنی، دستاوردهای فنی و ذخایر فنی کسب کرده است و یک تیم تحقیق و توسعه قوی برای محافظت از توسعه پایدار محصولات شرکت دارد.
