Wireless Hart

INTRODUÇÃO:

Hoje já usamos wireless:

- rádio;

- telefone celular;

- canais de televisão por controle remoto;

- Internet.

È um lento processo de adaptação por preocupação de:

- confiabilidade;

- segurança;

- vida útil das baterias.

Novos requerimentos ambientais e segurança depois de muitas instalações.

ARQUITETURA

Qualquer arquitetura utilizam 3 componentes básicos:

- fonte de transmissão;

- meio para levar o sinal;

- receptor para aceitar o sinal e utilizar a informação.

Para essa transmissão geralmente são utilizados cabos. A solução Wireless utiliza ondas de rádio em lugar de cabos. Isso acontece a partir de um radio + antena que converte os sinais eletrônicos do transmissor em ondas de rádio e outras antenas com outros rádios convertem novamente as ondas de rádio em informações utilizáveis.

Algumas aplicações utilizam ondas de luz infravermelhas em um range limitado e necessitam um contato visual entre o receptor e transmissor.

Por isso é utilizado radio freqüência. Também já são utilizadas pela polícia, militares, telefones celulares e TV por satélite.

Algumas bandas são especificas para indústrias, são científicas e médicas. Habitualmente 900 MHz, 868 MHz e 2,4 GHz. (ISM)

Os dispositivos wireless possuem roteadores onde os dados são passados a outros dispositivos assim mais rotas surgirão pois cada instrumento envia não só seus dados como aqueles que estão próximos.

GATEWAY: Interface dos dispositivos e sistema host. Os sistemas host é onde os usuários tem acesso a informações das redes. Suporta OPC, Ethernet, Modbus, TCP, RTU.

Para integração dos dados dos wireless e os Hart instalados, é utilizado o A MS. È possível realizar calibração, diagnósticos, configuração e documentação de manutenção.

O range é de 100m ou menos. Pode-se cobrir distancias maiores com múltiplos ou misturar as tecnologias.

INTERFERÊNCIA

Com a proximidade de transmissores com ondas de rádio, o wireless pode sofrer interferência e também fontes de ruídos como equipamentos elétricos. Para que isso seja evitado geralmente aumenta-se a força do sinal e conseqüentemente aumentando a potencia de transmissão. Com esse aumento do sinal a vida útil da bateria é diminuída.

Obstruções físicas também interferem no sinal de rádio.

A preocupação com a segurança dos dados, vida útil das baterias , confiabilidade e integração de redes também eram problemas cruciais.

Para implantação esses problemas foram resolvidos:

Saltos de freqüência: São transmitidas freqüências alternativas. São disponíveis 16 canais onde quando é percebido um problema em uma freqüência é passado para a próxima;

Rede auto organizadas: Se a transmissão for interrompida em uma rota, automaticamente é traçada uma nova rota com outros dispositivos da rede até o destino da mensagem. Cada dispositivo atua como um roteador para os outros dispositivos próximos que assim a confiabilidade é aumentada não sendo necessária a avaliação de levantamentos custosos no local. Saltos múltiplos aumentam o range dos dispositivos com a informação de um dispositivo para outro. A expansão da rede é fácil pois os novos instrumentos serão reconhecidos e adicionados na rede.

Criptografia: Chave digital que altera automaticamente os dados da mensagem não lida por nenhum outro dispositivo. È utilizada uma chave digital para alterar matematicamente o recebimento dos dados sendo somente lida pelo dispositivo receptor

Autentificação : è conferido quem esta acessando utilizando senhas. Assim a gateway utiliza códigos de integração de mensagem evitando acesso de outros dispositivos entre na rede.

Verificação: è verificado que a informação foi enviada e a mesma seja recebida utilizando uma senha. Tambem é utilizado data e hora para proporcionar níveis de verificação. O código troca em função do tempo.

Gestao de claves: A gestão de senhas é o processo de criar, distribuir, autenticar e armazenar chaves de criptografia que usam para codificar e decodificar dados. Uma forma de salvar os dados é modificar a senha periodicamente.

Existem 3 niveles básicos de gestão de senhas:

Nivel 1: Cada dispositivo do mesmo fabricante tem a mesma chave.

Nivel 2: Cada dispositivo de uma rede possui a mesma chave.

Nivel 3: Cada par de comunicação extremo-extemo tem uma senha diferente.

Gestão de energia: Em vez de um dispositivo ter que enviar o sinal por todo o caminho até a gateway, a auto-organizada tem varias rotas.

Integração e compatibilidade das redes: Novo dispositivo se ajusta com a rota de melhor qualidade.

Suporte da topologia: São integrados a flexibilidade de incorporar automaticamente as 3 topologias.

Sincronização de mensagens: Com todas as mensagens viajando existe o risco de colisões quando chegam muitas mensagens na gateway ao mesmo tempo onde essas informações podem ser perdidas ou atrasadas. Assim é utilizada a TDMA onde cada dispositivo sabe quando falara com a rede tendo uma programação em freqüências diferentes.

APLICAÇÕES INDUSTRIAIS

Remotas: Dados a quilômetros, os cabos não são práticos. Ex: Monitoração de tanques de armazenamentos, compilação de dados em registradores de gráficos de papel, campos de petróleo e gás. Para verificação da quantidade de matéria prima é necessário monitoração. Serão menos