WirelessHART: O que é e quais as características?
Automação Industrial

WirelessHART: O que é e quais as características?

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Para realizar um controle preciso dos processos produtivos, a indústria está constantemente atenta às soluções que mais se adequam ao seu caso, principalmente às que aumentam a segurança e a agilidade operacional.

O protocolo WirelessHART é uma opção para as empresas que buscam implementar redes sem fio e melhorar seu desempenho, enviando e recebendo dados confiáveis.

Prossiga a leitura e confira neste artigo do que se trata essa popular tecnologia e quais são as suas principais características.

Vamos lá!

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O que é o HART?

HART é um protocolo muito utilizado na indústria para realizar comunicação digital. Este padrão IEC é bidirecional e faz o envio e o recebimento de informações em loops de corrente analógica de 4-20mA, conectando diversos dispositivos inteligentes no chão de fábrica.

Entre as suas vantagens, permite o reaproveitamento de estruturas de cabeamento 4-20mA já instaladas.

O que é o Wireless?

É uma tecnologia capaz de conectar dispositivos sem a utilização de cabos, por meio de ondas de rádio. A distância entre os objetos pode ser curta ou de até muitos quilômetros, dependendo da aplicação.

É ideal para possibilitar à redes de computadores o acesso à Internet.

Evolução do protocolo HART

Quando foi desenvolvido, no final da década de 80, o protocolo HART tinha como principal objetivo facilitar as calibrações e permitir o ajuste de range e damping de aparelhos analógicos.

Ao longo dos anos, o leque de aplicações foi ampliado e inúmeras empresas se beneficiam dele devido ao diagnóstico de sistemas e a obtenção de dados referentes a processos, evitando paradas de produção desnecessárias.

Atualmente, é a maior tecnologia de comunicação digital implantada nas indústrias de processo de todo o mundo, sendo usada por mais de 40 milhões de instrumentos de campo, segundo o Grupo FieldComm.

Histórico do WirelessHART

Desde a sua criação, o protocolo HART foi evoluindo e passou por algumas revisões, destacando-se a que ocorreu em 2007, que originou o HART 7. Neste ano, também foi incluído o WirelessHART, permitindo a comunicação wireless.

Essa tecnologia se apresentou como uma opção ideal para aplicação em indústrias, pois transporta dados de forma simples, segura e confiável, alcançando longas distâncias.

Como o WirelessHART funciona?

Esse padrão adiciona recursos sem fio à tecnologia HART, preservando a compatibilidade entre os dispositivos HART preexistentes.

O WirelessHART usa tecnologia de rede mesh, baseada no IEEE 802.15.4 e atuando na faixa de 2,4 GHz, onde cada objeto pode atuar como roteador, permitindo uma comunicação direta com um gateway.

Esse alcance amplo da rede, além das rotas de comunicação redundantes, elevam a confiabilidade das operações em ambientes industriais.

As redes WirelessHART possuem três componentes principais:

  • Dispositivos de campo sem fio (com wireless integrado ou com um adaptador) conectados a equipamentos de processo;
  • Gateways – que fazem a comunicação entre esses dispositivos;
  • Network Manager – que configuram e monitoram a integridade da rede, agendam comunicações entre equipamentos e gerenciam rotas de mensagens.

Aplicação com Wireless

Por se tratar de um padrão aberto, simples e robusto, é amplamente utilizado em projetos de automação industrial e na instrumentação e monitoramento de processos produtivos.

É aplicado em medição de temperatura em locais de difícil acesso, onde há máquinas se deslocando e não é possível fazer o cabeamento.

O controle de determinadas operações manuais remotas pode ser substituído por atuadores wireless, como a abertura e o fechamento de válvulas, aumentando o nível de segurança da atividade.

Também é implantado em ambientes críticos para fazer a aquisição de dados, o que ajuda a gerenciar melhor os ativos.

Características da rede WirelessHART

Alguns aspectos fazem do WirelessHART um aliado para a modernização e prosperidade de empresas de diversos segmentos. Para tanto, é preciso seguir as recomendações da NE 124, voltada à comunicação sem fio na automação:

Interoperabilidade/Intercambialidade

A interoperabilidade e a intercambialidade são garantidas com a escolha de redes proprietárias, além de antenas e baterias adequadas.

Disponibilidade e Confiabilidade

Fabricantes e usuários atuam em conjunto para que a rede wireless mantenha um elevado nível de confiabilidade e disponibilidade.

Tempo Real

A rede precisa disponibilizar claramente os termos de latência e determinísticos, em tempo real.

Segurança

A aplicação wireless deve contar com medidas de segurança, como links protegidos; a codificação de dados; e o controle de acesso por meio de autenticação e autorização.

Coexistência

Para melhores resultados, diferentes tecnologias podem ser usadas em conjunto, como o Bluetooth, o ZigBee ou o WLAN.

Fonte de Alimentação

Os elementos finais de uma rede wireless costumam ser energizados por baterias – que devem ser padronizadas e de fácil substituição. Os procedimentos para uma troca e um descarte seguros devem ser claros.

Automonitoração e Diagnóstico

É importante disponibilizar dados e análises relacionadas ao estado da bateria, a carga da rede, a latência, o nível de potência do sinal, bem como a verificação de falhas e/ou ataques de intrusos.

Integração transparente com sistemas de automação

A solução wireless pode ser integrada a outras tecnologias aplicadas a sistemas automatizados, como o FDT (Field Device Tool) e o EDDL (Electronic Device Description Language).

Segurança da rede WirelessHART

O padrão tem medidas robustas integradas e constantemente ativas para proteger a rede e os dados. As técnicas usadas incluem criptografia AES de 128 bits, com uma chave para cada mensagem e autenticação dos dispositivos.

Para proteger a aplicação sem fio contra ataques, os sensores e demais dispositivos que se conectam à rede são configurados para monitorar os dispositivos que têm permissão de acesso.

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Conclusão

Concluímos que o controle de processos industriais via wireless traz diversos benefícios, como o aumento do padrão de segurança e a possibilidade de melhorar o gerenciamento dos ativos.

Vimos que o WirelessHART favorece os projetos de automação ao realizar comunicação digital por meio de loops de corrente analógica, conectando a grande maioria dos instrumentos de campo.

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Edilson Cravo

Edilson Cravo

Engenheiro de Aplicação. 22 anos de experiência com 5000 visitas únicas em Indústrias. CMO da Kalatec Automação. Especialista em Controle e Automação (USP). Engenharia de Processo (MAUA) - Gestão de Inovação (ESPM) - Gestão de PME (FGV) e MBA em Vendas (PUC). Foi consultor de projetos no Instituto Nuclear Brasileiro, Embraer, Rede Globo e USP (Projeto Inspire).

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