No Wire No Limit

2020-01-13   Nur Hasanah   Technology


Dwi Nanda

Sr. Consultant Digital Transformation - PT. Control Systems Arena Para Nusa (PTCS)


Wireless HART (WiHART)


Smart Wireless menggunakan teknologi dari HART Foundation yang dinamakan WirelessHART

Wireless bukan suatu hal yang baru dalam kehidupan sehari-hari, namun di dunia industri wireless masih menjadi suatu hal yang di khawatirkan, baik reliability, connectivity & security. Maka dari itu wireless untuk industry atau industrial grade diatur oleh IEC 62591 yaitu WirelessHART. WirelessHART adalah open standard, bukan proprietary, sehingga manufacture lain juga dapat mengeluarkan produk yang berbasis WirelessHART. Ini berarti produk WirelessHART dari salah satu instrumentation manufacture Emerson dapat berkomunikasi dengan produk dari manufacture lain yang juga menggunakan teknologi WirelessHART.

Sesuai dengan namanya, WirelessHART transmitter adalah transmitter yang berbasis teknologi HART yang ditambahkan fungsi komunikasi dengan menggunakan radio untuk pengiriman datanya. Dengan demikian WirelessHART transmitter dapat di-configure dengan menggunakan tools yang sama yang digunakan untuk wired-HART transmitter seperti HART Communicator (475, AMS Trex).

WirelessHART sudah di-approved oleh IEC dengan kode IEC 62591.

IEC atau International Electrotechnica Commission adalah suatu badan internasional yang mengeluarkan standar untuk semua produk electrical, electronic dan semua yang teknologi yang terkait.

Sampai saat ini hanya WirelessHART yang telah diakui sebagai standard internasional untuk wireless instrumentation.

WirelessHART sudah ditest dan terbukti bahwa produk-produk WirelessHART dari berbagai vendor dapat interoperable atau dapat berkomunikasi satu dengan yang lainnya.

[Wireless Gateway dari Emerson dapat berkomunikasi dengan transmitter WirelessHART dari vendor lain, begitu pula sebaliknya]

Smart Wireless sangat flexible untuk diimplementasikan karena tanpa perlu memperhitungkan cable, cable tray/cable duct, I/O card, sehingga untuk menambahkan device yang baru dan mengembangkan network sangat mudah tidak perlu menambahkan kabel baru atau card baru, hanya dengan memperhatikan jarak dari existing wireless device yang sudah terpasang.

Gateway berperan sebagai network manager, ketika ada wireless instrument baru yang akan join ke network, Gateway akan mengatur network-nya secara otomatis. Satu Gateway dapat meng-handle 100 wireless transmitters.

Smart Wireless memiliki 5 (lima) layer security untuk mengamankan jalur komunikasi antar wireless devices.

1. Setiap data yang dikirim akan dienkripsi sehingga data yang dikirimkan diacak agar tidak dapat terbaca

2. Setiap wireless device yang akan join ke network harus melalui proses autentikasi. hanya device yang memiliki network ID dan join key yang sama dengan gateway yang dapat join ke network.

3. Setiap data yang dikirimkan akan diverifikasi oleh gateway bahwa data itu valid dan complete.

4. Frequency yang digunakan oleh WirelessHART adalah 2.4 GHz. Didalam frequency range 2.4GHz terdapat 15 slot/channel yang tersedia. WirelessHART device akan menggunakan salah satu dari 15 channel itu dan akan berpindah-pindah channel tiap kali mengirimkan datanya.

5. Key untuk encryption algorithm dapat dirotasi atau diubah setiap periode tertentu untuk advance security.

Additional information:

1. Apakah signal/gelombang/frequency dari wireless transmitter akan mengganggu atau terganggu dari peralatan lain (eg. Handy Talky - HT)?

Tidak

Wireless transmitter menggunakan frequency 2.4 GHz, sedangkan HT bekerja pada frequency sekitar 130 MHz – 160 MHz. Frequency Interference terjadi pada frequency channel yang sama.

2. Bagaimana koneksi dengan sistem (DCS/PLC/HMI)?

Wireless Gateway dapat dihubungkan ke sistem dengan menggunakan serial cable (RS-485) menggunakan Mobus RTU atau Ethernet (UTP cable) menggunakan OPC, Modbus TCP atau HTTP protocols.

3. Bagaimana jika wireless transmitter terhalang oleh bangunan atau tangki?

Signal wireless dapat menembus dinding semen/bata, kayu, dan kaca namun kekuatan signalnya akan melemah sehingga jarak yang dapat dijangkau berkurang. Air bersifat menyerap energi, oleh karena itu signal wireless tidak dapat menembus air dengan kerapatan tinggi (seperti contoh tabung kaca yang berisi air. Air hujan kerapatannya rendah sehingga signal wireless masih dapat menembus air hujan. Sedangkan besi sifatnya memantulkan energi sehingga signal wireless akan memantul jika terhalang oleh besi. Agar wireless transmitter yang terhalang dapat berkomunikasi dengan Gateway maka diperlukan repeater (yang mana repeater tersebut adalah wireless transmitter yang difungsikan sebagai repeater) untuk menjembatani jalur komunikasi yang terhalang tadi.

WirelessHART menggunakan Self-Organizing technology untuk komunikasi antar device dimana tiap-tiap transmitter dapat berkomunikasi satu dengan yang lainnya sehingga dapat membentuk mesh network (atau jaring laba-laba). Dengan demikian 1 (satu) wireless transmitter dapat memiliki lebih dari satu jalur komunikasi.

Tiap-tiap wireless device memiliki repeating function jadi tiap-tiap wireless device selain mentransmit data miliknya sendiri juga dapat me-repeat data dari transmitter lain yang akan diteruskan sampai ke gateway. Dengan demikian tidak semua transmitter harus berjarak 200 m dari Gateway atau berkomunikasi langsung dengan Gateway, karena transmitter yang letaknya jauh dari Gateway dapat mengirimkan datanya ke transmitter terdekat untuk diteruskan sampai ke Gateway.

Jarak antar wireless device adalah sekitar 200 meter, tapi network coverage dari Gateway tidak hanya 200 meter melainkan bisa lebih dari 1 km karena data dapat ditransmit dari satu transmitter ke transmitter lain. Wireless transmitter juga memiliki opsi untuk menggunakan Extended Range Antenna yang dapat menjangkau 800 meter. Untuk jarak 200 meter dinamakan Long Range Antenna.

Smart Wireless juga memiliki fitur self-healing yang berfungsi untuk mengalihkan jalur komunikasi secara otomatis ketika jalur existing fails. Dengan demikian network reliability dari Smart Wireless lebih dari 99% karena 1 (satu) transmitter dapat memiliki lebih dari satu jalur komunikasi dan ketika satu jalur komunikasi fails, dapat berpindah ke jalur komunikasi atau ke transmitter yang lain secara otomatis.

Instalasi Wireless devices sangat flexible, dapat ditempatkan pada lokasi yang sulit dijangkau atau tidak memungkinkan untuk menggunakan kabel. Dan karena tanpa menggunakan kabel, wireless transmitter dapat dipindahkan dari satu lokasi ke lokasi yang lain secara mudah jika diperlukan.

Dengan menggunakan Smart Wireless THUM adapter pada wiredHART transmitter, seluruh HART data pada HART transmitter tersebut dapat dikirimkan ke AMS secara wireless untuk dimanfaatkan oleh AMS untuk men-diagnostic kesehatan dari transmitter tersebut.


Self-Organizing Network

Kemajuan teknologi untuk industri proses telah berkembang dari radio titik ke titik dengan keandalan terbatas hingga kini memiliki jaringan yang mengatur diri sendiri tersedia sebagai standar industri proses melalui HART Communication Foundation. Self-Organizing Networks adalah satu-satunya standar industri yang tersedia saat ini karena industri melihat bagaimana teknologi ini adalah satu-satunya yang benar-benar dapat memberikan keandalan data yang diminta dalam aplikasi yang anda miliki. Dengan teknologi ini, saat anda menambahkan lebih banyak perangkat ke jaringan, seluruh jaringan terus menjadi semakin kuat dengan jalur komunikasi yang lebih potensial untuk digunakan oleh setiap perangkat. Ini sangat penting ketika anda memikirkan lingkungan yang senantiasa berubah yang dihadapi instrumentasi anda setiap hari. Pompa, motor dan kipas berputar-putar dan sejumlah besar hal-hal lain terjadi sepanjang waktu. Masing-masing dari hal-hal ini, bersama dengan orang, kendaraan dan energi Radio Frequency (RF) lainnya yang dipancarkan dari ponsel atau walkie-talkie semuanya dapat memiliki dampak potensial pada komunikasi nirkabel. Dengan kemampuan Self-Organizing Network untuk secara otomatis mengubah rute data ke frekuensi / saluran terbuka dan ke perangkat yang paling efisien untuk komunikasi, kami melihat keandalan data lebih dari 99% terlepas dari lingkungan proses atau aplikasi.

 

Anda tidak perlu melakukan pemetaan situs RF apa pun atau mengonfigurasikan frekuensi / saluran mana yang akan digunakan atau tidak digunakan. Jaringan akan secara otomatis menyesuaikan untuk Anda sebagai lingkungan Anda dan ketika jaringan Anda berubah untuk memenuhi kebutuhan bisnis perusahaan Anda.

Smart Wireless Security

Keamanan paling efektif jika dapat menangkis serangan dalam berbagai cara. Keamanan dalam solusi Self Organizing Network menggunakan pendekatan multi-layer; mereka adalah :


1. Enkripsi 

2. Otentikasi 

3. Verifikasi 

4. Key Management

5. Anti-Jamming


Enkripsi mengambil paket data HART dan mengacak informasi sehingga jika seseorang hendak mencegat paket tersebut, data yang mereka lihat tidak masuk akal. Ketika informasi diterima oleh jaringan kami, itu diterjemahkan dan diubah kembali menjadi data HART yang akan Anda gunakan.

Otentikasi dan Verifikasi adalah serangkaian jabat tangan untuk memastikan hanya perangkat di jaringan kami yang berkomunikasi bersama. Otentikasi memulai percakapan dengan jabat tangan dan tanda tanya serta verifikasi mengakhiri percakapan dengan jabat tangan lain dan selamat tinggal. Jika perangkat tidak mengotentikasi, atau berjabat tangan, mereka tidak akan saling berbicara. Di bagian belakang, jika mereka tidak memverifikasi pesan, atau mengucapkan selamat tinggal, maka perangkat belum mengirim paket data yang baik atau lengkap sehingga perlu untuk mencoba lagi.

Key Management adalah penggunaan kata sandi untuk memastikan hanya orang yang tepat yang mendapatkan informasi. Apakah itu menggunakan kata sandi untuk melihat data pada antarmuka web, menggunakan kata sandi untuk perangkat baru untuk bergabung dengan jaringan atau kata sandi untuk berkomunikasi antar perangkat setiap kali mereka berjabat tangan. Kami menggunakan kata sandi ini untuk menjaga keamanan data Anda di jaringan dan ketika Anda ingin melihat data.

Anti-jamming adalah tempat radio spektrum spread digunakan. Ini berarti kami akan menggunakan frekuensi atau saluran apa pun (subset frekuensi) yang tersedia untuk komunikasi bila diperlukan di seluruh spektrum. Ini memungkinkan komunikasi di jaringan kami untuk bergerak di sekitar potensi gangguan di lingkungan. Radio FHSS adalah metode umum untuk keamanan dengan komunikasi nirkabel, tetapi mereka tidak boleh dianggap aman sendiri karena mereka harus bergerak melalui frekuensi dan saluran pada jadwal yang telah ditentukan yang dapat diduplikasi.

 

sumber internet: www.emerson.com 

TENTANG PENULIS

Dwi Nanda lulusan Manajemen Ekonomi Univ. Gunadarma (2005). Ketertarikannya didunia teknik berawal dari rasa penasaran terkait Wireless Communication di dunia Industri dan menjadikannya seorang Wireless Consultant di PTCS tahun 2009. Dengan pengalamannya  di dunia Wireless terutama WirelessHART selama 10 tahun, saat ini menjadi Sr. Consultant Digital Transformation untuk mendukung perkembangan Industry 4.0 di Indonesia (Making Indonesia 4.0)




Certification
News Release
Dwi NandaSr. Consultant Digital Transformation - PT. Control Systems Arena Para Nusa (PTCS)Wireless HART (WiHART)Smart Wireless menggunakan teknologi dari HART Foundation yang dinamakan WirelessHARTWireless bukan suatu hal yang baru dalam kehidupan sehari-hari, namun di dunia industri wireless masih menjadi suatu hal yang di... Read More