WirelessHART

Wat is WirelessHART?

WirelessHART is een draadloos communicatieprotocol voor procesinstrumentatie dat de commando’s en gegevens van het bekabelde HART-protocol via een zelfherstellend IEEE 802.15.4-meshnetwerk in de 2,4 GHz-band verstuurt, en dat internationaal is vastgelegd als IEC 62591. Het verbindt sensoren en actuatoren zonder signaalkabel met een DCS, SCADA-systeem of onderhoudsapplicatie, met verplichte versleuteling en meerdere redundante radiopaden. WirelessHART is onderdeel van HART 7 en wordt beheerd door de FieldComm Group. Het is vooral bedoeld om bestaande installaties uit te breiden waar kabels trekken duur, traag of lastig is, zoals in uitgestrekte of explosiegevaarlijke industriële omgevingen.

🕰️ Hoe is WirelessHART ontstaan?

In 2004 begonnen leden van de toenmalige HART Communication Foundation, waaronder ABB, Emerson, Endress+Hauser, Pepperl+Fuchs en Siemens, aan een draadloze uitbreiding van HART. De radiotechniek kwam van Dust Networks, dat met het Time Synchronized Mesh Protocol (TSMP) al een energiezuinig, tijdgesynchroniseerd meshnetwerk had ontwikkeld.

De officiële titel van de norm is Industrial networks – Wireless communication network and communication profiles – WirelessHART. Omdat de applicatielaag gelijk is aan die van bekabeld HART, kunnen bestaande hostsystemen en configuratietools draadloze apparaten op dezelfde manier aanspreken.

🧠 Hoe werkt WirelessHART?

WirelessHART combineert vier technieken die samen voor betrouwbaarheid zorgen:

• IEEE 802.15.4-radio - 2,4 GHz ISM-band met 250 kbit/s, dezelfde fysieke laag als Zigbee en ISA100.11a
• Tijdsloten (TDMA) - elke seconde is verdeeld in honderd sloten van 10 ms; elk apparaat zendt alleen in de sloten die het toegewezen krijgt, zodat er geen botsingen zijn en de radio de rest van de tijd slaapt
• Frequency hopping - het netwerk springt per slot naar een ander kanaal binnen 15 van de 16 beschikbare kanalen en kan drukke kanalen, bijvoorbeeld bij overlap met wifi, op een zwarte lijst zetten
• Mesh met graph routing - elk veldapparaat werkt ook als router; de network manager berekent vooraf meerdere routes, zodat het netwerk zelf omschakelt als een pad wegvalt

Welke componenten heeft een WirelessHART-netwerk?

🔐 Hoe is WirelessHART beveiligd?

Beveiliging is in WirelessHART niet optioneel. Alle berichten worden beschermd met AES-128 in CCM-modus, op twee niveaus:

• Per hop (datalinklaag) - elk radiopakket krijgt een message integrity code met de netwerksleutel, zodat elk doorgevend apparaat vervalste of gewijzigde pakketten weigert
• End-to-end (netwerklaag) - de inhoud wordt versleuteld met sessiesleutels per communicatiepaar, bijvoorbeeld veldapparaat ↔ gateway, zodat tussenliggende apparaten de data wel doorsturen maar niet kunnen lezen
• Join key - een nieuw apparaat kan alleen aansluiten met de juiste join key; die is niet uit te lezen via HART-commando’s en kan per apparaat uniek zijn
• Quarantaine en weigeren - de gateway kan een onbekend apparaat tegenhouden totdat een beheerder fabrikant, type en tag heeft gecontroleerd
• Mislukte pogingen - apparaten tellen berichten met een ongeldige sleutel en melden dat aan de gateway, wat monitoring mogelijk maakt

Deze versleuteling en authenticatie beschermen het radiodeel goed. De zwakke plek ligt meestal elders: de gateway met webinterface, gedeelde join keys en de bekabelde koppeling naar het DCS. Een radioverbinding blijft bovendien gevoelig voor storing (jamming); frequency hopping maakt het netwerk robuust tegen toevallige interferentie, maar niet tegen een gerichte stoorzender.

🏭 Waarvoor wordt WirelessHART gebruikt?

WirelessHART wordt vooral ingezet in olie en gas, chemie, farmacie en water en afvalwater. Typische toepassingen zijn:

• Extra meetpunten - temperatuur, druk, niveau en debiet op plaatsen waar geen kabel of reserve-I/O beschikbaar is
• Conditiebewaking - trillingen van pompen en ventilatoren, temperatuur van lagers, stoomafsluiters en appendages, als basis voor voorspellend onderhoud
• Ontsluiten van diagnose - met een adapter worden veldapparaten die al via 4-20 mA werken, draadloos uitgelezen voor diagnose-informatie, zonder de bestaande regelkring te wijzigen
• Tijdelijke metingen - bij opstart, onderzoek of tijdens een revisie
• Moeilijk bereikbare plaatsen - tankparken, roterende delen en verre installatieonderdelen

WirelessHART is vooral een bewakingsnetwerk. Langzame regelkringen zijn mogelijk, maar voor snelle regelingen en veiligheidsfuncties in een SIS blijft bekabeling gangbaar. WirelessHART-gateways worden ook genoemd als bron voor het tweede kanaal van NAMUR Open Architecture, waarmee procesdata buiten het DCS om beschikbaar komt voor analyse.

🧭 Hoe ontwerpt u een WirelessHART-netwerk?

Een goed ontwerp voorkomt de meeste problemen. De volgende stappen en vuistregels worden in de praktijk veel gebruikt:

1. Inventariseer de meetpunten - bepaal per punt de gewenste updatetijd en of het om bewaking of regeling gaat
2. Kies de gatewaylocatie - in kleine netwerken centraal; grotere netwerken bouwt u op vanuit de gateway, met de dichtstbijzijnde apparaten eerst
3. Zorg voor voldoende buren - streef naar minstens drie buren per apparaat, zodat er altijd een alternatieve route is (redundantie)
4. Let op obstakels - staal, tanks en betonnen wanden dempen het signaal sterk; plaats antennes verticaal en hoger dan obstakels
5. Verdeel de belasting - veel apparaten met snelle updates belasten de gateway; splits zo nodig over meerdere netwerken
6. Documenteer en controleer - leg join keys, tags en netwerk-ID’s vast in uw asset-inventaris en controleer na ingebruikname de padstabiliteit

In Ex-zones moeten zowel instrument als batterijmodule geschikt zijn voor de zone volgens ATEX; veel draadloze transmitters zijn uitgevoerd als intrinsiek veilig ontwerp. Onder de Cyberbeveiligingswet, die sinds 15 augustus 2026 van kracht is, valt een draadloos meetnetwerk bij een essentiële of belangrijke entiteit gewoon onder de zorgplicht: neem het mee in uw risicoanalyse.

🛡️ Hoe past WirelessHART in een IEC 62443-architectuur?

In IEC 62443-termen behandelt u het draadloze netwerk met de gateway als een eigen zone. De koppeling naar het DCS of de historian is een conduit, met een firewall die alleen de benodigde protocollen en richtingen toelaat (netwerksegmentatie). Praktische maatregelen:

• Gebruik unieke join keys per apparaat in plaats van één gedeelde sleutel en sla ze veilig op
• Zet de toegangscontrolelijst van de gateway aan, zodat alleen bekende apparaten mogen aansluiten
• Schakel ongebruikte diensten op de gateway uit en wijzig standaardwachtwoorden
• Laat beheerverkeer naar de gateway alleen vanuit een beheerzone toe
• Bewaak de gatewaylogging op mislukte joins en onverwachte onbekende apparaten

🔄 Wat is het verschil met andere draadloze protocollen?

Het belangrijkste alternatief voor draadloze procesinstrumentatie is ISA100.11a (IEC 62734), dat vooral door Yokogawa en Honeywell wordt geleverd. WirelessHART wordt onder meer gebruikt door Emerson, ABB, Endress+Hauser en Siemens.

❓ Veelgestelde vragen

Is WirelessHART een open standaard?

Ja, WirelessHART is een open standaard die wordt beheerd door de FieldComm Group en is vastgelegd als IEC 62591. Apparaten van verschillende fabrikanten werken in hetzelfde netwerk samen als ze zijn geregistreerd volgens het testprogramma van de FieldComm Group.

Kan WirelessHART gebruikt worden voor procesregeling?

WirelessHART kan langzame regelkringen ondersteunen, maar wordt in de praktijk vooral gebruikt voor bewaking en conditiemonitoring. Voor snelle regelkringen en veiligheidsfuncties in een SIS kiezen de meeste bedrijven nog voor bekabelde instrumentatie.

Hoe lang gaat de batterij van een WirelessHART-apparaat mee?

De batterijduur van een WirelessHART-apparaat hangt vooral af van de updatetijd en van hoeveel berichten het voor andere apparaten doorstuurt. Fabrikanten noemen tot circa 10 jaar bij een updatetijd van ongeveer een minuut; bij updates per seconde is dat aanzienlijk korter.

Hoe veilig is WirelessHART?

WirelessHART gebruikt verplicht AES-128-versleuteling, integriteitscontrole per hop en sleutels per communicatiepaar, waardoor het radiodeel goed beschermd is. De grootste risico’s zitten in gedeelde join keys, een slecht beveiligde gateway en storing door een gerichte stoorzender.

Wat is het verschil tussen HART en WirelessHART?

HART communiceert via de bedrade 4-20 mA-lus, terwijl WirelessHART dezelfde HART-commando’s draadloos via een IEEE 802.15.4-meshnetwerk verstuurt. Daardoor kunnen bestaande HART-tools en hostsystemen draadloze apparaten op dezelfde manier configureren en uitlezen.

Werkt WirelessHART samen met wifi?

WirelessHART en wifi gebruiken allebei de 2,4 GHz-band, maar kunnen naast elkaar bestaan. WirelessHART springt tussen kanalen en kan drukke kanalen uitsluiten; afstemming van de wifi-kanalen in de installatie helpt om storing te beperken.

📌 Samengevat

WirelessHART is de draadloze variant van het HART-protocol, vastgelegd in IEC 62591, die procesinstrumenten via een versleuteld en zelfherstellend meshnetwerk met het besturingssysteem verbindt.

Het protocol is betrouwbaar door tijdsloten van 10 ms, frequency hopping en meerdere routes per apparaat, en veilig door verplichte AES-128-versleuteling met join-, netwerk- en sessiesleutels. Het is vooral geschikt voor extra meetpunten, conditiebewaking en het ontsluiten van diagnose in bestaande brownfield-installaties. Behandel de gateway als een aparte zone in uw OT-netwerk en beheer de join keys net zo zorgvuldig als wachtwoorden.