REDES DIGITALES INDUSTRIALES ALUMNA: Paola Chicaiza NIVEL: Noveno FECHA: 17/04/2014 REDES HART
El Protocolo HART (transductor remoto direccionable en red) es el estándar mundial para enviar y recibir información digital a través de cables analógicos entre dispositivos inteligentes y el sistema de control o de monitoreo. Este bus de campo agrupa la señal digital sobre la señal analógica (4 – 20 mA). La señal digital utiliza dos frecuencias de 1200 y 2200 Hz, que representan digitos “0” y “1”, que forman una onda senoidal que superpone a la señal de 4 – 20 mA.
Figura 1. Codificación FSK .
El protocolo HART permite la comunicación digital bidireccional con instrumentos inteligentes sin perturba la señal analógica de 4 a 20 mA. HART permite tanto la transmisión de la señal analógica y digital sobre la misma instalación eléctrica. La información de la variable primaria de control es transmitida por la señal de 4 – 20 mA; mientras que los parámetros del procesos, configuración del dispositivo, calibración y la información de diagnostico es al mismo tiempo es al mismo tiempo accesible por medio del protocolo HART sobre la misma instalación.
Figura 2. Señales de protocolo HART.
HART es principalmente un protocolo maestro/esclavo lo que significa que el dispositivo de campo (esclavo) habla solo cuando es preguntado por un maestro. En una red HART dos maestros (primario y secundario) pueden comunicar co n un dispositivo esclavo.
Figura 3. Comunicación HART maestro/esclavo.
El protocolo HARD tiene la capcidad de conectar mutliples dispositivos de campo sobre el mismo par de hilos en una configuracion de red mulitipunto. Las lonigtudes de cables permitidos van a depender del tipo de cable utilizado y del numero de dispositivos conectados.
Figura 4. Conexión en red multipunto.
La mayor limitante de este tipo de protocolo de comunicación industrial es la velocidad, permite 1200 baudios. Como armar una Red HART?
La tecnología HART convencional puede utilizar tres medios físicos para armar una red de monitoreo: la “tradicional” (cableada con multiplexores), HART sobre Profibus, y la inalámbrica (con WirelessHART). Redes Alambradas con Multiplexores HART Los Multiplexores HART son dispositivos electrónicos que se emplean para la configuración y el
diagnóstico online de equipos de campo aptos para usar el protocolo HART, así como para la documentación constante de variables de proceso y estados mediante un PC o un sistema de gestión. Estos componentes no intervienen directamente en las señales que interactúan con los controladores, ya que son señales tipo “espejo”, que levantan la información HART directamente desde el panel de cables al que se conectan los equipos de campo.
Figura 5. Conexionado típico de HART con multiplexores.
La ventaja de utilizar multiplexores es que la señal de monitoreo no tiene retraso en la comunicación entre los equipos de campo y la estación de monitoreo. En cambio, su desventaja es que se debe cablear a los multiplexores desde el panel de cables para comunicarse con la estación de mantención, utilizando los protocolos de comunicación RS232/485 o Ethernet. HART sobre Profibus Para aquellos sistemas de control distribuidos con I/O remotas (cajas de entradas y salidas
remotas), la interfaz HART sobre Profibus, es una opción sencilla y rentable de conexión de los dispositivos HART a una estación de monitoreo.
Figura 5. Arquitectura de HART sobre Profibus.
Ethernet o PCMCIA. La estación de gestión de activos accede a este gateway mediante DNS o dirección IP. De esta manera, permite tener la visualización en el campo, además de poder configurar y diagnosticar los distintos equipos asociadas a esa red Profibus DP. Redes WirelessHART Las redes WirelessHART son del tipo “Mesh”, es decir, todos los dispositivos en la red son “enrutadores” y tienen la capacidad de auto -organizarse para conseguir la ruta de conexión
más robusta hacia el Gateway. Al poseer una variedad de caminos redundantes por los cuales transmitir la información, se genera una red con una confiabilidad mayor al 99%. Para lograr esta redundancia, se requiere que, al menos, otros dos dispositivos se encuentren dentro del rango de comunicación. Asimismo, los dispositivos WirelessHART poseen la tecnología de salto en frecuencia (“Frequency Hopping”), gracias a la que pueden cambiar de frecuencia (según una secuencia pseudoaleatoria) para evitar problemas de interferencia.
Figura 6. Conexión del adaptador WirelessHART a un dispositivo de 2 hilos.
Los elementos principales de estas redes inalámbricas de dispositivos de campo se describen a continuación: • Gateway: Dispositivo de campo que posee la interfaz que actúa como puerto I/O (serial o
Ethernet), el que sirve para convertir el protocolo WirelessHART a otros protocolos. Este dispositivo funciona como interfaz entre la capa de aplicación y los dispositivos de campo. • Transmisores WirelessHART: Dispositivos de campo c on tecnología WirelessHART nativa que
permiten enviar información, tanto de la variable primaria como de otras (diagnóstico, configuración, etc.) de manera inalámbrica hacia diferentes Hosts. • Adaptador WirelessHART: Es un dispositivo con tecnología Wire lessHART que puede
adaptarse a casi cualquier dispositivo HART de dos o cuatro hilos, sin requerimientos especiales de alimentación, para permitir la transmisión inalámbrica de datos de medición y
diagnóstico. Estos dispositivos se alimentan del mismo lazo de control que alimenta el transmisor HART. Su conexión al transmisor se detalla en la Figura 3. • Host: Computadora que posee la aplicación en la cual será usada la información proveniente de la red inalámbrica. Esta aplicación puede ser relacionada al mantenimiento de los
dispositivos (como un sistema de gestión de activos) o puede ser cualquier tipo de aplicación de control o supervisión. BIBLIOGRAFIA: [1] Mejoras Practicas en el diseño, Planeación a Instalacion de una Red Inalámbrica./ Instrumentación Inalámbrica de Rosemount, EMERSON PROCESS MANAGEMENT. [2] Fundación para la comunicación HART.
