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Protocolo Hart

Introducción

Para poder entender sobre el protocolo de comunicación HART es necesario explicar a grandes rasgos cual es propósito de ésta tecnología, para esto tenemos que saber algunos puntos que en esta etapa, en la cual nombraremos las siguientes:

• Comunicación entre dispositivos sobre el mismo par de cables que se utiliza para transportar la señal de instrumentación digital 4 – 20 mA convencional.
• Tiene una variable ( canal) de información que transporta un valor analógico de 4 a 20 mA y otro canal de comunicación digital donde otras variables pueden ser comunicadas utilizando pulsos para representar bit binarios de 0 y 1 Veremos de una forma muy general que como actúa hart y a que apunta:
• El trasmisor regula la corriente en valores que representen la variable de proceso
• La fuente de alimentación proporciona el voltaje para que el transmisor funcione
• El trasmisor regula la corriente en valores que representen la variable de proceso
• La fuente de alimentación proporciona el voltaje para que el transmisor funcione
• La potencia DC y la señal de corriente analógica se transporta por un par de cables comunes
• los datos digitales pueden ser transportados entre los transmisores de loop en forma de pulsos eléctricos superpuestos en el cable

• Interface RS232 D Interface RS

Descripción de 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 con un dispositivo esclavo. Los maestros secundarios pueden comunicarse a la vez con los dispositivos de campo sin distorsionar la comunicación con el maestro primario. Un maestro primario puede ser típicamente un DCS (Sistema Distribuido de Control), un PLC, o un sistema central de monitorización o control basado en PC, mientras un maestro secundario puede ser un comunicador portátil.

Tipos de red Hart

La comunicación hart puede operar de dos formas de red punto-punto o multipunto.

• Comunicación Punto – punto: la señal convencional de 4-20 mA es usada para comunicar una variable de proceso mientras otras variables adicionales, parámetros de configuración y otras informaciones del dispositivo son transmitidas digitalmente usando el protocolo HART. La señal análoga de 4- 20 mA no es afectada por la señal HART y puede ser usada para el monitoreo o control de forma normal. La señal de comunicación digital HART le da acceso a variables secundarias y otras informaciones pueden ser utilizadas para propósitos de operación, mantención y diagnóstico.

Descripción Protocolo HART

Este artículo describe el diseño e implementación de una aplicación software para el uso del protocolo HART (Highway Addressable Remote Transducer) de comunicaciones industriales. Aunque dicho protocolo es uno de los más utilizados en el mundo. La aplicación Hart fue concebida como una solución con propósitos académicos y con perspectiva industrial que brinda al usuario la posibilidad de leer y configurar dispositivos de campo inteligentes, en un ambiente gráfico agradable que soporta lectura de variables de proceso en tiempo real y suministra al usuario información detallada de cada una de las transacciones realizadas; también se muestra las generalidades del protocolo Hart en su estructura funcional y sus aplicaciones, las cuales son aplicaciones en tiempo real

Tecnología Hart

El protocolo HART utiliza el estándar Bell 202, (MODEM) por los cambios de frecuencia de conmutación ( FSK Frequency Shift Keying, modulación de frecuencia cuya señal modulante) para superponer las señales digitales de comunicación a una señal análoga convencional de 4 a 2 0mA. Como la señal digital FSK simétrica a cero, no existe un nivel de CC asociadas a la señal y por lo tanto no interfiere con la señal 4- 20mA. La lógica "1" es representada por una frecuencia de 1200Hz y la lógica "0" es representada por una frecuencia de 2200Hz. El HART de la señal FSK permite la comunicación digital de dos vías, lo que hace posible la transmisión y recepción de información, más allá de que es la variable del proceso normal de los dispositivos de campo inteligentes. El HART se extiende hay una tasa de 1200 bits por segundo, sin interrumpir la señal 4-20mA y permite que una aplicación como "maestro" para que dos o más actualizaciones por segundo procedente de un instrumento único campo.

Ventajas de la tecnología HART

Amplia variedad y número creciente de productos proporcionado por una lista de crecientes proveedores de instrumentos Hart es el único protocolo de comunicaciones abierto de su tipo y un estándar en la industria .Los usuarios tienen la libertad de elegir el producto adecuado para su aplicación y la interoperatividad esta asegurada ` por los comandos comunes y de la estructura de datos. Relativamente fácil de comprender y utilizarlo , permitiendo acceder a la gran variedad de información adicional (variables, diagnósticos, calibración etc), proporcionada por los dispositivos de campo inteligente que emplean esta tecnología: Hart permite a los fabricantes de instrumentos de campos incorporar potentes características en sus productos, como algoritmos de control PID, diagnósticos, y mediciones adicionales de procesos. HART es una solución sin riesgo para comunicaciones de campo de altas prestaciones. El mantenimiento y operación de un sistema hart son relativamente sencillas; especialmente en comunicaciones punto a puntos. HART permite reducir los costos los costos de cableado mediante un sistema multodrop, que conecta a varios dispositivos mediante el mismo cable.

Modos de comunicación

El protocolo HART utiliza el estándar Bell 202 FSK (Codificación por Cambio de Frecuencia) para superponer las señales de comunicación digital al bucle de corriente 4- 20mA, como se muestra en la Figura 1.

Tipos de Señales

Las señales que maneja el protocolo hart estan basadas en señales digitales cuales se mueven a través señales analógicas convencionales. Una de las ventajas de estas señales digitales es que permiten el acceso a instrumentos inteligente que podemos encontrar en la industria hoy en dia Los enlaces de comunicación digital se componen de dos niveles básicos del Modelo OSI: el Enlace y el Físico. El Nivel Físico o también llamado medio de conexión entre los módulos de sistemas digitales y el protocolo. El medio puede ser un cable coaxial, una señal de radio, un cable de fibra óptica, un conjunto de módems en una línea telefónica, un enlace a satélite, un cable de 25 conductores desde el sistema digital a un módem o una combinación de estos medios. El nivel de Enlace es el medio o interconexión de los distintos dispositivos esclavos y maestros. Algunos enlaces físicos son diseñados estrictamente para la conexión de solamente dos dispositivos como las interfaces RS-232 y RS-422. Algunas son diseñadas para ser usadas con múltiples dispositivos, que se comunican a través de un único enlace físico (como en una red de área local o LAN), tal como la interfaz RS- 485 Cuando existen dos o más módulos de sistemas digitales interconectados en un único circuito de comunicaciones o red, éstos deben ser capaces soportar un protocolo de red; estos protocolos usan diferentes mecanismos para asegurar una comunicación confiable y robusta. Muchos de ellos son propietarios es decir, para su empleo solo en una determinada marca de equipo, requiriendo drivers o interfaces especiales de software y a menudo también de hardware.

Comandos Hart

La comunicación HART está basada en comandos. Hay tres tipos de comandos que van a proporcionar acceso de lectura-escritura a la información disponible en los instrumentos de campo compatibles con HART. Los comandos pueden ser Comandos Universales (Universal Commands), Comandos de Practica Común (Common Practice Commands) y Comandos Específicos del Dispositivo (Device Specific Commands). Los Comandos Universales aseguran la interoperabilidad entre los productos de distintos fabricantes, y proporcionan el acceso a la información útil en la operación habitual en planta. Todos los esclavos compatibles HART deben responder a todos los Comandos Universales. Los Comandos de Practica Común proporcionan acceso a funciones que son implementadas en muchos dispositivos, pero no en todos. Son opcionales, pero si se implementan, debe ser como se especifica. Los Comandos Específicos del Dispositivo ofrecen la libertad para que cada aparato particular tenga parámetros o funciones exclusivos

Hart Inalámbrico

S e basa en el estándar HART de amplia difusión, tal como lo evidencian los 20 millones de dispositivos de campo compatibles con HART. HART se concibió originalmente como una ampliación del bucle de corriente 4 a 20 mA común, con el fin de proporcionar dispositivos de campo con mayor funcionalidad. La infraestructura existente se puede equipar con WirelessHART WirelessHART permite una mejor utilización de las nuevas aplicaciones