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Los DCS se están transformando en plataformas computacionales distribuidas con suficiente
rendimiento para soportar aplicaciones en tiempo real de gran escala y escalabies para
direccionar aplicaciones de unidades pequeñas. Los estándares de sistemas abiertos están
permitiendo a los DCS ei recibir información de diversos conjuntos de plataformas
computacionales similarmente compatibles, incluyendo negocios, información de laboratorio,
mantenimiento y otros sistemas de planta, así como dar información a estos sistemas para
apoyo de múltiples aplicaciones.
Los DCS tradicionalmente están organizados en cinco grandes subsistemas: estaciones de
trabajo de operaciones, subsistemas de control, subsistemas de recolección de datos,
subsistemas computacionales de procesos y redes de comunicación.
Procesador FCP270 del DCS Foxboro I/A Series
ESTACIONES DE TRABAJO DE OPERACIONES
El criterio primario de las primeras workstatíons fue la aceptación del operador. El utilizar
mímicos de paneles, fácilmente entendibles por los operadores fue la primera aproximación.
Esto se hizo emulando instrumentos convencionales para una interacción similar a la que se
haría con los instrumentos reales, siendo las ventajas tanto operacionales como económicas.
Luego se añadieron gráficas de los procesos de modo tal de representar pictóricamente una
unidad de proceso o una sección de un área de proceso con información actualizada de este.
El manejo de alarmas es algo que concierne al personal de operaciones, independientemente
de la pantalla que se esté observando, los sistemas actuales permiten alertar al operador sobre
condiciones límite de muchas variables de los procesos controlados, en variadas formas tanto
visuales como audibles. El proveer información acerca de las tendencias de las condiciones de
los procesos, es un área donde los DCS han sido desarrollados en forma excelente, tanto por
la presentación misma de estas, como por la capacidad de guardar información de miles de
variables, permitiendo analizarlas en cualquier momento para mejorar la estabilidad de los
procesos, las operaciones de planta, manejo de inventarios, etc.
A medida que las estaciones de trabajo de operaciones o estación de. operador evolucionaron,
el concepto de estación de trabajo universal empezó a utilizarse. Esta es una consola de
operaciones que provee toda la información requerida por los operadores, tanto para la
regulación de los procesos como para acceder a información seleccionada en otras
operaciones de modo tal de permitir al operador tomar mejores decisiones tácticas como
cuando arrancar una unidad o ajustar un proceso para compensar aigún problema en el mismo.
La aparición de workstations orientadas a ventanas (Windows), esencialmente han permitido a
los monitores de las mismas tener pantallas divididas en secciones escalables, actuando cada
una de estas secciones como un subsistema de visualización independiente. Supervisores u
operadores pueden así ver información de diferentes programas simplemente direccionando la
saüda del display para ese programa a la ventana particionada: un operador podría requerir un
gráfico de proceso de una unidad de' proceso y verlo en una primera ventana; un análisis
estadístico de los últimos batches (lotes) hechos en esa unidad dirigidos a una segunda
ventana; un reporte de inventario de materia prima disponible en una tercera; la tendencia en
tiempo rea! de variables específicas en una cuarta; la formulación o receta del batch en
ejecución en una quinta y el sumario del programa de producción de esa semana en una sexta.
Command Center Foxboro, con teclados funcionales de Operación
Si se diseña apropiadamente, varias estaciones en diferentes lugares pueden al mismo tiempo
ver la misma información. En efecto, todas ellas pueden ser hechas para tener acceso
independiente y total a todas las informaciones y aplicaciones de la red.
SUBSISTEMAS DE CONTROL
El primer controlador multilazo fue desarrollado en 1970 por la firma Honeywell. Tenía 8 lazos
que ofrecían varias funciones y flexibilidad, independientemente de la configuración de cada
elemento de control o bloques, pero con la limitación en la habilidad de conectar varios bloques
juntos para lograr esquemas de control complejos sin cableado externo. Esto ha sido superado
en los años posteriores con subsistemas más grandes en tamaño y funciones, permitiendo que
el uso de estos controladores "compartidos" sea la principal razón del empleo del DCS sobre la
instrumentación convencional.
Figura 4 - Estructura física de un controlador DCS en el que todos los lazos de control
comparten diversas tarjetas
Figura 5 - Estructura física de un controlador DCS en el que se tienen tarjetas
individuales para cada lazo
La herramienta para lograr esto es la emulación de instrumentos electrónicos como bloques de
funciones; los cuales pueden ser interconectados para formar estrategias de control de lazos.
La inclusión posterior de funciones de enclavamiento y secuenciarniento han permitido
estrategias de control avanzadas; bloques típicos incluyen:
Siendo bloques relativamente fáciles de usar, son sin embargo resultado de un diseño bastante
complejo. Ai aplicarlos, es importante comprender que existen diferencias fundamentales entre
su implementación usando circuitería electrónica analógica o tecnología digital como sucede
por ejemplo con el tiempo de muestreo de los datos, sincronización de los algoritmos en
aplicaciones secuenciales, inicialización de los bloques a utilizar, respuesta de estos a1
situaciones anormales, lenguajes de procedimiento, etc.
Figura 6 - En un solo módulo se tienen todas las capacidades
Procesadores FCP270 Renundantes (Foxboro)
Figura 7 - Una de las características de un sistema es la redundancia. Aquí cada tarjeta
del controlador de reserva es compartida entre los controladores activos
Los DCS (Distributed Control Systems) basados en micropracesadores, surgieron en la década
de los 70, concebidos inicialmente como reemplazos funcionales para la instrumentación
electrónica de panel. Inicialmente utilizaron visualizadores (displays) discretos de panel como
sucedía con la instrumentación de entonces. Anteriormente en los 70, se utilizaban los paneles
analógicos para realizar todas las tareas de supervisión remota de los procesos; las
necesidades de utilizar los recursos disponibles más eficiente e inteligentemente sin embargo,
fueron las principales razones para buscar sistemas capaces de mejorar la competitividad de
las empresas. Los DCS, gracias a su desarrollo dentro de compañías de fabricación de
sistemas de control avanzados, se han hecho comercialmente viables para el mejoramiento de
la exactitud, operabilidad, habilidad computacional y lógica, estabilidad en la calibración, y
facilidad de modificación de Sas estrategias de control.
EVOLUCIÓN DE LOS DCS
Los Sistemas de Control Distribuido (DCS) han estado evolucionando desde mediados de los
80, de ser esencialmente reemplazos de paneles de control a redes totalmente integradas a las
operaciones de planta. Este progreso ha sido impulsado en parte por la revolución en la
tecnología de los microprocesadores y el software y en parte por necesidades económicas.
Control Central
Control Distribuido
Comparación entre un sistema centralizado y otro distribuido
Estos sistemas evolucionaron rápidamente, agregando estaciones de trabajo (workstations)
basadas en vídeo y controladores compartidos, capaces de manejar complejas estrategias de
control regulatorio y secuencia!, conteniendo informaciones de elementos funcionales como
controladores PID, totalizadores, temporizadores, circuitos lógicos, dispositivos de cálculo, etc
Estos sistemas evolucionaron rápidamente, agregando estaciones de trabajo (workstations)
basadas en vídeo y controladores compartidos, capaces de manejar complejas estrategias de
control regulatorio y secuencia!, conteniendo informaciones de elementos funcionales como
controladores PID, totalizadores, temporizadores, circuitos lógicos, dispositivos de cálculo, etc
Durante esos años, la industria de los computadores personales con la aparición del DOS
como estándar dio lugar al desarrollo de paquetes de software cada vez de mayor calidad y
menor costo que enriquecieron (y lo siguen haciendo hoy en día) las posibilidades de los DCS,
incluyendo:
- Manejo de base de datos relaciona!
- Paquetes de hoja de cálculo
- Capacidad de control estadístico de procesos
- Sistemas expertos
- Simulación de procesos por computadora
- Diseño asistido por computador
- Utilitarios de escritorio
- Manejo de pantallas orientado al objeto
- Estaciones de trabajo orientadas a Windows (ventanas)
- Intercambio de información con otras plantas
Figura - Diagrama esquemático de la arquitectura dei sistema TDC 2000 de la firma
Honeywell. El sistema utilizaba controlares básicos, los que eran los equivalentes digitales de
los instrumentos de panel convencionales.
Hacia fines de los 80 y comienzos de los 90, el desarrollo de los sistemas en red permitió una
mayor cohesión entre el software y las comunicaciones, lográndose sistemas integrados con
estándares:
- Sistemas operativos abiertos, tales como UNIX
- Modelo de comunicaciones OSI
- Modelo computacional cliente-servidor
- Protocolos de comunicación entre workstations (estaciones de trabajo)
- Sistemas de manejo de base de datos relaciona! distribuidos
- Programación orientada al objeto
- Ingeniería de software asistida por computador
ARQUITECTURA
Los DCS se están transformando en plataformas computacionales distribuidas con suficiente
rendimiento para soportar aplicaciones en tiempo real de gran escala y escalabies para
direccionar aplicaciones de unidades pequeñas. Los estándares de sistemas abiertos están
permitiendo a los DCS ei recibir información de diversos conjuntos de plataformas
computacionales similarmente compatibles, incluyendo negocios, información de laboratorio,
mantenimiento y otros sistemas de planta, así como dar información a estos sistemas para
apoyo de múltiples aplicaciones.
Los DCS tradicionalmente están organizados en cinco grandes subsistemas: estaciones de
trabajo de operaciones, subsistemas de control, subsistemas de recolección de datos,
subsistemas compuEthernet y TCP/IP están logrando gran aceptación en la automatización
industrial. Fast Ethernet, Conmutación (Switching) y Full Dúplex han convertido a Ethernet en
un poderoso sistema de comunicación con una especial atracción para usuarios industriales y
fabricantes. Sin embargo, al menos se necesita un paso más: lograr un protocolo estándar para
una transmisión en tiempo real.
Muchas organizaciones están trabajando intensamente en un protocolo de aplicación para
Ethernet Industrial. Las diferentes aproximaciones como Ethernet/IP, ProfiNet, IDA, Foundation
Fieldbus HSE e Interbus son incompatibles y no interoperables.
IAONA (Alianza para una Red Abierta de Automatización Industrial, por sus siglas en inglés)
recientemente se han reunido con ODVA (Ehternet/IP) e IDA acordando mutuamente para el
común avance de una tecnología de comunicación basada en Ethernet TCP/IP.
Las partes aceptaron estar desarrollando diferentes protocolos de comunicación en tiempo real,
pero acordaron estudiar y especificar futuras extensiones para unir estas dos normas.
Especificaciones comunes permitirán la interoperabilidad de las soluciones para la tecnología
de conmutación, componentes comunes para el medio de transmisión y lineamientos
para la instalación y el cableado.
CARACTERÍSTICAS COMUNES
A pesar de las diferentes aproximaciones de la capa 7, todos los conceptos son estables y
tiene un corazón común: tecnología de transmisión (Capa 1), método de acceso al bus
(CSMA/CD, Capa 2), Protocolo Internet (IP, Capa 3), protocolos TCP y UDP (Capa 4),
Protocolo de Transferencia de Hipertexto (http), Protocolo de Transferencia de Archivos (FTP) y
el protocolo de Manejo Simple de la Red (SMTP) en la Capa 7. Todos estos están establecidos
en la industria de la Tecnología de la Información (IT), y como ahora, serán ¡mplementados sin
cambio.
Sin embargo, hay que hacer notar algunas diferencias que pueden ser encontradas en los
protocolos de comunicación en tiempo real de la capa 7 y en los objetos y modelos de
ingeniería para la configuración del sistema. Los diferentes conceptos pueden ser subdivididos
en "tecnologías de encapsulamiento" (Ehternet/IP, Foundation Fieldbus HSE y Modbus TCP/IP,
"conceptos de pasarelas y Proxy" (ProfiNet e Interbus) y otro sistema completamente nuevo
llamado IDA.
CONCEPTOS DE ENCAPSULAMIENTO
El término encapsulamiento se usa para describir el empaquetamiento de una trama de
telegrama en un contenedor TCP o UDP. Con todo esto, el telegrama del bus de campo
prácticamente invariable es "pegado" en la información del usuario en una trama TCP/UDP
antes de ser enviada sobre Ethernet. La ventaja es que la culminación de las especificaciones
no requerirá mucho desarrollo. Los primeros dispositivos comerciales están disponibles y en
uso. También será fácil proveer la compatibilidad hacia abajo con los buses de campo en los
que están basados; podríamos decir que Ehternet puede ser vista como una nueva tecnología
de transmisión que puede ser usada como una "alternativa a" o "en combinación con" los buses
de campo establecidos.
En la figura siguiente, Ethernet/IP utiliza el protocolo CIP que ya es reconocido por DeviceNet y
ControlNet, los telegramas CIP son empacados en contenedores TCP/UDP antes de ser
transferidos a Ehernet.
La desventaja del encapsulamiento es que se tiene un protocolo con menor eficiencia. Los
encabezados Ethernet son más largos que la información de usuario; de acuerdo con esto, el
encapsulamiento es preferible para enviar gran cantidad de información (por ejemplo,
programas) en lugar de palabras simples (por ejemplo, información de entrada/salida).
CONCEPTOS DE PASARELA (GATEWAY) Y PROXY
Aquí el principal objetivo es integrar los segmentos, los buses de campo en los segmentos
Ethernet Industrial. Esto es implementado mediante una pasarela o traductor de protocolo o un
servidor Proxy, la principal ventaja es que los buses de campo existentes pueden ser utilizados
en el futuro; sin embargo, la desventaja son las redes heterogéneas con sistemas de
configuración diferentes y limitado comportamiento en tiempo real.
Uno de los propulsores de esta filosofía es Profinet (ver'figura siguiente), aquí una red
PROFIBUS es conectada a una red basada en Ethernet a través de un traductor de protocolos
(pasarela).
SISTEMAS EN TIEMPO REAL
La Interfase de Automatización Distribuida (IDA por sus siglas en inglés) es un planteamiento
completamente nuevo. IDA utiliza el sistema de comunicación NDDS, que está basado en un
modelo publicador/suscríptor y provee un amplio rango de poderosos servicios de aplicación.
Las aplicaciones publican la información utilizando comunicación broadcast o multicast y
suscribe la información que requieren a través de la red. La comunicación entera es
completamente anónima ya que ni el publicador ni el suscriptor necesitan saber quién necesita
la información.
CONCLUSIÓN
Las tendencias indican que los actuales buses de campo seguirán siendo usados; es más, una
única norma para la comunicación en tiempo real sobre Ethernet Industrial es improbable y al
parecer condenada al fracaso. Las iniciativas de normalización, como IAONA, son muy
importantes ya que apuntan a minimizar las diferencias entre las redes Ethernet venideras.
tacionales de procesos y redes de comunicación.
Veremos en el próxiEn un mundo ideal, la integración del control de procesos sería muy simple.
Uno podría comprar todas las computadoras, instrumentación y equipo eléctrico de campo de
un único proveedor y conectarlo, utilizando una única red normalizada. Pero en la vida real no
es tan simple, raramente ios PLCs, DCSs, accionamientos, control de motores, instrumentos de
campo y computadoras son comprados a un único proveedor. Es más, cuando los son, el
proveedor tiene equipos en los cuales la interconexión no es tan limpia.
Ya dijimos que la tan promocionada Ethernet y el TCP/IP no resuelven el problema. Ellos
necesitan protocolos adicionales en la capa de aplicación (... ¿recuerdan el modelo ISO?) para
llevar a cabo sobre la red tareas útiles, como leer información desde un registro específico de
un PLC. Claro está, que cada proveedor tiene su propia idea del mejor protocolo en la capa de
aplicación que usará.
Por ejemplo, un PLC Modicon y uno Alien Bradley podrían poseer ambos Ethernet-TCP/IP pero
tienen diferente protocolo de aplicación. Si tratamos de conectarlos, descubriremos que no
podremos comunicarlos.
En el control de procesos, se ha necesitado un lenguaje común desde hace buen tiempo, este
es OLE para Control de Procesos (OPC) que es uno de los más promisorios. OPC es un
conjunto normalizado de interfases, propiedades y métodos que definen cómo componentes
individuales de programa pueden interactuar y compartir información.
No significa que espontáneamente los PLCs Alien Bradley. "conversan" utilizando Modbus
(Modicon), pero se crea un lenguaje común entre ambos sistemas. Cada proveedor crea
programas OPC que "hablan" su lenguaje nativo más OPC; luego, se cargan ambos programas
en una PC y se utiliza OPC para que las dos porciones de programa interactúen.
OPC está basado en OLE de Microsoft (OLE llamado ahora ActiveX). Muchas personas han
oído de OLE y.lo han utilizado cada vez que utilizamos la capacidad de "pegar" una hoja de
cálculo Excel en un documento de texto Word.
OLE permite que la hoja de cálculo actualice dinámicamente la información contenida en el
documento. Es más, típicamente el usuario no requiere realizar ninguna configuración más allá
de hacer un click con el ratón. Las especificación OLE define completamente como la hoja de
cálculo (en este caso, el servidor OLE) da formato y envía la información al documento de texto
(en este caso, el cliente OLE).
OPC le agrega algunas características a la especificación OLE para los requisitos de
direccionamiento en el control de procesos. Por ejemplo, un servidor OLE no verifica si el
cliente recibió la información; solamente la envía y se olvida del resto. Justamente debido a que
esto es poco adecuado para las aplicaciones de control de procesos, OPC, agrega esta
habilidad para acusar y validar las transacciones cliente/servidor.
Una de las ventajas de OPC es que provee una interfase común para la comunicación de
diversos dispositivos, a pesar de los protocolos o programas de control utilizados en el proceso.
Antes que OPC existiera, los desarrolladores de aplicaciones tenían que preparar "drivers"
específicos para cada sistema de control con el que se quisieran conectar. Un proveedor de
Interfases Humano-Máquina (HMI) tenía que desarrollar mas de 200 "drivers" para diferentes
PLCs y DCSs.
Con OPC, los proveedores de aplicaciones no necesitan desarrollar "drivers" por separado para
cada red o procesador; solamente necesitan crear un "driver" OPC optimizado para su
producto. Este se comunica con otros servidores OPC diseñados y vendidos por los fabricantes
de otras redes y controladores.
Es importante entender que OPC no elimina la necesidad de los "drivers" ninguno de los PLC
existentes en la actualidad "hablan" OPC; cada fabricante desarrollará el driver OPC para un
producto específico. Una vez que existe el driver OPC para una parte del equipo o una
aplicación, es muy simple integrar esa información con los dispositivos que cumplen con OPC.
Para el usuario final, la configuración del OPC es significativamente más simple que configurar
diferentes drivers:
- OPC no necesita un mapa intermedio para la información, además del
respectivo mantenimiento.
- OPC provee información en formato y sintaxis nativos.
- OPC provee de una navegador para facilitar la configuración.
... En resumen, podemos concluir que,
OLE for Process Control (OPC) ha sido diseñado como un método para permitir que
aplicaciones de negocios (comerciales en general) puedan acceder a datos de Planta de
manera consistente.
La aceptación de OPC en la industria proveerá muchos beneficios:
- Los fabricantes de hardware solamente tienen que hacer un set de componentes software
para que los clientes lo utilicen en sus aplicaciones.
- Los desabolladores de software no tendrán que re-escribir "drivers" cada vez que hay alguna
actualización o cambios hardware.
- Los clientes tendrán más opciones para desarrollar sistemas de manufactura e información
integrados.
Con OPC, la integración de sistemas y equipos será una tarea simple.
mo articulo los subsistemas relacionados con los DCS.
Figura 8 - Redundancia con un controlador de reserva por cada controlador activo
Ethernet es un protocolo promisorio en lo que a independencia del fabricante se refiere, pero no
elimina la necesidad del cableado.
Las ventajas de Ethernet son muchas: los componentes de red tienen una fuerte tendencia al
bajo costo; Ethernet puede ser utilizado como un medio de transporte independiente del
protocolo de comunicación de los PLC's encapsulando el Modbus o el PROPFIBUS dentro del
paquete TCP/IP; la característica natural de ser multienlace de Ethernet proveen de un vía muy
fuerte para posteriores expansiones; y los dispositvos hacia los cuales la información es
enviada ya están integrados en redes Ethernet.
Pero a pesar de estas ventajas Ethernet comparte la desventaja de necesidad de tender cable
en toda la planta. Está demostrado que en una instalación típica, el costo del tendido del cable
excederá el costo del resto del equipo.
Y Ahora que podemos hacer???
Ahora hay una solución; Ethernet inalámbrica; que provee de los beneficios de Ethernet sin la
necesidad de cables, dando una comunicación robusta y confiable.
LOS DISPOSITIVOS INALÁMBRICOS PUEDEN PROVEER DE UNA COMUNICACIÓN
ROBUSTA Y CONFIABLE
Factores que afectan las transmisiones de Radio
Para decidir qué tecnología inalámbrica es la mejor para una aplicación, es de gran ayuda
entender los factores que afectan a una transmisión de radio.
En aplicaciones dentro de un edificio, incluidas las fábricas, dos factores primordiales pueden
interferir y originar desvanecimiento de la señal por rnultitrayectoria. Esta última ocurre cuando
múltiples copias de la señal arriban a la radio al mismo tiempo, pero con diferente fase. Esto
causa que las señales se.cancelen mutuamente unas a otras en algún grado, esto da como
resultado un desvanecimiento o reducción en la intensidad de la señal.
La interferencia ocurre cuando otra fuente de radio frecuencia genera una señal a una
frecuencia de interés que tiene una intensidad de campo superior a la de la señal de interés. El
dispositivo que interfiere no tiene que ser necesariamente otro radio. En las bandas utilizadas,
los hornos de microondas o los equipos de soldadura pueden ser fuentes de interferencia.
... ¿existe otro factor?
Un tercer factor que afecta el rendimiento es la sensibilidad de recepción de los radios, la cual
es definida como la mínima intensidad de señal requerida para recibir señales a una
determinada tasa de error. Por esto, los radios de una mejor sensibilidad de
recepción lograrán un mejor rango.
802.3 versus 802.11
802.11 (y más recientemente 802,11b) es una norma para Ethernet inalámbrica diseñada para
promover la interoperabilidad entre los vendedores de productos para redes de oficinas, con el
fin de promover la competencia - resultando en menores costos. Mientras que el objetivo de
esta norma es valioso, el progreso alcanzado en alcanzar la interoperabilidad ha sido limitado.
802.3 es la norma que define 10BaseT Ethernet (802.3u define 100BaseT) y se refiere a la
Ethernet cableada.
Los dispositivos inalámbricos que cumplen con 802.11, cumplen con 802.3 en el punto de
conexión a la red y cumplen con todo lo relacionado con el protocolo en el aire con 802.11. El
punto importante es que mientras que un dispositivo inalámbrico debe cumplir con 802.3 para
conectarse a la Ethernet cableado, no necesita cumplir 802.11.
INSTALACIÓN DE ETHERNET INALÁMBRICA
EL primer paso es definir la cantidad de datos a ser transmitida y la velocidad a la que debe ser
transmitida. También, el periodo de inactividad (latencia) que puede ser tolerado. El primer
punto determinará la potencia o ganancia requerida mientras que lo segundo determinará la
cantidad de información que puede ser enviada por vez. Ambos son inversamente
proporcionales. No importa qué tan robusto sea el enlace de radio, habrán oportunidades en
que la transmisión no será exitosa y necesite ser retransmitida. Esta retransmisión es
automática y no es percibida por la red, pero introduce latencía adicional. Así, mientras una
mayor transmisión de información aumenta la potencia, cuando se requiere una retransmisión,
una mayor cantidad de información aumenta la latencía.
Seguidamente, es necesario determinar la arquitectura de la red inalámbrica. La cantidad de
dispositivos remotos que estarán conectados figurará en la decisión de operar en una red
punto-a-multipunto, múltiples enlaces multípunto o una combinación de ambos.
Esto impactará en la capacidad necesaria de cada dispositivo. Si se emplean multienlaces,
cada enlace necesitará menor capacidad.
La ubicación de los dispositivos inalámbricos también merece atención, ya que la ubicación del
dispositivo de campo determinará la ubicación general del dispositivo remoto así como del
punto más cercano de interconexión a Ja red cableada. Como una regla general, las antenas
de los dispositivos deben ser instaladas lo más alto posible sin colocar entre ellas ningún
obstáculo.
y la conclusión??
Ethernet está ingresando con mucha fuerza a nivel de campo. Ethernet inalámbrica nos ofrece
todas las ventajas del Ethernet, pero sin necesidad de tender cables. Con un entendimiento
adecuado de la forma de operar de los dispositivos inalámbricos...
EHTERNET INALÁMBRICA NOS PROVEE DE UNA COMUNICACIÓN ROBUSTA Y
CONFIABLE INCLUSO EN LOS AMBIENTES INDUSTRIALES MAS RUIDOSOS.
¿ControlNet?... ¿Qué es eso?
ControlNet es una red de alta velocidad en tiempo real tanto para transmitir datos de I/O en un
tiempo crítico como para transmitir mensajes. Incluye acciones de carga/descarga de
programas, configuración de datos y mensajes punto a punto (peer-to-peer), en un solo medio
físico. La velocidad de transmisión de ControlNet es de 5 Mbits/s tanto para el control como
datos.
ControlNet permite múltiples consoladores para el control de I/O utilizando el mismo cable. Esta
red permite una ventaja sobre otras redes, que consiste en permitir un solo máster en una sola
red, permitiendo también multicast tanto para las entradas como para los datos punto a punto
(peer-to-peer), de esta forma reduce el tráfico en la red incrementando el rendimiento del
sistema.
ControlNet es una red determinista y cíclica. Determinista por la capacidad de predecir cuándo
los datos son enviados y cíclico porque asegura que las veces en que se transmite es
constante y no depende de los dispositivos conectados.
El acceso a la red es controlado por un algoritmo de tiempo llamado Concurrent Time Domain
Múltiple Acess (CTDMA), las cuales regula la oportunidad de un nodo a transmitir en cada
intervalo.
CARACTERÍSTICAS
- Velocidad de 5 Mbits/s.
- Permite 99 nodos de conexión.
- Cada segmento puede cubrir distancias de hasta 1 000 m.
- El medio de transmisión utilizado puede ser cable coaxial o fibra óptica.
- La cantidad de información enviada es de 510 bytes.
- El tipo de comunicación es del tipo multimaestro.
Mas sobre ControlNet descarga esta documentación completa:
http://www.instrumentacionycontrol.net/Descargas/IyCnet_ControlNet-es.rar
MODBUS PLUS
... ¿Es una red abierta también?
Por supuesto. Modbus fue desarrollado por MODICON, ahora como parte del grupo Schneider
Electric. El protocolo fue ampliamente utilizado con algunas adaptaciones por muchas
compañías. Hay una gran cantidad de sistemas instalados en U.S.A. como en Europa y
muchas compañías aplican DCS (sistemas de control distribuido) usando Modbus como
protocolo para su comunicación.
... Y ¿cómo funciona?
Durante la comunicación en una red Modbus, el protocolo asigna una dirección a cada
controlador, reconociendo el mensaje direccionado para él, determina la clase de acción a
tomar y extrae cualquier dato de otra información contenido en un mensaje. Si una respuesta
es requerida, el controlador debería construir el mensaje de respuesta y enviarlo usando el
mismo protocolo.
En otras redes, el mensaje contenido en el protocolo Modbus son etiquetados dentro de un
paquete estructurado, que es usado en la red.
... Y ¿utiliza la interfaz serial?
Los puertos de los controladores Modbus son estándar y usan: la interfaz serial RS-232C,
niveles de señal, valores de transmisión en baudios y chequeo de la paridad. Los controladores
pueden conectarse directamente a la red o vía módems.
... ¿Cuál es la tecnología de comunicación usada?
Los controladores se comunican usando la tecnología maestro-esclavo (master-slave), en las
cuales solamente un dispositivo (máster) puede iniciar la transacción (queries). Los otros
dispositivos (slaves) responde a solicitud del máster. Los masters típicos incluyen un
procesador central y paneles de programación. Los slaves típicos incluyen controladores
programables. Modbus Plus es una versión de alta velocidad de Modbus con soporte de
multimáster.
El máster puede direccionar ios slaves individuales o puede iniciar un bradcast de mensajes a
todos los slaves. Los slaves retornan un mensaje de respuesta.
CARACTERÍSTICAS
- Velocidad de 1 Mbits/s.
- Permite 64 nodos de conexión.
- La distancia máxima permitida es 450 m.
- El tipo de comunicación utilizado es Multi-Máster.
RESUMEN DE REDES INDUSTRIALES
• AS-Interface es una red de bajo costo para sensores y actuadores binarios y analógico
utilizado principalmente en las máquinas y control secuencial.
• PROFIBUS es el bus de campo para aplicaciones con tiempos de respuesta críticos. Uno de
sus perfiles, el PROFIBUS PA, está especialmente diseñado para tareas de control de
procesos en áreas con atmósferas potencialmehte explosivas.
• Profibus DP es para uso de bus de campo a una velocidad de 12 Mbit/s.
• Profibus FMS es para el uso a nivel célula, facilitando el enlace de PLCs, paneles de
operadores, PCs, etc.
• DeviceNet es una red de campo orientada principalmente a los procesos de manufactura.
• Foundation Fieldbus es un protocolo cuya principal característica es distribuir las funciones de
control en la red.
• Industrial Ethernet es una red que permite transmitir gran cantidad de información a gran
velocidad. Usada inicialmente en el nivel de célula pero con proyecciones muy grandes de
convertirse en la solución en el nivel de campo.
Algunas preguntas para finalizar
- ¿Cuál es la máxima longitud del cable utilizado en una red ASI sin usar repetidores?
100 metros
- ¿Por qué es importante que un protocolo sea independiente del fabricante?
Es importante por los problemas de integración, ya que muchas veces los protocolos se
excluyen mutuamente creando la necesidad de utilizar convertidores de protocolos o comprar
solamente productos de un determinado proveedor.
- ¿Qué es una red DeviceNet?
DeviceNet es una red de control inteligente de bajo costo que conecta una amplia gama de
dispositivos inteligentes como sensores, lectores de código de barras, actuadores y otros
dispositivos.
- ¿Una red DeviceNet es equivalente a la red AS-I?
Correcto, dado que ambos conectan dispositivos de campo.
- ¿Qué es "Foundation Fieldbus"?
Es un sistema de comunicación serial bidireccional completamente digital que trabaja a una
velocidad de 31,25 Kbps que interconecta dispositivos de campo como sensores, actuadores y
controladores.
- ¿Es Profibus un bus estándar de campo abierto e independiente del vendedor?
Correcto.
- ¿Cuándo utilizamos Profibus-PA?
Se utiliza en aplicaciones en atmósferas potencialmente explosivas (Eexi-Protección
intrínseca).
¿Ethernet?... Esa palabra nos suena conocida
La conexión en red de millones de PC's en oficinas y la proliferación del Internet alrededor del
mundo ha hecho de Ethernet una norma universal en las redes.
Los dispositivos utilizados en Ethernet así como el software asociado han evolucionado hasta
el punto que incluso los usuarios inexperimentados pueden configurar redes y conectar
computadoras entre sí.
Los dispositivos Ethernet son relativamente baratos y pueden ser comprados en cualquier
tienda de equipos para oficina, tiendas de computadoras y a través de Internet.
En contraste con la percepción que los buses de campo son costosos, difíciles de usar y que
hay varios disputándose el dominio del mercado, Ethernet aparece como la panacea.
Además, un estudio realizado por uno de los grandes de la industria automovilística mostró que
Ethernet puede potencialmente ser útil en el 100% de la automatización utilizando redes a nivel
de campo.
Entonces: ¿QUÉ ES INDUSTRIAL ETHERNET?
Industrial Ethernet es una red estándar basada en la norma IEEE802.3 especialmente diseñada
parala industria: equipos robustos e instalaciones inmunes al ruido.
Diseñada para trabajar a nivel de célula, pero con una enorme potencialidad para entrar al nivel
de los buses de campo utilizando protocolos normalizados como ISO y TCP/IP.
... sin embargo... Industrial Ethernet no garantiza interoperabilidad
Ethernet es solamente una norma para la capa física, muy similar a RS-232, de la misma
manera que lo es una línea telefónica. Tener una conexión física significa que los mensajes
pueden ser transmitidos, pero no se garantiza que la comunicación (intercambio de
información) sea exitosa. Solamente porque pueda hacer una llamada en Shangai no significa
que pueda hablar Mandarín.
... aún hay más... TCP/IP tampoco garantiza interoperabilidad
Integracion de una red de PLCs a travez de Industrial Ethernet Network.
Hay muchos protocolos de transmisión que pueden ser utilizados sobre Ethernet, el más
popular y utilizado en World Wide Web, es TCP/IP, que significa Protocolo de Control de
Transmisión/Protocolo Internet.
Cuando uno descarga un archivo de la red, puede verse cómo la velocidad de transmisión
disminuye conforme aumenta el tráfico. TCP/IP es el mecanismo que parte el archivo a
descargar en paquetes de bits y lo reconstruye en el otro extremo.
TCP/IP fue desarrollado con el objetivo de garantizar que los mensajes siempre lleguen a su
destino. Para llevar el ejemplo de la Web un poco mas allá, todos hemos experimentado que
después de descargar un extenso archivo descubrimos que en nuestra PC no tenemos la
aplicación asociada para abrirlo. Así que terminamos descargando también un RealAudio o un
Winamp o Adobe Acrobat Reader de modo que podamos abrir el archivo.
Exactamente el mismo problema se aplica a los controles industriales.
Uno puede enviar un archivo o parte de la información que desea a través de Ehternet o
Internet, pero el terminal receptor debe saber qué hacer con la información. TCP/IP no te
garantiza que puedas abrir el archivo, solamente te garantiza que llegue a su destino.
CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS
Norma IEEE802.3
Método de accesoCSMA/ CD (Estocástico).
índice de transmisión10 a 100 Mbps.
Medio de transmisión
Eléctrica: par trenzado apantallado o coaxial.
Máximo número estaciones1 024, ampliable con enrutadores (Routers).
Amplitud de la red Eléctrica: máx. 1,5 Km.
Óptica: más de 50 Km.
LAN: hasta 150 Km con tecnología de conmutación.
TopologíaBus, anillo, anillo redundante, estrella, árbol.
BENEFICIOS
- Ethernet es una norma internacional aceptada prácticamente en todo el mundo.
- Puede manejar gran cantidad de información a alta velocidad.
- Sirve a las necesidades de grandes instalaciones.
- Transmisión de datos confiable incluso en ambientes con gran interferencia.
A nivel de campo los periféricos distribuidos, como módulos I/O, transductores de medición,
variadores de velocidad, servo actuadores, válvulas y terminales de operación se comunican
con los sistemas de-automatización a través de un sistema eficiente de comunicación en
tiempo real.
La transmisión de la información del proceso es efectuada cíclicamente, mientras las alarmas,
parámetros e información de diagnóstico también tienen que ser transmitidas acíclicamente en
caso de ser necesarias.
PROFIBUS cumple con transparente para la manufactura lo estos requerimientos y ofrece una
solución mismo que para procesos de automatización.
PROFIBUS es un bus estándar de campo abierto e independiente del vendedor para un amplio
rango de aplicaciones en manufactura y automatización de procesos
PROFIBUS permite la comunicación entre dispositivos de diferentes fabricantes sin la
necesidad de una interfaz especial.
PROFIBUS puede ser usado tanto en aplicaciones de tiempo crítico y alta velocidad como en
tareas complejas de comunicación.
... Entonces... ¿A qué nivel está PROFIBUS?
¡Nos damos cuenta?... vamos subiendo en la pirámide de automatización!
... ¡pero hay algo mas!...
PROFIBUS ofrece diferentes perfiles del protocolo dependiendo de la aplicación:
- PROFIBUS DP (Periferia Distribuida): comunicación de alta velocidad para transferencia de
poca información. Permite la conexión de dispositivos de campo, accionamientos paneles de
operador, PLCs y PCs.
- PROFIBUS PA (Automatización de Procesos): comunicación en la industria de procesos.
Alimentación y datos a través del mismo cable. Puede ser utilizado en aplicaciones en
atmósferas potencialmente explosivas (EExi-protección intrínseca).
- PROFIBUS FMS (Fieldbus Message Specification): utilizada a nivel de célula en tareas
complejas de comunicación. Sin embargo, el uso de TCP/IP en este nivel hará que disminuya
su significancia en el futuro.
CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS
Norma PROFIBUS, EN 50 170.
Método de acceso
Híbrido: paso de testigo con
Indice de transmisión9,6 kbps a 12 Mbps.
Medio de transmisión
Eléctrica: par trenzado
Máximo número estaciones 127.
Amplitud de la red
Eléctrica: máx. 9,6 Km (depende
Topología Bus, anillo, estrella, árbol.
Método de acceso híbrido ?
Paso de testigo, comunicación entre estaciones complejas, van habilitándose cíclicamente
unas tras otras la posibilidad de recibir o enviar información. Maestro/esclavo, comunicación
entre dispositivos simples y complejos, el maestro administra quién envía o recibe en un
determinado momento.
BENEFICIOS
- Es uno de los líderes en el mercado de los buses de campo:usado en todo el mundo.
Soportado por importantes fabricantes de dispositivos.
- Transmisión de datos confiable.
- Flexible y optimizado: sistema con diversas interfaces para diferentes
requerimientos. Diferentes topologías para cubrir grandes extensiones.
- Red abierta normalizada.
... ¿algo más?
¿Qué Es "Foundation Fieldbus"?
Es un sistema de comunicación serial bidireccional completamente digital que trabaja a una
velocidad de 31,25 kbits/s que interconecta dispositivos de campo como sensores,
actuadores y controladores.
Fieldbus es una red de área local (LAN) de instrumentos usados en automatización de
procesos y manufactura con la capacidad de distribuir las aplicaciones de control a través de la
red.
Este bus de campo retiene las características del sistema analógico 4 a 20 mA tales como:
Interfaz física normalizada de dos hilos.
Dispositivos alimentados a través del bus.
Operación intrínsicamente segura.
Adicionalmente Foundation Fieldbus permite:
Mayor capacidad debido a la comunicación completamente digital.
Reducción del costo de cableado y terminaciones debido a la conexión de los
dispostivos a un único bus.
Selección de proveedores de equipos debido a la interoperabiliclad.
Reducción de la cantidad de equipos en la sala de control debido a la capacidad de
distribuir ciertas tareas de regulación y de I/O en los dispositivos de la red.
Conexión a Ethernet de alta velocidad en sistemas más grandes.
BENEFICIOS DE FIELDBUS
Mayor disponibilidad de la información
Fieldbus permite que múltiples variables de un dispositivo puedan ser llevadas al sistema de
control para ser archivadas, análisis de tendencias, estudios de optimización del proceso y
generación de reportes.
Las características de alta resolución y libre de errores de la comunicación digital permite
mejorar la capacidad de control.
Visión expandida del proceso
Las capacidades de autodiagnóstico y comunicación de los dispositivos de campo basados en
microprocesador ayudan a reducir los tiempos de parada y mejorar la seguridad de la planta.
Ante la detección de condiciones anormales o necesidad de mantenimiento preventivo,
personal de operaciones y mantenimiento pueden ser notificados. Esto permite iniciar las
acciones correctivas de una manera rápida y segura.
Diagnóstico de una válvula mediante Foundation FieldBus
Reducción de la cantidad de equipos
Foundation fieldbus utiliza "Bloques de Funciones" para implementar la estrategia de control.
Estos bloques son funciones de automatización normalizadas. Muchas funciones del sistema
de control como entrada analógica (AI), salida analógica (AO) y control Proporcional / Integral /
Derivativo (PID) pueden ser ejecutados por el propio dispositivo de campo.
La distribución del control.en los dispositivos de campo reduce la cantidad de equipos de
entrada/salida y control necesitados, incluyendo gabinetes y fuentes de alimentación.
Reducción del cableado
Fieldbüs permite que muchos dispositivos se conecten a un único par de hilos. Esto resulta en
un menor cableado, menor cantidad de barreras intrínsecas y gabinetes.
ALGUNAS CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE LA CAPA FÍSICA DE "FOUNDATION
FIELDBUS"
DeviceNet es una red de control inteligente de bajo costo que conecta una amplia gama de
dispositivos inteligentes como sensores, válvulas, lectores de código de barras, actuadores,
variadores de frecuencia, PCs, controladores lógicos programables, etc.
DeviceNet permite que los dispositivos industriales puedan ser fácilmente interconectados en
una red y ser manejados remotamente.
Por tratarse de una. red estándar, DeviceNet es ideal para aplicaciones que se benefician de
una estrecha integración entre dispositivos.
Especificaciones Técnicas
Arquitectura del Protocolo DeviceNet
La Red
DeviceNet incorpora una red conexión-basada. Una conexión se debe establecer inicialmente
por un UCMM (gestor de mensaje no relacionado) o un puerto no relacionado del grupo 2. De
allí, los mensajes explícitos e implícitos pueden ser enviados y ser recibidos. Los mensajes
explícitos son paquetes de los datos que el general requiere una respuesta de otro dispositivo.
Los mensajes típicos son colección sensible de las configuraciones o de datos del no-tiempo.
Los mensajes implícitos son paquetes de los datos que son tiempo crítico y comunican
generalmente datos en tiempo real sobre la red. Una conexión explícita del mensaje tiene que
ser utilizada a establecido primero antes de que se haga una conexión implícita del mensaje.
Una vez que se haga la conexión, el identificador de la PODER encamina datos al nodo
correspondiente.
Ejemplo de una red DeviceNet
Y las Ventajas
- Norma abierta que garantiza la interoperatividad de diversos dispositivos:
intercambiabilidad de dispositivos similares de diferentes fabricantes.
- Rápida y fácil instalación resultando en un ahorro de tiempo y espacio: se elimina el
conexionado eléctrico estándar.
- Lista para el futuro, para fáciles adiciones de acuerdo al aumento de necesidades y cambios.
- Tiempo de reposición mejorado a través de la inteligencia dentro de los dispositivos:
DeviceNet alerta sobre los eventos de la red permitiendo un accionar rápido.
- Eficiente uso del ancho de banda a través de la comunicación productor/consumidor.
- Configuración en línea y adiciones sin necesidad de desconectar el sistema.
En muchas máquinas de procedencia europea, principalmente, hemos visto que hay un
cable amarillo de perfil muy particular que recorre toda la máquina y al cual se conectan los
diversos sensores inductivos o fotoeléctricos del sistema de control, actuadores, etc.
Pero... ¿qué tiene de especial esta peculiar configuración?
La Interfaz Actuador-Sensor (AS Interface), con su característico cable amarillo, es una de las
soluciones en redes más innovadoras en la moderna tecnología de la automatización.
La AS Interface fue desarrollada en 1990 como una alternativa de bajo costo al cableado típico
de actuadores y sensores a dispositvios I/O (cableado ramificado) y ha demostrado ser
extremadamente confiable después de varios años de uso en numerosos sectores de la
industria.
La idea original fue colocar en red simples sensores y actuadores binarios con un cable simple
que sea capaz de transmitir información y energía (alimentación) al mismo tiempo.
Es así, que AS Interface permite que sensores y actuadores puedan ser unidos y configurados
a través de una red.
El espectro para transmisión en la red o como energía auxiliar se ha extendido. Los diferentes
perfiles soportan simples intercambios de información entre productos de diferentes
fabricantes.
Muy buena idea,, pero... ¿a qué nivel de la pirámide de automatización se encuentra AS-
Interface?
CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS
Norma: AS-Interfaz según IEC TG 178.
Método de acceso: Maestro-esclavo.
índice de transmisión: 167 Kbps.
Medio ele transmisión: Dos hilos sin pantalla.
Máximo número estaciones: 62 esclavos.
Amplitud de la red: 100 m, extendible con repetidores hasta 500 m.
Topología: Bus, árbol, estrella.
Protocolo: AS-Interface.
Aplicaciones: Actuadores y sensores.
¿Datos y energía en un mismo cable?
AS Intetface utiliza un cable plano de dos hilos (2x1,5 mm2) sin pantalla para transmitir datos y
energía. Hasta un máximo de 8 A pueden ser transmitidos a través del cable amarillo.
La máxima longitud de cable es 100 m pero puede ser extendida utilizando repetidores.
¿Cómo se conectan los sensores al cable?
La estructura del cable permite una única y muy simple técnica de instalación; cuchillas de
contacto penetran el material de aislamiento, no son necesarios cables de empalme ni
aislamiento adicional.
Estructura o topología árbol
Prácticamente cualquier topología es posible, particularmente la más flexible de todas ellas es
la estructura árbol. Cada esclavo puede ser conectado en su punto óptimo y las conexiones de
una nueva línea pueden ser realizadas también en cualquier lugar.
¿Cómo se ve una red AS-I?
... ¿algo más?
Conexión sencilla de esclavos analógicos, AS Interface Versión 2.1 ha sido optimizada para
dispositivos binarios y analógicos en el . nivel más bajo de automatización. La transmisión de
señales analógicas es tan simple como la transmisión de señales binarias.
Toda la información es reconocida e intercambiada automáticamente. No hay necesidad de una
configuración mediante programa.
Diagnóstico más detallado, adicionalménte a la comunicación de errores, AS Interface
Versión 2.1 puede también reconocer errores de periferia como: cortocircuitos, sobrecarga o
ausencia de voltaje auxiliar. Puede también localizar estos errores exactamente.
BENEFICIOS
AS Interface tiene muchas ventajas comparada con las soluciones tradicionales:
- No son necesarias tarjetas o módulos de entrada/salida.
- Simple y fácil configuración e instalación de la red. . .
- Menos cables, menores dimensiones de los tableros de control, menor cantidad de bandejas,
canaletas y cajas de paso,
- Comparativamente menor trabajo de planeamiento necesitado.
- Documentación simple.
- Fácil adición de periferia comparado con sistemas más complejos.
- Fácil verificación de la instalación.
- Rápida puesta en marcha.
- Alta confiabilidad por el diagnóstico continuo de los sensores y actuadores conectados.
- Disminución de los tiempos de parada.
Utilizar AS Interface® implica un ahorro potencial de hasta 40%
En la comunicación digital, como hemos visto, es importante determinar tanto ei medio físico a
través del cual se establece la comunicación, como las características de la información misma.
En este punto es importante indicar que los equipos de instrumentación digitales difieren en el
tipo de protocolo que utilizan para comunicarse, siendo necesario, revisar las características de
los mismos.
El protocolo es un conjunto de reglas y convenciones que permiten establecer una
comunicación fiable entre dos entidades de un proceso.
.. Y que ventajas tiene la COMUNICACIÓN DIGITAL
Los enlaces de comunicación digital se componen de dos niveles básicos: el enlace físico o el
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.
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.
Ejemplos de estos protocolos son aquellos usados en la comunicación con PLCs, como Data
Highway+ de Alien- Bradley o Modbus+ de Modicon.
Existe en este momento una tendencia creciente a una conectividad entre equipos de
fabricantes distintos a través de versiones estandarizadas de sofisticados protocolos de redes
industriales, las razones principales para esto son:
- Sistemas Abiertos: Es difícil y costoso integrar sistemas con instrumentación de diferentes
fabricantes debido a ios diferentes protocolos empleados. Con protocolos estándar, dispositivos
de diversa procedencia pueden coexistir en la misma red y comunicarse entre sí.
- Reducción en el costo de cableado: Muchos sistemas todavía emplean ¡os 4 a 20 mA de la
instrumentación analógica, requiriendo mucho cableado de punto a punto. El cableado para un
sistema muitidrop significa una reducción en los costos de instalación.
- Necesidades de mayor información: En la actualidad, las empresas requieren tener mayor
información sobre sus procesos y sobre la instrumentación conectada a los mismos. La
instrumentación tradicional provee solo un valor, e! de la variable de proceso. En una red
digital, ¡os instrumentos pueden proveer información de mantenimiento y diagnóstico para
conocer mejor el rendimiento de los instrumentos.
- Dispositivos inteligentes: Los fabricantes de equipos están poniendo cada vez más
inteligencia en sus dispositivos para satisfacer la creciente demanda de funcionalidad a bajo
costo. La mayor información disponible en una red digital es necesaria para capitalizar las
mejoras en las capacidades hechas posibles por la presencia de inteligencia en los
dispositivos.
La información digital suministrada por un transmisor inteligente es transmitida de acuerdo a un
protocolo determinado, el cual determina la forma en que es codificada y super-impuesta a la
línea de la señal. Como sucede en el caso de sistemas propietarios, cada fabricante tiene su
propio protocolo. Uno de los más utilizados es el protocolo HART (Highway Addressable
Remote Transmitter), cuya señal de información está contenida en una señal digital FSK
superimpuesta a una analógica de 4 a 20 mA.
Figura: Señal HART
Veamos que es el PROTOCOLO HART...
Fuera de su avance como un estándar de-facto, este protocolo todavía tiene un trecho por
recorrer antes del advenimiento de un mercado abierto. En efecto todos los dispositivos
interconectables son totalmente compatibles, intercambiables y operables con un solo terminal
programados. La razón para esto es su capa de aplicación. El set de comandos de HART tiene
tres clases de comandos:
• Comandos universales que son entendidos por todos los dispositivos de campo.
• Comandos de práctica común que son reconocidos por la mayoría aunque no necesariamente
todos ios dispositivos de campo.
• Comandos específicos que son únicos para cada dispositivo.
Para que opere un transmisor, todos los comandos requeridos para una aplicación particular,
deben ser implementados en la computadora principal y en el programador universal de
campo. Para satisfacer este requerimiento, es necesario que se entregue una descripción en
diskette del dispositivo, juntamente con el transmisor, para ser leída y mantenida por la
computadora. El terminal portátil puede entonces ser alimentado por la información requerida
por la aplicación que esté corriendo. Esta descripción es conocida como DDs (Device
Descriptions) y cada fabricante tiene una descripción para cada instrumento y no puede ser
compartida para otro instrumento de diferente marca. Un muy buen HandHeld hart es el 475
FIELD COMMUNICATOR de Emerson.
En teoría esto parece una buena solución, pero en la práctica, aún en dispositivos simples la
mayoría de los comandos usados son específicos por dispositivo. Esto significa que ellos no
pueden ser apropiadamente operados con las descripciones de dispositivo de otro transmisor.
Por lo tanto, para aplicaciones en sistemas conformados por dispositivos de diversos
fabricantes, se debe tender a la estandarización con una interfaz común de usuario para la
configuración e interrogación de transmisores. Por esto, HART no se considera como una
solución a las necesidades de sistemas abiertos y tan sólo un protocolo de transición hacia ese
objetivo.
A continuación se tiene un resumen de las características del protocolo HART:
