Comandos universales HART

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Instituto Tecnológico de Minatitlán

Trabajo de investigación

Comandos universales HART

Emmanuel Celestino Mariano Gómez

Catedrático: Dr. Aldo Rafael Sartorius Castellanos

Minatitlán, Ver, a 30 de mayo de 2016

Objetivo:

 Este trabajo de investigación se realiza con el propósito de dar a conocer información acerca de los comandos universales del protocolo de comunicación HART.

Introducción: 

En el ambiente industrial es importante es importante tener un buen control sobre todos nuestros procesos y esto se logra con una buena comunicación de los instrumentos de medición y control que se encuentran en la planta, al principio existían protocolos de comunicación neumáticos, los cuales se ha reducido su uso debido a los nuevos protocolos que son más eficientes, como del que se hablará en este trabajo que es HART.

HART es uno de varios protocolos de comunicación diferentes usados en la automatización de las plantas. Cada uno tiene lo suyo, pero HART es la mejor solución general para obtener información con valor agregado de diagnósticos y de dispositivos en forma digital mientras se mantiene la compatibilidad con las arquitecturas de automatización de 4-20 mA disponibles. En esta investigación se hablará en específico de los comandos universales HART, los cuales son necesarios en este protocolo de comunicación al momento de tener en operación una planta con este protocolo mencionado, hablaremos de cuáles son, para qué podemos utilizarlos, así como también

Marco teórico:

El Protocolo HART se desarrolló a finales de la década de 1980 y fue transferido a la Fundación HART a principios de la década de 1990. Desde entonces se ha actualizado varias veces. Cuando se actualiza el protocolo, se hace de manera que asegura la compatibilidad con versiones anteriores. La versión actual del Protocolo HART es la revisión 7.3. El "7" denota el nivel de revisión mayor y el "3" denota el nivel de revisión menor.

El Protocolo HART implementa la arquitectura jerárquica 1, 2, 3, 4 y 7 del modelo de protocolo de 7 niveles de Interconexión de Sistemas Abiertos (OSI):

El Nivel Físico HART está basado en la norma Bell 202, usa la modulación por desplazamiento de frecuencia (MDF) para comunicarse a 1200 bps. Las frecuencias de señal que representan los valores de bit 0 y 1 son 2200 y 1200 Hz respectivamente. Esta señal se superpone a un nivel bajo en la señal de medición analógica de 4 a 20 mA sin causar ninguna interferencia con la señal analógica.

El nivel de Enlace de Datos HART define un protocolo maestro-servidor - en uso normal, un dispositivo de campo sólo contesta cuando le hablan. Puede haber dos maestros, por ejemplo, un sistema de control como maestro primario y un comunicador portátil HART como maestro secundario. Las reglas de tiempo definen cuando puede cada maestro iniciar una transacción de comunicación. Se pueden conectar hasta 15 o más dispositivos servidores a un par individual de cable multipunto.

El Nivel de red  suministra enrutamiento, seguridad de punta a punta y servicios de transporte. Éste gestiona "sesiones" para comunicación de punta a punta con los dispositivos correspondientes.

El nivel de transporte: El Nivel de Enlace de Datos asegura que las comunicaciones sean propagadas correctamente de un dispositivo a otro. El Nivel de Transporte se puede usar para asegurar que la comunicación de punta a punta sea correcta.

Desarrollo:

Comandos HART

El protocolo HART es un protocolo de comunicación maestro-esclavo que significa que durante el funcionamiento normal, cada esclavo (un dispositivo de campo) la comunicación es iniciada por una petición (o comandos) desde el dispositivo maestro (host) de comunicación. El maestro o host es generalmente un control distribuido, PLC, o el sistema de gestión de activos basada en PC, por ejemplo. El dispositivo esclavo es típicamente un dispositivo de medición de campo tales como la presión, nivel, temperatura, caudal o otros transmisores.  

Con el fin de asegurarse de que cualquier dispositivo habilitado para HART de cualquier proveedor puede comunicarse correctamente y responder a un comando con la información correcta, y el conjunto de tipos de comandos se definen en las Especificaciones HART y aplicado en todos los dispositivos HART registrado.

Los usuarios no tienen que preocuparse acerca de estos comandos, ya que se incluyen en las funciones del anfitrión. Las capacidades específicas de un dispositivo (dispositivo de comandos específicos) están disponibles para el host cuando el anfitrión se le dan las instrucciones incluidas en la descripción de dispositivo (DD) de un dispositivo específico.

Un punto importante es que las indicaciones de estado del dispositivo definidos se incluyen con cada respuesta de comunicación con el host. Entonces el anfitrión interpreta estos indicadores de estado y puede proporcionar equipo básico información de diagnóstico.  

El conjunto de comandos HART proporciona uniforme y una comunicación coherente para todos los dispositivos de campo. Aplicaciones huésped pueden implementar cualquiera de los comandos necesarios para una aplicación particular. El conjunto de comandos incluye tres clases:

Universal 
Todos los dispositivos que utilizan el protocolo HART debe reconocer y apoyar a los comandos universales. Los comandos universales proporcionan acceso a información útil en las operaciones normales (por ejemplo, leer la variable primaria y unidades).

Práctica comúnComandos de uso común proporcionan funciones implementadas por muchos, pero no necesariamente todos, los dispositivos de comunicación HART.

Dispositivo específico 

De dispositivos comandos específicos representan funciones que son únicos para cada dispositivo de campo. Estas órdenes de acceso a la configuración y la información de calibración, así como información acerca de la construcción del dispositivo. Información sobre los comandos específicos del dispositivo está disponible de los fabricantes de dispositivos.

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