Hart

Protocolo HART y AS-i
Universidad Politécnica Salesiana
Miguel Dávila, Jaime Vele, Miguel Illescas, John Juela

Resumen.- Descripción del protocolo HART y AS-i, estructura, comunicación y aplicaciones
I Introducción
HART, o Transtuctor Remoto altamente direccionable (Highway Addressable Remote Transducter), por sus siglas en inglés, es un protocolo de comunicación industrial desarrollado en1980 por Rosemount Inc. Para el uso de instrumentos de medición inteligentes. Es un protocolo abierto desde 1990.
AS-Interface o AS-i fue diseñado en 1990 como una alternativa económica al cableado tradicional. El Objetivo fundamental fue determinar un sistema de comunicación único para todos los fabricantes de sensores y actuadores. La idea original fue crear una red simple para sensores yactuadores binarios, capaz de transmitir datos y alimentación a través del mismo bus, manteniendo una gran variedad de topologías que faciliten la instalación de los sensores y actuadores en cualquier punto del proceso con el menor esfuerzo posible y que cumpliera con las normativas de seguridad.
II Protocolo Hart
La mayor parte de dispositivos de campo inteligentes permiten utilizar el ProtocoloHart, el cual es un estándar global para envío y recepción de información sobre líneas analógicas entre dispositivos de control y sistemas de monitoreo.
Específicamente, HART es un protocolo bidireccional de comunicación que opera sobre la analógica (4-20mA), que permite el acceso a datos entre instrumentos de campo y un host. El sistema host puede ser cualquier aplicación o software, o uncontrolador de planta.
Función de un sistema HART
Debido a la simplicidad de HART, se puede realizar varios procesos de comunicación sobre la línea analógica, como son:
* Configuración o reconfiguración de dispositivos
* Diagnóstico
* Lectura de medidas o valores adicionales del dispositivo
* Estado del dispositivo
Funcionamiento
Hart, utilize el estandar Bell 202 Frecuency ShiftKeying (modulación digital de frecuencia) para “sobreponer” señales de comunicación digital sobre una señal analógica que opera entre 4-20mA

Figura 1. Frequency Shift Keying (FSK)
Esto permite una comunicación bidireccional montada sobre una variable normal de proceso. El protocolo puede enviar datos a 1200bps sin interrupciones sin interrumpir la señal de 4-20mA y sin interferencia.
Es unprotocolo maestro/esclavo, por lo tanto, solo un dispositivo se comunica a la vez, evitando colisiones en el medio.
Modos
Puede ser utilizado como:
* Punto a Punto
* Multipunto, para comunicaciones con maestros
Punto a Punto
La comunicación punto a punto se da cuando un maestro está conectado directamente a un dispositivo de campo. Esta conexión necesita que la dirección del dispositivosea siempre cero.

Figura 2. Point-to-Point Configuration
Configuración Multipunto
Permite la comunicación entre un la que un esclabo puede enviar un mensaje en broadcast.  En este tipo de configuración el dispositivo intercambia datos solo por el protocolo. La señal analógica solo permite la energización de la red. En esta configuración se pueden conectar un máximo de 15 esclavos enparalelo.

Figura 3. Multidrop Configuration
Canales de Comunicación
El protocolo HART, provee dos canales de comunicación simultáneos, pues el primer dato que se envía es la típica señal analógica de 4-20mA, y la señal digital sobre ella. Como se mencionó anteriormente, la señal digital puede transmitir datos adicionales como status, diagnóstico, otras señales medidas, etc. Por lo tanto, con estosdos canales, se obtiene una comunicación de campo muy robusta, completa y fácil de configurar.

Figura 4. Doble canal de comunicación
Topología
HART, permite un máximo de dos maestros (un primario y otro secundario) sobre la línea. Un maestro secundario puede ser un dispositivo portable

Figura 5. Maestro primario y secundario
Ventajas
* Aumentar las capacidades de un grupo de...