Redes Industriales (HART)

Redes Industriales - Parte 3
César Cassiolato
Director de Desarrollo de Equipo de Campo, Calidad, Ingeniería de
Servicios y proyectos.
cesarcass@smar.com.br

Las especificaciones se actualizan constantemente para satisfacer todas las aplicaciones.
Em seguida veremos algunos detalles del protocolo HART.
Simplicidad: el HART y el lazo de corriente convencional
Las figuras 32 y 33enseñan como entender el HART con facilidad. Em la figura 32 tenemos um lazo de corriente analógica, donde las señales de un transmisor adaptan la corriente que transmite según el proceso de medición. El controlador ubica la variación de corriente a través de la tensión bajo um resistor sensor de corriente. La corriente del lazo varía de 4 a 20 mA para frecuencias normalmente inferiores a 10 Hz.
Lafigura 33 se basa en la figura 32, donde se agregó el HART. Ahora ambos teminales del lazo tienen un modem y un amplificador de recepción, este último con impedancia proyectada para no cargar el lazo de corriente. Además, el transmisor tiene una fuente de energía y una fuente de tensión con acoplamentos AC. La llave en serie de la fuente de tensión en el controlador HART queda abierta, enfuncionamiento normal. Los demás componientes del controlador HART pueden adicionarse al lazo de corriente, como hemos visto, o a través del resistor del sensor de corriente. Em cuanto a la tensión AC, el resultado es el mismo, pues la fuente de energía es un corto circuito. La señal analógica no se afecta, porque los componentes están acoplados. El receptor de frecuencia a menudo se considera parte del modemy normalmente no se muestra separadamente. En la figura 33 el se muestra aisladamente para indicar como deriva la señal de recepción de tensión. La señal de recepción no funciona unicamente en AC, tanto en el controller como en el transmisor.
Para enviar un mensaje, el transmisor, cuando prende su fuente de corriente, superpone una señal de corriente de 1 mA pico a pico de alta frecuencia sobrela señal analógica de la corriente de salida. El resistor R del controlador convertirá esta señal en tensión en el lazo y esta se amplificará en el receptor llegando al demodulador del modem controlador. De la misma manera, para enviar um mensaje al transmisor, el controlador cierra su llave, conectando su fuente de tensión, que sobrepone una tensión alrededor de 500 mA pico a pico a través dellazo. Esta tensión se ve en los terminales del transmisor y se encamina al amplificador y al demodulador. Notese que la figura 33 insinua que el amo transmite como fuente de tensión, mientras el esclavo, como fuente de corriente.
La figura 34 muestra detalles de la señal HART, cuyas amplitudes pueden variar según la impedancia y capacitancia de cada equipo y la pérdidas causadas por otros elementosen el lazo. El HART usa el FSK, cableado por cambio de frecuencia (Frequency Shift Keying) donde la frecuencia de 1200 Hz representa el 1 binario, y la de 2200 Hz representa el 0 binario. Fíjese que estas frecuencias estan muy por encima de la banda de frecuencias de la señal analógica (0 a 10 Hz) de manera a no interferir entre ellas. Para asegurar una comunicación fiable, el protocolo HARTespecifica una carga total del lazo de corriente, incluyendo las resistencias de los cables, al mínimo de 20 Ohms y al máximo 1100 Ohms.

Figura 32 - Lazo de corriente convencional

Figura 34 - Modulación y señal HART
Los equipos de campo y manuales tienen un MODEM FSK integrado en lo cual la puerta seriada o USB de un PC o computadora portátil puede conectarse externamente a una estación. Lafigura 35 muestra una conexión HART típica de campo. Posteriormente, veremos otros tipos de conexión.

Figura 35 - Elementos típicos de una instalación HART

Figura 36 - Conexión HART punto a punto
Una conexión tipo punto a punto, como en a figura 36, necesita que la dirección del equipo se configure en cero en la hipótesis de usarse el modo de dirección en la comunicación para acceder a el....