hart

¿Que es? ¿Como surge? ¿Tiene diferentes versiones o perfiles ? ¿está normalizada?  El protocolo de comunicación HART (Transductor Remoto Direccionable de Alta velocidad, por sus siglas en inglés) fue introducido por primera vez por la compañía Rosemount Inc. en 1986 como un estándar de Diseño exclusivo para la comunicación de transmisores. Poco después de su introducción, Rosemount decidió permitir su acceso para uso por parte de otros fabricantes. Desde esa fecha, ese protocolo ha adquirido amplia popularidad, y ahora constituye uno de los estándares de facto de mayor desarrollo para la instrumentación de campo de procesos. En la actualidad, más de 60 fabricantes ofrecen productos con el protocolo HART.
 * Introducción (Ana María Restrepo)**

Es un protocolo de comunicación que puede usarse en los existentes sistemas de control de 4-20 mA con gastos mínimos para su implementación. Pueden utilizarse los actuales cableados de campo y las Salidas y Entradas de sistemas de control. Debido a que HART combina la señalización analógica y digital, el protocolo ofrece un control notablemente rápido de la variable primaria y permite la transmisión simultánea de información que no sea de control.

El estándar está regulado en el presente y puede adquirirse en la HART Communication Foundation (HCF), un consorcio de proveedores y usuarios de HART.

 El protocolo de comunicación HART está basado en el sistema de comunicación telefónica estándar BELL 202 y opera usando el principio del Cambio Codificado de Frecuencia (FSK). La señal digital está construida de dos frecuencias principales, 1200 Hz y 2200 Hz, representando los Bits 1 y 0 (cero), respectivamente. Las ondas seno de estas dos frecuencias están superpuestas en la señal de corriente continua análoga de 4-20 mA DC. Con esto, cables de comunicación con señales análogas transportan a la vez comunicación análoga y digital.
 * Capa Física (Ana María Restrepo)**



Producto que el valor promedio de la señal FSK es siempre cero, la señal análoga de corriente continua de 4-20 mA, no es afectada en ningún modo por esta comunicación digital. La comunicación digital tiene un tiempo de respuesta promedio aproximado de dos a tres actualizaciones por segundo, sin interrumpir la señal análoga, y se requiere una mínima impedancia de lazo análogo de 230 ohms.


 * Capa Enlace (David Muñoz Enriquez)**
 * Control de Acceso

La capa de enlace de datos HART define un protocolo maestro-esclavo - en uso normal, un dispositivo de campo sólo responde cuando se le habla. Pueden haber dos maestros, por ejemplo, un sistema de control como maestro primario y un handheld HART comunicador como maestro secundario. Las normas de envio se definen cuando cada maestro pueda iniciar una transacción de comunicación. Hasta 15 o más dispositivos esclavos pueden ser conectados a un par multipunto de un solo cable. La capa de enlace de datos (DLL) gestiona el acceso al bus a través de un programador de bus centralizado y determinístico llamado Link Active Scheduler (LAS).

 Dispositivos de campo HART, los esclavos, Nunca envían sin haber sido requerido para esto. Responden sólo cuando han recibido un mensaje de comando de el maestro. Una vez que una transacción, es decir, un intercambio de datos entre la estación de control y el dispositivo de campo, se ha completado, el maestro hará una pausa de un determinado período de tiempo antes de enviar otro comando, permitiendo que el otro maestro pueda enviar datos. Los dos maestros tienen un plazo de tiempo fijo a la hora de tomar turnos para comunicarse con los dispositivos esclavos.

 La forma más simple de una transacción es un telegrama maestro, que es seguido directamente por una respuesta o telegrama reconocimiento del esclavo. Este modo de comunicación se utiliza para el intercambio de datos normales. Cuando la conexión se establece, el comando HART 11 puede ser utilizado para enviar un mensaje de difusión a todos los dispositivos para comprobar la configuración del sistema.
 * Servicios de Comunicación

Algunos dispositivos HART soportan el modo de burst de comunicación opcional. Un solo dispositivo de campo en función del ciclo envía telegramas mensaje en intervalos cortos 75ms,que alternativamente puede ser leída por el maestro primario, así como el maestro secundario. Aunque por lo general sólo dos operaciones por segundo es posible, el dispositivo de campo puede enviar hasta cuatro telegramas con este método.  La estructura de un telegrama HART se muestra en la figura siguiente. Cada byte individual se envia como un caracter UART de 11-bit equipado con un comienzo, paridad y un bit de parada. En la revisión 5 y versiones posteriores, el protocolo HART proporciona dos formatos de telegrama que utilizan diferentes formas de direccionamiento. Además de la estructura de formato corto del esclavo de dirección con cuatro bits, un formato de trama largo de direccionamiento ha sido incluido como una alternativa. Esto permite que más participantes se integren, al mismo tiempo logra una mayor seguridad en caso de direccionamiento erroneo durante la transmisión.
 * Estructura del Telegrama




 * capa aplicación /perfiles de aplicación / perfiles de dispositivos (Alejandro Araque)**

La capa de aplicación define los comandos, respuestas, tipos de datos y de informes de estado apoyado por el Protocolo. En la capa de aplicación, los comandos del protocolo público se dividen en cuatro grupos principales:

Comandos universal - proporcionar funciones que deben aplicarse en todos los dispositivos de campo Práctica común Comandos - proporcionan funciones comunes a muchos, pero no todos los dispositivos de campo Comandos de dispositivos específicos - ofrecer funciones que son exclusivas de un dispositivo de campo en particular y son especificados por el fabricante del dispositivo Familia de dispositivos Comandos - proporcionar un conjunto de funciones estandarizadas de instrumentos con tipos particulares de valoración, lo que permite un acceso completo genéricos sin necesidad de utilizar comandos específicos del dispositivo.


 * Integración con otras redes y arquitecturas CIM (Ana Melisa Martínez)**

Debido a la necesidad de enfrentar una situación de competencia internacional cada vez más rigurosa, las empresas se ven obligadas a tomar medidas encaminadas al incremento de su productividad y a imprimir flexibilidad a sus ciclos de producción, a fin de mejorar su rentabilidad y, por tanto, sus posibilidades de mantenerse en el mercado. Durante estos últimos años se ha creado el concepto CIM (Computer Integrated Manufacturing) que reúne todos aquellos aspectos que contribuyen a mejorar la rentabilidad. Este concepto tiene una relación profunda con el manejo de la información dentro de la empresa y especialmente con la integración de la información que se genera en los distintos sectores y la que proviene del exterior (mercado, proveedores, etc). Una esquema CIM define la estructura de la empresa a partir de datos de producción comunes y homogéneos, y esto exige que se utilicen sistemas de información capaces de comunicarse entre sí, tales como sensores, actuadores, controladores programables y computadoras con sistemas SCADA y de gestión de datos, redes locales de comunicación industrial, red Ethernet y sistemas de software para integrar la información necesaria para la gestión empresarial. Para el tamaño de las empresas de la región se ha adoptado un esquema CIM basado en tres niveles: El trabajo realizado en el IAEI en el campo de las Redes Industriales comprende:
 * Control de Procesos y Producción.
 * Administración de Procesos y Mantenimiento.
 * Gerencia.
 * 1) Programación de PLC con procesador de comunicaciones para manejo de red AS-i.
 * 2) Supervisión de la redes AS-i y Modbus empleando software SCADA.
 * 3) Conversión de protocolos Yokogawa UT-15 / MODBUS.
 * 4) Conversión de protocolos Siemens S7-212 / MODBUS.
 * 5) Control de lotes empleando software SCADA.
 * 6) Extensión de la red AS-i a un clasificador de frutos por tamaños, con visión artificial.
 * 7) Intercambio dinámico de datos entre niveles CIM (DDE / NetDDE).
 * 8) Adquisición de datos destinados al mantenimiento de equipos en las redes.
 * 9) Gestión de mantenimiento empleando MantecWin

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Sensores Hart, los cuales se pueden configurar de manera remota y hacer diagnostico y seguimiento del sensor. Estos senosres pueden ser de presion, temperatura, nivel, etc.
 * Ejemplos de aplicación (David Muñoz)**


 * Programación /configuración de la red . Ejemplos (Ana María Restrepo)**

Los aparatos HART pueden operar en una o dos configuraciones diferentes de RED: Punto a punto o Multidrop (multipunto).

//Comunicación tipo Punto a Punto:// En el modo Punto a Punto, la señal tradicional de 4-20 mA es usada para comunicar una variable de proceso mientras otras variables adicionales -parámetros de configuración y otras informaciones de aparato- son transmitidas digitalmente usando el protocolo HART (Fig. 2). La señal análoga de 4-20 mA no es afectada por la señal HART y puede ser usada para el monitoreo o control en la forma normal. La señal de comunicación digital HART le da acceso a variables secundarias y a otras informaciones, que pueden se usadas para propósitos de operación, mantención y diagnóstico.

//Comunicación tipo Multipunto (Multidrop): // El modo Multipunto requiere solamente un par de alambres y si es aplicable, el lazo también puede tener barreras de seguridad y fuentes de poder auxiliares para hasta 15 aparatos de terreno (Fig. 3). Todos los valores de proceso son transmitidos digitalmen-te; en el modo Multi-punto, las direcciones de "Polling" de los aparatos de terreno son mayores que 0 y la corriente a través de cada equipo está fijada a un mínimo valor (típicamente 4 mA).

Se recomienda el uso del modo Multipunto para aplicaciones con instalaciones de control de supervisión, que tengan equipamientos bastante alejados entre sí, tales como tendidos de cañería en gasoductos y oleoductos, como también en instalaciones en plantas de almacenamiento de combustibles u otros fluidos, o en estaciones de transferencia controlada de fluidos.

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 * Links
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