Articulo de referencia

Protocolo de transductor remoto direccionable por carretera

El protocolo de comunicación HART (Highway Addressable Remote Transducer) es un protocolo abierto híbrido analógico-digital para automatización industrial. Su principal ventaja ...

El protocolo de comunicación HART (Highway Addressable Remote Transducer) es un protocolo abierto híbrido analógico-digital para automatización industrial. Su principal ventaja reside en su capacidad para comunicarse a través de bucles de corriente de instrumentación analógica de 4 a 20 mA, compartiendo el par de cables que utilizan los sistemas anfitriones exclusivamente analógicos. HART se utiliza ampliamente en sistemas de procesos e instrumentación, desde pequeñas aplicaciones de automatización hasta aplicaciones industriales altamente sofisticadas.

Según el modelo OSI , HART se ubica en la capa 7, la capa de aplicación. Las capas 3 a 6 no se utilizan. [ 1 ] Cuando se transmite a través de 4 a 20  mA, utiliza un Bell 202 para la capa 1. Sin embargo, a menudo se convierte a RS485 o RS232.

Según Emerson, [ 2 ] debido a la enorme base instalada de sistemas de 4-20 mA en todo el mundo, el protocolo HART es uno de los protocolos industriales más populares en la actualidad. El protocolo HART ha sido un buen protocolo de transición para los usuarios que deseaban utilizar las señales de 4-20 mA tradicionales, pero querían implementar un protocolo "inteligente".

Historia

El protocolo fue desarrollado por Rosemount Inc. a mediados de la década de 1980 , basándose en el estándar de comunicaciones Bell 202, como un protocolo de comunicación digital propietario para sus instrumentos de campo inteligentes. Pronto evolucionó a HART y en 1986 se convirtió en un protocolo abierto . Desde entonces, las capacidades del protocolo se han mejorado mediante sucesivas revisiones de la especificación.

Modos

Ejemplo de bucles de corriente utilizados para la transmisión de detección y control. El protocolo HART se puede superponer a los  bucles de 4 a 20 mA.

Los instrumentos HART tienen dos modos de funcionamiento principales: el modo punto a punto (analógico/digital) y el modo multipunto.

Punto a punto

En el modo punto a punto, las señales digitales se superponen a la corriente de bucle de 4–20  mA . Tanto la  corriente de 4–20 mA como la señal digital constituyen protocolos de señalización válidos entre el controlador y el instrumento de medición o elemento de control final.

La dirección de sondeo del instrumento se establece en "0". Solo se puede conectar un instrumento a cada par de señales de cable de instrumento. Una señal, generalmente especificada por el usuario, es la  señal de 4-20 mA. Otras señales se envían digitalmente superpuestas a la  señal de 4-20 mA. Por ejemplo, la presión se puede enviar como 4-20  mA, representando un rango de presiones, y la temperatura se puede enviar digitalmente a través de los mismos cables. En el modo punto a punto, la parte digital del protocolo HART puede considerarse como una especie de interfaz de bucle de corriente digital .

Multidrop

En el modo multipunto, la corriente del bucle analógico se fija en 4  mA y es posible conectar más de un instrumento a un bucle de señal.

Las revisiones 3 a 5 de HART permitieron que las direcciones de sondeo de los instrumentos estuvieran en el rango de 1 a 15. La revisión 6 de HART permitió direcciones de 1 a 63; la revisión 7 de HART permite direcciones de 0 a 63. Cada instrumento debe tener una dirección única.

Estructura del paquete

El paquete HART de solicitud tiene la siguiente estructura:

Preámbulo

Actualmente, todos los dispositivos más recientes implementan un preámbulo de cinco bytes, ya que un preámbulo mayor reduce la velocidad de comunicación. Sin embargo, los maestros son responsables de la compatibilidad con versiones anteriores. La comunicación del maestro con un nuevo dispositivo comienza con la longitud máxima de preámbulo (20 bytes) y posteriormente se reduce una vez que se determina el tamaño del preámbulo para el dispositivo actual.

El preámbulo es: "ff" "ff" "ff" "ff" "ff" (5 veces ff)

delimitador de inicio

Este byte contiene el número maestro e indica que el paquete de comunicación está comenzando.

Si el bit 7 es alto, utilice una dirección única (de 5 bytes); de lo contrario, utilice direcciones de sondeo (de 1 byte).
Bits 6 y 5, Número de bytes de expansión
Normalmente se establece si se utiliza el campo Expansión, normalmente 0.
bits 4 y 3, tipo de capa física
0=Asíncrono, 1=Síncrono
bits 2, 1 y 0, tipo de trama
1=BACK Burst Acksigning enviado por el dispositivo en modo ráfaga 2=STX Maestro a dispositivos de campo. 6=Slave Acksigning a trama STX.

DIRECCIÓN

Especifica la dirección de destino tal como se implementa en uno de los esquemas HART. El esquema de direccionamiento original utilizaba solo cuatro bits para especificar la dirección del dispositivo, lo que limitaba el número de dispositivos a 16, incluido el maestro.

El nuevo sistema utiliza 38 bits para especificar la dirección del dispositivo. Esta dirección se solicita al dispositivo mediante el comando 0 o el comando 11.

Dominio

Este es un valor numérico de un byte que indica qué comando se debe ejecutar. Los comandos 0 y 11 se utilizan para solicitar el número de dispositivo.

Número de bytes de datos

Especifica el número de bytes de datos de comunicación que se deben enviar a continuación.

Estado

El campo de estado no está presente en el maestro y tiene un tamaño de dos bytes en el esclavo. Este campo lo utiliza el esclavo para informar al maestro si ha completado la tarea y cuál es su estado actual.

Datos

Los datos que contiene este campo dependen del comando que se vaya a ejecutar.

Suma de verificación

La suma de verificación se compone de una operación XOR de todos los bytes, desde el byte inicial hasta el último byte del campo de datos, incluyendo esos bytes.

Códigos del fabricante

A cada fabricante que participa en el protocolo HART se le asigna un número de identificación. Este número se comunica como parte del comando básico de identificación del dispositivo que se utiliza al conectarse por primera vez a un dispositivo.

Referencias

  1. instrumentationtools https://instrumentationtools.com/hart-communication-tutorial-part-3/
  2. Emerson https://web.archive.org/web/20181107104043/https://www.automation.com/automation-news/industry/emerson-proves-advancements-in-eddl-electronic-device-description-language-technology , rev. 2005-04-14
  • Grupo FieldComm
  • Proyecto de código abierto .NET archivado el 23/12/2017 en Wayback Machine.