APORTES TRABAJO COLABORATIVO #2COMUNICACIONES INDUSTRIALES

JUAN CARLOS PINZON GUTIERREZGrupo 208021_8

Presentado aALEXANDER FLOREZ

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIAESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIABOGOTA DC2014INTRODUCCION

El desarrollo tecnolgico e industrial se ha constituido en un baluarte del los ltimos aos, vemos como da a da se mejoran los procesos, siempre pensando en mejorar y optimizar. Es por eso que han aparecido conceptos como la automatizacin y la telemtica, que han sido parte del este desarrollo.Los procesos automatizados han permitido el control ms eficiente en los procesos, pues se puede saber de una manera oportuna muchas de todas las variables que se manejan en un proceso productivo, as como efectuar mantenimientos y estadsticas de estos. La informtica ha sido pilar fundamental en el proceso de la automatizacin pues ella nos ayuda a servir de puente entre las maquinas y los procesos con los altos directivos y los organismos que controlan y hacen mejoras en esta.Este trabajo va encaminado hacia el anlisis de los protocolos que han sido diseados para la comunicacin a nivel industrial, es decir de la comunicacin entre la parte productiva y la parte gerencial, con el fin de la optimizacin de los procesos, conociendo los puntos mas importantes de esta.

CONTENIDO

Elaborar un tutorial con 5 protocolos de comunicacin industrial, realizando para cada uno de ellos las siguientes etapas: Describir las caractersticas tcnicas ms importantes del protocolo de comunicacin Aplicaciones Industriales ms comunes Niveles de voltaje y tcnicas de modulacin o codificacin propias del protocolo de comunicacin Formas de integracin con otros protocolos pensando en una estructura de red Esquemtico o diseo de un circuito electrnico propio para la implementacin del protocolo, indicando cada uno de los elementos que lo componen Conclusiones, observaciones, especificaciones tcnicas y limitaciones para el uso de cada protocolo

PROTOCOLO HARTEsta sigla corresponde a Highway Addressable Remote Transducer, el cual es un protocolo que se usa en los sistemas de control en una industria, por medio de instrumentos de control y supervisin remota.Fue desarrollado en la dcada de los 80s por la compaa Rosemount Inc. Pero hacia 1993 sus derechos fueron liberados y la norma fue depositada en la fundacin HART (HCF) y es de uso gratuito y abierto Describir las caractersticas tcnicas ms importantes del protocolo de comunicacin La versin del protocolo HART actualmente es la revisin 7.3 donde el numero 7 corresponde a el nivel de revisin mayor y el numero 3 corresponde al nivel de menor valorEl protocolo implementa la estructura jerrquica del modelo del protocolo OSI, cual tiene 7 niveles, usando el protocolo HART los niveles 1, 2, 3,4 y 7Aqu esta la descripcin de cada uno de los niveles:Nivel fsico: este se basa en la norma BELL 202. Usa la modulacin por desplazamiento de frecuencia (MDF) para poder utilizar la comunicacin a una velocidad de 1200 bps, en donde las frecuencias de seal de los cdigos binarios donde el 0 corresponde a 2200 Hz y el 1 corresponde a 1200 Hz, adems su medicin analgica de la seal es un nivel bajo que esta entre 4 a 20 mA sin causar interferenciaNivel de enlace de datos: este define un sistema maestro-servidor en uso normal. Como se ve un dispositivo de campo solo contesta para cuando le habla. En este pude haber 2 maestros uno como sistema de control y el otro como comunicador porttil. Se implementan reglas de tiempo para controlar el inicio de una transaccin de comunicacin de cada maestroEn este nivel se puede conectar 15 o mas dispositivos servidores a un par individual de cable multipuntoNivel de red: esta encargada del enrutamiento, la seguridad en todo el sistema y el servicio de transporte Nivel de transporte el cual asegura que las comunicaciones sean propagadas correctamente de un dispositivo al otro en todo el sistemaNivel de aplicacin: este define los comandos, las respuestas, los tipos de datos y los informes que estn resguardados por el protocolo. Tiene 4 divisiones los cuales son:1. Comandos universales que suministran funciones para aplicar en todos los dispositivos de campo2. Comandos de practica comn los cuales suministran funciones para algunos de los dispositivos de campo3. Comandos especficos: suministran funciones que son utilizadas nicamente en muchos de los dispositivos, y que son especificadas por los fabricantes de los componentes4. Comandos para familia de dispositivos los cuales suministran juegos de funciones que estn estandarizadas para instrumentos con tipos particulares de medicin y permiten el acceso genrico sin usar comandos especficos de cada dispositivo El protocolo HART ofrece a los usuarios facilidad para el diseo de un dispositivo, tambin con libertad, sin tener que obedecer reglas especificas. Este reglas son los comandos los cuales son llamados comandos universales, tambin los dispositivos pueden tener otro tipo de comandos llamados comandos de practica comn y comandos especficos siendo los primeros comandos opcionales y los otros diseados para un dispositivo en comnEl lenguaje que usa es el DDL el cual esta diseado para describir dispositivos, el cual se crea como archivo de texto y luego se convierte a un archivo binario estndar

Aplicaciones Industriales ms comunes Las aplicaciones de este protocolo se pueden implementar en varios de los ciclos de la vida til de la plantaEstos son:Ingeniera: Configuracin de redes Exportacin e importacin de datos de dispositivos Carga y descarga Configuracin fuera de lnea Comparacin de parmetros

Puesta en servicio Configuracin de direccin Visualizacin de los datos en el proceso Simulacin Ajuste y calibracin Configuracin en lnea Identificacin de dispositivos para crear una lista de vidaTiempo de ejecucin Presentacin y diagnostico de cada dispositivo Soporte de intercambio de dispositivo Validacin de la identificacinGestin de activos Estado de los dispositivos para mantenimiento, reparacin y eliminacin de fallasAparte de estos usos tambin trae estos beneficiosPerfiles de usuario Acceso reducido para los ingenieros de mantenimiento Acceso total para los especialistas a los parmetros del dispositivo Para perfiles de usuario especficos del dispositivoAyuda en lnea y documentacin Variables, catlogos y mtodos Escala de valores, valores predeterminados, unidadesCatlogos y comercio electrnico Informacin de pedidos, conexin de proceso y la informacin de cada fabricanteUso de dispositivos que son descritos con DDL Industria de manufactura y procesos Mantenimiento, reparacin y eliminacin de fallas en planta Instalaciones grandes y uso de dispositivos nicos Dispositivos simples a complejos Configuraciones de red y PCClases de dispositivos Sensores: para medicin de variables como temperatura, presin, flujo, nivel, anlisis de lquidos entre otros Actuadores: posicionadores, dispositivos de distribucin, controladores de circuito cerrado, sistema para gestin de motores E/S remotas Pasarelas con protocolos de comunicacin estndarComo vemos este protocolo tiene una amplia gama de cobertura, pues tiene muchos beneficios que pueden ayudar al optimo funcionamiento de los procesos y la mejora de los mismos

Niveles de voltaje y tcnicas de modulacin o codificacin propias del protocolo de comunicacin El protocolo HART usa la norma BELL 202 modulacin por desplazamiento de frecuencia o MDF (FSK) para empalmar seales de comunicacin a bajo nivel sobre 4 a 20 mALa modulacin FSK (Frequency Shift Keying) es una tcnica de transmisin digital binaria (1 y 0) usando 2 o mas frecuencias diferentes. En la modulacin digital, a la relacin de cambio a la entrada delmoduladorse le llamabit-ratey tiene como unidad elbit porsegundo(bps).A la relacin de cambio a la salida del modulador se le llamabaud-rate. En esencia elbaud-ratees la velocidad o cantidad de smbolos por segundo.En FSK, elbit rate=baud rate. As, por ejemplo, un0binario se puede representar con una frecuenciaf1, y el1binario se representa con una frecuencia distintaf2.Al usar este sistema permite la comunicacin bidireccional en campo y hace posible la transmisin de informacin adicional mas all de solo las variables normales de proceso comunicadas Este protocolo permite a la aplicacin central (maestra) obtener dos o ms actualizaciones digitales por segundo de un dispositivo inteligente de campoEste sistema proporciona dos canales de comunicacin simultneos, los cuales son la seal anloga de 4 a 20 mA y una seal digital, en donde la seal anloga comunica el valor primario medido con el circuito de corriente y la seal digital contiene la informacin del dispositivo incluyendo su estado Este proporciona 2 maestros (primario y secundario) en los cuales los secundarios son usados como comunicadores de mano sin tener interferencia desde y hasta el maestro primario Formas de integracin con otros protocolos pensando en una estructura de red Al crecer la competencia entre las empresas, estas se ven en la obligacin de agilizar sus procesos, de mejorarlos. En vista a esto se ha creado el concepto de CIM el cual rene los aspectos ms importantes para mejorar la rentabilidad. Entre ellos se encuentra el diseo de sistemas que ayuden a copilar la informacin se pueda crear una comunicacin entre los sistemas entre los cuales se encuentran sistemas SCADA y de gestin de datos, redes locales de comunicacin industrial, red Ethernet y sistemas de software para integrar la informacin. Aqu estn algunos de los programas que se estn utilizandoProgramacin de PLC con procesador de comunicaciones para manejo red AS-i.Supervisin de la redes AS-i y Modbus empleando software SCADA.Conversin de protocolos Yokogawa UT-15 / MODBUS.Conversin de protocolos Siemens S7-212 / MODBUS.Control de lotes empleando software SCADA.Extensin de la red AS-i a un clasificador de frutos por tamaos, con visin artificial.Intercambio dinmico de datos entre niveles CIM (DDE / NetDDE).Adquisicin de datos destinados al mantenimiento de equipos en las redes.Gestin de mantenimiento empleando MantecWin

Esquemtico o diseo de un circuito electrnico propio para la implementacin del protocolo, indicando cada uno de los elementos que lo componen Esta imagen representa un diseo sencillo de un sistema HART. Como se ve aparece un elemento de control como lo es un sensor, vemos que se transmite la seal hacia el controlador maestro pero en el camino tambin su seal es controlada por un maestro secundario, tiene modem que es el que se encarga de la codificacin de la seal hacia el computador principal que en este caso es maestro.

En esta imagen se ve otro sistema bsico HART, donde aparece un transmisor esclavo el cual cumple la funcin de PID, es decir de mantener el rango para un valor determinado, es decir que se pueda mantener en un valor determinado y que si se sale de este se pueda ver y realizar la funcin que se determine

CONCLUSIONES

Este tipo de protocolos son de gran ayuda para el control de los procesos de una planta industrial, pues a travs de ellos se puede conocer los cambios de la variables mas importantes, para as poder tomar determinaciones que ayuden a evitar problemas o mejorar estos procesos El protocolo HART es una gran herramienta y de bajo costo, a la cual las empresas pueden acceder fcilmente para poder realizar su implementacin y llevar todos sus procesos controlados

BIBLIOGRAFIA

http://sp.hartcomm.org/protocol/about/aboutprotocol_how.htmlhttp://www.smar.com/espanol/hart.asphttp://es.wikipedia.org/wiki/Protocolo_HART