51997110 Protocolo Hart

7/31/2019 51997110 Protocolo Hart

http://slidepdf.com/reader/full/51997110-protocolo-hart 1/18

Redes Industriales

Año 2008

Trabajo Práctico

Protocolo de comunicaciónHart®

Profesora: Ing. Ferreira Fabiana

Ayudante: Soldato Javier

Alumnos: Acuña Gonzalo

Ansaldo GastonArtazcoz Matias

UNIVERSIDAD NACIONAL DE QUILMESIngeniería en Automatización y ControlIndustrial

7/31/2019 51997110 Protocolo Hart


Protocolo Hart®

Viola Mario

INTRODUCCIÓN

Un poco de historia: El protocolo de comunicación HART (Highway Adressable Remote Transducer). fue desarrollado por Rosemount Inc a mediados de 1980 como propietario digital

para sus instrumentos de campo inteligentes. Este se basó en el estandart de comunicacióntelefónica Bell 202. Pronto adquirió su nombre definitivo: HART y en 1986 pasó ha ser un

protocolo abierto.En el año 1993 se estableció The HART Communication Foundation, con sede principal en los

Estados Unidos. Esta es una fundación independiente, sin fines de lucro, que se encarga de brindar soporte mundial a desarrollos HART, asi como también de establecer lasespecificaciones del protocolo y las normas que lo rigen.

Este protocolo proporciona una solución para la comunicación de instrumentos inteligentes,compatible con la transmisión analógica en corriente 4-20mA, que permite que la señalanalógica y las señales de comunicación digital sean transmitidas simultáneamente sobre elmismo cableado. Mediante este sistema la información de la variable primaria y señal de mandoes transmitida mediante la señal analógica de 4-20mA, mientras que la señal digital es utilizada

para transmitir otro tipo de información diferente como parámetros del proceso, configuración,calibración e información de diagnostico del instrumento.

Instrumentos Inteligentes y el protocolo HART¿Qué es un dispositivo Inteligente?:

El adjetivo inteligente, aplicado a un dispositivo de campo, se utiliza para describir cualquier dispositivo que incluye un microprocesador. Típicamente esto implicaría funcionalidad extra,

por encima de lo que proveen dispositivos similares pero no basados en microprocesadores. Por ejemplo, un transmisor inteligente puede proporcionar mayor precisión al compensar mediantecálculos la no linealidad, o la dependencia de temperatura de un sensor.

Para hacer uso de estas ventajas, los dispositivos inteligentes requieren de un plug-in oconfigurador, una caja con una cantidad de botones y una pantalla LCD para que el usuario

pueda instalar y controlar el instrumento.El próximo paso por lógica sería permitir que el instrumento y el panel de configuraciónestuviesen separados por largas distancias, utilizando comunicaciones digitales seriales biendefinidas entre ellos. Luego se necesitaría incluir esta comunicación en los dos cables yaexistentes para controlar el dispositivo desde el cuarto de control. Esto es lo que nos lleva al usoactual de la palabra inteligente según Fisher Rosemount, para describir dispositivos de campo enlos cuales la señal analógica, la señal digital y la alimentación del equipo, son transmitidas por elmismo par de cables.Con tales instrumentos, se obtienen las ventajas de las comunicaciones digitales, mientras semantiene la compatibilidad con la señal analógica de entrada requerida por los sistemas actuales.Ahora, utilizando comunicación digital, además de instalar y controlar de un modo más sencilloel dispositivo de campo, es posible leer la variable medida y muchos otros parámetros a través deconexiones punto a punto, como la que se presenta en la figura 1.1.

Página 2 de 18

7/31/2019 51997110 Protocolo Hart


Protocolo Hart®

Figura 1.1 Conexión punto a punto

La conexión punto a punto se utiliza para referirse a casos en los que solo existe un maestro y unesclavo, o un transmisor y un receptor.

Leyendo información mediante comunicación digital:

Al utilizar comunicación digital se vuelve posible proporcionar más de una medición o unavariable (por ejemplo un medidor de flujo másico tipo Coriolis puede transmitir taza de flujomásico, temperatura del proceso, densidad y flujo total en un simple mensaje).La comunicación digital también hace que valga la pena mantener información adicional en elinstrumento de campo, para ser leída cuando sea necesario. Esto conlleva a una serie de

posibilidades. Nos puede dar información relativa al proceso como el identificador o etiqueta del dispositivo(tag ), una descripción de la medición, las unidades asociadas y rango de calibración delinstrumento. O puede dar información sobre el dispositivo como tal, actuando como una etiquetaelectrónica. Más allá, puede ser utilizado para mantener historias de actividades relacionadas conmantenimiento como la última fecha de calibración. La administración del sistema deinstrumentos automatizados se hace posible, utilizando información al día del dispositivo mismo.Una manera más eficaz o eficiente de transmitir los datos sería aumentar el número dedispositivos de campo conectados a un maestro, de modo que transite mayor información por ellazo. Sin embargo, al conservar la medición en mA de la variable primaria, la conexión punto a

punto es la única solución , pero si se desea múltiples dispositivos se puede utilizar la conexiónmultipunto.

Comunicación multipunto:

Si una variable medida va a ser leída por comunicación digital, la señal analógica de 4-20mA yano es requerida. Se hace posible conectar múltiples dispositivos de campo en paralelo a unsimple par de cables, y comunicarse con cada uno por turnos para leer sus variables (u otrosdatos). Para hacer esto, cada dispositivo debe tener una dirección, a la cual responderá, y cada

petición del sistema de control o maestro debe incluir dicha dirección. Un esquema de este tipode conexión se puede observar en la figura 1.2 Esta conexión multipunto puede reducir de modosignificativo los costos de instalación de cableado de los equipos, y puede ser de valor ensistemas de monitoreo. Note, sin embargo, que el tiempo entre mediciones de las variables de unmismo equipo aumentará. Ya que antes por un solo par de cables transitaba la señal de un sensor,

pero en el caso de multipunto de 2 a 15 señales diferentes deberán turnarse el medio.

Página 3 de 18

7/31/2019 51997110 Protocolo Hart


Protocolo Hart®

Figura 1.2 Conexión multipunto

El protocolo HART:

La aplicación de estas mejoras a la gran gama de instrumentos y dispositivos de campoexistentes, hacen que sea necesaria la implementación o definición de un estándar. Esto incluyeespecificaciones desde la parte física hasta la forma de transmisión, procedimientos de

transacciones, estructura del mensaje, formato de los datos, y un conjunto de comandos querealicen dichas funciones.HART utiliza una señal codificada por desplazamiento en frecuencia, para comunicar a 1200

baudios, superpuesta sobre la señal de medición de 4-20mA. Teniendo un promedio de cero, laseñal codificada por desplazamiento en frecuencia no interfiere con la señal analógica. Parailustrar esto observe la siguiente figura 1.3

Página 4 de 18

7/31/2019 51997110 Protocolo Hart


Protocolo Hart®

Figura 1.3 La señal HART.

Hart es un protocolo maestro-esclavo (un dispositivo de campo solo responde cuando se le a pedido algo previamente figura 1.4). Puede haber hasta dos maestros. Hasta 15 dispositivosesclavos se pueden conectar en configuración multipunto.

Figura 1.4

Cada mensaje incluye las direcciones de su fuente y destino, para asegurarse de que es recibido por el dispositivo correcto, y tiene una suma de verificación (checksum) para poder detectar cualquier corrupción del mensaje. El estado del dispositivo de campo está incluido en cadamensaje de respuesta, indicando su estado de operación correcto. Puede o no haber informacióno datos incluidos en el mensaje, dependiendo del comando en particular. Dos o tres transaccionesde mensajes se pueden realizar cada segundo.

Página 5 de 18

7/31/2019 51997110 Protocolo Hart


Protocolo Hart®

Figura 1.5 Estructura del mensaje HART

Los comandos del protocolo HART:

Para llevar a cabo diferentes funciones preestablecidas en un sensor, el protocolo hart utiliza loscomandos, el identificador de la función que se pretende realizar. Los comandos del protocoloHART se definen en tres grupos. El primer grupo es el de comandos universales, y proveefunciones que están implementadas en todos los dispositivos de campo. El segundo grupo,comandos de práctica común, provee funciones comunes a muchos dispositivos de campo, perono todos. Si un dispositivo implementa funciones que estos comandos describen, deberán ser invocadas mediante el número de comando asignado por la Fundación Hart . El tercer grupo,comandos específicos de dispositivo (anteriormente llamados específicos de transmisor), proveefunciones que son mas o menos únicas para un dispositivo particular.

La Señal Física

La siguiente sección se refiere a la capa 1 del modelo de protocolos OSI, la capa física. Se basaen el procedimiento de transacción de datos (entre los cuales existe un modo exclusivo deoperación que es el modo de ráfagas), a la estructura de los mensajes, describiendo con lujo dedetalle el contenido de cada byte. El preámbulo, el byte de inicio, el o los bytes de dirección (yaque se utilizan dos formatos diferentes de acuerdo a las distintas revisiones de HART), el byte decomando, el byte de cuenta de bytes (valga la redundancia), los bytes de datos, los bytes deestado y el de suma de verificación o checksum; además de las distintas codificaciones ocompresiones que se realizan para poder transmitir mayor cantidad de información por mensaje.

Los niveles de la señal

El protocolo Hart tiene como especificación, que los maestros deben transmitir una señal devoltaje, sin embargo el esclavo debe transmitir una señal de corriente. La señal de corriente seconvierte a señal de voltaje mediante una pequeña resistencia de carga, de modo que todos losdispositivos utilizan receptores pasivos. Los niveles pico-pico de la señal se muestran en la tabla2.1. La forma de onda es idealmente sinusoidal, sin embargo se acepta de forma trapezoidal, perono una señal cuadrada.

Página 6 de 18

7/31/2019 51997110 Protocolo Hart


Protocolo Hart®

Tabla 2.1 Niveles de la señal HART

La especificación de sensitividad del dispositivo permite cierta atenuación debida a laresistividad del cable u otros efectos. Las especificaciones de umbral dependen de la ocurrenciade interferencia de señales externas, y previene la interferencia entre canal (crosstalk ), de otrasseñales HART que se transmitan por cables adyacentes, o sistemas que no se encuentren bienconectados a tierra o sistemas de alimentación.

El lazo de conexión:

La conexión convencional para un transmisor alimentado por lazo de corriente de dos hilos semuestra en la figura 2.1. En la practica, los tres elementos (la fuente de poder, el transmisor TX yla resistencia de carga, RL) se pueden conectar en cualquier orden, ya que se conectan en serie, ycualquier punto del circuito puede ir a tierra. Las especificaciones de Hart permiten resistenciasde carga de 230 a 1100 ohms.

Figura 2.1 Lazo de conexión simple

La señal HART debe ser introducida y leída del lazo de corriente. La fuente de poder está casi encorto circuito para las frecuencias de la señal Hart, por lo que dispositivos secundarios (como elsegundo maestro) no pueden ser conectados directamente al lazo, se deben conectar en paraleloal transmisor o a la resistencia de carga, en la figura 2.1, entre los puntos A y B. Un equipo con

protocolo de comunicación Hart no debe introducir ninguna carga DC a la línea. Para asegurarse

de que así sea se debe conectar al lazo mediante un condensador de 5µ F o más.Algunos de los dispositivos de campo con lazo de 4-20mA son activos, es decir, estos son los

Página 7 de 18

7/31/2019 51997110 Protocolo Hart


Protocolo Hart®

que alimentan el lazo. Con este tipo de dispositivos no hace falta la fuente de poder. En este casoen la conexión se elimina la fuente.

Conexión de múltiples dispositivos:

Se pueden conectar múltiples dispositivos al mismo maestro, ya que en los mensajes seincluye la dirección de los dispositivos que se comunican. Al asignarle a los dispositivosdirecciones diferentes, una cantidad máxima de 15 dispositivos pueden ser conectados a un sololazo. Las consecuencias de este tipo de conexión son dos principalmente, retardo en lacomunicación entre maestro y dispositivo y pérdida de la señal analógica. Debido a la existenciade este tipo de conexiones, existe la dirección de multipunto, que se asigna a cada dispositivoque este conectado en paralelo, comenzando del cero al quince.Entre otras de las especificaciones que requiere el protocolo Hart se encuentra la definición delas cargas respectivas de los equipos (maestro primario resistencia de recepción 230-1100ohm,resistencia de transmisión 700 ohms máximo). El límite de los 65ms, que hace que la frecuenciade corte sea de 2500Hz (para 3dB de atenuación). Con lo anterior se impide retardos de la señal

y de las frecuencias que la componen. Especificaciones para el cableado, puestas a tierra, fuentede poder, ancho de banda de la señal analógica, y más.

Procedimiento de transacciones, código y estructura del mensaje

En esta sección se describe de modo más detallado la transacción de datos entre dispositivos Harty la estructura de los mensajes, esto corresponde a la capa 2 del protocolo de referencia o modeloOSI.Hart, como se ha mencionado, es un protocolo de maestro-esclavo. Esto significa que cadatransacción es originada por el maestro, el dispositivo de campo o esclavo solo responde cuandorecibe un comando con su dirección. En la respuesta del esclavo se incluye un comando recibido,

y puede que contenga los datos requeridos por el maestro. En el caso de que exista un maestrosecundario, estos tiene direcciones diferentes, por lo cual pueden distinguir si la respuesta es parael principal o secundario.

Procedimiento de transacción:

HART es un protocolo Half-Duplex, con lo cual se quiere decir que al terminar cada mensaje, la portadora debe ser desactivada para permitir que la otra estación transmita. Las reglas de tiempode la portadora establecen que la portadora debe ser activada no más del tiempo de 5 bits antesdel inicio del mensaje (preámbulo) y ser desactivada no más del mismo tiempo después de latransmisión del último byte del mensaje (la suma de verificación).

El maestro es el responsable de las transacciones de mensajes. Si no hay respuesta a uncomando dentro de cierto tiempo, el maestro debe retransmitir el mensaje. Después de unoscuantos intentos debe abandonar la transacción y notificar el problema. La longitud y retardotípicos de los mensajes, permiten dos transacciones por segundo.

Página 8 de 18

7/31/2019 51997110 Protocolo Hart


Protocolo Hart®

El modo ráfaga:

Para lograr una tasa de transmisión de datos mayor, algunos dispositivos utilizan el modo ráfaga.Cuando un dispositivo se encuentra en este modo envía un mensaje repetidas veces. Este modose activa y desactiva mediante comandos especiales

Existe una pequeña pausa entre mensaje y mensaje, para permitir que el maestro envíe la señalde desactivación, o para iniciar cualquier otra transacción simple.Este modo solo funciona para la configuración punto a punto, y se pueden enviar más de tresmensajes por segundo. En la tabla 3.1 se encuentran las especificaciones de tiempo para losmensajes en modo de ráfaga.

Tabla 3.1 Especificaciones de tiempo en modo de ráfaga

Codificación de caracteres:

Los mensajes de Hart son codificados como series de 8 bits, es decir bytes. Estos se transmitende modo serial, utilizando una UART convencional (Universal Asynchronous

Receiver/Transmitter ) para serializar cada byte, añadiendo un bit de inicio, un bit de paridadimpar y un bit de fin, esto permite que la UART receptora identifique el inicio de cada caracter,y para detectar errores en la transmisión debidos a ruido u otro tipo de interferencia. La cadenacompleta de bits se muestra en la siguiente figura 3.1

Figura 3.1 Cadena de bits de caracteres

El bit menos significativo, D0 se envía primero. La mayoría de los protocolos seriales permiten

pausas entre los caracteres, debido a las especificaciones de tiempo de Hart esto no es posible, deocurrir dicho retraso se asume que la comunicación no fue establecida.

Formato del mensaje:

El mensaje tiene un formato como el observado en la figura 3.2

Figura 3.2 Formato de los mensajes Hart

Existen el formato largo y el formato corto. Los primeros instrumentos Hart (inclusive la

revisión 4) siempre utilizaron el formato corto. En este formato, la dirección del esclavo un byte,de valor cero, para configuración punto-punto o del 0 al 15 para configuración multipunto. Estacorta dirección se denomina dirección multipunto. La revisión 5 introduce el formato largo. En

Página 9 de 18

7/31/2019 51997110 Protocolo Hart


Protocolo Hart®

este, la dirección del esclavo es un número de identificación único, un número de 38 bits

derivado del código del fabricante, el código del tipo de dispositivo y el número de identificacióndel dispositivo. Este formato impide que los esclavos tomen mensajes que no le corresponden.De un modo estricto, el identificador único, no es único, pueden haber hasta cuatro veces elmismo número, ya que del código del fabricante solo se toman 6 bits, cuando el número en

realidad consta de 8 bits.La mayoría de los dispositivos maestros deben incluir ambos formatos en su totalidad, de modoque puedan trabajar correctamente con los dispositivos ya existentes así como con los nuevos. Larevisión 5 establece que todos los dispositivos deben implementar el comando #0 ( leer identificación única) en ambos formatos del mensaje. Un maestro normalmente utilizará elcomando # 0 para la primera conexión con el dispositivo, ya que en ese momento el númeroúnico de identificación no se conoce, sin embargo como el mensaje también incluye el nivel derevisión de HART, el maestro sabrá que formato deberá utilizar.

• El preámbulo:El preámbulo consiste de 5 a 20 bytes con caracteres hexadecimales FF (todos 1’s). Esto

permite que el receptor sincronice la frecuencia de la señal y la cadena de caracteres que recibe,después de la detección inicial del mensaje Hart. Para el primer intento y cualquier intentosucesivo de comunicación, se deberían utilizar 20 bytes de preámbulo , para tener la mayor

probabilidad de éxito.• El caracter de inicio (start byte):

El caracter de inicio en Hart tiene diversos valores posibles, indicando cual formato está siendoutilizado, la fuente del mensaje, y si es o no un mensaje tipo ráfaga. Estos se muestran en la tabla3.2.

Tabla 3.2 Valores del byte de inicio

Cuando están en espera de un mensaje, los receptores se encuentran en la búsqueda de estoscaracteres , como el primer caracter después de por lo menos dos caracteres FF, para indicar elinicio del mensaje.

• La dirección (address bytes):El campo de dirección contiene tanto la dirección del maestro como la del esclavo del mensajeenviado. Esta contenida en un byte, para el formato corto y en 5 bytes para el formato largo. El

bit más significativo de la dirección, indica si el maestro es el primario (1) o el secundario (0) .Los mensajes de tipo ráfaga son una excepción, en la cual el dispositivo alterna ambasdirecciones, lo que le da oportunidad a ambos maestros de interrumpir. También en ambosformatos, el bit que le sigue al más significativo indica si el mensaje proviene de un dispositivoen modo ráfaga, lo que no implica que el mensaje sea de tipo ráfaga. En el formato corto, losdispositivos esclavos tienen direcciones de la cero a la quince. Este número se incluye de modo

binario en los 4 bits menos significativos del byte de dirección. En el formato largo, la direcciónde multipunto no es utilizada, en cambio, los 38 bits restantes de los cinco bytes del campo dedirecciones contienen el identificador único como una dirección. En las siguientes figuras se

puede observar la estructura de las direcciones.

Página 10 de 18

7/31/2019 51997110 Protocolo Hart


Protocolo Hart®

Estructura del formato corto

Estructura del formato largo

En la estructura de formato largo, si se asigna cero a todos los bits, se puede utilizar como unmensaje de transmisión sin destinatario específico, un mensaje que sea aceptado por todos losdispositivos; esto es solo posible si los datos en el mensaje determinan cual de los dispositivosdebe responder..

• Comando:

El campo de comando contiene un entero del 0 al hexadecimal FD o al decimal 253, como sunombre lo indica representa el comando HART. El comando recibido se incluye en la respuestadel esclavo al ser enviada. Ya que para cada comando se define una estructura específica para elcampo de datos, y una respuesta en particular, se dedica una sección a éste campo.

• Cuenta de bytes:Este campo contiene un entero, que indica el número de bytes que forman el resto del mensaje(eso es los campos de estado y de datos, la suma de verificación no se incluye). El dispositivoreceptor utiliza esto para identificar el byte de suma de verificación y saber cuando el mensajeestá completo. Como el campo de datos esta limitado a 25 bytes máximo, esta cuenta puede ser cualquier número entre 0 y 27.

Página 11 de 18

7/31/2019 51997110 Protocolo Hart


Protocolo Hart®

• Estado:El campo de estado también es llamado el “código de respuesta”, solo se incluye en el mensajede respuesta de un esclavo. Consta de dos bytes, que reportan cualquier error de comunicación,el estado del comando recibido (como por ejemplo dispositivo ocupado o que no reconoce dichocomando), y el estado de operación del esclavo.

• Datos: No todas las respuestas contienen datos. Para aquellas que si lo hacen, y de modo que cumplancon las reglas de tiempo, el campo de datos no puede exceder los 25 bytes. Los datos puedenestar en forma de enteros sin signo, números de punto flotante o cadenas de caracteres ASCII. Elnúmero de bytes del campo de datos, y el formato de datos utilizado para cada ítem seespecifican de acuerdo al comando recibido.

• Suma de verificación (checksum):El byte de suma de verificación contiene el OR exclusivo (paridad longitudinal) de todos losbytes que le preceden en el mensaje, comenzando con el caracter de inicio. Esto provee unsegundo chequeo para la integridad de la transmisión después del de paridad por byte. Lacombinación de estos dos garantiza la detección de hasta tres errores en un mensaje y tiene

buenas probabilidades de detectar errores en más bits.

3.5 - Ejemplo de transacciones:

En las figuras siguientes se observan ambos formatos. En cada mensaje, los valores de los bytes

se muestran en hexadecimal, con los campos de dirección escrito de modo binario para mostrar claramente su composición. Los nombres de cada campo se encuentran indicados con sus siglasen ingles. START es el byte de inicio, ADDR es el byte de dirección, COM es el byte decomando, BCNT es el byte de cuenta de bytes y el CHKS es el byte de suma de verificación.

Maestro a Esclavo:

Página 12 de 18

7/31/2019 51997110 Protocolo Hart


Protocolo Hart®

Esclavo a Maestro:

Transacción en formato corto

Maestro a Esclavo:

Esclavo a Maestro:

Transacción en formato largo

Página 13 de 18

7/31/2019 51997110 Protocolo Hart


Protocolo Hart®

Comandos y datos respectivos, bytes de estado

En este capítulo se describe la clasificación de los comandos de HART, y se da detalles encuanto a la estructura de datos utilizados en la mayoría de ellos. Esto corresponde al nivelnúmero 7 del modelo OSI, el nivel de aplicación.

Los comandos se dividen en tres grupos específicos, a saber, los comandos universales, loscomandos de práctica común y los comandos específicos del dispositivo.

Los comandos universales:

Los comandos universales se encuentran entre 0 y 30. Estos proveen funciones que sonimplementadas en todos los dispositivos Hart. La tabla 4.1 contiene un resumen de estas funciones.

Tabla 4.1 Comando universales

Comandos de práctica común:

Estos se encuentran en el rango 32 a 126. Proveen funciones comunes a muchos dispositivos decampo. Si estas funciones son implementadas en el dispositivo, estos comandos deben ser utilizados para invocarlas. En la tabla 4.2 se observa un resumen de dichos comandos.

Tabla 4.2 Comandos de práctica común

Comandos específicos de dispositivo:

Los comandos específicos de dispositivo se encuentran en el rango 128 a 253. Sus funciones sonmás o menos únicas para cada dispositivo. En la revisión 4 y anteriores, los comandosespecíficos de dispositivo siempre incluían el código del tipo de dispositivo como el primer byte

Página 14 de 18

7/31/2019 51997110 Protocolo Hart


Protocolo Hart®

del campo de datos, para asegurarse de que un comando nunca llegara a un dispositivo nocompatible. Esto fue abandonado en la revisión 5, cuando se incluyó el número identificador único, que cumple con la misma función.

Datos:

No todas las respuestas a comandos contienen datos. Para esos que si lo hacen, se puedenincluir un máximo de 25 bytes. Los datos pueden ser representados como:

• Enteros 8,16,24 o 32 bits sin signo.• Números de punto flotante- Formato de IEEE 754 de punto flotante de precisión.• Cadenas de caracteres ASCII-usualmente 4 caracteres por cada 3 bytes.• Ítem enumerados para una lista estándar.

Si un comando no tiene éxito (indicado por error en el campo de estado), las respuestas nodeben contener datos. La respuesta a un comando exitoso siempre incluye el mismo set devariables como las contenía el mensaje de comando; sin embargo, los valores en la respuesta sonlos actualmente utilizados, tomados de la memoria del dispositivo de campo, al igual que

cualquier aproximación involucrada. El número de bytes de datos, y el formato de los mismos(de cada elemento) son especificados para cada comando.

Bytes de estado:

Dos bytes de estados, también conocidos como “código de respuesta”, están incluidos en cadamensaje de los dispositivos de campo. Entre ellos, estos dos bytes guardan tres tipos deinformación diferente: errores de comunicación, respuestas a comandos, y estado del dispositivode campo.Los errores de comunicación son aquellos que podrían ser detectados por la UART. Ademásinforma cualquier incongruencia entre el registro de recepción y la suma de verificación. Los

comandos de respuesta (enteros en el rango de 0 a 127) se categorizan como errores oadvertencias. Y teniendo múltiples o un simple significado.El campo de estado de los dispositivos de campo incluye ambos, condición de falla o deoperación anormal, por lo que no implica que el dispositivo esté fallando. Muchos dispositivosofrecen más información de estado de la que se puede codificar en un solo byte.

Ventajas del protocolo HART

• Permite soportar hasta 256 variables• Los transmisores pueden conectarse entre sí a través de un

bus y conectarse con 15 Dispositivos (PLC, PCs, actuadores, Transductores, etc.)• Entrega una alternativa económica de comunicación digital.• Implica un ahorro considerable en materiales eléctricos en las instalaciones multipunto.

Página 15 de 18

7/31/2019 51997110 Protocolo Hart


Protocolo Hart®

Las características del protocolo HART son:• Control por Conteo de Bytes• Transmisión Asincrónica HDX, punto a punto y multipunto• Carácter Básico de 1 bit de arranque, 8 de información, 1 de paridad impar y 1 de

parada; NRZ

• Un Maestro puede controlar hasta 15 Remotos• Operación en Modo de Respuesta Normal• Permite hasta 250 variables en cada dispositivo de campo• Distancia máxima: hasta 3000 m con par trenzado apantallado calibre AWG 24;hasta 1500 m con cable multipar, par trenzado común apantallado calibre AWG 20.• Modulación FSK, 1200 bps, con Módems Tipo Bell 202• Medio de transmisión: par trenzado y el lazo de corriente de 4-20 mA• Interfaces asociadas: RS-232D y RS-485

Conclusiones

Habiendo observado teóricamente el funcionamiento, las características y aplicaciones del protocolo HART® vemos que permite ahorros al momento de la digitalización de camposindustriales, ya que el protocolo hace uso de los cables instalados para comunicación analógicade 4 – 20 mA , y no es necesario ir hasta el punto en el cual se encuentra ubicado el sensor, (nosiempre es accesible) para n calibrarlo, ajustes de datos o incluso cambiar la fecha, entre otrascosas.Ya que HART fue diseñado para ampliar las comunicaciones con los instrumentos de medición ycontrol que tradicionalmente se comunicaban con señales 4-20 mA, es aplicable a todo tipo deindustrias de proceso. Por tratarse de una superposición a un sistema existente, el HART ofreceuna solución sin ningún riesgo para poder gozar de los beneficios que resultan de unacomunicación más amplia con los dispositivos inteligentes.Si bien el HART cumple con el requerimiento de seguridad intrínseca y logra una cantidadaceptable de interoperabilidad (más de lo que la mayoría creen), su velocidad es la principallimitación.

Página 16 de 18

7/31/2019 51997110 Protocolo Hart


Protocolo Hart®

Apendice A:

Comparación de características entre algunos buses y protocolos

VER tabla de gonza

Bibliografía

http://www.hartcomm.org/http://www.cea-ifac.es/actividades/jornadas/XXII/documentos/A_03_IC.pdf .http://www.flotech-sf.com/HartERIKA.pdf http://www.hartcomm2.orghttp://mycontrols.blogspot.com/2007/10/hart-protocol.htmlhttp://en.wikipedia.org/wiki/HART_Protocol

Página 17 de 18

http://www.hartcomm.org/

http://www.cea-ifac.es/actividades/jornadas/XXII/documentos/A_03_IC.pdf


http://www.flotech-sf.com/HartERIKA.pdf

http://www.hartcomm2.org/

http://mycontrols.blogspot.com/2007/10/hart-protocol.html

http://en.wikipedia.org/wiki/HART_Protocol

http://www.hartcomm.org/


http://www.flotech-sf.com/HartERIKA.pdf

http://www.hartcomm2.org/

http://mycontrols.blogspot.com/2007/10/hart-protocol.html

http://en.wikipedia.org/wiki/HART_Protocol

7/31/2019 51997110 Protocolo Hart


Protocolo Hart®

Índice (ver como queda, se eliminaron cosas)

Introducción...........................................................................................................................2

1 - Instrumentos Inteligentes y el protocolo HART.............................................................2

1.1 - ¿Qué es un dispositivo Inteligente?......................................................................3

1.2 - Leyendo información mediante comunicación digital.........................................4

1.3 - Comunicación multipunto....................................................................................4

1.4 - El protocolo HART..............................................................................................5

1.5 - Los comandos del protocolo HART.....................................................................6

2 - La Señal Física...............................................................................................................6

2.1 - Modulación por desplazamiento o corrimiento en frecuencia..............................7

2.2 - Los niveles de la señal..........................................................................................72.3 - El lazo de conexión...............................................................................................8

2.4 - Conexión de múltiples dispositivos......................................................................8

3 - Procedimiento de transacciones, código y estructura del mensaje................................9

3.1 - Procedimiento de transacción:.............................................................................10

3.2 - El modo ráfaga....................................................................................................10

3.3 - Codificación de caracteres..................................................................................10

3.4 - Formato del mensaje...........................................................................................11

3.5 - Ejemplo de transacciones...................................................................................13

4 - Comandos y datos respectivos, bytes de estado..........................................................14

4.1 - Los comandos universales.................................................................................14

4.2 - Comandos de práctica común...........................................................................15

4.3 - Comandos específicos de dispositivo................................................................15

4.4 - Elementos (ítem) enumerados...........................................................................16

4.5 - Bytes de estado..................................................................................................17

5 - Conclusiones...............................................................................................................186 - Bibliografía.................................................................................................................18

Página 18 de 18

51997110 Protocolo Hart

Documents

Transcript of 51997110 Protocolo Hart