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• A̶l̶e̶x̶i̶s̶ Albino Chuctaya

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INTEGRACIÓN DE SISTEMAS INDUSTRIALES

PROTOCOLO HART LABORATORIO N° 04

1.- Mamani Abarca, Jeanlu Manuel 2.- Uscca Giraldo, José Leonardo Alumnos: 3.- chuctaya Cutire, Alexis Albino 4.- Polanco Callata, Andrés Bernardo Grupo

:

“A”

Fecha de entrega

:

05 04

Nota: 19 Hora:

N° DD-108-2 Página 1 / 12 Tema :

Protocolo Hart Departamento de Electricidad y Electrónica I.

Grupo

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Lab. Nº

01

OBJETIVOS:

 Comprobar la respuesta de los transmisores de temperatura.  Identificar el principio de funcionamiento y características de los transmisores de temperatura.  Identificación y uso de los calibradores de campo Handheld 475.  Calibración de transmisores de temperatura. II.

MATERIAL Y EQUIPOS: 

Transmisores HART



Comunicador de campo 475.



RTD PT-100



Sistema de resistencia de décadas

III.

DESCRIPCIÓN DE LA TAREA:

1. 2. 3. IV.

Tomar los datos de los instrumentos. Reconocimiento de los equipos con lo que se trabaja en instrumentación y control Presentación de informe digital en forma grupal, anexo

INFORMACION TEORICA

El protocolo de comunicación HART® es mundialmente reconocido como un protocolo estándar de la industria para comunicación de los instrumentos de campo inteligentes 4-20mA, basados en microprocesador. El protocolo HART® proporciona algunos de los beneficios dados por la tecnología fieldbus, manteniendo la compatibilidad con la instrumentación analógica y aprovechando el conocimiento ya dominado sobre los sistemas 4-20mA existentes. El Protocolo HART usa la norma Bell 202 Modulación por desplazamiento de frecuencia o HART” es un acrónimo en inglés para Transductor Remoto Direccionable en Red. MDF (FSK en inglés) para empalmar señales digitales de comunicación a bajo nivel sobre 4 a 20 mA.

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Figura 1. Modulación por desplazamiento de frecuencia (MDF)

Esto permite la comunicación bidireccional en campo y hace posible la transmisión de información adicional más allá de sólo las variables normales de proceso comunicadas de y hacia un instrumento inteligente de campo. El Protocolo HART se comunica a 1200 bps sin interrumpir la señal de 4 a 20 mA y permite a la aplicación central (maestra) obtener dos o más actualizaciones digitales por segundo de un dispositivo inteligente de campo. Ya que la señal digital MDF es de fase continua no hay interferencia con la señal de 4 a 20 mA. La Tecnología HART es un protocolo maestro/servidor, lo cual significa que un dispositivo inteligente de campo (servidor) sólo habla cuando le habla un maestro. El Protocolo HART se puede utilizar en diversos modos, como punto a punto o multipunto para transmitir información hacia y desde los instrumentos inteligentes de campo y el control central o los sistemas de monitoreo. La comunicación HART se produce entre dos dispositivos habilitados con HART, típicamente un dispositivo de campo inteligente y un sistema de control o monitoreo. La comunicación se produce mediante un cable de instrumentación de calidad estándar y el uso de prácticas de cableado y terminación estándar.

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El protocolo HART proporciona dos canales de comunicación simultáneos: la señal analógica de 4 a 20 mA y una señal digital. La señal de 4 a 20 mA comunica el valor primario medido (en el caso de un instrumento de campo) con el circuito de corriente 4 a 20 mA, el estándar más rápido y más fiable de la industria. Información adicional del dispositivo se comunica mediante una señal digital que se superpone a la señal analógica. La señal digital contiene la información del dispositivo incluyendo el estado del dispositivo, diagnóstico, valores medidos o calculados adicionales, etc. Juntos, los dos canales de comunicación proporcionan una solución completa de comunicación de campo muy robusta a bajo costo que es fácil de usar y configurar.

Figura 2. Dos canales de comunicación

El Protocolo HART suministra hasta dos maestros (primario y secundario). Esto permite usar maestros secundarios como comunicadores de mano sin interferir con las comunicaciones desde y hasta el maestro primario, es decir, el sistema de control / monitoreo.

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Figura 3. Maestros primarios y secundarios El protocolo HART permite toda la comunicación digital con los dispositivos de campo en configuración de red punto a punto o multipunto:

Figura 4. Configuración Punto a Punto

Configuración Multipunto También hay una opción de modo de comunicación "ráfaga" donde un solo dispositivo servidor puede transmitir continuamente un mensaje de respuesta estándar HART. Con este modo de comunicación ráfaga opcional son posibles mayores tasas de actualización y el uso normalmente se limita a la configuración punto a punto.

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Figura 5. Configuración Multipunto

Figura 6. Conexión de un TH-300 con un RTD de 3 hilos

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MATERIALES

 CABLES TIPO BANANA

 TRANSMISOR DE TEMPERATURA TIPO TX-92 HART

 RTD PT-100

 PLC MODULAR

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IMAGEN

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V.

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PROCEDIMIENTO

DESARROLLO DE LA TAREA:

RSLINX RSLinx es una plataforma de 32 bits que sirve para enlazar redes de comunicación industrial AllenBradley y dispositivos tales como PLCs con aplicaciones que funcionan sobre plataformas Windows de Microsoft. RSLinx también es un servidor OPC y DDE. La ventana principal de RSLinx se denomina RSWho y sirve como interfaz para la visualización de la red o redes existentes, así como los drivers y los dispositivos que integran las mismas. Figura 2. Se puede acceder a la ventana RSWho a través del icono RSWho, figura 1, o a través del menú “Communications”, opción “RSWho”.

Figura 1.

Como se dijo, la figura 2 muestra el interfaz gráfico de RSLinx. Éste es el mismo en el caso de la versión Lite, Gateway u otra. Dentro de la aplicación se muestra la ventana RSWho. Pueden abrirse varias ventanas RSWho para monitorear distintas redes de comunicación industrial. El lado izquierdo de la ventana RSWho, muestra la estructura de la red o redes, mismas que se proyectan desde los drivers que han sido agregados y configurados. En la figura, el driver agregado y configurado se encuentra seleccionado (resaltado en azul). Este ha sido nombrado como “AB_DF11, Data Highway Plus” sin embargo el nombre no revela la tecnología de la red configurada.

Figura 2.

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Existen dos maneras para determinar la tecnología de la red correspondiente a un driver determinado:  Hacer clic derecho sobre el driver y tomar la opción “Configure Driver”. Aparecerá un cuadro de diálogo igual o similar al mostrado en la figura 3. Este cuadro de diálogo pone de manifiesto la tecnología del driver, en nuestro ejemplo un interfaz “RS-232 DF1”, es decir, comunicaciones a través del puerto serial COM 1, protocolo DF1 de Allen Bradley superimpuesto. Figura 3.  La otra alternativa consiste en tomar la opción

“Configure

Drivers”

del

menú

“Communications”. En esta oportunidad aparece un cuadro de diálogo igual al de la figura 4. En el campo “Configures Drivers”, se revela la tecnología de la red asociada a cada driver configurado. RSLINX requiere un interfaz electrónico para comunicarse con un dispositivo determinado. En general, un interfaz electrónico de comunicación se denomina canal de comunicación. Cualquier dispositivo que se encuentra conectado a una red de comunicación industrial se denomina nodo. Dependiendo de la tecnología, un mismo canal de comunicación puede servir como medio de comunicación para varios nodos. RSLinx debe hacer uso de una rutina intermedia capaz de reconocer y gestionar el sistema electrónico del interfaz (hardware). Este tipo de rutina se denomina “hardware driver”. La gestión del flujo de la información queda a cargo del protocolo de comunicación que hace uso de la plataforma de hardware, que en el caso de los sistemas de comunicación de Rockwell, se encuentra integrado al driver determinado.

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RSLinx dispone de un set o conjunto de rutinas o drivers capaces de reconocer y “manejar” diferentes interfaces, entre ellos el puerto serial RS-232C, o un adaptador 1784 KT para DH+ (Data Highway) de Rockwell.

Figura 4.

También dispone de Software Drivers, que permiten la comunicación con aplicaciones que emulan hardware de los PLCs en un PC.

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MODULO DE ENTRADAS SALIDAS ANALOGICAS CON HART:

Diagrama de coneccion de tarjeta de entrada analogica Hart

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Figura N° 5 Conexionado tarjeta Hart

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DESARROLLO DE LA TAREA:  Implemente el siguiente circuito

 Conectar Transmisor de temperatura al PLC compact logix 5000. CONEXIÓN DE LOS EQUIPOS.

 Se conectó la fuente de 24 Vdc al transmisor RTD tx-92 para luego conectarlo al PLC a los respectivos canales para la medición de temperatura mediante el protocolo HART.

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 Realizar el enlace del PLC Compact logix 5000

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 Abrir el programa ejemplo

NOTA: En esta experiencia solo realizaremos las pruebas con señales de entrada (INPUT) es por eso que realizamos la eliminación de las rutinas de salida (OUTPUT), como se muestra en la siguiente imagen.

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 Realizar la búsqueda de la variable de temperatura.

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Protocolo Hart Departamento de Electricidad y Electrónica VI.

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OBSERVACIONES, CONCLUSIONES

OBSERVACIONES: 1.

2. 3. 4. 5.

6. 7.

El protocolo HART está diseñado para ampliar las comunicaciones con los instrumentos de medición y control ya que tradicionalmente se comunicaban con señales de 4-20 amperios, es aplicable para la industria de proceso. HART representa una forma creativa de sistemas analógicos que facilitan las tareas de configuración, calibración, diagnostico, mantenimiento y administración de equipos. La principal limitación del protocolo es la velocidad de comunicación, que como se ha demostrado, en el mejor de los casos obtienes las variables en 3.7 segundos. Para poder utilizar todo el potencial de los transmisores HART, es necesario acceder a cada transmisor con sus comandos universales. Sin embargo, la implementación de este tipo de comunicación requiere la utilización de dispositivos capaces de generar y garantizar las características del protocolo, ya que en este trabajo se utilizaron elementos y dispositivos de bajo costo y comerciales A pesar que los fabricantes presentan en sus hojas técnicas datos sobre los valores de los componentes necesarios para la implementación, estos no son exactos, por ejemplo, el condensador C debió ser cambiado por uno de 10n.

8.

Aunque no se implementó el protocolo de forma completa debido a que los algoritmos que se utilizaron no lograron gestionar toda la información requerida por el protocolo de comunicación (cerca de 13 bytes), se logró evidenciar las ventajas de estos instrumentos y verificar que ambas señales, la analógica y las señales de comunicación digital HART pueden ser transmitidas simultáneamente sobre el mismo cable, lográndose obtener información de campo del instrumento y la variable de trabajo.

9.

El protocolo HART que se ha usado en este laboratorio tiene la finalidad de proporcionarnos datos a partir de mediciones con un transmisor.

CONCLUSIONES: 

Logramos realizar la correcta comunicación entre el sensor de temperatura y un PLC mediante el protocolo de comunicación HART.  Logramos la comprobación de la variación de temperatura entre un equipo de medición de campo y los valores obtenidos en la computadora mediante el protocolo de comunicación HART.  En la realización del conexionado logramos comprender el funcionamiento de un transmisor de temperatura y su respectivo montaje.  Las características del protocolo hart podemos decir que nos permite ahorros ya que son digitalizados porque solo usan de 4 a 20 mA para su comunicación.  Se ha concluido que el protocolo HART es una herramienta, para el diseño y control de procesos industriales, esto ayuda a que los procedimientos sean eficaces y eficientes.  Se logró la interpretación del de la temperatura con el PT100 y el transmisor con la comunicación HART.  Se logró identificar la tarjeta 5 del PLC que es exclusivamente para el uso de comunicación HART

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LINK DEL VIDEO

https://youtu.be/xlZWMLVDngM

FIN DEL DOCUMENTO

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