Todo lo que hay que saber acerca del protocolo HART e IIoT

Los dispositivos de campo HART nos brindan toneladas de datos de alto nivel, pero todavía hay empresas que dejan información en el campo. ¿Cómo resolver el tema?

Todo lo que hay que saber acerca del protocolo HART e IIoT

Hay una tendencia a pensar que nuestras empresas están muy lejos de la innovación que va surgiendo todo el tiempo. Por supuesto que son muchas las preocupaciones a la hora de adoptar una nueva tecnología. A lo que se suma el costo de reconvertir la planta para la incorporación de lo nuevo. Además, muchas personas ni siquiera piensan en iniciar una conversación acerca de las posibilidades de aplicar una nueva solución.

Para salir de este estado de cosas, un primer paso es saber más acerca del protocolo de comunicación HART. Ver que puede aportar información importante y analizar las posibilidades de lograr una integración de bajo costo en la computación de nube de IIoT a partir de los dispositivos HART en el campo.

 

¿Qué es el protocolo de comunicación HART?

En el campo, muchos problemas se pueden resolver rápidamente recolectando datos de los dispositivos que se encuentran en el campo. Incluso cuando los dispositivos de campo sólo usaban señales analógicas 4-20 mA, todos tenían a su disposición el protocolo HART. ¡Pero sin usarlo!

El protocolo HART no es nuevo, pero aún teniendo un gran número de estos dispositivos instalados en distintos lugares del mundo, sus conceptos básicos no están claros para todos.

HART significa Highway Addre­ssable Remote Transducer  y el protocolo fue desarrollado a mediados de los años ’80. Recien en 1986, el protocolo de comunicación HART pasó a ser abierto, habiendo sido anteriormente un protocolo propietario.

HART es un protocolo híbrido donde la señal digital se superpone a la señal analógica 4-20 mA. Es el 4-20mA tradicional que todavía se usa en muchas plantas.

El protocolo HART, desarrollado en base al estándar Bell-202, modula/desmodula usando FSK (Frequency Shift Keying) y trabaja a 1.200 bps. La señal tiene dos frecuencias: 1.200 Hz representa ‘1’ y 2.200 Hz representa ‘0’. La técnica permite que el maestro se comunique con el esclavo sin ninguna interrupción en la señal 4-20 mA.

Todo esto es tan sólo una breve explicación del protocolo HART. Pero hay muchas otras cosas más, por ejemplo comandos HART, multi-drop HART, etc.

 

Diferencias entre HART y otros protocolos de fieldbus

Los dispositivos de campo HART ofrecen un nivel de datos similar al de sus contrapartes digitales; sin embargo, mientras un dispositivo digital siempre comunica los datos tanto si se los utiliza como si no, la mayoría de los dispositivos HART yacen en el campo con los datos bloqueados dentro de ellos.

Todos los dispositivos con el protocolo de comunicación HART facilitan una gestión inteligente de dispositivos (IDM según sus siglas en inglés), lo que también se puede encontrar en PROFIBUS, fieldbus Foundation y otros dispositivos digitales.

Multidrop, que es la manera digital de leer toda la información de los dispositivos HART, es muy lenta y no tan popular. Pero hay otras alternativas para rescatar toda esta información valiosa del campo sin tener que recurrir a multidrop.

Entonces, ¿cuál es la diferencia entre los dispositivos HART y los dispositivos digitales? Ninguna en cuanto al nivel de información que puede obtenerse de un dispositivo de campo. Todos ofrecen los mismos datos preciosos acerca del estado del dispositivo.

Del lado negativo, la forma estándar de instalar dispositivos HART significa que el sistema de control sólo lee la señal 4-20 mA, completamente diferente a como lo hace una red con dispositivos de campo digitales.

Del lado positivo, hoy se dispone de métodos cableados y wireless para obtener los datos desde el campo y convertir la información resultante en conocimiento aplicable, tal como ocurre, por ejemplo, en Netilion Health de Endress+Hauser.

 

Interfaces HART en una solución de nube IIoT

Hay dos alternativas para rescatar datos de IDM a partir de los dispositivos de campo HART sin un gasto excesivo de inversión y modificación en la planta.

En primer lugar, es importante señalar que la tecnología wireless es la manera más fácil de recolectar esta información. Con un adaptador Wire­less­­HART en los dispositivos de campo, es posible transferir todos los datos a un gateway WirelessHART.

Este gateway WirelessHART, por ejemplo Fieldgate SWG70 de Endress+Hauser, puede estar integrado en el dispositivo de borde y proveer todos los datos a la computación de nube IIoT.

La tecnología wireless es una solución ya establecida en numerosas industrias, por lo que muchos usuarios finales ya la están utilizando para resolver distintas aplicaciones.

En segundo lugar, si todavía uno no está familiarizado con el tema wireless, hay otra manera excelente de conectar los dispositivos de campo a la nube IIoT: los gateways HART, que usan la comunicación HART desde el lazo 4-20 mA y la integran en una plataforma IIoT, por ejemplo Netilion.

Por supuesto que, según la cantidad y la complejidad, un gateway HART puede significar un poco más de inversión que una solución wireless. Sin embargo, hay que tener en cuenta que sólo toma un par de meses conseguir el retorno de la inversión a la hora de implementar este tipo de solución en una planta.

Fieldgate SFG250, un gateway Ethernet HART, es otro buen ejemplo de implementación de IIoT en una planta. ¡HART sobre Ethernet es una de las maneras más sencillas de leer todos los datos que se necesitan sin tener dolor de cabeza al final del día!

 

¿Conviene instalar una solución IIoT en la planta?

¿Por qué no? IIoT no está tan lejos de la mayoría de los posibles usuarios. Los beneficios de los servicios de IIoT son claros y ofrecen muchas ventajas en una planta.

Por ejemplo, IIoT puede brindar un panorama claro de la planta para enterarse de que alrededor del 30% de los activos ya están obsoletos…

Utilizando uno de los servicios de IIoT, es posible registrar fácilmente los dispositivos a mano y crear un mellizo digital en la nube. Como alternativa, se lo podrá hacer automáticamente usando un dispositivo de borde.

Luego tendrá acceso a la analítica donde toda la información relacionada con la base instalada es presentada de manera transparente con una clara comprensión y poderosos gráficos. La analítica brinda toneladas de información, por ejemplo un panorama de todos los dispositivos y qué dispositivos ya no están disponibles. Todo esto permite reducir la complejidad y el trabajo de mantenimiento, entre otras cosas más.

 

Monitoreo de la salud de activos con el protocolo HART e IIoT

Netilion Health ofrece información acerca de dispositivos tanto de Endress +Hauser como de terceros. Se trate de cable o wireless, el gateway HART/WirelessHART se puede conectar a un dispositivo de borde, que se comunica de manera segura con la solución de nube y brinda toda la información de salud sin importar dónde se encuentre.

Es posible ver el estado de todos los dispositivos según lo define NAMUR NE 107. Cuando un dispositivo indica un diagnóstico o falla, se puede profundizar en la información aportada por el dispositivo y comprender cuál es el problema y cómo puede ser remediado.

También se puede obtener un historial del estado del dispositivo y ver cuándo y con qué frecuencia ocurrieron los eventos, para lograr así una imagen clara de la situación. Esto permite ahorrar mucho tiempo a la hora de resolver el problema y también dinero al evitar una parada no programada.

HART a la hora de cosechar los beneficios de la digitalización

Hay muchas plantas hoy en día que ya tienen instaladas enormes bases de datos de dispositivos HART que ofrecen el mismo nivel de información que la mayoría de las nuevas redes modernas.

Todos los dispositivos de campo HART ofrecen gestión inteligente de dispositivos (IDM), tal como ocurre con otros dispositivos digitales.

Además, sistemas digitales como Netilion pueden acceder a datos de dispositivos HART, abriendo la puerta a todos los beneficios de los servicios digitales. Gateways HART, tales como Fieldgate SFG250, aportan una solución que permite llevar toda la información HART a un servicio en la nube de IIoT. También, instalando un adaptador WirelessHART en paralelo al sistema analógico, es posible recolectar los datos digitales de manera wireless mediante el gateway sin afectar la señal analógica enviada al sistema de control.

Ambas soluciones ofrecen acceso a IDM y se conectan al gateway para saltar del campo a la nube, brindando una conectividad segura. Con los dispositivos conectados, el siguiente paso es acudir a los Servicios Netilion para aprovechar la digitalización del sistema.

Los nuevos dispositivos de campo suelen venir con dos protocolos digitales: la comunicación estándar, por ejemplo HART, y Bluetooth, que permite chequear todos los datos usando una app o conectándose a un gateway Bluetooth. FieldEdge SGC200 tiene una conexión directa a la nube, de modo que se puede aplicar el servicio Netilion Health a los dispositivos de campo conectados, facilitando el acceso a la información en cualquier lugar.

La reconversión de la planta es sencilla, ya que el protocolo HART ofrece toda la información necesaria para la comunicación digital.

 

Preparado en base a varias presentaciones de Fabricio de Andrade, gerente de Endress+Hauser Digital Solutions.

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