En la comunicación digital, como hemos visto, es importante determinar tanto ei medio físico a través del cual se establece la comunicación, como las características de la información misma.
En este punto es importante indicar que los equipos de instrumentación digitales difieren en el tipo de protocolo que utilizan para comunicarse, siendo necesario, revisar las características de los mismos.
El protocolo es un conjunto de reglas y convenciones que permiten establecer una comunicación fiable entre dos entidades de un proceso.
.. Y que ventajas tiene la COMUNICACIÓN DIGITAL
Los enlaces de comunicación digital se componen de dos niveles básicos: el enlace físico o el medio de conexión entre los módulos de sistemas digitales y el protocolo. El medio puede ser un cable coaxial, una señal de radio, un cable de fibra óptica, un conjunto de módems en una línea telefónica, un enlace a satélite, un cable de 25 conductores desde el sistema digital a un módem o una combinación de estos medios.
Algunos enlaces físicos son diseñados estrictamente para la conexión de solamente dos dispositivos como las interfaces RS-232 y RS-422. Algunas son diseñadas para ser usadas con múltiples dispositivos, que se comunican a través de un único enlace físico (como en una red de área local o LAN), tal como la interfaz RS-485.
Cuando existen dos o más módulos de sistemas digitales interconectados en un único circuito de comunicaciones o red, éstos deben ser capaces soportar un protocolo de red; estos protocolos usan diferentes mecanismos para asegurar una comunicación confiable y robusta. Muchos de ellos son propietarios es decir, para su empleo solo en una determinada marca de equipo, requiriendo drivers o interfaces especiales de software y a menudo también de hardware.
Ejemplos de estos protocolos son aquellos usados en la comunicación con PLCs, como Data Highway+ de Alien- Bradley o Modbus+ de Modicon.
Existe en este momento una tendencia creciente a una conectividad entre equipos de fabricantes distintos a través de versiones estandarizadas de sofisticados protocolos de redes industriales, las razones principales para esto son:
- Sistemas Abiertos: Es difícil y costoso integrar sistemas con instrumentación de diferentes fabricantes debido a ios diferentes protocolos empleados. Con protocolos estándar, dispositivos de diversa procedencia pueden coexistir en la misma red y comunicarse entre sí.
- Reducción en el costo de cableado: Muchos sistemas todavía emplean ¡os 4 a 20 mA de la instrumentación analógica, requiriendo mucho cableado de punto a punto. El cableado para un sistema muitidrop significa una reducción en los costos de instalación.
- Necesidades de mayor información: En la actualidad, las empresas requieren tener mayor información sobre sus procesos y sobre la instrumentación conectada a los mismos. La instrumentación tradicional provee solo un valor, e! de la variable de proceso. En una red digital, ¡os instrumentos pueden proveer información de mantenimiento y diagnóstico para conocer mejor el rendimiento de los instrumentos.
- Dispositivos inteligentes: Los fabricantes de equipos están poniendo cada vez más inteligencia en sus dispositivos para satisfacer la creciente demanda de funcionalidad a bajo costo. La mayor información disponible en una red digital es necesaria para capitalizar las mejoras en las capacidades hechas posibles por la presencia de inteligencia en los dispositivos.
La información digital suministrada por un transmisor inteligente es transmitida de acuerdo a un protocolo determinado, el cual determina la forma en que es codificada y super-impuesta a la línea de la señal. Como sucede en el caso de sistemas propietarios, cada fabricante tiene su propio protocolo. Uno de los más utilizados es el protocolo HART (Highway Addressable Remote Transmitter), cuya señal de información está contenida en una señal digital FSK superimpuesta a una analógica de 4 a 20 mA.
Figura: Señal HART
Veamos que es el PROTOCOLO HART...
Fuera de su avance como un estándar de-facto, este protocolo todavía tiene un trecho por recorrer antes del advenimiento de un mercado abierto. En efecto todos los dispositivos interconectables son totalmente compatibles, intercambiables y operables con un solo terminal programados. La razón para esto es su capa de aplicación. El set de comandos de HART tiene tres clases de comandos:
• Comandos universales que son entendidos por todos los dispositivos de campo.
• Comandos de práctica común que son reconocidos por la mayoría aunque no necesariamente todos ios dispositivos de campo.
• Comandos específicos que son únicos para cada dispositivo.
Para que opere un transmisor, todos los comandos requeridos para una aplicación particular, deben ser implementados en la computadora principal y en el programador universal de campo. Para satisfacer este requerimiento, es necesario que se entregue una descripción en diskette del dispositivo, juntamente con el transmisor, para ser leída y mantenida por la computadora. El terminal portátil puede entonces ser alimentado por la información requerida por la aplicación que esté corriendo. Esta descripción es conocida como DDs (Device Descriptions) y cada fabricante tiene una descripción para cada instrumento y no puede ser compartida para otro instrumento de diferente marca. Un muy buen HandHeld hart es el 475 FIELD COMMUNICATOR de Emerson.
En teoría esto parece una buena solución, pero en la práctica, aún en dispositivos simples la mayoría de los comandos usados son específicos por dispositivo. Esto significa que ellos no pueden ser apropiadamente operados con las descripciones de dispositivo de otro transmisor. Por lo tanto, para aplicaciones en sistemas conformados por dispositivos de diversos fabricantes, se debe tender a la estandarización con una interfaz común de usuario para la configuración e interrogación de transmisores. Por esto, HART no se considera como una solución a las necesidades de sistemas abiertos y tan sólo un protocolo de transición hacia ese objetivo.
A continuación se tiene un resumen de las características del protocolo HART:
