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WirelessHART:
Extendiendo las capacidades del protocolo HART

Según la HART Communication Foundation, existen millones de dispositivos HART instalados en el mundo, y se calcula que en el 85% de éstos, no se aprovecha la información de diagnóstico de los equipos, y la señal analógica de 4-20 mA se usa únicamente para comunicar los datos de las variables de proceso. Aprobado en 2007, el estándar WirelessHART, que agrega capacidades inalámbricas a este popular protocolo, debería permitir un mejor aprovechamiento de la enorme cantidad de información que generan los dispositivos HART.

WirelessHART es un estándar de comunicación inalámbrica que opera actualmente en la banda de radio ISM de 2.4GHz, usando radios estándar IEEE 802.15.4. Esta tecnología está diseñada para ser una red de dispositivos tipo "mesh" (malla), que se auto-organiza y se auto-repara.

En una red WirelessHART, cada estación (dispositivo de campo) forma una red, sirviendo simultáneamente como una fuente de señal y un repetidor. Entonces, el transmisor original envía un mensaje a su vecino más cercano, el que pasa esta información hacia otros dispositivos hasta que el mensaje alcanza la estación base y su destinatario.

Adicionalmente, rutas alternativas se configuran durante la fase de inicialización. Si el mensaje no puede ser transmitido por una ruta particular, debido a un obstáculo o un receptor defectuoso, se pasa automáticamente a una ruta alternativa. De este modo, además de extender el rango de la red, se proveen rutas de comunicación redundantes para aumentar la confiabilidad.

Para evitar las interferencias, WirelessHART también incorpora saltos de canal (frequency hopping) de acuerdo a las normas y estándares de la industria, como IEEE 802.15.4, DSSS (espectro ensanchado por secuencia directa o direct sequence spread spectrum; en inglés), y CSS (Chirp spread spectrum). Esto permite una operación confiable, incluso si hay presencia de otras redes en la banda de los 2.4 GHz. Asimismo, posee robustos mecanismos de seguridad, como encriptación AES1128, gestión de código, y autentificación, de modo que los datos y la red están protegidos todo el tiempo.

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En una red tipo "mesh" o malla, todos los dispositivos se comunican entre
sí, permitiendo establecer rutas alternativas de comunicación en el caso
de que la ruta más corta resulte inhabilitada.


Elementos de una red WirelessHART

Para la implementación de la red, se especifican tres elementos principales:

Dispositivos de Campo: los cuales están conectados al proceso o al equipo de planta.

Gateways: habilitan la comunicación entre el dispositivo donde reside la aplicación (Maestro) y los dispositivos de campo. Un Gateway y sus puntos de acceso, deben ser incluidos en cada red.

Administrador de red: responsable de la configuración, calendarización de la comunicación entre los dispositivos, administración de la tablas de rutas, así como monitoreo y reporte de la salud de la red. Mientras se pueda soportar con administradores redundantes, debe haber únicamente un Administrador de Red activo por cada red existente.


Ventajas de usar WirelessHART

endress2.jpg (38487 bytes)En estos aspectos, este estándar permite convertir de manera rápida y sencilla todos los dispositivos HART existentes a este estándar inalámbrico. Además, gracias a su alimentación por batería, el equipamiento Wireless ofrece una gran capacidad de operación autónoma.

Al ser inalámbrico, evita el cableado para la conexión de dispositivos HART remotos o de difícil acceso, hasta el sistema de control. Asimismo, permite una instalación fácil y flexible de instrumentos adicionales para el monitoreo de procesos y optimización.


Aplicaciones

Esta tecnología es muy recomendable en aplicaciones de Monitoreo de Condiciones, Optimización de Procesos y Monitoreo de Estanques/Control de Inventario.

Monitoreo de Condiciones: Se instalan dispositivos wireless en puntos críticos de la planta, que no están conectados al sistema de control debido a problemas de accesibilidad o alto costo de cableado. Gracias al diagnóstico en línea, se mejora la confiabilidad y seguridad.

Optimización de Procesos: La conexión temporal del adaptador WirelessHART permite monitorear y optimizar secciones de la planta a un costo mínimo.

Monitoreo de Estanques/Control de Inventario: Un software de visualización puede recolectar los valores medidos a intervalos regulares y transmite la información junto con el estándar del dispositivo y su batería, hasta los niveles superiores de control y gestión de la planta.

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Por Pablo Estremadoyro, Solution Business Driver de Endress+Hauser Chile.  pablo.estremadoyro@cl.endress.com
Mayo 2010
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Comentarios acerca de este artículo
leonel nina familiar (23/07/2010)
yo tengo un transmisor de flujo de agua que tiene capacidad para transmitir 4 a 20ma hart alambrico, pero yo quiero monitorear esta señal y tengo un hand held 275 de emerson, yo puedo transmitir esta señal de forma inalambrica con el adaptador hart wireless y monitorearla con el hand held, por favor ayudame en esto. gracias
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