Creado a fines de la década de los 80, el protocolo HART (Highway Addressable Remote Transducer) es uno de los estándares líderes en la comunicación con instrumentación inteligente de campo, y continúa aumentando su popularidad y reconocimiento en la industria como un modelo global para este tipo de tareas, existiendo en la actualidad innumerables instalaciones de HART en el mundo.

En los años 90 se creó la HART Communication Foundation, una fundación sin fines de lucro entre las empresas que adoptaron este protocolo, con el objeto de proveer un soporte para la aplicación de esta tecnología, asegurándose que fuera abierta y estuviese disponible en beneficio de la industria. Actualmente, esta fundación maneja los estándares de protocolos y la propiedad intelectual de los mismos, realiza cursos de entrenamiento y se encarga de la masificación de HART en el mundo. Por otra parte, los mayores proveedores de instrumentación apoyan este protocolo, contando con una variada gama de instrumentación para aplicaciones de medición y control.

Características del protocolo

Fácil de usar: HART tiene una eficacia probada en terreno, es muy sencillo de usar y provee una muy efectiva comunicación digital de dos vías. Asimismo, este protocolo es usado simultáneamente con la señal análoga de 4-20 mA, utilizada por los instrumentos tradicionales.

Solución de comunicación única: Como ninguna otra tecnología de comunicación digital, el protocolo HART provee una excepcional solución de comunicación compatible con gran parte de la base de instrumentos instalados y en uso actualmente. Esta característica de compatibilidad asegura que el cableado existente y la estrategia de control actual continuará en el futuro.

Diseñado para ocupar la señal análoga tradicional de 4-20 mA, el protocolo HART maneja comunicaciones digitales utilizando dicha señal como portadora, para medición de procesos y aparatos de control. Las aplicaciones incluyen interrogación de variables de proceso remotas, acceso cíclico a datos de proceso, ajuste de parámetros y diagnóstico.

Comunicación tipo Maestro-Esclavo: Durante operación normal, en cada esclavo (equipo de terreno) la comunicación es iniciada por un equipo de comunicación tipo maes-tro. Dos maestros pueden conectarse a cada lazo de comunicación HART. El maestro primario es generalmente un aparato de Control tipo DCS (sistema de control distribuido), controlador de lógica programable (PLC) o un Computador Personal (PC). El maestro secundario puede ser un terminal portátil de comunicación u otro PC. Los aparatos esclavos incluyen transmisores, actuadores de válvula y controladores que responden al comando del maestro primario o secundario.

La señal de frecuencia, corazón del protocolo

El protocolo de comunicación HART está basado en el sistema de comunicación telefónica estándar BELL 202 y opera usando el principio del Cambio Codificado de Frecuencia (FSK). La señal digital está construida de dos frecuencias principales, 1200 Hz y 2200 Hz, representando los Bits 1 y 0 (cero), respectivamente. Las ondas seno de estas dos frecuencias están superim-puestas en la señal de corriente continua análoga de 4-20 mA DC. Con esto, cables de comunicación con señales análogas transportan a la vez comunicación análoga y digital (Fig. 1).

Figura 1: Comunicación análoga y digital simultánea.

Producto que el valor promedio de la señal FSK es siempre cero, la señal análoga de corriente continua de 4-20 mA, no es afectada en ningún modo por esta comunicación digital. La comunicación digital tiene un tiempo de respuesta promedio aproximado de dos a tres actualizaciones por segundo, sin interrumpir la señal análoga, y se requiere una mínima impedancia de lazo análogo de 230 ohms.

Redes de comunicación HART

Los aparatos HART pueden operar en una o dos configuraciones diferentes de RED: Punto a punto o Multidrop (multipunto).

Comunicación tipo Punto a Punto: En el modo Punto a Punto, la señal tradicional de 4-20 mA es usada para comunicar una variable de proceso mientras otras variables adicionales -parámetros de configuración y otras informaciones de aparato- son transmitidas digitalmente usando el protocolo HART (Fig. 2). La señal análoga de 4-20 mA no es afectada por la señal HART y puede ser usada para el monitoreo o control en la forma normal. La señal de comunicación digital HART le da acceso a variables secundarias y a otras informaciones, que pueden se usadas para propósitos de operación, mantención y diagnóstico.

Figura 2: Modo de operación Punto a Punto.

Comunicación tipo Multipunto (Multidrop): El modo Multipunto requiere solamente un par de alambres y si es aplicable, el lazo también puede tener barreras de seguridad y fuentes de poder auxiliares para hasta 15 aparatos de terreno (Fig. 3). Todos los valores de proceso son transmitidos digitalmen-te; en el modo Multi-punto, las direcciones de "Polling" de los aparatos de terreno son mayores que 0 y la corriente a través de cada equipo está fijada a un mínimo valor (típicamente 4 mA).

Figura 3: Modo de operación Multipunto.

Se recomienda el uso del modo Multipunto para aplicaciones con instalaciones de control de supervisión, que tengan equipamientos bastante alejados entre sí, tales como tendidos de cañería en gasoductos y oleoductos, como también en instalaciones en plantas de almacenamiento de combustibles u otros fluidos, o en estaciones de transferencia controlada de fluidos.

Los beneficios de la comunicación HART

• Mejora las operaciones en planta.

• Otorga mayor flexibilidad operacional.

• Protege la inversión hecha en la instrumen-tación de la planta.

• Entrega una alternativa económica de comunicación digital.

• Implica un ahorro considerable en materiales eléctricos en las instalaciones Multipunto.