TRANSMISORESINDUSTRIALES

ANDRES GÓMEZ

GENERALIDADES:

En todo proceso es absolutamente necesario controlar y mantener constantes algunas magnitudes, tales como la presión, el caudal, el nivel, la temperatura, el pH, la conductividad, la velocidad, la humedad, el punto de rocío, etcétera.

Los instrumentos de medición y control permiten el mantenimiento y la regulación de estas constantes en condiciones más idóneas que las que el propio operador podría realizar. Un transmisor recibe la señal del sensor y la transmite hacia una unidad remota.

DEFINICIÓN

Los transmisores son instrumentos que captan la variable de proceso y la transmiten a distancia a un instrumento receptor, indicador, registrador, controlador o combinación de estos.

TRANSMISORES INDUSTRIALES

Tipos

• Transmisores Neumáticos.

• Transmisores Electrónicos.

• Transmisores Inteligentes.

LAZO CERRADO

LAZO ABIERTO

FIBRA ÓPTICA

• Las fibras se utilizan ampliamente en telecomunicaciones , ya que permiten enviar gran cantidad de datos a una gran distancia, con velocidades similares a las de radio y superiores a las de cable convencional. Son el medio de transmisión por excelencia al ser inmune a las interferencias electromagnéticas, también se utilizan para redes locales, en donde se necesite aprovechar las ventajas de la fibra óptica sobre otros medios de transmisión.

DEVICE NET

• DEVICENET

•

• Red de bajo nivel adecuada para conectar dispositivos simples como sensores fotoeléctricos,

• sensores magnéticos, pulsadores, etc y dispositivos de alto nivel (PLC, controladores,

• computadores, HMI, entre otros). Provee información adicional sobre el estado de la red, cuyos

• datos serán desplegados en la interfaz del usuario. Ver características en tabla Nº 1

Transmisores Neumáticos

Su configuración se basa en el sistema tobera obturador.

El movimiento del obturador regula la señal de salida en

función de la señal de entrada

Generan una señal neumática variable linealmente de 3 a 15

psi.

Para el campo de medida de 0-100% de la variable.

Transmisión segura en ambientes peligrosos.

Insensible a la contaminación electromagnética.

Inicialmente menor costo que eléctricas.

Utiliza actuadores neumáticos.

Compresibilidad del aire.

Sensibilidad a las condiciones del aire.

Requiere de un compresor.

Magnitud física: Presión de aireCero vivo: presión mínima 0.2 Kg/cm2.

Permite detectar fugas o cortes de la línea.Mejora la velocidad de transmisión.

Transmisores Electrónicos

Generan una señal estándar de 4-20 mA C.C., a ser posible

lineal.

A veces sustituida por un voltaje de 1-5 V, si existen problemas de suministro

electrónico.

Se asigna a la entrada nula una corriente de 4 mA

Sirve para detectar de este modo cortes de línea

Alta velocidad de transmisión.

Bajo costo.

Sensibilidad a la contaminación electromagnética.

Utiliza cables apantallados.

Magnitud física: Tensión: 1 – 5 V, 0 – 10 V, 0-24 VCaídas de tensión en los cables falsean la medida. Intensidad: 4 – 20 mANo se afecta por los cables.

Transmisores Inteligentes

Tienen incorporadas funciones adicionales que se

añaden a las propias de la medida exclusiva de la

variable.

Son proporcionadas por un microprocesador.

Consiste en una serie de impulsos en forma de bits,

que consistirá en 0 y 1.

Así según el número de bits que tengamos podremos

codificar diferente número de niveles.

Mayor precisión aproximada de 0.1%, comparada con 0.3% para transmisores analógicos (caracterización del sensor, correcciones por presión y temperatura, etc.). Menor costo de mantenimiento. Se pueden ajustar los rangos y la configuración a distancia. Autodiagnóstico. Actualmente su uso es masivo.Al estar dotados de un microprocesador, suelen incorporar las funciones del protocolo HART (actualmente se estima que existen en el mundo unos 25 millones de dispositivos con protocolo HART).

PROTOCOLO DE CONFIGURACION

HART

GENERALIDADES

En el medio altamente competitivo de hoy en día, todas las compañías buscan reducir los costos de operación, entregar sus productos rápidamente, y mejorar la calidad de estos.

El Protocolo HART contribuye directamente con estas metas de producción, permitiendo ahorrar gastos en:

• Comisionamiento e Instalación.• Operaciones de planta y mejoramiento de la calidad.• Mantenimiento.

El Protocolo HART fue desarrollado a finales de los años `80. HART es la sigla de “Highway Addressable Remote Transducer” (Transductor Remoto Direccionable de Alta velocidad. )

DEFINICIÓN

El método tradicional de transmisión de datos con 4-20 mA, solo se limita a transmitir la magnitud de la medición. Con la evolución en los procesos y la aparición de la instrumentación de campo inteligente, se hizo necesario encontrar nuevas formas de transmisión.

En este marco se desarrolla el Protocolo HART, un protocolo híbrido, que mezcla la señal análoga de corriente con la transmisión de datos digitales por los mismos dos cables sin que se distorsionen ninguna de las dos señales.

HARTPuede funcionar como Maestro-Esclavo. Puede haber hasta dos maestros y

hasta 15 dispositivos esclavos se pueden conectar en configuración multipunto. Cabe destacar que HART posee una arquitectura abierta, disponible para

cualquier proveedor y para cualquier usuario

Información adicional que se puede transmitirLa cual puede permitir ahorrar mucho tiempo y dinero a la hora de la mantención, y además mejora el manejo y la utilización de las redes de

instrumentos inteligentes

Cableado existente y las estrategias de control No deberán ser totalmente reemplazados al momento de implementar.

SEÑALES NORMALIZADAS

Señales Analógicas (Transmisión continua de la información en tiempo real):

• Neumática: 0.2 – 1.0 Bar

3 – 15 PSI

• Eléctrica : 4 – 20 mA

0 – 24 V cc

FUNDAMENTO TECNOLÓGICO DE HART

El Protocolo HART permite la trasmisión simultánea de información analógica y digital pues generalmente opera superpuesto sobre el lazo de corriente de 4-20 mA, y utiliza una señal FSK para la transmisión digital binaria a 1200 bps, o 2200 bps (1200 Hz para un UNO y 2200 Hz para un CERO). Como el valor promedio de una señal FSK es cero, ella no afecta los valores analógicos presentes en el lazo de corriente.

Señal HART

El FSK (Frequency-Shift Keying) es un tipo de modulación de frecuencia cuya señal modulante es un flujo de pulsos binarios que varía entre valores predeterminados.

ESQUEMA MAESTRO – ESCLAVO

Como su nombre lo dice este sistema consta de dos tipos de dispositivos, uno al que llamamos Maestro, el cual esta encargado de iniciar las comunicaciones y es el que pide la información. Los dispositivos Esclavos, en tanto, solo envían información cuando se les solicita. El proceso por el cual el Maestro envía un mensaje y recibe una respuesta (en caso de haberla) se denomina Transacción.

MODBUS

• CAN es un protocolo de comunicaciones serie que soporta control distribuido en tiempo real con un alto nivel de seguridad y multiplexación.

• El establecimiento de una red CAN para interconectar los dispositivos electrónicos internos de un vehículo tiene la finalidad de sustituir o eliminar el cableado. Las ECU, sensores, sistemas antideslizantes, etc. se conectan mediante una red CAN a velocidades de transferencia de datos de hasta 1 Mbps.

COMUNICACIÓN PUNTO A PUNTO

En el modo de Punto a Punto, la señal tradicional de 4–20 mA se usa para comunicar un proceso variable, mientras que las variables del proceso adicionales, los parámetros de la configuración y otros datos del dispositivo son transferidos digitalmente usando el protocolo HART. La señal de 4–20 mA no es afectada por la señal del protocolo HART y puede usarse para el control de manera normal.

La señal digital de la comunicación HART da al acceso a las variables secundarias y a otros datos que pueden usarse para el funcionamiento, el comisionando, el mantenimiento, y para propósitos de diagnóstico.

Comunicación Punto a Punto

COMUNICACIÓN MULTIPUNTO

El protocolo HART también tiene la capacidad de conectar múltiples dispositivos de campo sobre el mismo par de hilos en una configuración de red multipunto. En la configuración multipunto, la comunicación está limitada a la comunicación digital maestro/esclavo. La corriente a través de cada dispositivo esclavo se fija al mínimo valor para alimentar el dispositivo y no tiene ningún significado relativo al proceso.

Comunicación Multipunto

APLICACIONES DEL PROTOCOLO HART

El Protocolo HART se utiliza típicamente para configuración remota, ajuste y diagnóstico de dispositivos de campo inteligentes. El Protocolo HART no es apropiado para sistemas que requieren respuestas muy rápidas; sin embargo, si no se requieren altas velocidades, el Protocolo HART se puede utilizar en configuración Multipunto. En este caso no se emplea el lazo de corriente, es decir, se eliminan las señales analógicas en el sistema y todas las mediciones y control se efectúan con los dispositivos y formatos HART. Nótese que en este caso cada transmisor produce una corriente fija de 4 mA; además, cada uno de ellos posee un Módem HART.

DATOS TÉCNICOS DE LOS INSTRUMENTOS A UTILIZAR:

• Comunicador de Campo (FIELD COMUNICATOR)

Marca: Emerson Management

Modelo: 375

Alimentación: 24 VDC

• Transmisor de Temperatura

Marca : Foxboro

Modelo : RTT20

Rango : 0-1200°C

Alimentación : 24 VDC

• Calibrador de Procesos

Marca: Fluke

Modelo: 725

DIAGRAMA DE CONEXIÓN

• Conectar el HAND HELD con los conectores en paralelo a la resistencia de la carga, resistencia mínima de 250 Ω en el lazo HART para protección del equipo.

• La resistencia va conectada en serie con el transmisor de temperatura en la línea negativa de la fuente

• El calibrador de procesos simulará al sensor de temperatura (termocupla) enviando señales de 4-20mV