1.PROTOCOLO HART

2. PROFESSOR:PROFESSOR: TEIXEIRATEIXEIRA 3. CURRCULO RESUMIDO Tcnico em Instrumentao formado pela Escola SENAI Santos; Tcnico em Eletrnica formado pela Escola Piratininga na cidade de Santos; Tecnlogo em Processamento de Dados formado pela UNESP - FATEC / BS na cidade de Santos. Diversos treinamentos na rea de automao. Trabalhou na Goiasfrtil em Catalo - GO; COSIPA em Cubato - SP; SENAI Santos no Curso Tcnico de Instrumentao; SENAI Curitiba na Unidade Mvel em parceria SENAI - SMAR. Atualmente Diretor da T4M empresa de Consultoria e Treinamentos na rea de Instrumentao e Controle de Processos, onde presta servios para as seguintes empresas: ISA Distrito 4, UTFPR e CEFET do Paran, Petrobrs Six e Repar, Yokogawa, Smar, Alunorte, Fluke, Chemtech, ABB, Tractebel, P+F, ABRAMAN, AC Engenharia, LACTEC, SENAI Santos/SP, SENAI Lauro de Freitas/BA, SENAI Itumbiara/GO entre outras. 4. OBJETIVOS DO TREINAMENTO Proporcionar aos participantes as informaes bsicas sobre as principais redes de comunicao industrial que so utilizadas nas variveis de controle de processo das plantas industrias. 5. PROTOCOLO HART 1- INTRODUO O protocolo Hart foi introduzido pela Fisher Rosemount em 1980. Hart um acrnimo de Highway Addressable Remote Transducer. Em 1990 o protocolo foi aberto comunidade e um grupo de usurios foi fundado. 6. PROTOCOLO HART 1- INTRODUO A grande vantagem oferecida por este protocolo possibilitar o uso de instrumentos inteligentes em cima dos cabos de 4...20 mA tradicionais. Como a velocidade baixa, os cabos normalmente usados em instrumentao podem ser mantidos. Os dispositivos capazes de executarem esta comunicao hbrida so denominados smart. 7. PROTOCOLO HART 2 ESTRUTURA DO PROTOCOLO HART 8. PROTOCOLO HART 2 ESTRUTURA DO PROTOCOLO HART A camada fsica (1) especifica como os dispositivos sero conectados mecanicamente e eletricamente (tipo de cabo, distncias, aterramento) e define de que forma o sinal digital ser codificado. 9. PROTOCOLO HART 2 ESTRUTURA DO PROTOCOLO HART A camada de enlace (2) divide a informao a ser transmitida em pacotes, adiciona o bits referentes a deteco de erros e controla o acesso ao meio. 10. PROTOCOLO HART 2 ESTRUTURA DO PROTOCOLO HART A camada de aplicao (7) define os comandos, respostas, tipos de dados e decodifica os relatrios de status do dispositivo. 11. PROTOCOLO HART 3- O SINAL HART O sinal Hart modulado em FSK (Frequency Shift Key) e sobreposto ao sinal analgico de 4..20 mA. Para transmitir 1 utilizado um sinal de 1 mA pico a pico na freqncia de 1200 Hz e para transmitir 0 a freqncia de 2200 Hz utilizada. A comunicao bidirecional. A modulao feita com sinais senoidais com 0,5 mA de pico de corrente. Como o valor mdio de uma senide igual a zero, a informao digital no altera o valor da corrente analgica. 12. PROTOCOLO HART 3- O SINAL HART 13. PROTOCOLO HART 3- O SINAL HART 14. PROTOCOLO HART 3- O SINAL HART Este protocolo permite que alm do valor da PV, outros valores significativos sejam transmitidos como parmetros para o instrumento, dados de configurao do dispositivo, dados de calibrao e diagnstico. O sinal FSK no impe nenhuma interferncia sobre o sinal analgico. A padronizao obedece ao padro Bell 202 Frequency Shift Keying. O Protocolo HART adiciona, ao sinal de corrente 4...20 mA, um sinal digital com modulao FSK a 1200 bps. 15. PROTOCOLO HART 4- TOPOLOGIA A topologia pode ser ponto a ponto ou multi drop. O protocolo permite o uso de at dois mestres. O mestre primrio um computador ou CLP ou multiplexador. O mestre secundrio geralmente representado por terminais hand-held de configurao e calibrao. Deve haver uma resistncia de no mnimo 250 ohms entre a fonte de alimentao e o instrumento para a rede funcionar. O terminal handheld deve ser inserido sempre entre o resistor e o dispositivo de campo. 16. PROTOCOLO HART 4- TOPOLOGIA O resistor em srie em geral j parte integral de cartes de entrada de controladores single loop e cartes de entrada de remotas e portanto no necessita ser adicionado. Outros dispositivos de medio so inseridos em srie no loop de corrente, o que causa uma queda de tenso em cada dispositivo. Porm quando o instrumento estiver em uma bancada para calibrao, deve ser colocado o resistor de 250 ohms, para que a acontea a comunicao entre o instrumento e o programador. 17. PROTOCOLO HART 4- TOPOLOGIA Resistor 250 ohms 18. PROTOCOLO HART 4- TOPOLOGIA Para a ligao de dispositivos de sada a uma sada analgica, no necessrio um resistor de shunt. A O 19. PROTOCOLO HART 4- TOPOLOGIA Rede HART com Dois Mestres 20. PROTOCOLO HART 5 - CONFIGURADORES O Palm como Interface para a Configurao de Instrumentos 21. Exemplo de Ligao entre o Palm e o Instrumento PROTOCOLO HART 5 - CONFIGURADORES 22. O Palm como Interface para a Configurao de Instrumentos PROTOCOLO HART 5 - CONFIGURADORES 23. Programador HART 375 PROTOCOLO HART 5 - CONFIGURADORES 24. Exemplo de Ligao entre o Programador 375 e o Instrumento PROTOCOLO HART 5 - CONFIGURADORES 25. Programador HART 475 PROTOCOLO HART 5 - CONFIGURADORES 26. Calibrador e Programador HART FLUKE 744 PROTOCOLO HART 5 - CONFIGURADORES 27. Exemplo de Ligao entre o Programador Hart 744 da FLUKE e o instrumento PROTOCOLO HART 5 - CONFIGURADORES 28. Calibrador e Programador Calibrador BEAMEX MC-5 PROTOCOLO HART 5 - CONFIGURADORES 29. PROTOCOLO HART 6 - MODOS DE COMUNICAO O protocolo HART pode utilizar diversos modos de comunicao. O modo bsico o mecanismo mestre- escravo. Cada ciclo de pedido e recebimento de valor dura cerca de 500 ms, o que implica na leitura de dois valores por segundo. 30. PROTOCOLO HART 6 - MODOS DE COMUNICAO Comunicao HART em Modo Mestre Escravo (default) 31. PROTOCOLO HART 6 - MODOS DE COMUNICAO Na topologia ponto a ponto um segundo mecanismo de transferncia de dados possvel. O instrumento pode enviar de forma autnoma e peridica o valor de uma varivel, por exemplo a PV. No intervalo entre estes envios o mestre pode executar um ciclo de pergunta e resposta. A taxa de transmisso neste caso se eleva para 3 ou 4 por segundo. Este modo denominado burst ou broadcast mode. O mestre pode enviar uma mensagem para interromper este envio contnuo de mensagens de replay, segundo sua convenincia. Cada mensagem pode comunicar o valor de at quatro variveis. Cada dispositivo HART pode ter at 256 variveis. 32. PROTOCOLO HART 6 - MODOS DE COMUNICAO Comunicao HART em Modo Burst, Suportada por Alguns Dispositivos 33. PROTOCOLO HART 6 - MODOS DE COMUNICAO Quando usando uma topologia do tipo multidrop, a rede HART suporta at 15 instrumentos de campo. Apenas o modo mestre escravo pode ser utilizado. 34. PROTOCOLO HART 6 - MODOS DE COMUNICAO A grande deficincia da topologia multidrop que o tempo de ciclo para leitura de cada device de cerca de meio segundo podendo alcanar um segundo. Neste caso para 15 dispositivos o tempo ser de 7,5 a 15 segundos, o que muito lento para grande parte das aplicaes. 35. PROTOCOLO HART 7 - CABOS A distncia mxima do sinal HART de cerca de 3000 m com cabo tipo par tranado blindado e de 1500 m com cabo mltiplo com blindagem simples. Em caso de aplicaes de reas classificadas, existem barreiras de segurana intrnseca especiais que permitem o trfego do sinal HART. 36. PROTOCOLO HART 7 - CABOS O protocolo HART utiliza o mesmo cabeamento para instrumentao de campo convencional. 37. PROTOCOLO HART 8 - COMANDOS DO HART Todo dispositivo HART deve aceitar um repertrio mnimo de comandos denominados comandos universais ou common practice commands. Para cada dispositivo existiro comandos particulares denominados device specific commands. Os comandos universais asseguram a interoperabilidade entre os dispositivos de campo. 38. PROTOCOLO HART 8 - COMANDOS DO HART Todos os comandos especficos so opcionais, mas se existentes devem ser implementados segundo a especificao. 39. PROTOCOLO HART 9 - DEVICE DESCRIPTION LANGUAGE Todo dispositivo HART acompanhado de um device description (DD) que descreve todos os parmetros e funes do dispositivo. O objetivo final reunir todas as caractersticas para que um host possa comunicar plenamente com o dispositivo assegurando desta forma a total interoperabilidade entre os dispositivos. 40. PROTOCOLO HART 10 - MULTIPLEXADORES Os multiplexadores fazem parte de todo novo projeto envolvendo redes HART. Os multiplexadores funcionam como um mestre primrio que realiza a leitura de todas as variveis de processo e informao de status de todos os transmissores periodicamente, de forma independente do hospedeiro. O host por sua vez l as variveis de processo do multiplexador. O host tambm pode enviar comando e estabelecer uma conversao diretamente com um dispositivo de campo. O multiplexador essencial quando um dos objetivos do projeto o controle dos ativos de instrumentao (Instrumentation Asset Management). Em sistemas antigos onde se deseja implantar esta aplicao, multiplexadores podem ser colocados em paralelo com as ligaes convencionais para proporcionar a funo de diagnstico contnuo dos instrumentos. 41. PROTOCOLO HART 10 - MULTIPLEXADORES Multiplexador da Emerson utilizado para buscar dados para SW de Gerenciamento de Ativos AMS 42. PROTOCOLO HART 10 - MULTIPLEXADORES 43. PROTOCOLO HART 11 - WIRELESS 44. PROTOCOLO HART 11 - WIRELESS 45. PROTOCOLO HART 11- WIRELESS 46. PROTOCOLO HART 11 - WIRELESS Elementos de Rede Gerenciador da Rede Ponto de Acesso a Rede Gateway Instrumento Interface com Fio Instrumento Instrumento DCS / PLC 47. PROTOCOLO HART 11 - WIRELESS - Topologia Vantagens: Baixa Energia de Consumo e Scan Rpido Desvantagens: Sem Redundncia e pequenas distncias Vantagens: Permite Redundncia e Distncias Maiores Desvantagens: Alta Energia de Consumo e Scan Lento MESHSTAR 48. PROTOCOLO HART 11 - WIRELESS - Topologia 49. PROTOCOLO HART 11 - WIRELESS - Topologia 50. PROTOCOLO HART 11 - WIRELESS - Topologia 51. PROTOCOLO HART 11 - WIRELESS - Topologia 52. PROTOCOLO HART 11 - WIRELESS Consumo de Energia PressurePressure TemperatureTemperature Scan 1 sec. 5 sec. 10 sec. 1 sec. 10 sec. 30 sec. 6 months 2 years 4 years 1 year 6 years 10 years Conditions at 23 deg.C/73 deg.F 60 sec. 10 years 5 sec. 4 years Scan 53. PROTOCOLO HART 11 - WIRELESS Scan X No . Instrumentos Scan Number of devices 5 sec> Max. 50 4 sec Max. 40 3 sec Max. 30 2 sec Max. 20 1 sec Max. 10 54. PROTOCOLO HART 11 - WIRELESS Classes de Aplicaes ISA100 WiHART Safety Class0 Emergencyaction Class1 Closedloopregulatorycontrol Class2 Closedloopsupervisorycontrol Class3 Openloopcontrol Class4 Alarm/Warningnotificaiton Class5 Datalogging Monitoring Control 55. PROTOCOLO HART 11 - WIRELESS Possveis Aplicaes RS 485/Ethernet RS 485/Ethernet 56. PROTOCOLO HART 11 - WIRELESS Monitorao de Temperatura RedeProfibus,Modbus Temperature transmitters 57. PROTOCOLO HART 11 - WIRELESS Monitorao de Nvel 58. PROTOCOLO HART 11 WIRELESS - EQUIPAMENTOS 59. PROTOCOLO HART 11 WIRELESS - EQUIPAMENTOS 60. PROTOCOLO HART 11 WIRELESS - EQUIPAMENTOS 61. PROTOCOLO HART 11 WIRELESS - EQUIPAMENTOS 62. PROTOCOLO HART 11 WIRELESS - EQUIPAMENTOS 63. PROTOCOLO HART 11 WIRELESS - EQUIPAMENTOS 64. PROTOCOLO HART MAIORES INFORMAES http://www.hartcomm.org 65. 12 - TECNOLOGIA FDT-DTM FDT = Field Device Tools DTM = Device Tool Manager 66. 12 - TECNOLOGIA FDT-DTM 67. 12 - TECNOLOGIA FDT-DTM 68. 12 - TECNOLOGIA FDT-DTM 69. 12 - TECNOLOGIA FDT-DTM 70. 12 - TECNOLOGIA FDT-DTM 71. 12 - TECNOLOGIA FDT-DTM 72. PROTOCOLO HART A SEGUIR DEMONSTRAO PRTICA 73. SOFTWARE PACTWARE TECNOLOGIA FDT-DTM 74. MODEM USB - HART 75. TRANSMISSOR - HART 76. MODEM USB - HART 77. MODEM USB - HART 78. MODEM USB - HART 79. RESISTOR DE 250 OHMS 80. CALIBRADOR 81. CALIBRADOR