Wireless hart conceptos basicos

Notas del editor

• #4: Emerson’s wireless vision has not changed over the last 3 years….except it’s all real! The wireless architecture is very simple in our view. Wireless is a seamless extension of the wired architecture. The WirelessHART Field Network connects and integrates wireless field devices. And the Wireless Plant Network provides the coverage and connection for applications like mobile workers, video and location tracking. Both the Wireless Field and Wireless Plant Networks are based on industry standards including Wireless HART at the Field Network level and IEEE 802.11 at the Plant Network level. This standards based approach delivers the highest reliability and greatest flexibility to users. Both networks are fully scalable and enable a full scale, plant wide implementation or the ability to start with a small field network. This diagram illustrates Emerson’s vision for Smart Wireless Solutions in plants. Starting at the bottom and working our way up, you can see it can begin with wireless field devices. These wireless field devices can be in your plant, or at remote sites. The wireless field devices, which might be wireless transmitters, adapters to existing devices or wireless valves position monitors, communicate back to a Smart Wireless gateway which collects the data and can then be tied into your process automation system or asset management system. The vision also shows how these Smart Wireless gateways can be tied back directly to the control system, as shown on the left, or they can utilize the wireless infrastructure to pass data back, as shown on the right (also known as a ‘backhaul’). The architecture also supports multiple integration options, both wired and wireless through the Plant Network. The Wireless Plant Network provides a platform on which to deploy many applications in the Business and Plant Management and Workforce Productivity categories. Emerson has been executing on this vision, and will continue to expand and refine our offerings and capabilities, based on this vision.
• #5: What are the applications that can help you build the infrastructure over time? There are very different power requirements and network requirements for field network and plant network applications. Depending on whether you need to do video monitoring of a delivery gate or process area…or if you want to measure something you just couldn’t measure without wires, you would make different investments and go about solving these in different ways…and use different radios. That’s because the things on the right ‘plug in at night’ and the things on the left…field devices that run for years with no maintenance, don’t.
• #6: Field Network characteristics: Designed specifically for sensor and field device application. Wireless Field Networks are extremely Low powered to enable the use of battery-powered devices that operate for many years on the same battery. These solutions are also extremely secure and reliable. Emerson uses open standards such as 802.15.4 and WirelessHART to provide these solutions. Plant Network characteristics: Emerson’s Wireless Plant Network seamlessly integrates the wireless Field Network. Wireless Plant Networks Provide the high bandwidth, flexibility and expansion capabilities required by your business and operational applications. Of course, security and reliability are just as important for these applications as well. We use open standards such as 802.11 (“WiFi”) to provide these solutions.
• #7: Emerson’s wireless vision has not changed over the last 3 years….except it’s all real! The wireless architecture is very simple in our view. Wireless is a seamless extension of the wired architecture. The WirelessHART Field Network connects and integrates wireless field devices. And the Wireless Plant Network provides the coverage and connection for applications like mobile workers, video and location tracking. Both the Wireless Field and Wireless Plant Networks are based on industry standards including Wireless HART at the Field Network level and IEEE 802.11 at the Plant Network level. This standards based approach delivers the highest reliability and greatest flexibility to users. Both networks are fully scalable and enable a full scale, plant wide implementation or the ability to start with a small field network. This diagram illustrates Emerson’s vision for Smart Wireless Solutions in plants. Starting at the bottom and working our way up, you can see it can begin with wireless field devices. These wireless field devices can be in your plant, or at remote sites. The wireless field devices, which might be wireless transmitters, adapters to existing devices or wireless valves position monitors, communicate back to a Smart Wireless gateway which collects the data and can then be tied into your process automation system or asset management system. The vision also shows how these Smart Wireless gateways can be tied back directly to the control system, as shown on the left, or they can utilize the wireless infrastructure to pass data back, as shown on the right (also known as a ‘backhaul’). The architecture also supports multiple integration options, both wired and wireless through the Plant Network. The Wireless Plant Network provides a platform on which to deploy many applications in the Business and Plant Management and Workforce Productivity categories. Emerson has been executing on this vision, and will continue to expand and refine our offerings and capabilities, based on this vision.
• #12: Bluetooth: Preocupación sobre el aspecto de seguridad Tnato Zigbee como Bluettoh nacen con orientación de uso personal y residencial/comercial IEEE 802.15 Bluetooth (1998) Permite conectividad e intercambio de información entre teléfonos, celulares, Computadores, impresoras, cámaras digitales y juegos de video, utilizando una frecuencia libre de bajo rango Consorcio de proveedorores fundado en 1998 con el liderazgo de Ericsson IBM, Intel, Motorola, Nokia y Toshiba Zigbee (2003) Liderado por Philips Lightining, Eaton (Leviton) y presentado en el 2003. DIseñado inicialmente para automatización residencial
• #16: Red (comunicaciones) Estructura de comunicación entre dos o más dispositivos, orientados a compartir información en dos sentidos (recibir y transmistir información), así como para compartir recursos Componentes Dispositivos (nodos) Interfase (Gateway) Sistema de información
• #17: Sistema de Información Es a través del cual se visualiza y almacena la información del campo. Basado en el SI, se determina la conectividad requerida del Gateway o Interfase La información la administra de diversas maneras Reportes de mantenimiento Históricos del proceso Generación de alarmas Preferiblemente se desea que dicho sistema forme parte de la plataforma existente En su defecto, la integración con los sistemas existentes debe ser sencilla
• #18: Gateway Es un puente o interfase entre dos medios físicos distintos Analógico a Digital Bell 202 a RS-232 Inalámbrico a Sistema cableado También, es un puente o interfase entre dos protocolos diferentes HART a Modbus Dependiendo de los requerimientos, el Gateway o enrutador, debe ofrecer la conectividad entre los Dispositivos de Campo (nodos) y el Sistema de Información
• #19: Nodos Dependen de la estructura definida para la red (topología) La topología en una red, corresponde al arreglo o mapeo de los elementos (enlaces, nodos, etc.) que forman la red, que incluye tanto las interconexiones físicas y lógicas entre los elementos Nodos Hay algunas topologías que utilizan gateways, enrutadores o interfases intermedias Se pueden diferenciar dos tipos de nodos: Nodos Primarios y Nodos Secundarios Los nodos primarios reportan a un enrutador Los nodos secundarios, conformados por un grupo de enrutadores
• #21: Estrella Cada dispositivo (nodo) se comunica punto-a-punto con un dispositivo común (centralizador, enrutador o hub) de acceso. Este dispositivo central, re-transmite la información de los nodos que están conectados a él Dominio por colisión Un mensaje a la vez, descarta el resto Saturación del canal Sensible a la interferencia y obstrucciones Distancia de transmisión típicas entre 30 y 100 metros Muy susceptible a interferencias (fijas, móviles e intermitentes)
• #22: Malla (Mesh) A diferencia de la topología estrella, los dipositivos no un punto que centraliza la información. Algunos de los nodos se configuran de tal forma que son enrutadores El punto es responsable en re-transmitir la información a otro nodo Redundante, tolerante a fallas Gran rango de cobertura Orientada en el área industrial para estructuras pequeñas de hasta 250 nodos, que gracias a lo simple de las tablas de información, la velocidad es alta Exceso de redundancia innecesaria. Varias veces la misma información
• #23: Es una mezcla entre Malla y Estrella Los elementos del campo se comunican punto-a-punto con un elemento enrutador (gateway intermedio). Esta topología es del tipo estrella Los enrutadores, pueden establecer una topología diferente con respecto a los demás elementos. Puede ser también punto-a-punto, o bien establecer una conexión malla-simple entre ellos Permite segmentar la planta dependiendo el tipo de dispositivo (i.e. equipos cableados en una sección u equipos inalámbricos en otros) Presenta la desventaja de que en caso que un enrutador sale de servicio, todos los elementos conectados a él pierden comunicación
• #24: Es una malla inteligente Posee las misma ventajas que el Mesh convencional Todos los dispositivos tienen la capacidad de enrutar la información No dependen de una pre-configuración Aumenta la tolerancia a falla Elimina la redundancia innecesaria que existía en la topología Malla tradicional, ya que se auto-administra El Gateway administra el tráfico de información y re-define las rutas o enlaces de comunicación, en caso de ser necesario
• #25: Redes Inalámbricas Son las redes que establecen sus lazos de comunicación sin la existencia de cable entre los dispositivos Una red totalmente inalámbrica es aquella que no requiere cableado ni para establecer comunicaciones ni para energizar los dispositivos que componen la red
• #26: Se mantienen las mismas topologías existentes que en las redes convencionales Pueden existir redes parcialmente inalábricas, donde alguno de los elementos se conecta en forma cableada con otros Los nodos establecen la comunicación inalámbrica a través de radios y antenas
• #27: A nivel industrial, los medios de transmisión de información se han concentrado en Radio Frecuencia Micro-onda (celular y satelital)
• #28: Frecuencias industriales comunes 868 MHz (ISM 900 MHz 2.4 GHz 5.4 GHz En comunicaciones de radio, cada banda de transmisión está compuesta por canales
• #44: Saltos rápidos en frecuencia, de forma pseudo-aleatoria Salta dentro de los canales que componen la banda. Si existe interferencia en uno de los canales, se evita, saltando a otro canal que no la presente
• #45: Una banda estrecha de la señal se multiplica por otra señal pseudo-aleatoria de ruido (secuencia Barker). El resultado de la señal se dispersa por todo el rango de frecuencias contínuas. En el receptor, se vuelve a multiplicar la señal por el pseudo-ruido para recuperar la señal.
• #47: Normal: 1: Nodo verifica que el canal se encuentre libre para transmision 2: Al estar libre, inicia la transmisión. Otro nodo en la red, hace el barrido para verificar que el canal se encuentre libre. Como el canal ya está ocupado, se abstiene a transmitir 3: El nodo finaliza su transmisión 4:EL otro nodo en la red, hace un barrido para verificar que el canal está libre 5:Como el canal está libre, el otro nodo realiza su transmisión Colisión 1: Los dos nodos hacen barrido casi en forma simultánea. En este caso, los dos observan que el canal está libre 2:”Como el canal estaba libre” ambos tranmiten al mismo tiempo 3:El receptor no puede interpretar correctmente el mensaje ni el origen del mismo
• #48: Normal: 1: Nodo verifica que el canal se encuentre libre para transmision 2: Al estar libre, inicia la transmisión. Otro nodo en la red, hace el barrido para verificar que el canal se encuentre libre. Como el canal ya está ocupado, se abstiene a transmitir 3: El nodo finaliza su transmisión 4:EL otro nodo en la red, hace un barrido para verificar que el canal está libre 5:Como el canal está libre, el otro nodo realiza su transmisión Colisión 1: Los dos nodos hacen barrido casi en forma simultánea. En este caso, los dos observan que el canal está libre 2:”Como el canal estaba libre” ambos tranmiten al mismo tiempo 3:El receptor no puede interpretar correctmente el mensaje ni el origen del mismo