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La comunicación wireless, familiar en el mercado de bienes de consumo, se está expandiendo en los sectores industriales. Sin embargo las demandas que se plantean en estos sectores difieren considerablemente de las aplicaciones no comerciales; a la fecha, no hay un estándar generalmente aplicable en la industria de procesos. Se han adaptado tecnologías estándar familiares, tales como WLAN o Bluetooth, y también se han instalado sistemas propietarios, de modo que en paralelo se usan diferentes soluciones. Esto tiene consecuencias serias ya que las tareas de planificación, integración y mantenimiento, en este contexto, están asociadas con un mayor esfuerzo y costos más elevados.
La introducción de la tecnología WirelessHART significa un cambio fundamental, ya que ofrece un estándar uniformme para toda la industria de procesos.
¿Porqué necesitamos un estándar?
Los estándares abiertos pueden ser utilizados libremente y adaptados a los requerimientos propios de acuerdo con la especificación pertinente. Los estándares también suelen ser fáciles de usar y tan simples como sea posible. Si un estándar es aceptado y ampliamente utilizado, los distintos sistemas basados en dicho estándar serán compatibles uno con otro.
WirelessHART es justamente un tal estándar abierto e interoperable que cumple con un gran número de requerimientos de la industria de procesos:
- WirelessHART puede ser utilizado sin licencia en todo el mundo. Trabaja en la banda ISM de 2,4 GHz, que es sin licencia y se emplea en todo el mundo.
- Los dispositivos de campo existentes pueden ser actualizados de manera económica para ser utilizados con WirelessHART.
- Esto significa que WirelessHART puede ser usado tan fácilmente como los sistemas cableados. Al mismo tiempo, permite el acceso a áreas de planta a las cuales no se podría haber llegado usando tecnología cableada, o en el mejor de los casos con grandes dificultades.
- Se pueden seguir usando herramientas y procesos existentes, ya que WirelessHART está basada en el protocolo de comunicación HART y es compatible con versiones anteriores. Esto facilita la integración y requiere un entrenamiento mínimo.
¿Qué hay acerca de WLAN o Bluetooth?
WLAN ofrece una infraescructura para dispositivos wireless y está diseñada principalmente para grandes volúmenes de datos y conexiones rápidas. Los así denominados puntos de acceso WLAN se encuentran en muchos lugares públicos, tales como aeropuertos, estaciones de tren o universidades, y proveen una conexión wireless a la Internet. Una operación que ahorre energía juega un rol mínimo en este caso. Un punto de acceso tiene un alcance de 100 a 200 metros, de modo que mayores distancias sólo se pueden cubrir utilizando más de un punto de acceso. Otro obstáculo para el uso de la tecnología WLAN en la industria de procesos es el hecho de que las WLANs implican mucha informática por lo que el personal de operaciones debe recibir mucha capacitación.
Bluetooth fue diseñada para cubrir distancias cortas, por ejemplo como alternativaa una conexión por cable entre dos dispositivos, tales como teléfonos móviles. Se basa en menores tasas de de transmisión de datos y requiere menos energía que una WLAN. Los dispositivos son operados con baterías, a las cuales se puede acceder fácilmente para su recarga. Bluetooth apunta más a conexiones directas y menos a redes complejas.
WLAN y Bluetooth tiene una aplicación limitada para uso industrial, ya que no fueron diseñadas para que cumplan con las condiciones y requerimientos que impone la industria de procesos:
- Sólo se utilizan unos pocos bits para transmitir temperatura, nivel de llenado o estados de conmutación, por lo que no se requieren tasas elevadas de transmisión de datos.
- Tasas de actualización entre 100ms y unos pocos segundos son suficientes.
- Los sensores operados por batería deben funcionar en forma independiente durante varios años.
- Es necesario cubrir grandes distancias, de modo que debe haber un alcance entre varios cientos de metros y varios kilómetros.
- Se debe garantizar una transferencia de datos absolutamente segura.
¿Cuáles son las ventajas de WirelessHART?
Los aspectos arriba mencionados están especificados en el estándar IEEE 802.15.4, que describe el uso de sensores con bajas tasas y pequeñas cantidades de datos en una red mesh.
Este estándar también incorpora otras capas de protocolo, por lo que, aparte de los medios de comunicación, la unidad actúa como un dispostivo HART común. Esto significa que todas las herramientas y procesos pueden ser transformados 1:1 desde un entorno HART.
Las ventajas hablan por sí mismas:
- WirelessHART es fácil de usar.
- Requiere poco conocimiento especializado adicional.
- Es fácil de integrar en infraestructuras existentes.
- Garantiza una seguridad de transferencia máxima en los procesos involucrados.
¿Qué es una red MESH?
En una red mesh, cualquier estación de la red está conectada a otra o más, de modo que existen varias rutas redundantes desde el emisor al receptor. El gateway WirelessHART conecta la red WirelessHART con el sistema de bus y actúa como organizador de la comunicación wireless.
En una red WirelessHART se pueden conectar hasta 250 sensores con tecnología WirelessHART. Un sensor puede ser un dispositivo de campo estándar provisto de un adaptador WirelessHART, o un dispositivo de campo WirelessHART que ya tiene una interface WirelessHART.
¿Dónde se usa WirelessHART?
WirelessHART se utiliza con considerables ventajas en muchas aplicaciones. Bombas, accionamientos, válvulas y unidades de enfriamiento son componentes esenciales pero que hoy en día sólo se los monitorea relativamente. WirelessHART permite extender la gestión de activos a todos estos componentes de una manera económica. Esto significa, por ejemplo la posibilidad de chequear si la bomba funciona en su punto operativo o produce cavitación. Como medida preventiva, se puede puede usar WirelessHART para monitorear filtros o para diagnosticar motores, bombas y partes rotantes a fin de determinar un mantenimiento próximo y evitar una parada de planta no programada.
Preparado en base a una presentación del Dipl.- Ing. Gerrit Lohmann, gerente de producto de la División de Automatización de Procesos de Pepperl+Fuchs GmbH.
Servicio Lectores: Pepperl+Fuchs Argentina S.R.L. - www.pepperl-fuchs.com
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