El protocolo de comunicación HART (transductor remoto direccionable en carretera) es un protocolo abierto de automatización industrial híbrido analógico+digital. Su ventaja más notable es que puede comunicarse a través de bucles de corriente de instrumentación analógica heredados de 4 a 20 mA, compartiendo el par de cables utilizados por los sistemas host exclusivamente analógicos. HART se utiliza ampliamente en sistemas de instrumentación y procesos que van desde pequeñas aplicaciones de automatización hasta aplicaciones industriales altamente sofisticadas.
HART es una aplicación de capa 7 en el modelo OSI . No se utilizan las capas 3 a 6. [1] Cuando se envía a través de 4–20 mA , utiliza un Bell 202 para la capa 1. Pero a menudo se convierte a RS485 o RS232.
Según Emerson, [2] debido a la enorme base de instalación de sistemas de 4 a 20 mA en todo el mundo, el protocolo HART es uno de los protocolos industriales más populares en la actualidad. El protocolo HART ha sido un buen protocolo de transición para los usuarios que deseaban utilizar las señales heredadas de 4 a 20 mA, pero querían implementar un protocolo "inteligente".
El protocolo fue desarrollado por Rosemount Inc. , construido a partir del estándar de comunicaciones Bell 202 a mediados de la década de 1980 como un protocolo de comunicación digital patentado para sus instrumentos de campo inteligentes. Pronto evolucionó a HART y en 1986 se convirtió en un protocolo abierto . Desde entonces, las capacidades del protocolo se han mejorado mediante sucesivas revisiones de la especificación.
Hay dos modos operativos principales de los instrumentos HART: modo punto a punto (analógico/digital) y modo multipunto.
En el modo punto a punto, las señales digitales se superponen en la corriente del bucle de 4 a 20 mA . Tanto la corriente de 4–20 mA como la señal digital son protocolos de señalización válidos entre el controlador y el instrumento de medición o elemento de control final.
La dirección de sondeo del instrumento se establece en "0". Sólo se puede colocar un instrumento en cada par de señal de cable de instrumento. Una señal, generalmente especificada por el usuario, es la señal de 4 a 20 mA. Otras señales se envían digitalmente además de la señal de 4 a 20 mA. Por ejemplo, la presión se puede enviar como 4 a 20 mA, lo que representa un rango de presiones, y la temperatura se puede enviar digitalmente a través de los mismos cables. En modo punto a punto, la parte digital del protocolo HART puede verse como una especie de interfaz de bucle de corriente digital .
En el modo multipunto, la corriente del bucle analógico se fija en 4 mA y es posible tener más de un instrumento en un bucle de señal.
Las revisiones HART 3 a 5 permitieron que las direcciones de sondeo de los instrumentos estuvieran en el rango 1–15. La revisión 6 de HART permitía direcciones 1 a 63; La revisión 7 de HART permite direcciones de 0 a 63. Cada instrumento debe tener una dirección única.
El paquete HART de solicitud tiene la siguiente estructura:
Actualmente, todos los dispositivos más nuevos implementan un preámbulo de cinco bytes, ya que cualquier valor mayor reduce la velocidad de comunicación. Sin embargo, los maestros son responsables del apoyo hacia atrás. La comunicación maestra con un nuevo dispositivo comienza con la longitud máxima de preámbulo (20 bytes) y luego se reduce una vez que se determina el tamaño de preámbulo para el dispositivo actual.
El preámbulo es: "ff" "ff" "ff" "ff" "ff" (5 veces ff)
Este byte contiene el número maestro y especifica que se está iniciando el paquete de comunicación.
Especifica la dirección de destino implementada en uno de los esquemas HART. El esquema de direccionamiento original utilizaba sólo cuatro bits para especificar la dirección del dispositivo, lo que limitaba el número de dispositivos a 16, incluido el maestro.
El esquema más nuevo utiliza 38 bits para especificar la dirección del dispositivo. Esta dirección se solicita desde el dispositivo mediante el Comando 0 o el Comando 11.
Este es un valor numérico de un byte que representa qué comando se ejecutará. El comando 0 y el comando 11 se utilizan para solicitar el número de dispositivo.
Especifica el número de bytes de datos de comunicación a seguir.
El campo de estado está ausente para el maestro y tiene dos bytes para el esclavo. El esclavo utiliza este campo para informar al maestro si completó la tarea y cuál es su estado actual.
Los datos contenidos en este campo dependen del comando a ejecutar.
La suma de comprobación se compone de un XOR de todos los bytes comenzando desde el byte inicial y terminando con el último byte del campo de datos, incluidos esos bytes.
A cada fabricante que participa en la convención HART se le asigna un número de identificación. Este número se comunica como parte del comando básico de identificación del dispositivo que se utiliza cuando se conecta por primera vez a un dispositivo.