transmisores inteligentes mina

Ing. Víctor Silva Martínez

1940 1975

Neumática: 3-15 psi

1960

1990

Electrónica: 4-20 mA CC

1980

2008

Digital con Analógica: HART CON 4-20 mA

1995

2010

Digital: Fieldbus

PROCESO

Entrada del Producto

Salida del Producto

Elemento Primario de Medición

Elemento de transmisión

Indicador o Registrador

Controlador

Valor deseado

Elemento Final de control

Variable Manipulada

Variable Controlada

2. VARIABLE CONTROLADA DE UN PROCESO. ES AQUELLA CONDICION O ESTADO DEL MATERIAL DEL PROCESO QUE ESTA SUJETA A CAMBIAR, QUE ES MEDIDA Y CONTROLADA

Transmisor: Captan la variable del proceso a través del elemento primario de medición ( E.P.M.) y la transmiten a distancia en forma de señal neumática 3-15 psi o electrónica 4-20 mA.

Transmisor inteligente: Este termino indica que el sensor tiene incorporadas funciones adicionales que se añaden a las propias de la medida exclusiva de la variable. Dichas funciones son proporcionadas por un microprocesador.

Este transmisor es utilizado para la medición de la variable nível, flujo y presión

PT

FT

LT

TT LI LR LIC LRC

Elementos

Primarios

PRESION

CAUDAL

NIVEL

TEMPERATURA

Transmisores

CAMPO

Otras Variables

Indicadores

Registradores

Indicadores

Registradores

RECEPTORES

CONTROLADORES

PANEL O CAMPO CAMPOIntegrador

SumadorMultiplicador-divisor

INSTRUMENTOS DE CAMPO Y DE PANEL

ElementosFinales

De Control

Tiristor

I/PConvertidor

La señal electrónica de 4-20 mA tiene un nivel suficiente y de compromiso entre la distancia de transmisión y la robustez del equipo.

El “cero vivo” con que empieza la señal (4 mA cc) ofrece las ventajas de poder detectar una avería por corte de un hilo (la señal se anula) y de permitir el diferenciar todavía más el ruido de la transmisión cuando la variable esta en su nivel más bajo.

Al ser continua y no alterna elimina la posibilidad de captar perturbaciones, esta libre de corrientes parasitas y emplea solo dos hilos que no precisan blindaje..

• Rango.- Región entre los límites en los cuáles una cantidad es medida,recibida o transmitida, expresada al establecer los valores de rangomínimos y máximos.• LRV (Valor de rango mínimo).- El valor mínimo de la variable medida queun dispositivo esta ajustado para medir.• URV (valor de rango máximo).- El valor máximo de la variable medida queun dispositivo esta ajustado para medir.• Span.- Diferencia algebraica entre los valores máximo y mínimo.

• Auto-diagnósticos• La compensación del sensor de temperatura proporcionando unalinealización mejorada• Se pueden programar remotamente el cero y el span• Opciones de salida:– Lineal– Raíz cuadrada– Por ciento• Capaz de medir más de una variable de proceso (por ejemplo, presión y temperatura)• Información de materiales de construcción•Da una posible falla antes de llegar al instrumento•Menos hardware para sastifacer las necesidades de la planta.

Características del transmisor digital inteligente

SENSOR

A/D D/Aμ

ComunicaciónSalida 4 a 20 mA

Operación del transmisor digital inteligente

Transmisor inteligente rosemount 3051

Se puede leer la variable de proceso aún cuando se halla excedido los 4-20mA

-150 +150

4 mA 20 mA

0%

Primaria: Representación digital de presión de proceso

Secundaria: Temperatura dentro del modulo del sensor

mA3.75 22

4 20

3.920.8

Rango de operación normal

FALLA DE HARDWARE-ALARMA

Valor de proceso fuera de rango-alarma

Transmisor inteligente rosemount modelo 1151

HART: Protocolo de comunicaciones de campo

Highway Addressable Remote Trasnsducer

Rosemount Inc. Desarrollo en 1986 transmisores smart

Llega a convertirse en un protocolo abierto para 1989

Se forma el grupo HART en 1990

El soporte HART creció de 18 a 79 compañías

El 70% de los instrumentos de medición Smart usan protocolo HART

Este protocolo es ahora un estándar en la industria

1 01

Protocolo HART Con Señal

Digital Superpuesta

+0.5

-0.5

PV

4.0 mA

20.0 mA

1 1 11 00 0 0 0

El comunicador HART utiliza la técnica de FSK (Frequency Shift Keying) “Modulación por desplazamiento de frecuencia. Esta técnica utiliza señales digitales de comunicación superpuesta a la corriente, no modifica la señal de 4-20 mA.

+0.5

-0.5

0

1200 Hz“1”

2200 Hz“0”

EL SISTEMA SE BASA EN UNA RADIO BASE QUE PUEDE ACEPTAR LAS SEÑALES DE HASTA 50 UNIDADES DE COMUNICACIÓN DIGITALES EN EL PROTOCOLO MODBUS O EN LA SEÑAL ELECTRÓNICA ANALÓGICA DE 4-20 MILIAMPERES

AHORRO DE CABLE

UN ARRANQUE MAS RAPIDO DE LA INSTALACION

DISTANCIA DE TRANSMISION EN ZONAS SIN OBSTACULOS DE HASTA 600 METROS

EXACTITUD DEL +O.1%

FIABILIDAD DE LOS APARATOS (LARGA VIDA DE LA BATERIA 5 AÑOS) Y AL SOFTWARE DE AUTOCOMPROBACION Y LIBRES DE INTERFERENCIAS

POTENCIA DE TRANSMISION DE UNOS 30mW Y VELOCIDAD DE 4.8 A 76.8 KBPS

Interfaz IrDA®(en la parte superior)

Accesorio decorrea (en la partesuperior

Terminales decomunicación con HARTy FOUNDATION fieldbus(en la parte superior)

Luz deBluetooth®

Tecla de luzde fondo

Accesoriode correa(a un lado)

Tecla “Entrar”

Tecla y luz defunciones (paracombinacionesfuncionales deteclas múltiples

Tecladoalfanumérico

Teclas denavegación(cuatro teclasde flecha

Pantalla táctil

Tecla y luz dealimentación

Lápiz óptico(en la correa)

FOUNDATION FIELDBUS APLICATION

375 MAIN MENU

HART APLICATION

SETTINGLISTEN FOR PCSCRATCH PAD

BACKLIGHT

SETTING

ABOUT 375

CONTRASTCLOCK

LICENSEMEMORYPOWER

TOUCH SCREEN ALIGNMENT

CONTRAST

To adjust the contrast, drag the silder or press up/down arrow

Dark Light

OK SET DEFAULT CANCEL

FOUNDATION FIELDBUS BACKLIGHT


SETTING

ABOUT 375

CLOCKCONTRASTLICENSE

MEMORYPOWER


375 MAIN MENU

HART APLICATION


FOUNDATION FIELDBUS

CLOCK

OK CANCEL

MES/DIA/AÑO

HR/MIN/SEG

BACKLIGHT


SETTING

ABOUT 375

CLOCKCONTRASTLICENSE

POWERMEMORY


375 MAIN MENU

HART APLICATION


FOUNDATION FIELDBUS

POWER

OK CANCEL

BACKLIGHT

ON BATTERY POWER

POWER SAVE

AUTO OFF

NEVER

NEVER

POWER SAVE NEVERON EXTERNAL POWER

BATTERY POWER REMAINING 86%

El modelo 1151 admite cualquiera de las siguientes unidades de ingeniería: inH2O, inHg, ftH2O, mmH2O, mmHg, psi, bar, Kg/CM2, atm, Pa, Kpa, torr

Comunicador HART

1,3,2

Comunicador HART 1,3,3,1

1. LRV

2. URV

3. UNIT

4. LSL

5. USL

Salida=20mA cuando P=U

Salida=4mA cuando P=L

Comunicador HART 1,3,3,2

1 4mA

2 20mA

3 Exit

Esta presión es el punto de 20 mA

Esta presión es el punto de 4 mA

Comunicador HART 1,3,4

Comunicador HART 1,3,5

Permite cambiar la relación matemática entre la presión de entrada y la salida de4–20mA. El tipo de salida del transmisor puede definirse como lineal o cuadrática.

PRESIÓN

%

SALIDA

mA(%)

PRESIÓN

%

SALIDA

mA(%)

0 4 ( 0) 0 4

25 8 (25) 25 12 (50)

50 12 (50) 50 15.31(70.7)

75 16 (75) 75 17.85(86.6)

100 20 (100) 100 20 (100)

Lineal Cuadrática

Comunicador

HART1,3,6

El modelo 1151 tiene una amortiguación electrónica que puede aumentar el tiempo de respuesta del transmisor para suavizar la salida cuando hay fluctuaciones rápidas de entrada. También puede disminuir el tiempo de respuesta cuando se requiere una respuesta rápida al proceso.

El valor predeterminado de la amortiguación es de 5 segundos. La amortiguación podrá reajustarse a cualquier valor entre 0 y 50 segundos.

Comunicador

HART1,2,3,3

Un ajuste fino completo es una calibración de dos puntos del sensor donde se aplican dos valores de presión externos y se ajusta la salida del transmisor para conformarla con la entrada de presión.

Un ajuste fino completo requiere un generador de presión al menos tres veces más preciso que el transmisor.

Comunicador HART

1,2,3,3,1

Comunicador HART

1,2,3,3,2

Comunicador HART

1,2,3,3,3

Comunicador HART

1,2,3,3,4

Un ajuste fino de cero es sencillamente el ajuste de un punto.

El ajuste fino de cero resulta útil para compensar los efectos de posición de montaje o para desviaciones del cero debido a presiones estáticas en aplicaciones de presión diferenciales.

Se ve los valores de los ajustes finos

aplicados

• No contamos con resistencia de carga

• Electrónica dañada

• Modulo sensor dañado

• Equipo de prueba dañado

• Sensor necesita ajuste de span

• Necesita ajuste de 4 a 20 mA

• Revisión de software incorrecta en 275

TRANSMISOR SEÑAL PRECISION VENTAJAS DESVENTAJAS

NEUMÁTICO 3-15 PSI + 0.5 % RAPIDEZ

SENCILLO

AIRE LIMPIO, NO GUARDAN INFORMACION DISTANCIAS LIMITADAS

ELCTRONICO CONVENCIONAL

4-20 Ma CD. + 0.5 % RAPIDEZ

ELECTRÓNICO INTELIGENTE

4-20 Ma CD + 0.2 % MAYOR PRESICION, INTERCAMBIABLE, ESTABLE, CONFIABLE,

ELECTRÓNICO INTELIGENTE SEÑAL DIGITAL

DIGITAL + 0.1 % FALTA NORMALIZACION DE LAS COMUNICACIONES

Fieldbus Foundation

H1 31.25 Kbit/sec

HSE (High-speed Ethernet) 100 Mbit/sec

FOUNDATION fieldbus es un sistema de comunicación digital, serial, bidireccional que sirve como red a nivel básico de automatización en una planta industrial.

Multidrop wiring. FOUNDATION fieldbus soporta hasta 32 dispositivos, sin embargo lo típico ( limitaciones de voltaje y corriente ) es de 16 dispositvos

Instrumentación Multivariable

Comunicación Bidireccional

Nueva información

Control en Campo

Standares Regulatorios:ANSI/ISA 50.02 IEC 61158 CENELEC EN50170:1996/A1

- Incrementa la capacidad debido a la comunicación digital completa.- Reduce el número de alambrado y de tableros de conexión.- Reduce el número de barreras intrínsecas de seguridad.- Reduce el número de convertidores de entrada y salida.- Reduce el número de fuentes de alimentación y gabinetes.,- Reduce el tamaño del cuarto de control.- Reduce la configuración de dispositivos.- Incrementa la exactitud de las mediciones.- Incrementa la sofisticación y la flexibilidad de la instrumentación.- Mejora el autodiagnóstico y los diagnósticos remotos.

Ventajas de Fieldbus

La arquitectura interna del «fieldbus» tiene los siguientes niveles o capas:

Nivel 1: Físico que especifica las condiciones del medio de transmisión, las características eléctricas, mecánicas y funcionales y la codificación de los datos.Nivel 2: Enlace que establece el enlace lógico, el control de flujo y de errores, la sincronización de la transmisión y el control de acceso al medio.Nivel 3 al 6: Son objeto de protocolo.Nivel 7: Aplicación que contienen los servicios y regula la transferencia de mensajes entre las aplicaciones del usuario y los diferentes instrumentos.Capa usuario: Dedicada.

Fieldbus Foundation (Comunicaciones)

Cada dispositivo comparte el mismo tiempo en un segmento. Un función de sistema administra el tiempo “ application clock”. Los clock interno de cada dispositivo se sincronizan con este.

Las alarmas son manejadas en forma independiente.

Cada dispositivo Fieldbus tiene una dirección, que algunos sistemas la asignan en forma automática ( delta V)

Fieldbus esta orientado a trabajar con TAG en vez de direcciones.

Fieldbus Foundation (Bloques sde Función)

Los Function Block son pequeños módulos de software sellados, que tienen entradas y salidas y una función (no intervenible) que relaciona ambas.

•Resource blocks •Transducer blocks •Function blocks

Relaciona el dispositivo completo (N° serie, Fabricante, Modelo, etc)

Relaciona las partes humedas (wetted) (Sensor, material, estatus)

Relacionan las capacidades de control (AI, AO, PID, PI)

Fieldbus Foundation (Bloques sde Función)

Basic Specified Continuous Blocks

Analog Input AI Reads analog input

Analog Output AO Sends analog output

Bias Gain B Scaling

Control Selector CS Override control

Manual Loader ML Manual Control

PID Control PID PID Control

PD Control PD PD only control

Ratio Control RA Ratio Control

Basic Specified Discrete Blocks

Discrete Input DI Reads discrete input

Discrete Output DO Sends discrete output

Fieldbus Foundation (Wiring)

Fieldbus utiliza un cable del tipo par apantallado, permite utilizar cables existentes.

El bus se llama segmento o “trunk”, y los dispositivos se conectan al trunk mediante “spurs”, esta topología es llamada “branch”.


Si los spurs se conectan en un solo punto concentrados entonces la topología se llama arbol o “tree”.


EJEMPLO : SE DEBE INCLUIR LA SUMA DE TODOS LOS CABLES Y NO DEBE SUPERAR LOS LIMITES DE LA TABLA ANTERIOR.


El largo máximo de cada spur depende:

Del número de instrumentos en el segmento

Del número de dispositivos en el spur.

Total devices on segment

Devices per spur

1 2 3

1-12 120 m 90 m 60 m

13-14 90 m 60 m 30 m

15-18 60 m 30 m 1 m


Ejemplo:

Máx. 90 mt Máx. 60 mt

Máx. 120 mt

transmisores inteligentes mina

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