Enlaces de Comunicación Wireless 

lng. Jose Luis Salinas
InTech México Automatización, 
Edición Abril  – Julio 2012. 

El uso de la tecnología nos acerca al propósito de la automatización: incrementar el ciclo de vida de nuestras plantas, por ello la comunicación Wireless es una excelente alternativa para lograr este propósito.

INTRODUCCIÓN

Dentro del mundo de las comunicaciones del tipo Wireless o inalámbricas, podemos encontrar un sinfín de soluciones, desde las más usuales actualmente, como el teléfono celular y WiFi, sin dejar a un lado el Bluetooth; sin embargo, para efectos del comité que me honra presidir, sólo nos avocaremos a la comunicación Wireless con la instrumentación de campo para soluciones en el área de la automatización y control, por lo que sólo será parte del desarrollo del presente artículo lo relacionado con la comunicación Wireless conocida como Wireless HART y Wireless ISA 100.11a.

Desde hace algunos años ya, este tipo de soluciones tecnológicas han venido tomando más fuerza para realizar el enlace entre la instrumentación de campo y los sistemas de control. La participación de soluciones no involucra a HART e ISA 100, sino que va más allá. El pasado mes de diciembre, Foundation Fieldbus realizó el lanzamiento del WlO o Wireless l/O, con esto se consolida el modo de comunicaciones inalámbricas en la solución para el control de procesos.

Hace aproximadamente 3 meses, participé en la revisión de una norma relacionada con las comunicaciones de buses de campo, en esa reunión tuvimos la oportunidad de escuchar las dos posiciones relacionadas con enlaces Wireless, la primera tomando como base el estándar ISA 100.11a y la segunda considerando la comunicación Wireless HART. Durante la participación del especialista en Wireless HART, se nos indicó que el estándar ISA 100.11a no tenía un reconocimiento internacional otorgado por un organismo como la IEC, como lo tiene Wireless HART, sin embargo se dejó para seguimiento los avances que se dieran en la obtención del reconocimiento como estándar internacional.

Figura 1. conexión punto a punto.

Ahora les puedo confirmar que la IEC (International Electrotechnical Commission) otorgó la aprobación del estándar, la ANSI (American National Standards Institute) ha dado su acreditación, por lo que no queda mayor duda de que el estándar ISA100.11a cuenta con “la bendición” de estos dos organismos, por lo que cuenta con reconocimiento internacional para su uso.

Aún con los reconocimientos o acreditaciones otorgadas al estándar, no nos facilita la vida; se han generado preguntas durante el surgimiento y uso de las dos tecnologías: “cómo seleccionar sabiamente” una tecnología, “estos árboles interferirán con la comunicación”, “la señal será capaz de atravesar este edificio”, “el área de la aplicación tiene mucho ruido eléctrico”, “se generan. Excesivas interferencias”, “o “tendremos señales que originen conflicto en nuestras instalación”.

Una solución que se ofrece por parte de algunos proveedores de esta tecnología es participar en el análisis de la ingeniería de detalle, como es el análisis de coordenadas, mapas del sitio, mapas de la topología, etcétera.

Otro camino más empírico es hacer una evaluación del proyecto, desarrollar un demo del sistema propuesto y probarlo en la planta.

Pero qué hacer, esta sería la pregunta, para lo cual el primer paso sería la verificación de la topografía, ¿con ésta simple acción resolvemos la primer interrogante, Wireless funcionará en nuestra aplicación? Con esto desechamos las dos primeras respuestas comunes, que son suposiciones generalizadas y aseveraciones apresuradas.

La verificación de la topografía implica el montaje de un transmisor y una antena en lugares remotos así como una antena y un receptor en el sitio de control en una configuración punto a punto (Figura 1). A continuación, hay que disparar hacia arriba y ver si funciona el enlace, los diagnósticos integrados del radio cuantifican la intensidad de la señal en cada salto de frecuencia que las radios utilizan para transmitir datos. Esto también ayuda a determinar si alguna parte del espectro está sujeto a la interferencia de sistemas de radio co-ubicados o de torres de comunicación. Si es así, el sistema Wireless puede ser programado para ignorar el “ruido” en esta posición del espectro.

Cubierta la necesidad o desechada la posibilidad de que nuestra implementación falle, la pregunta sería desde mi punto de vista: ¿Qué elijo, Wireless HART o ISA 100.11a? Por lo que el siguiente paso es conocer las diferencias básicas entre estas dos alternativas y así tomar la mejor decisión.

Iniciaremos, como dicen los eruditos, desde el inicio, esto es, donde Wireless HART e ISA 100.l1a fueron originadas.

En el caso de Wireless HART en el nivel más simplista, fue diseñado como extensión del protocolo de comunicaciones HART existente (alambrado convencional). Esto tiene su impacto, en primer lugar, en la aplicación o aplicabilidad del estándar, así como en el diseño e incluso en el nivel de seguridad incorporado en el estándar

En el caso de ISA 100.11a evolucionó como probablemente el miembro más evidente de la familia de normas de ISA100. Esto significa que se ha previsto como una parte de un todo mucho mayor que Wireless HART. Por ejemplo, ISA100 también abarca el uso de la tecnología Wireless en tiempo real de los campos a los sistemas gerenciales de negocio, para ser la interface de los sistemas y órdenes de trabajo, control LAN, LAN empresarial y voz.

Figura 2

También fue en sus inicios que se vio la necesidad de mantener la seguridad de los sistemas de control de la planta. Eso significa que tal vez se hizo más hincapié en incorporar la seguridad en la norma y direccionamiento. A diferencia de Wireless HART, ISA 100.l1a apoya el concepto de subredes de la red de sensores, que ofrece un mayor potencial de expansión. La Tabla 1 muestra los dispositivos típicos y funciones para Wireless HART e ISA 100. 11 a de la planta.

Las figuras siguientes nos muestran las arquitecturas básicas de las comunicaciones Wireless HART e ISA-100.11a.

La terminología y el propósito de los dispositivos varía entre las normas, en muchos casos un solo dispositivo puede realizar múltiples funciones (por ejemplo una Gateway de enlace Wireless HART puede tomar el rol de adaptador, Gateway Security Manager y Network Manager, por lo que la Tabla 1 y Figura 2 y 3 deben ser considerados como guías comparativas exclusivamente).

Figura 3

Por supuesto que el uso y la aplicación de los estándares es la clave fundamental y definitiva para seleccionar la red y sus alcances.

Como en todas las aplicaciones en los sistemas de control, el usuario final es el que tiene la última palabra, esto por supuesto incluye el uso de la tecnología de comunicación Wireless. Es siempre conveniente visualizar en primer lugar el requerimiento para así posteriormente definir las estrategias y por último seleccionar la mejor alternativa disponible como solución.

Este panorama muy general de la tecnología del presente documento no pretende ser la base para la toma de decisiones, más bien es un acercamiento a este tipo de soluciones.

ACERCA DEL AUTOR

José Luis Salinas, Director del Comité de Buses de Campo y Comunicación Wireless, ISA Sección México.

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