Tudo que você precisa saber sobre o Protocolo de Comunicação HART e a Internet das Coisas Industrial.

Nós tendemos a acreditar que nossas empresas estão longe das inovações que aparecem a todo momento. Existem, é claro, muitas preocupações em relação à adoção de novas tecnologias.  Uma das que frequentemente aparecem é o custo para renovar as instalações para que estejam prontas para as coisas novas.

Por um lado, muitas pessoas não querem nem começar a conversar sobre as possibilidades de aplicar uma nova solução. Mas por outro lado, existem pessoas como você! Sim, estou falando com você, o leitor deste artigo.

Mesmo se você ainda tem dúvidas sobre a nova Internet das Coisas Industrial, você está aberto a saber mais sobre seus benefícios, e é claro, você pode fazer um teste dependendo do quão simples e barata a solução é, certo?

Olha, eu estou feliz que você está aqui hoje! Vamos juntos dar uma olhada em como o Protocolo de Comunicação HART ainda oferece informações importantes, e quais são as possibilidades de ter uma integração de baixo custo à computação em nuvem de IIoT com seus equipamentos HART lá no campo.

Fique por aqui, pegue sua bebida deixe-me te contar como melhorar sua indústria usando equipamentos de campo HART e interfaces HART - ou gateways HART, como eles também são conhecidos.

Um dia em uma indústria com 4-20mA/HART.

Era um dia chuvoso, e eu tinha a sensação que teria um dia super calmo, sem muitas chamadas dos operadores. Adivinha só? Eu ainda não sabia, mas estava errado. Era um daqueles dias em que tudo decide dar errado ao mesmo tempo.

Eu trabalhava na equipe de manutenção, e na maior parte do tempo eu estava executando tarefas cotidianas, como calibração, limpeza de equipamentos, instalação de coisas novas e conversas com os operadores.

Sim, quando me lembro eu me vejo tentando de novo e de novo colocar nas cabeças deles que o medidor de vazão estava medindo corretamente e que o problema estava no processo.

Às vezes, nós recebíamos algumas chamadas de emergência quando um equipamento não estava funcionando e tínhamos que descobrir o mais rápido possível o que estava acontecendo. Geralmente, a equipe de manutenção estava familiarizada com todos os erros e alguns problemas que aconteciam com certa frequência.

De volta ao dia chuvoso: Eu não queria ir até o campo porque estava chovendo muito. Além disso, eu tinha alguns estudantes comigo e a maior parte da equipe estava fora realizando treinamentos. Mais tarde, eu recebi uma chamada do operador sobre uma medição de nível.

Eu já estava imaginando que iria me molhar todo só de caminhar até o ponto de medição, mas eu juntei minhas ferramentas e saí para enfrentar a chuva.  O transmissor de nível LT-305 tinha que estar o mais longe possível da minha oficina, é claro.

No caminho, eu recebi uma outra mensagem dos operadores dizendo que eles estavam operando o processo sem o ponto de medição.

Eu vi isso como algo muito sério e me apressei para chegar o mais rápido que conseguia.  Quando eu cheguei no equipamento, tive minha primeira surpresa - não havia configuração local. O operador tinha explicado que a medição estava oscilando e que eles não tinham as informações de nível.

Então, para descobrir o que estava acontecendo, eu tirei meu configurador de campo da minha caixa de ferramentas para ler os dados do equipamento – segunda surpresa! O configurador de campo estava sem bateria e eu não podia verificar por que o equipamento não estava funcionando.

A única coisa que eu podia fazer era voltar e recarregar a bateria um pouco e só então retornar ao instrumento. Acho que você já sabe o que aconteceu, não é?

Os operadores estavam operando o processo sem uma medição de nível precisa e não perceberam que o nível estava muito alto. A chave de nível pontual funcionou perfeitamente, entretanto, desligando o processo e parando a produção.

Como um ótimo dia chuvoso para a equipe de manutenção!

O que é o Protocolo de Comunicação HART?

Você se identifica com a história acima? Tenho certeza que sim. Esse problema pode ser resolvido rapidamente coletando os dados de equipamentos em campo. Mesmo se os equipamentos de campo estivessem usando apenas sinais analógicos de 4-20mA, todos eles tinham o Protocolo de Comunicação HART. E nós não o usamos!

O Protocolo HART não é nenhuma novidade, como todos sabemos, mas apesar de haver toneladas desses equipamentos instalados em diferentes indústrias em todo o mundo, os conceitos básicos ainda não estão claros para todos.

HART significa Highway Addressable Remote Transducer (Via de Dados Endereçável por Transdutor Remoto) e o protocolo foi desenvolvido em meados dos anos 1980. Apenas em 1986 o Protocolo de Comunicação HART se tornou aberto - antes, ele era um protocolo proprietário.

HART é um protocolo híbrido em que o sinal digital é sobreposto no sinal analógico de 4-20mA. 4-20mA tradicional, na verdade, e mais velho do que eu e provavelmente você, mas ainda usado em uma grande quantidade de indústrias por aí.

Para os técnicos fanáticos entre vocês, o protocolo HART foi desenvolvido usando o padrão Bell-202, modula/desmodula usando a modulação por chaveamento de frequência (FSK) e funciona a 1200 bps. O sinal tem duas frequências, 1200 Hz representa “1” e 2.200Hz “0”.

A técnica permite que o mestre se comunique com o escravo sem qualquer interrupção ao sinal de 4-20mA. Isso é apenas uma curta explicação do protocolo HART. Há outras coisas das quais podemos falar um dia desses, como comandos HART, HART multi-drop etc., mas deixemos isso para algum dia chuvoso!

Qual a diferença entre o Protocolo HART e os outros protocolos de barramento de campo?

Os equipamentos de campo HART oferecem um nível similar de dados do que seus equivalentes digitais, mas enquanto um equipamento digital sempre comunica os dados quer você o esteja usando ou não, a maioria dos equipamentos HART morre em campo com os dados bloqueados dentro deles.

Todos os equipamentos com Protocolo de Comunicação HART lhe darão a gestão inteligente de equipamentos (IDM), o que também é encontrado no PROFIBUS, FOUNDATION Fieldbus e outros equipamentos digitais.

Multi-drop - a maneira digital de ler todas as informações dos equipamentos HART é muito lenta e não muito popular. Existem, no entanto, outras possibilidades para resgatar todas essas informações valiosas do campo sem recorrer a ela.

Então qual é a diferença entre o HART e equipamentos digitais? Não há nenhuma em relação ao nível de informações que você pode obter de seu equipamento de campo. Todos os tipos fornecerão os mesmos dados de ouro relacionados à saúde do equipamento.

Por um lado, a maneira padrão de instalar equipamentos HART significa que o sistema de controle lê apenas o sinal de 4-20mA, completamente diferente de uma rede com equipamentos de campo digitais.

Por outro lado, hoje temos métodos com e sem fio para obter os dados de campo e transformar a informação resultante em conhecimento relevante, como por exemplo usando o Netilion Health.

Que tipos de interface HART eu posso usar em minha solução de IIoT na nuvem?

Ótimo, tenho certeza que você já teve uma situação parecida com a do transmissor de nível, que eu te contei no começo do artigo poderia ser evitada.

Eu quero te mostrar duas possibilidades para resgatar os dados IDM dos equipamentos de campo HART sem investimentos custosos e modificações em sua planta.

Em primeiro lugar, eu sempre gosto de dizer que sem fio é a maneira mais fácil de coletar essa informação. Você adiciona o adaptador WirelessHART em seus equipamentos de campo e ele transfere todos os dados ao gateway WirelessHART.

Esse gateway WirelessHART, como por exemplo o Fieldgate SWG70 da Endress+Hauser, pode ser integrado no equipamento de acesso e fornecer todos os dados para a computação em nuvem de IIoT.

O wireless já é uma solução estabelecida em diversos setores da indústria; você pode encontrar muitos casos onde usuários finais já estão usando essa tecnologia para resolver diversas aplicações. Eu gosto de dizer que wireless é vida. Quero dizer, me parece certo. Você pode sobreviver sem Wi-Fi? Eu acho que não.

Em segundo lugar, se você ainda não está familiarizado com coisas sem fio, há outra boa maneira de conectar seus equipamentos de campo à nuvem IIoT. Sim, gateways HART são uma das maneiras mais simples de usar a comunicação HART do ciclo de 4-20mA e integrá-lo a uma plataforma IIoT, como o Netilion.

Evidentemente, dependendo da quantidade e complexidade, um gateway HART pode representar um pouco mais de investimento do que uma solução sem fio. O que você deve ter em mente, no entanto, é que só leva alguns meses até que o retorno sobre investimento para implementar esse tipo de solução aconteça.

O Fieldgate SFG250, um gateway HART Ethernet é um dos excelentes exemplos para implementar a IIoT na sua indústria. HART por Ethernet é uma das maneiras mais simples de ler todos os dados que você necessita sem ter uma dor de cabeça no final do dia!

Eu deveria ter uma solução da Internet das Coisas Industrial em minha indústria?

Eu vou responder essa pergunta com outra pergunta: por que não? Como podemos ver, a Internet das Coisas Industrial não está tão longe de você quanto você imagina.  Os benefícios dos serviços IIoT são claros; Você obtém muitas vantagens de implementá-los em sua indústria.

Como exemplo, eu gostaria de te contar como a IIoT por ajudá-lo a ter uma visão geral clara de sua indústria. Você sabia que cerca de 30% dos ativos em suas fábricas já estão obsoletos?

Utilizando um dos serviços IIoT você pode facilmente registrar seus equipamentos manualmente e criar uma cópia digital na nuvem. Como alternativa, você pode fazer isso automaticamente usando um equipamento de acesso (edge device).

Depois isso, você obtém acesso aos dados analíticos onde todas as informações relacionadas à sua base instalada são apresentadas de foram transparente no formato de poderosos insights e gráficos.  Dados analíticos fornecem a você toneladas de informações, tais como uma visão geral de todos os equipamentos e quais equipamentos não estão mais disponíveis.

Isso reduz a complexidade e os esforços de manutenção, e muito mais.

Os benefícios do monitoramento da saúde com o Protocolo de Comunicação HART

Outra maneira poderosa de usar o Protocolo de Comunicação HART e a IIoT é o monitoramento da saúde. Por exemplo, o Netilion Health é uma das soluções objetivas que oferecem informações sobre equipamentos da Endress+Hauser e de terceiros.

Não importa se você usa cabos ou não, seu gateway HART/WirelessHART pode ser conectado a um equipamento de acesso (edge device). Ele irá se comunicar com segurança com a solução na nuvem e oferecer todas as informações de saúde não importa onde você estiver.

Na página de visão geral, você pode observar os status de todos os seus equipamentos baseados em NAMUR NE 107. Quando um equipamento alertar para um diagnóstico ou falha, você pode ir mais a fundo nas informações fornecidas pelo equipamento e entender qual o problema e como ele pode ser remediado.

E não só isso, você também tem um histórico dos status do equipamento e pode ver quando e com que frequência os eventos ocorreram, lhe dando uma imagem clara da situação. Você nunca pensou que poderia ser simples assim, não é?

Agora, fica claro que uma situação similar à minha medição de nível poderia ser facilmente evitada se a empresa tivesse instalado um sistema de saúde para monitorar o status do equipamento. Isso teria economizado muito tempo para resolver o problema e economizado bastante dinheiro ao evitar o tempo de inatividade não programado.

Pois é, é simples assim!