Tudo sobre o protocolo de comunicação HART e a Internet Industrial de Coisas.
Equipamentos de campo HART nos oferecem inúmeros dados de alto nível, mas ainda há empresas que deixam esses dados parados no campo. Como encontrar uma solução?
Temos uma tendência a acreditar que nossas empresas estão longe das inovações que surgem constantemente. Há muitas preocupações em relação à adoção ou não dessas novas tecnologias e uma delas está relacionada ao custo de modernização da fábrica para que esteja pronta para as novidades.
Uma desvantagem é que muitas pessoas nem querem começar a conversar sobre as possibilidades de aplicar uma nova solução. Uma vantagem é que há pessoas como você! Sim, estou falando com você que está lendo esse arquivo agora.
Mesmo que você ainda tenha algumas dúvidas sobre a nova Internet Industrial de Coisas, você está aberto para saber mais sobre os benefícios e, é claro, tem liberdade para fazer um teste dependendo do quanto a solução é simples e acessível, certo?
Estou contente que você está aqui hoje. Vejamos juntos como o protocolo de comunicação HART ainda oferece informações importantes e quais as possibilidades de ter uma integração de baixo custo em nuvem IIoT com seus equipamentos HART de campo.
Fique por aqui, pegue algo refrescante para beber e deixe-me contar como reforçar sua fábrica usando os equipamentos de campo HART e as interfaces HART.
Um dia em uma fábrica com 4 a 20 mA.
Foi um dia chuvoso e tive a sensação de que ele seria bem tranquilo, sem muitas ligações da operação. Adivinha? Mal sabia eu que eu estava errado. Esse foi um daqueles dias em que tudo decide dar errado ao mesmo tempo.
Eu trabalhava na equipe de manutenção e a maior parte do tempo fazia tarefas rotineiras, como calibração, limpeza de equipamentos, instalação de itens novos e conversar com o operador. Sim, eu me vejo muitas vezes tentando provar porque o medidor de vazão estava medindo corretamente e o problema era com o processo.
As vezes recebíamos chamadas de emergência quando um equipamento não estava funcionando e tínhamos que descobrir o que estava acontecendo o quanto antes . Geralmente, a equipe de manutenção estava familiarizada com todos os bugs e problemas comuns que aconteciam com frequência.
Voltando a aquele dia chuvoso, eu não queria ir para o campo que estava chovendo bastante. Além disso, alguns estagiários estavam comigo e a maior parte da equipe estava fora em treinamento. Mais tarde nesse mesmo dia, recebi uma ligação de um operador preocupado com a medição de nível.
Eu fui verificar o que estava acontecendo e fiquei encharcado. Peguei todas as ferramentas que tinha e fui até o local. Esse transmissor de nível LT-305 estava localizado no final da fábrica, longe de onde eu estava, é claro. No caminho, recebi outra mensagem da operação dizendo que eles estavam operando o processo sem o ponto de medição.
Vi que era uma ligação séria e então me apressei para chegar lá o mais rápido que possível. Quando me vi em frente ao equipamento, tive minha primeira surpresa, não havia configuração local. O operador explicou que a medição estava variando e que ele não tinha informação sobre o nível.
Depois, para descobrir o que estava acontecendo, peguei o configurador de campo da minha caixa de ferramenta para ler os dados do equipamento, minha segunda surpresa. A configuração de campo estava ficando sem bateria e eu não podia verificar qual seria o problema provável com o equipamento.
A solução foi tentar recarregar um pouco o configurador de campo e voltar lá. Acho que você já sabe o que aconteceu, certo? A operação estava executando o processo sem uma medição de nível precisa e eles não sabiam que o nível estava alto demais e depois a chave de nível funcionou perfeitamente desligando o processo e parando a produção.
Como um ótimo dia chuvoso para a equipe de manutenção.
O que é protocolo de comunicação HART?
Você já se viu em uma situação como a da história acima? Tenho certeza que sim. Esse problema pode ser solucionado rapidamente, coletando os dados do equipamento a partir do campo. Mesmo que os equipamentos de campo estivessem se comunicando usando 4 a 20 mA, todos eles tinham um protocolo de comunicação HART e não o usaram.
O protocolo HART não é uma novidade, mas há vários desses dispositivos instalados em diferentes setores industriais, mas o básico ainda não está claro para todos. HART significa Highway Addressable Remote Transducer Protocol e foi desenvolvido em meados dos anos 80. Somente em 1986, o protocolo de comunicação HART se tornou um protocolo aberto, antes ele era um protocolo proprietário.
Ele é um tipo de protocolo híbrido onde temos o digital e o analógico juntos, o protocolo HART se comunica através de um 4 a 20 mA tradicional, talvez até mais velho que você e eu, mas ainda uma comunicação confiável. O protocolo HART foi desenvolvido através do Bell-202 usando-o para modular e desmodular usando modulação por chaveamento de frequência (FSK) trabalhando a 1200 bps.
O sinal é composto de duas frequências diferentes, 1200 Hz e 2.200Hz para representar “1” e “0”. Onde o mestre consegue se comunicar com o subordinado sem qualquer interrupção no 4 a 20 mA. Resumindo, essa é uma explicação sobre o protocolo HART, mas há mais coisas que podemos explorar talvez em outra oportunidade, como o comando HART, HART Multi-drop e assim por diante.
Qual a diferença entre o protocolo HART e os novos protocolos de campo digitais?
Os equipamentos de campo HART oferecem um nível de dados similar aos novos protocolos digitais. No entanto, a diferença neste caso é que a solução digital envia os dados de qualquer modo, independentemente de você usá-los ou não e alguns equipamentos HART são perdidos no campo com todos esses dados com eles.
Todos os equipamentos com protocolo de comunicação HART oferecerão o gerenciamento de equipamento inteligente (IDM) também disponível em equipamentos PROFIBUS, FOUNDATION Fieldbus dentre outros digitais. A maneira digital de ler todas as informações dos equipamentos HART não é muito popular, estou falando no multi-drop. No entanto, há outras possibilidades de recuperar essas informações valiosas do campo.
Resumindo, respondendo à pergunta sobre a diferença entre os equipamentos HART e Digitais. Não há diferença em relação ao nível de informações que você pode obter de seu equipamento de campo, toda solução fornecerá os mesmos dados em relação ao estado do equipamento.
Uma desvantagem é a maneira padrão usada onde os equipamentos HART são instalados, o sistema de controle somente lê o 4 a 20 mA, diferente de uma rede de campo convencional com equipamentos digitais. A vantagem é que atualmente temos uma maneira cabeada e sem fio de obter esses dados do campo e transformá-los em insights relevantes, como ao usar o Netilion Health.
Que tipos de interfaces HART posso usar em minha solução em Nuvem IIoT?
Tenho certeza de que você já viu uma situação similar ao transmissor de nível que falei no início do artigo que poderia ser evitada. Gostaria de compartilhar duas possibilidades de recuperar os dados IDM dos equipamentos de campo HART sem um investimento muito alto ou modificação de sua fábrica.
Antes de tudo, gostaria de dizer que sem fio é a maneira mais fácil de coletar essas informações. Você acrescenta o adaptador WirelessHART aos seus equipamentos de campo e ele transfere todos os dados para o gateway WirelessHART. Esse gateway WirelessHART, como o SWG70 da Endress+Hauser, pode ser integrado ao equipamento Edge e fornecer todos esses dados para a computação em nuvem IIoT.
Comunicação sem fio já é uma solução consolidada em diferentes setores industriais; você pode encontrar vários casos em que os usuários finais já estão usando essa tecnologia para muitas possibilidades diferentes. Gostaria de dizer que sem fio é vida. Quero dizer, é como pensar em viver sem WiFi, não é possível, certo? Eu acredito que não.
Em segundo lugar, se você ainda não está familiarizado com as coisas sem fio, há uma ótima maneira de conectar seus equipamentos de campo à nuvem IIoT. Sim, gateways HART são uma das maneiras de derivar a comunicação HART da malha 4 a 20 mA e integrá-la a uma plataforma IIoT, como a Netilion.
É claro que, dependendo da quantidade e da complexidade, o gateway HART pode representar um investimento um pouco maior do que uma solução sem fio. O que você deve considerar é que o retorno sobre o investimento ao implantar esse tipo de solução em sua fábrica pode ser pago em alguns meses.
Por exemplo, gostaria de mencionar o SFG250, o gateway Ethernet HART como um exemplo excepcional para implantar a IIoT em sua fábrica. HART através de Ethernet é uma das maneiras mais simples de ler esses dados sem ter dor de cabeça ao final do dia.
Devo ter uma solução Internet Industrial de Coisas em minha fábrica?
Vou responder com outra pergunta, por que não? Como pudemos ver aqui, a Internet Industrial de Coisas não está tão distante de você como imaginou. Os benefícios dos serviços de IIoT são claros; você pode aproveitar as diversas vantagens de implantá-los em sua fábrica.
Por exemplo, a IIoT pode ajudá-lo a ter uma visão clara de sua fábrica. Você sabia que cerca de 30% dos ativos em suas fábricas já estão obsoletos? Usando um dos serviços de IIoT, é possível registrar seus equipamentos manualmente, de forma natural, criando uma versão digital idêntica na nuvem ou fazer isso através do equipamento Edge de forma automática.
Depois você tem acesso aos dados analíticos onde poderá ver de forma transparente através de ideias valiosas e gráficos, todas as informações sobre sua base instalada. Isso oferece milhares de informações, por exemplo, qual equipamento não está mais disponível, uma visão geral de todos os equipamentos, redução da complexidade e do esforço de manutenção dentre outras coisas.
Os benefícios do monitoramento de diagnósticos com o protocolo de comunicação HART
Outra maneira potente de usar o protocolo de comunicação HART e IIoT é o monitoramento de saúde do equipamento. Por exemplo, o Netilion Health e uma das soluções mais práticas que fornece informações sobre equipamentos Endress+Hauser e de terceiros também.
Quando você escolhe usar a tecnologia sem fio ou cabeada usando um gateway HART, ele será conectado ao equipamento Edge. Ele se comunicará de forma segura com a solução na nuvem e fornecerá todas as informações de saúde onde quer que você esteja.
Na página de características gerais, você poderá ver todas as condições dos equipamentos com base na NAMUR NE 107. Quando algum equipamento está mostrando um diagnóstico ou falha, você pode analisar as informações fornecidas a partir do equipamento, compreender o problema e a correção para solucioná-lo.
Além disso, há um histórico sobre a condição do equipamento e você pode ver quando os eventos ocorreram em intervalos diferentes, dando assim uma imagem clara da situação. Você nunca imaginou que seria tão simples assim, não é mesmo?
Agora, é claro que uma situação como a da medição de nível poderia ser evitada se a empresa tivesse um sistema em nuvem para monitorar as condições do equipamento onde quer que eles estejam. Pode economizar tempo para solucionar um problema e economizar dinheiro evitando tempo de parada não planejado.
Sim, simples assim!