ISA SP 100 y Wireless HART

Jhon Jairo Padilla Aguilar, PhD.

Estándar ISA 100 Es un grupo de trabajo de la ISA establecido en 2005 para

estandarizar comunicaciones inalámbricas en sistemas de automatización y control

Se enfoca en el campo de trabajo

Partes del estándar ISA 100

Visión de Futuro en redesIndustriales Inalámbricas

Sate

llite

Opt

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Wav

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WiM

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Cel

lula

r

Oth

ers

Control Network

Network Common Interface

T

T=Protocol Translator

Visión: Integrated Wireless

Aplicaciones de redes inalámbricas industriales

Nueva conectividad a dispositivos existentes

Componentes de una red inalámbrica industrial

Distancias cubiertas

Topología en Estrella Ventajas: Bajo consumo de energía Bajo retardo Rapidez de búsqueda

Desventajas: No redundancia distancias cortas

Topología en Malla (Mesh) Ventajas: Red redundante Mayor confiabilidad Distancias mayores

Desventajas: Alto consumo de energía Lentitud en la búsqueda Mayores retardos

Red Mallada

Consumo de batería (hoy en día)

Búsqueda inalámbrica según número de dispositivos

Evolución de los estándares en redes industriales

De qué se ocupa ISA 100 11a Se enfoca en necesidades de monitoreo periódico y

control de procesos Situaciones donde Retardos de 100mseg son tolerables

Características de ISA SP 100 11a Bajo consumo de energía Capacidad de tener grandes cantidades de

sensores/actuadores Uso de comunicaciones inalámbricas Seguridad y gestión de red escalables (muchos elementos

interconectados) Robustez ante interferencias Coexistencia con otros dispositivos inalámbricos

cercanos Interoperabilidad con otros dispositivos ISA 100

Usos de ISA 100 11a

Relación de ISA 100 11a con Wireles Hart Wireless HART sólo estándariza la transmisión de

mensajes HART ISA SP 100 11a soporta diferentes protocolos mediante

una única infraestructura inalámbrica: HART, Profibus, Modbus, Foundation Fieldbus, etc.

Soporta niveles de rendimiento que permiten la automatización de plantas y no sólo procesos

Comparativo ISA 100 11ª con WirelessHART

ISA SP100.11a

Wireless HART

ISA SP100.11a

Wireless HART

Relación de ISA 100 11ª con ZigBee ISA 100 tiene fortaleza industrial: Confiabilidad (detección de errores mejorada, Salto de frecuencias) Usa TDMA y soporta QoS Seguridad

Diseñado para flujos desde los sensores hasta los niveles altos de la red

Define una arquitectura de sensado inalámbrico industrial completa

ISA SP 100 11a soporta diferentes protocolos mediante una única infraestructura inalámbrica: HART, Profibus, Modbus, Foundation Fieldbus, etc.

Igual que Zigbee, ISA 100 está diseñado para bajo consumo de potencia y utiliza Routers que optimizan el consumo de baterías.

Establecimiento de QoS mediantecontratos

Contrato ISA100.11

Acuerdo entre el gestordel sistema y el dispositivode campo

-Asignación de recursospara proveer el nivel de servicio para el dispositivo.

- Ruta

- Retardo

- Prioridad

-Permite la abstracción de métricas de rendimientode redes complejas

Arquitectura de Red ISA 100 11ª

Stack de Protocolos de ISA 100 11a

Tecnologías base de ISA 100 y WirelessHARTISA SP100 y WirelessHART: Interfaz radio IEEE802.15.4 en la banda ISM de 2.4 GHz Salto de Frecuencias sobre 16 canales MAC libre de conflictos FDMA/TDMA Seguridad extremo a extremo Transporte confiable extremo a extremo Control Centralizado:

Network Manager NM Security Manager

WirelessHART Todos los datos se enrutan mediante un Gateway/access point Soporta el protocolo HART para comunicación con los dispositivos de campoISA SP100 Caminos directos entre nodos 6LoWPAN IPv6 sobre redes de sensores (arquitectura mesh)

Soporta múltiples protocolos de campo

Capa Física en SP 100 y Wireless HART

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Ambos, ISA SP100 y WirelessHART usan: Time Synchronized Mesh Protocol (TSMP) Frequency hopping sobre 16

canales MAC basado en FDMA/TDMA

libre de conflictos Transmisión Multi-camino

(Enrutamiento gráfico con dos caminos independientes)

Control centralizado de la red

Dust Network ha reportado confiabilidades de transmisión del 99.9995% durante 26 días 44 nodos 33 packets/15 min 1kbit/s access point

Red Wireless HART

Arquitectura de Protocolos HART

Red con convergencia ISA100.11a y ISA100.12

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Estandar IEEE 802.15.4

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