1. República Bolivariana de Venezuela
Ministerio del Poder Popular para la Educación Universitaria
Universidad Politécnica Territorial Agroindustrial del Estado Táchira
Programa Nacional de Formación en Electricidad
Catedra: Taller de Electricidad
INSTRUMENTACIÓN INDUSTRIAL - TRANSMISORES
Realizado por:
Márquez M. Ángel Eduardo, C.I: V-20.426.555
Barazarte M. Robert Enrique, C.I: V-15.940.931
Jose Gregorio Serna, C.I: V-16.123.341
Profesor:
Ing. Iván Ali Guerra Fiallo
Septiembre 2023
2. TABLA DE CONTENIDO
INTRODUCCIÓN................................................................................................................3
GENERALIDADES TRANSMISORES......................................................................................4
1. TRANSMISORES NEUMÁTICOS...................................................................................5
2. TRANSMISORES ELECTRONICOS.................................................................................5
3. TRANSMISORES DIGITALES ........................................................................................6
3.1 TRANSMISOR INTELIGENTE CAPACITIVO ................................................................7
3.2 TRANSMISOR INTELIGENTE PIEZORESISTIVO ..........................................................8
3.3 VENTAJAS E INCONVENIENTES ...............................................................................8
4. TRANSMISIÓN DE SEÑALES POR RADIO .....................................................................9
5. COMUNICACIONES..................................................................................................10
5.1 PROTOCOLOS SERIE .............................................................................................11
5.2 PROTOCOLOS HÍBRIDOS.......................................................................................13
5.3 PROTOCOLOS ABIERTOS.......................................................................................14
6. COMPARACIÓN DE TECNOLOGÍAS DE TRANSMISIÓN................................................16
7. TABLA COMPARATIVA DE TRANSMISORES................................................................16
CONCLUSIONES...............................................................................................................18
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS .......................................................................................19
3. INTRODUCCIÓN
Las primeras maquinas simples sustituían una forma de esfuerzo en otra forma que fueran
manejadas por el ser humano. En 1801, la patente de un telar automático utilizando tarjetas
perforadas fue dada a Joseph Mrie Jacquard, quien revoluciono la industria textil.
El Control de los primeros procesos industriales se basó en la habilidad de los operadores
(control manual). En los años siguientes, la aparición de los controladores locales permitió al
operador manejar varios lazos de control, pero subsistía aun el problema de recolección de
datos. Los controladores locales son aún muy útiles, asi como también resistentes y simples.
Sin embargo, debido a que están directamente relacionados con el proceso y por lo tanto
están diseminados a través de todo el proceso en las plantas o fábricas, obviamente hace que
el realizar mantenimiento y ajustes en dichos instrumentos demande mucho tiempo.
Ahora bien, la evolución de las señales de transmisión hacia la digital, propiciada por la
irrupción de los microprocesadores, ha permitido satisfacer dichas necesidades. Las señales
neumática y electrónica se utilizan cada vez menos en beneficio de la señal digital, por las
ventajas que ésta ofrece en exactitud, en facilidad de comunicaciones y en grabación de la
memoria histórica de las variables de proceso. La señal neumática ha quedado prácticamente
relegada a su uso en las válvulas de control y en los posicionadores electro-neumático y dígito-
neumático.
Dentro de la evolución de la instrumentación cabe destacar la aparición en 1983, por parte
de la firma Honeywell, del primer transmisor digital denominado "inteligente" (smart
transmiser), término que indica que el equipo tiene incorporadas funciones adicionales que
se añaden a las propias de la medida y transmisión exclusiva de la variable. Y en 1986 aparece
en el mercado el primer aparato que transmite directamente una señal digital al receptor, al
que pronto sigue el transmisor digital.
Los transmisores, también denominados transductores, sirven para convertir las magnitudes
físicas clásicas en una señal eléctrica. Es decir, los transductores se utilizan principalmente en
instrumentos de medición electrónicos
Los transmisores son instrumentos que captan la variable de proceso y la transmiten a
distancia a un instrumento receptor indicador, registrador, controlador o combinación de
estos. Existen varios tipos de señales de transmisión: neumáticas, electrónicas, digitales,
hidráulicas y telemétricas. Según el tipo de señal se clasificarán los transmisores.
4. GENERALIDADES TRANSMISORES
Los transmisores son instrumentos que captan la variable de proceso y la transmiten a
distancia a un instrumento receptor indicador, registrador, controlador o combinación de
estos. Existen varios tipos de señales de transmisión: neumáticas, electrónicas, digitales,
hidráulicas y telemétricas. Según el tipo de señal se clasificarán los transmisores.
Los transmisores captan la variable de proceso a través del elemento primario y la transmiten
a distancia en forma de señal neumática, electrónica, digital, óptica, hidráulica o por radio.
La señal neumática es de 3 a 15 psi (libras por pulgada cuadrada) (equivale a 0,206-1,033 bar
o 0,21-1,05 kg/cm2) adoptada en Estados Unidos y los países de habla inglesa, o 0,2-1 bar
(20-100 kPa) empleada en los países que utilizan el sistema métrico decimal. La señal
electrónica normalizada es de 4 a 20 mA de corriente continua, si bien se utilizan de 1 a 5 mA
c.c., de 10 a 50 mA c.c. y de 0 a 20 mA c.c.
La señal digital consiste una serie de impulsos en forma de bits. Cada bit consiste en dos
signos, el 0 y el 1 (código binario), y representa el paso (1) o no (0) de una señal a través de
un conductor. Si la señal digital que maneja el microprocesador del transmisor es de 32 bits
entonces puede enviar 32 señales binarias (0 y 1) simultáneamente.
La señal hidráulica se utiliza cuando son necesarias presiones elevadas para el accionamiento
de pistones hidráulicos en elementos finales de control.
Las señales de radio se emplean para la transmisión en ambientes hostiles (altas
temperaturas, terrenos muy accidentados) y a grandes distancias (industria del petróleo). Las
necesidades de los usuarios son el motor que impulsa el desarrollo de la instrumentación.
Entre estas necesidades se encuentran:
• Aumento de la productividad.
• Aumento de la calidad del proceso.
• Repetibilidad de características de los productos fabricados. Es decir, el cliente no
recibe un producto con mayor calidad de la indicada en sus especificaciones ni debe
reclamar por recibir un producto de peor calidad de la especificada (normas ISO 9000).
• Reducción de los costes de fabricación (ahorro energético, etc.).
• Seguridad (se evitan malas maniobras que pueden causar pérdidas de producto).
• Normalización de los instrumentos.
Los elementos de transmisores y señales, durante a lo largo del tiempo se ha observado una
evolución significativa, pasando de análogos a digitales, con el objetivo de comunicarse con
el instrumento local o remotamente y aprovechar, al máximo, todas las potencialidades que
ofrecen los microprocesadores. Este desarrollo tiende hacia la creación de protocolos
abiertos que permitan el intercambio de instrumentos de diferentes fabricantes.
La exactitud que se consigue con las diferentes señales de transmisión es:
• ± 0,5% en los transmisores neumáticos.
• ± 0,3% en los transmisores electrónicos.
• ± 0,15% en los transmisores "inteligentes" con señal de salida de 4 a 20 mA c.c.
• ± 0,1% en los transmisores digitales.
5. 1. TRANSMISORES NEUMÁTICOS
Los transmisores neumáticos se basan en el sistema tobera-obturador que, mediante bloques
amplificadores con retroalimentación por equilibrio de movimientos o de fuerzas, convierte
el movimiento del elemento primario de medición a una señal neumática de 3-15 psi (libras
por pulgada cuadrada) o bien su equivalente en unidades métricas 0,2-1 bar (0,2-1 Kg/cm2)
(20-100 kPa), siendo su exactitud del orden del ± 0,5%.
Figura 1. Transmisor Neumático
Los transmisores neumáticos, al tener el diámetro de la tobera muy pequeño, del orden de
0,1 a 0,2 mm, son susceptibles de mal funcionamiento debido a las partículas de aceite o
polvo que puedan tapar la tobera. Este problema de mantenimiento, unido al hecho de que
no pueden guardar las señales de planta, hace que se utilicen cada vez menos.
Análogamente a los instrumentos neumáticos, no pueden guardar las señales de planta, y
además son sensibles a vibraciones, por cuyo motivo su empleo ha ido disminuyendo.
2. TRANSMISORES ELECTRONICOS
Basados en detectores de inductancia, o utilizando transformadores diferenciales o circuitos
de puente de Wheatstone, o empleando una barra de equilibrio de fuerzas, convierten la
señal de la variable a una señal electrónica de 4-20 mA c.c. Su exactitud es del orden del ±
0,5%.
Figura 2 Transmisores Electrónicos
El transmisor electrónico se alimenta con una fuente de 24 V c.c. y un circuito de dos hilos.
El receptor dispone de una resistencia de 250 ohms conectada en los bornes de entrada. De
6. este modo, si la señal de salida del transmisor varía de 4 mA c.c. a 20 mA c.c., se obtendrán
las siguientes tensiones en los bornes de entrada al receptor:
250 ohmios × 4 mA c.c. = 1.000 mV = 1 V
250 ohmios × 20 mA c.c. = 5.000 mV = 5 V
Es decir, de 1 V c.c. a 5 V c.c. y no se pierde tensión en la línea ya que la resistencia de 250
ohms está conectada justo a la entrada del receptor.
3. TRANSMISORES DIGITALES
Cuando apareció la señal digital aplicable a los transmisores, mejoró notablemente la
exactitud conseguida en la medida. La señal del proceso es muestreada a una frecuencia
mayor que el doble del de la señal (teorema de muestreo de Nyquist-Shannon) y de este
modo, la señal digital obtenida consiste en una serie de impulsos en forma de bits.
Cada bit consiste en dos signos, el 0 y el 1 (código binario), y representa el paso (1) o no (0)
de una señal a través de un conductor. Si la señal digital que maneja el microprocesador del
transmisor es de 8 bits entonces puede enviar 8 señales binarias (0 y 1) simultáneamente.
Como el mayor número binario de 8 cifras es:
11111111 = 1 + 1×21 + 1×22 + 1×23 + ... + 1×27 = 255
se sigue que la exactitud obtenida con el transmisor debida exclusivamente a la señal digital
es de: (1/255) × 100 = ± 0,4%
Si la señal es de 16 bits entonces puede manejar 16 señales binarias (0 y 1). Siendo el mayor
número
binario de 16 cifras:
1111111111111111 = 1 + 1×21 + 1×22 + 1×23 + ... + 1×215 = 65.536
se sigue que la exac tud debida exclusivamente a la señal digital de 16 bits es de: (1/65.536)
× 100 = ± 0,0015%
Y si la señal es de 32 bits entonces puede manejar 32 señales binarias (0 y 1), siendo el mayor
número binario de 32 cifras
111111....1111111111 = 1 + 1×21 + 1×22 + 1×23 + ... + 1×231 = 8.589.833.772
se sigue que la exactitud debida exclusivamente a la señal digital de 16 bits es de:
(1/8.589.833.772) × 100 = ± 0,00000000116%
El concepto de inteligencia quizás se desarrolló en el año 1905 en una batalla naval en el
estrecho de Tsushima donde se enfrentaron dos formaciones navales clásicas con los buques
en fila y el fuego por las bandas (articulo editorial de la revista Automática e Instrumentación
de febrero de 1991). Mientras los buques de uno de los contendientes disparaban a
discreción, en el otro contendiente sólo disparaba un buque y cuando hizo blanco en la
columna enemiga, señaló el ángulo de tiro en un disco visible. De este modo, los buques de
dicho bando emplearon toda su potencia de fuego de modo efectivo y al primer intento.
7. El término "inteligente" (smart) indica que el instrumento es capaz de realizar funciones
adicionales a la de la simple transmisión de la señal del proceso. Estas funciones adicionales
pueden ser:
• Generación de señales digitales.
• Comunicabilidad.
• Uso de otros sensores tales como de presión y temperatura para compensar las
variaciones del fluido y conseguir una mayor exactitud.
• Cambio fácil de rangos. La "inteligencia" se aplica también a otras variables, tal como
la temperatura donde el transmisor puede trabajar con distintas sondas de resistencia
y termopares y diversos campos de medida, gracias a la linealización de las escalas y
a la compensación de la unión fría que aporta el microprocesador.
El transmisor con señal de salida enteramente digital de Honeywell, aparecido en el año 1986,
proporcionó un aumento de la exactitud del lazo de control del orden del 0,75%, al eliminar
los convertidores A/D (analógico digital) del transmisor y el D/A (digital-analógico) del
receptor (indicador, registrador o controlador). El término "smart" no puede aplicarse al
transmisor que sólo posee comunicabilidad digital (mediante un convertidor A/D), pero
carece de funciones adicionales tales como corrección automática de la presión y temperatura
del fluido de proceso.
Hay dos modelos básicos de transmisores digitales inteligentes, el capacitivo y el de silicio
difundido.
3.1 TRANSMISOR INTELIGENTE CAPACITIVO
El sensor capacitivo está basado en la variación de capacidad que se produce, en un
condensador formado por dos placas fijas y un diafragma sensible interno y unido a las
mismas, cuando se les aplica una presión o presión diferencial a través de dos diafragmas
externos. La transmisión de la presión del proceso se realiza a través de un Fluido (aceite) que
rellena el interior del condensador.
El desplazamiento del diafragma sensible es de sólo 0,1 mm como máximo. Un circuito
formado por un oscilador y demodulador transforma la variación de capacidad en señal
analógica. Ésta, a su vez, es convertida a digital y pasa después a un microprocesador
"inteligente" que la transforma a la señal analógica de 4-20 mA c.c y alimenta las
comunicaciones digitales.
Figura 3 Transmisor inteligente Capacitivo
8. 3.2 TRANSMISOR INTELIGENTE PIEZORESISTIVO
El sensor piezoresistivo está fabricado a partir de una delgada película de silicio y utiliza
técnicas de dopaje para generar una zona sensible a los esfuerzos. Se comporta como un
circuito dinámico de puente de Wheastone que incorpora un microprocesador.
Cuando no hay presión, las tensiones E1 y E2 son iguales y, al aplicar la presión del proceso,
RB y RC disminuyen su resistencia y RA y RD la aumentan, dando lugar a caídas de tensión
distintas y a una diferencia entre E1 y E2. Esta diferencia se aplica a un amplificador de alta
ganancia que controla un regulador de corriente variable. Un margen de corriente continua
de 3 a 19 mA con 1 mA del puente produce una señal de salida de 4 a 20 mA c.c. Esta corriente
circula a través de la resistencia de realimentación RFB y eleva E1 a una tensión equivalente
a E2 y reequilibra el puente. Como la caída de tensión producida a través de RFB es
proporcional a RB, esta resistencia fija el intervalo de medida (span) del transductor. El cero
del instrumento se varía intercalando resistencias fijas en el brazo izquierdo del puente (cero
basto) y un potenciómetro en el brazo derecho (cero fino).
El elemento de medida incorpora tres sensores: presión diferencial, temperatura y presión
estática.
El cuerpo del medidor y la caja electrónica son muy robustos y resisten vibraciones, corrosión
y humedad.
Figura 4 Transmisor inteligente piezoresistivo
3.3 VENTAJAS E INCONVENIENTES
VENTAJAS
• La calibración se ve facilitada por la "inteligencia" proporcionada por el
microprocesador incorporado en el instrumento.
9. • Los datos que proporcionan correcciones precisas de las no linealidades de los
sensores ante las variaciones en la temperatura y en la presión ambiente se guardan
digitalmente en una EPROM (son las siglas de Erasable Programmable Read-Only
Memory ).
• Mientras el elemento primario no se averíe, el transmisor inteligente tiene una vida
útil casi ilimitada.
• La calibración se lleva a cabo para una gran variedad de temperaturas ambientes, y la
temperatura interna del transmisor es registrada en la memoria EPROM
• La calibración se realiza para un total de 125 medidas o más en el transmisor.
• Proporciona, una gran estabilidad de calibración cuando el instrumento está
trabajando en campo.
• La exactitud de los instrumentos digitales puede alcanzar el ± 0,1%.
• Cambio automático del campo de medida
• Compensación de las variaciones de temperaturas y tensiones de referencia de los
transmisores y autoajuste desde el panel de control.
• Grabación de datos históricos. La señal digital permite guardar los datos y analizarlos
con más detalle posteriormente.
• Fácil mantenimiento.
• Excelente relación entre señal máxima, señal mínima o dinámica de medida
(RangeabilityAutocalibración por variaciones del proceso, suplen las operaciones del
ajuste del cero y del 100 de los instru mentos y es mas fácil de corregir.
• Autodiagnóstico de sus partes electrónicas internas
• Se emplea un Comunicador portátil, que permite visualizar la señal de salida, los datos
de configuración, el margen de funcionamiento y otros parámetros, además de
cambiar los ajustes del campo de medida
• Pueden conectarse a un procesador portátil (PC)
DESVENTAJAS
• La normalización de las comunicaciones digitales no está plenamente resuelta
• Dependiendo de la frecuencia de la señal, la Respuesta frecuencial será defectuosa y
será transmitida con poca fidelidad, debido al retardo inherente del microprocesador
que debe realizar secuencialmente diferentes acciones de cálculo
• En algunos casos deben emplearse instrumentos clásicos analógicos que son de
respuesta mucho más rápida.
4. TRANSMISIÓN DE SEÑALES POR RADIO
Es utilizado en instalaciones industriales típica de control de procesos donde existen
sensores, transmisores y multitud de hilos que comunican la señal electrónica de 4-20 mA c.c.
al panel de control o bien, en el caso de control digital, un hilo por el que circulan en serie las
señales de la planta; es necesaria cuando el entorno es hostil, o se requiere transmitir señales
a gran distancia.
10. 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
mA c.c y esta consiste en utilizar señales de 902-928 MHz en la banda ISM moduladas en
dispersión, es decir, se varía intencionadamente la frecuencia de la señal transmitida, lo que
reduce la intercepción no autorizada y la coexistencia de señales parecidas en la frecuencia.
Es muy beneficioso, ya que, la distancia de operación entre el emisor y el receptor puede ser
de unos 70 a 1000 metros sin línea de visión directa y de unos 1.000 metros a 30 Km en
espacios abiertos.
Figura 5 Equipamiento Transmisor por radio.
Algunas ventajas adicionales de este sistema de transmisión son:
• Ahorro en instalación por cable que varía entre 30 a 120 €/metro
• Un arranque más rápido de la instalación
• Cubre distancias de transmisión en zonas sin obstáculos de hasta 600 m
• Una exactitud del ± 0,1%
• Una fiabilidad gracias a la larga vida de la batería (5 años) y al software de
autocomprobación de los aparatos
• Las señales de proceso transmitidas por radio son típicamente digitales.
5. COMUNICACIONES
Las comunicaciones entre los instrumentos de proceso y el sistema de control se basan en
señales analógicas neumáticas (0,2-1 bar utilizadas en pequeñas plantas y en las válvulas de
control), electrónicas de 4-20 mA c.c. y digitales, siendo estas últimas capaces de manejar
grandes volúmenes de datos y guardarlos en unidades históricas, las que están aumentando
día a día sus aplicaciones. Una Arquitectura básica de las redes de comunicación industrial se
puede observar en la figura.
11. Figura 6 Diagrama de comunicaciones
La exactitud de las señales digitales es de unas 10 veces mayor que la señal clásica de 4-
20 mA c.c. En lugar de enviar cada variable por un par de hilos (4-20 mA c.c.), transmiten
secuencialmente las variables a través de un cable de comunicaciones llamado bus. El término
bus indica el transporte secuencial de señales eléctricas que representan información
codificada de acuerdo con un protocolo.
5.1 PROTOCOLOS SERIE
Las comunicaciones entre instrumentos se iniciaron con el puerto serie, por el cual se puede
realizar la configuración de este, ver diagnósticos, tendencias, etc.
Las interfases serie más extendidas son:
RS-232: con 25 años de antigüedad, es la interfase para aplicaciones de comunicaciones de
datos. Básicamente es una configuración eléctrica no equilibrada para la transmisión de
señales digitales en una banda base simple. Dispone de tres conductores: uno de transmisión,
otro de recepción y un tercero de retorno de corriente común para ambos tipos de datos, que
constituye la fuente principal de limitaciones de este tipo de interfase.
Figura 7 Conexiones RS-232 z diagrama de comunicación
Algunas características de este tipo de comunicación serian:
12. • El cable actúa como una antena que no sola- mente irradia señales a los circuitos
próximos, sino que también es susceptible de recibir señales no deseadas procedentes
de fuentes externas
• Los datos se transmiten en lógica negativa, es decir, los "unos" se traducen en una
tensión continua negativa y los "ceros" en una tensión continua positiva
• La tensión más comúnmente utilizada es ± 12 V c.c.
• La distancia máxima de transmisión entre el equipo de transmisión de datos (DTE) y
el equipo de comunicación de datos (DCE) es de unos 15 m y la velocidad de
transmisión máxima es de 20 Kbau- dios (9.200 baudios en el entorno industrial) (1
baudio = bit/segundo).
Figura 8 Diagrama de pines/conector RS-232
RS-422: Apareció en 1978, diseñado para satisfacer las demandas de mayor distancia y
velocidad de transmisión. Sin embargo, no ha alcanzado el grado de utilización que cabía
esperar debido, probablemente, a que gran parte de las comunicaciones serie se realizan en
entornos eléctricamente limpios como oficinas, donde, además, los equipos se hallan
próximos unos de otros. Puede alcanzar los 1200 metros, pero para la velocidad máxima de
10 Mbaudios, la distancia queda limitada a 60 m.
Figura 9 Diagrama de pines/conector RS-422
RS-485: Introducido en 1993 por Electronic Industries Association (EIA), este estándar está
diseñado para comunicaciones multipunto y se aplica cuando el número de estaciones es
menor de 32 y los requerimientos, en cuanto a cantidad de datos por segundo a transmitir,
son moderados y además sea prioritario garantizar al máximo la integridad de los datos
transmitidos. La distancia de comunicación máxima es de 1200 m y la velocidad de
transmisión 10 Mbits/s.
13. Figura 9 Diagrama de pines/conector RS-422
5.2 PROTOCOLOS HÍBRIDOS
Los protocolos híbridos utilizan el estándar analógico de comunicación 4-20 mA c.c., e
incorporan, además, un protocolo de comunicación digital, los cuales se mencionan a
continuación:
DE: Desarrollado por la empresa Honeywell, consiste en una modulación en corriente
correspondiendo al estado discreto "1" una corriente de 20 mA c.c. y al estado "0", 4 mA c.c.
Es compatible con la señal analógica 4-20 mA c.c., pero no simultáneamente. Usa un protocolo
propietario.
INTENSOR: Es un protocolo propietario de Endress & Hauser.
BRAIN: De la empresa Yokogawa y consiste en una modulación de impulsos codificados, cuyo
estado discreto "1" corresponde a la ausencia de pulsos, mientras que el estado "0"
corresponde a una secuencia de dos pulsos de subida y dos de bajada alternos con una
amplitud de 2 mA c.c. Dicha señal va modulada sobre la señal de 4-20 mA c.c., que no es
afectada ya que la señal resultante es nula.
FOXCOM: Es un protocolo propietario de la compañía Foxboro.
FSK: Desarrollado por Elsag Bailey Hartman and Braun (grupo ABB), está basado en una
modulación en frecuencia. La distancia máxima es de 1,6 Km. Es propietario.
HART: El protocolo HART (Hight way Addresable Remote Transducer) fue desarrollado
originariamente por la firma Rosemount pero, dada su gran aceptación, ha sido extendido a
muchos otros fabricantes. Rosemount creó la fundación HART a la que se han adherido
decenas de fabricantes de todo el mundo. El protocolo HART utiliza el estándar Bell 202 FSK
de codificación por cambio de frecuencia y sigue el modelo de referencia OSI (Open Systems
Interconnections) propuesto por ISO (Organización Internacional de Normalización).
MODBUS: El primer bus de campo, efectivamente abierto, utilizado ampliamente fue el
MODBUS de Gould Modicon desarrollado en 1979, que sólo disponía de los niveles 1 (físico)
y 2 (enlace). Comunica instrumentos inteligentes y sensores, puede monitorizar instrumentos
de campo mediante PCs y es ideal en aplicaciones de transmisión de señales de proceso por
14. radio. El protocolo MODBUS TCP/IP desarrollado por Schneider Automation facilita la
interoperatibilidad entre los aparatos que utilizan los códigos de funciones MODBUS.
5.3 PROTOCOLOS ABIERTOS
Los protocolos de comunicaciones abiertos importantes son el HART, World FIP, ISP,
BITBUS, INTER- BUS-S, P-NET, ECHELON y CAN. De ellos, los que usan el protocolo Fieldbus
son World FIP (usa H1 y H2) y Profibus PA (sólo usa H1). Los restantes no utilizan ninguna parte
del estándar Fieldbus y, por lo tanto, no son fieldbuses. Los buses de campo existentes en el
mercado en la actualidad son, entre otros: Lonworks, Interbus, ASI, Devicenet, CAN, P-NET,
World FIP, Profibus y Foundation Fieldbus.
Profibus: Profibus es una red abierta, muy popular en Europa, estándar e independiente de
fabricantes (interoperable). Dispone de tres perfiles de usuario: Profibus FMS (universal),
Profibus DP (rápido) y Profibus PA (orientado a la aplicación con automatización de procesos
incluso en áreas con riesgo de explosión y comunicación con equipos de campo).
El nivel físico cumple la norma IEC 1158-2 y la IEC 61158-2 y posibilita la alimentación de los
equipos por el mismo par de hilos.
Profibus está basado en el modelo de referencia OSI e implementa los niveles 1 y 2. El nivel
de usuario normaliza las funciones básicas de todos los instrumentos, de tal manera que
aparatos de distintos fabricantes son intercambiables. Todos los parámetros accesibles al
usuario como código (tag) del instrumento, unidades, descripción, alarmas, diagnósticos, etc.,
son suministrados mediante ficheros en lenguaje DDL (Device Description Languaje).
Figura 9 Enrutamiento de red Profibus
Foundation Fieldbus: Foundation Fieldbus (FF) es una tecnología de control abierta, no
propietaria, resultante de la cooperación entre fabricantes de instrumentos de control y
usuarios. Consiste en un bus de datos digital, serie y multipunto entre dispositivos de campo
y/o sistemas de un entorno industrial.
15. Figura 10 Esquema de conexión Fieldbus
Las características resumidas y las ventajas de la técnica Foundation Fieldbus (FF) son las
siguientes:
• El sistema de comunicaciones es de dos vías, es decir, es posible la lectura del valor
de una variable dada por el instrumento y también escribir datos en el instrumento,
tales como las constantes de calibración para que queden grabadas en el aparato.
• La extensión de la red Fielbus puede alcanzar tipicamente los 2 km
• Los instrumentos FF potencian el papel de los instrumentos inteligentes, al tener una
mejor respuesta dinámica y mejor exactitud.
• Pueden identificar medidas críticas en los instrumentos, por ejemplo válvulas de
control y establecer tres niveles de seguridad:
-Nivel 1: el proceso se para (tarjeta H1 o segmento asignados a cada válvula).
-Nivel 2: el operador debe intervenir inmediatamente (pocas restricciones).
-Nivel 3: el operador debe intervenir pero no hay riesgo de paro de la planta (muy
pocas restricciones).
• Interoperatibilidad de los instrumentos con certificado Fieldbus.
• Al poder situar los bloques o funciones de control (PID, etc., hasta 32 en número) en
el propio instrumento (por ejemplo, transmisor o válvula) de la planta, se consigue un
control más fiable con una mayor tolerancia a fallos y, al mismo tiempo, un sistema
de control centralizado menos complejo.
• Reducción del volumen de documentos necesarios desde la especificación de los
aparatos hasta su mantenimiento.
• Ciclo de vida del proceso mejorado (instalación, servicio y mantenimiento).
• Ahorro del 80-90% del coste de cableado de las instalaciones convencionales.
• Ahorro en la configuración y el diagnóstico de averías de los instrumentos.
• El tiempo de ensayo y de comprobación de lazos de control en la puesta en marcha
de la plan- ta se reduce en un 75-80%.
16. 6. COMPARACIÓN DE TECNOLOGÍAS DE TRANSMISIÓN
Es interesante comparar la tecnología convencional analógica y la digital de Fieldbus.
ANALOGICA DIGITAL
Está limitado a la señal 4-20 mA c.c.
que es transmitida por dos hilos para
cada variable, por lo que esto
aumenta el coste del cableado y el
coste de la puesta a punto de la
instalación, ya que deben
comprobarse individualmente cada
par de hilos de cada variable.
La comunicación bidireccional
digital permite la carga del
software de configuración de los
aparatos directamente a través del
Fieldbus, con lo que la
implantación de las últimas
revisiones del estándar se puede
efectuar sin desplazarse y sin
sustituir el aparato. Asimismo, las
comunicaciones digitales eliminan
la necesidad de la calibración
periódica de la señal analógica de
4-20 mA c.c., y las salidas del
transmisor multivariable
proporcionan la mejor medida
posible de la variable de campo.
En el actuador clásico son necesarios
más cables y más tarjetas y una labor
de puesta a punto importante para
averiguar datos adicionales de la
válvula, tales como su posición
las ventajas de la comunicación
bidireccional es la válvula de
control con su actuador
7. TABLA COMPARATIVA DE TRANSMISORES
A continuación, se presentan tres tablas de comparación de características de los transmisores
neumáticos, electrónicos, convencionales e inteligentes.
Estos últimos, en las versiones de señal de salida de 4-20 mA c.c. de señal de salida digital y
de las características del protocolo Foundation Fieldbus.
• Exactitud de transmisores
17. • Ventajas y desventajas de transmisores
• Características Foundation Fieldbus
18. CONCLUSIONES
Como se observó la tecnología en el área de los transmisores, se refiere a la colección de
herramientas que hacen más fácil usar, crear, administrar e intercambiar información. Su
importancia para los seres humanos es enorme porque les ha ayudado a adaptarse al entorno
en la resolución de problemas y hacer la vida más fácil y segura.
Se analizo las funciones de los Transmisores, la cual, es captar la variable del proceso a
través de elementos primarios y la transmiten a distancia en forma de señal neumática,
electrónica, digital, óptica, hidráulica o por radio. Estos tipos de transmisiones han
evolucionado a través de los años con el fin de aumentar la productividad y la eficiencia de las
actividades humanas, ya que nos permite realizar las tareas en menos tiempo y poder tomar
decisiones más acertadas y reducir los errores humanos. Entre otras conclusiones tenemos:
• Los transmisores de proceso son apropiados para numerosas tareas de medición
industriales en distintas aplicaciones. Supervisan bombas, registran niveles de llenado
en recipientes o realizan mediciones de caudal en tuberías.
• Se puede adaptar el proceso de manera óptima sin supervisión por parte del personal
• La comunicación de los aparatos entre sí mediante protocolos de bus de campo
permite una transmisión rápida de los datos.
• Los protocolos de comprobación proporcionan información sobre el estado de los
instrumentos instalados.
• Numerosas aplicaciones Permite realizar una lectura del valor de medición in situ y
transmitirlo a un sistema de control del proceso o un puesto de mando.
• La transmisión de datos se realiza mediante una señal analógica 4-20 mA o mediante
un protocolo bus.
• los sistemas bus HART®, PROFIBUS® PA o el bus de campo FOUNDATION™ existe la
posibilidad de transmitir las señales más habituales y también otras informaciones del
proceso o instrumento de medición, como las horas de funcionamiento o la
temperatura del sensor.
• Se pueden enviar determinados comandos al instrumento de medición para modificar
parámetros en la configuración.
