Analizador con Múltiples Parámetros – Cronos^® y Crius^®

You’ve probably heard the phrases ‘Water 4.0’, ‘Industry 4.0’, ‘Internet of Things’ and ‘SMART and DIGITAL’ but did you know that…

… Pi’s CRIUS^® controller is already set up for all of these things?
… Pi already has SMART and DIGITAL installations all over the world?
… Pi works as partners to many multinational organizations to provide their remote access, remote comms and SMART technology?

So what is Industry 4.0 (and Water 4.0 and the Internet of Things and SMART and DIGITAL technology)?

Simply put the concept is that we are currently living through the 4th Industrial Revolution.

The first was mechanization, (what we currently think of as the Industrial Revolution), so steam engines, Spinning Jennies, railways, canals and factories in the 1800s.

The second was the age of mass production so; electricity, the production line, etc., largely in the first half of the 20th century.

The third was computers and automation, in the latter part of the 20th century, and the fourth?

The fourth (Industry 4.0) is about ‘SMART’ factories. (The original use of the expression Industry 4.0 was by a group of advisers to the German government who presented their advice in 2012). Industry 4.0 is about making factories as SMART as they can be. That is having assets (machines, people, robots, AI, cyber technology etc.) all communicating with each other.

The main principles put forward were based on;

• Interoperability – everything should be able to talk to everything else.
• Information Transparency – the physical world should be able to be recreated virtually to allow for testing and modelling.
• Technical Assistance – information should be presented in a way that supports people to make good and fast decisions.
• Decentralization – after decades of centralization to things like DCS systems and SCADA systems, the future is to enable as many decisions as possible to be made locally by whatever intelligence (human or machine) is available.

So what is Water 4.0 and SMART and DIGITAL?

Water 4.0 is simply how this technology and philosophy will be implemented/will affect the water industry. There are some clear outcomes from the above… more sensors… more modelling… ‘SMARTER’ instruments, controllers, pumps etc…

SMART and DIGITAL.

These terms aren’t quite as well defined as others. Generally it is accepted that SMART is the increasing sophistication of equipment to make decentralized decisions. For example, in 1990 a chlorine analyzer measured chlorine in water, gave out a 4-20mA output proportional to the chlorine and a couple of relays.

Now the CRIUS^® HaloSense (fully Water 4.0 developed) can provide the 4-20mA output and the relays, but also has multiple digital comms options (INTEROPERABILITY), has space for up to 16 sensors (INFORMATION TRANSPARENCY), has wireless and wired internet access (TECHNICAL ASSISTANCE) and full PID capability with remote setpoint, i.e. another device can set the setpoint (DECENTRALISATION). So SMART technology is the technology that allows for the implementation of Industry 4.0 or Water 4.0. DIGITAL tends to refer to the comms capability.

So what is the Internet of Things or IoT?

When the previous Industrial Revolutions happened, the technology and concepts spilled over into the consumer world from the business/manufacturing world. With Industry 4.0 it is beginning to be the other way around with consumer demand for the internet, and mobile phone technology, driving the technology. If we assume that in this Industrial Revolution the same thing will happen, then the Internet of Things refers to all devices we use all the time talking to each other and making their own decisions.

Imagine your mobile phone waking you at 6am and telling your kettle that turns itself on at 6.20am, which tells your car that starts itself and defrosts the windscreen at 6.30am etc…

Not convinced that we are in a new Industrial Revolution?

Consider this… perhaps Industrial Revolutions are only identifiable in hindsight?

And what does it matter? Well from Process Instruments’ point of view, it doesn’t. As long as our products are leading the way in providing our customers with what they need to enable their own Industry 4.0.

Si ya has utilizado un controlador de Pi, probablemente sepas que cuentas con unas opciones de control sin igual, pero ¿sabías que los nuevos controladores de Pi también ofrecen mecanismos de seguridad individual para hasta 20 usuarios identificados?

Los controladores de Pi siempre han ofrecido una gran flexibilidad, pero ¿sabías que los nuevos controladores de Pi pueden equiparse con hasta 16 sensores de cualquier tipo?

Nº 1 – Registro de datos fácil de entender

Los analizadores/controladores CRONOS^® y CRIUS^® cuentan con un registro de datos fácil de entender. En el registro encontrarás un historial completo del dispositivo, incluyendo su configuración, calibraciones, etc. Esto te permitirá hacerte a la idea de la situación en la que el/la ingeniero/a dejó el equipo.

Nº 2 – Opción de clonado

¿Alguna vez has tenido que configurar varios dispositivos con las mismas características? ‘Simplemente instala uno y copia la configuración para que se aplique al resto!

Nº 3 – Diagramas de cableado disponibles en pantalla

¿Has perdido el manual de instrucciones o no quieres buscarlo? ¡Encontrarás respuestas en tu analizador de Pi!

Nº 4 – ¿Quieres más información sobre el estado de un sensor específico?

¡Las páginas de mantenimiento del nuevo sensor te encantarán! En ellas encontrarás información clara y detallada sobre todos los aspectos de la señal que emite el sensor.

Noº 5 – ¿Los registros de datos del dispositivo no contienen exactamente lo que necesitas?

Los nuevos registros de datos (descargables) disponibles en los dispositivos CRONOS^® y CRIUS^® de Pi te permiten registrar casi cualquier cosa, así como visualizar gráficos, registrar los mismos parámetros en más de un intervalo y mucho más. ¡Nunca ha habido un instrumento de registro de datos tan sencillo y completo!

Nº 6 – Nuevo recinto

El nuevo recinto en el que se aloja el dispositivo aporta un nuevo nivel de flexibilidad: se puede montar en cualquier pared, poste o pasamano. ¡Puedes incluso instalarlo encima de un sistema de descarga! Además, ofrece el suficiente espacio para trabajar en él e incluso incluye varias terminales extra directas, neutrales y de tierra que facilitan la transmisión del cableado.

Noº 7 – ¿No hay suficientes entradas/salidas?

No te preocupes: puedes encadenar 4 CRIUS^® y podrás seguir utilizando el mismo sistema de visualización, opciones de comunicación, etc; multiplicando tu E/S por cuatro para dar cabida a hasta 16 sensores.

Nº 8 – ¿Cansado/a de las referencias a manuales de instrucciones que no tienes?

Los nuevos manuales de instrucciones de Pi están hechos a medida de cada dispositivo. El manual se encuentra integrado en cada instrumento individual para que sólo contenga aquello con lo que el dispositivo está equipado.

Nº 9 – ¿Ha modificado el operador la configuración y no debía hacerlo?

¡Ya no te pasará más! Gracias a las 20 opciones de inicio de sesión individuales, que pueden ser configuradas para cada usuario, puedes permitir el acceso de distintas personas a las opciones que necesitarán y nada más.

Nº 10 – Algoritmos de control

Pi goza de cada vez una mejor reputación en el desarrollo de excelentes algoritmos de control, una tendencia que ha continuado con los nuevos controladores CRONOS^® y CRIUS^®, que incluyen algoritmos de control de prealimentación (‘feed forward’) y un controlador principal que indica cuál es la opción de control correcta (para su uso con sistemas complejos como el de control de coagulación).

… ¿Sabía que con Pi Remote Access puede cambiar la configuración del controlador de su casa u oficina sin poner un pie en la puerta?
… ¿Sabía que todavía puede acceder al controlador, incluso si está en un área sin señal de red?

¿Qué es el Acceso Remoto?

Pi Acceso Remoto es un servidor basado en la nube diseñado para ahorrar tiempo y dinero. ¿Alguna vez ha deseado que hubiera una forma más conveniente de acceder a su controlador de control de agua? ¿Cansado de perder el tiempo conduciendo los sitios millas lejos apenas para cambiar ajustes? Bienvenido a nuestro servicio de acceso remoto

El servidor de acceso remoto de Pi información del controlador en el sitio y muestra los valores actuales del dispositivo y los gráficos históricos. El servidor está diseñado para ser lo más fácil de usar posible. Gráficos pueden ser adaptados y manipulados, dándole la libertad de mostrar información como quiera.

Diseñamos el acceso remoto para tener una interfaz de dos vías. Esto significa que no sólo puede ver casi todas las opciones de servidor que ve en el analizador, sino que también puede cambiar esta configuración. Iniciar sesión en nuestro servidor de acceso remoto es realmente como estar de pie delante del controlador en sí!

Lo mejor de nuestro servicio de acceso remoto es que es gratis! Hay el costo inicial del equipo necesario para acceder al servidor, pero no hay un costo de servicio continuo a partir de entonces.

Aquí en Pi, sabemos por experiencia que un tamaño no encaja en todos. Cada sitio tiene sus propios problemas de conectividad y restricciones de acceso. Es por eso que hemos diseñado nuestro acceso remoto para ser accesible a través de una variedad de diferentes opciones, que se describen a continuación. Si no está seguro de nada, no dude en ponerse en contacto con nosotros, estaremos encantados de ayudarle.

Si su instalación tiene una LAN (red de área local)

En este caso, el controlador puede conectarse a la LAN del sitio con un cable Ethernet. Le proporcionamos su propia cuenta de acceso remoto que le permite utilizar nuestro servidor. Dependiendo de la configuración de LAN, puede ser necesaria una VPN (Red privada virtual) y/o DNS dinámico (Servidor de nombres de dominio) para que el controlador se conecte a nuestro servidor de acceso remoto.

¿Su acceso LAN está restringido, o nunca está conectado a Internet? ¡No hay problema! Tenemos otras opciones para usted…

LAN Acceso Restringido o no LAN en absoluto

Si el acceso LAN está restringido o no hay LAN en el sitio, podemos proporcionar un módem GPRS con una tarjeta SIM en su lugar. Esto proporcionará una dirección IP fija, que le permitirá utilizar el servidor de acceso remoto. Esto está disponible en casi todos los países alrededor del mundo. La tarjeta SIM funciona muy parecida a la de su teléfono móvil, requiere suficiente señal de red para que el acceso remoto funcione eficazmente. Hay cargos por el uso de datos pagados a su proveedor de red, pero estos cargos tienden a ser muy bajos debido al pequeño tamaño de los datos necesarios para usar el acceso remoto.

¿No hay señal de red? ¡No hay problema! Tenemos una solución de acceso remoto para eso también…

Acceso a LAN restringido y sin señal de red

Si el acceso LAN está restringido y no hay señal de red GPRS tampoco, un servidor externo es la solución. Esta es una opción común utilizada en hospitales, ya que el acceso a sus servidores de red suele estar restringido. La caja del servidor externo se conecta al controlador a través de un cable ethernet y genera una red WiFi. El acceso a esta red WiFi a través de su computadora le permitirá conectarse a nuestro servidor de acceso remoto.

Incluso con acceso LAN restringido, si el sitio tiene una VPN designada, puede utilizarla para acceder al analizador y conectarse al servidor desde su casa u oficina sin tener que ir al sitio.

… that PID can save you money by offering better process control?
… that PID can help you maintain a setpoint, even with a variable process?
… that the days of over complex and confusing PID are over?
… that Pi can tailor a PID system to your exact requirements? You may never have to touch those settings again!

In this Focus On, Pi would like to introduce you to PID if you haven’t come across it, and discuss some of the useful advanced features of modern PID systems, like on Pi’s CRONOS^® and CRIUS^® models for those more familiar with PID.

What is PID?

PID is a mathematical tool created by engineers and is used in controllers. It is a feature often found in industrial controllers and is available in Pi’s controllers, as an inexpensive upgrade.

What is PID for?

The best way to explain what PID does, is to take an example. Most people have been to a swimming pool at some point in their lives, so this is the example we shall use. PID is also applicable in a huge variety of other processes. If you are not sure, you can always contact us to discuss your application.

When a person enters a swimming pool, they create a chlorine demand. They do this by introducing sweat, bacteria, organic molecules and other substances into the pool water. Chlorine reacts with these substances, which results in chlorine being used up and the chlorine level dropping. The chlorine level in this example, is often called the process variable or PV in the context of PID.

In order to maintain a concentration or level of chlorine, more chlorine needs to be dosed. If you dosed the same amount of chlorine per bather, the level would not be stable as all bathers create a different chlorine demand (e.g. swimming for fitness produces more sweat than swimming recreationally). Dosing manually brings in the issue of human error, and how operators approximate or calculate the amount of chlorine to dose based on current levels. Another issue with manual dosing is that it is not a continuous process, meaning it is unlikely a stable level will ever be reached.

What does PID do?

PID takes the measured level of chlorine or the PV and compares it to the desired level or set-point. This comparison gives the error which PID interprets and then calculates an output. The output is an electrical signal which controls the dosing of the appropriate chemical. The output can control heaters, dosing pumps and many other mechanisms that can be used to change the PV.

How is it used?

PID is made up of three parts, proportional, integral and derivative. Understanding what each part does helps operators choose the level of control best suited to them.

Proportional – Is the most commonly used for portion PID and suits most applications. When using proportional control, the further away the measured value is from the setpoint, the larger the output will be from the controller. This is an appropriate level of control for most processes, and users can gain a lot of control from a purely proportional system.

In some systems where the PV is lost to the process, e.g. chlorine from a pool, heat from a boiler etc., the proportional control never quite catches up with the setpoint. Users can see that although the process approaches the setpoint it rarely, if ever, gets to it. This is known as ‘droop’. The user can compensate for droop if the removal of the PV is fairly constant, simply by raising the setpoint, e.g. evaporation of chlorine from an empty pool. If droop changes often, (e.g. bather load or chlorine demand) then to eradicate the ‘droop’ then the integral part of PID can be applied to the signal to correct it.

Integral – The output from the integral term is determined by both the magnitude and the duration of the error. A small error over a long period of time will trigger a larger response than from a purely proportional system. This helps the elimination of the ‘droop’ seen in processes with continuous loss, and also serves to help reach the setpoint quicker.

Derivative – Derivative gain is rarely used and is generally set up only by expert engineers. Derivative gain uses the rate of change in the PV to try to predict future errors. This type of control is particularly susceptible to overcompensating, especially if there is even a small amount of signal noise (usually seen as spikes in the PV). Derivative gain is generally a tweak used by engineers to improve an already tight control, and is almost never used as an essential part of control.

What are the benefits of PID?

When properly set up, PID can lead to far tighter process control, which in turn can save you time and money. As an example, pool managers want to keep chlorine levels low, to improve the bathing experience and also save on chemicals. AquaSense is a chlorine analyzer system that responds quickly and appropriately to a change in bather load (also known as chlorine demand). This means pool operators can save money whilst maintaining the safety of the pool. PID can also help reduce the risk of overshooting the desired setpoint, reducing the risk of dangerous overdosing of the chemicals.

Advanced Features and Safeguards

Whilst maintaining a setpoint with a PID loop is a huge advance over using threshold relays to maintain an upper and lower limit, it is sensible to control the loop with extra safeguards, such as:

• Maximum and minimum pump outputs. This is mainly used to prevent the controller from employing too aggressive a control, which can lead to overdosing. A minimum output can also be used in a system where the measured parameter is lost over time, to prevent the controller ever turning the dosing off.
• Ramp rate is a proportional control that allows users to choose how quickly or slowly the controller doses, in order to reach the setpoint. It is especially useful on startup, and can prevent the controller dosing too quickly.
• Wind up protection is an integral control, which limits the duration aspect of the control. This puts a limit on how much previous error can accumulate. Without wind up protection, there could be a very large integral value, if the process ever reaches zero or on startup.

These are all standard features in all Pi PID controllers.

Conclusion

In summary, PID is a very useful tool when used correctly, and can result in significant chemical savings, not to mention reduced pump wear and tear and lower electricity costs.