Seguro que ha oído las frases “Agua 4.0”, “Industria 4.0”, “Internet de las cosas” y “Inteligente y digital”, pero ¿sabía que…

… el controlador CRIUS® de Pi ya está preparado para todas estas cosas?

… Pi ya tiene instalaciones SMART y DIGITAL en todo el mundo?

… Pi trabaja como socio de muchas organizaciones multinacionales para proporcionar su acceso remoto, comunicaciones remotas y tecnología SMART?

Entonces, ¿qué es la Industria 4.0 (y el Agua 4.0 y el Internet de las cosas y la tecnología SMART y DIGITAL)?

En pocas palabras, el concepto es que actualmente estamos viviendo la cuarta revolución industrial.

La primera fue la mecanización, (lo que actualmente consideramos la Revolución Industrial), es decir, las máquinas de vapor, las hilanderías, los ferrocarriles, los canales y las fábricas en el siglo XIX.

La segunda fue la era de la producción en masa, así que; la electricidad, la línea de producción, etc., en gran medida en la primera mitad del siglo XX.

La tercera fue la informática y la automatización, en la última parte del siglo XX, ¿y la cuarta?

La cuarta (Industria 4.0) tiene que ver con las fábricas “SMART”. (El uso original de la expresión Industria 4.0 fue por parte de un grupo de asesores del gobierno alemán que presentaron sus consejos en 2012). La Industria 4.0 consiste en hacer que las fábricas sean lo más SMART posible. Es decir, tener activos (máquinas, personas, robots, IA, tecnología cibernética, etc.) que se comuniquen entre sí.

Los principales principios propuestos se basan en:

Interoperabilidad – todo debe poder hablar con todo lo demás.

Transparencia de la información – el mundo físico debería poder recrearse virtualmente para permitir la realización de pruebas y la elaboración de modelos.

Asistencia técnica – la información debe presentarse de forma que ayude a las personas a tomar decisiones correctas y rápidas.

Descentralización – después de décadas de centralización en cosas como los sistemas DCS y los sistemas SCADA, el futuro es permitir que el mayor número posible de decisiones se tomen localmente por cualquier inteligencia (humana o máquina) disponible.

Entonces, ¿qué es el Agua 4.0, SMART y DIGITAL?

El agua 4.0 es simplemente la forma en que esta tecnología y esta filosofía se aplicarán/afectarán a la industria del agua. Hay algunos resultados claros de lo anterior… más sensores… más modelización… instrumentos, controladores, bombas, etc. “MÁS INTELIGENTES”.

SMART y DIGITAL.

Estos términos no están tan bien definidos como otros. En general, se acepta que SMART es la creciente sofisticación de los equipos para tomar decisiones descentralizadas. Por ejemplo, en 1990 un analizador de cloro medía el cloro del agua, daba una salida de 4-20mA proporcional al cloro y un par de relés.

Ahora, el CRIUS® HaloSense (completamente desarrollado por Water 4.0) puede proporcionar la salida de 4-20mA y los relés, pero también tiene múltiples opciones de comunicación digital (INTEROPERABILIDAD), tiene espacio para hasta 16 sensores (TRANSPARENCIA DE LA INFORMACIÓN), tiene acceso a Internet inalámbrico y por cable (ASISTENCIA TÉCNICA) y capacidad PID completa con punto de ajuste remoto, es decir, otro dispositivo puede establecer el punto de ajuste (DESCENTRALIZACIÓN). Así pues, la tecnología SMART es la que permite la implantación de la Industria 4.0 o del Agua 4.0. DIGITAL suele referirse a la capacidad de comunicación.

Entonces, ¿qué es el Internet de las cosas o IoT?

Cuando se produjeron las anteriores Revoluciones Industriales, la tecnología y los conceptos se trasladaron al mundo del consumidor desde el mundo empresarial/fabricante. Con la Industria 4.0 está empezando a ser al revés, con la demanda de los consumidores de Internet, y la tecnología de los teléfonos móviles, impulsando la tecnología. Si asumimos que en esta Revolución Industrial ocurrirá lo mismo, entonces el Internet de las Cosas se refiere a todos los dispositivos que usamos todo el tiempo hablando entre sí y tomando sus propias decisiones.

Imagínese que su teléfono móvil le despierta a las 6 de la mañana y le dice a su tetera que se enciende sola a las 6.20, que le dice a su coche que se enciende solo y descongela el parabrisas a las 6.30, etc.

¿No está convencido de que estemos en una nueva Revolución Industrial?

Considere esto… ¿quizás las Revoluciones Industriales sólo son identificables a posteriori?

¿Y qué importancia tiene? Bueno, desde el punto de vista de Process Instruments, no importa. Siempre y cuando nuestros productos estén a la cabeza para proporcionar a nuestros clientes lo que necesitan para hacer posible su propia Industria 4.0.

Water 4.0 and Industry 4.0 CRIUS® Controller from Pi

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

El controlador de instrumentos CRIUS®

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).

Probablemente sepa que los controladores de monitorización de agua pueden conectarse a los sistemas SCADA del sitio, pero…

… ¿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.

¿Sabía que…

… el PID puede ahorrarle dinero al ofrecerle un mejor control del proceso?

… el PID puede ayudarle a mantener un punto de consigna, incluso con un proceso variable?

… los días de los PID demasiado complejos y confusos han terminado?

… Pi puede adaptar un sistema PID a sus necesidades exactas? ¡Puede que nunca tenga que volver a tocar esos ajustes!

En este Focus On, Pi quiere presentarle el PID si no se ha topado con él, y discutir algunas de las útiles características avanzadas de los sistemas PID modernos, como en los modelos CRONOS® y CRIUS® de Pi para aquellos más familiarizados con el PID.

¿Qué es el PID?

El PID es una herramienta matemática creada por los ingenieros y que se utiliza en los controladores. Es una característica que se encuentra a menudo en los controladores industriales y está disponible en los controladores de Pi, como una actualización económica.

¿Para qué sirve el PID?

La mejor manera de explicar lo que hace el PID es con un ejemplo. La mayoría de la gente ha estado en una piscina en algún momento de su vida, así que este es el ejemplo que utilizaremos. El PID también es aplicable en una enorme variedad de otros procesos. Si no está seguro, siempre puede ponerse en contacto con nosotros para discutir su aplicación.

Cuando una persona entra en una piscina, crea una demanda de cloro. Lo hacen introduciendo sudor, bacterias, moléculas orgánicas y otras sustancias en el agua de la piscina. El cloro reacciona con estas sustancias, lo que hace que el cloro se agote y el nivel de cloro descienda. El nivel de cloro, en este ejemplo, suele denominarse variable de proceso o PV en el contexto del PID.

Para mantener una concentración o nivel de cloro, es necesario dosificar más cloro. Si se dosificara la misma cantidad de cloro por bañista, el nivel no sería estable, ya que todos los bañistas crean una demanda de cloro diferente (por ejemplo, nadar para hacer ejercicio produce más sudor que nadar de forma recreativa). La dosificación manual conlleva el problema del error humano y de cómo los operarios aproximan o calculan la cantidad de cloro a dosificar en función de los niveles actuales. Otro problema de la dosificación manual es que no es un proceso continuo, lo que significa que es poco probable que se alcance un nivel estable.

¿Qué hace el PID?

El PID toma el nivel de cloro medido o el PV y lo compara con el nivel deseado o punto de ajuste. Esta comparación da el error que el PID interpreta y luego calcula una salida. La salida es una señal eléctrica que controla la dosificación del producto químico adecuado. La salida puede controlar los calentadores, las bombas de dosificación y muchos otros mecanismos que pueden utilizarse para modificar el PV.

¿Cómo se utiliza?

El PID se compone de tres partes, proporcional, integral y derivativa. Entender lo que hace cada parte ayuda a los operadores a elegir el nivel de control más adecuado para ellos.

Proporcional – Es el más utilizado para el PID de porciones y se adapta a la mayoría de las aplicaciones. Cuando se utiliza el control proporcional, cuanto más alejado esté el valor medido del punto de consigna, mayor será la salida del regulador. Este es un nivel de control apropiado para la mayoría de los procesos, y los usuarios pueden obtener mucho control de un sistema puramente proporcional.

En algunos sistemas en los que la PV se pierde en el proceso, por ejemplo, el cloro de una piscina, el calor de una caldera, etc., el control proporcional nunca llega a alcanzar el punto de consigna. Los usuarios pueden ver que, aunque el proceso se aproxima al punto de consigna, rara vez, o nunca, llega a él. Esto se conoce como “droop”. El usuario puede compensar el droop si la eliminación del PV es bastante constante, simplemente aumentando el punto de consigna, por ejemplo, la evaporación del cloro de una piscina vacía. Si el droop cambia a menudo, (por ejemplo, la carga de bañistas o la demanda de cloro) entonces para erradicar el ‘droop’ se puede aplicar la parte integral del PID a la señal para corregirlo.

Integral – La salida del término integral está determinada tanto por la magnitud como por la duración del error. Un pequeño error durante un largo periodo de tiempo provocará una respuesta mayor que la de un sistema puramente proporcional. Esto ayuda a la eliminación del “droop” que se observa en los procesos con pérdidas continuas, y también sirve para ayudar a alcanzar el punto de consigna más rápidamente.

Derivada – La ganancia derivativa se utiliza raramente y, por lo general, sólo la configuran los ingenieros expertos. La ganancia derivativa utiliza la tasa de cambio de la PV para intentar predecir futuros errores. Este tipo de control es particularmente susceptible de sobrecompensar, especialmente si hay incluso una pequeña cantidad de ruido en la señal (normalmente visto como picos en el PV). La ganancia derivativa es generalmente un ajuste utilizado por los ingenieros para mejorar un control ya ajustado, y casi nunca se utiliza como parte esencial del control.

¿Cuáles son las ventajas del PID?

Cuando se configura correctamente, el PID puede dar lugar a un control mucho más estricto del proceso, lo que a su vez puede ahorrarle tiempo y dinero. Por ejemplo, los gestores de piscinas quieren mantener bajos los niveles de cloro, para mejorar la experiencia del baño y también ahorrar en productos químicos. AquaSense es un sistema analizador de cloro que responde rápida y adecuadamente a un cambio en la carga de bañistas (también conocido como demanda de cloro). Esto significa que los operadores de piscinas pueden ahorrar dinero a la vez que mantienen la seguridad de la piscina. El PID también puede ayudar a reducir el riesgo de sobrepasar el punto de consigna deseado, reduciendo el riesgo de una peligrosa sobredosis de los productos químicos.

Funciones avanzadas y salvaguardias

Aunque el mantenimiento de un punto de consigna con un bucle PID es un gran avance con respecto al uso de relés de umbral para mantener un límite superior e inferior, es sensato controlar el bucle con salvaguardias adicionales, como por ejemplo

• Salidas máximas y mínimas de la bomba. Esto se utiliza principalmente para evitar que el controlador emplee un control demasiado agresivo, lo que puede provocar una sobredosificación. También se puede utilizar una salida mínima en un sistema en el que el parámetro medido se pierde con el tiempo, para evitar que el controlador llegue a desconectar la dosificación.
• La tasa de rampa es un control proporcional que permite a los usuarios elegir la rapidez o la lentitud con la que el regulador dosifica, para alcanzar el punto de consigna. Es especialmente útil en el arranque, y puede evitar que el regulador dosifique demasiado rápido.
• La protección contra el enrollamiento es un control integral, que limita el aspecto de la duración del control. Esto pone un límite a la cantidad de error previo que se puede acumular. Sin la protección contra el wind up, podría haber un valor integral muy grande, si el proceso llega a cero o en el arranque.

Todas estas son características estándar en todos los controladores PID de Pi.

Conclusión

En resumen, el PID es una herramienta muy útil cuando se utiliza correctamente, y puede suponer un importante ahorro de productos químicos, por no hablar de la reducción del desgaste de las bombas y de los costes de electricidad.