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¿Es Arduino adecuado para la industria?

Lo que le falta a una placa sola en una máquina, lo que añade un Arduino PLC y cuándo puede sustituir a un PLC
19 de octubre de 2022 por
¿Es Arduino adecuado para la industria?
Boot & Work Corp. S.L, Bernat Brunet Pedra

Sí, cuando el microcontrolador Arduino trabaja dentro de un controlador industrial. Una placa Arduino sola, como la UNO o la Mega 2560, es una placa de desarrollo: pines lógicos de 5 V, sin aislamiento, sin envolvente y sin valores nominales para un armario eléctrico. Un Arduino PLC mantiene el mismo microcontrolador y el mismo software abierto, y añade entradas y salidas de 24 Vdc, aislamiento por optoacoplador, alimentación protegida, montaje en carril DIN y marcado CE.

Esta guía separa los significados de "Arduino" en la industria, enumera lo que una placa sola no cubre en una máquina y da una lista de comprobación para decidir si un controlador basado en Arduino encaja en tu proyecto. Las comprobaciones parten de la máquina, no del lenguaje de programación, así que también sirven si programas en ladder y no en C++.

¿Es Arduino adecuado para la industria?

La respuesta depende de qué significa "Arduino" en la pregunta. En automatización industrial la palabra se usa para tres cosas distintas:

  • La placaArduino UNO, Arduino Mega 2560 y similares. Una placa de circuito impreso con un microcontrolador, pensada para desarrollo, prototipos y formación.
  • La plataforma de softwareEl Arduino IDE, la cadena de compilación de C y C++ y miles de librerías de código abierto. Funciona en muchos microcontroladores, por ejemplo el ATmega2560 y el ESP32.
  • Controladores industriales basados en ArduinoPLC que contienen una placa Arduino o un microcontrolador compatible con Arduino, con E/S industriales, una envolvente para el armario y marcado de conformidad.

La placa sola no está hecha para un armario eléctrico. La plataforma de software y los controladores basados en Arduino se usan en la industria cada día, en máquinas, bancos de pruebas, instalaciones de edificios y monitorización remota.

En la industria, el microcontrolador rara vez es el punto débil. Los puntos débiles son la interfaz eléctrica que lo rodea, el montaje y la documentación.

Armario eléctrico industrial cableado
Industrial Shields fabrica controladores industriales basados en Arduino desde 2015.

Las especificaciones de cada placa oficial están en la página de hardware de Arduino, y el IDE está en la página de software de Arduino. Para los fundamentos de un PLC (ciclo de scan, E/S y lenguajes IEC 61131-3), lee qué es un PLC y cómo funciona.

Placa Arduino frente a Arduino PLC: qué cambia en el armario eléctrico

La tabla compara una placa Arduino Mega 2560 con un M-Duino, un Arduino PLC que lleva dentro un Arduino Mega 2560 original. El microcontrolador es el mismo. Cambia todo lo que lo rodea.

CaracterísticaPlaca Arduino Mega 2560M-Duino (Arduino PLC)
MicrocontroladorATmega2560, 16 MHz, 256 KB de flash, 8 KB de SRAMEl mismo chip: un Arduino Mega 2560 original dentro
Alimentación7 a 12 V recomendados (límites de 6 a 20 V)12 a 24 Vdc, fusible de 2,5 A y protección contra inversión de polaridad
Entradas digitalesPines lógicos de 5 V, sin aislamiento24 Vdc nominales (rango de 5 a 24 Vdc), optoacopladas
Entradas analógicas0 a 5 V, 10 bits0 a 10 Vdc, 10 bits
SalidasPines lógicos, 40 mA máximo absoluto por pinSalidas optoacopladas de 24 Vdc (70 mA), salidas analógicas de 0 a 10 V y relés de hasta 250 Vac 5 A o 30 Vdc 3 A, según el modelo
ComunicacionesUART, I2C y SPI a nivel lógico. Ethernet o RS-485 necesitan un shield o un módulo adicionalEthernet, RS-485, RS-232, I2C, SPI y serie TTL en bornes
MontajePlaca de circuito impreso al aireCarril DIN TS35, carcasa IP20, instalado dentro de un armario
EntornoSin valores nominales para un armario eléctrico0 a 60 °C en funcionamiento, humedad del 10 al 90 % sin condensación
ConformidadPlaca de desarrolloMarcado CE. Certificados CE y UKCA en la página de producto

Fuentes: datasheet del Arduino Mega 2560 Rev3, datasheet del ATmega2560 (valores máximos absolutos) y datasheet de la familia M-Duino (revisión 20250715).

Un sensor de 24 V conectado directamente a un pin de 5 V puede destruir la entrada. Una electroválvula o la bobina de un contactor no pueden funcionar desde un pin lógico. En una placa sola, cada una de estas tareas necesita un circuito adicional: un divisor de tensión o un optoacoplador, un driver de transistor o un relé, una alimentación regulada. Cada circuito adicional es algo que el fabricante de la máquina debe diseñar, probar y documentar.

Un Arduino PLC incluye estos circuitos ya diseñados, probados y documentados en un datasheet. La familia Arduino PLC (M-Duino y Ardbox) cubre este tipo de E/S.

Cinco riesgos de una placa Arduino sola en una máquina

Estos son los problemas que aparecen cuando una placa de desarrollo va directamente a un armario, al lado de contactores, motores y variadores de frecuencia.

Señal distorsionada que muestra ruido electromagnético

Ruido electromagnético

Los contactores, los motores y los variadores de frecuencia generan ruido eléctrico. En un cable largo hasta una entrada de 5 V, un pulso de ruido puede leerse como un HIGH falso. Las entradas industriales trabajan a 24 V y usan optoacopladores, así que un pulso pequeño no cambia el estado de la entrada.

Aguja de sismógrafo que traza vibraciones sobre papel

Vibraciones

Los cables de puente y las tiras de pines no están hechos para vibraciones. Un contacto flojo en la alimentación puede reiniciar el microcontrolador en mitad de una secuencia. Los bornes y el montaje en carril DIN mantienen el cableado en su sitio.

Hombre en equilibrio sobre una cuerda: una placa expuesta y sin grado IP

Placa expuesta y sin grado IP

La placa es un circuito al aire. El polvo, las virutas metálicas o la condensación pueden cortocircuitar los pines. Un controlador con carcasa IP20, dentro de un armario cerrado, mantiene las partes conductoras lejos de los dedos y de la suciedad.

Persona tras un cartel con cara triste: sin valores nominales como equipo de control

Sin valores nominales como equipo de control

El datasheet de una placa de desarrollo da límites de pin, no valores nominales para un armario: tensión de entrada, aislamiento, temperatura ambiente. El fabricante de la máquina debe probar y justificar el circuito completo. Un controlador industrial llega con estos valores y con su certificado CE.

Mujer preocupada con las manos en el pelo: circuitos hechos a mano sin un único proveedor

Un solo proveedor para el controlador completo

Una máquina funciona durante muchos años. El soporte y los recambios deben cubrir el controlador completo: placa, circuitos de E/S y envolvente. Con una placa y circuitos hechos a mano, el fabricante es el único que conoce el diseño.

Lo que la plataforma Arduino aporta al control industrial

Las razones para usar tecnología Arduino en la industria vienen del software y del ecosistema, no de la placa sola.

Código abierto en una pantalla

Código abierto que puedes leer

El Arduino IDE, la cadena de compilación y las librerías del núcleo son de código abierto. Puedes leer cada línea que se ejecuta en el controlador, y nada depende de un runtime cerrado.

Manos escribiendo en un portátil: librerías de código abierto para Modbus y MQTT

Librerías para protocolos industriales

Hay librerías de código abierto para Modbus RTU, Modbus TCP, MQTT, sensores y pantallas. Mira cómo usar Modbus RTU con PLC basados en Arduino y ESP32.

Grupo de personas abrazadas al atardecer: la comunidad de Arduino

Gran comunidad

Los foros, los tutoriales y el código de ejemplo cubren la mayoría de problemas de hardware y de código. El foro oficial de Arduino es un buen primer lugar para buscar un mensaje de error.

Brote creciendo entre monedas: software sin licencias de pago

Sin licencias de pago

No hay licencia por puesto ni por runtime para el IDE ni para las librerías. El coste de la parte de software es tiempo de ingeniería, no licencias.

Gráfico de bombillas con el texto Explore your Options: C++, ladder o Structured Text

C++, ladder o Structured Text

El código Arduino es C y C++ en el Arduino IDE. En M-Duino, Ardbox y ESP32 PLC también puedes usar OpenPLC con lenguajes IEC 61131-3 como Ladder Diagram y Structured Text. En Raspberry PLC, CODESYS es una opción.

Dos manos encajando piezas de puzle: E/S y comunicaciones modulares

E/S y comunicaciones modulares

En una placa, los shields añaden funciones como Ethernet o un relé. En un PLC, las E/S y los puertos ya están en bornes, y RS-485, Ethernet o I2C conectan dispositivos de campo como analizadores de energía, variadores de frecuencia y E/S remotas.

Las herramientas de software de cada familia están en la página de software.

¿Puede un Arduino sustituir a un PLC?

Una placa Arduino sola no puede sustituir a un PLC en un armario sin circuitos adicionales, montaje y documentación. Un PLC basado en Arduino puede hacer el trabajo de un PLC compacto en muchas máquinas: E/S digitales y analógicas, temporizadores y secuencias, comunicación Modbus y Ethernet, y registro de datos.

La diferencia principal está en el ciclo del programa. El runtime de un PLC clásico lee todas las entradas, ejecuta el programa y escribe todas las salidas en un ciclo de scan repetido, y un watchdog vigila el tiempo de ciclo. Un sketch de Arduino ejecuta la función loop() una y otra vez: tu código lee las entradas y escribe las salidas, y el tiempo de cada vuelta depende de ese código. Un buen código industrial mantiene la vuelta corta, nunca la bloquea y la mide.

M-Duino 58, un Arduino PLC en carril DIN
M-Duino 58: un Arduino PLC con un Arduino Mega 2560 original dentro.

Lista de comprobación antes de usar tecnología Arduino en una máquina

  1. Tipo y número de E/S. Cuenta las señales digitales de 24 V, las señales analógicas (0 a 10 V o 4 a 20 mA) y las cargas que necesitan relés. Para lazos de corriente, mira cómo convertir 4 a 20 mA en 0 a 10 V en un Arduino PLC.
  2. Tiempo de respuesta. Escribe código no bloqueante con millis() y no con delay(), y mide el tiempo de cada vuelta. Mira millis() frente a delay() en un Arduino industrial.
  3. Watchdog. Activa un watchdog para que el controlador se reinicie en un estado conocido si el programa se cuelga. Ejemplo: watchdog de hardware en un ESP32 PLC.
  4. Comunicaciones. Decide primero el bus de campo: Modbus RTU sobre RS-485, Modbus TCP o MQTT sobre Ethernet. Resumen: protocolos usados en automatización industrial.
  5. Masas y aislamiento. El datasheet del M-Duino avisa de que no hay aislamiento galvánico entre las masas de los distintos sistemas. Usa una referencia de masa común, o aisladores galvánicos cuando los equipos tienen referencias distintas.
  6. Funciones de seguridad. La parada de emergencia, las puertas de protección y las barreras fotoeléctricas necesitan un relé de seguridad o un controlador de seguridad con el nivel de seguridad requerido. Esto vale para cualquier PLC estándar, basado en Arduino o no.

Arduino PLC en máquinas reales: cinco casos

Estos proyectos funcionan con Arduino PLC. Cada caso muestra las E/S, la lógica de cableado y la comunicación usada.

AplicaciónQué hace el Arduino PLC
Túnel de lavado automáticoUn M-Duino 19R detecta el coche con una célula de carga y controla la cinta, el enjabonado, el lavado y el secado con temporizadores y cuatro salidas de relé.
Control de velocidad de una cintaUn M-Duino 42+ fija la velocidad de la cinta a través de un variador de frecuencia, lee la corriente del motor y comparte los valores en tiempo real con un Panel PC por Ethernet.
Planta de hormigónUn M-Duino dosifica áridos y cemento por peso y agua por volumen, mueve cintas y mezcladora con relés y envía los datos de cada amasada por LoRa.
Etiquetado de botellas en cintaUn encoder en entradas de interrupción, una fotocélula y dos motores paso a paso mantienen cada etiqueta sincronizada con la línea.
Almacén automáticoUn M-Duino almacena cajas por peso en tres ejes y las envía a varios muelles, con registro por QR y una célula de carga.

Arduino PLC, ESP32 PLC y Raspberry PLC: un mismo ecosistema abierto

El mismo enfoque abierto existe en tres plataformas de hardware. Elige según el trabajo que debe hacer el controlador:

FamiliaProgramaciónTrabajo típico
Arduino PLCArduino IDE (C y C++), OpenPLCControl de máquina con muchas E/S, secuencias, Modbus RTU y Modbus TCP
ESP32 PLCArduino IDE (C y C++), OpenPLCControlador de doble núcleo con Ethernet, Wi-Fi y Bluetooth: IIoT, MQTT e instalaciones remotas
Raspberry PLCLinux: CODESYS, Node-RED, PythonControl más HMI, base de datos, pasarela y edge computing en un solo equipo

Una comparación detallada con criterios de selección está en Arduino PLC frente a ESP32 PLC frente a Raspberry PLC.

Siguiente paso: prueba la lógica de tu máquina en un Arduino PLC

Instala las placas de Industrial Shields en el Arduino IDE con esta guía, o empieza con lógica ladder en OpenPLC sobre un Arduino Mega. La PLC Solution Library tiene funciones de instalaciones reales que puedes reutilizar.

Ver la familia Arduino PLCAbrir la PLC Solution LibraryConsulta tu máquina con un ingeniero

Preguntas frecuentes sobre Arduino en automatización industrial

¿Es Arduino lo bastante fiable para funcionar 24/7?

La fiabilidad depende del hardware que rodea al microcontrolador y del código. Con una alimentación de 24 V protegida, E/S aisladas, un armario, un watchdog y código no bloqueante, un controlador basado en Arduino puede gobernar una máquina de forma continua. Una placa con cables de puente no es una buena referencia para esto.

¿Puedo conectar un sensor de 24 V a un Arduino?

No directamente a un pin de la placa. Los pines de un Arduino Mega 2560 trabajan a 5 V. Necesitas un divisor de tensión o un optoacoplador para cada entrada, o un controlador con entradas de 24 Vdc como un M-Duino.

¿Se puede programar un Arduino en lógica ladder?

Sí. OpenPLC compila programas IEC 61131-3, incluido Ladder Diagram, para el Arduino Mega y para M-Duino, Ardbox y ESP32 PLC. Empieza con primeros pasos con OpenPLC y Arduino Mega.

¿Qué diferencia hay entre un Arduino y un PLC?

Una placa Arduino es una placa de desarrollo con pines de nivel lógico. Un PLC es un controlador hecho para el entorno industrial: E/S con valores nominales, alimentación protegida, una envolvente para el armario y un programa que se ejecuta en un ciclo repetido. Un Arduino PLC pone el microcontrolador Arduino dentro de ese hardware industrial.

¿Están certificados los PLC basados en Arduino?

La familia M-Duino lleva marcado CE, y sus certificados CE y UKCA están publicados en la página de producto. Consulta la página de producto de cada familia para ver sus certificados.

¿Qué placa Arduino lleva dentro un M-Duino?

Un Arduino Mega 2560 original, con el microcontrolador ATmega2560 a 16 MHz, 256 KB de flash (8 KB para el bootloader), 8 KB de SRAM y 4 KB de EEPROM.

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