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Sensores IoT: 25 tipos y cómo se conectan a un PLC

Qué mide cada sensor, qué señal da y dónde se usa en la industria
21 de diciembre de 2021 por
Sensores IoT: 25 tipos y cómo se conectan a un PLC
Boot & Work Corp. S.L, Fernandez Queralt Martinez

Un sensor IoT es un dispositivo que convierte una magnitud física (temperatura, presión, presencia, gas, vibración, corriente) en una señal eléctrica que un controlador puede leer y enviar por una red. En la industria, el sensor se conecta a un PLC o a una pasarela mediante una entrada digital, una entrada analógica de 4-20 mA o 0-10 V, un bus como Modbus RTU o un enlace inalámbrico como LoRaWAN, y el PLC envía los datos al SCADA o a la nube con MQTT o Modbus TCP.

A continuación tienes 25 tipos de sensores que se usan en proyectos IoT e IIoT, qué mide cada uno, la señal que suele dar y dónde se usa. Después de la lista verás cómo conectar cada tipo de señal a un PLC industrial.

¿Cuáles son los principales tipos de sensores IoT?

#SensorQué mideSeñal habitualUso industrial habitual
1Temperatura (RTD, termopar, NTC, digital)Temperatura del aire, de líquidos o de superficiesResistencia (PT100), mV, 4-20 mA, 1-WireHornos, cámaras frigoríficas, líneas de proceso
2Humedad relativaVapor de agua en el aire, en %HRDigital de un hilo, I2C, 4-20 mA, ModbusAlmacenes, invernaderos, salas blancas
3Transmisor de presiónPresión de un líquido o un gas en una tubería o un depósito4-20 mA, 0-10 VBombas, compresores, hidráulica
4Presión barométricaPresión atmosféricaI2C, SPIEstaciones meteorológicas, compensación de altitud
5Nivel (ultrasonidos, radar, hidrostático)Altura de un líquido o un sólido en un depósito o un silo4-20 mA, ModbusDepósitos de agua, silos, pozos
6CaudalVolumen de líquido o gas por unidad de tiempoPulsos, 4-20 mA, ModbusRedes de agua, dosificación, balance energético
7Proximidad inductiva y capacitivaPresencia de un objeto cerca del sensor sin contactoDigital de 24 V (PNP o NPN)Cintas, posiciones de máquina, conteo de piezas
8FotoeléctricoPresencia de un objeto que corta o refleja un haz de luzDigital de 24 VLíneas de envasado, puertas, zonas de seguridad
9Distancia por ultrasonidosDistancia a un objeto por el tiempo de eco de un pulso de sonidoAncho de pulso, 4-20 mANivel, presencia, aparcamientos
10Contacto y final de carreraUna puerta, una tapa o un eje en su posición finalContacto seco, digital de 24 VProtecciones de máquina, válvulas, armarios
11Movimiento (PIR)Movimiento de personas por el cambio de radiación infrarrojaSalida digitalIluminación, intrusión, ocupación
12Vibración y aceleraciónAceleración de una máquina en uno a tres ejesAnalógica, IEPE, I2C, 4-20 mAMonitorización de estado de motores, ventiladores y bombas
13InclinaciónÁngulo de una superficie o una estructuraCANopen, Modbus, analógicaSeguidores solares, grúas, plataformas
14Gas (CO, combustible, O2)Concentración de un gas en el aire4-20 mA, salida de reléAparcamientos, salas de calderas, espacios confinados
15CO2 (NDIR)Dióxido de carbono en ppmModbus, UART, I2C, 0-10 VVentilación, silos, salas de cultivo
16PartículasPolvo PM2,5 y PM10 en el aireUART, ModbusCalidad del aire en talleres y ciudades
17HumoPartículas de humo de un incendioRelé o contacto secoAlarmas de incendio en armarios y salas
18Fuga de aguaAgua en el suelo o en una bandejaContacto digitalCentros de datos, salas de bombas, sótanos
19pH y calidad del aguapH, conductividad, oxígeno disuelto, turbidez4-20 mA, ModbusTratamiento de agua, acuicultura, alimentación
20CorrienteCorriente alterna o continua en un conductorTensión analógica, 4-20 mACarga de motores, consumo, detección de correa rota
21Tensión y contador de energíaTensión, potencia y energía de una líneaModbus RTU, pulsosMonitorización de energía y coste por máquina
22Luz (lux)IluminanciaAnalógica, I2CAlumbrado público, invernaderos, edificios
23Nivel sonoroNivel de presión sonoraAnalógica, ModbusRuido en puestos de trabajo, diagnóstico de máquinas
24Lector RFIDEl identificador de una etiqueta o una tarjetaUART, Wiegand, EthernetControl de accesos, trazabilidad de piezas
25Receptor GPSPosición, velocidad y horaSerie (NMEA)Seguimiento de vehículos, activos móviles

La lista es un mapa, no un catálogo: cada tipo tiene muchos modelos con rangos, precisión y salidas distintas. Elige primero la salida según el controlador que tienes y después según la longitud del cable y el ruido del lugar.

Cómo un sensor se convierte en un sensor IoT

El IoT (Internet de las cosas) es la conexión de dispositivos a una red para que sus datos se puedan leer y usar desde otro lugar. Un sensor solo da una señal. Pasa a formar parte de un sistema IoT cuando algo lee esa señal, le da un significado y la envía: un PLC, una pasarela o un módulo con radio.

Un ejemplo: una cámara junto a un sensor de movimiento. Sin IoT, alguien tiene que conectar la cámara a un ordenador para copiar las fotos. Con IoT, el sensor de movimiento dispara la cámara y la foto llega a la nube al momento.

Cámara de vigilancia, ejemplo de un dispositivo que envía sus imágenes a la nube cuando un sensor de movimiento la activa

El IIoT (Internet industrial de las cosas) es la misma idea en fábricas, servicios e infraestructuras. La diferencia está en los requisitos: señales industriales (24 V, 4-20 mA, RS-485), rangos de alimentación y ruido de un armario, y datos que también mandan acciones de control, no solo dashboards.

Conectar sensores IoT a un PLC industrial

Señal del sensorEntrada del PLCGuía
Todo o nada a 24 V (proximidad, fotoeléctricos, contactos)Entrada digitalSensor de proximidad inductivo con M-Duino
4-20 mA (transmisores)Entrada analógica con entrada de corriente o resistencia de conversiónDe 4-20 mA a 0-10 V en un Arduino PLC
0-10 V o 0-5 VEntrada analógicaSensor de corriente ACS712 con un Arduino PLC
RTD (PT100)Entrada RTD o transmisorSensor de temperatura PT100
1-Wire o digital de un hiloUn pin directo del PLC (5 V en los Arduino PLC, 3,3 V en los ESP32 PLC)OneWire con PLC basados en Arduino y ESP32, DHT22
Modbus RTU (RS-485)Puerto RS-485Modbus RTU con PLC basados en Arduino y ESP32
Inalámbrica (LoRaWAN, Wi-Fi)Pasarela o radio en el PLCLoRaWAN con un PLC

En un Arduino PLC, un ESP32 PLC o un Raspberry PLC, el mismo controlador lee las entradas y publica los valores con MQTT, Modbus TCP o HTTP. Así se convierte en el nodo IoT de la máquina, sin una pasarela aparte para los sensores cableados.

Mira sensores en proyectos reales. En el caso de estudio de los silos de grano, nodos de radio solares leen el CO2 de cada silo cada 30 minutos y un Raspberry PLC envía los valores a la nube. En el simulador de red de sensores inalámbricos puedes averiar una red de nodos de batería y una pasarela (pérdida de 4G, enlaces débiles, baterías agotadas) y ver las alarmas.

Leer el caso de los silos de granoAbrir el simulador de red de sensores

Preguntas frecuentes sobre sensores IoT

¿Qué diferencia hay entre un sensor y un sensor IoT?

El elemento sensor es el mismo. Un sensor IoT tiene, o está conectado a, algo que envía sus datos por una red: una radio, un puerto Ethernet o un PLC que publica los valores.

¿Qué sensores IoT se usan más en la industria?

Los de temperatura, presión, nivel, caudal, proximidad y corriente o energía. Cubren la mayoría de tareas de monitorización de procesos y máquinas.

¿Es mejor 4-20 mA o Modbus para un sensor IoT?

El 4-20 mA da un valor por cada par de hilos y es fácil de diagnosticar: 0 mA indica un hilo roto. Modbus RTU lleva muchos valores y el diagnóstico del equipo en un solo bus RS-485. Usa 4-20 mA para pocas señales críticas y Modbus cuando necesitas muchos valores por equipo.

¿Puede un PLC enviar datos de sensores a la nube?

Sí. Un PLC con Ethernet, Wi-Fi o 4G lee los sensores y publica los valores con MQTT o HTTP, o los sirve por Modbus TCP a un SCADA.

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