Caso de estudio · Alimentación animal · M-Duino 19R+
Pesa cada comedero. Dosifica la ración justa.
Células de carga, un M-Duino 19R+ y un Panel PC con MQTT y Node-RED.
La célula de carga sabe cuánta comida queda.
El PLC decide qué añadir y cuándo.
Este caso describe el diseño de un sistema de alimentación automática para ganadería, granjas, establos de caballos, avicultura y más. No cita a ningún cliente ni granja, y es un patrón que puedes adaptar. Esta página trata de la línea de alimentación: pesar, dosificar, distribuir, limpiar e informar. La climatización y la ventilación de la nave no forman parte de este caso.
El reto
La comida justa, en la cantidad justa, en el momento justo.
El objetivo es un sistema de alimentación que gobierna un PLC. Lleva el control de la comida para fijar los periodos, las cantidades y los tipos de comida. Los cuidadores dan las órdenes (tipo de comida, temperatura y más) y el sistema dispensa la cantidad correcta. Los datos tienen que verse en un panel y, si hace falta, desde cualquier lugar a través de una VPN.
Una ración por lote
Fija los periodos, las cantidades y el tipo de comida. Adapta la ración a cada lote de animales.
Niveles de comida, 24/7
Cada comedero tiene una célula de carga. El PLC sabe cuánta comida queda, de día y de noche.
Comida, agua y medicamentos
La comida, los medicamentos y los líquidos de limpieza se guardan en depósitos. El sistema da la cantidad correcta de comida, y medicamentos cuando hacen falta.
El pienso y la paja se mueven distinto
El pienso se mueve bien por una tubería por gravedad. La paja se mueve mejor con un pistón. El sistema usa el adecuado para cada tipo de comida.
Limpiar la línea después de alimentar
Una sección de evacuación retira la comida que sobra. Después el sistema distribuye los productos de limpieza que elijas, que salen por un desagüe.
Cómo funciona
Tres lazos: pesar, dosificar, y luego limpiar e informar.
Cada lazo muestra una parte del patrón. Mueve los controles y pulsa los botones. Los paneles son simulaciones ilustrativas: pesos, raciones, niveles, pasos y topics son ejemplos, no datos de una granja.
Una célula de carga en cada comedero envía el peso de la comida.
Cada comedero tiene una célula de carga. Envía el peso de la comida al PLC, donde se procesan los datos. En el esquema del caso, la célula de carga va a una entrada analógica. El PLC compara el peso con los niveles que fijan los cuidadores. Una forma habitual de hacerlo: cuando un comedero baja de un nivel de recarga, el PLC pide una nueva dosis. En el panel, cambia cuántos animales comen.
- Célula de carga en cada comedero, en una entrada analógica
- Niveles de comida y de estado de cada comedero
- Datos del consumo de cada lote
Simulación ilustrativa. Valores de ejemplo, sin datos de una granja. Ejemplo: comederos de 20 kg, nivel de recarga de 5 kg. El PLC recarga el comedero hasta 18 kg.
Se abre una compuerta, la comida avanza y la célula de carga envía el peso.
Cuando los parámetros están fijados, empieza la distribución. Los depósitos dan la cantidad exacta a través de una compuerta automatizada. Una tubería por gravedad o un pistón lleva la comida a los animales, según el tipo de comida. En el esquema, los depósitos y el sistema de distribución van a salidas digitales del PLC. Elige un tipo de comida y una ración, y pulsa Dispensar.
- Compuerta automatizada en los depósitos, en una salida digital
- Tubería por gravedad para el pienso, pistón para la paja
- Medicamentos en la ración cuando hacen falta
Tipo de comida
Registro de dosificación (ejemplo)
Simulación ilustrativa. Valores de ejemplo, sin datos de una granja. Regla de ejemplo: la compuerta sigue abierta hasta que la célula de carga del comedero ve la ración, y entonces se cierra.
La línea se limpia y los datos llegan al panel.
Una sección de evacuación retira la comida que sobra, con tuberías o pistones. Los productos de limpieza recorren el sistema y salen por un desagüe. Todos los datos llegan al Panel PC: un broker MQTT en el Panel PC envía y recibe los datos, y Node-RED los muestra. A través de una VPN conectada al servidor MQTT, los puedes ver desde cualquier lugar. Inicia un ciclo de limpieza y abre la vista remota.
- Evacuación de la comida sobrante
- Productos de limpieza y un desagüe
- Broker MQTT y Node-RED en el Panel PC, acceso remoto por VPN
Mensajes MQTT en el Panel PC (ejemplo)
Simulación ilustrativa. Valores de ejemplo, sin datos de una granja. Topics de ejemplo. El caso no publica los nombres de los topics ni el orden de los pasos de limpieza.
Arquitectura del sistema
¿Cómo automatiza un PLC la alimentación animal?
Las células de carga de los comederos envían el peso de la comida a una entrada analógica del M-Duino 19R+. Con este peso y los parámetros de los cuidadores, el PLC usa salidas digitales para abrir la compuerta de los depósitos y para mover el sistema de tuberías o de pistones. Un Panel PC en Ethernet tiene el broker MQTT y Node-RED. Una VPN da el acceso remoto.
| Señal | Entre | Tipo | Función |
|---|---|---|---|
| Peso de la comida | EntreCélula de carga de cada comedero → M-Duino 19R+ | TipoEntrada analógica | FunciónNiveles de comida y de estado de cada comedero. Acondicionamiento de señal no publicado |
| Compuerta de dosificación | EntreM-Duino 19R+ → depósitos de comida y agua | TipoSalida digital | FunciónLa compuerta automatizada da la cantidad exacta desde los depósitos |
| Distribución | EntreM-Duino 19R+ → sistema de tuberías o de pistones | TipoSalida digital | FunciónLleva la ración a los animales: tubería por gravedad para el pienso, pistón para la paja |
| Evacuación y limpieza | EntreM-Duino 19R+ → sección de evacuación, productos de limpieza, desagüe | TipoNo publicado | FunciónRetira la comida que sobra y limpia la línea |
| Datos y parámetros | EntreM-Duino 19R+ ↔ Panel PC | TipoEthernet, MQTT | FunciónEl broker del Panel PC envía y recibe los datos. Node-RED los muestra |
| Acceso remoto | EntreUsuario remoto ↔ servidor MQTT | TipoVPN | FunciónVer la información desde cualquier lugar |
Por qué funciona
Un patrón para una línea de alimentación.
Dosificar por peso
La célula de carga mide lo que hay en el comedero. El PLC sabe cuánta comida han comido los animales y cuánta tiene que añadir.
Un sistema para comida, medicamentos y limpieza
La comida, el agua, los medicamentos y los líquidos de limpieza se guardan en depósitos y salen por el sistema de distribución. Los fijas todos desde el panel.
El transporte adecuado para cada comida
Una tubería por gravedad para el pienso, un pistón para la paja. Salidas digitales del PLC mueven uno u otro.
Datos accesibles
MQTT entre el PLC y el Panel PC, y Node-RED encima. Puedes leer los datos, guardarlos y analizarlos para la mejora continua.
Relés en el controlador
El M-Duino 19R+ tiene 8 salidas de relé y 3 salidas analógicas/PWM. Puede accionar actuadores de compuertas, bombas o motores con los contactores adecuados.
Remoto, con una VPN
El panel puede estar fijo o ser remoto. Una VPN al servidor MQTT da acceso desde cualquier lugar, sin abrir el broker a internet.
Hardware utilizado
M-Duino 19R+ para controlar. Panel PC para ver y ajustar.
M-Duino Ethernet PLC Arduino 19R+
Un PLC industrial con un Arduino Mega 2560 original, 17 E/S, 8 relés, Ethernet y RS-485, para carril DIN. En la línea de alimentación lee las células de carga, abre las compuertas, mueve la distribución y envía los datos al Panel PC.
- Función
- Células de carga, compuertas, distribución, datos al Panel PC
- Entradas
- 6: 4 analógicas/
digitales (0-10 V), 2 digitales optoaisladas con interrupción - Salidas
- 11: 8 relés, 3 analógicas/
digitales/ PWM (0-10 V) - Comunicaciones
- Ethernet (W5500), 2 x RS-485, RS-232, TTL, I2C, SPI
- Extras
- Reloj de tiempo real, ranura microSD
- Alimentación y montaje
- De 12 a 24 Vdc, carril DIN TS35, IP20
El caso original cita el M-Duino 19R. Es este producto, referencia IS.MDuino.19R+.
TouchBerry Pi Panel PC 10.1"
El panel de la línea de alimentación. Un Panel PC industrial con Raspberry Pi, Linux y pantalla táctil. Tiene el broker MQTT y el panel de Node-RED, y en él los cuidadores fijan los parámetros.
- Función
- Broker MQTT, Node-RED, parámetros, monitorización
- Pantalla
- 10,1", 1280 x 800, táctil capacitiva
- Ordenador
- Raspberry Pi 4, Linux preinstalado
- Enlace con el PLC
- Gigabit Ethernet
- Fiabilidad
- SAI con supercondensadores para un apagado seguro
El caso habla de "un Panel PC basado en Raspberry Pi" y no publica el modelo exacto. La imagen y el enlace muestran el TouchBerry Pi Panel PC 10.1" FLEX actual.
Preguntas sobre este caso
¿Cómo se automatiza la alimentación animal con un PLC?
Pon una célula de carga en cada comedero, para que el PLC sepa cuánta comida queda. Guarda la comida en depósitos con una compuerta automatizada y muévela con una tubería por gravedad o un pistón. El PLC abre la compuerta y mueve el transporte hasta que el comedero tiene la ración que fijan los cuidadores. Un Panel PC muestra los niveles y permite a los cuidadores cambiar los parámetros.
¿Cómo se conecta una célula de carga a un PLC?
Una célula de carga da una señal muy pequeña, de milivoltios. Necesitas un transmisor (amplificador) de célula de carga entre la célula y el PLC. Una opción habitual es un transmisor con salida de 0-10 V o de 4-20 mA hacia una entrada analógica. En este caso el esquema muestra la célula de carga en una entrada analógica. Otra opción es un módulo HX711 en pines digitales: consulta cómo conectar una célula de carga con un HX711 a un PLC basado en Arduino. El M-Duino 19R+ tiene 4 entradas analógicas (0-10 V). Para más comederos, añade un PLC con más entradas o usa transmisores de pesaje en RS-485.
¿Por qué un broker MQTT y Node-RED en el Panel PC?
En este caso el broker MQTT funciona en el Panel PC. Envía y recibe los datos entre el PLC y el Panel PC, y Node-RED los muestra en un panel. El PLC publica los pesos y los estados, y el panel publica los parámetros. Consulta la librería MQTT Client para PLC basados en Arduino y un panel táctil de Node-RED con MQTT en un TouchBerry Pi.
¿Cómo puedo ver los datos de alimentación desde fuera de la granja?
El caso usa una VPN conectada al servidor MQTT. Con una VPN, el broker se queda dentro de la red de la granja y no queda abierto a internet. Usa también usuario y contraseña en el broker, y TLS si los datos salen de la VPN.
Tubería por gravedad o pistón: ¿cuál mueve la comida?
Depende de la comida. En este caso, el pienso se mueve bien con un sistema de tuberías por gravedad y la paja se mueve mejor con un sistema de pistones. La sección de evacuación también usa tuberías o pistones. El PLC mueve uno u otro desde sus salidas.
¿Qué partes de este caso son hechos y cuáles son ejemplos?
Hechos: una célula de carga en cada comedero en una entrada analógica, un PLC basado en Arduino (M-Duino 19R) con salidas digitales hacia los depósitos y hacia el sistema de tuberías o de pistones, una compuerta automatizada en los depósitos, medicamentos y líquidos de limpieza en depósitos, una sección de evacuación y un desagüe, un Panel PC basado en Raspberry Pi en Ethernet con un broker MQTT y Node-RED, y acceso remoto por VPN. Ejemplos: tamaño de los comederos, niveles de recarga, raciones, número de comederos, topics MQTT y orden de los pasos de limpieza.
Descarga el caso de estudio
PDF de 4 páginas con el reto, la lógica, la arquitectura y el hardware. Sin formularios.
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