Caso de estudio · Seguimiento solar
Tus paneles siguen al sol. Un PLC en cada grupo informa de cada movimiento.
Un diseño de referencia de Industrial Shields. Cada panel solar se mueve en dos ejes para seguir al sol. Un PLC gobierna cada grupo de paneles y un PLC maestro recoge sus datos por LoRa. Un Panel PC los muestra y la nube los guarda.
El recorrido del sol se conoce de antemano.
El PLC lo convierte en dos posiciones de motor.
Este caso de estudio es un patrón técnico, no un cliente con nombre. Muestra cómo diseñó Industrial Shields el control y la monitorización de paneles solares autónomos: posiciones del sol calculadas de antemano, un PLC por grupo de paneles, un PLC maestro que recoge los datos por LoRa, un Panel PC como HMI y almacenamiento en la nube. El caso no publica ninguna ubicación, tamaño de planta ni producción medida. En pocas palabras: tus paneles siguen al sol y ves todos los grupos desde una sola pantalla.
El reto
Seguir un blanco móvil, en cada grupo, todo el día.
El sol se mueve todo el día. Un panel fijo recibe la máxima luz solo alrededor del mediodía. Para sacar más energía, cada panel tiene que cambiar de posición hora a hora. Y necesitas saber dónde está cada panel y cuánto produce sin recorrer el campo. Seguro que te suena.
Dos ejes por panel
Cada panel se mueve en un eje x y un eje y, con un motor para cada eje. Cada panel necesita la posición correcta a cada hora.
Un campo, no un armario
Tus paneles están en grupos repartidos por el campo. Cada grupo tiene su propio PLC. El caso une los grupos con el PLC maestro por radio LoRa.
Datos que puedes usar
Condiciones meteorológicas, posición de los paneles y energía, en cualquier momento. En la nube, para mejorar el programa y planificar el mantenimiento.
La energía se usa o se guarda
Un inversor CC/CA envía la energía a las líneas de distribución de CA. La energía sobrante pasa por un convertidor CC/CC a un banco de baterías, para usarla más tarde.
Cómo funciona
Dos bucles: el seguimiento y la monitorización.
Estos dos bucles te enseñan el patrón general. Mueve el deslizador, pulsa los botones y mira qué hacen los PLC. Los paneles son simulaciones ilustrativas con un recorrido solar genérico y grupos genéricos. No muestran el programa ni los datos de una instalación real.
Una tabla solar se convierte en dos posiciones de motor
Antes de que los paneles se muevan, se calculan las posiciones del sol para cada hora del día. La tabla va dentro del programa del PLC, cargado con el Arduino IDE. Durante el día, el PLC de cada grupo lee la hora y lleva los motores x e y a la posición de esa hora. Mueve el deslizador. Compara un panel fijo con un panel con seguimiento.
- Posiciones del sol calculadas de antemano, hora a hora
- Programa y tabla cargados con el Arduino IDE
- Un PLC gobierna los motores x e y de su grupo
- El reloj de tiempo real del PLC lleva la hora (función de ejemplo)
Luz sobre el panel
Simulación ilustrativa. Recorrido solar genérico y geometría simple. No es un modelo de producción.
Cada grupo informa. Una pantalla muestra el campo.
Cada PLC de campo envía sus datos al PLC maestro por LoRa. El maestro los envía por Ethernet al Panel PC, tu HMI, y los sube a la nube. Con el tiempo, los datos de la nube te ayudan a mejorar el programa del PLC. Pulsa los botones: una ronda normal, el paso de una nube y un grupo en silencio.
- PLC de campo a PLC maestro: LoRa
- PLC maestro a Panel PC y nube: Ethernet
- Meteorología, posición y energía en cualquier momento
- Un grupo en silencio aparece en la HMI (función de ejemplo)
Tramas en el PLC maestro (ejemplo)
Simulación ilustrativa. Grupos genéricos, tiempos a escala, valores de ejemplo.
Arquitectura del sistema
¿Cómo controla y monitoriza una red de PLC unos paneles solares autónomos?
Los PLC de campo gobiernan los motores x e y de cada grupo fotovoltaico y envían sus datos por LoRa a un PLC maestro. El maestro los envía por Ethernet, a través de un hub, al Panel PC y al servidor en la nube. En el lado de potencia, un inversor CC/CA alimenta las líneas de distribución de CA y un convertidor CC/CC carga el banco de baterías. El diagrama sigue el esquema original del caso. Muestra tres grupos como ejemplo.
| Flujo | Entre | Tipo | Función |
|---|---|---|---|
| Tabla solar | PC de ingeniería → PLC | Arduino IDE | Carga las posiciones calculadas de antemano para cada hora |
| Mando de ejes | PLC de campo → motores x e y | Motores de CA | Lleva cada panel a la posición de la hora. Cableado no publicado |
| Meteorología y posición | Campo → PLC de campo | Ejemplo | Condiciones meteorológicas y posición del panel. Sensores no publicados |
| Datos de campo | PLC de campo → PLC maestro | LoRa | Posición, energía y otros datos de cada grupo fotovoltaico |
| Supervisión | PLC maestro → hub → Panel PC | Ethernet | HMI con el estado de todo el campo |
| Almacenamiento en la nube | PLC maestro → hub → servidor | Ethernet | Guarda los datos para mejorar el programa del PLC con el tiempo |
| Energía a las líneas | Paneles → inversor CC/CA → líneas de CA | Potencia | Envía la energía a los puntos que la necesitan |
| Energía sobrante | Paneles → convertidor CC/CC → baterías | Potencia | Guarda la energía extra en el banco de baterías |
Por qué funciona
Un patrón para cualquier campo de paneles móviles.
Calculado, no adivinado
El recorrido del sol se conoce. Calculas las posiciones una vez, las cargas con el Arduino IDE y cada PLC las ejecuta. El M-Duino Ethernet PLC Arduino 19R+ lleva un reloj de tiempo real integrado.
Un controlador por grupo
Cada grupo fotovoltaico tiene su propio PLC, y el maestro recoge los datos de todos los grupos.
Datos que mejoran el programa
La nube guarda el histórico de meteorología, posiciones y energía. Con él afinas el programa a largo plazo. Si quieres un ejemplo listo, mira el pack de proyecto del seguidor solar de dos ejes.
Hardware utilizado
PLC en el campo. Un Panel PC para verlo todo.
M-Duino Ethernet PLC Arduino 19R+
El caso usa el M-Duino Ethernet PLC Arduino 19R+, la versión de relés de la familia M-Duino basada en Arduino Mega. Su esquema muestra el mismo tipo de controlador en cada grupo fotovoltaico y como PLC maestro.
- Entradas
- 6 (4 analógicas 0-10 V)
- Salidas
- 11 (8 relés, 3 analógicas/PWM)
- Reloj y memoria
- Reloj de tiempo real (RTC), zócalo para tarjeta µSD
- Comunicaciones
- Ethernet, RS-485, RS-232, TTL, I2C, SPI
- Alimentación
- De 12 a 24 Vdc, IP20
En el caso, los PLC de campo y el maestro se comunican por LoRa. El caso no publica el módulo de radio ni la banda de frecuencia. Dinos tus distancias y tu región (EU868, US902 u otra banda) y dimensionamos el enlace contigo.
TouchBerry Pi Panel PC 10.1" FLEX
El caso indica el TouchBerry Pi 10.1" con una Raspberry Pi 4B como HMI. Muestra los datos que el PLC maestro le envía por Ethernet. El FLEX es su versión actual.
- Función
- HMI de todo el campo
- CPU
- Raspberry Pi 4B, 4 GB u 8 GB de RAM
- Pantalla
- Pantalla táctil de 10,1"
- Placas de comunicación
- Opciones: LoRa, 4G, CAN
- Protección
- IP20 de serie, opción IP65
Preguntas sobre este caso
¿Por qué los paneles con seguimiento solar producen más energía?
Un panel con seguimiento mira al sol durante más horas del día, así que llega más luz a su superficie. El caso cita hasta un 30% más de energía que los paneles fijos. La ganancia real depende de tu emplazamiento, tu latitud y tu clima.
¿Cómo sabe el PLC dónde está el sol?
En este caso, las posiciones del sol se calculan de antemano para las horas del día y se cargan en los PLC con el Arduino IDE. Cada PLC lleva sus paneles a la posición de la hora actual. Si prefieres calcularla en un Raspberry PLC, mira el algoritmo de seguidor solar con PyEphem de nuestra Solution Library.
¿Por qué LoRa entre los PLC de campo y el maestro?
LoRa es una radio de largo alcance y bajo consumo para paquetes de datos pequeños. No necesitas tender un cable por el campo hasta cada grupo. El caso no publica las distancias, el módulo de radio ni la banda de frecuencia. Cuéntanos cómo es tu campo y revisamos el enlace contigo.
¿Qué pasa con la energía sobrante?
Un inversor CC/CA envía la energía a las líneas de distribución de CA. La energía sobrante sin destino pasa por un convertidor CC/CC a un banco de baterías, para usarla más tarde.
¿Qué partes de este caso son hechos y cuáles son ejemplos?
Hechos: dos ejes y un motor por eje en cada panel, posiciones del sol calculadas de antemano y cargadas con el Arduino IDE, un PLC por grupo fotovoltaico, un PLC maestro unido por LoRa, un Panel PC y un servidor en la nube por Ethernet, el inversor, el convertidor CC/CC, el banco de baterías y el hardware. Ejemplos: el número de grupos, los sensores, el cableado, los valores del sol y las alarmas. Cada ejemplo va marcado donde lo ves en la página.
¿Puedo probarlo antes de construirlo?
Sí. El simulador Solar Field Monitor reproduce un día completo en una planta con seguidores, con nubes, viento, fallos de seguidor y alarmas. Para el código, el pack de proyecto del seguidor solar de dos ejes tiene ejemplos listos para ejecutar.
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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Cuéntanos cómo es tu campo. Te responderá un ingeniero.
Dinos cuántos paneles o seguidores tienes, cómo los agrupas, a qué distancia están de tu sala de control y qué quieres ver en tu HMI. Te diremos qué controladores encajan y cómo conectarlos.
- Respuesta de nuestro equipo técnico
- Dimensionado del controlador por grupo fotovoltaico y del enlace de radio al maestro
- PLC basados en Arduino, ESP32 o Raspberry Pi