Caso de estudio · Panadería · Retrofit con PLC Arduino
Los hornos siguen horneando bien. Ahora también informan.
El retrofit de los hornos rotativos de una panadería con un PLC basado en Arduino y un Panel PC.
Los hornos funcionaban y estaban en perfecto estado. Lo que les faltaba eran datos.
Por eso el retrofit conserva los hornos y añade sensores, un PLC y una pantalla.
Este caso describe el retrofit de los hornos rotativos de una panadería con PLC basados en Arduino de Industrial Shields y un Panel PC TouchBerry. Industrial Shields ganó el proyecto. El caso no cita la panadería. Los sensores, las alarmas, las pantallas y los resultados son los del caso, que no publica cifras. Los valores de los paneles son ejemplos, no datos de la panadería.
El reto
Hornear más, en menos tiempo y con menos energía.
La panadería quería más productividad de sus hornos: tiempos de horneado más cortos, menos consumo de energía y más control de los otros indicadores que marcan el coste de cada horneada. Los objetivos del proyecto: evitar el error humano, aumentar la producción diaria, controlar el rendimiento de cada horno, reducir el tiempo de horneado y bajar el consumo.
Termómetros poco fiables
Los hornos usaban termómetros irreversibles. Fallaban y no eran fiables al 100%. El operario no podía estar seguro de la temperatura real dentro del horno.
Dos valores deciden la horneada
La temperatura y la velocidad de rotación. Si las dos se mantienen donde deben, el pan sale igual cada vez y el operario dedica menos tiempo a supervisar el horno.
Bandejas en las zonas más calientes
Las bandejas están en las zonas de temperatura extrema del horno. El sistema tiene que saber, sin contacto, si hay bandejas dentro, y avisar de un horno en marcha con bandejas vacías o de bandejas llenas con el horno parado.
Calor que se escapa
El calor que se pierde por la puerta, o el aire caliente que no se mueve, deja puntos fríos dentro del horno y una cocción desigual.
Conservar los hornos, añadir los datos
Los hornos seguían en perfecto estado, así que cambiarlos no era el plan. El retrofit añade las funciones que les faltaban, alarga su vida y da más tiempo para amortizarlos.
Cómo funciona
Tres tareas: hornear con un perfil, vigilar las bandejas y registrar cada horneada.
Cada panel muestra una tarea. Pulsa los botones. Los paneles son simulaciones ilustrativas: los sensores, las alarmas y las pantallas son los del caso, pero los perfiles, las consignas, las velocidades y los tiempos son ejemplos, no datos de la panadería.
Un perfil por pan. El PLC lo mantiene.
El operario elige el perfil del pan. El PLC lee los sensores de temperatura repartidos por el horno y mantiene la temperatura y la velocidad de rotación en los valores del perfil. Los ventiladores mueven el aire caliente y la puerta hermética guarda el calor. Cambia el pan, para los ventiladores o abre una fuga en la junta.
- Sensores de temperatura en varias partes del horno
- Temperatura y velocidad de rotación según el perfil
- Ventiladores y puerta hermética para una cocción uniforme
Control del horno (ejemplo)
Simulación ilustrativa. Valores de ejemplo, sin datos de la panadería. El caso controla la temperatura y la velocidad de rotación con parámetros predefinidos, con un perfil de horneado por tipo de pan, y no los publica. En este ejemplo: tres perfiles con su propia consigna y velocidad, tres sensores de temperatura arriba, en medio y abajo, y la diferencia que aparece cuando se paran los ventiladores o falla la junta de la puerta.
Bandejas detectadas sin contacto, en las zonas más calientes.
Los sensores inductivos detectan las bandejas metálicas sin contacto físico, en las zonas de temperatura extrema del horno. Con ellos, el PLC pone en marcha y para el horno y genera dos alarmas: un horno en marcha sin bandejas y unas bandejas llenas esperando con el horno parado. Carga las bandejas, inicia una horneada o pruébalo al revés.
- Sensores inductivos que detectan las bandejas
- Marcha y paro del horno según las bandejas
- Dos alarmas para los dos errores con las bandejas
Bandejas y alarmas (ejemplo)
Simulación ilustrativa. Valores de ejemplo, sin datos de la panadería. El caso pone sensores inductivos en las zonas de temperatura extrema, los usa para el control de marcha y paro del horno y genera alarmas de bandejas vacías en el horno o de bandejas llenas sin el horno activado. No publica la lógica. En este ejemplo: la horneada solo arranca con bandejas dentro, un arranque sin bandejas activa la alarma de horno vacío, unas bandejas cargadas que no se hornean en 2 minutos activan la alarma de espera y una horneada dura 20 minutos, acelerados.
Temperatura, horneadas, gas y quién estaba de turno.
El Panel PC muestra cada horno con su temperatura y su número de horneadas, el registro de temperaturas, el consumo de gas y el ID del operario. El operario abre y cierra un informe, y los datos quedan como registro de la producción. Elige un horno, abre un informe y ciérralo después de unas horneadas.
- Temperatura y horneadas por horno
- Registro de temperaturas y consumo de gas
- ID del operario e inicio y fin de cada informe
Registros de producción (ejemplo)
Simulación ilustrativa. Valores de ejemplo, sin datos de la panadería. Las pantallas de operario del caso muestran, para cada horno, la temperatura y el número de horneadas, un registro de temperaturas, el consumo de gas y el ID del operario, con botones de inicio y fin de informe. No publican el formato de los registros. En este ejemplo el informe suma las horneadas, la temperatura media y el gas de un horno entre el inicio y el fin. El ID del operario es un ejemplo.
Pruébalo en una línea completa
Practica con alarmas y contadores en una línea monitorizada.
Los paneles de arriba muestran los hornos de una panadería. El simulador de abajo hace funcionar una línea de producción con sus alarmas, sus paradas y sus contadores.
Arquitectura del sistema
¿Cómo se añade la monitorización a un horno que ya funciona?
Se colocan sensores de temperatura en varias partes del horno, sensores inductivos donde están las bandejas y una junta en la puerta, y se cablean al PLC. El PLC mueve la rotación del carro, la calefacción y los ventiladores de alta potencia según los parámetros del perfil elegido, y genera las alarmas de bandejas. Un Panel PC junto a los hornos es la pantalla del operario: fija los parámetros y muestra la temperatura, las horneadas, el registro y el consumo de cada horno, con el ID del operario. En este caso el PLC es un PLC basado en Arduino de Industrial Shields y la pantalla es un Panel PC TouchBerry.
| Señal | Entre | Tipo | Función |
|---|---|---|---|
| Temperatura del horno | EntreSensores en varias partes del horno → PLC | TipoSensores de temperatura | FunciónSustituyen a los antiguos termómetros; valor en tiempo real para el control y los registros |
| Velocidad de rotación | EntrePLC → rotación del carro | TipoFijada por el perfil | FunciónEl segundo valor crítico de la horneada |
| Presencia de bandejas | EntreSensores inductivos → PLC | TipoSin contacto, detecta metal | FunciónMarcha y paro del horno y las dos alarmas de bandejas |
| Junta de la puerta | EntreJunta hermética de la puerta → PLC | TipoConectada al PLC | FunciónGuarda el calor para una cocción estable |
| Flujo de aire caliente | EntrePLC → ventiladores de alta potencia | TipoSalida del PLC | FunciónMueve el calor; sin puntos fríos dentro del horno |
| Perfil de horneado | EntrePanel PC → PLC | TipoParámetros por tipo de pan | FunciónTemperatura, velocidad de rotación y otras funciones |
| Registro de producción | EntrePLC → Panel PC | TipoTemperatura, horneadas, registro, consumo | FunciónPor horno, con el ID del operario |
| Alarmas | EntrePLC → operario | TipoEn el Panel PC | FunciónBandejas vacías en un horno en marcha, bandejas llenas con el horno parado |
Qué cambió
Más pan al día, menos energía por horneada y los mismos hornos.
Más producción
El caso habla de un aumento importante de la producción diaria. Los tiempos de horneado bajaron, así que la panadería hace más pan en el mismo tiempo.
Menos energía
El caso habla de una reducción importante del consumo de energía y, con ella, de los costes de operación. El caso no publica cifras.
Un pan más uniforme
Con la temperatura y la rotación bajo control, el pan sale con una textura y un sabor más uniformes. Los ventiladores y la puerta hermética reparten el calor.
Gestión remota
Con los PLC instalados, la planta y su estado se pueden gestionar a distancia, y el proceso de producción se ajusta a partir de los datos.
Más vida para los hornos
El retrofit alarga la vida de los hornos y, con ella, el tiempo para amortizarlos. La panadería conserva unos equipos que siguen funcionando.
Abierto y modular
No hay licencias que pagar. El sistema se puede ampliar en el futuro, y el equipo técnico lo apoya antes, durante y después del proyecto.
Del caso original
Las pantallas de operario del caso.
El caso no publica fotos de la instalación.
Hardware
Un PLC basado en Arduino y un Panel PC TouchBerry.
Opción actualM-DUINO ETHERNET PLC ARDUINO 38AR
Un PLC industrial basado en un Arduino Mega 2560 original, para carril DIN, que se programa con el Arduino IDE. Sus entradas analógicas reciben los sensores de temperatura a través de un transmisor, sus entradas digitales reciben los sensores inductivos y la junta de la puerta, y sus relés y salidas analógicas pueden mover los ventiladores y la rotación.
- Función en este diseño
- Lee los sensores del horno, mantiene el perfil y genera las alarmas de bandejas
- Entradas
- 19: 10 analógicas o digitales (0-10 V, 10 bits), 9 digitales optoaisladas (de 5 a 24 Vdc), 4 con interrupción
- Salidas
- 19: 6 analógicas, digitales o PWM (0-10 V), 5 digitales optoaisladas, 8 relés (230 Vac 4 A / 24 Vdc 2 A, carga resistiva)
- Comunicaciones
- Ethernet (W5500, RJ45), RS-485, RS-232, I2C, SPI
- Integrado
- Reloj de tiempo real, ranura microSD
- Alimentación y montaje
- De 12 a 24 Vdc, carril DIN TS35, IP20
El caso habla de PLC basados en Arduino de Industrial Shields y no publica el modelo. La página original muestra una foto de producto de un M-Duino 54ARA, que hoy no está en la tienda online. El M-Duino 38AR es un modelo actual con entradas analógicas y salidas de relé. Dimensiónalo para tus hornos: cuenta los sensores y las salidas de cada horno. La familia M-Duino tiene modelos más pequeños y más grandes.
Equivalente actualTouchBerry Pi Panel PC 10.1" FLEX
La pantalla del operario del caso es un Panel PC TouchBerry. Una opción actual es este Panel PC industrial con Raspberry Pi 4 y pantalla táctil de 10,1", conectado al PLC por Ethernet. Fija los parámetros de horneado y muestra la temperatura, las horneadas, el registro y el consumo de cada horno.
- Función en este diseño
- Pantalla del operario, perfiles, registros y alarmas
- Pantalla
- 10,1", táctil capacitiva
- Ordenador
- Raspberry Pi 4
- Red
- Gigabit Ethernet
El caso no publica el modelo ni el tamaño del TouchBerry. La familia actual tiene modelos de 7", 10,1" y 18,5".
Preguntas sobre este caso
¿Qué añade un retrofit con PLC a un horno rotativo de panadería?
En este caso: sensores de temperatura en varias partes del horno, sensores inductivos que detectan las bandejas, juntas herméticas en la puerta conectadas al PLC, ventiladores de alta potencia controlados por el PLC, perfiles de horneado por tipo de pan y una pantalla de operario con la temperatura, las horneadas y el consumo de cada horno. Los hornos se conservan. El caso habla de más producción diaria, tiempos de horneado más cortos, menos consumo de energía y un pan más uniforme.
¿Cómo mide un PLC la temperatura dentro de un horno de panadería?
En este caso, unos sensores de temperatura colocados en distintas partes del horno sustituyeron a unos termómetros irreversibles que fallaban y no eran del todo fiables. El caso no publica el tipo de sensor. Una forma habitual: un termopar o una Pt100 apta para la temperatura del horno, con un transmisor que da 0-10 V o 4-20 mA a una entrada analógica del PLC. En el M-Duino 38AR las entradas analógicas son de 0-10 V; para 4-20 mA, añade una resistencia shunt de precisión de 500 Ω y escala el valor en el programa.
¿Cómo detectan los sensores inductivos las bandejas del horno?
Un sensor inductivo detecta metal sin contacto físico, así que ve una bandeja metálica sin tocarla. En este caso los sensores están en las zonas de temperatura extrema del horno y se conectan al PLC. El PLC los usa para la marcha y el paro del horno y para dos alarmas: bandejas vacías en el horno y bandejas llenas sin el horno activado. Elige un sensor apto para la temperatura del punto de montaje. Prueba la lógica en el segundo panel.
¿Qué es un perfil de horneado y cómo lo aplica el PLC?
Un perfil de horneado es un conjunto de parámetros predefinidos para un tipo de pan: la temperatura, la velocidad de rotación del horno y otras funciones. El operario lo elige en el Panel PC y el PLC ajusta el horno de forma automática. El caso no publica sus perfiles; los valores del primer panel son ejemplos.
¿Qué ve el operario en el Panel PC?
Las pantallas del caso muestran cada horno con su temperatura y su número de horneadas, las horneadas a lo largo del tiempo, un registro de temperaturas, el consumo de gas en m³/h y el ID del operario, con botones para iniciar y cerrar un informe. El objetivo es gestionar el histórico de producción por fecha, hora y operario.
¿Qué hardware encaja en un retrofit de hornos similar?
El caso usa PLC basados en Arduino de Industrial Shields y un Panel PC TouchBerry, y no publica los modelos. Empieza por la lista de señales de cada horno: sensores de temperatura, sensores de bandejas, puerta, ventiladores, rotación y calefacción. El M-Duino 38AR tiene 10 entradas analógicas, 9 entradas digitales y 8 relés; el TouchBerry Pi Panel PC 10.1" FLEX es una pantalla de operario actual. Envíanos la lista y te responderá un ingeniero.
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