Caso de estudio · Sector: riego agrícola
Programa el pívot por sectores. Síguelo desde el móvil.
Un PLC en el cuadro del pívot fija la lámina, vigila el agua e informa por 4G.
Un pívot riega un círculo entero, pero el campo pocas veces es un solo cultivo con una sola necesidad.
Por eso el PLC divide el círculo en sectores y da a cada uno su velocidad, su lámina y sus reglas.
Basado en instalaciones reales de clientes del sector; datos y nombres no publicados. Fabricantes e integradores de sistemas de riego compran controladores a Industrial Shields para los cuadros de sus pívots y bombeos. Esta página muestra la arquitectura, las señales y la lógica de ese tipo de cuadro con el ESP32 PLC 21 FLEX, nuestra opción para esta función, elegida por hoja de datos. Los umbrales, láminas y mensajes son ejemplos de una forma habitual de hacerlo, no los ajustes de una finca real.
El reto
La misma agua en todas partes no es lo que pide el campo.
Un pívot gira alrededor de su centro, y la velocidad de la última torre decide cuánta agua recibe cada parte del círculo. Con un cuadro básico, la velocidad y el sentido se fijan a mano en el centro del pívot, y el agricultor tiene que ir al campo para cambiarlos. El fabricante o el integrador quiere un cuadro que sepa dónde está el pívot, riegue por sectores, se pare solo cuando algo va mal y se pueda consultar desde el móvil.
Regar por sectores
Cultivos distintos, una esquina seca o un camino que cruza el círculo: cada sector necesita su lámina, o nada de agua.
Saber dónde está
La posición del pívot manda en el programa: empezar un sector, activar el cañón final, aparcar en el ángulo correcto.
Parar antes del daño
Una tubería rota o una bomba que salta se ven como presión baja. El pívot debe pararse antes de avanzar en seco.
Menos viajes al campo
Arrancar, parar y consultar el pívot desde el móvil, y recibir un aviso cuando se para solo.
La lluvia cambia el plan
Si se prevé lluvia o el pluviómetro ya la ha medido, la siguiente pasada puede esperar. El programa decide y el agricultor confirma.
Cómo funciona
Tres trabajos del cuadro del pívot: programar, proteger, informar.
Cada panel muestra un trabajo del PLC. Pulsa los botones. Son simulaciones ilustrativas: ángulos, láminas, umbrales y mensajes son ejemplos, no datos de una finca real.
Cada sector tiene su velocidad, y así su lámina.
El PLC lee el ángulo del pívot y busca el sector. Para cada sector, el programa guarda una lámina y si hay agua o no. La lámina fija el temporizador porcentual: la parte de cada minuto en que avanza la última torre. Más lento quiere decir más agua. Prueba un sector de cultivo, una pasada en seco, una esquina con el cañón final y el aparcamiento.
- Sectores definidos por ángulo de inicio y de fin
- Temporizador porcentual calculado a partir de la lámina
- Cañón final solo en las esquinas
- Aparcar en un ángulo fijo al final del ciclo
Programa del pívot (ejemplo)
- Programa cargado: 4 sectores.
Simulación ilustrativa. Valores de ejemplo, sin datos de una finca real. Valores de ejemplo. Modelo de lámina de este panel: 5 mm al 100 %, inversa al temporizador. La curva real la da el fabricante del pívot con su paquete de boquillas.
La presión baja detiene la bomba. El circuito de seguridad detiene el pívot.
El PLC lee la presión de la línea con un transmisor de 4-20 mA y el caudal con los pulsos del contador. Si la presión sigue baja durante un tiempo fijado, para el pívot y la bomba. El circuito de seguridad de alineación es del pívot: cuando se abre, las torres se paran solas. El PLC solo lo lee, para la bomba y envía la alarma.
- Presión baja con retardo, y después paro
- Circuito de seguridad leído, nunca puenteado
- Bomba parada cuando se para el pívot
- Para volver a arrancar, una persona rearma
Protecciones (ejemplo)
- Vigilando presión y caudal.
Simulación ilustrativa. Valores de ejemplo, sin datos de una finca real. Valores de ejemplo: presión baja por debajo de 1,8 bar durante 30 s. Un cuadro real usa la presión y los retardos del paquete de boquillas y de la bomba.
Prueba alarmas de presión y bombas en una red de agua: simulador de telemetría de emplazamientos remotos
El móvil lo arranca. El tiempo lo puede retener.
Con la placa 4G el PLC publica su estado y recibe órdenes por MQTT. Una previsión de lluvia o la lluvia medida en el pluviómetro pueden retener la siguiente pasada, y el agricultor la puede lanzar igualmente. Si el enlace cae, el PLC sigue con su programa local y guarda los mensajes hasta que vuelve.
- Marcha y paro desde el móvil
- Retener la pasada por previsión o por lluvia medida
- Primero el programa local, después el enlace
- Mensajes en cola mientras no hay enlace
Móvil y servidor (ejemplo)
- Siguiente pasada a las 22:00.
Simulación ilustrativa. Valores de ejemplo, sin datos de una finca real. Valores de ejemplo: retener la pasada a partir de 5 mm de lluvia prevista. La previsión viene de un servicio meteorológico; la regla la pones tú.
Arquitectura del sistema
¿Cómo controla un PLC un pívot de riego y su programa?
Un ESP32 PLC 21 FLEX va en el cuadro del centro del pívot. Lee el estado del pívot, el circuito de seguridad, el ángulo, la presión de la línea, el caudalímetro, el pluviómetro y el anemómetro. Con relés de interfaz arranca y para el pívot, fija el sentido, gobierna el temporizador porcentual y activa el cañón final y la bomba. Una placa 4G lo enlaza con un servidor y con el móvil del agricultor por MQTT.
| Señal | Entre | Tipo | Función |
|---|---|---|---|
| En marcha, avance, retroceso | EntreCuadro del pívot → ESP32 PLC 21 | TipoEntrada digital, con relés | FunciónSaber qué hace el pívot |
| Estado del circuito de seguridad | EntreCircuito de seguridad → PLC | TipoEntrada digital, solo lectura | FunciónParar la bomba y enviar la alarma |
| Ángulo | EntreSensor de ángulo o GPS → PLC | TipoAnalógica 0-10 V o serie (habitual) | FunciónEncontrar el sector, aparcar |
| Presión de la línea | EntreTransmisor → PLC | Tipo4-20 mA en una entrada de 0-10 V con shunt | FunciónParo por presión baja |
| Caudal | EntreContador → PLC | TipoPulsos en una entrada de interrupción | FunciónVolumen por pasada y por sector |
| Lluvia y viento | EntrePluviómetro y anemómetro → PLC | TipoPulsos | FunciónRetener la pasada, cañón parado con viento |
| Marcha, paro, sentido | EntrePLC → cuadro del pívot | TipoSalida digital, relés de interfaz | FunciónEjecutar el programa |
| Temporizador porcentual | EntrePLC → control de la última torre | TipoSalida digital, marcha y paro cada minuto | FunciónFijar la velocidad, y así la lámina |
| Cañón final, bomba | EntrePLC → válvula del cañón, arrancador de la bomba | TipoSalida digital, relés de interfaz | FunciónEsquinas y suministro de agua |
| Estado, alarmas, órdenes | EntrePLC ↔ servidor y móvil | Tipo4G, MQTT | FunciónArranque remoto, retenciones, avisos |
Por qué funciona
El programa vive en el pívot. El móvil es una ventana, no una muleta.
La posición manda
Sectores, cañón final y aparcamiento son ángulos. Cuando el PLC conoce el ángulo, un plan de cultivo nuevo es una tabla nueva, no un cableado nuevo.
Lámina a partir de la velocidad
El temporizador porcentual es la forma en que un pívot fija la lámina. El PLC lo calcula con la lámina que pides para cada sector.
La seguridad sigue en su sitio
El circuito de alineación del pívot sigue parando las torres por sí solo. El PLC lo lee, actúa sobre la bomba y nunca lo puentea.
Funciona sin red
El programa y las protecciones van en el PLC. El enlace 4G añade órdenes y avisos; si cae, la pasada sigue y los mensajes esperan.
Señales estándar
Presión en 4-20 mA, caudal y lluvia por pulsos, órdenes por relés: piezas que cualquier instalador de riego encuentra y cambia.
Un diseño para muchos pívots
El mismo cuadro y el mismo programa sirven para pívots de distinta longitud. Los sectores, la curva de lámina y los retardos son ajustes.
Hardware
Un PLC ESP32 con placa 4G en el cuadro del pívot.
Nuestra opción para esta funciónESP32 PLC 21 FLEX
Un controlador industrial basado en el ESP32 de doble núcleo, para carril DIN, que se programa con el Arduino IDE. La versión FLEX admite una placa de comunicación: aquí, 4G (M1)-NB1 IoT LTE para el enlace con el servidor y el móvil.
- Función
- Lee el pívot, ejecuta el programa por sectores y las protecciones, habla con el móvil
- Procesador
- ESP32 de doble núcleo, hasta 240 MHz
- Entradas
- 13: 6 analógicas o digitales (0-10 V, 11 bits), 7 digitales optoaisladas (de 5 a 24 Vdc), 2 de ellas con interrupción
- Salidas
- 8: 3 analógicas, digitales o PWM (0-10 V, 12 bits), 5 digitales optoaisladas (de 5 a 24 Vdc)
- Inalámbrico y placa opcional
- Wifi y Bluetooth LE integrados; una placa opcional: aquí 4G (M1)-NB1 IoT LTE (u-blox), o LoRa o CAN
- Con cables
- Ethernet, RS-485, RS-232
- Programación
- Arduino IDE
- Alimentación
- De 12 a 24 Vdc
- Montaje
- Carril DIN TS35, IP20, dentro de un armario
Las salidas son de transistor a 24 Vdc. Los cuadros de pívot suelen conmutar 24 Vac, 120 Vac o 230 Vac: usa relés de interfaz. Para un transmisor de presión de 4-20 mA en una entrada de 0-10 V, añade un shunt de precisión. El armario del centro del pívot necesita el grado de protección, la protección contra sobretensiones y la toma de tierra de un cuadro de exterior.
Preguntas sobre este caso
¿Cómo se controla un pívot de riego a distancia con un PLC?
Se pone un PLC con enlace móvil en el cuadro del centro del pívot. El PLC lee el estado, el ángulo y la presión, y gobierna la marcha, el paro, el sentido y el temporizador porcentual con relés de interfaz. Publica su estado y recibe órdenes por MQTT, así que un móvil o un servidor pueden lanzar una pasada, retenerla o leer las alarmas. Consulta órdenes remotas por MQTT en un ESP32 PLC y un bot de Telegram para el riego.
¿Cómo fija el PLC la lámina de agua de un pívot?
Con el temporizador porcentual. La última torre avanza durante una parte de cada minuto y las demás la siguen. Al 100 % el pívot va a toda velocidad y aplica la menor lámina; al 50 % tarda el doble y aplica más o menos el doble. El PLC calcula esa parte a partir de la lámina que fijas para cada sector. La relación real la da el fabricante del pívot con su paquete de boquillas.
¿El PLC sustituye el circuito de seguridad del pívot?
No. El circuito de seguridad de alineación para las torres cuando una se desalinea, y sigue cableado en el pívot tal como lo diseñó el fabricante. El PLC lee su estado, para la bomba, envía la alarma y espera a que una persona rearme en el campo. Nunca lo puentea.
¿Qué señales necesita el cuadro de un pívot?
Una lista habitual: en marcha, avance y retroceso; el estado del circuito de seguridad; el ángulo, con un sensor en el centro del pívot o un GPS en la última torre; la presión de la línea en 4-20 mA; el caudal por pulsos; lluvia y viento. Salidas: marcha, paro, sentido, temporizador porcentual, cañón final y bomba. Consulta cómo lee un ESP32 PLC sensores de 4-20 mA.
¿Qué pasa cuando se cae el enlace móvil?
En el campo no cambia nada. El programa por sectores y las protecciones van en el PLC, así que la pasada sigue y una presión baja la sigue parando. El PLC guarda los mensajes y los envía cuando vuelve el enlace. Una forma habitual se explica en registro de datos MQTT con memoria sin conexión en un ESP32 PLC.
¿Puede el programa de riego seguir la previsión del tiempo?
Sí. Antes de cada pasada, el programa consulta un servicio meteorológico y el pluviómetro, y retiene la pasada cuando la lluvia es suficiente. Nuestro paquete de proyecto de riego inteligente lo hace con un servicio de previsión, un variador para la bomba y un bot de Telegram; el ejemplo con la API del tiempo muestra la regla paso a paso.
Descarga el caso de estudio
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