Caso de estudio · Placas · ESP32 PLC
La placa baja a la cama de clavos. El PLC lee cada contacto.
Un ESP32 PLC gobierna una estación de test de cama de clavos para cinco productos nuevos.
Una placa puede parecer perfecta y tener un mal contacto.
A mano es lento y da errores. Por eso una prensa lleva la placa a los clavos y el PLC los lee.
Este caso de estudio parte de un proyecto real: un fabricante de dispositivos eléctricos como placas de circuito, fuentes de alimentación y componentes electrónicos. El cliente no se nombra. La estación, las pruebas, la pantalla del operario y los resultados son los del caso. Los paneles son ilustrativos: los valores, los tiempos y el número de E/S son ejemplos. No hay fotos publicadas de la estación.
El reto
Cinco placas nuevas. Cada una, probada antes del embalaje.
La empresa tenía una nueva gama de cinco productos. Antes de enviarlas a los clientes, cada placa tenía que superar distintos tipos de pruebas, para cumplir el estándar de calidad de la empresa, de sus clientes y del mercado. El test se hace al final de la producción, justo antes del embalaje.
Manual y lento
Antes del proyecto, las placas se probaban a mano. Costaba mucho tiempo y se escapaban errores.
Muchos puntos, un veredicto
Cada placa tiene muchos puntos que comprobar. La estación tiene que medir la continuidad y la resistencia de cada conexión y dar un resultado por placa.
Sin dañar la placa
El útil sube y baja la placa. Unos sensores vigilan los extremos del recorrido para que la prensa nunca baje más de la cuenta.
Preparada para crecer
Se esperaba que la demanda creciera, y un test manual no escalaba. La estación tenía que diseñarse desde el inicio para ampliarse.
El resultado
La estación automática demostró ser muy eficaz. Ahora la empresa atiende la demanda creciente de sus cinco productos nuevos. Los errores durante el test bajaron de forma notable y los tiempos de prueba también, así que la empresa puede verificar la cantidad de productos que prevé su plan de producción.
Cómo funciona
Tres partes: la prensa, los contactos y la estación.
Tres paneles, uno por cada parte de la estación. Pulsa los botones. Son simulaciones ilustrativas: los tiempos, los puntos de test, los valores y el número de E/S son ejemplos. El caso no publica el programa de test.
Hasta los clavos, solo lo que permiten los sensores.
El PLC gobierna unos cilindros neumáticos que mueven el útil donde va la placa. El útil sube y baja por un recorrido predefinido, y unos sensores vigilan los límites del recorrido para no dañar la placa. Una forma habitual de hacerlo: el test empieza solo cuando el sensor de abajo confirma que el útil ha llegado al final del recorrido. Haz un ciclo y después prueba con una placa mal colocada.
- Los cilindros neumáticos mueven el útil
- Sensores en los dos extremos del recorrido
- Sin sensor de abajo no hay test: el útil vuelve a subir (ejemplo)
Eventos del PLC (ejemplo)
Simulación ilustrativa. Valores de ejemplo, sin datos del caso. El límite de 2 s y el tiempo de recorrido son ejemplos. El caso no publica las válvulas ni los tiempos.
Continuidad y resistencia, punto a punto.
En los clavos, los puntos de test de la placa tocan las agujas. Unos cables llevan cada aguja de vuelta al PLC, que comprueba la continuidad y la resistencia de cada conexión. El operario selecciona los parámetros de test en la pantalla táctil. En este ejemplo, los fija el producto elegido. Elige un producto y prueba una placa.
- El producto fija los puntos y las ventanas
- Continuidad: la conexión tiene que estar cerrada
- Resistencia: el valor tiene que caer dentro de su ventana
Resultados del test (ejemplo)
Simulación ilustrativa. Valores de ejemplo, sin datos del caso. Puntos y ventanas de ejemplo (±5 %). El caso no publica el circuito de medida ni los límites del test. Una forma habitual: una tensión conocida a través de una resistencia de referencia, leída en una entrada analógica de 0-10 V.
Prueba una secuencia de test completa con fallos en el simulador de test de final de línea.
Cintas, distribuidor y dos útiles: cuenta las E/S.
La estación se diseñó para crecer. Dos cintas transportadoras y un distribuidor reparten las placas entre distintos equipos de test. Llevan sensores y las controla el ESP32 PLC. El caso dice que un PLC por estación puede gestionar hasta cuatro cintas, un distribuidor, dos útiles de test, las E/S de la cama de clavos y la salida a la pantalla. Cambia la estación y comprueba las E/S en un ESP32 PLC 58.
- Hasta 4 cintas y 1 distribuidor
- Hasta 2 útiles de test
- Puntos medidos en entradas analógicas (ejemplo)
Cintas transportadoras
Útiles de test
Puntos medidos por útil
Simulación ilustrativa. Valores de ejemplo, sin datos del caso. E/S de ejemplo por equipo: cinta, 1 salida y 1 sensor; distribuidor, 2 salidas y 2 sensores; útil, 1 válvula, 2 sensores de límite, 1 alimentación de test y 2 pilotos; 1 entrada analógica por punto medido. El caso no publica su lista de E/S. El enlace con la pantalla no está publicado; aquí va por Ethernet, sin E/S.
Arquitectura del sistema
¿Cómo prueba un PLC una placa electrónica en una cama de clavos?
La placa va en un útil que unos cilindros neumáticos suben y bajan. Dos sensores vigilan los extremos del recorrido. Abajo, los puntos de test de la placa tocan una cama de clavos, y unos cables llevan cada contacto de vuelta al PLC. En este caso, un ESP32 PLC movía el útil, comprobaba la continuidad y la resistencia de cada conexión y enviaba los resultados a un Panel PC industrial de 10", donde Grafana los mostraba. El caso no cita el modelo del PLC ni el enlace entre el PLC y el Panel PC.
| Señal | Entre | Tipo | Función |
|---|---|---|---|
| Válvula de la prensa | EntreESP32 PLC → electroválvula | TipoSalida digital (habitual) | FunciónBaja y sube el útil |
| Límite superior | EntreSensor → ESP32 PLC | TipoEntrada digital | FunciónÚtil arriba: se puede cargar la siguiente placa |
| Límite inferior | EntreSensor → ESP32 PLC | TipoEntrada digital | FunciónFinal del recorrido: la placa está en los clavos |
| Contactos de test | EntreCama de clavos → ESP32 PLC | TipoCables al PLC (circuito no publicado) | FunciónContinuidad y resistencia de cada conexión |
| Parámetros de test | EntrePanel PC → ESP32 PLC | TipoSelección en la pantalla táctil (enlace no publicado) | FunciónProducto y pruebas que se ejecutan |
| Resultados | EntreESP32 PLC → Panel PC | TipoDatos que muestra Grafana (enlace no publicado) | FunciónResultados en tiempo real para el operario |
| Sensores de cintas y distribuidor | EntreSensores → ESP32 PLC | TipoEntradas digitales | FunciónPosición de las placas en la línea |
| Cintas y distribuidor | EntreESP32 PLC → accionamientos | TipoSalidas digitales (habitual) | FunciónReparten las placas entre los equipos de test |
Por qué funciona
Primero un movimiento seguro, después un veredicto para cada placa.
El recorrido tiene límites
Los cilindros mueven el útil por un recorrido fijo, y dos sensores vigilan sus extremos. La placa llega a los clavos sin bajar más de la cuenta.
El PLC lee cada contacto
Cada aguja va cableada al PLC. El mismo programa mueve el útil y comprueba la continuidad y la resistencia de cada conexión, así que el movimiento y el test van siempre a la par.
Pocos botones para el operario
La interfaz tiene pocos menús y acciones, porque casi todo el proceso es automático. Los operarios necesitan poca formación para usarla con confianza.
Cinco productos, una estación
El operario elige los parámetros de test en la pantalla táctil. Un producto nuevo es un juego de parámetros nuevo, no una estación nueva.
Hecha para crecer
Las cintas y el distribuidor van en el mismo PLC que los útiles. Un PLC por estación hace que todas las estaciones sean iguales.
Aprende las piezas
Mira cómo un PLC escribe un informe de test por cada pieza, y cómo un ESP32 PLC registra datos por MQTT y los guarda en una tarjeta SD cuando cae la red.
Hardware
Un PLC para la estación y un Panel PC para el operario.
ESP32 PLC 58
El caso usó un PLC basado en ESP32 para mover el útil, leer los contactos y controlar las cintas y el distribuidor. No publica el modelo. El ESP32 PLC 58 es el modelo de la familia con más E/S, para la estación más grande que describe el caso.
- Función en esta estación
- Gobierna la prensa, comprueba cada contacto y mueve las cintas y el distribuidor
- Procesador
- ESP32 de doble núcleo, hasta 240 MHz, 16 MB de flash, 520 KB de SRAM
- Entradas
- 37: 16 analógicas/digitales (0-10 V, 11 bits) y 21 digitales optoaisladas, de 5 a 24 Vdc, 6 con interrupción
- Salidas
- 24: 9 analógicas/digitales/PWM (0-10 V, 12 bits) y 15 digitales optoaisladas, de 5 a 24 Vdc
- Comunicaciones
- Ethernet 10/100, Wi-Fi 2,4 GHz, Bluetooth LE, RS-485, RS-232, TTL, I2C, SPI
- Alimentación y montaje
- De 12 a 24 Vdc, carril DIN TS35, IP20; reloj de tiempo real
El ESP32 PLC 58 no tiene salidas de relé. Las válvulas y los accionamientos se conmutan con sus salidas digitales de 5 a 24 Vdc o con relés externos: comprueba la corriente de cada carga con la hoja de datos. Una estación con un solo útil y menos puntos puede usar un modelo más pequeño, como el ESP32 PLC 42 (26 entradas, 16 salidas).
TouchBerry Pi Panel PC 10.1" FLEX
El caso muestra los resultados con Grafana en un Panel PC industrial de 10", y el caso original enseña el TouchBerry Pi 10.1". El operario elige los parámetros de test en su pantalla táctil y ve los resultados en tiempo real.
- Función en esta estación
- Pantalla del operario: parámetros de test y resultados
- Pantalla
- 10,1", 1280 x 800, táctil capacitiva, 900 nits
- Ordenador
- Raspberry Pi 4, Linux preinstalado
- E/S propias
- 3 entradas digitales, 2 entradas analógicas (0-10 V o 4-20 mA), 5 salidas digitales
- Comunicaciones
- Gigabit Ethernet, 2 USB 2.0, 2 USB 3.0, un puerto serie (RS-485, RS-232 o TTL)
- Alimentación y frontal
- De 12 a 24 Vdc, SAI para un apagado seguro; frontal IP20 o IP65
El caso no publica cómo envía el PLC los resultados a Grafana. Una forma habitual: el PLC envía cada resultado por Ethernet, una base de datos en el Panel PC lo guarda y Grafana lo muestra.
Preguntas sobre este caso
¿Qué es un útil de test de cama de clavos?
Una base con agujas de muelle colocadas en los puntos de test de la placa electrónica. La placa se presiona contra las agujas, y cada aguja lleva un contacto al sistema de test. Una sola bajada llega a muchos puntos a la vez. En este caso, unos cilindros neumáticos bajan el útil sobre los clavos y un ESP32 PLC lee los contactos.
¿Puede un PLC comprobar la continuidad y la resistencia?
Sí, con un circuito de medida sencillo. Una forma habitual: una tensión conocida pasa por una resistencia de referencia y por el punto que se prueba, y una entrada analógica de 0 a 10 V lee el resultado. El ESP32 PLC 58 tiene 16 entradas de este tipo, de 11 bits. Para resistencias muy bajas o tolerancias muy estrechas, usa un instrumento dedicado y deja que el PLC lleve la secuencia. El caso no publica su circuito.
¿Por qué un útil de test neumático necesita sensores de límite?
Para saber dónde está el útil. El sensor de arriba dice que se puede cargar la siguiente placa. El sensor de abajo dice que la placa ha llegado a los clavos. En este caso, unos sensores vigilan los límites del recorrido para no dañar la placa. Una regla habitual: sin sensor de abajo no hay test.
¿Cómo muestra Grafana los datos de un PLC?
Grafana lee de una fuente de datos, como una base de datos, y dibuja paneles en un navegador. Una forma habitual: el PLC envía cada resultado por Ethernet, por ejemplo con MQTT o Modbus TCP, un programa del Panel PC lo escribe en una base de datos y Grafana lo muestra. En este caso Grafana funcionaba en un Panel PC industrial de 10". El caso no publica el enlace.
¿Cuántas E/S necesita una estación de test?
Cuenta cada equipo. El panel de arriba usa un ejemplo: 1 salida y 1 sensor por cinta, 2 salidas y 2 sensores para el distribuidor, una válvula, 2 sensores de límite, una alimentación de test y 2 pilotos por útil, y 1 entrada analógica por punto medido. Con 4 cintas, 2 útiles y 8 puntos en cada uno, salen 10 entradas digitales, 16 analógicas y 14 salidas, dentro de las 37 entradas y 24 salidas de un ESP32 PLC 58.
¿Qué ESP32 PLC encaja en una estación de test?
Depende de las E/S. El caso no publica su modelo. Para una estación con hasta 4 cintas, un distribuidor y 2 útiles, el ESP32 PLC 58 es el que tiene más E/S de la familia: 37 entradas y 24 salidas. Una estación con un solo útil y menos puntos puede usar un ESP32 PLC 42, con 26 entradas y 16 salidas. Los dos tienen Ethernet para el enlace con la pantalla del operario.
Descarga el caso de estudio
PDF de 4 páginas con el reto, la lógica, la arquitectura y el hardware. Sin formularios.
¿Pruebas placas o conjuntos?
Cuéntanos qué pruebas. Te responderá un ingeniero.
Dinos el producto, cuántos puntos de test tiene, qué hay que medir en cada punto y cómo llegan las placas al útil. Te propondremos el PLC, las E/S y la pantalla del operario.
- Respuesta de nuestro equipo técnico
- PLC, E/S y pantalla del operario para tu estación
- PLC basados en Arduino, ESP32 o Raspberry Pi