Caso de estudio · Transporte y almacenamiento · ESP32 PLC
Fluidos en movimiento. Un PLC que los vigila.
Presión, temperatura, nivel, calidad y composición, del sensor al dashboard.
Un fluido tiene que llegar como salió. No solo a tiempo.
Por eso el sistema lo vigila durante el viaje y en el almacén, y avisa cuando un valor se mueve.
Este caso de estudio describe un sistema de monitorización de líquidos y gases durante el transporte y el almacenamiento. No se publican el cliente, el fluido ni el modelo exacto de ESP32 PLC. Los parámetros, los sensores, el dashboard y los dos tipos de notificación son los del caso. Los valores y los límites de los paneles son ejemplos.
El reto
Mantener un fluido seguro y apto mientras viaja.
Los líquidos y los gases se pueden contaminar o deteriorar durante el transporte y el almacenamiento. Los sistemas automáticos mantienen las condiciones dentro del rango y detectan las desviaciones pronto, para que el equipo aplique medidas preventivas o correctivas.
Cinco cosas que vigilar
La presión, para unas condiciones seguras y óptimas. La temperatura, lejos de extremos que cambian el fluido. El nivel, para el volumen correcto sin desbordes ni faltas. La calidad, frente a las especificaciones. La composición química, contra la contaminación.
Sensores según el fluido
El caso usa sensores amperométricos de Mettler Toledo, sensores de temperatura Pt100 y otros sensores específicos, como de compresión o de viscosidad, elegidos para cada fluido.
Conexiones distintas
Algunos sensores se conectan por interfaces comunes y otros por las entradas analógicas o digitales del PLC. Un solo controlador tiene que leerlos todos.
La información donde hace falta
Las lecturas van a un sistema de monitorización que lleva el propio transporte y se ven en un dashboard con varias pantallas de datos.
El objetivo
Garantizar la seguridad y la calidad del fluido detectando las incidencias a tiempo. Mantenerlo apto para el proceso en el que se usará. Y optimizar el transporte y el almacenamiento, para reducir costes y mejorar el rendimiento del proceso.
Cómo funciona
Tres tareas: leer los sensores, valorar el cambio y seguir enviando.
Cada panel muestra una tarea. Pulsa los botones. Los paneles son simulaciones ilustrativas: los parámetros, el dashboard y los dos tipos de notificación son los del caso. Los rangos, los límites, los intervalos y los mensajes son ejemplos.
De una corriente a un valor.
El caso conecta algunos sensores a las entradas analógicas del PLC. Las entradas del ESP32 PLC miden de 0 a 10 V. Muchos transmisores industriales dan de 4 a 20 mA, así que una resistencia shunt convierte la corriente en tensión y el programa la escala. Cambia la corriente y después corta el cable.
- 4 mA es el inicio del rango y 20 mA el final
- Un shunt de 500 Ω da de 2 a 10 V
- Sin corriente es un fallo, no un cero
Simulación ilustrativa. Valores de ejemplo, sin datos del caso. Ejemplo: un transmisor de presión de 4-20 mA con un rango de 0 a 10 bar y una resistencia shunt de 500 Ω en una entrada de 0-10 V. Por debajo de 3,6 mA la lectura se trata como un fallo (NAMUR NE 43). El caso no publica los rangos ni el cableado de cada sensor.
Un estado periódico. Una alerta cuando importa.
El caso programa dos tipos de notificación: un estado periódico del fluido y una alerta cuando un indicador clave sufre una variación inesperada o alarmante. Una forma habitual de hacerlo: un límite para el valor y otro para su velocidad de cambio. Prueba cada viaje.
- Estado periódico a intervalo fijo
- Alerta por encima del límite (alarmante)
- Alerta con un cambio rápido (inesperada)
Notificaciones (ejemplo)
Simulación ilustrativa. Valores de ejemplo, sin datos del caso. Límites de ejemplo: alerta por encima de 30 °C (valor alarmante) o con un cambio de más de 2 °C en 5 minutos (variación inesperada). Estado cada 30 minutos. Cada punto son 5 minutos. El caso no publica sus límites ni sus intervalos.
Un núcleo mide. El otro comunica.
El caso explica que el doble núcleo del ESP32 gestiona los procesos y las comunicaciones por separado. Así las lecturas pueden seguir aunque el enlace esté ocupado o caído. Ponlo en marcha, corta el enlace y recupéralo.
- Sensores y lógica en un núcleo
- Mensajes en el otro núcleo
- Lecturas guardadas en el PLC mientras el enlace está caído (ejemplo)
Dos núcleos (ejemplo)
Simulación ilustrativa. Valores de ejemplo, sin datos del caso. Una forma habitual de hacerlo, no publicada en el caso: una tarea lee los sensores en un núcleo, otra envía los datos en el otro, y las lecturas esperan en la memoria del PLC mientras el enlace está caído.
Arquitectura del sistema
¿Cómo se monitoriza un fluido durante el transporte y el almacenamiento?
Se ponen en el depósito los sensores que necesita el fluido: presión, temperatura, nivel, calidad y composición. Se conectan a un solo ESP32 PLC, por sus entradas analógicas y digitales o por una interfaz común. El PLC lee y comprueba los valores y los envía a un sistema de monitorización que lleva el transporte, con un dashboard y las notificaciones. El caso no publica el enlace entre el PLC y el sistema de monitorización.
| Señal | Entre | Tipo | Función |
|---|---|---|---|
| Presión | EntreSensor de presión → ESP32 PLC | TipoEntrada analógica, 0-10 V o 4-20 mA con shunt (habitual) | FunciónCondiciones de transporte y almacenamiento seguras y óptimas |
| Temperatura | EntreSensor Pt100 → ESP32 PLC | TipoA través de un transmisor a una entrada analógica (habitual) | FunciónMantiene el fluido lejos de temperaturas extremas |
| Nivel | EntreSensor de nivel → ESP32 PLC | TipoEntrada analógica o digital (habitual) | FunciónVolumen correcto, sin desbordes ni faltas |
| Calidad y composición | EntreSensor amperométrico (Mettler Toledo) → ESP32 PLC | TipoA través de su transmisor: entrada analógica o interfaz común (habitual) | FunciónCumple las especificaciones, sin contaminación |
| Otras variables | EntreSensores de compresión, viscosidad y otros → ESP32 PLC | TipoDepende del sensor | FunciónElegidos para cada fluido |
| Lecturas | EntreESP32 PLC → sistema de monitorización del transporte | TipoEnlace no publicado | FunciónDashboard con varias pantallas de datos |
| Estado | EntreSistema de monitorización → usuarios | TipoNotificación periódica | FunciónInforma del estado del fluido |
| Alerta | EntreSistema de monitorización → usuarios | TipoNotificación por evento | FunciónVariación inesperada o alarmante de un indicador clave |
Por qué funciona
Un controlador para todos los sensores y un código a la medida del fluido.
Lecturas precisas
Sensores específicos para cada variable, leídos y procesados en el PLC, dan una imagen precisa del fluido. Eso aumenta la seguridad y reduce el riesgo de errores.
Muchas formas de conectar
Entradas analógicas y digitales para los sensores con señal, y Ethernet, Wi-Fi, Bluetooth LE, RS-485 y RS-232 para los equipos con interfaz digital y para el sistema de monitorización.
Un código a la medida del fluido
El PLC se programa en C++ con el IDE de Arduino y librerías open source. Cada fluido puede tener su escalado, sus límites y sus mensajes.
Problemas vistos en tiempo real
El PLC comprueba cada lectura al llegar, así que un riesgo se ve durante el viaje y no al descargar el depósito.
Dos núcleos, dos tareas
El ESP32 tiene dos núcleos. Los procesos y las comunicaciones se gestionan por separado, y la medida sigue regular mientras viajan los datos.
Prueba el patrón
Mira la telemetría remota con alarmas y un enlace caído en el simulador de telemetría de sitios remotos, y sensores en un bus en el simulador de red Modbus.
Hardware
El PLC para este caso.
ESP32 PLC 21 FLEX
El caso usa un ESP32 PLC y no publica el modelo. El ESP32 PLC 21 FLEX encaja con los cinco parámetros: 6 entradas analógicas, RS-485 para sensores con interfaz digital y una placa 4G opcional para un vehículo.
- Función en este caso
- Lee los sensores del fluido, comprueba los valores y los envía al sistema de monitorización
- Procesador
- ESP32 de doble núcleo, hasta 240 MHz, 16 MB de flash, 520 KB de SRAM
- Entradas
- 13: 6 analógicas/digitales (0-10 V, 11 bits) y 7 digitales optoaisladas, de 5 a 24 Vdc, 2 con interrupción
- Salidas
- 8: 3 analógicas/digitales/PWM (0-10 V, 12 bits) y 5 digitales optoaisladas, de 5 a 24 Vdc
- Comunicaciones
- Ethernet 10/100, Wi-Fi 2,4 GHz, Bluetooth LE, RS-485, RS-232, I2C, SPI
- Alimentación y opciones
- De 12 a 24 Vdc, carril DIN TS35, IP20; una placa opcional: 4G LTE-M/NB-IoT, LoRa o CAN
El caso no publica el modelo exacto de ESP32 PLC. La imagen muestra el ESP32 PLC 21 FLEX. Un Pt100 o un sensor amperométrico no van directos a una entrada de 0-10 V: necesitan su transmisor. Si hacen falta más canales analógicos, el ESP32 PLC 42 tiene 12.
Preguntas sobre este caso
¿Qué mide la monitorización inteligente de fluidos?
En este caso, cinco parámetros: presión, temperatura, nivel, calidad y composición química. La presión mantiene unas condiciones seguras, la temperatura aleja el fluido de los extremos, el nivel asegura el volumen correcto, la calidad comprueba las especificaciones y la composición detecta la contaminación. Para cada fluido se añaden otros sensores, como de viscosidad o de compresión.
¿Cómo lee un PLC un sensor de temperatura Pt100?
Un Pt100 es una resistencia que cambia con la temperatura (100 Ω a 0 °C). Las entradas analógicas del ESP32 PLC miden de 0 a 10 V, así que el Pt100 pasa por un transmisor que da 4-20 mA o 0-10 V, y el programa escala la lectura a grados.
¿Qué es un sensor amperométrico?
Un sensor electroquímico. Aplica una tensión a un electrodo y mide la corriente de la reacción, que es proporcional a la concentración de una sustancia, como el oxígeno disuelto o el cloro. Se conecta a través de su transmisor. El caso usa sensores amperométricos de Mettler Toledo y no publica qué miden.
¿Cómo se conecta un sensor de 4-20 mA a un ESP32 PLC?
Con una resistencia shunt de precisión en una entrada analógica. Con 500 Ω, 20 mA dan 10 V y 4 mA dan 2 V. El programa escala de 2 a 10 V al rango del sensor. Una corriente por debajo de 3,6 mA indica un cable cortado o un fallo, no un cero (NAMUR NE 43).
Estado periódico o alerta: ¿qué diferencia hay?
Un estado periódico informa de la condición del fluido a intervalos fijos, aunque todo vaya bien. Una alerta sale cuando un indicador clave sufre una variación inesperada o alarmante. Una forma habitual de fijarla: un límite para el valor y otro para su velocidad de cambio.
¿Por qué ayuda el doble núcleo del ESP32?
Con el núcleo de Arduino para el ESP32, el programa puede ejecutar tareas en cada núcleo. Un núcleo puede leer los sensores y ejecutar la lógica mientras el otro gestiona el Wi-Fi, Ethernet o el 4G. El caso explica que los procesos y las comunicaciones se gestionan por separado, lo que mejora la capacidad y la velocidad.
Descarga el caso de estudio
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