Caso de estudio · Alevines · PLC Arduino
Alevines sanos. Los PLC vigilan el agua.
Agua, alimentación y luz bajo control constante, con PLC basados en Arduino.
Un criadero vende los alevines por su calidad. Su salud depende del agua, del alimento y de la luz.
Por eso los PLC vigilan esas condiciones y dan la alerta a tiempo.
Este caso describe un sistema de monitorización para detectar enfermedades en un criadero de alevines, con PLC de Industrial Shields. El caso no cita el criadero. Los factores de riesgo, las variables, el servidor, las cámaras, la lógica booleana, las alertas visuales, las acciones de respuesta y el esquema con cuatro PLC en Modbus TCP son los del caso. Los límites y los valores de los paneles son ejemplos, no datos del criadero.
El reto
Mantener sanos todos los alevines, con menos errores humanos.
El objetivo de un criadero de alevines es producir peces de alta calidad para su posterior venta. Para eso necesita un control constante del ambiente y de las condiciones de vida, por el bienestar, la salud y el crecimiento de la cría, y para cumplir los estándares de calidad y de bienestar animal. El objetivo del proyecto: automatizar la detección de enfermedades con PLC en un sistema de monitorización, para reducir los errores humanos y prevenir las enfermedades causadas por cuatro factores.
Temperatura
Los cambios bruscos o las temperaturas extremas estresan a los alevines y los hacen más propensos a enfermar. El agua debe mantener una temperatura constante y adecuada.
Calidad del agua
El agua necesita una composición química adecuada y nada de contaminantes. Un control regular detecta los problemas antes de que aparezca una enfermedad.
Alimentación
Los alevines necesitan una dieta adecuada y equilibrada. Una mala dieta debilita su sistema inmunitario y los hace más propensos a enfermar.
Iluminación
Los cambios en los ciclos de luz y oscuridad alteran sus ritmos circadianos, su comportamiento y su metabolismo. El ciclo de luz debe ser regular.
Por qué importa
Las pruebas y los análisis manuales llevan tiempo y dejan margen al error. El caso los automatiza: una detección más precisa, un diagnóstico precoz y medidas preventivas antes de que la enfermedad se extienda.
Cómo funciona
Tres tareas: vigilar el agua, decidir la alerta, responder.
Cada panel muestra una tarea. Pulsa los botones. Los paneles son simulaciones ilustrativas: las variables, la lógica booleana, las alertas visuales y las acciones de respuesta son las del caso, pero los límites, los valores y las reglas son ejemplos, no datos del criadero.
Temperatura, salinidad, pH y oxígeno, sin pausa.
Los sensores envían sus datos a los PLC de forma constante. Cada PLC compara las lecturas con los límites y detecta los cambios en las variables críticas. Cambia las condiciones y mira la zona 1.
- Sensores analógicos o digitales en cada PLC
- Temperatura, salinidad, pH y oxígeno disuelto
- Un cambio en una variable es la primera señal
Lecturas de la zona 1 (ejemplo)
Simulación ilustrativa. Valores de ejemplo, no datos del criadero. El caso cita temperatura, salinidad, pH y oxígeno, leídos por sensores analógicos o digitales, y no publica la especie ni los límites. Límites de ejemplo para una especie marina: de 18 a 22 °C, de 30 a 36 ppt, pH de 7,5 a 8,5 y oxígeno por encima de 6 mg/L. Los límites reales dependen de la especie y de la fase.
La lógica booleana decide cuándo avisar.
Una lectura fuera de rango no siempre es una enfermedad. Los PLC combinan condiciones con algoritmos y lógica booleana, y solo entonces encienden la señal visual para los operarios. Activa y desactiva las condiciones.
- Agua fuera de rango, y durante cuánto tiempo
- El comportamiento de los peces, visto por las cámaras
- Una señal visual para los operarios
Lógica de alertas (ejemplo)
Simulación ilustrativa. Valores de ejemplo, no datos del criadero. El caso dice que los PLC usan algoritmos y lógica booleana para decidir cuándo salta una alerta, y que las alertas llegan a los operarios como señales visuales. No publica las reglas. Estas dos reglas y el retardo de 10 minutos son ejemplos. El comportamiento de los peces viene de las cámaras del caso.
Parar el alimento, corregir el agua, medicar.
Cuando salta una alerta, los PLC ejecutan las acciones de respuesta fijadas para ella. Un sistema de dosificación automática administra el medicamento de forma precisa y controlada. Elige una alerta.
- Detener el suministro de alimento
- Ajustar la temperatura o la salinidad del agua
- Dosificación automática de medicamentos
Respuesta (ejemplo)
Simulación ilustrativa. Valores de ejemplo, no datos del criadero. El caso cita las acciones: detener el suministro de alimento, cambiar la temperatura o la salinidad del agua, o administrar medicamentos a los alevines con un sistema de dosificación automática, de forma precisa y controlada. No publica las consignas ni quién aprueba un tratamiento. En este ejemplo, una dosis espera la confirmación de un operario, y los volúmenes son ejemplos.
Pruébalo en una red completa
Practica con la red y con las alarmas.
Los paneles de arriba muestran una zona. Estos simuladores recorren lo que hay a su alrededor: una red Modbus de PLC, y los datos y las alarmas de muchos puntos.
Sirve las lecturas por Modbus TCP
Consulta esclavos y atiende clientes Modbus TCP con un PLC. Mira las tramas, los timeouts, los valores caducados y el orden de las palabras: el mismo protocolo que une los PLC de este caso con el panel.
Abrir el simuladorSimulador · Telemetría de puntos remotosAlarmas de muchos puntos, un operario
Practica cómo llegan las lecturas y las alarmas al operario, y qué pasa cuando un punto falla. El ejemplo es una red de agua; el patrón de límites y alarmas es el mismo.
Abrir el simuladorArquitectura del sistema
¿Cómo detectan los PLC las enfermedades en un criadero de peces?
Pon un PLC en cada zona del criadero y conecta sus sensores, analógicos o digitales, de temperatura, salinidad, pH y oxígeno. Las cámaras vigilan el comportamiento de los peces. Los PLC leen los datos sin pausa y detectan los cambios. Une los PLC a un switch Ethernet con Modbus TCP. Un Panel PC con Node-RED muestra y controla el sistema, y un servidor almacena y procesa los datos. Cuando la lógica booleana de un PLC activa una alerta, enciende una señal visual y ejecuta la respuesta: parar el alimento, ajustar el agua o dosificar el medicamento.
| Señal | Entre | Tipo | Para qué |
|---|---|---|---|
| Temperatura del agua | EntreSensor → PLC | TipoAnalógica o digital | Para quéLos cambios bruscos o los extremos estresan a los alevines |
| Salinidad | EntreSensor → PLC | TipoAnalógica o digital | Para quéParte de la calidad del agua |
| pH | EntreSensor → PLC | TipoAnalógica o digital | Para quéParte de la calidad del agua |
| Nivel de oxígeno | EntreSensor → PLC | TipoAnalógica o digital | Para quéUna variable crítica citada en el caso |
| Comportamiento de los peces | EntreCámaras → sistema de análisis | TipoVídeo | Para quéUn cambio puede indicar una enfermedad. El caso no publica cómo se analizan las imágenes |
| Lecturas y estados | EntrePLC → switch → Panel PC | TipoModbus TCP por Ethernet | Para quéVista y control centralizados con Node-RED |
| Datos | EntreSistema → servidor | TipoNo publicado | Para quéEl servidor almacena y procesa los datos |
| Alerta | EntrePLC → operarios | TipoSeñal visual | Para quéLa activan algoritmos y lógica booleana |
| Respuesta | EntrePLC → alimentador, agua, dosificación | TipoSalidas | Para quéParar el alimento, ajustar temperatura o salinidad, medicar |
Por qué funciona
El PLC vigila sin pausa. Las personas deciden con mejores datos.
Menos errores humanos
Los PLC leen cada variable siempre de la misma forma. El caso espera una detección más precisa que con pruebas y análisis manuales.
Resultados antes
Las pruebas y los análisis automatizados tardan mucho menos. Los resultados llegan antes, y también la respuesta a un brote.
Una lógica que se puede leer
Las reglas de alerta son lógica booleana en el programa del PLC: condiciones, retardos y combinaciones que el equipo puede revisar y cambiar.
Un PLC por zona
El esquema del caso muestra cuatro PLC en un switch Ethernet, cada uno con sus sensores. En este diseño cada PLC vigila una zona, así que una zona nueva es un PLC más y una dirección Modbus TCP más.
Abierto, sin licencias
Los PLC se programan con el IDE de Arduino y el panel funciona con Node-RED. Ninguno de los dos necesita licencia.
Modular, con soporte
El sistema puede crecer más adelante. Nuestro equipo acompaña el proyecto antes, durante y después de la venta y la instalación.
Del caso original
El esquema del caso.
El caso no publica fotos de la instalación.
Hardware
El PLC del caso, hoy. Y un panel para Node-RED.
Equivalente actualM-DUINO ETHERNET PLC ARDUINO 38AR
Un PLC por zona. Tiene entradas analógicas para los sensores del agua, relés para el alimentador y las bombas, salidas analógicas para las consignas y Ethernet para Modbus TCP.
- Función en este diseño
- Lee los sensores de una zona y ejecuta la lógica de alertas y las acciones de respuesta
- Controlador
- Arduino Mega 2560, se programa con el IDE de Arduino
- Entradas
- 19: 10 analógicas/digitales (0-10 V, 10 bits) y 9 digitales optoaisladas, de 5 a 24 Vdc, 4 con interrupción
- Salidas
- 19: 8 relés (230 Vac 4 A), 6 analógicas/digitales/PWM (0-10 V) y 5 digitales optoaisladas
- Comunicaciones
- Ethernet (W5500) con Modbus TCP, 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, de 0 a 60 °C
El caso usaba el M-Duino 54ARA (29 entradas, 14 de ellas analógicas; 25 salidas, 8 de ellas relés), que ya no está en la tienda web. El M-Duino 38AR tiene el mismo tipo de módulos analógicos y de relés, con menos entradas analógicas. Si una zona necesita más, usa un PLC más o consulta a nuestro equipo. Consulta la ficha de la familia M-Duino.
Opción para el panelTouchBerry Pi Panel PC 10.1" FLEX
El esquema del caso muestra un Panel PC con Node-RED, unido a los PLC por Ethernet. El caso no publica el modelo. Este Panel PC ejecuta Node-RED sobre una Raspberry Pi.
- Función en este diseño
- Panel de Node-RED: lecturas de cada zona, alertas y control
- Pantalla
- Táctil de 10,1"
- Base
- Raspberry Pi
- Enlace con los PLC
- Ethernet, Modbus TCP
No aparece en el caso original.
Preguntas sobre este caso
¿Qué parámetros del agua debe vigilar un criadero de alevines?
En este caso los PLC vigilan la temperatura, la salinidad, el pH y el nivel de oxígeno, y las cámaras vigilan el comportamiento de los peces. El caso también cita la alimentación y la iluminación como factores de riesgo: una dieta equilibrada y un ciclo regular de luz y oscuridad. Los límites adecuados dependen de la especie y de la fase de los alevines.
¿Cómo lee un PLC los sensores de pH, oxígeno y salinidad?
En este caso los sensores son analógicos o digitales. El M-Duino 38AR tiene 10 entradas analógicas de 0-10 V. Un transmisor con salida de 4-20 mA necesita una resistencia shunt (500 Ω convierten 20 mA en 10 V). Los sensores con Modbus RTU van al puerto RS-485. Comprueba la salida de cada sonda antes de elegir.
¿Cómo deciden los PLC cuándo dar una alerta?
El caso dice que usan una combinación de algoritmos y lógica booleana, y que envían las alertas a los operarios como señales visuales. No publica las reglas. Una forma habitual: un aviso cuando un valor sale de su rango, y una alerta cuando sigue fuera unos minutos o cuando las cámaras ven un cambio de comportamiento. Pruébalo en el segundo panel.
¿Puede un PLC administrar medicamentos a los alevines de forma automática?
El caso prevé un sistema de dosificación automática que administra medicamentos de forma precisa y controlada, como una de las acciones de respuesta de los PLC. El PLC acciona la bomba dosificadora hasta dar el volumen fijado. El tratamiento es una decisión del criadero y de su veterinario; el caso no publica quién lo aprueba. En el ejemplo de esta página, una dosis espera la confirmación de un operario.
¿Por qué unir los PLC con Modbus TCP?
En el esquema del caso, todos los PLC están en un switch Ethernet y el Panel PC con Node-RED los lee por Modbus TCP. Cada PLC sigue funcionando por su cuenta, y el panel recibe todas las lecturas y los estados. Más sensores o más zonas son un PLC más en el switch. Consulta un mapa de registros Modbus TCP para una planta.
¿Qué partes de este caso son hechos y cuáles son ejemplos?
Hechos del caso: los cuatro factores de riesgo, las cinco variables críticas, el servidor, las cámaras y los sensores digitales, la lógica booleana, las alertas visuales, las acciones de respuesta, el sistema de dosificación automática y el esquema con un Panel PC con Node-RED y cuatro PLC en Modbus TCP. Ejemplos: los límites y los valores, las reglas de alerta, el retardo de 10 minutos, la confirmación de la dosis y los volúmenes.
Descarga el caso de estudio
PDF de 4 páginas con el reto, la lógica, la arquitectura y el hardware. Sin formularios.
¿Vigilas tanques de peces?
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Cuéntanos la especie, cuántos tanques o zonas tienes, qué variables mides y qué debe hacer el sistema cuando algo va mal. Te propondremos los PLC, la red y el panel.
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- Sensores, PLC y lógica de alertas para cada zona
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