Caso de estudio · Domótica · M-Duino 19R
Un PLC gobierna la casa. Un panel la muestra.
Luces, clima, persianas y alarmas en un PLC Arduino, con un panel táctil.
Una casa tiene muchos interruptores, sensores y alarmas. Cada uno suele tener su propia caja.
Este caso pone un solo controlador detrás de todos ellos, y una pantalla delante.
Este caso es un diseño, no una instalación. Industrial Shields dibujó un modelo simplificado de un sistema domótico, para que la idea se entienda fácilmente y la puedas adaptar a tu propio edificio. Cita los sensores, los enlaces y el hardware. No publica un programa ni consignas. Los valores de los paneles de esta página son ejemplos.
El reto
Confort, seguridad y grabación. Un sistema que el usuario entienda.
El objetivo del caso es un sistema que recoja información de sensores repartidos por la casa y que mueva actuadores. Actúa según lo que leen los sensores o según lo que el usuario ha programado antes. El caso agrupa el trabajo en tres áreas: automatización y control, seguridad, y audio y vídeo.
Luz donde hay alguien
Un sensor de presencia en cada estancia enciende su luz. Una estancia vacía se queda a oscuras.
Clima según la temperatura
Un termostato da la temperatura de la estancia al PLC. El PLC enciende o apaga el aire acondicionado alrededor de la temperatura elegida.
Persianas y electrodomésticos
Motores conectados al PLC suben y bajan las persianas. Los electrodomésticos inteligentes hablan con el panel por Bluetooth, una opción que se pide con el panel.
Segura cuando no hay nadie
Un contacto en cada puerta y ventana indica si está abierta. Con la casa vacía, una apertura dispara la alarma.
Alarmas que te llegan fuera de casa
Los sensores de humo y de calidad del aire detectan un incendio o una fuga de gas. El PLC envía la alarma a tu móvil por GPRS. Las cámaras pueden enviar sus imágenes al PLC, que las guarda en su tarjeta microSD.
Cómo funciona
Tres fases: gobernar las estancias, proteger la casa vacía, dimensionar el controlador.
Cada panel muestra una fase. Pulsa los botones y mueve los controles. Los paneles son simulaciones ilustrativas: las estancias, consignas, retardos y mensajes son ejemplos, no el programa de una casa real.
La presencia enciende la luz. La temperatura enciende el aire.
Cada estancia tiene un sensor de presencia, y el PLC enciende la luz de esa estancia con un relé. El termostato da la temperatura en una entrada analógica, y el PLC enciende o apaga el aire acondicionado alrededor de la consigna. Las persianas suben y bajan con un motor conectado al PLC. Pulsa una estancia para poner a alguien dentro, mueve la temperatura y mueve las persianas.
- Sensor de presencia por estancia, entrada digital
- Termostato en una entrada analógica, aire encendido o apagado
- Motor de persiana en las salidas del PLC
Eventos (ejemplo)
Simulación ilustrativa. Valores de ejemplo, sin datos de una casa. Consigna de ejemplo de 24 °C, con 1 °C arriba y abajo para que el aire no se encienda y se apague con cada pequeño cambio. Tres estancias necesitan más entradas de las que tiene el M-Duino 19R: la fase 3 las cuenta.
Pulsa un botón al salir. El PLC vigila puertas y ventanas.
Al salir, pulsas un botón. El programa lo lee y sabe que no queda nadie en la casa. Si se abre una puerta o una ventana, salta la alarma y recibes un mensaje en el móvil. Las alarmas de humo y de calidad del aire están siempre activas, en casa o fuera. Pulsa Salir de casa, espera a que la alarma se arme y abre una ventana. Después prueba el humo y la calidad del aire.
- Pulsador de salida: la casa está vacía
- Se abre una puerta o ventana: alarma de intrusión
- Alarmas de humo y gas en cualquier modo, por GPRS
Eventos (ejemplo)
Simulación ilustrativa. Valores de ejemplo, sin datos de una casa. Retardo de salida, nivel de alarma y mensajes de ejemplo, más rápidos que en la realidad. Las alarmas de humo y de gas funcionan en cualquier modo. La alarma de intrusión solo funciona con la casa armada.
Cuenta los sensores y las cargas. Después elige el PLC.
El caso usa un modelo simplificado, y el M-Duino 19R lo cubre: seis entradas y ocho relés. Una casa real tiene más estancias, más puertas y ventanas y más persianas. Cada una añade una entrada o un relé. Mueve los controles para contarlas y mira qué M-Duino con relés sigue cabiendo.
- Entradas: sensores fijos, más estancias, más puertas y ventanas
- Relés: luces, aire, persianas arriba y abajo
- El mismo estilo de programa y de cableado en un M-Duino mayor
Recuento (ejemplo)
Simulación ilustrativa. Valores de ejemplo, sin datos de una casa. Reglas de ejemplo: cuatro entradas fijas (termostato, calidad del aire, humo y el pulsador de salida), un sensor de presencia y una luz por estancia, un contacto por puerta o ventana, dos relés por motor de persiana y uno para el aire. Las entradas analógicas del M-Duino leen 0-10 V y también funcionan como entradas digitales hasta 24 Vdc. El caso muestra una salida digital para las persianas; este recuento pone cada motor de persiana en dos relés con enclavamiento.
Arquitectura del sistema
¿Cómo funciona un sistema domótico con un PLC y un panel táctil?
Todos los sensores van conectados directamente al PLC. El termostato y el sensor de calidad del aire van a entradas analógicas. Los contactos de puertas y ventanas, los sensores de presencia, el sensor de humo y el pulsador de salida van a entradas digitales. El PLC conmuta las luces, el aire acondicionado y los motores de las persianas. Una cámara habla con el PLC por RS-485. El panel TouchBerry Pi va por Ethernet y es la pantalla de todo el sistema; en el caso, también habla con los electrodomésticos inteligentes por Bluetooth, una opción del panel. El enlace GPRS envía las alarmas al móvil.
| Señal | Entre | Tipo | Para qué |
|---|---|---|---|
| Temperatura de la estancia | EntreTermostato (sensor de temperatura) → PLC | TipoEntrada analógica | Para quéEncender o apagar el aire acondicionado alrededor de la temperatura elegida |
| Puerta o ventana abierta | EntreSensor capacitivo en cada acceso → PLC | TipoEntrada digital | Para quéIndica si cada acceso está abierto o cerrado. Con la casa vacía, una apertura dispara la alarma |
| Alguien en la estancia | EntreSensor de presencia en cada estancia → PLC | TipoEntrada digital | Para quéLuz en una estancia solo cuando hay alguien |
| Humo | EntreSensor de humo → PLC | TipoEntrada digital | Para quéAlarma de incendio al móvil |
| Calidad del aire | EntreSensor de calidad del aire → PLC | TipoEntrada analógica | Para quéAlarma de fuga de gas al móvil |
| No hay nadie en casa | EntrePulsador de salida → PLC | TipoEntrada digital | Para quéEl programa lo lee y arma la alarma de intrusión |
| Luces | EntrePLC → relé → luz de cada estancia | TipoSalida de relé | Para quéEncendida con presencia, apagada sin ella |
| Aire acondicionado | EntrePLC → relé → entrada de marcha y paro del equipo | TipoSalida de relé | Para quéOrden de marcha o paro. El relé no lleva la potencia del compresor |
| Persianas | EntrePLC → motor de 24 Vdc | TipoSalida digital (o dos relés) | Para quéSubir y bajar. El esquema muestra una salida; un motor que gira en los dos sentidos necesita dos, nunca activas a la vez |
| Cámara | EntreCámara ↔ PLC | TipoRS-485 | Para quéImágenes guardadas en la tarjeta microSD del PLC (ver las preguntas) |
| Pantalla | EntrePLC ↔ TouchBerry Pi 10,1" | TipoEthernet | Para quéEl usuario ve y controla todo el sistema |
| Electrodomésticos inteligentes | EntreTouchBerry Pi ↔ electrodoméstico | TipoBluetooth | Para quéEl panel controla el electrodoméstico directamente. El Bluetooth del panel va bajo pedido |
| Alarmas | EntrePLC → móvil | TipoGPRS | Para quéAlarmas de incendio, gas e intrusión |
Por qué funciona
Un controlador para cada señal. Una pantalla para la persona.
Todos los sensores en un PLC
Todos los sensores van directamente al PLC, y el PLC ejecuta todas las reglas. Hay un solo sitio donde leer una señal, y un solo programa que cambiar.
Relés integrados
El M-Duino 19R tiene 8 relés de 230 Vac 4 A o 24 Vdc 2 A con carga resistiva. Las luces y las órdenes de marcha y paro se conectan sin una placa de relés externa. Con cargas inductivas, añade un filtro RC; con grupos grandes de iluminación, conmuta un contactor.
Una pantalla con Linux
El TouchBerry Pi tiene una Raspberry Pi 4 detrás de una pantalla táctil de 10,1". La interfaz puede ser un panel de Node-RED que arranca en modo quiosco, con el estado de cada estancia como pilotos de estado.
Las alarmas no esperan a la pantalla
El PLC lee los sensores de humo, gas y puertas y envía él mismo las alarmas por GPRS. Un diseño habitual lo mantiene así: si el panel está apagado o reiniciándose, las alarmas siguen saliendo.
Un registro con la hora correcta
El M-Duino tiene reloj de tiempo real y ranura microSD. Puede guardar cada evento y cada imagen de la cámara con fecha y hora.
Hardware utilizado
Un PLC con relés y un panel táctil con Raspberry Pi.
M-Duino Ethernet PLC Arduino 19R
Un PLC industrial construido sobre un Arduino Mega 2560 original, con 6 entradas y 11 salidas, 8 de ellas de relé, para carril DIN. En este caso lee todos los sensores de la casa, conmuta las luces, el aire y las persianas, y envía las alarmas.
- Función
- Todos los sensores, todas las cargas, lógica de alarmas
- Entradas
- 6: 4 analógicas/digitales (0-10 V, 10 bits, hasta 24 Vdc como digitales), 2 digitales optoaisladas (de 5 a 24 Vdc)
- Salidas
- 11: 8 relés (230 Vac 4 A / 24 Vdc 2 A, resistiva), 3 analógicas/digitales/PWM (0-10 V)
- Comunicaciones
- Ethernet, RS-485, RS-232, serie TTL, I2C, SPI
- Integrado
- Reloj de tiempo real, ranura microSD
- Programación
- Arduino IDE, por USB o Ethernet
- Alimentación y montaje
- De 12 a 24 Vdc, carril DIN
El caso cita el M-Duino 19R y pide un modelo de la familia GPRS para enviar las alarmas al móvil. El modelo actual es el 19R+, el de la imagen. Las versiones GPRS del M-Duino se describen en la ficha técnica de la familia: consúltanos esta configuración.
TouchBerry Pi Panel PC 10.1" FLEX
La pantalla de la casa: una Raspberry Pi 4 detrás de una pantalla táctil capacitiva de 10,1", conectada por Ethernet al PLC. Desde ella, el usuario ve y controla todo el sistema.
- Función
- Interfaz de usuario, electrodomésticos inteligentes
- Pantalla
- 10,1" IPS, 1280 x 800, capacitiva, 900 nits
- Ordenador
- Raspberry Pi 4, Linux preinstalado
- E/S propias
- 3 entradas digitales, 2 analógicas, 5 salidas digitales
- Comunicaciones
- Gigabit Ethernet, 4 x USB, un puerto serie (RS-485, RS-232 o TTL). Wi-Fi y Bluetooth bajo pedido
- Alimentación
- De 12 a 24 Vdc, SAI para un apagado seguro
- Frontal
- IP20 o IP65 en la versión FLEX
El caso cita el TouchBerry Pi 10,1" con una Raspberry Pi 4. En el caso, el panel habla con los electrodomésticos inteligentes por Bluetooth. En el TouchBerry Pi, el Wi-Fi y el Bluetooth no van incluidos de serie: pídelos al hacer el pedido (ficha técnica de la familia).
Preguntas sobre este caso
¿Cómo se automatiza una casa con un PLC?
Conecta todos los sensores al PLC y deja que el PLC ejecute las reglas. En este caso, un termostato y un sensor de calidad del aire van a entradas analógicas; los sensores de presencia, los contactos de puertas y ventanas, un sensor de humo y un pulsador de salida van a entradas digitales. Los relés conmutan las luces, el aire acondicionado y las persianas. Un panel táctil por Ethernet es la pantalla, y un enlace GPRS envía las alarmas al móvil.
¿Cuántas entradas y salidas necesita una casa?
Cuéntalas por función. En el ejemplo de esta página: cuatro entradas fijas (termostato, calidad del aire, humo, pulsador de salida), un sensor de presencia por estancia, un contacto por puerta o ventana, un relé por luz de estancia, uno para el aire y dos por motor de persiana. Una estancia cabe en un M-Duino 19R (6 entradas, 8 relés). Tres estancias con seis ventanas necesitan 13 entradas: eso supera el M-Duino 38R (12 entradas, 16 relés) y cabe en el M-Duino 57R (18 entradas, 23 relés).
¿Qué alarmas certificadas debe mantener una casa domótica junto al PLC?
El PLC lee los sensores, decide y envía las alarmas. A su lado, mantén dispositivos certificados según: EN 14604 para los detectores de humo, EN 50194-1 para los detectores de gas domésticos y la serie EN 50131 para los sistemas de alarma de intrusión. El PLC puede leer su salida de alarma como entrada digital cuando el modelo tiene salida de relé o un módulo de relé de interconexión. Para un sistema completo de vigilancia de estos tres peligros, consulta el caso de intrusión, incendio y gas.
¿Cómo llegan las alarmas de la casa al móvil si se apaga el 2G?
Con un módem LTE-M o NB-IoT en lugar de GPRS. Muchos operadores han apagado o tienen previsto apagar sus redes 2G, que son las que llevan GPRS, así que comprueba antes la cobertura en tu país. La lógica de las alarmas no cambia: solo cambia el módem. Por ejemplo, el ESP32 PLC 19R tiene las mismas 6 entradas y 8 relés, Wi-Fi y Bluetooth LE integrados, y admite una placa 4G LTE-M/NB-IoT. Lee cómo probar un módulo GPRS con un PLC basado en Arduino y GPRS y Narrowband con la familia ESP32 PLC.
¿Puede el PLC grabar las cámaras?
En el esquema del caso, la cámara habla con el PLC por RS-485, y el PLC guarda las imágenes en su tarjeta microSD. Un PLC basado en Arduino Mega puede hacerlo con imágenes fijas de una cámara serie. RS-485 no transporta vídeo continuo. Para grabar vídeo, usa un grabador de vídeo en red, o la Raspberry Pi del panel, y deja el PLC para los eventos.
¿Qué partes de este caso son hechos y cuáles son ejemplos?
Hechos: las tres áreas (control, seguridad, audio y vídeo), los sensores y sus tipos de entrada, las persianas con motores, los electrodomésticos inteligentes por Bluetooth desde el panel, el pulsador de salida y la alarma de intrusión, las alarmas al móvil por GPRS, las imágenes de la cámara en la microSD, el M-Duino 19R y el TouchBerry Pi 10,1". Ejemplos: las estancias, las consignas, el retardo de salida, el nivel de alarma, los mensajes y los recuentos de la fase 3.
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