Caso de estudio · Lavandería OEM · Raspberry PLC 58
Un solo diseño de control. En cada máquina de la serie.
El mismo PLC, panel y E/S en cada máquina de lavandería. Servicio por 4G.
Un fabricante de maquinaria no construye una máquina. Construye la misma máquina muchas veces.
Por eso el controlador forma parte del producto: una lista de materiales, un test y una forma de darle servicio.
Este caso describe un patrón, no un cliente. Parte del hardware que un fabricante de máquinas de lavandería industrial monta en su serie: un Raspberry PLC 58 con placa 4G, un Panel PC TouchBerry Pi y E/S remotas moduleX. No cita al fabricante, las máquinas ni dónde trabajan, y no publica el programa de la máquina. Las señales, opciones, pasos de test y códigos de fallo de esta página son ejemplos de una forma habitual de hacerlo.
El reto
Una máquina es un proyecto. Una serie es un producto.
Un fabricante de máquinas de lavandería envía la misma máquina a muchas lavanderías. Cada máquina necesita el mismo control, la misma pantalla y las mismas comprobaciones antes de salir de fábrica. Los modelos cambian de tamaño y de opciones, y el fabricante no quiere un armario nuevo para cada uno. Cuando una máquina se para en una lavandería lejana, el equipo de servicio necesita saber por qué antes de que viaje un técnico.
Una lista de materiales
Todas las máquinas de la serie usan el mismo controlador, el mismo panel y el mismo armario principal.
Opciones sin rediseñar
Más bombas dosificadoras o un depósito de recuperación de agua añaden módulos de E/S remotas en un bus. El armario principal no cambia.
Probada antes de salir
Cada controlador pasa el mismo test de fin de línea, y el resultado se guarda con el número de serie.
La pantalla del fabricante
El operario ve en el panel la interfaz del fabricante de la máquina, con sus programas y sus menús.
Servicio a distancia, con una persona junto a la máquina
Las máquinas trabajan en lavanderías que el fabricante no gestiona. Por 4G, el controlador envía su estado y sus alarmas al fabricante. Un técnico de servicio puede leer un fallo y preparar un cambio. El cambio solo se aplica con la máquina parada y cuando una persona lo acepta en el panel.
Cómo funciona
Tres momentos en la vida de cada máquina: configurar, probar, dar servicio.
Cada panel muestra un momento. Pulsa los botones y mueve los controles. Los paneles son simulaciones ilustrativas: las señales, opciones, pasos, tiempos y códigos son ejemplos, no el programa de una máquina real.
Tres modelos, un armario principal. Las opciones van al bus.
La máquina base usa un conjunto fijo de entradas y salidas del PLC: puerta, estado de seguridad, nivel, temperatura, contador de agua, válvulas, calefacción y variador. Las opciones que cambian de un pedido a otro, como las bombas dosificadoras o un depósito de recuperación de agua, van en E/S remotas moduleX, por RS-485. El tamaño del modelo solo cambia un juego de parámetros. Elige un modelo, mueve las bombas y marca el depósito.
- Señales base en el Raspberry PLC 58
- Opciones en módulos moduleX, Modbus RTU por RS-485
- Un juego de parámetros por modelo
Lista de materiales (ejemplo)
Simulación ilustrativa. Valores de ejemplo, sin datos de una máquina. E/S de ejemplo: la máquina base usa 7 entradas y 6 salidas del PLC. Cada bomba dosificadora añade 1 salida y 1 entrada de nivel bajo; el depósito de recuperación añade 2 salidas y 1 entrada. El tamaño del modelo cambia parámetros, no hardware.
El mismo test para cada número de serie.
Antes de que una máquina salga de fábrica, el controlador ejecuta un programa de test. Comprueba el enlace con el panel, las E/S remotas, las señales analógicas, cada salida y el enlace 4G, y guarda un informe con el número de serie. Un ID de Modbus erróneo o una antena que falta paran la máquina en la línea, no en casa del cliente. Elige un caso y pulsa Lanzar el test. Para un banco de test de fin de línea completo, consulta el caso de test de fin de línea.
- Un programa de test en el PLC para toda la serie
- El operario confirma lo que el PLC no puede ver
- Un informe por número de serie
Informe de test (ejemplo)
Simulación ilustrativa. Valores de ejemplo, sin datos de una máquina. Pasos y números de serie de ejemplo. Una forma habitual de hacerlo: el programa de test corre en el propio PLC, el operario confirma lo que el PLC no puede ver, y el informe es un archivo de texto por número de serie (consulta los informes de test en texto plano desde un Raspberry PLC).
Los eventos salen. Los cambios entran y esperan a una persona.
En la lavandería, el PLC envía sus eventos por 4G: inicio y fin de ciclo, fallos con un código, cambios aceptados. Si el enlace cae, guarda los eventos y los envía después. El equipo de servicio puede enviar un parámetro nuevo, pero el panel lo muestra en espera, y el PLC solo lo aplica con la máquina parada y cuando una persona lo acepta. Inicia un ciclo, simula un vaciado lento, corta el enlace y envía un cambio. Para probar estados de máquina, paradas y alarmas en una línea en directo, abre el simulador Machine Monitor.
- Eventos con un código, guardados mientras no hay enlace
- Los cambios remotos esperan a una máquina parada
- Una persona acepta el cambio en el panel
Eventos (ejemplo)
Simulación ilustrativa. Valores de ejemplo, sin datos de una máquina. Ciclo, códigos y tiempos de ejemplo, mucho más rápidos que en la realidad. Una forma habitual de hacerlo: los eventos salen por MQTT; un cambio del equipo de servicio espera en el panel y solo se aplica con la máquina parada.
Arquitectura del sistema
¿Cómo integra un OEM un mismo controlador en una serie de máquinas de lavandería?
Una forma habitual de hacerlo: el Raspberry PLC 58 lee los interruptores de puerta, el estado del relé de seguridad y el contador de agua en entradas digitales, y los transmisores de nivel y de temperatura (4-20 mA, con convertidores de 500 Ω) en entradas de 0-10 V. Sus salidas digitales mueven las válvulas de agua, el contactor de la calefacción, la petición de bloqueo de puerta y el permiso del variador, a través de relés de interfaz. El primer puerto RS-485 lee las E/S remotas moduleX de las opciones; el segundo habla Modbus RTU con el variador del tambor. El panel TouchBerry Pi va por Ethernet. La placa 4G envía los eventos al servidor de servicio.
| Señal | Entre | Tipo | Función |
|---|---|---|---|
| Puerta cerrada, puerta bloqueada | EntreInterruptores de puerta → PLC | TipoEntrada digital | FunciónEl ciclo solo arranca con la puerta cerrada y bloqueada. El enclavamiento es una función de seguridad (consulta las preguntas) |
| Circuito de seguridad correcto | EntreRelé de seguridad → PLC | TipoEntrada digital | FunciónEl PLC lee el estado. No hace la función de seguridad |
| Nivel de agua | EntreTransmisor de nivel 4-20 mA → convertidor de 500 Ω → PLC | TipoEntrada analógica (0-10 V) | FunciónLlenar hasta el nivel de cada paso. Muy por debajo de 2 V (por ejemplo, menos de 1,8 V, unos 3,6 mA) indica un cable roto |
| Temperatura del agua | EntreTransmisor 4-20 mA → convertidor de 500 Ω → PLC | TipoEntrada analógica (0-10 V) | FunciónCalentar hasta la temperatura de cada paso |
| Contador de agua | EntreSalida de impulsos → PLC | TipoEntrada digital | FunciónConsumo de agua por ciclo |
| Válvulas de agua fría, caliente y vaciado | EntrePLC → relés de interfaz → válvulas | TipoSalida digital | FunciónLlenar y vaciar |
| Calefacción | EntrePLC → relé de interfaz → contactor | TipoSalida digital | FunciónEncender y apagar la calefacción eléctrica |
| Bloqueo de puerta, permiso del variador | EntrePLC → bloqueo y variador, a través del relé de seguridad | TipoSalida digital | FunciónPetición de bloquear la puerta y de girar el tambor |
| Variador del tambor | EntrePLC ↔ variador | TipoRS-485, Modbus RTU | FunciónVelocidad, sentido de giro, fallos del variador |
| Bombas dosificadoras, niveles bajos, depósito de recuperación | EntrePLC ↔ moduleX MX-8DO y MX-8DI | TipoRS-485, Modbus RTU | FunciónOpciones de cada pedido, en E/S remotas |
| Pantalla del operario | EntrePLC ↔ TouchBerry Pi 7" | TipoEthernet | FunciónProgramas, pasos, alarmas, acceso de servicio, cambios en espera |
| Eventos y cambios | EntrePLC ↔ servidor de servicio | Tipo4G LTE Cat 4 | FunciónEventos hacia fuera, guardados sin conexión. Cambios hacia dentro, aplicados tras aceptarlos en local |
Por qué funciona
Hardware fijo. Las variantes, en el software y en el bus.
El hardware no cambia con el modelo
El armario principal, el PLC y el panel son los mismos en cada máquina. Un modelo es un juego de parámetros: tamaño del tambor, niveles de agua, tiempos. Una sola lista de materiales es más fácil de comprar, de tener en stock y de reparar.
Opciones en E/S remotas
moduleX habla Modbus RTU por RS-485. El kit configurable admite hasta 6 módulos de E/S en su caja, y el Xbus admite hasta 16 por maestro. El ID del maestro se fija con interruptores DIP. Un pedido con más opciones añade módulos; puedes reservar huecos libres en la caja para más adelante.
Margen en el controlador
El Raspberry PLC 58 tiene 39 entradas y 24 salidas. En este ejemplo la máquina base usa 7 y 6, así que una función nueva no obliga a cambiar de controlador.
Linux para el panel y los servicios
El PLC y el TouchBerry Pi funcionan con Linux. La interfaz de la máquina puede ser un panel de Node-RED que se abre al arrancar en modo quiosco, con un acceso de servicio para el técnico.
Un apagado limpio cuando falla la corriente
El PLC y el panel tienen un SAI con supercondensadores que apaga Linux de forma limpia, así que un corte de corriente no corrompe la tarjeta SD. El PLC también tiene un reloj de tiempo real con su propia batería, y los eventos mantienen la hora correcta.
Remoto, con una persona en el circuito
Los eventos salen solos. Los cambios entran solo como una petición: el PLC los aplica con la máquina parada y después de que una persona los acepte en el panel. En este patrón, el acceso remoto no puede poner el tambor en marcha.
Hardware utilizado
Un controlador, un panel y E/S remotas. Los mismos en cada máquina.
Raspberry PLC 58
Un PLC industrial basado en una Raspberry Pi 4, con 39 entradas y 24 salidas, dos puertos Ethernet, dos puertos RS-485, Wi-Fi y Bluetooth LE, para carril DIN. Funciona con Debian de 64 bits. En este patrón gobierna la máquina, lee las E/S remotas y el variador por sus dos puertos RS-485, y envía los eventos por su placa 4G.
- Función
- Control de la máquina, E/S remotas, variador, eventos por 4G
- Entradas
- 39: 18 analógicas o digitales (0-10 V, 12 bits), 21 digitales optoaisladas (de 5 a 24 Vdc)
- Salidas
- 24: 9 analógicas, digitales o PWM (0-10 V), 15 digitales optoaisladas (de 5 a 24 Vdc)
- Comunicaciones
- 1 Ethernet Gigabit y 1 Ethernet 10/100, 2 RS-485, Wi-Fi, Bluetooth LE, I2C, SPI
- Ampliación
- Una placa: CAN, LoRa o 4G (LTE-M/NB-IoT o LTE Cat 4)
- Ordenador
- Raspberry Pi 4, 2, 4 u 8 GB de RAM, Debian de 64 bits
- Fiabilidad
- SAI para un apagado seguro, reloj de tiempo real con batería
- Alimentación y montaje
- De 12 a 24 Vdc, carril DIN TS35, IP20, de 0 a 50 °C
La imagen muestra el Raspberry PLC 58. Elige la placa de ampliación 4G (LTE Cat 4) al configurarlo. Las salidas son de transistor optoaisladas, no relés: mueve válvulas y contactores con relés de interfaz.
Panel PC TouchBerry Pi 7" FLEX
El panel del operario de la máquina: una Raspberry Pi 4 detrás de una pantalla táctil capacitiva de 7", conectada al PLC por Ethernet. Muestra la interfaz del fabricante, los programas, las alarmas y los cambios que esperan a una persona.
- Función
- Interfaz de la máquina, alarmas, aceptación local de cambios
- Pantalla
- 7" IPS, 1024 x 600, capacitiva, 900 nits
- Frontal
- IP20, o IP65 en la versión FLEX
- E/S propias
- 3 entradas digitales, 2 analógicas, 5 salidas digitales
- Comunicaciones
- Ethernet Gigabit, 4 USB, un puerto serie (RS-485, RS-232 o TTL)
- Alimentación
- De 12 a 24 Vdc, SAI para un apagado seguro
La familia también tiene un modelo de 10,1".
moduleX Inputs Outputs Module
E/S remotas para las opciones de cada pedido. Un módulo maestro habla Modbus RTU con el PLC por RS-485, y los módulos de E/S se acoplan a él. Tú eliges los módulos y la caja se dimensiona según tu elección.
- Función
- Bombas dosificadoras, niveles bajos, depósito de recuperación
- Módulos
- MX-8DI, MX-8DO, MX-4AI, MX-4AOV
- Bus hacia el PLC
- RS-485, esclavo Modbus RTU, ID con interruptores DIP
- Módulos por maestro
- Hasta 6 en la caja del kit configurable. El Xbus admite hasta 16 por maestro, refresco de 10 ms
- Cableado
- Bornes enchufables push-in, de 0,2 a 1,5 mm²
- Montaje
- Carril DIN, IP20
Preguntas sobre este caso
¿Cómo se elige un PLC para una máquina que se fabrica en serie?
Empieza por la máquina base y deja margen. Cuenta sus entradas, salidas y buses, y pon las opciones de cada pedido en E/S remotas, para que el armario principal no cambie. Comprueba los enlaces que necesitas: un bus para el variador, Ethernet para el panel y un enlace remoto para el servicio. Y mira cómo se comporta el controlador ante un corte de corriente. En este patrón, el Raspberry PLC 58 tiene 63 E/S, dos puertos RS-485, dos puertos Ethernet, una placa 4G opcional y un SAI para un apagado seguro.
¿Cómo se da servicio remoto por 4G a máquinas de lavandería?
Una forma habitual de hacerlo: el PLC publica eventos (inicio y fin de ciclo, fallos con un código) por MQTT hacia un servidor, y los guarda mientras no hay enlace. El servidor nunca escribe en las salidas. Un cambio del equipo de servicio es una petición: el PLC lo muestra en el panel y solo lo aplica con la máquina parada y después de que una persona lo acepte. Consulta un puente de MQTT a SQL Server en un Raspberry PLC, y prueba estados de máquina y alarmas en el simulador Machine Monitor.
¿Qué cambia el Reglamento de Máquinas (UE) 2023/1230 para las máquinas conectadas?
El Reglamento (UE) 2023/1230 se aplica desde el 20 de enero de 2027 y sustituye a la Directiva de Máquinas 2006/42/CE. Sus requisitos esenciales añaden la protección contra la corrupción (anexo III, 1.1.9): el software y los datos críticos para que la máquina cumpla los requisitos esenciales de salud y seguridad deben estar identificados y protegidos contra la corrupción accidental o intencionada, y la máquina debe recoger pruebas de las intervenciones, legítimas o no, en ese software o en su configuración. El sistema de mando también tiene que seguir siendo seguro ante intentos maliciosos de terceros razonablemente previsibles (1.2.1). La conformidad es de toda la máquina y de su fabricante, no solo del controlador. Registrar cada cambio y aceptarlo en local son dos pasos en esa dirección.
¿El PLC bloquea la puerta de una lavadora centrifugadora?
No. El enclavamiento de la puerta y la parada del tambor antes de abrirla son funciones de seguridad. Se hacen con componentes de seguridad, como un relé de seguridad y un dispositivo de bloqueo del resguardo (ISO 14119), según la ISO 10472-2 (lavadoras y lavadoras centrifugadoras) y la ISO 13849-1. El PLC estándar pide el bloqueo, lee el estado del circuito de seguridad y lo muestra. Consulta enclavamientos de seguridad y paro de emergencia en un Raspberry PLC.
¿Cómo se leen sensores de 4-20 mA con un Raspberry PLC 58?
Sus entradas analógicas leen 0-10 V. Una resistencia de 500 Ω convierte 4-20 mA en 2-10 V. Un convertidor de 500 Ω para carril DIN lo hace dentro del armario. 4 mA dan exactamente 2 V, el cero vivo. Así, una lectura muy por debajo de 2 V (por ejemplo, menos de 1,8 V, unos 3,6 mA) indica un cable roto o un transmisor averiado, y el PLC puede dar una alarma en lugar de llenar el tambor. Consulta la calibración de corriente en lazo cerrado en un Raspberry PLC.
¿Por qué poner las opciones en E/S remotas moduleX?
Para que el armario principal sea el mismo en cada máquina. Las opciones de cada pedido (bombas dosificadoras, interruptores de nivel bajo, un depósito de recuperación) van en módulos moduleX por RS-485, cerca de los equipos. El PLC los lee como maestro Modbus RTU. El kit configurable admite hasta 6 módulos en su caja (el Xbus admite hasta 16 por maestro), y el ID del maestro se fija con interruptores DIP, así que el test de fin de línea lo comprueba. Consulta un maestro Modbus RTU por RS-485 (el ejemplo funciona en un ESP32 PLC; el protocolo es el mismo).
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