Caso de estudio · Sector farmacéutico · M-Duino 58
Seis salas de cultivo. Una banda por lote.
Cinco indicadores por sala, PLC M-Duino y alarmas que siguen a cada lote.
El nivel correcto para un lote no es el nivel correcto para el siguiente.
Los umbrales siguen al lote, y las alarmas siguen a los umbrales.
Este caso describe un sistema de monitorización que Industrial Shields suministró a una empresa que desarrolla moléculas y fármacos. El caso no cita a la empresa y no publica lecturas, consignas ni modelos de sensores. Da las salas, los indicadores, los controladores y el software. Los valores, las bandas, los perfiles de lote, los retardos y el cableado de esta página son ejemplos de una forma habitual de hacerlo.
El reto
Mantener cada cultivo dentro de su banda, en seis salas distintas.
El sector del desarrollo de moléculas y fármacos necesita condiciones ambientales concretas en sus salas para garantizar la calidad y la eficacia de sus productos. Esta empresa tiene seis salas para distintos tipos de cultivos e investigación. Una desviación puede interferir en un estudio, u obligar a desechar un lote entero. Estos cultivos suponen una gran inversión en materiales y en personas.
La temperatura es crítica
En el almacenamiento y el cultivo, los umbrales de temperatura deben mantenerse estables, para no interferir en el estudio y no tener que desechar lotes completos.
La humedad, en casi todos los ensayos
La humedad es el otro indicador clave durante el proceso de la gran mayoría de los ensayos.
CO2: casi nunca falla, cuesta corregirlo
El CO2 puede afectar mucho a estos procesos. Casi nunca cambia, pero los equipos que lo mantienen en rango suelen ser muy caros. Por eso su monitorización tiene que ser rápida y fiable.
Luz y presión, donde cuentan
La luz no está presente en todos los procesos, y algunos necesitan condiciones de luz especiales. Los lotes pequeños en espacios pequeños casi no se ven afectados por la presión, así que se instaló un sensor como muestra.
Niveles que cambian con cada lote
Los niveles necesarios no son una constante. El sistema tiene que comparar cada lectura con los umbrales del lote que está en la sala en ese momento.
Cómo funciona
Tres fases: medir, comparar, registrar y avisar.
Cada fase muestra una parte del sistema. Pulsa los botones y mueve el control deslizante. Los paneles son simulaciones ilustrativas: salas, valores, bandas y retardos son ejemplos, no datos de la instalación.
Cada sala envía sus indicadores a un M-Duino 58.
Sensores pensados para salas limpias miden cada sala. El M-Duino 58 los lee con un programa escrito en el Arduino IDE y guarda el último valor de cada indicador. Elige una sala: no todas necesitan todos los sensores.
- Temperatura, humedad y CO2 en todas las salas
- Luz donde el proceso la usa
- Un sensor de presión como muestra
Lecturas (ejemplo)
Simulación ilustrativa. Valores de ejemplo, sin datos de la instalación. Qué salas tienen sensor de luz, y la sala con la muestra de presión, son ejemplos. El caso dice que la luz no está presente en todos los procesos y que se instaló un sensor de presión como muestra.
La banda la marca el lote, no la sala.
Node-RED compara cada lectura con los umbrales del lote o producto que hay en la sala. Cuando entra un lote nuevo, sus umbrales sustituyen a los anteriores. Mueve el control deslizante y después cambia el perfil de lote.
- Un juego de umbrales por lote o producto
- Un aviso antes del límite y una alarma en el límite
- Los umbrales cambian cuando cambia el lote
Sala 2 (ejemplo)
Simulación ilustrativa. Valores de ejemplo, sin datos de la instalación. Bandas de ejemplo, no las consignas de la instalación: A de 20,0 a 22,0 °C, B de 22,0 a 25,0 °C, C de 18,0 a 20,0 °C. El aviso llega 0,5 °C antes de cada límite. La misma lectura puede ser correcta para un lote y una alarma para el siguiente.
Cada lectura queda registrada. Cada desviación se ve.
La aplicación de Node-RED registra las lecturas de todas las salas y las muestra en pantallas táctiles medicalizadas. Allí aparecen los avisos y las alarmas. Una forma habitual de cerrar el ciclo: un operario reconoce cada alarma. Lanza un evento y después reconoce la alarma.
- Un registro con fecha y hora de cada lectura
- Alarmas en las pantallas táctiles
- Un fallo de sensor también es una alarma
Registro de alarmas en la pantalla táctil (ejemplo)
Simulación ilustrativa. Valores de ejemplo, sin datos de la instalación. Reglas de ejemplo: una lectura cada 10 s, alarma tras 3 lecturas seguidas fuera de banda, y alarma de sensor al momento cuando la señal sale de su rango. El tiempo va rápido: un segundo es una lectura.
Arquitectura del sistema
¿Cómo vigilan unos PLC las salas de cultivo farmacológico?
Los sensores de cada una de las seis salas miden la temperatura, la humedad y el CO2, y la luz y la presión donde hacen falta. Varios PLC M-Duino 58 los leen. Una forma habitual: transmisores con salida de 0 a 10 V en las entradas analógicas, o sensores digitales en RS-485. Por Ethernet, una aplicación de Node-RED recibe las lecturas de todas las salas, las compara con los umbrales de cada lote o producto, las registra y muestra los avisos y las alarmas en pantallas táctiles medicalizadas.
| Señal | Entre | Tipo | Función |
|---|---|---|---|
| Temperatura y humedad, cada sala | EntreSensores de sala → M-Duino 58 | TipoAnalógica 0-10 V | FunciónLos dos indicadores clave del almacenamiento y el cultivo (forma habitual) |
| CO2, cada sala | EntreSensor de CO2 → M-Duino 58 | TipoAnalógica o RS-485 | FunciónUna lectura rápida y fiable de una variable cara de corregir |
| Luz, donde se usa | EntreSensor de luz → M-Duino 58 | TipoAnalógica 0-10 V | FunciónCondiciones de luz especiales de algunos procesos |
| Presión, punto de muestra | EntreSensor de presión → M-Duino 58 | TipoAnalógica 0-10 V | FunciónVer si afecta a los lotes; lista para más puntos |
| Lecturas de todas las salas | EntreM-Duino 58 → Node-RED | TipoEthernet | FunciónModbus TCP o MQTT (forma habitual) |
| Umbrales de cada lote | EntreDentro de Node-RED | TipoPerfil | FunciónAvisos y alarmas por lote o producto |
| Registro | EntreNode-RED → base de datos | TipoHistórico | FunciónCada lectura con su hora (forma habitual) |
| Panel y alarmas | EntreNode-RED → pantallas táctiles | TipoEthernet | FunciónValores, avisos, alarmas y reconocimiento |
Por qué este diseño
Señales sencillas, umbrales que se mueven.
Umbrales por lote
Los niveles no son una constante. Guardar los umbrales por lote o producto, y no por sala, es lo que permite que las alarmas sigan el trabajo de cada sala.
Varios PLC, una sola vista
Cada M-Duino 58 lee las salas que tiene cerca. Node-RED las reúne todas en un solo panel y un solo registro.
Rápido donde más cuesta
El CO2 casi nunca cambia, y corregirlo es caro. Un retardo de alarma corto y una comprobación de la señal del sensor dan una respuesta rápida y fiable.
Entradas industriales para sensores de sala
Dieciséis entradas analógicas de 0 a 10 V por PLC leen transmisores estándar, y el RS-485 suma sensores digitales.
Preparado para el futuro
La muestra de presión dice si vale la pena añadir puntos. El sistema es modular: añade sensores, entradas o un PLC cuando las salas lo pidan.
Herramientas abiertas y soporte
El Arduino IDE para los PLC y Node-RED para la aplicación. Nuestro equipo acompaña el proyecto antes, durante y después de la instalación, por teléfono, correo o WhatsApp.
Hardware
PLC M-Duino 58, uno o más por grupo de salas.
M-DUINO ETHERNET PLC ARDUINO 58
Un PLC industrial basado en un Arduino Mega 2560 original, con 36 entradas y 22 salidas, Ethernet, RS-485, RS-232, I2C, reloj de tiempo real y ranura microSD, para carril DIN. En este caso, varios de ellos leen los sensores de las salas y pasan los valores a la aplicación de Node-RED.
- Función
- Leer los sensores de las salas y enviar los valores por Ethernet
- Entradas
- 36: 16 analógicas o digitales (0-10 V, 10 bits), 20 digitales optoaisladas (de 5 a 24 Vdc)
- Salidas
- 22: 8 analógicas, digitales o PWM (0-10 V), 14 digitales optoaisladas (de 5 a 24 Vdc)
- Comunicaciones
- Ethernet 10/100 (W5500), RS-485, RS-232, serie TTL, I2C, SPI
- Integrado
- Reloj de tiempo real, ranura microSD
- Programación
- Arduino IDE con el paquete de placas de Industrial Shields
- Alimentación y montaje
- De 12 a 24 Vdc, carril DIN TS35, IP20, de 0 a 60 °C
El caso lo llama M-Duino Arduino PLC 58+. Usa varios y no dice cuántos, ni cómo se reparten las salas entre ellos. Los sensores son modelos para salas limpias, y las pantallas son táctiles medicalizadas; el caso no cita ninguno de los dos. Una forma habitual de cablear: transmisores con salida de 0 a 10 V en las entradas analógicas; para transmisores de 4 a 20 mA, una resistencia de precisión que convierte la corriente en tensión; sensores digitales en RS-485 con Modbus RTU. El PLC va en un armario (IP20), fuera de la zona limpia, y en la sala solo quedan los sensores.
Preguntas sobre este caso
¿Cómo se monitoriza el ambiente de las salas de cultivo farmacológico con un PLC?
Pon sensores de temperatura, humedad y CO2 en cada sala, y de luz y presión donde el proceso los necesite. Conéctalos a un PLC industrial como el M-Duino 58, que los lee y envía los valores por Ethernet. En este caso, una aplicación de Node-RED registra cada lectura, la compara con los umbrales de cada lote o producto y muestra los avisos y las alarmas en pantallas táctiles medicalizadas.
¿Por qué fijar los umbrales de alarma por lote y no por sala?
Porque el nivel correcto depende de lo que hay en la sala. El caso dice que los niveles necesarios no son una constante y que deben seguir los umbrales de cada lote en cada momento. Una forma habitual: guardar una tabla de perfiles de lote en Node-RED, asociar cada sala al lote que contiene y cambiar los umbrales cuando cambia el lote. Registra el cambio junto a las lecturas, para que el histórico muestre qué banda se aplicaba en cada momento. Consulta los niveles de alerta para varios PLC en Node-RED.
¿Por qué vigilar el CO2 si casi nunca cambia?
Porque una desviación de CO2 puede afectar mucho a los cultivos, y los equipos que lo mantienen en rango suelen ser muy caros. Por eso la monitorización tiene que ser rápida y fiable. Una forma habitual: un retardo de alarma corto para el CO2, y una alarma aparte cuando la señal del sensor sale de su rango normal, para que un sensor roto no se lea como un valor correcto.
¿Una sala de cultivo necesita un sensor de presión o de caudal de aire?
A menudo, no. El caso explica que los cultivos suelen trabajar con lotes pequeños en espacios reducidos, que casi no se ven afectados por la presión ni por el caudal de aire. Aquí se instaló un sensor de presión como muestra, para ver si afecta a los lotes y para tener la instalación lista para añadir más puntos en el futuro.
¿Cuántos sensores de sala puede leer un M-Duino 58?
Tiene 16 entradas analógicas para señales de 0 a 10 V, más RS-485 para sensores digitales. Con un transmisor analógico por indicador, tres salas con cinco indicadores usan 15 entradas. El caso usa varios M-Duino 58 y no dice cómo se reparten las salas entre ellos. Consulta un mapa de registros Modbus TCP para toda una planta en un M-Duino.
¿Un sistema así cumple las normas GMP de registros electrónicos?
El caso no lo dice. Los PLC y Node-RED miden, registran y dan las alarmas. Si tus registros están sujetos a normas como el Anexo 11 de las GMP de la UE o el 21 CFR Part 11 de la FDA, el sistema informatizado necesita además validación, control de acceso de usuarios, pista de auditoría y registros protegidos. Planifícalo con tu equipo de calidad antes de empezar. Consulta el histórico de alarmas en una base de datos con Node-RED.
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