Caso de estudio · Sistema de seguridad · PLC Arduino
Intrusos, fuego, gas. Un PLC vigila los tres.
Un PLC, Panel PC y móviles por MQTT, datos en la SD y en un servidor.
Tres peligros. Un controlador decide.
Dos formas de vigilar y una copia de cada lectura.
Este caso describe el diseño de un sistema de seguridad automatizado con un PLC basado en Arduino. No cita al cliente ni el emplazamiento, y no publica resultados, umbrales ni reacciones. Esta página trata del patrón: detectar varios peligros con un solo controlador, mostrarlos en planta y en dispositivos remotos, y guardar una copia de los datos.
El reto
Vigilar varios peligros a la vez. No perder nunca el registro.
El proyecto está diseñado como un sistema de seguridad completo, capaz de centrarse en distintos peligros y de adaptarse a objetivos concretos: robo, incendio y contaminación por gas. Distintos tipos de sensores los vigilan y un PLC basado en Arduino los gestiona.
Tres peligros, un sistema
Sensores de movimiento y cámaras de seguridad contra el robo. Sensores de infrarrojos contra el fuego. Sensores de gas contra la intoxicación, para los procesos industriales más peligrosos.
Control y vigilancia 24/7
Todos los procesos controlados y vigilados en todo momento. El sistema es totalmente automático, salvo algunos parámetros que configuran las personas y la reacción que eligen para cada peligro.
Fácil de gestionar
Desde el PLC, desde los Panel PC, o desde un móvil, una tablet o un PC, en cualquier lugar y a cualquier hora.
Una copia siempre disponible
Los datos de los sensores se quedan en la tarjeta SD del PLC y van a un servidor. Las grabaciones de las cámaras van directamente al servidor.
Abierto a cambios
Añade más sensores y más métodos de vigilancia. Cambia el hardware y reprograma el PLC con el Arduino IDE cuando cambie la instalación.
Cómo funciona
Tres lazos: detectar, vigilar, guardar.
Cada lazo muestra una parte del patrón. Pulsa los botones y mueve el control. Los paneles son simulaciones ilustrativas: zonas, umbrales, reacciones, topics y ficheros son ejemplos, no datos de la instalación.
Cuatro tipos de sensor llegan a un PLC. El PLC decide.
Los sensores de movimiento, las cámaras de seguridad, los sensores de infrarrojos y los sensores de gas envían sus señales a las entradas del PLC. La fuente habla de entradas analógicas, y de RS-232 o RS-485 cuando el sensor lo admite. El sistema funciona solo: las personas configuran algunos parámetros y eligen el método de reacción para cada peligro. Una forma habitual de hacerlo: las zonas de incendio y gas están activas siempre, las de intrusión solo con la instalación armada, y cada zona tiene su umbral y su reacción. Arma la instalación y activa los sensores.
- Sensores de movimiento, cámara, fuego por IR y gas GLP en las entradas del PLC
- RS-232 o RS-485 cuando el sensor lo admite
- Las personas fijan los parámetros y la reacción, el PLC hace el resto
Eventos del PLC (ejemplo)
Simulación ilustrativa. Valores de ejemplo, sin datos de la instalación. Reglas de ejemplo: las zonas de incendio y gas están siempre activas, las de intrusión solo con la instalación armada, alarma de gas al 20 % del LIE (límite inferior de explosividad).
Panel PC en planta. Móviles, tablets y PC por MQTT.
El PLC envía sus datos a varios Panel PC a través de un switch Ethernet. Los datos también van a un servidor MQTT, así que móviles, tablets y PC pueden conectarse a la vez, desde cualquier lugar. Las dos formas usan una interfaz hecha con Node-RED, preparada para distintos perfiles profesionales. Una forma habitual de hacerlo: el PLC publica cada zona en su propio topic y el broker guarda el último estado como mensaje retenido, así que un móvil que se conecta más tarde ve el estado actual al momento. Envía eventos, desconecta el móvil y vuelve a conectarlo.
- Switch Ethernet hacia varios Panel PC
- Servidor MQTT para varios dispositivos remotos a la vez
- Interfaz Node-RED en las dos formas
Mensajes MQTT (ejemplo)
Simulación ilustrativa. Valores de ejemplo, sin datos de la instalación. Topics y mensajes de ejemplo.
La tarjeta SD guarda los datos. FTP los envía al servidor.
Los datos de los sensores se guardan en la tarjeta SD del PLC y se envían al servidor por FTP a través del enlace GPRS/GSM. Las grabaciones de las cámaras van directamente al servidor, porque los ficheros de vídeo son demasiado grandes para este camino. Una forma habitual de hacerlo: el PLC escribe las lecturas en un fichero de la SD, sube cada fichero cerrado y lo conserva en la tarjeta hasta que la subida funciona. Corta el enlace móvil y recupéralo.
- Registro de sensores en la tarjeta SD del PLC
- Subida por FTP al servidor a través de GPRS/GSM
- Vídeo de las cámaras directo al servidor
Eventos de la copia (ejemplo)
Simulación ilustrativa. Valores de ejemplo, sin datos de la instalación. Ejemplo: un fichero cada 10 lecturas, una subida por fichero cerrado. El vídeo no usa este camino.
Ejemplo de código: historial de alarmas con Node-RED y MySQL
Arquitectura del sistema
¿Cómo gestiona un solo PLC un sistema de intrusión, incendio y gas?
Cuatro tipos de sensor llegan a las entradas de un PLC Ethernet y GPRS/GSM basado en Arduino. El PLC envía sus datos a varios Panel PC y a un servidor a través de un switch Ethernet. El servidor ofrece MQTT a móviles, tablets y PC, y guarda los ficheros de sensores que el PLC sube por FTP a través de GPRS/GSM. Las grabaciones de las cámaras van directamente al servidor.
| Señal | Entre | Tipo | Función |
|---|---|---|---|
| Movimiento | EntreSensor de movimiento → PLC | TipoEntrada | FunciónDetecta personas en una zona protegida |
| Cámara | EntreCámara de seguridad → PLC | TipoEntrada | FunciónDetecta un intento de robo. El vídeo va al servidor |
| Incendio | EntreSensor IR de fuego → PLC | TipoEntrada | FunciónDetecta la luz infrarroja de una llama |
| Gas | EntreSensor de gas GLP → PLC | TipoEntrada | FunciónDetecta la contaminación por gas |
| Bus de sensores | EntreSensores ↔ PLC | TipoRS-232 / RS-485 | FunciónOpción cuando el sensor lo admite |
| Vista local | EntrePLC → switch → Panel PC | TipoEthernet | FunciónInterfaz Node-RED en varios Panel PC |
| Vista remota | EntrePLC → servidor MQTT → móvil, tablet, PC | TipoMQTT | FunciónVarios dispositivos a la vez, desde cualquier lugar |
| Copia de sensores | EntreTarjeta SD del PLC → servidor | TipoFTP por GPRS/GSM | FunciónCopia de los datos de sensores, en la tarjeta y en el servidor |
| Vídeo | EntreCámara → servidor | TipoDirecto | FunciónGrabaciones demasiado grandes para el camino FTP |
Por qué funciona
Un patrón para una instalación con varios peligros.
Un controlador, tres peligros
Los sensores de intrusión, incendio y gas comparten un PLC y un programa. Un solo lugar para fijar los parámetros y las reacciones.
Dos formas de vigilar
Panel PC en planta a través de un switch Ethernet, y móviles, tablets y PC a través de un servidor MQTT. Varias personas pueden seguir la misma alarma.
Primero, una copia local
El PLC guarda los datos de los sensores en su propia tarjeta SD antes de subirlos. Un fallo del servidor no borra el registro.
Dos redes
Ethernet en planta y GPRS/GSM para la copia. La fuente cita las dos como formas de conservar los datos.
Node-RED para cada perfil
La misma interfaz Node-RED en los Panel PC y en los dispositivos remotos, pensada para distintos perfiles profesionales.
Preparado para crecer
Se pueden añadir más sensores y métodos de vigilancia. El programa se hace con el Arduino IDE, así que tu equipo puede leerlo y cambiarlo.
Hardware utilizado
Un PLC Arduino para decidir. Panel PC para vigilar.
M-Duino Ethernet PLC Arduino 38R
Un PLC industrial con un Arduino Mega 2560 original, entradas analógicas, 16 relés, Ethernet, RS-485, RS-232, reloj de tiempo real y ranura microSD, para carril DIN. En este diseño lee los sensores, decide la reacción, guarda los datos y se comunica con los Panel PC y el servidor.
- Función
- Entradas de sensores, reacciones, registro en la SD, enlace con los Panel PC y el servidor
- Entradas
- 12: 8 analógicas o digitales (0-10 V), 4 digitales optoaisladas
- Salidas
- 22: 16 relés, 6 analógicas, digitales o PWM (0-10 V)
- Comunicaciones
- Ethernet (RJ45), RS-485, RS-232, TTL, I2C, SPI
- Integrado
- Reloj de tiempo real, ranura microSD
- Alimentación
- De 12 a 24 Vdc
- Montaje
- Carril DIN TS35, IP20
El caso habla de "un PLC Ethernet y GPRS/GSM basado en Arduino" y no publica el modelo exacto. El PDF incluye una foto de producto del M-Duino 38R. Las versiones GPRS/GSM del M-Duino se describen en la ficha técnica de la familia M-Duino GPRS.
Panel PC TouchBerry Pi 10,1"
El puesto local del sistema de seguridad. Un Panel PC industrial de 10,1" con una Raspberry Pi 4, conectado al switch Ethernet. Muestra la interfaz Node-RED con el estado de cada sensor.
- Función
- Interfaz Node-RED en planta
- Pantalla
- 10,1"
- Ordenador
- Raspberry Pi 4
- Enlace con el PLC
- Ethernet, a través del switch
El caso habla de "varios Panel PC". La página antigua del caso mostraba el TouchBerry Pi 10,1" (Raspberry Pi 4B). La imagen y el enlace muestran el modelo actual, el TouchBerry Pi Panel PC 10.1" FLEX.
Preguntas sobre este caso
¿Cómo se monta un sistema de vigilancia de intrusión, incendio y gas con un PLC?
Conecta los detectores a las entradas del PLC, escribe las reglas de cada zona (cuándo está activa, su umbral, su reacción) y acciona sirenas, luces u otras salidas desde el PLC. Muestra el estado en una pantalla local y envíalo a dispositivos remotos. En este caso, los sensores de movimiento, cámara, fuego por infrarrojos y gas llegan a un PLC basado en Arduino, unos Panel PC muestran una interfaz Node-RED por Ethernet y un servidor MQTT da servicio a móviles, tablets y PC.
¿Cómo trabaja un PLC junto a sistemas certificados de incendio, gas e intrusión?
Donde la normativa o la aseguradora pidan un sistema certificado, el PLC trabaja junto a él: sistemas de detección y alarma de incendio según EN 54 (Europa) o NFPA 72 (EE. UU.), detectores de gas inflamable según IEC 60079-29-1, detectores de gas tóxico según EN 45544, alarmas de intrusión según EN 50131. El PLC lee sus salidas de relé o de 4-20 mA, las registra, las muestra y lanza otras acciones, como parar un proceso o abrir una ventilación. Las entradas analógicas del M-Duino 38R miden 0-10 V: para leer un lazo de 4-20 mA, añade una resistencia shunt de precisión de 500 Ω. Los detectores en una zona clasificada (Ex) tienen que estar certificados para ella; el PLC queda en un armario en zona segura.
¿Por qué guardar los datos en la tarjeta SD y después enviarlos por FTP?
La tarjeta SD conserva el registro si fallan el enlace o el servidor. El fichero va al servidor cuando el enlace funciona. El FTP sin cifrar envía los datos y las contraseñas en texto claro. Protege el enlace móvil con un APN privado o una VPN, o deja que una pasarela compatible con FTPS o SFTP haga la subida. Los ficheros de vídeo son demasiado grandes para este camino, así que las cámaras graban directamente en el servidor. Consulta un ejemplo de historial de alarmas con Node-RED y MySQL.
¿Sigue siendo GPRS/GSM una buena opción para el enlace de la copia?
Compruébalo antes en tu país. Muchos operadores han apagado o van a apagar sus redes 2G y 3G, y un módem GPRS/GSM puede dejar de funcionar. Los módems LTE-M, NB-IoT o 4G hacen el mismo trabajo en las redes actuales. Dinos dónde está la instalación y te diremos qué opción móvil encaja con el controlador.
¿Cómo reciben las alarmas los móviles y las tablets?
Por MQTT. El PLC publica el estado de cada zona en un broker y la interfaz Node-RED de cada dispositivo se suscribe a él. Mantén el PLC y el broker en la red de la instalación, usa TLS y usuario y contraseña entre el broker y los dispositivos remotos, y no expongas el PLC directamente a internet. Lee MQTT basics: publish/subscribe, topics, QoS and security(en inglés) y consulta un panel Node-RED para varias estaciones.
¿Qué partes de este caso son hechos y cuáles son ejemplos?
Hechos: robo, incendio y gas como peligros; sensores de movimiento, cámaras de seguridad, sensores de infrarrojos y sensores de gas en las entradas de un PLC Ethernet y GPRS/GSM basado en Arduino; RS-232 o RS-485 como opciones; varios Panel PC en Ethernet a través de un switch; un servidor MQTT para móviles, tablets y PC; una interfaz Node-RED; los datos de sensores en la tarjeta SD y enviados al servidor por FTP a través de GPRS/GSM; el vídeo directo al servidor; parámetros y reacciones fijados por personas. Ejemplos: zonas, armado, umbrales, valores en % del LIE, reacciones, topics, mensajes y tamaños de fichero.
Descarga el caso de estudio
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Dinos qué peligros necesitas vigilar, cuántas zonas y sensores tienes, qué señal da cada uno (contacto, 0-10 V, 4-20 mA, RS-485), quién tiene que ver las alarmas y dónde se tienen que guardar los datos. Te diremos qué controlador encaja y cómo conectarlo.
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