Caso de estudio · Smart city · ESP32 PLC
Compactar en la calle. Vaciarla solo cuando está llena.
Una papelera solar compactadora con un solo ESP32 PLC: prensa, seguridad, peso, batería y avisos.
Una papelera en la calle no tiene a nadie al lado.
Por eso el PLC compacta, cuenta, pesa y vigila la batería, y avisa al centro de control de cuándo hay que ir.
Este caso sale de un proyecto real de un cliente de Industrial Shields, documentado en 2023. No se cita al cliente. Los objetivos, los sensores, la prensa, el techo solar, el led, la trampilla y las fotos son del caso original. Los umbrales, tiempos, pesos, valores de batería, mensajes y rutas de esta página son ejemplos de una forma habitual de hacerlo.
Del proyecto
La papelera real, por dentro.
Fotos del caso original: el armario de control, la prensa, la trampilla y el panel de estado.
El reto
Una máquina en la calle, sola.
La gestión de residuos es uno de los retos en los que trabajan las ciudades. El proyecto del cliente es una papelera solar compactadora para la calle, una solución que ya se está extendiendo en algunos países. En la calle sufre un uso intensivo y riesgo de vandalismo, por eso la papelera es íntegramente de metal. Dentro lleva una prensa y un carro con ruedas para facilitar el vaciado, y un techo solar la mantiene en marcha de forma autónoma.
Compactar en el momento justo
Control de capacidad: un sensor de presencia le dice al PLC cuándo los residuos llegan a la altura de iniciar un ciclo de compactado.
Nunca prensar con la puerta abierta
La prensa debe pararse cuando la puerta de vaciado está abierta, para evitar accidentes mientras el operario maneja el carro.
Contar, pesar, medir
El sistema cuenta las compactaciones, pesa los residuos y vigila el estado de las baterías y su carga total.
Avisar al centro de control
Los avisos, incidencias y alarmas salen por comunicación remota sin cables, para que un operario vacíe la papelera cuando hace falta.
Abierta, o claramente cerrada
Si no hay ninguna incidencia, la gente puede usar la papelera a discreción. Si la hay, el led indica que no está disponible y la trampilla de los residuos queda bloqueada.
Cómo funciona
Tres partes de un mismo programa: prensa, energía, avisos.
Cada parte muestra un trabajo del PLC. Pulsa los botones. Los paneles son simulaciones ilustrativas: niveles, tiempos, pesos, valores de batería y mensajes son ejemplos, no datos de la papelera real.
El sensor ve los residuos. La prensa hace el resto.
Cuando el sensor de presencia detecta que hay que iniciar un ciclo de compactado, el PLC baja y sube la prensa y suma uno al contador de compactaciones. En este ejemplo, además, bloquea la trampilla durante la carrera. Si se abre la puerta de vaciado, la prensa se para al instante y el led indica que la papelera no está disponible. Tira unas bolsas y abre la puerta durante una carrera.
- El sensor de presencia inicia el ciclo
- El interruptor de la puerta para la prensa
- Trampilla bloqueada y led durante una incidencia
Eventos del PLC (ejemplo)
- Tira una bolsa para llenar la papelera.
Simulación ilustrativa. Valores de ejemplo, sin datos de la papelera real. Una forma habitual: finales de carrera en la prensa, y un interruptor en la puerta que también corta la alimentación de la prensa con un relé de seguridad, porque un enclavamiento de puerta no debe depender solo del programa. El caso no publica el accionamiento de la prensa, el tiempo de carrera ni la relación de compactado.
El sol carga, la prensa gasta, el PLC lleva la cuenta.
El techo solar carga las baterías, y la prensa es la gran consumidora. El PLC vigila la batería y pesa los residuos. Una forma habitual: la tensión de la batería y una célula de carga en entradas analógicas, y si la carga baja demasiado, el PLC bloquea la papelera antes de que una carrera se quede a medias y envía un aviso. Cambia el tiempo y el tráfico de la calle.
- Tensión de la batería en una entrada analógica
- Un transmisor de célula de carga para el peso
- La carga baja bloquea la papelera y envía un aviso
Eventos de energía (ejemplo)
Simulación ilustrativa. Valores de ejemplo, sin datos de la papelera real. Valores de ejemplo: una batería de 600 Wh, 4 W para el PLC y los sensores, 6 Wh por ciclo de prensa y 3 kg de residuos pesados por ciclo. Aviso al 40 %, bloqueo al 25 %, vuelta al servicio al 45 %. El caso no publica la batería, el panel ni la potencia de la prensa. El tiempo va rápido: un segundo es una hora.
Solo se visitan las papeleras que lo necesitan.
Cada papelera envía sus eventos por la red móvil: llena, puerta abierta, batería baja. En el centro de control, los mensajes se convierten en una lista de papeleras a vaciar y en una ruta. Elige un día y añade una incidencia.
- Eventos, no un envío continuo
- Un mensaje por aviso, incidencia o alarma
- Llenado y peso por papelera para la ruta
Mensajes al centro de control (ejemplo)
Simulación ilustrativa. Valores de ejemplo, sin datos de la papelera real. Datos de ejemplo de 8 papeleras, no de una ciudad real. Una forma habitual: cada papelera envía un evento cuando cambia de estado, y un informe diario corto con el llenado, las compactaciones y el peso. El centro de control visita las papeleras por encima del 80 % y las que tienen una incidencia.
Arquitectura del sistema
¿Cómo controla un PLC una papelera solar compactadora?
Un ESP32 PLC 21 FLEX con placa 4G lee el sensor de presencia, la puerta, la posición de la prensa, el peso y la batería. Mueve la prensa con contactores, enciende el led y, de forma habitual, bloquea la trampilla. Los avisos, incidencias y alarmas van al centro de control por la red móvil. El techo solar carga la batería que alimenta el PLC y la prensa.
| Señal | Entre | Tipo | Función |
|---|---|---|---|
| Residuos a la altura de compactado | EntreSensor de presencia → ESP32 PLC 21 | TipoEntrada digital | FunciónInicia el ciclo de compactado |
| Puerta de vaciado abierta | EntreInterruptor de puerta → PLC (y relé de seguridad, forma habitual) | TipoEntrada digital | FunciónPara la prensa y bloquea la papelera |
| Prensa arriba, prensa abajo | EntreFinales de carrera → PLC (forma habitual) | TipoEntrada digital | FunciónTermina cada carrera |
| Motor de la prensa | EntrePLC → contactores | TipoSalida digital | FunciónBaja y sube la prensa |
| Bloqueo de la trampilla y led | EntrePLC → bloqueo y panel de estado | TipoSalida digital | FunciónPapelera disponible o bloqueada |
| Peso de los residuos | EntreTransmisor de célula de carga → PLC (forma habitual) | TipoEntrada analógica | FunciónKilos en el carro |
| Tensión de la batería | EntreBatería → divisor → PLC (forma habitual) | TipoEntrada analógica | FunciónEstado y carga de la batería |
| Avisos, incidencias, alarmas | EntrePLC → centro de control | Tipo4G | FunciónVaciar, revisar o reparar la papelera |
Por qué funciona
Un solo controlador para toda una máquina de calle.
Deciden los sensores, no el calendario
La prensa actúa cuando el sensor de presencia ve residuos a la altura de compactado, y el operario va cuando la papelera avisa de que está llena.
La seguridad, antes que el ciclo
El interruptor de la puerta para la prensa y bloquea la papelera. Una forma habitual añade un relé de seguridad, para que el enclavamiento no dependa solo del programa.
Un estado claro para la gente
El led y la trampilla bloqueada indican al momento que la papelera no está disponible. Nadie fuerza una papelera llena o abierta.
Energía gestionada por el PLC
El PLC vigila el estado de la batería y su carga total, como pide el caso. Una forma habitual usa ese valor para bloquear la papelera a tiempo y enviar un aviso.
Datos para las rutas
Las compactaciones, el peso y el llenado de cada papelera permiten al centro de control planificar las visitas. El caso dice que eso significa menos viajes y rutas más eficientes.
Abierto y modular
El cliente eligió un controlador abierto, sin costes de licencia, que se programa con el Arduino IDE. Más sensores o funciones de Smart City son cambios en el mismo programa.
Hardware
Un ESP32 PLC con placa 4G dentro de la papelera.
ESP32 PLC 21 FLEX
Un controlador industrial basado en el ESP32 de doble núcleo, para carril DIN, que se programa con el Arduino IDE. La versión FLEX admite una placa de comunicación: aquí, 4G (M1)-NB1 IoT LTE, para los avisos al centro de control. En este caso mueve la prensa, lee los sensores, el peso y la batería, y envía los avisos.
- Función
- Prensa, enclavamientos, recuentos, peso, batería y avisos
- Procesador
- ESP32 de doble núcleo, hasta 240 MHz
- Entradas
- 13: 6 analógicas o digitales (0-10 V, 11 bits), 7 digitales optoaisladas (de 5 a 24 Vdc), 2 de ellas con interrupción
- Salidas
- 8: 3 analógicas, digitales o PWM (0-10 V, 12 bits), 5 digitales optoaisladas (de 5 a 24 Vdc)
- Placa opcional
- Una: 4G (M1)-NB1 IoT LTE (Ublox), LoRa o CAN
- Comunicaciones
- Ethernet, wifi, Bluetooth LE, RS-485, RS-232
- Reloj
- Reloj de tiempo real DS3231 con batería
- Programación
- Arduino IDE
- Alimentación
- De 12 a 24 Vdc
- Montaje
- Carril DIN TS35, IP20, dentro de un armario
El caso usaba un ESP32 PLC con GPRS y no publica el modelo exacto. El GPRS funciona sobre redes 2G, que algunos operadores ya han apagado. Hoy, el equivalente es el ESP32 PLC 21 FLEX con la placa 4G (M1)-NB1 IoT LTE (Ublox), para redes LTE-M y NB-IoT. Un reparto de E/S habitual para esta papelera: 5 de las 7 entradas digitales aisladas (sensor de presencia, puerta, dos finales de carrera de la prensa, trampilla cerrada), 2 de las 6 entradas analógicas (peso y batería) y 4 de las 8 salidas (prensa abajo, prensa arriba, bloqueo de la trampilla, led). Las salidas son de transistor, así que el motor de la prensa se conecta con contactores, como en la foto del armario. El PLC va en un armario (IP20, sin condensación) dentro del cuerpo metálico de la papelera.
Preguntas sobre este caso
¿Cómo sabe una papelera compactadora cuándo compactar?
Un sensor de presencia mira a través de la cámara a la altura de compactado. Cuando los residuos llegan, el PLC baja y sube la prensa y cuenta una compactación. Una forma habitual bloquea además la trampilla durante la carrera. En esta página lo hace un ESP32 PLC 21 FLEX, con finales de carrera para terminar cada carrera como forma habitual. El caso no publica el modelo del sensor ni el tiempo de carrera.
¿Cómo se para la prensa cuando la puerta de vaciado está abierta?
Conecta un interruptor de puerta a una entrada digital, para que el programa pare la prensa y bloquee la papelera en cuanto se abre la puerta. Para la función de seguridad, una forma habitual es un interruptor de puerta de seguridad y un relé de seguridad que también corta la alimentación de la prensa, para que el enclavamiento no dependa solo del programa. La norma ISO 14119 trata los dispositivos de enclavamiento de los resguardos, y la ISO 13849-1 fija el nivel de prestaciones de la función de seguridad.
¿Puede una papelera solar compactadora funcionar todo el año con su batería?
Solo si el techo solar y la batería están dimensionados para el peor mes en ese lugar y para el tráfico de la calle. La prensa es la gran consumidora. Una forma habitual: el PLC mide la tensión de la batería, envía un aviso con la carga baja y bloquea la papelera antes de que una carrera se quede a medias. El caso no publica la batería, el panel ni la potencia de la prensa; los valores del panel son ejemplos.
¿GPRS o 4G para una papelera inteligente nueva?
El caso original, publicado en 2023, usaba GPRS. El GPRS funciona sobre redes 2G, y algunos operadores ya las han apagado o tienen previsto hacerlo. Para un proyecto nuevo, comprueba la cobertura y las fechas de cierre del 2G en tu ciudad. LTE-M y NB-IoT están pensadas para equipos que envían pocos datos y necesitan poca energía, y eso encaja con una papelera que envía eventos. El ESP32 PLC 21 FLEX admite una placa 4G (M1)-NB1 IoT LTE.
¿Qué datos debe enviar una papelera inteligente al centro de control?
Eventos cuando cambia el estado: llena, puerta abierta, batería baja, una avería. Una forma habitual añade un informe diario corto con el llenado, el número de compactaciones y el peso. Guarda los contadores en memoria no volátil, para que un reinicio no los borre: consulta los contadores persistentes en un ESP32 PLC. Una máquina sin nadie al lado también gana con un watchdog por hardware.
¿Cómo hacen los avisos de llenado que las rutas de recogida sean más eficientes?
Los operarios visitan las papeleras que avisan de que están llenas o tienen una incidencia, no todas en una ronda fija. El caso dice que eso reduce los viajes y los costes de operarios y vehículos, y permite a los operarios organizar mejor su tiempo. No publica cifras. El compactado suma: el mismo carro admite más residuos antes de llenarse.
Descarga el caso de estudio
PDF de 4 páginas con el reto, la lógica, la arquitectura y el hardware. Sin formularios.
¿Un proyecto similar?
Cuéntanos cómo es tu máquina. Te responderá un ingeniero.
Dinos qué hace tu máquina, qué sensores y actuadores tiene, cómo se alimenta y adónde tienen que llegar los avisos. Te diremos qué controlador y qué enlace encajan, y cómo cablear la parte de seguridad.
- Respuesta de nuestro equipo técnico
- Recuento de E/S, cableado de seguridad y enlace móvil
- PLC basados en Arduino, ESP32 o Raspberry Pi