Caso de estudio · Bodega · PLC M-Duino
Cuatro PLC, una red. De la etiqueta al almacén.
Una línea de etiquetado y un almacén en una red de cuatro PLC Arduino.
Una bodega tiene dos salas. En una, cada botella recibe su etiqueta. En la otra, espera a venderse.
Cuatro PLC comparten una red para que la línea, las cintas y el almacén funcionen como un solo sistema.
Este caso describe un proyecto para una bodega. No se cita al cliente. El material original da la arquitectura: un PLC maestro y tres PLC esclavos en LoRa, un router, un servidor y un Panel PC en Ethernet, una etiquetadora en RS-485, un grabador láser en un enlace inalámbrico, sensores fotoeléctricos en las estanterías, un sensor de temperatura y humedad, una pantalla LCD en I2C, y relés para las cintas, el aire acondicionado y el deshumidificador. Nombra tres de los PLC: M-Duino 57R+, M-Duino 21+ WiFi / Bluetooth y M-Duino 19R+. No publica el programa, las consignas, el formato de los mensajes ni el modelo del PLC maestro. Las cinco cintas son la disposición de ejemplo del texto original. Los paneles, números y mensajes de esta página son ejemplos de una forma típica de hacerlo.
El reto
Dos salas, cinco cintas, dos máquinas y un almacén. Un solo sistema.
La bodega necesitaba controlar y monitorizar dos salas. En la primera, una línea etiqueta y graba las botellas. La segunda es la sala de almacenamiento, donde se guardan las botellas hasta su venta. Unas cintas transportadoras llevan las botellas de una sala a la otra y las envían a una estantería con sitio libre. Todos los datos van a un servidor, y un Panel PC es el punto de supervisión y control.
Etiquetar y grabar cada botella
Una etiquetadora y un grabador láser trabajan en la misma línea. Un PLC da a cada máquina su trabajo.
Llevar las botellas donde hay sitio
Las cintas llevan las botellas al almacén. Cuando una estantería está llena, las botellas tienen que ir a la siguiente.
Mantener el almacén a punto para el vino
El cliente pidió controlar la temperatura y la humedad del almacén, para que el vino se conserve en buenas condiciones.
Verlo todo desde un punto
Todos los datos del proceso van a un servidor, y un Panel PC los muestra en tiempo real.
Muchos equipos, muchas interfaces
Los motores de las cintas, una máquina con puerto serie, un grabador, sensores, una pantalla pequeña y un servidor no se comunican igual. El diseño da a cada equipo el enlace que le conviene, y une los PLC por radio en lugar de tender cables entre las salas.
Cómo funciona
Tres lazos: la red, la línea, el almacén.
Cada panel muestra una parte del sistema. Pulsa los botones. Los paneles son simulaciones ilustrativas: tamaños de estantería, tiempos, consignas y mensajes son ejemplos, no datos de la instalación.
Un maestro en la radio. Una sola puerta al servidor.
El PLC maestro controla los tres PLC esclavos por LoRa, una radio de largo alcance. Envía los datos del proceso por Ethernet, a través de un router, al servidor, y el servidor los pasa en tiempo real al Panel PC. Los esclavos no necesitan un cable hasta el servidor: el maestro habla por ellos. Corta la radio con un PLC, o el Ethernet, y mira qué hace un diseño típico. Lee qué es LoRa.
- LoRa entre el maestro y los PLC 2, 3 y 4
- Ethernet del maestro al router y al servidor
- El servidor alimenta el Panel PC en tiempo real
PLC maestro (ejemplo)
Simulación ilustrativa. Valores de ejemplo, más rápidos que en la realidad. El caso dice que el maestro controla a los esclavos por LoRa y envía los datos al servidor. No publica el formato de los mensajes ni los tiempos. Una forma típica de hacerlo: el maestro pregunta a cada esclavo por turno y espera un tiempo corto la respuesta, así solo transmite una radio a la vez.
Cada botella recibe su etiqueta. Cada estantería, su turno.
El PLC 3 gobierna la estación de etiquetado: habla con la etiquetadora por RS-485 y con el grabador láser por Bluetooth, sin cable. El PLC 2 conmuta los motores de las cintas con sus relés. La cinta 1 está en la línea de etiquetado, la cinta 2 lleva las botellas al almacén y otras tres cintas alimentan las estanterías. Los sensores fotoeléctricos de las estanterías van al PLC 4. Cuando una estantería está llena, el PLC 2 para su cinta y arranca la siguiente. Pon en marcha la línea y vacía una estantería.
- RS-485 a la etiquetadora, Bluetooth al grabador
- Salidas de relé para los motores monofásicos de 220 V de las cintas
- Estantería llena: su cinta se para y arranca la siguiente
PLC 2, 3 y 4 (ejemplo)
Simulación ilustrativa. Valores de ejemplo, más rápidos que en la realidad. Tamaño de estantería de ejemplo: 6 botellas. El caso dice que un sensor fotoeléctrico indica cuándo una estantería está llena, y que entonces la cinta de esa estantería se para y arranca la siguiente. Parar la línea cuando todas están llenas es un ejemplo, no un dato publicado.
El almacén tiene su propio clima. Y su propia pantalla.
El PLC 4 lee un sensor de temperatura y humedad en el almacén. Según los valores seleccionados, conmuta con sus relés el aire acondicionado y el deshumidificador. Los valores se ven en el Panel PC y también en una pequeña pantalla LCD en el almacén, en el bus I2C del PLC. Cambia el tiempo y mira los relés. Para simular un día entero de control de clima en una sala cerrada, abre el simulador de clima de invernadero y elige la sala de setas.
- Sensor de temperatura y humedad en una entrada del PLC 4
- Relés para el aire acondicionado y el deshumidificador
- Valores en el Panel PC y en una LCD I2C en el almacén
PLC 4 (ejemplo)
Simulación ilustrativa. Valores de ejemplo, más rápidos que en la realidad. Consignas de ejemplo: aire acondicionado ON por encima de 16 °C y OFF por debajo de 14,5 °C, deshumidificador ON por encima del 75 % y OFF por debajo del 68 %. Las consignas reales de la instalación no se publican.
Arquitectura del sistema
¿Cómo unen cuatro PLC una línea de etiquetado y un almacén de vino?
Este diagrama sigue el esquema de montaje del caso original. El PLC maestro es el único en Ethernet: router, servidor y Panel PC. LoRa lo une con los PLC 2, 3 y 4. Cada esclavo usa la interfaz que conviene a sus equipos: relés para las cintas, RS-485 y un enlace inalámbrico para las máquinas, entradas, relés e I2C en el almacén. El texto dice Bluetooth para el grabador; el esquema dibuja un símbolo Wi-Fi (mira las preguntas).
| Señal | Entre | Tipo | Para qué |
|---|---|---|---|
| Datos del proceso | EntrePLC maestro → router → servidor | TipoEthernet | Para quéTodos los datos del sistema en un sitio |
| Vista en directo | EntreServidor → Panel PC | TipoEthernet | Para quéPunto de supervisión y control |
| Órdenes y estados | EntrePLC maestro ↔ PLC 2, 3 y 4 | TipoRadio LoRa | Para quéEl maestro controla a los tres esclavos |
| Motores de las cintas | EntrePLC 2 → 5 cintas | TipoSalidas de relé | Para quéArrancar y parar cada cinta (motores monofásicos de 220 V) |
| Trabajos de etiqueta | EntrePLC 3 ↔ etiquetadora | TipoRS-485 | Para quéUna etiqueta para cada botella |
| Trabajos de grabado | EntrePLC 3 ↔ grabador láser | TipoBluetooth (símbolo Wi-Fi en el esquema) | Para quéGrabado sin cable |
| Estantería llena | EntreSensores fotoeléctricos → PLC 4 | TipoEntradas digitales | Para quéCapacidad de las estanterías |
| Siguiente cinta | EntrePLC 4 → PLC 2 | TipoPor la red de PLC | Para quéParar la cinta de una estantería llena y arrancar la siguiente |
| Temperatura y humedad | EntreSensor → PLC 4 | TipoEntrada (digital en el esquema) | Para quéClima del almacén |
| Clima del almacén | EntrePLC 4 → aire acondicionado y deshumidificador | TipoSalidas de relé | Para quéSe conmutan según los valores seleccionados |
| Pantalla local | EntrePLC 4 → LCD en el almacén | TipoI2C | Para quéTemperatura y humedad en la sala |
Por qué funciona
El enlace adecuado para cada equipo. Una red para las salas.
Radio entre las salas
LoRa une los PLC sin cables entre las salas. Transporta mensajes cortos (hasta 255 bytes), suficientes para órdenes y estados. El texto original da un alcance de más de 15 km; paredes, estanterías y depósitos lo reducen, así que prueba el enlace en la instalación.
Un maestro habla por la línea
Solo el maestro necesita Ethernet. Recoge los estados de los esclavos y los envía al servidor, así el Panel PC ve todo el sistema desde una sola fuente.
Cada máquina en su interfaz
La etiquetadora usa RS-485, el bus serie habitual en este tipo de máquinas. El grabador usa un enlace inalámbrico, y la pantalla del almacén usa I2C. Mira RS-485 con PLC basados en Arduino y ESP32.
Relés donde se conmutan cargas
El M-Duino 57R tiene 23 salidas de relé para las cintas. El M-Duino 19R tiene 8, para el aire acondicionado y el deshumidificador.
Dos sitios para leer el almacén
El Panel PC muestra todos los datos. La LCD I2C del almacén muestra la temperatura y la humedad a quien esté en la sala. Mira cómo trabajar con una LCD por I2C.
Open Source que tu equipo puede cambiar
Los PLC se programan con el Arduino IDE, con librerías de Industrial Shields y códigos de ejemplo para cada interfaz. El mismo sistema puede crecer con más cintas, estanterías o salas.
Hardware utilizado
Tres PLC M‑Duino citados en el caso.
M-DUINO ETHERNET PLC ARDUINO 57R
PLC 2, para las cintas. Un PLC basado en Arduino Mega 2560 para carril DIN con 49 E/S, 23 de ellas de relé. El caso lo eligió porque sus salidas de relé pueden conmutar los motores monofásicos de 220 V de las cintas.
- Función
- Cintas: arrancar, parar y pasar a la siguiente estantería
- Entradas
- 18: 12 analógicas/digitales (0-10 V, 10 bits), 6 digitales optoaisladas (de 5 a 24 Vdc), 6 con interrupción
- Salidas
- 31: 23 relés (4 A a 230 Vac, 2 A a 24 Vdc, carga resistiva), 8 analógicas/digitales/PWM (0-10 V)
- Comunicaciones
- Ethernet (W5500, 10/100), RS-485, RS-232, serie TTL, I2C, SPI
- Integrado
- Reloj de tiempo real, ranura microSD, USB
- Alimentación y montaje
- De 12 a 24 Vdc, carril DIN TS35, IP20, de 0 a 60 °C
El caso no publica la potencia de los motores de las cintas. El valor de un relé es para carga resistiva, y un motor no lo es. Una forma típica de hacerlo: el relé conmuta la bobina de un contactor o de un arrancador de motor con protección de sobrecarga, con un filtro RC dimensionado para la bobina. En la red LoRa de este caso, el PLC 2 usa la versión LoRa (mira la ficha técnica de la familia M-Duino LoRa).
M-DUINO ETHERNET PLC ARDUINO 21
PLC 3, para la estación de etiquetado. Un PLC compacto basado en Arduino Mega 2560 con 21 E/S y RS-485. En este caso habla con la etiquetadora por RS-485 y con el grabador láser por Bluetooth.
- Función
- Trabajos para la etiquetadora y el grabador láser
- Entradas
- 13: 6 analógicas/digitales (0-10 V, 10 bits), 7 digitales optoaisladas (de 5 a 24 Vdc), 2 con interrupción
- Salidas
- 8: 5 digitales optoaisladas (de 5 a 24 Vdc), 3 analógicas/digitales/PWM (0-10 V)
- Comunicaciones
- Ethernet (W5500, 10/100), RS-485, RS-232, serie TTL, I2C, SPI
- Integrado
- Reloj de tiempo real, ranura microSD, USB
- Alimentación y montaje
- De 12 a 24 Vdc, carril DIN TS35, IP20, de 0 a 60 °C
El caso cita el M-Duino 21+ WiFi / Bluetooth. La imagen y el enlace muestran el M-Duino 21 con Ethernet. Las versiones con Wi-Fi y Bluetooth están en la ficha técnica de la familia M-Duino Wi-Fi & BLE. El PLC 3 necesita LoRa para llegar al maestro y Bluetooth para llegar al grabador. El caso no dice cómo se combinan las dos radios: pregúntanos por la versión adecuada.
M-DUINO ETHERNET PLC ARDUINO 19R
PLC 4, en el almacén. Un PLC basado en Arduino Mega 2560 con 17 E/S, 8 de ellas de relé. En este caso lee los sensores de las estanterías y el sensor de clima, conmuta el aire acondicionado y el deshumidificador, y gobierna la LCD por I2C.
- Función
- Sensores de estantería, clima del almacén, LCD local
- Entradas
- 6: 4 analógicas/digitales (0-10 V, 10 bits), 2 digitales optoaisladas (de 5 a 24 Vdc), 2 con interrupción
- Salidas
- 11: 8 relés (4 A a 230 Vac, 2 A a 24 Vdc, carga resistiva), 3 analógicas/digitales/PWM (0-10 V)
- Comunicaciones
- Ethernet (W5500, 10/100), RS-485, RS-232, serie TTL, I2C, SPI
- Integrado
- Reloj de tiempo real, ranura microSD, USB
- Alimentación y montaje
- De 12 a 24 Vdc, carril DIN TS35, IP20, de 0 a 60 °C
El caso no publica el número de estanterías ni de sensores. Cuenta una entrada por cada sensor de estantería más el sensor de clima antes de elegir el modelo. Para el compresor de un aire acondicionado, usa el relé para dar una orden a su controlador o a un contactor. En la red LoRa de este caso, el PLC 4 usa la versión LoRa (mira la ficha técnica de la familia M-Duino LoRa).
Preguntas sobre este caso
¿Cómo comparten datos cuatro PLC en una bodega?
En este caso un PLC maestro se comunica con tres PLC esclavos por radio LoRa. El maestro es el único en Ethernet: envía los datos del proceso a través de un router a un servidor, y el servidor los pasa en tiempo real a un Panel PC. Cada esclavo gestiona sus equipos: las cintas, la estación de etiquetado y el almacén.
¿Por qué LoRa entre los PLC, y qué alcance tiene?
LoRa evita cables entre las salas y da mucho alcance con poco consumo. Envía mensajes cortos, de hasta 255 bytes, adecuados para órdenes y estados pero no para archivos grandes. El texto original da más de 15 km. Es una cifra en campo abierto: dentro de una bodega, paredes, estanterías y depósitos la reducen, así que prueba el enlace donde irán los PLC. Mira ¿Qué es LoRa? y la ficha técnica de la familia M-Duino LoRa.
¿Cómo sabe la línea qué estantería llenar?
Los sensores fotoeléctricos de las estanterías van a entradas del PLC 4. Cuando el sensor de una estantería indica que está llena, el PLC 4 avisa al PLC 2, que para la cinta de esa estantería y arranca la de la siguiente. El caso dice que el sistema puede tener tantas cintas como haga falta, según el tamaño del almacén.
¿Bluetooth o Wi-Fi para el grabador láser?
El texto del caso dice Bluetooth, para evitar el cableado; el esquema de montaje dibuja un símbolo Wi-Fi en el mismo enlace. Las versiones M-Duino Wi-Fi & BLE tienen los dos. Elige el que acepte tu grabador y revisa sus comandos. La etiquetadora sigue en RS-485, el bus habitual en este tipo de máquinas. Mira cómo usar un PLC M-Duino Wi-Fi/BLE por Bluetooth.
¿Pueden las salidas de relé mover los motores de las cintas?
El caso eligió PLC con relés para conmutar los motores monofásicos de 220 V de las cintas. Los relés del M-Duino 57R admiten 4 A a 230 Vac con carga resistiva, y un motor tiene una corriente de arranque alta. El caso no publica la potencia de los motores. Una forma típica de hacerlo: el relé conmuta un contactor o un arrancador de motor con protección de sobrecarga, como indiquen el fabricante del motor y la normativa de tu país.
¿Qué partes de este caso son datos y cuáles son ejemplos?
Datos: una bodega con dos salas, una línea de etiquetado y grabado y una sala de almacenamiento; cuatro PLC basados en Arduino, un maestro y tres esclavos en LoRa; un router, un servidor y un Panel PC en Ethernet; el PLC 2 con relés para las cintas; el PLC 3 con la etiquetadora en RS-485 y el grabador en un enlace inalámbrico; el PLC 4 con sensores de estantería, un sensor de temperatura y humedad, relés para el aire acondicionado y el deshumidificador y una LCD en I2C. Modelos citados: M-Duino 57R+, M-Duino 21+ WiFi / Bluetooth y M-Duino 19R+. Ejemplos: las cinco cintas (un ejemplo del texto original), tamaños de estantería, consignas, tiempos, mensajes y el método de sondeo.
Descarga el caso de estudio
PDF de 4 páginas con el reto, la lógica, la arquitectura y el hardware. Sin formularios.
¿Quieres unir máquinas y salas?
Cuéntanos tu línea y tu almacén. Te responde un ingeniero.
Dinos qué máquinas tienes y cómo se comunican (RS-485, Ethernet, inalámbrico), a qué distancia están las salas, cuántas cintas y estanterías necesitas, y qué quieres ver en el panel. Te propondremos los PLC y la red.
- Te responde nuestro equipo técnico
- PLC, radios y panel para tu planta
- PLC basados en Arduino, ESP32 o Raspberry Pi