Caso de estudio · Envasado de alimentos · ESP32 PLC
Cada envase, cada lote, cada caja. Trazados con ESP32 PLC.
Una empresa de envasado de alimentos necesitaba trazabilidad automática en tres líneas que trabajaban a plena capacidad. Sensores de peso, un escáner de códigos de barras y ESP32 PLC registran ahora las unidades, el peso, el lote y la caja de cada producto, y envían los datos a una base de datos PostgreSQL central.
Cada envase recibe un número de lote. Cada caja completa recibe su propio número.
El PLC los relaciona mientras la línea trabaja.
El cliente es una empresa de envasado de alimentos. No publicamos su nombre. La ingeniería que trabaja habitualmente con ella propuso una solución de monitorización con ESP32 PLC, e Industrial Shields ganó el proyecto frente a sus principales competidores. Esta página trata de trazabilidad: qué producto fue a qué lote y a qué caja, en el envase primario y en el embalaje secundario. Si lo que buscas es eficiencia de línea, paradas o alarmas, abre el simulador Machine Monitor.
El reto
Trazar cada envase hasta su lote y su caja.
Las tres líneas ya trabajaban a plena capacidad. Lo que no podían hacer era recoger sus datos de forma automatizada. Una parte se anotaba a mano y alguien la pasaba al ERP más tarde. El cliente final tenía un requisito imprescindible: la trazabilidad automatizada de cada producto.
Datos a mano
Plena capacidad, pero una parte de los datos se recogía a mano. Eso resta competitividad y abre la puerta al error humano.
Dos niveles de envase
Cada envase primario tiene un código de barras y un número de lote. Cada caja agrupa una cantidad requerida de envases y necesita su propio número.
Muchos formatos
Múltiples productos con varios formatos de envase. Los datos tienen que estar al día, sin esperar a que alguien los introduzca.
Datos tardíos para el ERP
Antes, los datos no estaban disponibles en tiempo real. Introducirlos a mano en el ERP podía añadir errores.
La trazabilidad automatizada no era opcional
Era el requisito imprescindible del cliente final: identificar cada producto y cada agrupación, y guardar el proceso de producción, sin ningún paso manual.
Cómo funciona
Tres bucles: contar, agrupar, mover.
Cada bucle muestra una parte del patrón. Pulsa los botones y mueve los controles. Los paneles son simulaciones ilustrativas: pesos de envase, tamaños de caja, identificadores, velocidades y valores de PWM son ejemplos, no datos de la instalación.
Los sensores de peso cuentan las unidades y el peso envasado.
Los sensores de peso de la línea le dicen dos cosas al PLC: cuántas unidades han pasado y cuánto producto se ha envasado. Cada producto lleva además el número de lote que el sistema de marcaje envía al PLC. La base de datos usa estos registros para calcular la cantidad envasada en cada lote. Nadie cuenta a mano.
- Sensores de peso: unidades totales y peso total envasado
- Sistema de marcaje: un número de lote único para cada producto envasado, enviado al PLC
- La base de datos calcula los envases de cada lote
Filas enviadas a la base de datos (ejemplo)
Simulación ilustrativa. Valores de ejemplo, sin datos de la instalación.
Ejemplo de código: contador de producción por pulsos en un ESP32 PLC
Una caja recibe su número solo cuando está completa.
Un sistema de conteo cuenta los envases que entran en cada caja y compara la cuenta con la cantidad requerida por caja. Cuando la caja está completa, recibe un número de caja único. El PLC lo registra, junto con el lote, y lo envía a la base de datos central. Un escáner de códigos de barras conectado al PLC lee el código de cada agrupación.
- Conteo por caja frente a la cantidad requerida
- Número de caja único, registrado en el PLC y en la base de datos central
- Lectura del código de barras de cada agrupación en caja
Registros de caja (ejemplo)
Simulación ilustrativa. Valores de ejemplo, sin datos de la instalación.
El PWM mueve la cinta. Un encoder confirma la velocidad.
Las cintas transportadoras se controlan mediante PWM y encoders. Una forma habitual de hacerlo: el PLC fija un ciclo PWM para el motor, lee los pulsos del encoder y corrige el ciclo hasta que la cinta va a la consigna. En el panel, cambia el formato o añade carga a la cinta, y el bucle se corrige solo.
- Salida PWM al motor de la cinta (valores de ciclo de ejemplo)
- Entrada de encoder para medir la velocidad de la cinta
- Una consigna por formato de envase (ejemplo)
Simulación ilustrativa. Valores de ejemplo, sin datos de la instalación. Ejemplo: 1.000 pulsos de encoder por metro de cinta.
Arquitectura del sistema
¿Cómo traza un ESP32 PLC una línea de envasado?
En cada una de las tres líneas, los ESP32 PLC leen los sensores de peso, el número de lote del sistema de marcaje, el conteo por caja y el escáner de códigos de barras. Controlan la cinta con PWM y un encoder, y envían cada registro a una base de datos PostgreSQL central. Una pantalla táctil TouchBerry de 10,1" muestra el estado de la producción en tiempo real. El caso no publica el protocolo, el cableado ni cuántos PLC usa cada línea.
| Dato | Entre | Tipo | Función |
|---|---|---|---|
| Unidades y peso | Sensores de peso → ESP32 PLC | Sensor | Cuenta las unidades y el peso total envasado |
| Número de lote | Sistema de marcaje → ESP32 PLC | Dato | Un número de lote único para cada producto envasado |
| Conteo por caja | Sistema de conteo → ESP32 PLC | Conteo | Compara los envases de una caja con la cantidad requerida |
| Código de la caja | Escáner de códigos → ESP32 PLC | Lector | Lee el código de barras de cada agrupación en caja |
| Velocidad de la cinta | ESP32 PLC ↔ motor y encoder | PWM + encoder | Controla las cintas transportadoras |
| Registros | ESP32 PLC → PostgreSQL | Red | Unidades, peso, lotes, cajas y códigos. Protocolo no publicado |
| Vista en directo | Pantalla táctil TouchBerry 10,1" | Pantalla | Muestra el estado de la producción en tiempo real |
Por qué funciona
Un patrón para cualquier línea que deba demostrar qué ha envasado.
Datos en origen
El PLC registra cada número de lote y de caja donde ocurre, en la línea. La base de datos recibe el mismo registro un instante después. Sin volver a teclear nada.
Listo para cualquier formato
La empresa envasa múltiples productos en varios formatos con el mismo sistema. Ejemplo: una consigna y un tamaño de caja por formato.
Una base de datos que escala
Se eligió PostgreSQL porque gestiona grandes cantidades de datos con rapidez. Otras bases de datos SQL, como SQLite, también sirven.
Abierto y sin licencias
Uno de los puntos que ganaron el proyecto. El ESP32 PLC se programa en C++ con el Arduino IDE y el paquete de placas de Industrial Shields.
Modular
El sistema puede crecer más adelante en la misma plataforma: más E/S con módulos de expansión, y placas de expansión LoRa, LTE-M/NB-IoT o CAN, en los modelos con ranura de expansión.
Soporte antes, durante y después
Nuestro equipo estuvo disponible antes, durante y después de la instalación, por teléfono, correo o WhatsApp. Equipos diseñados y fabricados para uso industrial.
Hardware utilizado
ESP32 PLC para trazar. TouchBerry para ver.
ESP32 PLC
Controladores industriales basados en el ESP32 de doble núcleo, con Ethernet, Wi-Fi y RS-485, para tu carril DIN. En esta línea leen los sensores, el sistema de marcaje y el escáner, mueven la cinta con PWM y envían cada registro a la base de datos.
- Función
- Conteo, registros de lote y caja, control de la cinta
- Procesador
- ESP32 de doble núcleo
- Red
- Ethernet 10/100, Wi-Fi 2,4 GHz, Bluetooth LE
- Serie
- RS-485, RS-232
- Programación
- C++ con el Arduino IDE
- Familia
- ESP32 PLC 14, 19R, 21, 38AR, 38R, 42, 57R y 58
El caso no publica el modelo exacto de ESP32 PLC ni cuántas unidades usa cada línea. El esquema de la instalación muestra dos ESP32 PLC. La imagen muestra el ESP32 PLC 21 FLEX.
Pantalla táctil TouchBerry 10,1"
En el esquema de la instalación aparece una pantalla táctil TouchBerry de 10,1", junto al ESP32 PLC. Da al personal de producción la vista en directo de la línea.
- Función
- Vista en tiempo real del estado de la producción
- Pantalla
- 10,1", táctil capacitiva
- Ordenador
- Raspberry Pi, Linux
El caso no publica la versión de la TouchBerry. La imagen muestra el TouchBerry Pi Panel PC 10.1" FLEX.
Preguntas sobre este caso
¿Cómo se traza un producto desde su lote hasta su caja con un PLC?
En este caso, el sistema de marcaje da a cada producto envasado un número de lote único y lo envía al PLC. Un sistema de conteo cuenta los envases de cada caja. Cuando se alcanza la cantidad requerida, la caja recibe un número de caja único, y el PLC lo registra con el lote, en su memoria y en la base de datos central. Un escáner de códigos de barras lee cada agrupación. Así cada caja apunta a su lote, y cada producto a su código de barras.
¿Por qué PostgreSQL para la trazabilidad del envasado?
El proyecto eligió PostgreSQL porque gestiona grandes cantidades de datos con rapidez. Una línea de envasado escribe un registro por cada unidad, lote y caja, así que el volumen crece deprisa. También se pueden usar otras bases de datos SQL, como SQLite.
¿Qué modelo de ESP32 PLC usa la línea?
El caso no publica el modelo ni el número de unidades por línea. El esquema de la instalación muestra dos ESP32 PLC. Para elegir el tuyo, cuenta tus señales: entradas para sensores de peso y encoders (comprueba qué entradas admiten interrupciones), salidas PWM para los motores de las cintas, y un puerto serie o Ethernet para cada escáner.
¿Cómo se conecta el escáner de códigos de barras al PLC?
El caso dice que el escáner está conectado al PLC y a la línea, y no publica la interfaz. Los escáneres industriales suelen usar RS-232, RS-485 o Ethernet, y la familia ESP32 PLC tiene los tres. El esquema menciona también códigos QR y RFID, que siguen el mismo patrón: el lector da un identificador al PLC, y el PLC lo relaciona con un lote o una caja.
¿Es lo mismo que monitorizar el OEE de una línea de producción?
No. Este caso trata de trazabilidad: unidades, peso, lotes, cajas y códigos de barras, escritos en una base de datos. El OEE, las paradas y las alarmas son otra pregunta. Puedes probar ese patrón en una línea de envasado en directo con el simulador Machine Monitor, y ver cómo se monitorizó una línea de producción real en nuestro caso de línea de producción.
¿Qué partes de este caso son hechos y cuáles son ejemplos?
Hechos: una empresa de envasado de alimentos, tres líneas, sensores de peso, números de lote del sistema de marcaje, un conteo por caja con un número de caja único, un escáner de códigos de barras, PostgreSQL, una vista en tiempo real, el control de las cintas por PWM y encoders, y una pantalla TouchBerry de 10,1" en el esquema. Ejemplos: pesos de envase, tamaños de caja, identificadores, velocidades, valores de PWM, resolución del encoder, protocolo, cableado y modelos de PLC.
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