Lee tus contadores de energía desde un PLC, por máquina y por turno

Tu PLC hace de maestro Modbus. Pide a cada contador un bloque de registros, de uno en uno, y cada contador responde con sus valores. En RS-485 (Modbus RTU), cada contador tiene su dirección de esclavo en un bus compartido de dos hilos. En Ethernet (Modbus TCP), cada contador tiene su dirección IP.

Cada valor está en un registro, según el mapa de registros del contador. La potencia, la tensión y la corriente suelen caber en un registro de 16 bits. La energía total (kWh) es un totalizador de 32 bits en dos registros. Tu PLC une los dos registros en el orden de palabras correcto y aplica la escala, por ejemplo 0,1 kWh por unidad.

Lee el totalizador de kWh, no solo la potencia. El contador acumula la energía sin huecos. Si tu PLC suma lecturas de potencia, cada lectura perdida es energía perdida. Si lee el totalizador, un contador que no ha respondido durante 20 minutos te da los 20 minutos completos en cuanto vuelve a responder.

Prueba el escenario Contador sin respuesta y mira cómo tu PLC recupera la energía después del corte.

Pon un contador en cada máquina o grupo de cargas que quieras seguir. Tu PLC suma cada paso de kWh de cada contador al turno actual. Toma las horas de turno de su reloj de tiempo real, así que ponlo en hora con un servidor de tiempo y mantenlo sincronizado. El ESP32 PLC 21 CORE tiene un reloj de tiempo real DS3231 con batería de respaldo.

Guarda cada total de turno con marca de tiempo, el ID del contador y un indicador de calidad. Si un contador no respondía en un cambio de turno, tu PLC conoce la energía del hueco, pero no cómo se reparte entre los dos turnos. En este simulador la reparte por tiempo y marca el valor como est. (estimado).

Añade una señal de marcha por máquina, por ejemplo un contacto del propio control de la máquina. Con ella, tu PLC distingue la energía que se usa para producir de la que se gasta mientras la máquina espera.

Prueba el escenario Cambio de turno y sigue los totales en el informe por turnos.

Muchas tarifas eléctricas facturan la potencia media más alta en un periodo fijo, por ejemplo de 15 minutos. Revisa el periodo y el límite en tu propia tarifa. La media de un periodo solo existe al final, así que tu PLC la prevé: la energía gastada hasta ahora en el periodo, más la potencia actual multiplicada por el tiempo que queda.

demanda prevista (kW) = (kWh hasta ahora + kW actuales × horas que quedan) ÷ duración del periodo en horas

Cuando la previsión supera tu límite, tu PLC activa una salida de aviso. También puede bloquear una carga que puede esperar unos minutos, por ejemplo una etapa de resistencias de un secadero, una enfriadora o un compresor con suficiente depósito de aire. Elige estas cargas con el responsable del proceso. En este simulador, bloquear la etapa 3 del secadero hace más lento el calentamiento.

Alinea tu periodo con el contador de la compañía. Si el contador de la compañía da un pulso de fin de periodo, llévalo a una entrada del PLC. Si no, mantén el reloj del PLC sincronizado y empieza cada periodo en el cuarto de hora. El contador de la compañía es siempre la referencia de la factura. Tu PLC te da el aviso a tiempo.

Prueba el escenario Pico de demanda dos veces: con Solo alarma y con el bloqueo del secadero.

El consumo en vacío es la potencia que una máquina usa mientras no produce nada. Ejemplos habituales: un compresor que sigue en marcha para alimentar fugas de aire, resistencias que mantienen la temperatura durante una parada, bombas hidráulicas encendidas e iluminación o ventilación en una nave vacía.

Tu PLC necesita dos cosas para cada carga: una señal de referencia y un umbral de vacío. La referencia es la señal de marcha de la máquina, o el estado de producción de la planta para cargas compartidas como el compresor. El umbral, en kW, está por encima del consumo normal en espera. Si la potencia sigue por encima del umbral sin producción durante más tiempo que un retardo, tu PLC lanza una alarma de vacío. Tu PLC cuenta los kWh en vacío desde el inicio de la condición. El retardo solo retrasa la alarma.

Empieza con un retardo largo y con umbrales sacados de tus propias lecturas, y ajústalos después. Un retardo corto da una alarma en cada parada breve.

Prueba el escenario Fin de semana en vacío y cambia el retardo de la alarma de vacío.

Este simulador sigue el patrón de un proyecto real en una planta de tejido de punto: un ESP32 PLC por máquina de tejer lee el estado de la máquina y un contador de potencia trifásico por su puerto RS-485, y envía los datos por MQTT.

Lo que ves en este simulador es un patrón general. En ese proyecto hay un PLC por máquina. Aquí, un PLC lee todos los contadores. El número de contadores, las máquinas, las potencias, el mapa de registros, los turnos y los umbrales son ejemplos, no el diseño de esa instalación.

Lee el caso de estudio: máquinas de tejer y energía

Caso relacionado: análisis de red eléctrica con un analizador de corriente en Modbus RTU

1. Cableado y velocidad del bus

Cablea el bus RS-485 como una sola línea de contador a contador (en cadena), no en estrella. Pon una terminación de 120 Ω en los dos extremos de la línea. El ESP32 PLC 21 CORE tiene terminación de 120 Ω en su puerto RS-485. Todos los contadores del bus necesitan la misma velocidad y paridad, y su propia dirección de esclavo (1 a 247). Un segmento RS-485 estándar admite hasta 32 cargas unitarias, así que revisa la carga unitaria de tus contadores o añade un repetidor.

La velocidad marca tu ciclo de lectura. En este simulador, tu PLC pide 8 registros a cada contador. A 9600 baudios con paridad par, un contador tarda unos 60 ms, con un tiempo de respuesta de ejemplo de 20 ms en el contador, así que 6 contadores tardan unos 0,4 s. Un contador que no responde cuesta un tiempo de espera en cada intento: con 200 ms y un reintento, un contador caído añade 400 ms a cada ciclo. Cambia la velocidad en tus ajustes y compara.

2. Mapa de registros, orden de palabras y escala

Toma el mapa de registros del manual de tu contador: el código de función (03 o 04), la dirección de cada valor, el tipo de dato (entero o coma flotante de 32 bits) y la escala. En los valores de 32 bits, revisa el orden de palabras: unos contadores envían primero la palabra alta y otros la baja. Un orden equivocado da valores que saltan millones. Añade una comprobación de plausibilidad: un paso de kWh nunca puede ser mayor que la potencia nominal multiplicada por el tiempo desde la última lectura buena.

3. Transformadores de corriente

Si tu contador mide con transformadores de corriente, configura la relación de los TC en el contador o aplícala en tu PLC, pero nunca en los dos sitios. En la puesta en marcha, compara una lectura con una pinza amperimétrica.

4. Adónde van los datos

Tu PLC envía los valores a tu panel, SCADA o base de datos, por ejemplo por MQTT. Guarda los totales de turno en el PLC hasta que el receptor los confirme, para que un corte de red no deje huecos. Para cortes largos, consulta con nuestro equipo las opciones de almacenamiento local de tu modelo de PLC.

5. Salidas y bloqueo de cargas

Las salidas del ESP32 PLC 21 CORE son salidas optoaisladas de 5 a 24 Vdc, no relés. Para bloquear una etapa de resistencias, activa la bobina de un relé de interfaz o de un contactor en ese circuito. Un bloqueo de carga desde el PLC es lógica de proceso. La protección de las resistencias (termostato, limitador de seguridad) se queda en su propio circuito.

Estos ejemplos y tutoriales cubren las partes que necesitas para este patrón.

• Maestro Modbus RTU por RS-485 (PLC Solution Library)
• Leer un contador Modbus de 32 bits y ponerlo a cero en remoto (PLC Solution Library)
• Pasarela Modbus TCP a RTU (PLC Solution Library)
• Reloj RTC sincronizado por NTP para marcas de tiempo (PLC Solution Library)
• Registro de datos MQTT que sigue sin red (PLC Solution Library)
• Panel Node-RED para varias estaciones PLC (PLC Solution Library)
• Modbus RTU con PLC basados en Arduino y ESP32
• Modbus TCP con PLC basados en Arduino y ESP32
• RS-485 con PLC basados en Arduino y ESP32

Para diagnosticar tiempos de espera, errores de CRC y direcciones duplicadas en el bus RS-485, prueba el simulador de red Modbus.

Para seguir la producción y las paradas de las mismas máquinas, prueba el simulador Machine Monitor. Más ejemplos: project pack de monitorización textil · PLC Solution Library · todos los simuladores.

En este ejemplo, tu PLC usa el puerto RS-485 para 6 contadores de máquina, Ethernet para el contador general y el enlace de datos, 3 entradas digitales para las señales de marcha, 4 salidas digitales para las alarmas y el bloqueo de carga, y el reloj de tiempo real para los turnos. Los contadores con salida de pulsos (S0) pueden ir a las entradas digitales: usa las entradas con interrupción para pulsos rápidos y revisa los valores de entrada en la ficha técnica de la familia ESP32 PLC. Especificaciones completas: ESP32 PLC 21 CORE · Familia ESP32 PLC.