Mantén cada depósito de fermentación entre sus límites

Con un máximo y un mínimo para cada depósito y una válvula de camisa por depósito. La levadura convierte el azúcar en alcohol y CO2 y desprende calor, así que un depósito en fermentación se calienta solo. El PLC compara cada lectura con los límites de ese depósito:

1. Por encima del máximo: el PLC abre la válvula de la camisa. El glicol frío pasa por la camisa y saca calor del vino.
2. Entre los límites: la válvula mantiene su estado. Una válvula abierta sigue abierta, una cerrada sigue cerrada.
3. En el mínimo o por debajo: el PLC cierra la válvula, y el depósito empieza a calentarse de nuevo.

Es un control con histéresis. El caso lo muestra en sus capturas: el depósito 2 a 20,87 °C mantiene la válvula abierta hasta llegar a su mínimo de 18 °C. Como cada depósito tiene sus límites, depósitos con vinos distintos fermentan uno al lado del otro.

Una banda ancha da pocas maniobras de válvula y oscilaciones lentas de varios grados. Una banda estrecha mantiene el vino más cerca de una temperatura, con muchas más maniobras de la válvula y más arranques de la enfriadora. Pon Cerrar la válvula de camisa en 1 °C por debajo del máximo y compara la columna Aperturas de válvula.

Ejecuta el escenario Cuatro depósitos, cuatro fases y sigue cada depósito en su tendencia.

La bomba, la comprobación de caudal y la enfriadora arrancan y paran en un orden fijo, así que la enfriadora nunca funciona sin un circuito que enfriar. En este simulador el PLC lo hace en este orden:

1. Se abre una válvula de camisa. El PLC arranca la bomba de glicol.
2. El flujostato confirma el caudal. Sin caudal en 20 s, el PLC para la bomba y envía un aviso de caudal.
3. El PLC habilita la enfriadora, si lleva parada al menos 5 min. Ese tiempo mínimo de paro protege el compresor de los ciclos cortos.
4. Se cierra la última válvula. El PLC para la enfriadora y mantiene la bomba 2 minutos más, para que el evaporador no se hiele con el glicol parado.

Una enfriadora tiene una capacidad de frío. En el ejemplo da 12 kW de frío con 4 kW de electricidad, y un depósito a 26 °C con glicol a -2 °C toma unos 11 kW por su camisa. Dos depósitos a la vez ya piden más de lo que da la enfriadora. Cuando se abren varios depósitos a la vez, el glicol se calienta, cada camisa enfría menos y los depósitos se quedan más tiempo por encima de su máximo.

Ejecuta el escenario Todos en su pico y mira la impulsión de glicol. Una bodega lo evita dimensionando la enfriadora para los días de pico, llenando los depósitos con unos días de diferencia o dejando que el PLC enfríe primero los depósitos más calientes cuando el glicol está caliente.

Una válvula abierta con glicol frío tiene que bajar la temperatura. El PLC guarda la temperatura del momento en que se abre la válvula. Si después de 60 min no ha bajado al menos 0,3 °C, envía un aviso de error de válvula para ese depósito.

La comprobación solo se hace cuando el glicol está al menos 15 °C más frío que el vino y la enfriadora funciona. Cuando toda la bodega está en su pico y el glicol está caliente, un depósito puede enfriar despacio con una válvula buena. Sin esa condición, el PLC culparía a las válvulas de una enfriadora demasiado pequeña.

Una electroválvula no da información propia. Para saberlo con certeza, monta una válvula con final de carrera o una sonda de temperatura en el retorno de la camisa. Las dos necesitan una entrada más por depósito.

Ejecuta el escenario Válvula de camisa atascada, luego pon Comprobación de válvula atascada en Desactivada y vuelve a ejecutarlo: el primer aviso llega solo cuando el vino ya está 1 °C por encima de su máximo.

Saber que ha fallado, y no fiarse del valor. Una sonda cableada aquí es una Pt100 en una vaina con un transmisor que da 0-10 V para -10 a 40 °C. Un cable cortado lee 0 V, que parecería -10 °C. El PLC trata cualquier señal por debajo de 0,2 V o por encima de 9,8 V como fallo de sonda.

Una sonda inalámbrica, como las del caso, envía una lectura cada 2 minutos con batería. Su fallo es el silencio: el PLC marca la sonda como averiada tras 3 lecturas perdidas, 6 min. También avisa cuando una batería se queda baja, antes de que la sonda se pare. El M-Duino 42+ no tiene radio propia: una pasarela o el panel PC recibe las sondas inalámbricas y escribe cada lectura en el PLC, por ejemplo por Modbus TCP, con su hora.

Con una sonda averiada, el PLC cierra la válvula de camisa de ese depósito y envía un aviso. No conoce la temperatura, así que no enfría a ciegas. El vino sigue fermentando y calentándose, lo que la tendencia muestra como temperatura real. Alguien tiene que revisar el depósito a mano hasta cambiar la sonda. Otra opción es enfriar con un ciclo de tiempo fijo hasta entonces. Es una decisión del enólogo, no del programa.

Ejecuta el escenario Fallos de sonda y enfriadora con sondas cableadas y luego con sondas inalámbricas.

1. Dónde cierra la válvula

Cerrar en el mínimo, como en el caso, da las menos maniobras de válvula y deja que el depósito recorra toda la banda. Cerrar 1 °C por debajo del máximo mantiene el vino cerca de la parte alta de su banda. Decídelo con el enólogo: los límites son parte de la receta de cada vino.

2. Cuándo vale la pena enviar un aviso

Cada depósito pasa un poco de su máximo antes de que se abra la válvula y el vino empiece a enfriarse. Un aviso en el máximo salta en cada ciclo, y la gente aprende a ignorarlo. Un aviso a 1 °C sobre el máximo durante 30 min solo salta cuando el frío no da abasto. Pon Aviso de temperatura en Al momento y cuenta los avisos.

3. Sondas cableadas o inalámbricas

Una sonda cableada da una lectura en cada ciclo del PLC y falla de una forma que el PLC ve al momento. Una sonda inalámbrica no necesita cable hasta cada depósito, lo que ayuda en una bodega con muchos depósitos, pero lee cada 2 minutos, va con batería y falla quedándose en silencio. El caso usa sondas inalámbricas por Wi-Fi o LoRa, con baterías que duran 2 semanas por carga.

4. Dónde vive la lógica

Deja los límites, las válvulas y el enclavamiento de la enfriadora en el PLC, y las pantallas, el registro y los avisos en el panel PC. Si el panel PC se para, el PLC sigue enfriando con los últimos límites. El panel escribe los límites nuevos en los registros del PLC, por ejemplo por Modbus TCP, y el PLC los comprueba antes de usarlos.

5. Salidas para las válvulas

Las salidas digitales del M-Duino 42+ son optoaisladas, de 5 a 24 Vdc, con 70 mA como máximo cada una. Una bobina de electroválvula suele necesitar más. Manda cada válvula, el contactor de la bomba y la habilitación de la enfriadora a través de un relé de interfaz con una bobina de menos de 70 mA, y pon un supresor en cada bobina de válvula.

Este simulador acompaña al caso de éxito SI-WINE de SIRA, una empresa tecnológica de Andorra. En SI-WINE, sondas inalámbricas dentro de los depósitos informan cada 2 minutos, un M-Duino 42+ actúa sobre las válvulas de las camisas y la máquina de frío, y un panel PC TouchBerry Pi de 7 pulgadas muestra los depósitos y envía avisos por email, Telegram o WhatsApp. Este simulador se acerca al control del frío.

Lee el caso de éxito SI-WINE de fermentación del vino

Los límites de los cuatro depósitos salen de la captura del caso. El tamaño de los depósitos, la enfriadora, el circuito de glicol, los tiempos y los fallos son ejemplos, no datos de la bodega. El caso no publica cómo se cablean las salidas.

Para seguir nodos de radio con batería y una pasarela en una instalación, prueba el simulador de red de sensores inalámbricos.

Estos ejemplos cubren las partes de esta bodega con hardware de Industrial Shields.

• Lo básico de las entradas analógicas de un PLC industrial, para los transmisores de las sondas
• Control de una enfriadora por Modbus RTU con un M-Duino, cuando la enfriadora recibe órdenes por bus
• Un mapa de registros Modbus TCP para una planta en un M-Duino, para los límites y los estados que lee y escribe el panel PC
• Registro en CSV con una tabla de histórico en vivo en un TouchBerry, para el registro cada 5 minutos
• Avisos y control remoto por Telegram, para los avisos al móvil

Más ejemplos: PLC Solution Library · todos los simuladores.

E/S de ejemplo para esta bodega

Este ejemplo usa 5 de las 12 entradas analógicas, 3 de las 14 entradas optoaisladas y 7 de las 10 salidas optoaisladas. Con 10 bits sobre 50 °C, una cuenta de una sonda son unos 0,05 °C. El mismo M-Duino 42+ cubre hasta 8 depósitos: 8 válvulas, la bomba y la enfriadora llenan sus 10 salidas optoaisladas, la baliza pasa a una salida analógica/digital, y 9 sondas caben en sus entradas analógicas. El caso habla de hasta 32 depósitos por unidad de control, lo que necesita más salidas, por ejemplo módulos de ampliación o E/S remotas. Comprueba tus cargas y niveles con la hoja de datos de la familia M-Duino. Especificaciones completas: M-Duino 42+ · familia M-Duino.