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Caso de éxito · Estación meteorológica en México
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Caso de éxito · Distrito de Riego del Río Yaqui, México

Datos meteorológicos del Valle del Yaqui, en cualquier pantalla. Un M-Duino 42 gobierna la estación.

Una estación meteorológica real en México. Un M-Duino 42 lee seis sensores ADCON, guarda una copia local de los datos y los envía a MetApp, la web de la estación. El meteorólogo los consulta desde la oficina o el móvil y cambia algunos ajustes a distancia.

6variables meteorológicas con sensores ADCON
1M-Duino 42 gobierna todos los equipos de la estación
MetAppweb con las lecturas, en ordenador o móvil
Remotoajuste remoto de algunos parámetros por Telnet

El meteorólogo necesita los datos, no un viaje hasta la estación.

El PLC los lee, los guarda y los envía.

Esta estación está instalada en el Valle del Yaqui, México, por la Red de Estaciones Meteorológicas del Distrito de Riego del Río Yaqui. El Ing. Juan Carlos Raygoza, de Ciudad Obregón, Sonora, la desarrolló, la diseñó y la instaló. Un M-Duino 42 lee los sensores meteorológicos, guarda los datos en una tarjeta SD con la hora de un RTC y los envía a un servidor Telnet. MetApp, la web de la estación, muestra los valores. En pocas palabras: la estación trabaja sola y el equipo la ve desde lejos.

En campo

La estación, su armario y su web.

Material real del caso original: la estación en campo, el armario de control y una captura de MetApp con valores reales.

Estación meteorológica de la red del Distrito de Riego del Río Yaqui en el Valle del Yaqui, México, con mástil de sensores y armario de campo
La estación meteorológica en el Valle del Yaqui, México: mástil de sensores y armario de campo dentro de un recinto vallado.
Armario de control de la estación con un PLC de Industrial Shields, un módulo rotulado ADC / RTC / SD y una pantalla LCD
Dentro del armario: el PLC de Industrial Shields (arriba a la izquierda), un módulo rotulado ADC / RTC / SD, una pantalla LCD local y las bornas de campo.
Captura de MetApp con los valores meteorológicos promedio del Valle del Yaqui del 27/12/2017
MetApp, la web de la estación: "Valores promedio en el Valle del Yaqui", actualizada el 27/12/2017 a las 16:51:18. Captura real del caso. Ver la captura a tamaño completo

El reto

Una estación que trabaja sola. Un equipo que la ve desde lejos.

El cliente necesitaba una estación meteorológica autónoma. Sus datos tenían que consultarse a distancia de forma sencilla. El diseño tenía que copiarse fácilmente en otros puntos de la zona. Y la configuración tenía que cambiar sin ir a la estación. Este es el encargo del caso.

01

Autónoma

La estación trabaja sola en campo. Lee sus sensores y guarda sus datos sin nadie en el sitio.

02

Monitorización remota

El meteorólogo ve los principales parámetros meteorológicos del lugar desde la oficina o el móvil.

03

Fácil de replicar

El diseño tiene que copiarse fácilmente en otros puntos de la zona.

04

Configuración remota

Algunos ajustes cambian a distancia, a través de la plataforma Telnet. Sin desplazarse a la estación.

Desarrollado por el Ing. Juan Carlos Raygoza

El Ing. Juan Carlos Raygoza desarrolló, diseñó e instaló el proyecto. El programa del PLC se escribió con el Arduino IDE. El cliente conocía marcas de PLC reconocidas y también Arduino. Eso dio al proyecto una visión más amplia: PLC industriales basados en Arduino.

Cómo funciona

Tres bucles: leer, aguantar, ajustar.

La estación funciona con tres bucles: leer y publicar los datos, conservarlos cuando cae el enlace y cambiar ajustes a distancia. Los valores del primer panel son reales. El comportamiento de los paneles es una simulación ilustrativa.

Bucle 1 · Leer y publicar

De seis sensores a una página web

El M-Duino 42 lee los sensores ADCON: temperatura, humedad, radiación solar, velocidad del viento, presión barométrica y lluvia. Guarda los datos en la tarjeta SD con la hora del RTC y los envía a un servidor Telnet intermedio. El servidor tiene una base de datos y un servicio REST. MetApp, hecha con Angular 4, muestra los valores en el ordenador o en el móvil.

  • Seis variables meteorológicas con sensores ADCON
  • Copia local en la tarjeta SD, hora del RTC
  • Servidor Telnet con base de datos y servicio REST
  • Web MetApp: ordenador o móvil
TemperaturaHumedadRadiación solarVelocidad del vientoPresión barométricaLluviaM-Duino 42Tarjeta SDServidorTelnetMetApp
1 LEER2 GUARDAR EN SD3 ENVIAR4 EN METAPP
MetApp · Valle del YaquiDirección del viento 236.02°
Temperatura16.03 °C
Humedad relativa71.21 %
Radiación solar155.95 W/m²
Horas frío (ciclo)41.92 h
Precipitación (ciclo)5.22 mm
Presión barométrica771.67 mmHg
Velocidad del viento10.05 km/h
Ráfagas de viento12.16 km/h
Punto de rocío10.75 °C

Valores reales de una captura de MetApp, 27/12/2017 16:51:18. La animación es ilustrativa.

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Bucle 2 · Pérdida de enlace

Cae el enlace. Los datos se quedan en la estación.

Una estación remota pierde el enlace de vez en cuando. Aquí el PLC guarda una copia local de cada lectura en una tarjeta SD, con la hora del RTC. Así, un hueco en la web no es un hueco en los datos. El caso no publica cómo la estación reenvía las filas guardadas. El panel muestra un patrón habitual: store and forward (guardar y reenviar).

  • Cada lectura va a la tarjeta SD con su hora
  • Enlace caído: las filas esperan en la estación
  • Vuelve el enlace: las filas pendientes van al servidor (ejemplo)
M-Duino 42ServidorMetAppTarjeta SD0
Enlace OKEnlace perdidoGuardando en SDReenvío

Simulación ilustrativa. Tiempos a escala, comportamiento de ejemplo, sin el programa de la instalación.

Prueba la pérdida de enlace en el simulador de telemetría remota

Bucle 3 · Ajuste remoto

Cambia un ajuste sin ir a la estación.

El meteorólogo puede cambiar algunos ajustes de la estación por control remoto, a través de la plataforma Telnet. El PLC los aplica y la estación sigue trabajando. El caso no publica la lista de ajustes. El panel usa comandos de ejemplo.

  • Ajustes enviados por la plataforma Telnet
  • El PLC los aplica y confirma el cambio (ejemplo)
  • Sin desplazarse a la estación
MeteorólogoPlataforma TelnetM-Duino 42
5 min

Sesión Telnet (comandos de ejemplo)

    Comandos de ejemplo. El caso no publica la lista de ajustes ni el formato de los comandos.

    Arquitectura del sistema

    ¿Cómo gobierna un M-Duino 42 una estación meteorológica remota?

    Seis sensores ADCON entran en un M-Duino 42. El PLC también controla una tarjeta SD, un RTC, sistemas de comunicación inalámbrica, cámaras de seguridad y alarmas. Envía los datos a un servidor Telnet con base de datos y servicio REST, y MetApp los muestra en la web. El caso no publica las interfaces de los sensores ni el tipo de enlace inalámbrico.

    Weather station in the Yaqui Valley, Mexico, with one M-Duino 42 and the MetApp web app6 sensores ADCONTemperaturaHumedadRadiación solarVelocidad del vientoPresión barométricaLluviano publicadoM-Duino 42controla todos los equiposTarjeta SDRTCCámarasAlarmasEnlace inalámbricoDatosTelnetServidor Telnetbase de datos · servicio RESTMetAppweb, Angular 4Meteorólogoordenador o móvilAjuste remotoSegún la descripción del caso. Las interfaces de los sensores y el tipo de enlace inalámbrico no se publican.6 sensores ADCONTemperaturaHumedadRadiación solarVelocidad del vientoPresión barométricaLluviaM-Duino 42controla todos los equiposTarjeta SDRTCCámarasAlarmasEnlace inalámbricoDatosTelnetServidor Telnetbase de datos · servicio RESTMetAppweb, Angular 4Meteorólogoordenador o móvilAjuste remoto: TelnetSegún la descripción del caso. Las interfaces de lossensores y el tipo de enlace inalámbrico no se publican.
    Datos desde la estaciónAjustes remotos hacia la estaciónDetalle que el caso no publica
    Señales y datos
    FlujoEntreTipoFunción
    Lecturas de sensoresSensores ADCON → M-Duino 42No publicadoTemperatura, humedad, radiación solar, velocidad del viento, presión barométrica y lluvia
    Registro localM-Duino 42 → tarjeta SDAlmacenamiento localGuarda los datos de la estación en el sitio
    HoraRTC → M-Duino 42Reloj de tiempo realDa la hora real de cada lectura
    Salida de datosM-Duino 42 → servidor TelnetTelnetEnvía las lecturas al servidor intermedio
    Datos webServidor Telnet → MetAppBase de datos y RESTAlimenta MetApp, hecha con Angular 4
    Ajuste remotoPlataforma Telnet → M-Duino 42TelnetCambia algunos ajustes de la estación por control remoto
    Equipos del sitioM-Duino 42 → equipos del sitioNo publicadoSistemas de comunicación inalámbrica, cámaras de seguridad y alarmas

    Por qué funciona

    Por qué el M-Duino 42 encaja en esta estación.

    Fácil de conectar a los sensores

    El cliente buscaba un PLC que se integrara fácilmente con los sensores. Aquí un solo M-Duino 42 lee todos los sensores ADCON y controla todos los equipos de la estación.

    Fácil de programar, sin licencias

    El programa del PLC se escribió con el Arduino IDE. La plataforma de programación es gratuita, y el cliente valoró la flexibilidad de la propia programación.

    Pensada para copiarse

    Un controlador y una web. El objetivo era una estación fácil de replicar en toda la zona.

    Hardware utilizado

    Un M-Duino 42 controla toda la estación.

    M-Duino Ethernet PLC Arduino 42, PLC industrial basado en Arduino Mega con 42 E/S

    M-Duino Ethernet PLC Arduino 42

    Un PLC industrial con un Arduino Mega 2560 original, 26 entradas y 16 salidas, Ethernet, RS-485 y RS-232, para carril DIN. En esta estación lee los sensores meteorológicos y controla la tarjeta SD, el RTC, los sistemas de comunicación inalámbrica, las cámaras y las alarmas.

    Entradas
    26: 12 analógicas/digitales (0-10 V), 14 digitales optoaisladas, 4 con interrupción
    Salidas
    16: 10 digitales optoaisladas, 6 analógicas/digitales/PWM (0-10 V)
    Comunicaciones
    Ethernet (RJ45), RS-485, RS-232, TTL, I2C, SPI
    Integrado
    Reloj de tiempo real, ranura microSD
    Alimentación
    De 12 a 24 Vdc
    Montaje
    Carril DIN TS35, IP20

    El caso es de 2017 y cita el M-Duino 42. La misma ficha de producto vende ahora su versión actual, el M-Duino 42+, con reloj de tiempo real y ranura microSD integrados. En la foto del armario se ve un módulo aparte rotulado ADC / RTC / SD.

    Preguntas sobre este caso

    ¿Quién diseñó e instaló esta estación meteorológica?

    El Ing. Juan Carlos Raygoza, de Ciudad Obregón, Sonora, México. Desarrolló, diseñó e instaló el proyecto para la Red de Estaciones Meteorológicas del Distrito de Riego del Río Yaqui. El programa del PLC se escribió con el Arduino IDE.

    ¿Qué variables meteorológicas mide la estación?

    El M-Duino 42 lee sensores ADCON de temperatura, humedad, radiación solar, velocidad del viento, presión barométrica y lluvia. La captura de MetApp del 27/12/2017 muestra además la dirección del viento, las ráfagas, el punto de rocío, las horas frío acumuladas y la precipitación acumulada del ciclo.

    ¿Cómo llegan las lecturas a la web?

    El PLC envía los datos a un servidor Telnet intermedio. El servidor tiene una base de datos y un servicio REST. MetApp, la web de la estación hecha con Angular 4, muestra los datos en el ordenador o en el móvil.

    ¿Qué pasa cuando la estación pierde el enlace?

    El PLC guarda una copia local de los datos en una tarjeta SD, con la hora de un RTC. El caso no publica la lógica de reenvío. Un patrón habitual es store and forward: la estación guarda las filas y las envía cuando vuelve el enlace. Puedes probarlo en nuestro simulador de telemetría remota.

    ¿Puedo conectar mis sensores meteorológicos a un M-Duino 42+?

    El caso no publica cómo se conectan los sensores ADCON. Como guía, el M-Duino 42+ tiene entradas analógicas de 0-10 V, entradas digitales con interrupción para sensores de pulsos como pluviómetros y anemómetros, y RS-485 para sensores Modbus RTU. Comprueba primero la salida de cada sensor. Un sensor de 4-20 mA necesita una resistencia shunt.

    ¿Usaríais Telnet en una estación nueva?

    Telnet cumplió aquí en 2017, a través de un servidor intermedio. Telnet envía los datos en texto plano. En una estación nueva, deja el PLC en una red privada o una VPN, o envía los datos por MQTT o Modbus TCP a un servidor que se encargue del enlace cifrado con la web. El M-Duino 42+ trabaja con estos protocolos mediante librerías de Arduino.

    Descarga el caso de éxito

    PDF de 4 páginas con el reto, la lógica, la arquitectura y el hardware. Sin formularios.

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