Diseño e implementación de una interfaz de comunicación para PLC que permita el envío de datos a internet
En este trabajo de grado se presenta la metodología y desarrollo de un sistema de bajo costo el cual se conecta a internet mediante una red wifi. A este se pueden conectar las entradas del PLC para detectar la activación de los sensores y las salidas para identificar la activación/desactivación de a...
- Autores:
-
Bañol Escobar, Alejandro
- Tipo de recurso:
- Trabajo de grado de pregrado
- Fecha de publicación:
- 2022
- Institución:
- Universidad Tecnológica de Pereira
- Repositorio:
- Repositorio Institucional UTP
- Idioma:
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- OAI Identifier:
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- Acceso en línea:
- https://hdl.handle.net/11059/14379
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- Palabra clave:
- 000 - Ciencias de la computación, información y obras generales::004 - Procesamiento de datos Ciencia de los computadores
Diseño de sistemas
Bases de datos orientadas a objetos
Ingeniería de software
IoT
Bases de datos
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En este trabajo de grado se presenta la metodología y desarrollo de un sistema de bajo costo el cual se conecta a internet mediante una red wifi. A este se pueden conectar las entradas del PLC para detectar la activación de los sensores y las salidas para identificar la activación/desactivación de actuadores. Al detectar los cambios en los estados de los diferentes elementos procede a almacenar la información en una base de datos y adicionalmente esta se proyecta en una interfaz gráfica de usuario. El sistema también cuenta con la funcionalidad de garantizar la no pérdida de información, tras la desconexión a internet, para esto procede a guardarla en una memoria micro sd y de forma automática detecta cuando la conexión se restableció para después subir la información registrada en la memoria a la base de datos. Otra característica de este sistema es que se conecta a una red wifi por defecto que ya tiene guardada, pero se puede modificar, ya que el sistema se configura como un punto de acceso cada vez que no es posible conectarse a la red wifi y desde una página HTML se pueden ingresar las credenciales de la nueva red. El sistema también se puede conectar a otro PLC que disponga de una conexión serial, para que mediante el protocolo de comunicación MODBUS pueda recibir la información proveniente desde el PLC. Esta última característica se incorporó dado que a pesar de que muchos PLC’s poseen interfaces seriales para la transmisión de datos, no existen dispositivos que se puedan conectar a estos ya que no hay soporte por parte de los fabricantes o ya se encuentran descontinuados. |
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[1]. Andrei Tapalaga. "How the Industrial Revolution Changed the World As We Knew It. "HISTORY OF YESTERDAY. May 19, 2020. Medium. September 18, 2021 https://historyofyesterday.com/how the-industrial-revolution-changed-the-world-as-we-knew-it-b4cb0a0a8e3 [2]. Furore. "3 Sectores de la industria en Colombia que están invirtiendo en tecnología 4.0. "Furore. Junio 11, 2019. Septiembre 18, 2021 https://furore.co/conoce-los-3-sectores-de-la-industria-en colombia-y-el-mundo-que-estan-invirtiendo-en-tecnologia-4-0 [3]. REPORTERO INDUSTRIAL. "Corona reconocida como la empresa industrial con mejor reputación de Colombia. ". Noviembre de 2020. REPORTERO INDUSTRIAL. Septiembre 18, 2021 https://www.reporteroindustrial.com/temas/Corona-reconocida-como-la-empresa-industrial-con mejor-reputacion-de-Colombia+136158 [4]. Bancolombia. "Industria 4.0 en Colombia impulsa la reactivación económica. "Grupo Bancolombia. Enero 22, 2021. Grupo Bancolombia. 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Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)Manifiesto (Manifestamos) en este documento la voluntad de autorizar a la Biblioteca Jorge Roa Martínez de la Universidad Tecnológica de Pereira la publicación en el Repositorio institucional (http://biblioteca.utp.edu.co), la versión electrónica de la OBRA titulada: ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ La Universidad Tecnológica de Pereira, entidad académica sin ánimo de lucro, queda por lo tanto facultada para ejercer plenamente la autorización anteriormente descrita en su actividad ordinaria de investigación, docencia y publicación. La autorización otorgada se ajusta a lo que establece la Ley 23 de 1982. Con todo, en mi (nuestra) condición de autor (es) me (nos) reservo (reservamos) los derechos morales de la OBRA antes citada con arreglo al artículo 30 dehttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/http://purl.org/coar/access_right/c_abf2info:eu-repo/semantics/openAccessBejarano Martínez, ArleyBañol Escobar, Alejandro2022-11-21T13:58:16Z2022-11-21T13:58:16Z2022https://hdl.handle.net/11059/14379Universidad Tecnológica de PereiraRepositorio Institucional Universidad Tecnológica de Pereirahttps://repositorio.utp.edu.co/homeEn este trabajo de grado se presenta la metodología y desarrollo de un sistema de bajo costo el cual se conecta a internet mediante una red wifi. A este se pueden conectar las entradas del PLC para detectar la activación de los sensores y las salidas para identificar la activación/desactivación de actuadores. Al detectar los cambios en los estados de los diferentes elementos procede a almacenar la información en una base de datos y adicionalmente esta se proyecta en una interfaz gráfica de usuario. El sistema también cuenta con la funcionalidad de garantizar la no pérdida de información, tras la desconexión a internet, para esto procede a guardarla en una memoria micro sd y de forma automática detecta cuando la conexión se restableció para después subir la información registrada en la memoria a la base de datos. Otra característica de este sistema es que se conecta a una red wifi por defecto que ya tiene guardada, pero se puede modificar, ya que el sistema se configura como un punto de acceso cada vez que no es posible conectarse a la red wifi y desde una página HTML se pueden ingresar las credenciales de la nueva red. El sistema también se puede conectar a otro PLC que disponga de una conexión serial, para que mediante el protocolo de comunicación MODBUS pueda recibir la información proveniente desde el PLC. Esta última característica se incorporó dado que a pesar de que muchos PLC’s poseen interfaces seriales para la transmisión de datos, no existen dispositivos que se puedan conectar a estos ya que no hay soporte por parte de los fabricantes o ya se encuentran descontinuados.Contenido 1 RESUMEN .............................................................................................................................................. 5 2 PRELIMINARES....................................................................................................................................... 6 2.1 Introducción...................................................................................................................................... 6 2.2 Planteamiento del problema ............................................................................................................ 7 2.3 Justificación....................................................................................................................................... 9 3 OBJETIVOS ........................................................................................................................................... 10 3.1 Objetivo general.............................................................................................................................. 10 3.2 Objetivos específicos ...................................................................................................................... 10 4 ESTADO DEL ARTE ............................................................................................................................... 11 5 MARCO TEÓRICO................................................................................................................................. 13 5.1 Industria 4.0 .................................................................................................................................... 13 5.2 Internet de las cosas (IoT)............................................................................................................... 13 5.3 MQTT .............................................................................................................................................. 13 5.4 Controlador lógico programable (PLC)............................................................................................ 13 5.5 Sensor ............................................................................................................................................. 13 5.6 Conversor análogo – digital (ADC) .................................................................................................. 13 5.7 SPI ................................................................................................................................................... 14 5.8 Protocolo de comunicación MODBUS RTU..................................................................................... 14 6 MATERIALES ........................................................................................................................................ 14 6.1 Amplificador operacional LM324.................................................................................................... 14 6.2 Sensor de corriente ACS712............................................................................................................ 15 6.3 Microcontrolador ESP32 ................................................................................................................. 15 6.4 Módulo conversor RS485 a serial TTL ............................................................................................. 16 6.5 Microcontrolador ATMEGA328P .................................................................................................... 17 6.6 Módulo microSD. ............................................................................................................................ 18 7 DESARROLLO ....................................................................................................................................... 20 7.1 Adquisición e instrumentación de variables................................................................................... 21 7.2 Conexión a internet ........................................................................................................................ 29 7.3 Gestión de la información............................................................................................................... 35 7.4 Perdida de conexión a internet y almacenamiento de datos en memoria micro SD ..................... 37 7.5 Conexión a PLC mediante interfaz RS485 y protocolo de comunicación MODBUS........................ 39 8 RESULTADOS ....................................................................................................................................... 41 9 ANÁLISIS DE RESULTADOS................................................................................................................... 53 10 CONCLUSIONES ................................................................................................................................... 55 11 TRABAJOS FUTUROS............................................................................................................................ 56 12 BIBLIOGRAFÍA...................................................................................................................................... 57This degree work presents the methodology and development of a low-cost system which connects to the Internet through a Wi-Fi network. The PLC inputs can be connected to this to detect the activation of the sensors and the outputs to identify the activation/deactivation of the actuators. When the device detects the changes in the states of the different elements, it proceeds to store the information in a database and it is also projected on a graphical user interface. The system also has the functionality to guarantee the non-loss of information, after disconnection from the internet, for this it proceeds to save it in a micro sd memory and automatically detects when the connection is reestablished and then uploads the information registered in the memory to the database. Another feature of this system is that it connects to a default saved Wi-Fi network, but it can be modified, since the system configures itself as an access point every time it is not possible to connect to the Wi-Fi network and from a HTML web page, you can enter the credentials of the new network. The system can also be connected to another PLC that has a serial connection, so that through the MODBUS communication protocol it can receive the information coming from the PLC. This last feature was incorporated because although many PLC's have serial interfaces for data transmission, there are no devices that can be connected to them because there is no support from the manufacturers or they are already discontinued. After building the system we proceeded to perform a set of validation tests that resulted in excellent performance. Fulfilling the objective of detecting changes in the PLC input and output peripherals, storing when there is or not an internet connection, displaying the information in a graphical user interface and easy integration with PLCs that do have a serial communication interface. With this system, the capabilities of those PLCs that do not have internet connection interfaces can be enhanced, which extends their useful life and allows their use in Internet of Things (IoT) applications as well as their integration into Industry 4.0 standards.PregradoIngeniero(a) Electrónico59 Páginasapplication/pdfspaUniversidad Tecnológica de PereiraIngeniería ElectrónicaFacultad de IngenieríasPereira000 - Ciencias de la computación, información y obras generales::004 - Procesamiento de datos Ciencia de los computadoresDiseño de sistemasBases de datos orientadas a objetosIngeniería de softwareIoTBases de datosInterfaz gráfica de usuariosDiseño e implementación de una interfaz de comunicación para PLC que permita el envío de datos a internetTrabajo de grado - Pregradoinfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fTextinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesis[1]. Andrei Tapalaga. "How the Industrial Revolution Changed the World As We Knew It. 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La autorización otorgada se ajusta a lo que establece la Ley 23 de 1982. Con todo, en mi (nuestra) condición de autor (es) me (nos) reservo (reservamos) los derechos morales de la OBRA antes citada con arreglo al artículo 30 deopen.accesshttps://dspace7-utp.metabuscador.orgRepositorio de la Universidad Tecnológica de Pereirabdigital@metabiblioteca.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