Control y monitorización de fluidos con Finder Opta

En aplicaciones domésticas, el control del nivel de líquidos en tanques es esencial para aplicaciones como dispensadores de agua, evaporadores de agua, serpentines, sistemas de control de calderas, sistemas de calefacción, lavadoras, planchas de vapor, cafeteras automáticas, etc. Con sus capacidades de IoT industrial, el Relé Lógico Programable Opta™ puede ser la solución perfecta para estas aplicaciones industriales.

Objetivos

La presente nota de aplicación tiene como objetivo mostrar un sistema capaz de monitorear y ajustar el nivel de dos tanques utilizando Opta™. Nos referiremos a estos tanques como Big Tank (BT) y Small Tank (ST). Los objetivos de la aplicación son los siguientes:

• Los niveles de Big Tank (BT) y Small Tank (ST) deben mantenerse dentro de un nivel mínimo y máximo definido por el usuario; los niveles máximo y mínimo se medirán utilizando interruptores de flotador. Se utilizará un interruptor de flotador de tipo vertical para medir el nivel máximo, mientras que se utilizará un interruptor de flotador de tipo horizontal para medir el nivel mínimo en los tanques.

• Si el nivel de Small Tank (ST) se encuentra por debajo de su nivel mínimo, un relé abre una válvula desde Big Tank (BT), permitiendo que el líquido de Big Tank (BT) llene el Small Tank (ST). Cuando el nivel en Small Tank (ST) supera su límite máximo, el relé cierra la válvula de compuerta.

• Si el nivel de Big Tank (BT) supera su nivel máximo, se activa una bomba para que su nivel vuelva a estar por debajo del mismo.

• Si el nivel del Tanque Grande (BT) se encuentra por debajo de su nivel mínimo, el sistema se bloquea y el umbral de nivel del Tanque Pequeño (ST) no activa el relé que abre o cierra la válvula de compuerta del Tanque Grande (BT).

A continuación se muestra una representación gráfica de la aplicación prevista:

El tanque grande tiene al menos el doble de capacidad que el tanque pequeño en la configuración experimental que se muestra arriba. Los dispositivos Opta™ se comunican entre sí mediante el protocolo Modbus RTU a través de la interfaz RS-485 para supervisar el estado de todo el sistema.

Requisitos de hardware y software

Requisitos de hardware

• PLC Opta™ con soporte RS-485: Opta™ RS485 u Opta™ WiFi (x2)

• Cable USB-C® (x2)

• Interruptor de flotador vertical modelo 72C1 (x2)

• Interruptor de flotador horizontal modelo 72A1 / 72B1 (x2)

• Solenoide de acción directa de 2/2 vías NC de 12 VCC o válvula de bola motorizada (x1)

• Bomba de líquido de 12 VCC (x1)

• Fuente de alimentación de riel DIN de 12 VCC Serie 78 (x1)

• Especificación de cable recomendada para conexión RS-485 (x3):

• STP/UTP 24-18AWG (sin terminación) 100-130 Ω nominal

• STP/UTP 22-16AWG (terminado) 100-130 Ω nominal

Requisitos de software

• Arduino IDE 1.8.10+, Arduino IDE 2 o Arduino Cloud Editor.

• Si elige un Arduino IDE sin conexión, debe instalar las siguientes bibliotecas: ArduinoRS485, ArduinoModbus y Scheduler. Puede instalar estas bibliotecas a través del Administrador de bibliotecas del Arduino IDE.

• Se requerirá Arduino Cloud para realizar la activación remota y el monitoreo del estado a través de la conectividad Wi-Fi® utilizando el esquema proporcionado en la siguiente sección. La conexión Ethernet también está disponible como una opción de conectividad para aprovechar las aplicaciones de Arduino Cloud. La cuenta de Arduino Cloud es gratuita y es necesaria para acceder a sus funciones. Para obtener más información sobre Arduino Cloud, visite nuestra sección Primeros pasos con Arduino Cloud.

• El código de ejemplo de monitoreo del control de nivel de líquidos

Configuración del modelo de monitoreo del Control de Nivel

Las conexiones eléctricas de la aplicación prevista se muestran en el diagrama a continuación:

Los dos dispositivos Opta™ se comunicarán entre sí mediante el protocolo Modbus RTU. Los sensores de nivel (interruptores de flotador verticales y horizontales) se controlan mediante los pines de entrada digitales de cada Opta™; la bomba y la válvula solenoide se controlan mediante las salidas de relé integradas de ambos Opta™.

Descripción general del modelo de monitoreo y control de nivel de líquidos

Cada tanque tiene una rutina de monitoreo específica para rastrear y controlar sus niveles mínimos y máximos. Ambos dispositivos Opta™ intercambiarán información de estado y parámetros importantes para comprender y tomar las medidas adecuadas para mantener las capacidades deseadas en la aplicación. Como se mencionó anteriormente, los dispositivos Opta™ a cargo de administrar el tanque pequeño (ST) y el tanque grande (BT) se comunicarán entre sí mediante el protocolo Modbus RTU. El Opta™ que administra el tanque grande será el cliente, mientras que el que esté a cargo de administrar el tanque pequeño se comportará como servidor.

El Opta™ responsable del Big Tank (BT) realiza las siguientes acciones:

• Activa la bomba si se dispara la alarma de nivel máximo de la misma; esto provocará la migración de líquido del Big Tank al Small Tank.

• Apaga el sistema por completo, deteniendo la mayoría de las actividades.

• Envía el estado actual del nivel mínimo al Small Tank mientras busca también el estado del nivel máximo del Small Tank.

El Opta™ responsable del Small Tank (ST) realiza las siguientes acciones:

• Gestiona la electroválvula en función al nivel del Small Tank y el estado del nivel mínimo del Big Tank.

• Envía el estado actual del nivel máximo del Small Tank al Big Tank mientras busca el estado del nivel mínimo del Big Tank.

Además de estas responsabilidades, ambos dispositivos Opta™ están conectados a la nube Arduino a través de Wi-Fi® para aprovechar las funcionalidades de monitoreo y control remoto. Lo mismo se puede hacer utilizando la conectividad Ethernet, provista de manera nativa en todas las variantes de Opta.

Para aprender a configurar Opta en Arduino Cloud utilizando las dos opciones de configuración de conectividad, consulte nuestros tutoriales para Ethernet y Wi-Fi.

En este Link podrás ver el código completo; e incluso copiarlo para su implementación:

https://opta.findernet.com/es/tutorial/tank-level-monitoring