Diseño e implementación de un PLC basado en Raspberry Pi & Node-RED para aplicaciones industriales IoTT

Abstract

La presente tesis tiene como objetivo diseñar e implementar un PLC basado en Raspberry Pi & Nodered para aplicaciones industriales IoT. Para ello, se utilizó tecnologías open-source de bajo costo como el controlador Raspberry Pi 4 para el sistema electrónico, la plataforma IoT Nodered para la programación del software de control y la impresión 3D para la fabricación de la carcasa del PLC. Para definir las especificaciones del PLC, se analizó proyectos similares como el PLC Controllino Mini basado en Arduino Uno, el PLC RevPi Core 3 basado en Raspberry Pi Compute Module 3 y el Raspberry PLC 21+ basado en el Raspberry Pi 4. Luego de ello, se definieron las especificaciones propias para un PLC basado en Raspberry Pi4 y orientado al internet de las cosas. Se realizó el diseño e implementación del sistema electrónico del PLC basado en Raspberry Pi, se fabricó una placa PCB que contiene 7 entradas y 6 salidas digitales optoacopladas, las salidas son del tipo relé. Se desarrolló el software de control usando Nodered, el PLC cuenta con una instancia cliente y se usó una PC como servidor; se implementó un dashboard para la visualización y control del PLC de forma remota. Se diseño e implemento la carcasa del PLC, se fabricó la carcasa mediante impresión 3D usando filamento ABS negro para la base y gris para la tapa, la carcasa cuenta con soporte para dos ventiladores, ranuras de ventilación y soporte C45 para su fijación a rieles DIN. Se realizó pruebas de funcionamiento del sistema electrónico, software de control y carcasa del PLC. Como resultado se obtuvo un sistema electrónico con un consumo de 15W, menor en 50% al del proyecto de referencia; un software de control que permite visualizar y controlar las entradas y salidas remotamente desde un dashboard y una carcasa que proporciona una refrigeración por ventilación forzada que reduce la temperatura de trabajo en 50%.