Sistema SCADA para la gestión de un sistema domótico de Ca Ses Llúcies

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(1)Escuela Politécnica Superior Memoria del Trabajo de Fin de Grado. Sistema SCADA para la gestión de un sistema domótico de Ca Ses Llúcies Carlos Tur Conde. Grado en Ingeniería Electrónica Industrial y Automática. Diciembre 2016 Tutor, Jaume Segura. 1.

(2) Sistema Domótico SCADA - CARLOS TUR CONDE 2. Sistema Domótico SCADA Contenido Resumen.................................................................................................................................................................. 4 1.. Introducción .................................................................................................................................................. 5. 2.. 1. 1. Objetivos 1. 2. Contextualización 1. 3. Estructura del documento. 3.. 2. 1. Programa 2. 2. Componentes 2. 3. Conexión 2. 4. Configuración del dispositivo. Introducción a Siemens TIA Portal v13 .......................................................................................... 6. Elementos del sistema .......................................................................................................................... 15. 3. 1. Botones 3. 1. 1. 3. 1. 2. 3. 1. 3. 3. 1. 4.. 3. 2. Iconos. Abrir pantallas Accion de usuario Accion programada Botones de eventos. 3. 2. 1. De accesos 3. 2. 2. De puntos de luz 3. 2. 3. De temperatura.

(3) Sistema Domótico SCADA - CARLOS TUR CONDE 3 4.. 5. 6. 7.. Diseño de la interfaz............................................................................................................................... 28. 4. 1. Programa 4. 2. Componentes 4. 3. Conexión 4. 4. Configuración del dispositivo. Conclusiones.............................................................................................................................................. 59. Bibliografía .................................................................................................................................................. 59. Anexos .......................................................................................................................................................... 60. 3.

(4) Sistema Domótico SCADA - CARLOS TUR CONDE 4. Resumen Este trabajo de fin de grado se basa en la implementación de un sistema domótico mediante una de las plataformas de Siemens, el TIA Portal v13, para el control, gestión y optimización de los elementos instalados en un edificio así como su visualización mediante la interfaz de usuario en el panel táctil. El programa consta de distintas imágenes o pantallas desde las cuales se controlan las diferentes ejecuciones posibles a realizar, de forma que unas permiten ver de manera general la instalación y otras son más específicas siendo capaces de gestionar planta por planta, incluso por zonas desde los PLCs de bajo coste del mismo fabricante Siemens llamados LOGO! Mediante estas herramientas y otras de creación de variables, ficheros y gráficas, se realiza un control de la temperatura, iluminación y accesos electrónicos. Desde el panel se puede visualizar sus estados y valores actuales o pasados, ya que se accede a ellos al guardarlos en una tarjeta SD instalada en la consola. Este proyecto significa una modernización en los sistemas e instalaciones de Ca Ses Llúcies permitiendo hacer un uso inteligente y sienta las bases para la implementación de energías renovables como la solar y otros sistemas de medición para el futuro.. 4.

(5) Sistema Domótico SCADA - CARLOS TUR CONDE 5. 1.. Introducción. 1.1.. Objetivos. El objetivo de este TFG (Trabajo de Final de Grado) es el de monitorizar globalmente la vivienda de Ca Ses Llúcies de forma que se pueda hacer un uso eficiente de sus instalaciones permitiéndo domotizar una serie de elementos importantes como son la temperatura o humedad, la iluminación y los accesos electrónicos. Este sistema domótico permite crear una base para el control y gestión de otras actividades posibles como medir otros valores atmosféricos como la presión o instalar placas fotovoltaicas u otros elementos pudiendo ofrecer nuevos proyectos para la universidad y sus alumnos. 1.2.. Contextualización. La plataforma Siemens TIA (Totally Integrated Automation Portal) Portal, es un software que optimiza todos sus procedimientos de procesamiento, operación de máquinas y planificación. Con su interfaz de usuario, la sencillez de sus funciones y la completa transparencia de datos es fácil de utilizar y, los datos y proyectos preexistentes pueden integrarse sin complicaciones. Es decir, Siemens ha creado una plataforma con el cual se puede realizar desde las tareas más simples de gestión hasta las más complejas de control, ofreciendo implementaciones en la automática desde lugares distintos, con posibilidades como la de utilizar smartphones mediante los cuales a través de internet, ver el estado de nuestra vivienda o instalaciones y controlar cada elemento. En nuestro caso, hacemos un uso local del control de la vivienda, utilizando un confort panel táctil de 22 pulgadas.. 1.3.. Estructura del documento. Este documento se divide en cuatro secciones que responden a las preguntas: qué es este proyecto, qué se va a realizar, qué plataforma se utiliza para conseguirlo y de qué se compone el sistema para su implementación. Ésta última parte es la más extensa ya que en ella se explican todos los elementos creados y usados así como programados para cumplir con nuestros objetivos. Al final del documento se exponen posibles proyectos futuros que se puedan realizar a partir de la creación de este TFG.. 5.

(6) Sistema Domótico SCADA - CARLOS TUR CONDE 6. 2.. Introducción a Siemens TIA Portal v13. 2.1.. Programa. En esta sección se especifica el uso de la plataforma Siemens y el programa que se utiliza para este proyecto así como sus funcionalidades y características. TIA Portal es un sistema de ingeniería que permite configurar de forma intuitiva y eficiente todos los procesos de planificación y producción. Ofrece un entorno de ingeniería unificado para todas las tareas de control, visualización y accionamiento. El TIA Portal incorpora las últimas versiones de Software de Ingeniería SIMATIC STEP 7, WinCC y Startdrive para la planificación, programación y diagnóstico de todos los controladores SIMATIC, pantallas de visualización y accionamientos SINAMICS de última generación. El programa utilizado es el Siemens TIA Portal v13 edición profesional, permitiendo hacer un uso de la red que con otra versión no se podría realizar, es decir, crear IPs personalizadas para un uso concreto como la de conectar dispositivos remotos al panel o enviar emails cuando eventos concretos suceden o cada cierto tiempo configurado por el usuario. La nueva versión v13 ofrece una serie de ventajas: •. Team Engineering. Varias personas pueden trabajar simultáneamente sobre una misma tarea.. •. Búsqueda automática de actualización de software.. •. Consistente desarrollo de lenguajes de programación (LAD, FBD, STL, SCL y Graph).. •. Carga de la configuración hardware y el programa de usuario incluyendo valores para servicios.. •. PLCSim para S7-300 / S7-400 y ahora S7-1500.. 6.

(7) Sistema Domótico SCADA - CARLOS TUR CONDE 7 2.2.. Componentes. Ilustración 1. La plataforma permite hacer uso de múltiples componentes con los que trabajar. En la ilustración 1 se observan los principales: • • • •. Un ordenador desde el que se programa y configura todos los elementos de la plataforma. PLCs que ofrece Siemens, para este proyecto se han utilizado los tipo LOGOS! La pantalla o panel táctil desde donde se realiza la gestión de la vivienda. Un router de comunicación entre el ordenador, los PLCs, el panel e internet.. Es desde los PLCs que se conectan el resto de componentes ya sean los puntos de luz, sondas de temperatura u otros. Además al tener conexión a internet existe la posibilidad no solo de controlar y gestionar el sistema desde el ordenador madre, sino desde cualquier otro en un lugar distinto o desde un smartphone o tablet con acceso a internet.. 7.

(8) Sistema Domótico SCADA - CARLOS TUR CONDE 8 Además de los elementos físicos que se acaban de mostrar, existen los internos que maneja el programa como son los dispositivos y redes que pueden ser configurados de forma manual.. Ilustración 2. Por una parte se dispone de la vista de los dispositivos que indica cuáles se encuentran instalados y con qué interfaz se gestiona, en este caso con Profinet.. Ilustración 3. Las características de Profinet son: • PROFINET I/O ofrece funcionamiento en “tiempo real” para datos de E/S cíclicos. • Tiempo real significa programar/organizar el intercambio cíclico con cada esclavo, con alta prioridad y tiempos fijos. • PROFINET I/O es a veces llamado PROFINET-RT (RealTime). • Se pueden utilizar los cables y switches estándar de Ethernet. • Sistema Maestro-Esclavo, como en Profibus. • Se configura como una red de campo. • Los dispositivos ya no se direccionan mediante número de nodo, sino mediante un nombre. • Comunicación fácil, rápida, flexible y abierta. En la misma pantalla se encuentran las propiedades desde donde se establecen las direcciones IP y el tipo de conexión de subred,. 8.

(9) Sistema Domótico SCADA - CARLOS TUR CONDE 9 PN/IE_1(Profinet Industrial Ethernet), ya que es el único que el ordenador identifica como válido para establecer una conexión con el panel táctil.. Ilustración 4. Hay dos conexiones, una es la Profinet Gigabit Ethernet con un solo puerto x3 del que no se hace uso, y otro es el Profinet Ethernet con dos puertos y, en nuestro caso lo tenemos conectado en el segundo. Por eso detecta que es la IP 192.168.2.102 primero cuando se intenta establecer la conexión como se mostrará más adelante, ya que es el puerto principal, no obstante desde un inicio está conectado en el segundo. Por otra parte está la vista de red:. Ilustración 5. Aquí se puede apreciar que la subred de tipo PN/IE_1 tiene dos puertos como se acaba de comentar, de los cuales al puerto uno se le ha asignado una IP, de manera que no haya problemas de interferencia con la IP que se utiliza para establecer la conexión mediante el puerto dos 192.168.1.2 que es el correspondiente a la pantalla.. 9.

(10) Sistema Domótico SCADA - CARLOS TUR CONDE 10. Ilustración 6. Siemens permite elegir entre estos dispositivos:. Ilustración 7. 10.

(11) Sistema Domótico SCADA - CARLOS TUR CONDE 11 2.3.. Conexión. Una vez están asignadas las IPs, se procede a realizar la comunicación con el panel de control para poder cargar el programa:. Ilustración 8. Se realiza una búsqueda de dispositivos, en este caso se ha seleccionado el slot 5.1 ya que su IP corresponde con la del puerto número 2 que es el que está conectado al dispositivo TP2200 Confort, la pantalla táctil instalada. Ahora para establecer la conexión, el sistema avisa al usuario que es necesario tener la misma subred que los PLC. Este aviso aparece de forma automática al igual que asigna dicha subred automáticamente.. Ilustración 9. 11.

(12) Sistema Domótico SCADA - CARLOS TUR CONDE 12 Finalmente se genera una IP de subred válida y, ya es posible realizar la conexión y cargar nuestro programa en el panel táctil.. Ilustración 10. Aunque se detecta la IP del panel como si estuviera enlazado en el primer puerto, puesto que el cable Ethernet de conexión está en el segundo, es mediante éste que se lleva a cabo la subida del programa al dispositivo.. 12.

(13) Sistema Domótico SCADA - CARLOS TUR CONDE 13 2.4.. Configuración del dispositivo. En este proyecto se utiliza el TP2200 Comfort, siendo posible su propia configuración, la parte online y de diagnóstico y la configuración cuando se está ejecutando el programa (runtime).. Ilustración 11. A continuación se muestran algunos de los posibles campos que el usuario puede modificar y configurar en función del dispositivo instalado. En general no se ha modificado ninguno de estos parámetros ya que no ha sido necesario hacerlo:. Ilustración 12. Ilustración 13. 13.

(14) Sistema Domótico SCADA - CARLOS TUR CONDE 14. Ilustración 14. Ilustración 15. Ilustración 16. 14.

(15) Sistema Domótico SCADA - CARLOS TUR CONDE 15. 3.. Elementos del sistema. A continuación se muestran todos los elementos que se han diseñado o generado para realizar el diseño de la interfaz y otros componentes necesarios para el uso del panel táctil.. Ilustración 17. En la imagen se aprecia qué herramienta se ha utilizado (http://buttonoptimizer.com/) para diseñar los botones. Mediante una serie de parámetros se eligen cómo se quiere diseñar el botón con la forma, colores y texto así como un icono en el lugar que se crea conveniente. En este caso para el botón leyenda se ha elegido un fondo verde con un pequeño difuminado negro, letra tipo Arial y con un icono representativo. Para los iconos se (http://iconizer.net/).. ha. utilizado. la. herramienta. que. proporciona. 15 Ilustración 18.

(16) Sistema Domótico SCADA - CARLOS TUR CONDE 16 Además se ha hecho uso del paint.net para terminar de definir y diseñar iconos como el del punto de luz encendido:. Ilustración 19. Ilustración 20. Y para las imágenes se ha hecho uso del autocad y de la navegación por internet para encontrar el fondo de pantalla adecuado. Planta baja. Ilustración 21. 16.

(17) Sistema Domótico SCADA - CARLOS TUR CONDE 17 Planta alta. Ilustración 22. Exterior. Ilustración 23. 17.

(18) Sistema Domótico SCADA - CARLOS TUR CONDE 18 Fondo de pantalla del panel táctil. Ilustración 24. 18.

(19) Sistema Domótico SCADA - CARLOS TUR CONDE 19 3.1.. Botones 3.1.1. Abrir pantallas. Ilustración 25. El botón de esta casa traslada al usuario al menú principal desde donde se gestionan todos los elementos que intervienen en el proyecto.. Este botón abre la pantalla de Ilustración 26 eventos para establecer reuniones o acciones ya programadas como por ejemplo cerrar todos los accesos.. Para el botón de planta baja, abre la pantalla que representa la ilustración 19 para controlar mejor cada elemento y además permite ver gráficos de los datos de temperatura guardados. Ilustración 27. 19.

(20) Sistema Domótico SCADA - CARLOS TUR CONDE 20. Con el botón de planta alta ocurre lo mismo, con menos accesos electrónicos y luces ya que esta planta es más pequeña. El menú inferior es idéntico al de la planta inferior.. Ilustración 28. Finalmente para el mismo formato de botón, el que hace referencia al exterior de la vivienda, se controlan sus diferentes elementos.. Ilustración 29. Para el botón de accesos lo que sucede es que se abre la pantalla desde la cual se pueden ver los estados así como controlar cada acceso de cada planta al igual que el localizado en el exterior. Ilustración 30. 20.

(21) Sistema Domótico SCADA - CARLOS TUR CONDE 21. En la iluminación como su nombre indica, solo se va a controlar los puntos de luz de las tres estancias de forma que el usuario tiene una visión más clara de qué luces están encendidas y apagadas. En la ilustración 23, para este caso están todas apagadas.. Ilustración 31. Con el botón temperatura, se abre un nuevo panel desde el cual se pueden visualizar los valores de las temperaturas actuales. Para la ilustración 24 de la derecha se tomó en modo simulación para demostrar el caso de que no haya una sonda que esté operativa.. Ilustración 32. El botón gráficos planta baja abre una ventana nueva o pantalla donde se visualiza el estado actual de las temperaturas de toda la planta, indicándo una serie de datos relevantes para su gestión. Más adelante en la sección de pantallas se explican en detalle sus características.. Ilustración 33. 21.

(22) Sistema Domótico SCADA - CARLOS TUR CONDE 22. Al igual que para la planta baja, este botón lleva al usuario a la pantalla de control y visualización de las temperaturas de esta planta alta.. Ilustración 34. Botón para visualizar la temperatura actual del exterior con un pequeño intervalo de tiempo de cinco segundos.. Ilustración 35. Mediante este botón, se abre una pantalla nueva desde la cual es posible visualizar de una forma más concreta o específica los valores de las temperaturas así como su valor en un intervalo de 5 segundos, es decir en tiempo real.. Ilustración 36. 22.

(23) Sistema Domótico SCADA - CARLOS TUR CONDE 23. Con el botón histórico se abre una pantalla que muestra los valores que se han ido tomando a lo largo del tiempo para cada zona de la vivienda. Más adelante se explican en detalle, ya que para esta ilustración 29, es de ejemplo y, no hay datos o valores ya que se tomó en offline. Ilustración 37. En la leyenda se observan los distintos iconos que se detallan más adelante. Simbolizan los grados de temperatura, estados de los puntos de luz así como el de los accesos electrónicos. Ilustración 38. 3.1.2. Acción de usuario. Se vuelve a la imagen de pantalla anterior.. Se vuelve a la página de inicio. Mediante este botón como su color e icono indican, se sale del programa.. 23.

(24) Sistema Domótico SCADA - CARLOS TUR CONDE 24 3.1.3. Acción programada Los siguientes botones hacen referencia a una serie de scripts en su gran mayoría o configuraciones que permite la plataforma siemens para controlar todos los elementos del sistema. Sus nombres indican el objetivo por que se han implementado, siendo PB=Planta Baja, PA=Planta Alta y EXT=Exteriores.. Se abren todos los accesos.. Se abren los accesos de la planta baja.. Se cierran todos los accesos.. Se cierran los accesos de la planta baja.. Se abren los accesos de la planta alta. Se cierran los accesos de la planta alta.. Se abren los accesos del exterior. Se cierran los accesos del exterior.. Se encienden todos los puntos de luz. Se apagan todos los puntos de luz.. Se encienden todos los puntos de luz de la planta baja.. Se apagan todos los puntos de luz de la planta baja.. 24.

(25) Sistema Domótico SCADA - CARLOS TUR CONDE 25. Se encienden todos los puntos de luz de la planta alta.. Se apagan todos los puntos de luz de la planta alta.. Se encienden todos los puntos de luz del exterior.. Se apagan todos los puntos de luz del exterior.. 3.1.4. Botones de eventos Esta pantalla es la que se abre después de haber pulsado el botón de la sala de reuniones y eventos.. Ilustración 39. Cada botón de la imagen hace una llamada a un script o código el cual se explican más adelante en la sección de scripts. A grandes rasgos lo que sucede al pulsar dichos botones, es que se enciendan, apaguen, abran o cierren los puntos de luz y accesos que el usuario ha decidido controlar para cada botón.. 25.

(26) Sistema Domótico SCADA - CARLOS TUR CONDE 26 Se ha creído conveniente establecer las diferencias entre el día y la noche para así gestionar mejor la eficiencia en consumo de la iluminación sobre todo para posibles reuniones abarcando así más posibilidades en situaciones distintas. El objetivo de cada botón no es más que el texto que tienen en ellos. Por ejemplo estancia diurna tiene preestablecidos qué luces y accesos se abren y cierran para una estancia en la vivienda durante el día. Los modos vigilancia y ausente son en caso de querer dejar la casa con alguna luz encendida suficiente para hacer presencia. El botón enviar email como su nombre indica envía un correo electrónico al destinatario que se haya definido en su configuración con un mensaje y asunto concretos. Es en el apartado de diseño de la interfaz donde se hacen las llamadas de scripts desde los botones y donde también se puede ver en mejor resolución todas las pantallas que se han visto recientemente.. 3.2.. Iconos. En este apartado los iconos se han utilizado y con qué objetivo así como sus posibilidades a la hora de visualizar el estado en el que se encuentran. 3.2.1,2. Iconos de accesos y puntos de luz. Acceso abierto. Luz encendida. Acceso cerrado. Luz apagada. 26.

(27) Sistema Domótico SCADA - CARLOS TUR CONDE 27 Como ya se ha indicado, el icono de un candado con fondo verde simboliza que el estado del acceso electrónico en concreto se encuentra abierto, es decir, se pode pasar por dicha puerta. Si en cambio esta rojo el icono, no se puede acceder. De la misma manera con los puntos de luz, el icono amarillo indica que la luz está encendida y si es de color gris simboliza que está apagada.. 3.2.3. Iconos de temperatura. Ilustración 40. Como se puede apreciar en la ilustración 32, los iconos para las temperaturas corresponden a 16 rangos en total. Cada rango hace referencia a unas diferencias de temperatura que se puede vivir en el día a día en las distintas estaciones del año, de esta forma, los iconos de color azul indican frio, los verdes confort, los amarillos temperatura más elevada y los rojos temperaturas extremas. A mayor intensidad de color más alta está la temperatura de la habitación o zona en cuestión. Más adelante se muestra cómo cambia de icono la temperatura según el valor que procese la sonda de temperatura.. 27.

(28) Sistema Domótico SCADA - CARLOS TUR CONDE 28. 4.. Diseño de la interfaz. Hasta ahora se han visto los distintos elementos que se utilizan para diseñar el sistema domótico y, es en este apartado donde se va a comprender cómo funcionan y cómo se interactúa con el usuario. Se va ver el funcionamiento por pantallas o paneles, es decir, comprender desde el momento en el que se pulsa uno de los botones visto, hasta que sucede la acción o evento solicitado. El sistema se divide en 15 paneles que muestran información distinta cada uno de ellos a la vez que contienen elementos los cuales se explican en detalle.. 4.1.. Paneles. Todos los paneles o pantallas ofrecen cierta información. Por ejemplo en las imágenes siguientes, se ven una serie de puntos de luz encendidos y otros apagados así como un acceso cerrado y otro abierto en la planta alta. En la imagen de la derecha en cambio se puede apreciar dos valores de temperatura distintos para dos estancias diferentes con sus respectivas tonalidades de color de los iconos. Los valores que se muestran con ### significan que no hay una sonda que esté tomando datos, es decir, no están operativas, no obstante esta ilustración 33 se ha tomado en modo simulación.. Ilustración 42. Ilustración 41. De esta forma, se van a ver en profundidad cada uno de los 15 paneles que componen este sistema, así como algunos elementos característicos de cada uno de ellos.. 28.

(29) Sistema Domótico SCADA - CARLOS TUR CONDE 29 4.1.1.. Inicio. La pantalla de inicio es la primera de todas. Aparece de forma predeterminada cuando se inicia el programa, es la denominada imagen raíz. En ella aparecen dos botones que llevan a las dos pantallas que ya se han visto en la sección de los botones. Las pantallas son Eventos y Principal. Para que esto suceda, en la configuración de ambos botones se han definido las siguientes acciones:. Ilustración 43. Como puede apreciarse en la ilustración 44, el botón para eventos carga dicha imagen como un gráfico y, en sus propiedades, realiza la función de abrir la pantalla correspondiente a los eventos denominada de la misma forma.. Ilustración 44. 29.

(30) Sistema Domótico SCADA - CARLOS TUR CONDE 30 4.1.2.. Principal. Ilustración 45. Como puede apreciarse en esta pantalla, se dispone del menú principal desde donde es posible ir y gestionar el resto de paneles. Por un lado se visualiza el estado actual de nuestros elementos además de poder controlarlos pulsando encima de cada uno de ellos, excepto de los iconos de temperatura. No obstante estos datos son orientativos en cuanto a la temperatura, es decir, puede apreciarse en qué color se encuentran y si el usuario recuerda la correspondencia entre colores y rangos de temperatura, puede saber de forma aproximada dichos valores, sino, debe acceder al panel de leyenda. En cambio, si se accede al panel de las temperaturas, puede apreciarse exactamente el valor que proporcionan las sondas de temperatura. Para los accesos y puntos de luz es muy sencillo como ya se ha visto en la sección de iconos ya que solo constan de dos estados, abierto o cerrado, encendido o apagado. De igual modo que para la pantalla de inicio, todos los botones en sus propiedades realizan una función concreta, ya sea una predeterminada que proporciona la plataforma o una llamada a script.. 30.

(31) Sistema Domótico SCADA - CARLOS TUR CONDE 31. Ilustración 46. Ilustración 47. 31.

(32) Sistema Domótico SCADA - CARLOS TUR CONDE 32 4.1.3.. Eventos. Ilustración 48. Antes de ir a la pantalla principal, es posible acceder a el panel de eventos, ver ilustración 37. En este panel lo que se lleva a cabo son llamadas de scripts, que de forma programada activan o desactivan los elementos de nuestro sistema. Por ejemplo en la imagen siguiente puede verse de qué manera se han configurado estos botones:. Ilustración 49. 32.

(33) Sistema Domótico SCADA - CARLOS TUR CONDE 33. Como se ve en la ilustración 49, al pulsar el botón de encender todo, se hace una llamada a tres scripts correspondientes al encendido de todos los puntos de luz de cada zona.. Ilustración 50. Y para que este proceso funcione, acto seguida al soltar deben resetearse los bits, es decir ponerlos a cero, mediante otra llamada a scripts que realizan esa tarea.. Ilustración 51. La ilustración 51 muestra otro ejemplo de llamadas a scripts, en este caso para el botón reunión diurna sala 1.. 33.

(34) Sistema Domótico SCADA - CARLOS TUR CONDE 34 4.1.4.. Planta Baja. Ilustración 52. Si desde la pantalla principal, si se pulsa el botón de planta baja, se accede a este panel que puede apreciarse debajo. Aquí es donde se controla de forma más específica y holgada los componentes de esta sección ya que éstos son de mayor tamaño además de que las habitaciones se visualizan mejor. También hay un menú de control distinto al de la pantalla principal. Esto se debe a que la imagen de la planta baja ocupa todo el panel táctil y no es son necesarios los botones de accesos, temperatura, etc, ya que interesan solo los de esta planta, pero en caso de querer volver, el mismo botón de atrás lleva de vuelta al panel principal. En esta planta también se encuentra la sala de máquinas, que aunque en la configuración de los LOGOS! se controla y accede de forma distinta en cuanto a su configuración, se ha incluido en el mismo panel que la planta baja ya que los planos de la vivienda así estaban diseñados. Su ubicación es al nor-este de la ilustración 52, en la esquina superior derecha.. 34.

(35) Sistema Domótico SCADA - CARLOS TUR CONDE 35 4.1.5.. Planta Alta. Ilustración 53. Al igual que para la planta baja, la planta alta tiene su propio menú de control que no son más que los mismos pero en referencia a los elementos y componentes de este panel.. 35.

(36) Sistema Domótico SCADA - CARLOS TUR CONDE 36 4.1.6.. Exterior. En lo que se refiere a los paneles de las plantas, este es el último y aunque se trate del exterior se ha considerado que forma parte del grupo de los dos anteriores.. Ilustración 54. Aquí la pantalla es más simple ya que no es necesario un botón que cierre más de un acceso ya que solo hay uno y, por tanto, es posible abrirlo o cerrarlo pulsando directamente sobre él. En cuanto al botón gráficos, que abre una nueva pantalla donde puede apreciarse el registro de la temperatura en tiempo real con su número exacto en un intervalo de 5 segundos de tiempo.. 36.

(37) Sistema Domótico SCADA - CARLOS TUR CONDE 37 4.1.7.. Accesos. Ilustración 55. La pantalla de accesos proporciona una información concisa respecto a qué puertas se encuentran abiertas y cuáles cerradas. A pesar de que hay relativamente pocos accesos en la planta alta y en el exterior, se ha considerado necesario seguir el mismo patrón para los tres tipos de elementos que se controlan en el sistema (accesos, iluminación y temperatura), es decir, ofrecer al usuario la posibilidad de tener un control individualizado respecto al tipo de elemento que se quiere gestionar o controlar. Para indicar que el usuario se encuentra en la pantalla de accesos, su respectivo botón desaparece, informando al usuario de dónde se encuentra en el sistema de control. Es en esta pantalla donde mediante nuevos botones (vistos en la sección de los botones que componen el sistema), es posible abrir o cerrar por plantas las que el usuario crea oportuno controlar. Estos botones realizan una llamada a scripts programados para cumplir con la función programada. En las siguientes ilustraciones se observan dichas configuraciones: Como puede verse en la ilustración 56, todos los accesos tiene una visibilidad dada, ya que si una variable se activa, dicho icono se hará visible o invisible.. 37.

(38) Sistema Domótico SCADA - CARLOS TUR CONDE 38. Ilustración 56. Por ejemplo el icono verde que se aprecia en la ilustración 57, tiene la visibilidad justo a la inversa que el icono rojo, ya que si se abre o se cierra, la variable correspondiente cambio de estado y valor. Los iconos verdes se encuentran ocultos detrás de los rojos apropósito por estos los motivos explicados.. Ilustración 57. 38.

(39) Sistema Domótico SCADA - CARLOS TUR CONDE 39 4.1.8.. Iluminación. Ilustración 58. Este panel de la iluminación es de los más relevantes ya que constituye el grueso de nuestro sistema domótico. Aunque en la pantalla principal ya se veían estos mismos puntos de luz, se ha considerado necesario al igual que con los accesos ya vistos y la temperatura, un control más individualizado o separado, es decir, una gestión en este caso de la iluminación por planta. De esta forma, mediante los botones de apagado y encendido por plantas, hay más dominio de la vivienda. Sin embargo, también es posible encender y apagar las luces pulsando sobre el icono del punto de luz que se desee controlar. Para tener un conocimiento de dónde se halla el usuario, como ya se ha visto en el panel de accesos, el boto de iluminación desaparece, indicando que se encuentra en éste mismo. En la ilustración 59 se aprecia el mismo diseño que para los accesos, el punto de luz encendido se encuentra oculto detrás del apagado por defecto. Además, dichos iconos también se consideran gráficos y se importan de forma individual.. 39.


(41) Sistema Domótico SCADA - CARLOS TUR CONDE 41 4.1.9.. Temperatura. Ilustración 61. Como ya se ha comentado con anterioridad, es en este panel donde se pueden visualizar los valores en tiempo real que las sondas de temperatura obtienen. Estos valores se encuentran en grados Celsius con un decimal. En caso de que al usuario le interese ver un registro o histórico de los datos obtenidos a lo largo del tiempo, en la pantalla históricos, la cual es accesible desde la pantalla principal muestra dicha información. Para demostrar la fluctuación posible en la temperatura y su respectiva visualización mediante iconos de colores distintos, la lustración 45 muestra como calentando una de las sondas de forma deliberada, su valor aumenta a los 28,8 ºC mientras que la que no ha sido manipulada, da el valor real de la estancia en concreto.. Ilustración 62. En las siguientes ilustraciones se muestran las propiedades de las tablas de las temperaturas:. 41.


(43) Sistema Domótico SCADA - CARLOS TUR CONDE 43 4.1.10.. Gráficos. En la ilustración 46 es posible visualizar la temperatura media por planta o zona, es decir, si el sistema se compone de 4 ubicaciones distintas controlados por LOGOS! Diferentes, aquí es donde el usuario puede ver dichos valores en promedio.. Ilustración 65. Para conseguir obtener las medias, se ha diseñado un algoritmo creando un script que recoge todos los valores de cada zona y los divide por el número total de elementos (sondas de temperatura) que lo componen. Si alguna de las sondas no está operativa, es decir, no está analizando el ambiente y no proporciona datos al sistema, su respectivo valor y por extensión el valor de la media que lo utilice en su algoritmo, se va a ver con tres arrobas como es el caso de la temperatura media de la planta alta en la ilustración 46. Si por el contrario se observan valores de 0,0 grados significa que no se han conectado el LOGO! y la pantalla táctil de forma que el valor predeterminado para este caso es cero grados. Si por cualquier circunstancia el usuario desea comprobar el funcionamiento de los iconos de temperatura, se ha implementado un test de rango que, de forma sencilla al mover la barra vertical que se encuentra a la izquierda del medidor en la ilustración 46, el icono de su izquierda varía respecto al valor alcanzado.. 43.

(44) Sistema Domótico SCADA - CARLOS TUR CONDE 44 4.1.11.. Leyenda. Ilustración 66. La pantalla Leyenda como su nombre indica, ofrece información respecto a los tipos de iconos que es posible visualizar en el sistema y por tanto cómo deben interpretarse. Para los estados de indicación es relativamente sencillo ya que solo hay dos posibilidades, mientras que los con iconos de la temperatura hay 15 diferentes estados. No obstante, el usuario en la práctica solamente podrá observar algunos de estos estados de temperatura ya que en Mallorca es complicado tener temperaturas bajo cero y de la misma manera temperatura por encima de los 40 grados. En las siguientes figuras se observa cómo se han configurado estos estados de temperatura en la plataforma siemens:. 44.

(45) Sistema Domótico SCADA - CARLOS TUR CONDE 45. Ilustración 67. Ilustración 68. Mediante la creación de un gráfico, se han añadido los iconos que se pueden apreciar en las ilustraciones de forma que para ciertos rangos de valor que se obtienen de las sondas de temperatura, en la pantalla se visualiza uno u otro color en relación a la temperatura leída de la sonda. Las sondas en cuestión dan los valores en centenares, de ahí que se hayan tenido que crear variables distintas para las temperaturas.. 45.

(46) Sistema Domótico SCADA - CARLOS TUR CONDE 46 4.1.12.. Históricos. Ilustración 69. Anteriormente ya se ha mencionado el uso de unas gráficas para visualizar los valores que se hayan registrado en la tarjeta SD del panel táctil. En la ilustración 49 se observa una de las pruebas realizadas, en este caso para dos sondas de temperatura de la planta alta los cuales se han dejado una de ellas sin manipular y la otra aumentando de forma manual su temperatura. De esta forma, el gráfico registra a lo largo del tiempo, minutos en este caso, los valores que toma la sonda manipulada así como la zona en la que no hay interferencia alguna y mantiene su valor constante. Los valores que se aprecian de 6505 no se han podido determinar la causa de dicho valor tan elevado ya que estas sondas no estaban configuradas cuando se realizó esta prueba.. 46 Ilustración 70.

(47) Sistema Domótico SCADA - CARLOS TUR CONDE 47 El registro o históricos de las temperaturas abarcan todos los elementos instalados y se han divido en tres zonas, dos para el muestreo individualizado de cada componente, y una, que corresponde a la ilustración X que muestra la media de los valores guardados a lo largo del tiempo para las plantas baja y alta. El momento en el que se tomaron estas ilustraciones el sistema no estaba ejecutándose y es por esta razón que los valores que se observan son ceros. Ilustración 71. 47.

(48) Sistema Domótico SCADA - CARLOS TUR CONDE 48 4.1.13.. Gráficos Planta Baja. Ilustración 72. La ilustración 52 representa uno de los 3 paneles que permiten al usuario conocer en detalle qué valor exacto mida cada sonda de temperatura. Para esta ilustración, los valores son de cero grados ya que se tomaron en modo offline es decir con el sistema parado. En los gráficos de la planta alta se podrá observar los datos en modo runtime, es decir, con el sistema en funcionamiento. Mencionar que además de poder visualizar el valor exacto en dos lugares distintos (encima del grafico en forma de circulo y en la línea inferior debajo de las gráficas estándar), también ofrecen información en un rango de tiempo de 5 segundos por lo que se puede decir que es en tiempo real. También se puede hacer zoom y mover el cursor que indica el valor de temperatura en las gráficas estándar, además de indicar mediante una etiqueta o nombre en la línea inferior de qué sonda de temperatura se trata.. 48.

(49) Sistema Domótico SCADA - CARLOS TUR CONDE 49 4.1.14.. Gráficos Planta Alta. Ilustración 73. Como se acaba de mencionar, es en esta ilustración 53 que se aprecian los valores de dos de las sondas de la planta alta, ya que en dicha planta hay 5 sondas de temperatura. Claramente se visualizan los 28,8 y los 27,8 grados de cada sonda respectivamente, así como en los gráficos contiguos las líneas azules que indican el valor. También en la línea inferior donde indica la fecha y hora, así como el nombre de la variable medida y el valor en grados Celsius representado en número entero por limitaciones de la configuración del gráfico. Los gráficos circulares se han diseñado con tres colores que representan de forma orientativa temperaturas bajas, temperatura de confort y temperaturas elevadas.. 49.

(50) Sistema Domótico SCADA - CARLOS TUR CONDE 50 4.1.15.. Gráficos Exteriores. Ilustración 74. De igual forma, para la temperatura exterior puede observarse los mismos datos, en offline para esta ilustración y, al tratarse de solamente una sonda que se encuentra en el exterior no hay más gráficos.. 50.

(51) Sistema Domótico SCADA - CARLOS TUR CONDE 51 4.2.. Tabla de variables. Las variables que se han utilizado en este proyecto se dividen en 2 tipos de conexiones, es decir, están las variables internas que no dependen de ningún valor entrante de ningún elemento externo ni es necesario enviarlas a estos mismos elementos, se utilizan únicamente dentro del programa. Este tipo de variable son las que pueden observarse en la siguiente ilustración:. Ilustración 75. Estas variables son utilizadas en los scripts que se explicarán más adelante. Son variables enteras y por tanto es necesario que al representar el valor de la temperatura que sean de tipo DoubleInteger. De la misma forma, las variables MediaTemperatura_XX, se usan en el algoritmo diseñado en los scripts para el cálculo de la media de la temperatura de una planta, teniendo en cuenta los valores de cada habitación. Por otra parte, están las variables que dependen de los datos leídos de los PLC’s, LOGOS! en este caso, o si fuera necesario enviarlas.. Ilustración 76. 51.

(52) Sistema Domótico SCADA - CARLOS TUR CONDE 52 Como se puede apreciar en estas ilustraciones, el nombre de las variables y las conexiones de las cuales dependen, se representan con una etiqueta que facilita su utilización de manera que cualquier usuario que necesite reconfigurar alguna de las variables o modificarlas, no tenga problemas a la hora de realizar dichos cambios. Son etiquetas con un texto muy representativo de cada elemento. Por ejemplo, la conexión con el LOGO! del exterior está representado con el nombre Exterior_LOGO. De igual forma, las temperaturas, puntos de luz o accesos contienen estas mismas palabras en sus etiquetas seguidas de la posición que ocupan en la vivienda, por ejemplo, TemperaturaBany_PB representa la sonda de temperatura instalada en el baño de la planta baja.. Ilustración 77. En las ilustraciones anteriores, las variables están ordenadas de menor a mayor número de acuerdo al tipo de variable V y VW. Estas variables son tablas de memoria que pueden tanto leerse como escribirse, la w simboliza el formato Word, permitiendo un mayor uso de bits para dicha variable. Se decidió en su momento que debían dividirse en direcciones de 20 en 20 por planta. Como se ha visto la planta alta comienza en la posición 20.0 y la sala de máquinas en la 40.0, etc. De esta forma, se aseguran una cantidad de direcciones asignadas a cada planta o logo y, por tanto, la posibilidad de que en un futuro se instalen más elementos sin tener que cambiar la numeración de las direcciones así como una mejor división de los logos para facilitar su configuración o programación. El tipo de variable, ya sea bool o Word, hacen referencia a si el dato es digital o analógico respectivamente. Por ejemplo, los puntos de luz manejan ceros y unos para saber si están encendidas o apagadas, en cambio, la temperatura es un valor analógico y necesita más bits para representar los valores, por tanto es necesario que sea de tipo Word.. 52.

(53) Sistema Domótico SCADA - CARLOS TUR CONDE 53 Finalmente están variables con direccionamiento Q, es decir son salidas. Este tipo de variables son las que se utilizan en la interfaz para comprobar que los puntos de luz y accesos se han encendido, apagado, abierto o cerrado una vez el usuario ha pulsado su respectivo icono. Por ejemplo, un usuario pulsa un acceso, mediante las variables anterior tipo V envían el dato al PLC, y es este dispositivo el que envía la respuesta en forma de salida tipo Q para poder así comprobar si la acción se ha realizado correctamente y, de forma gráfica, poder cambiar el estado del icono enlazado con la variable en cuestión.. Ilustración 78. En este caso, las variables que son salidas, pueden repetirse sus direcciones, ya que dependen del LOGO! al que están conectadas, esto no ocurre con las tipo V que necesitan una dirección específica para cada variable.. Ilustración 79. 53.

(54) Sistema Domótico SCADA - CARLOS TUR CONDE 54 4.3.. Conexiones LOGO!. Recientemente ya se ha comentado que los PLC’s que se utilizan en este proyecto son denominados LOGO! Cada logo controla una planta o zona diferente de la instalación y por tanto tiene una dirección distinta para cada una de ellas:. Ilustración 80. Ilustración 81. 54.


(56) Sistema Domótico SCADA - CARLOS TUR CONDE 56 4.4.. Ficheros. Se utilizan un total de 3 archivos diferentes en el programa. En la siguiente ilustración se aprecia claramente qué tipo de datos se van a guardar.. Ilustración 84. Estos ficheros hacen referencia a la pantalla Históricos, donde se ven reflejados cómo las variables de las temperaturas han variado a lo largo del tiempo. Estos datos se almacenan en una tarjeta SD instalada en la pantalla táctil. Su capacidad actual es de 32mb y, como se puede observan en las ilustraciones, 10230 registros de datos equivalen a 1mb de información con un ciclo de archivación de 10 segundos. Si se hacen los cálculos, hasta que la tarjeta se quede sin espacio deben transcurrir casi 38 días. No obstante esta tarjeta es provisional, pudiéndose instalar una de mucha más capacidad. Cada fichero de variables registra una variable en concreto, estas variables son las que se visualizan en la zona inferior de las ilustraciones. El método de archivación es de aviso en caso de sobrepasar el 80% de la capacidad de la tarjeta. Todos se encuentran en modo aviso, donde éste aparece en la pantalla táctil indicando al usuario de qué se trata con un texto predeterminado.. 56.

(57) Sistema Domótico SCADA - CARLOS TUR CONDE 57 4.5.. Programación de scripts. Esta sección ha sido crucial para el correcto funcionamiento del sistema SCADA. Mediante el lenguaje que proporciona la plataforma de Siemens, se han codificado un total de 26 scripts con el objetivo de solventar problemas relacionados con el uso de muchos elementos de forma simultánea y, a la vez, para hacer más sencillo el diseño del sistema. Los 26 scripts se pueden clasificar en dos variantes distintas, unos hacen referencia al uso de botones para su activación de forma que al pulsarlos se realice la función programada en el script como por ejemplo el script estancia diurna y, otros como luces planta baja desactivar, que resetean el estado, el bit se pone a cero, del elemento que quiere controlarse, ya que es necesario un flanco de subida cada vez que se quiera encender o apagar un punto de luz en este caso. En general para todos los scripts se utiliza la misma función:. Ilustración 85. Ilustración 86. Mediante un if… then … end if, lo que ocurre es que para este caso concreto, si el punto de luz correspondiente a la variable de salida (tipo Q) Var_LuzOesteOeste_Exterior está apagada, ya que false es equivalente a cero y true a uno, se pone a uno el bit de la variable tipo V, LuzOesteOste_Exterior. Por tanto, se enciende dicho punto de luz. Si por el contrario el código se hubiera escrito con un true, implicaría que si el punto de luz estuviera encendido el usuario lo apagaría, sin cambiar el resto de la función, ya que como se ha comentado, es con un cambio de flanco ascendente de cero a uno que se varía el valor de las variables de tipo booleanas.. Ilustración 87. Por último, si ésta salida del punto de luz estuviera encendida, no se entraría en la función y por tanto permanecería encendida. Es solo en el caso de que estuviera apagada que mediante este algoritmo se encendería.. 57.

(58) Sistema Domótico SCADA - CARLOS TUR CONDE 58 Para poner los bits a cero de cada variable, existe una función que realiza esta función y que se puede observar en todos los scripts cuya función es la de desactivar los elementos que interesan.. Ilustración 88. Con un resetbit seguido del nombre de la variable se consigue poner a 0 el bit correspondiente. De esta manera, cada vez que se quieran encender o apagar, el botón que realiza esta acción debe hacer una llamada al script respectivo, así como el que después realice el flanco de subida ya sea para apagar o encender la luz. Estas llamadas de scripts ya han sido observadas en la sección diseño de la interfaz para los botones que se localizan en una pantalla determinada. En la sección de anexos se muestran los códigos y algoritmos creados en cada script, los cuales se basan todos en la reciente explicación, que para resumir, es apagar/cerrar o encender/abrir las variables en función de su estado actual:. 58.

(59) Sistema Domótico SCADA - CARLOS TUR CONDE 59. 5.. Conclusiones. Podemos concluir que se han alcanzado los objetivos propuestos de forma muy satisfactoria, con la posibilidad, de acuerdo al diseño y configuraciones que se han establecido, de añadir tantos elementos o cambios como se deseen. El diseño en general es muy elegante y sencillo para el usuario, facilitando el uso del panel táctil para cualquier persona que se preste a utilizarlo. Además de este proyecto, ha sido necesario trabajar en paralelo con otro proyecto cuyo objetivo es realizar la instalación de los PLCs y, que estos aparatos se comuniquen con nuestro dispositivo. Comentar que dada la dependencia del otro proyecto, se ha probado el correcto funcionamiento de todos los elementos para la planta alta, ya que las dos zonas restantes, no se han terminado por parte de la persona que está encargada de hacer dicho proyecto paralelo. Personalmente estoy muy contento con el trabajo realizado ya que he tenido que indagar desde cero en un programa y plataforma nueva, aprendiendo a usar nuevas herramientas y, puedo decir que estoy satisfecho con el resultado final. Trabajos futuros Gracias a la simplicidad de añadir elementos y características que ofrece la plataforma de Siemens, en un futuro es posible realizar un control de la instalación desde distintos lugares, de forma que con un Smartphone u otros ordenadores localizados en sitios distintos, se lleve a cabo la gestión de la vivienda.. 6. Bibliografía http://w5.siemens.com/spain/web/es/industry/automatizacion/simatic/TiaPortal/Pages/TIAPortal.aspx http://www.etitudela.com/entrenadorcomunicaciones/downloads/profinetguiarapi da.pdf http://buttonoptimizer.com/ http://iconizer.net/. 59.

(60) Sistema Domótico SCADA - CARLOS TUR CONDE 60. 7. Anexos 7.1.. Reunión nocturna sala 1. 60.

(61) Sistema Domótico SCADA - CARLOS TUR CONDE 61. 61.


(63) Sistema Domótico SCADA - CARLOS TUR CONDE 63 7.2.. Reunión nocturna sala 2. 63.



(66) Sistema Domótico SCADA - CARLOS TUR CONDE 66 7.3.. Reunión nocturna sala 3. 66.



(69) Sistema Domótico SCADA - CARLOS TUR CONDE 69 7.4.. Reunión diurna sala 1. 69.









(78) Sistema Domótico SCADA - CARLOS TUR CONDE 78 7.7.. Estancia Diurna. 78.



(81) Sistema Domótico SCADA - CARLOS TUR CONDE 81 7.8.. Estancia Nocturna. 81.



(84) Sistema Domótico SCADA - CARLOS TUR CONDE 84 7.9.. Vigilancia. 84.



(87) Sistema Domótico SCADA - CARLOS TUR CONDE 87 7.10. Ausente. 87.



(90) Sistema Domótico SCADA - CARLOS TUR CONDE 90 7.11. Accesos planta baja desactivar. 90.

(91) Sistema Domótico SCADA - CARLOS TUR CONDE 91 7.12. Accesos planta baja off. 91.

(92) Sistema Domótico SCADA - CARLOS TUR CONDE 92 7.13. Accesos planta baja on. 92.

(93) Sistema Domótico SCADA - CARLOS TUR CONDE 93 7.14. Accesos planta alta desactivar. 93.

(94) Sistema Domótico SCADA - CARLOS TUR CONDE 94 7.15. Accesos planta alta off. 94.

(95) Sistema Domótico SCADA - CARLOS TUR CONDE 95 7.16. Accesos planta alta on. 95.

(96) Sistema Domótico SCADA - CARLOS TUR CONDE 96 7.17. Luces planta baja desactivar. 96.

(97) Sistema Domótico SCADA - CARLOS TUR CONDE 97 7.18. Luces planta baja off. 97.


(99) Sistema Domótico SCADA - CARLOS TUR CONDE 99 7.19. Luces planta baja on. 99.


(101) Sistema Domótico SCADA - CARLOS TUR CONDE 101 7.20. Luces planta alta desactivar. 101.

(102) Sistema Domótico SCADA - CARLOS TUR CONDE 102 7.21. Luces planta alta off. 102.

(103) Sistema Domótico SCADA - CARLOS TUR CONDE 103 7.22. Luces planta alta on. 103.

(104) Sistema Domótico SCADA - CARLOS TUR CONDE 104 7.23. Luces exteriores desactivar. 104.

(105) Sistema Domótico SCADA - CARLOS TUR CONDE 105 7.24. Luces exteriores off. 105.

(106) Sistema Domótico SCADA - CARLOS TUR CONDE 106 7.25. Luces exteriores on. 106.

(107) Sistema Domótico SCADA - CARLOS TUR CONDE 107 7.26. Cambio valor temperaturas. 107.

(108)