DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN LABO RATO RIO REMOTO IOT
PARA UNA PLANTA TÉRMICA DIDÁCTICA
DESIGN AND IMPLEMENTATION OF A REMOTE IOT LABO RATO RY
FOR A THERM AL DIDACTIC PLANT
contr aseña par a una mayor seguridad a través de la navegación web, cr eando un
contr ol y super visión en tiempo r eal del est ado de un labor at orio de experiment ació n
remot a de la plant a t érmica de simulación industrial del gr upo I nt egr a.
Palabras clave: Electrónica, electrónica de pot encia, IOT, electrónica industrial, supervisión,
sensor es, W ebHooks, contr ol act uador es, IOT, trat amient o de agua t ér mica, web servers,
JavaScript, HTML.
∗ Estudiante de tecnología electrónica. Universidad Distrital Francisco José de Caldas. Grupo de investigación INTEGRA. alejom etal1@ hotm ail.com
**Ingeniero Electrónico Universidad Distrital Francisco José de C aldas. Profesor adscrito a la Facultad
Abstract: Accor ding t o t he pr opos al of Prof essor Aldem ar Fonsec a Velásquez, t he
gr oup's wat er treat ment plant (int egr at ion) requir es supervision f or t he monit oring of
temper at ur e sensors and a control of t heir act uat ors remot ely t hr ough t he I nt er net in
the IOT cont ext. The supervision of t he plant and it s contr ol of t he maneuver due t o t he
fear of a . HTML file t hat is host ed in t he servers of loading and unloading, t his being a
very eff ective f orm and t hat it does not need dom ains nor of conf igur at ions of ports f or
it s use r espect ive. It has a user connect ion and passwor d f or gr eat er security t hr oug h
web br owsing, creating a real-time contr ol and monit oring of t he st at e of an
experiment al labor at ory removal of t he industrial simulat ion t her mal plant of t he I nt egr a
gr oup.
Key Words: Electronics, power electr onics, IOT, industrial electronics, sensor monitoring,
W ebHooks, act uat or contr ol, IOT, thermal wat er treat ment, web servers, JavaScript, HTML.
1. Introducc ión
Con el fin de compartir conocimient os de nuevas t ecnologí as, se deben diseñar pr oyect os de
invest igación que per mit an aport ar y consolidar result ados t écnicos y t ecnológicos que con
lleven a la cr eación de incent ivos par a los est udiant es electrónicos.
Con base en lo ant erior se desarrolló e implem ent o una plat af or ma de inf ormación we b
pr ogr am ada en código HT ML JavaScript, con el pr opósit o de ot or garles a los usuarios la
supervisión y control r emot o a través de int er net de la plant a de simulación industrial ubicada
principales f unciones son el contr ol de t emper at ur as y contr ol de caudal por medio de
sist emas de contr ol PI D.
Los dat os son t omados de la int erf az del pr ogr am a labview y enviados a través de int er net.
Mediant e el uso de un micr ocontrolador IOT, la inf ormación es visualizada en una segun d a
int erf az online; su pr opósit o es est ablecer una conexión remot a de maner a que un oper ario
en cualquier part e del mundo pueda acceder al contr ol de las f unciones de est a plant a
industrial, simulando un pr oceso de control t érmico o un labor at orio r emot o en el cont ext o
IOT. En apoyo a est a nueva t ecnologí a se implem ent a el uso de W eb Servers los cuales
brindan soport e dir ect ament e a est os micr ocontrolador es sin necesidad de conf igur aciones
de puert os o cr eaciones de host, llamados W ebhooks Dashboar ds, de est a maner a, s e
dem uestra que no se necesit a cont ar con un servidor, dominio web o conf igur ación de
puert os par a transmitir y visualizar est a inf ormación, a dif er encia de otros micr ocontr olador es
tales como el ar duino o la raspberry pi.
• Contr ol remot o de la bom ba de servicio y pr oduct o.
• Contr ol aut omát ico por medio del set point de t emper at ura PI D.
3. Objetivos
3.1 General
Diseñar e implem ent ar un sist ema que permit a supervisar y controlar la plant a t érmica del
gr upo I NTEG RA desde int ernet, cr eando un labor at orio rem ot o en el cont ext o IOT.
inf ormát ica, con una pr oyección de 50 mil millones dispositivos de finales de 2020[ 1].
Los microcontr olador es IOT son micr ocontrolador es que además de brindar un ent or no
pr ogr am able al usuario, par a llevar a cabo sist emas de control, mediciones, estr uctur as de
pr ogr am aciones lógicas, brindan una nueva conexión dada entr e el int er net y el dispositivo,
cr eando así un sist ema en donde los dat os recogidos por el micorcontr olador son llevados a
través de servidor es web, plat af ormas o páginas web un usuario en concr et o, es decir tiene n
construido int er nam ent e la f uncionalidad de conexión entr e la nube web y el dispositivo,
funcionando por medio de prot ocolos de conexión IPV4/ IPV6.[ 2]
Plant ear el inicio de I nt er net en un solo punt o de la hist oria es una t ar ea com plicada porqu e
el descubrimient o del I nt er net f ue gr acias al desarrollo de dif erent es invest igaciones en varios
temas que logr ar an est a r evolución de inf ormación llamada I nt er net, en cada elem ento de la
infraestruct ura de I nt er net se encuentran pr ecursor es que impulsar on los desarrollos, la
infraestruct ura act ual no apar eció de la nada f ue necesario el desarr ollo de dos temas
independient es por un lado el desarr ollo de la conm ut ación de paquet es, gener ando la t eorí a
de r edes de dat os, la arquit ect ur a y su implem ent ación, y el segundo elem ent o la creación de
ARPA est a agencia f ue la instit ución encar gada de financiar e implem ent ar est a t ecnologí a,
la f usión de los dos elem ent os se r ealizó a mediados de la década de 1960 lo cual condujo a
ARPA NET. [ 3]
La primer a descripción registrada de int er acción social por medio de la red son una serie de
mem or andos escrit os por J. Licklider del MIT, en agost o de 1962, en la que entrega su
concept o de “ Red G aláctica”, imaginando un conjunt o de ordenador es int erconect ados
globalment e, a través de los que t odo el mundo podrí a acceder rápidament e a dat os y
pr ogr am as desde cualquier sitio, un año ant es Kleinr ock público el primer docum ent o sobr e
la t eorí a de conm ut ación de paquet es y en 1964 el primer libr o sobr e el t ema, dan d o
factibilidad a la comunicación por paquet es en vez de por circuit os lo que dio un gr an avanc e
a las redes inf or mát icas, otro paso import ant e f ue conseguir la comunicación entre dos
or denador es que se logr ó en 1965 al conect ar el or denador TX- 2 en Massachusetts con el
Q-32 en Calif ornia por medio de la lí nea t elef ónica conm ut ada de baja velocidad logr ando cr ear
comput ador es pueden int er act uar, ejecut ar t ar eas al mismo tiempo solo que la r ed t elef ónic a
no er a el medio más adecuado par a hacerlo.
En 1969 BBN inst alo el primer I MP en UCLA y se conect ó el primer host en el Standf or d
Research I nstit ut e (SRI) se t uvo el segundo nodo, un mes después de la conexión del
segundo no se envió el primer mensaje de host a host desde el labor at orio de Kleinrock en
UCLA hast a el SRI, se añadier on dos nodos más en la Universidad de Calif or nia en Sant a
Bár bar a y en la Universidad de Ut ah de est a maner a a finales de 1969 se t ení an 4 host s
conect ados en la et apa inicial de ARPA NET dando inicio a la trayect oria de I nt er net. [4]
La estruct ur a inicial de ARPA NET se muestr a en la fig1.
Figura 1. ARPANET (Cuatro nodos iniciales 1969).
Par a los desarr ollador es se hizo evident e la necesidad del desarrollo de un pr ot ocolo o en
est o f ue el desarr ollo del prot ocolo NCP ( Net wor k Contr ol Pr ogr am) el cuál f ue r eem plazado
por el T CP/I P que conocemos t odos en la act ualidad.
Después de la evaluación del sist ema inicial de ARPA NET de cuatr o nodos se fuer on
agr egando más redes e I MPs en ARPA NET en 1971 se cr ean los TIPs (T erminal int erf ac e
pr ocessor) en los cuales ya no er a necesario conect ar un host par a conect arse a la red de
ARPA NET lo que gener a mayor f acilidad de conexión a la red, est e mismo año se crea el
modelo de correo en el cual se puede pasar mensajes entre varios comput ador es usando un
pr ogr am a de int ercambio de archivos experiment al llam ado CPY NET, lo que al dif undirse di o
las bases par a lo que se conoc e hoy en dí a como correo electr ónico.
A partir de la expansión de est a red en el mundo se ha llegado a lo que en la act ualidad s e
conoce como I nt ernet que es una r ed mundial que cada dí a se expande más y tiene mayor
implant ación en el mundo, el servicio más conocido y dif undido de I nt er net es la WWW
(W orld Wide W eb) que es una colección de sitios W eb junt o a sus cont enidos W eb, cada dí a
nuevos sitios apar ecen y otros desapar ecen y se realiza una act ualización cont inua de
est os.[ 5]
4.2 ¿Qué Es El Inte rnet De Las Cosas (IOT)?
La I nt ernet de las cosas La realización del concept o de ambient e int eligent e es un objetivo a
largo plazo de la I nt er net del F ut ur o. Por un lado se trat a de ut ilizar las posibilidades qu e
ofr ecen la miniat urización de los sensor es y act uador es. Los sens or es per mit en obt ener t od o
transmit irla a lugar es donde est a inf ormación se pr ocesa y se utiliza par a r esolver posibles
pr oblem as y par a adapt ar los servicios a las personas que est án allí. Per o, además, en
relación con la I nt ernet de las redes y los servicios, debe ser capaz de modificar los servicios
par a que est os se adapt en, sin int ervención dir ect a a las posibilidades de los t erminales y de
las redes sobr e las que se transmit en.
Los objet ivos de diseño y requisit os gener ales del I nt er net del f ut uro son: Escalabilidad y
ubicuidad, seguridad y robust ez, movilidad, het er ogeneidad, calidad de servicio,
re-conf igur abilidad, conciencia del cont ext o, manejabilidad, est á centr ada en la inf or mación y
aspect os económicos.
Con est os objet ivos y requisit os se esper a logr ar prest ar dif er ent es tipos de servicios sobr e l a
plat af orma de I nt er net que buscan f avor ecer la ut ilización del tiempo de las personas y el
desarrollo de las dif erent es act ividades diarias del ser hum ano, con est e desarrollo s e
esper an cr ear servicios en las dif erent es f acet as de la vida de las personas como lo es el
entr et enimient o, actividades del hogar, actividades de la em pr esa hast a servicios de salud.
Un aspect o que se hace r elevant e con el I nt er net del F ut ur o en especial en el ent or no del
Int er net de las cosas es la asignación de direcciones par a est os equipos, en la act ualidad y a
se est á impulsando el nuevo pr ot ocolo de I nt ernet IPv6 debido a que las dir ecciones del
pr ot ocolo ant erior (IPv4) ya han sido asignadas en su t ot alidad y er an insuf icient es par a las
pot encialidad de I nt er net en la act ualidad y en el f ut uro, gr acias al nuevo pr ot ocolo de
Int er net se logr an alcanzar un núm er o que sat isf ace las necesidades act uales y f utur as de
Una vez que ya conocem os los orí genes de la IOT, el siguient e paso es def inirla y present ar
sus servicios. Aunque car ecemos de una def inición est andarizada par a est e tér mino,
podrí amos decir que se trat a de una r ed global de inf ormación y comunicación en dond e
todos los objet os que nos r odean se encuentr an ident ificados y conect ados
per manent ement e a I nt er net y que gr acias a la f uent e de dat os que pr oporcionan sensor es y
act uador es embebidos, per mit en la capt ur a, almacenamient o y gest ión de t oda la inf ormaci ó n
emitida por dichos objet os con el pr opósit o de aut omat izar actividades y pr ocesos diarios en
nuestra vida cot idiana, así como la de analizar t oda los dat os gener ados aport ándonos
inf ormación útil que nos ayude a la corr ect a t oma de decisión frent e las sit uaciones que s e
nos pr esent an diariam ent e. Es signif icativo dest acar que la IOT no sólo r adica en conect ar
objet os entr e ellos y manejarlos desde un dispositivo r emot o, sino que la inf or mación pr ecisa,
aut omat izada y en tiem po r eal es una car act erí stica clave de las aplicaciones de la IOT, por
lo t ant o, la int er pr et ación de est os dat os desde el mundo físico pr obablem ent e dar á lugar a la
incursión de diversos servicios de nuevos negocios que pueden ofrecer import ant es
benef icios económicos y sociales.[ 7]
4.3 Privacidad y Seguridad En La IOT
Uno de los riesgos que se corr e con t oda est a inf ormación que gener an los disposit ivos IOT
es que pueden r evelar det alles í ntimos personales acerca de nuestras vidas, t ales com o
nuestras necesidades médicas, int er acciones con otras personas y los hábit os personales.
En algunos casos est os dat os son utilizados o cedidos a t ercer os, como pueden ser
pr oblem a es que las nor mas de pr ot ección de est os dat os no avanzan al mismo rit mo, y ant e
la expansión social que se pr oducir á en los pr óximos años de la IOT, se hace nec esaria una
nor mat iva par a asegur ar la privacidad de los usuarios. En est e sent ido, las leyes de
Pr ot ección de Dat os de Car áct er Personal ( LOP D) regulan ciert os aspect os com o la
limit ación explícit a al cr uce de dat os con el fin de evit ar que una det erminada inf ormación s e
pueda relacionar con un det erminado usuario, per o no exist e un apart ado concr et o par a l a
IOT y el Big Dat a. Es por ello que son muchas las empr esas est án vulner ando la privacida d
de los dat os y poniendo en jaque la privacidad del usuario.
4.4 SEGURIDA D
En cuant o a lo que r espect a a la seguridad, se evidencia su pat ent e f alt a en est e ent or no. La
tendencia hacia la conectividad de t odos los objet os cot idianos incr ement a los riesgos par a l a
seguridad de dat os y dispositivos, por lo t ant o, los ciber delincuent es t endr án muchos más
objet ivos donde poder r ealizar sus f echorí as bien robando inf or mación concr et a de un
usuario o hackeando los dispositivos de los f abricant es. Según los expert os, hay varios
at aques que se podrí an volver comunes:
La denegación de l servic io
La par alización de un servicio se agr ava si t odos los disposit ivos est án conect ados.
Los ataques de m alware
Mediant e un código malicioso, se podrí an inf ect ar cient os de or denador es par a controlar una
red de dispositivos int eligent es o poner en peligr o su soft war e. Dur ant e las pasadas
Int er net y t elevisor es int eligent es, ayudar on a enviar más de 750. 000 em ails con malwar e en
todo el mundo.
Violaciones de datos
Espiar las comunicaciones y recopilar inf ormación sobr e est os dispositivos (que adem ás
pueden almacenar inf or mación en la nube) se conv ertir á en otro de los at aques más
frecuent es, compr om et iendo nuestr a privacidad. Nuestr a inf ormación conf idencial no sol o
puede sufrir at aques específicos, sino que t ambién puede per derse o verse expuest a
accident alment e si los dispositivos no pr ot egen debidam ent e la privacidad.
Los ataques a la seguridad de nuestro propio hogar
La mayorí a de f abricant es de est os dispositivos no han t enido en cuent a que la seguridad er a
necesaria y muchos car ecen de mecanismos par a pr ot eger la inf ormación debidam ent e.
Todo ello pone de r elieve la necesidad de que las empr esas, f abricant es y usuarios empleen
los mecanismos necesarios par a mit igar est os at aques, proporcionado por ejem pl o
mecanismos de act ualización de firmwar e y mét odos de encript ación más r obust os por part e
de las compañí as y recurriendo a f uert es políticas de contraseñas por part e de los
usuarios.[ 31]
4.5 Aplicaciones
Una vez que se han pr esent ado dif erent es plat af or mas soft war e, es mom ent o que hablem os
tant o en los últimos años que pr áct icament e a dí a de hoy abarca cualquier cam po de la vida
que podam os imaginar, sin embar go , aquí describir emos los que mayor evolución y
pr ot agonismo est án alcanz ando est os últimos años.
Sm art Hom e
El Smart Hom e o Casa int eligent es es sin duda uno de los campos de aplicación, en el que el
int er net de las cosas más ha apost ado en los últimos años y en el que más pr oyect os s e
llevan a cabo por empr esas y particular es. Las aplicaciones en est a ár ea son muy variadas
desde control de t emper at ur a de la vivienda, subir y bajar persianas r emot ament e, pasand o
por frigoríficos int eligent es que nos avisan cuando se nos acaba algún aliment o inclus o
puede hacer un pedido por nosotr os a la tienda si así lo deseam os. Muchas son las
em pr esas que est án apost ando por Smart Home. Por ejem plo la empr esa guipuzcoa n a
W attio, ofrece una solución final de Smart Hom e, list a par a el usuario final la conect e en s u
hogar. Pero por supuest o el r ey en est e tipo de t ecnologí a es sin duda Zigbee, con un a
am plia experiencia y con una r ed de sensor es muy ut ilizada en est e ámbit o.
La I oT abr e un mont ón de oport unidades par a los escrit or es de aplicaciones creat ivas.
Com encem os con un r efriger ador int eligent e. Com pr a sus aliment os en lí nea y son enviados
a su casa. Est o se conviert e en vent ajoso par a las tiendas de aliment os y f abricant es de
pr oduct os par a agr egar et iquet as RFI D a sus pr oduct os. La r efriger ador a sabe qué es lo que
tiene dentr o, gr acias a r episas sensibles al peso y las f echas de expir ación. Tam bién pued e
ayudar a que ust ed mant enga una list a de aliment os, aut omat ice las ór denes y se le pr ove a
de inf ormación nutricional.
Por ejem plo, digam os que decide t omar una copa de helado del congelador. Cuando es o
sucede, un parlant e inalám brico conect ado anuncia, en voz alt a: “Por f avor, reconsider e est a
parlant e inalám brico est á report ando dat os r ecogidos de la balanza del baño. La balanz a
nunca f ue diseñada par a comunicarse con un r efriger ador, per o un escrit or de aplicación lo
hizo vinculando los dat os de la báscula y el r efriger ador. Est a com binación de balanza –
refriger ador – parlant e puede par ecer una t ont erí a, per o aquí est á el punt o: En la IoT, los
escrit or es de aplicaciones ahor a tienen la capacidad de conect ar cosas apar ent em ent e
dispar es par a cr ear nuevos tipos de f uncionalidad.
Sm art City
Las ciudades int eligent es es otro campo por el que empr esas e instit uciones est án apost and o
últimam ent e. El concept o es muy simple, t ener la mayor cant idad de dat os par a f acilit ar la
vida al ciudadano. Sus aplicaciones van desde el Smart Parking, indicando al conduct or
donde hay un hueco libr e par a poder aparcar, el Smart Traffic indicando en tiem po real el
tráfico en la ciudad y r ut as alt er nat ivas, pasando por una gestión eficient e del alum brado de
la ciudad. Est o son solo unos ejem plos de lo que se pr et ende implem ent ar con est a
tecnologí a, su f ut uro es muy pr omet edor sobr e t odo viendo como muchas comunas y
em pr esas est án apost ando clar ament e por convertir las ciudades en un ecosist ema más
int eligent e y conect ado. Hay empr esas est án especializándos e en est a ár ea, de las qu e
hem os coment ado ant eriorment e dest acan Blaulabs y Carriot s, son dos empr esas que se el
Agricultura Inte ligente
A pesar de que le est á cost ando arr ancar en est e medio, pr obablem ent e por ser un ár ea en
el que la evolución t ecnológica nunc a ha sido una prioridad, sí que se est á intent ando
revolucionar la f or ma en la que trabajan los agricult or es. Por ejem plo t enem os una empr es a
Española Libelium, que comercializa las placas W aspmot e que est án apost ando por la
Agricult ura int eligent e. Sus aplicaciones van desde monit orizar los cultivos, herr amient as de
soport e par a la t oma de decisiones, contr olar aut omát icament e riego, pr ot ección de heladas,
fertilización. La agricult ur a int eligent e se convertir á en el campo de aplicación más import ant e
en los paí ses pr edominant ement e agrí cola.
Wearables
Son dispositivos de consum o, en la act ualidad est án t omando una gr an popularidad, debido
al crecimient o del sect or. Encontramos pulser as que nos monit orizan dur ant e t odo el dí a y
nos dicen los paso que hem os andado y las calorí as consumidas, relojes int eligent es que se
conect an con nuestr o Smart phone, en el ámbit o deportivo t ambién hay un mercado al alz a
desde r elojes que monit orizan nuestr o pulso, hast a nuestra cadencia a la hor a de correr..
Empr esas como G armin con su pr oduct o Vivof it que es una pulser a que monit oriza los pasos
que dam os al cabo del dí a y a través de una web podem os visualizar una gr an cant idad de
dat os como dist ancia r ecorrida, calorí as quemadas.[ 7]
4.6 Com o Func iona y Lim itanc ias
Los G at eways proporcionan la infr aestruct ur a de enr ut amient o par a la comunicación a través
de dispositivo dif er ent e subr edes, así como entre el disposit ivo r edes y la nube. Lo que hac e
que las puert as de enlace en el espacio de la IOT dist int a de puert as de enlace tradicionales
Los dat os transmit idos por los disposit ivos de bor de son nor malment e som et idos a análisis
en la nube; Sin embar go, dada la gr an cant idad de dat os gener ados de los sensor es es
dem asiado car o par a transmitir t odos los dat os en br ut o a la nube y r ealizar analíticas
centr alizadas. En consecuencia, las puert as de enlace son r esponsables de la ident ificación
de inf ormación utilizable a partir de dat os en br ut o, la r ealización de análisis locales, y
transmit ir el r esult ado a la nube cuando necesario; correspondient ement e, t ambién son a
menudo r esponsable de traducir los r esult ados de análisis de dat os en las decisiones de
contr ol de los dispositivos de bor de, por ejem plo, si los dat os sensoriales son la t emperat ur a
Los dat os y la analítica ident ifica f uego, ent onces el mitigación de acción puede ser par a
act ivar los disposit ivos responsable de la lucha contr a incendios.
4.7 Los Serv idores De La Nube
O t ambién llamados centr os de dat os son el principal caballo de bat alla de la comput ación en
la IOT ecosist ema. La nube proporciona almacenamient o compartido, inf ormación, y la
pot encia de cálculo de la IOT ecosist ema. Par a aplicaciones tí picas de la IOT, la nube r ecib e
inf ormación sensorial desde el bor den dispositivos a través de enr ut ador es y puert as de
enlace, y llevar a cabo ext ensos análisis par a extraer útil inf ormación. La inf ormaci ó n
gener ada puede ser ut ilizada post eriorment e par a desarrollar at enuant e acciones, como en el
4.8 Web de las cosas
Com o se discut ió ant erior ment e, la estruct ur a de la IOT es una conect ividad infraestruct ur a
par a objet os o "cosas" a comunicarse entr e sí en el am plio ecosist ema de miles de millones
de dispositivos. La Rueda del Tiempo se ref iere a las aplicaciones y soft war e estilos
ar quit ect ónicos en la part e superior de la IOT: la principal pr eocupación es la de incor por ar
física objet os en la infraestruct ur a de la IOT, pr oporcionando ellos API, y la int egración y
reut ilizarlos en varias aplicaciones de IOT. La f unción de la Rueda del Tiempo en el
infraestruct ura de la IOT es análoga a la de la solicit ud capa en la pila OSDI de la Int er net.
Por ejem plo, algunos de los escenarios de la IOT requier en la int er acción en tiempo real
entr e las cosas, sino el desarrollo de aplicaciones puede implicar una int er acción muy
compleja de un núm er o de prot ocolos y ambient es; el objet ivo de la Rueda del Tiempo es
pr oporcionar herr amient as y API s par a f acilit ar t al desarr ollo. La Rueda del Tiempo s e
construye r eut ilización. Los est ándar es web exist ent e, por ejem plo, JSO N, HTTP, REST,
W ebsocket s, etc. Tenga en cuent a que est as t ecnologí as f uer on cr eados principalment e par a
or denador es de sobr em esa; la int egr ación est as capacidades par a dispositivos em bebidos y
finalment e a la virt ualización de los objet os físicos es un import ant e ár ea de ext ensión.
Terminam os est a sección con una discusión de uno principales limit aciones par a la IOT, l a
necesidad de una gr an r ed abor dar el espacio par a manejar el aum ent o de las conect ad a
Disposit ivos. Com unicación a través de I nt er net pasa a través de pr ot ocolo de I nt er net (IP), y
requier e una dir ección distint a par a la com unicación disposit ivos. El IP dominant es en la
act ualidad es I Pv4, que er a introducido por ARPA NET en 1983. Des af ort unadam ent e, I Pv4
ut iliza dir ecciones de 32- b, que per mit en solam ent e 4. 3 mil millones de dir ecciones únicas
que lo hace inadecuado par a la IOT. Est o ha llevado al desarr ollo y despliegue de un
mét odos de asignación de direcciones, y las inst alaciones apoyo a la movilidad y la
seguridad del dispositivo. En Por otro lado, IPv4 e I Pv6 no est án diseñados par a ser
int er oper ables, haciendo una transición suave en la escala de la I nt er net un r et o. Est o ha
llevado a la creación de varios mecanismos de transición que per mit en la comunicación entr e
IPv4 e I Pv6 anf itriones. Finalment e, IPv6 es difícil de usar par a dispositivos de baja pot encia,
por ejem plo, se supone que el dispositivo est ar á disponibles per manent ement e, mient ras que
en baja pot encia dispositivos deben r educir la cant idad de tiempo activo par a conserv a
ener gí a. Par a hacer frent e a est o, otro prot ocolo llamado I Pv6 a través de baja pot encia de
ár ea personal inalám brica r edes ( 6LoW PAN) est á diseñada par a los disposit ivos de baj a
pot encia. En particular, se def ine cabec er a mecanismos de compr esión y encaps ulación par a
Los paquet es I Pv6; est o per mit e su transmisión a través de I EEE 802. 15. 4 redes que per mit e
la conect ividad a I nt er net a velocidades de dat os bajas adecuadas par a baja pot encia de los
dispositivos.[ 8]
4.9 Software
Mientr as que la IOT puede conf iar en la infraestruct ura de har dwar e exist ent e en gr an
medida, el nuevo soft war e debe ser escrit o par a apoyar la int er oper abilidad entre numer osos
dispositivos het er ogéneos y la consult a de los dat os gener ados por ellos.
El middlewar e IOT incluir á un gr an númer o de het er ogénea disposit ivos que gener a n
enor mes cant idades de variables dat os. El middlewar e de la IOT se encuentr a entre el IOT
de har dwar e y de dat os y las aplicaciones que los desarr ollador es cr ear par a explot ar la IOT.
Por lo t ant o, la IOT middlewar e ayuda reunir una mult it ud de dispositivos y dat os de un a
maner a que per mit e a los desarr ollador es crear y desplegar nuev os IOT servicios sin t ener
que escribir código dif er ent e par a cada tipo de f or mat o de dat os o dispositivo. Muchos
invest igador es han propuest o el uso de sem ánt ica middlewar e par a int erpolar las difer ent es
clases de dispositivos la comunicación a través de dif er ent es f ormat os de comunicación.
El modelo semánt ico nor malment e utiliza XML y ont ologí as par a est ablecer los met adat os y
el significado necesario par a apoy ar int er oper abilidad (Aber er et al 2006;. Góm ez-Goiri y
López- de-I piña 2010; Huang y Li 2010a; Song et al.(2010).
Al igual que la web sem ánt ica, middlewar e semánt ica pret ende cr ear un marco común qu e
per mit e el int ercambio de dat os e int ercambio a través de dispositivos, aplicaciones
distribuidas y ubicaciones. Buscando navegador es act uales y los mot or es de búsqueda s e
diseñado par a mostr ar cont enido web y el í ndice r elat ivament e est able. Sin embargo, los
objet os de la I oT will ser móvil, dinámico, y la volunt ad gener ar cant idades masivas de
Por lo t ant o, exist e la necesidad de un navegador de la IO que es capaz la ident ificación de
objet os int eligent es, descubriendo sus servicios y int er act uar con los objet os (G arcí a-Mací as
et al. 2011), así como un mot or de búsqueda de la IO que es capaz de buscar la cambiand o
rápidam ent e la inf ormación gener ada por los objet os habilit ados par a la IO (Ost ermaier et al.,
2010).[ 9]
4.10 IOT Para Autom óviles, Vivie ndas, Edificios, C uida dos De Salud y Plantas
Industriales
La IOT pr evé un aut o-conf igur ación, la r ed de adapt ación y complejo de int erconexiones de
las "cosas" a través de I nt er net adem ás del uso de la norma pr ot ocolos de comunicación.
El int erconect ado las cosas tienen física o r epr esent ación virt ual en el mundo digit al, sensor /
accionamient o capacidad, una capacidad de pr ogr amación f unción y est amos único de
ident ificación.
La r epr esent ación cont iene inf ormación, incluyendo la cosa de ident idad; est ado; ubicación; o
cualquier otro negocio, social o privada inf or mación r elevant e. Las cosas ofrecer servicios,
con o sin la int ervención hum ana, a través de la explot ación de ident ificación única, capt ur a
de dat os y comunicación, y la capacidad de accionamient o. El servicio es explot ado a través
Del uso de int erf aces int eligent es y se pone a disposición en cualquier lugar, en cualquier
mom ent o, y por t omar a la seguridad en consider ación. Est as def iniciones se centr an en l a
tecnologí a desde la perspect iva de las aplicaciones, la IOT soluciones est án siend o
aut omoción y otros vehí culos, cuidado de la salud, y ejemplos dest acados de infr aestruct ur as
el último se incluyen las r edes int eligent es, ciudades int eligent es y sist emas de transport e
int eligent es. Las consider aciones que mot ivan en est os y otros dominios son la eficienci a
ener gét ica y la product ividad, la seguridad y la seguridad, y comodidad y conveniencia.[10]
Figura 3. Control industrial IOT.
4.11 Planta De Tratam iento Térm ico De Leche
El trat amient o t ér mico tiene como pr opósit o f undam ent al destruir los micr oor ganismos
pat ógenos pr esent es en la leche a través del calor. Se consider a una de las oper aciones
básicas puest o que per mit e pr olongar el tiempo de vida útil de la leche y sus derivados. Es
así que el trat amient o t érmico es destinado principalment e a reducir el cont enido microbia n o
y en ese sent ido, es import ant e que cumpla con requisit os como:
• El % de micr oor ganismos eliminados debe super ar el 99% y si se trat a de pat ógenos
• El trat amient o t ér mico que se aplique debe ser el más adec uado; de maner a, que el
aliment o conserve en la mayor medida posible el valor nutricional de est e así como sus
car act erísticas sensoriales. Así como t ambién en sus car act erísticas fisicoquí micas.
• La rent abilidad del sist ema debe ser bast ant e f avor able y la inversión en equipos lo
más bajo posible.
Según lo ant erior, Spr eer et al. (1975) afirma que es import ant e t ener en cuent a los
siguient es par ám etr os en la leche cuando es somet ida a trat amient o t érmico:
1. Temper at ura y tiempo del calent amient o
2. Tipo y númer o de micr oor ganismos
3. pH de la leche
4. Movimient o de la leche y velocidad de la transmisión de calor en los equipos.
Se tiene que la r elación entr e la t emper at ur a y el tiempo de calent amient o es logarítmica en
lo ref er ent e a la destrucción de micr oor ganismos. En ese sent ido, Spr eer et al. (1975)
manifiest a que si la t emper at ur a se eleva en 10ºC, la car ga micr obiana desciende en 1/ 10 del
valor inicial.
Es import ant e consider ar que la calidad higiénica de la leche cruda que ingr esa a la plant a,
debe ser contr olada a través de las pr uebas de calidad que se hacen en la r ecepción de la
azul de met ileno especialment e. Lo ant erior, gar antiza que el tiempo y la t emper atur a de
calent amient o seleccionado en la plant a es el más adecuado. En ese sent ido, no es
convenient e modificar las t emper at ur as y tiempos por más alt as o pr olongados por que
pueden darse modificaciones en la estruct ur a y composición de la leche. Est os cam bios
pr ovocan especialment e modif icaciones en las sust ancias nitrogenadas, sales miner ales y
cont enido vit amí nico.
A cont inuación se muestr an los dif er ent es sist emas de calent amient o relacionando la
temper at ur a y el tiempo de trat amient o t érmico.
Tabla 1. Tem peratura vs tiem po planta de proceso termico (leche).
4.11.1 Sistem as de calentam iento
Es evident e que el sist ema de trat amient o de la leche depende de la calidad higiénica e l a
leche cr uda y del dest ino que se le dé a la leche. En ese sent ido, por ejem plo es usual que
en la f abricación de quesos frescos en las pequeñas industrias se emplee bajas
temper at ur as y lar go tiempo ( 65ºC dur ant e 30 minut os) ut ilizando una mar mit a de dobl e
camisa y en ese caso es f undam ent al que se cumpla con una muy buena calidad higiénic a
reducida posible. En las gr andes empr esas se utilizan past eurizador es de placas por el
menor riesgo de cont aminación y la mayor seguridad que se tiene en el proceso;
ent endiendo que los volúm enes de pr oducción son mayor es de 10. 000lt por bache de
pr oducción y los riesgos de cont aminación trabajando en sist emas abiert os son gr andes. A
cont inuación se pr esent an los sist emas de calent amient o exist ent es más adelant e se
det allar a el f uncionamient o de los equipos ut ilizados par a est e propósit o.
4.11.2 Pasterización baja o lenta
Est e sist ema r esponde de mejor maner a a la conservación nutricional de la leche per o el
ef ect o ger micida no es muy ef icaz cuando la leche llega con una car ga microbiana alt a a la
plant a. De otra part e, las inst alaciones ocupan bast ant e espacio con limit ada capacidad de
past erización por bache lo que hace que se consider e un sist ema no t an r ent able. La
temper at ur a de trat amient o t érmico es de 63 a 65ºC dur ant e 30 minut os. Se utilizan tanques
de doble camisa pr ovist os de agit ador y t ermóm etr o. Por el int erior de la doble camisa circul a
el fluido calef act or y el refriger ant e.
4.11.3 Pasterización Rápida
Es el sist ema que se emplea con mayor frecuencia pues los cambios en las estructur as de
las pr ot eí nas no son t an not ables así como la pr ecipit ación reducida de sales y la f osf at as a
alcalina son inact ivada. Est e sist ema es uno de los más económicos por cuant o no requier e
de trat amient o t érmico es de 71 a 74ºC dur ant e 40 a 45 segundos. La past erización rápida s e
realiza en un past eurizador de placas.
4.11.4 Pasterización alta
Est e sist ema es pr ef er ent e por su elevado ef ect o ger micida; ent onces, es ideal ut ilizarlo
cuando la calidad higiénica de la leche cr uda es def icient e. Sin embar go, las modificaciones
fisicoquí micas en la leche tienen un mayor ef ect o. En ese sent ido, Spr eer et al. (1975) dic e
que es posible que se dé la coagulación del 20% de la albumina y globulina. La capac idad de
formación de gr asa en la leche t ambién se ve disminuida por cuant o hay desnat uralizaci ó n
de la euglobulina de los glóbulos gr asos. De otra part e, se tiene que la caseí na no se af ect a
por encima de t emper at ur as del or den de los 120ºC; sin embar go, la t emper at ura de l a
past erización alt a af ect a el tiempo de coagulación de la leche en los procesos de queserí a,
también se tiene una mayor precipit ación de sales como el f osf at o cálcico que incr ement an l a
cant idad de residuos sólidos en las superficies de las placas de los int ercam biador es de
calor. La t emper at ur a de trabajo en la past erización alt a es de 85ºC dur ant e un tiempo de 8
segundos.
Uno de los controles que se llevan en plant a con el fin de verificar el manejo adecuado de
temper at ur as y tiempos de trabajo corr esponde a la valor ación de la enzima per oxidasa la
cual se inactiva a 85ºC. En ese sentido, en los sist emas de past erización alt a la pr ueba par a
la det ección de la enzima per oxidas a debe ser negat iva. Por su part e la pr esencia de enzi m a
fosf at asa alcalina es sí nt oma de que se t uvier on def iciencias en el manejo de t emperat ur a y
4.11.5 Ultra pasterización
También denominada UHT. La r educción de la car ga micr obiana es bast ant e elevada por la
acción de una alt a t emper at ur a en un breve espacio de tiem po. Siendo la t emper at ura entr e
135 hast a 150ºC por un tiempo de 2 a 8 segundos. Se tiene que las modificaciones
fisicoquí micas se suceden en igual pr opor ción a las que se dan en la past erización alt a. La
ultra past erización se emplea en la pr oducción de leche como bebida y de leches
saborizadas; los cost os de inst alación son más elevados que par a los sist emas de
past erización r ápida y alt a por el consum o de ener gí a y el gr ado de aut omat ización. La
siguient e imagen muestra un sist ema de ultra past erización [ 11]
Figura 4. Pasteurizador de flujo continuo leche.
4.12 Planta Térm ica De Integra
En la act ualidad la educ ación en ingenierí a lleva al est udiant e a t ener bases teóricas
de ellos no han t enido ningún tipo de cont act o con la industria o por lo menos un
acercamient o con est a. Algunos habr án observado un pr oceso industrial en una visit a
técnica, per o sin la realización de alguna pr áct ica, ya que serí a muy cost oso par a la empr es a
tener un proceso par a que los est udiant es puedan int er act uar con los equipos e
instrument os, por lo que hace f alt a algo que los acer que un poco a los sist emas de contr ol
con los cuales van a t ener cont act o. Exist en equipos didáct icos en el mercado,
especializados en alguna part e del pr oceso industrial, per o algunos carecen de un enf oque
cercano a la realidad, adem ás de no involucr ar t odo el pr oceso, o la mayor part e de él, desd e
los instrument os y act uador es, hast a el contr ol y sist ema de super visión.
La necesidad de los est udiant es de t ener algún cont act o con los sist emas de control en l a
industria dur ant e su pr oceso educat ivo, ant es de entr ar en el ámbit o labor al par a
familiarizarse con la realidad, hace que se requier an sist emas didáct icos de pr ocesos de
contr ol industrial, que involucr en desde la instr ument ación, el contr ol, hast a el sistem a de
supervisión, par a poder int eract uar con un pr oceso real de ingenierí a a través de pr ácticas de
labor at orio.
El diseño de est e pr oyect o brinda una nueva herr amient a a los docent es en el ár ea de
Contr ol e I nstr ument ación par a acercar a los est udiant es en las implem ent aciones de
sist emas aut om át icos, mejor ando las compet encias en dichos campos y mostrando una
panor ámicas más clar a de los pr ocesos industriales.
El desarr ollo de una solución educat iva par a sist emas SCA DA per mitirí a que los est udiant es
se vean más f amiliarizados con los pr ocesos industriales r eales dur ant e su pr oces o
idoneidad t écnica de los est udiant es, lo que les per mit e una mejor ubicación en un ent or no
labor al. [ 12]
Figura 5. Actuadores planta térmica integra.
Figura 6. Sensores de tem peratura planta térmica integra.
5. Metodología
Se propuso un sist ema que per mit ió monit orear las variables de la plant a desde int er net,
plant a. Con ayuda de una W ebhook las variables se visualizar on por medio de slides y
gr af icas de compar ación entr e T0 vs set point y una gr áf ica por T3.
En segundo lugar, se diseñó un SCA DA en donde f uer a posible la act ivación y
desact ivación de los act uador es de la plant a remot ament e.
En t ercer lugar, se cr eó una advert encia que nos det alla si las ór denes dadas por el oper ario
llegar on a la plant a o si por el contrario se per dier on en el int ercambio de dat os, est o se logr a
mediant e la t ecnologia IOT del particle phot on.
Se emplear on pr ogr am as de gr abación por macr os, que se act ivan después de recibir un a
or den dada por el usuario.
Los dat os de int er net f uer on entr egados por medio de un celular que r esult o muy útil ya que
si exist e una pér dida de conexión podr em os obt ener el contr ol remot o del celular ( baj o
crit erios de seguridad por per dida de conexión).
Se implem ent ó un relé par a el pr endido y apagado del PLC, dando a conocer un ejem pl o
análogo del int er net de las cosas.
Finalment e se inst aló una cámar a con el fin de mostrar mediant e streaming el pr oceso del
contr ol y las circunst ancias en que se encuentr a físicament e la plant a y la oper ación de la
Figura 7. Interfaz gráfica rem ota (HTML).
6 Montaje expe rim ental
6.1 Planta Térm ica de Integra
Es una plant a de simulación industrial, su objet ivo es la supervisión y el contr ol de las
variables de Tem per at ur as y caudal, mediant e un sist ema de contr ol ( pr oporcional, int egr al
En conjunt o con el pr ogr am a de supervisión gr afica de labview se obt iene un cont rol par a
hacer dif er ent es pr ácticas en un ambient e industrial, pues cuent a con un PLC como bas e
centr al del pr oceso, que se comunica por pr ot ocolo modbus RS232.
car act erísticas las que básicam ent e det erminan las pr opiedades t écnicas de medida del
sensor. El incr ement o de la r esist encia de la PT 100 no es lineal per o si cr ecient e y
car act erístico del plat ino de t al f orma que mediant e t ablas es posible encontr ar la
temper at ur a exact a a la que corr esponde. Nor malment e las sondas PT 100 industriales se
fabrican encapsuladas en la misma f or ma que los t ermopar es, es decir dentro de un tubo de
acer o inoxidable u otro mat erial (vaina). En un extremo est á el elem ent o sensible (Sensor
RT D) y en el otro est á el t er minal eléctrico de los cables pr ot egido dentro de una caj a
redonda de aluminio (cabezal).
Dependiendo de la f orma de construcción, la part e bobinada de las PT 100 en f orma de hilo o
cint a de platino, sensible a la t emper at ur a, va encapsulada en un cuer po cer ámico o de
vidrio, o bien se encuentra como fina capa sobr e una plaquit a cer ámica. Los t erminales del
elem ent o de medida est án unidos a la part e r esist iva activa de f orma que r esist an a las
vibr aciones. En el caso de las PT 100 múltiples, las bobinas r espect ivas se ident ifican por el
dif er ent e largo de los par es de t er minales. El principio act ivo de las PT 100 es la modificación
elem ent o ext endido, la PT 100 r ecoge el valor medio de la t emper at ur a exist ent e a toda s u
longit ud [ 13].
Figura 8. Sensor term ocupla Pt100.
6.2.2 Bom bas Hidráulicas
Una bom ba hidr áulica es un medio par a conv ertir ener gí a mecánica en ener gí a fluida o
hidr áulica. Es decir las bom bas añaden ener gí a al agua.
Bom bas de engr anaje int er no
En una bom ba de engr anaje int er no hay un espacio mí nimo entre los dient es de engr anaj e
de la part e superior y la part e del f ondo de la caja entre los dient es que se int ercalan. El agu a
entr a y es atr apada entr e los dient es de engr anajes llevando el fluido hacia el lado de alt a
pr esión, donde es comprimida y enviada hacia af uer a a través del espacio entr e los
Figura 9. Bom ba hidráulica engranajes.
6.2.3 Rele industria l 11 pines
Un r elé es un dispositivo electrom ecánico que nos per mit e la conmut ación de una lí ne a
eléctrica de media o alt a pot encia a través de un circuit o electrónico de baja pot encia. La
principal vent aja y el mot ivo por el que se usa bast ant e en electrónica es que la lí ne a
eléctrica est á complet ament e aislada de la part e electrónica que contr ola el r elé. Es decir,
podemos constr uir un circuit o electrónico ( un t emporizador, una f ot océlula, et c.) y, a través
de un r elé, contr olar cualquier tipo de apar at o conect ado a la red eléctrica.
Un r elé est á compuest o por una bobina, una armadur a met álica y un gr upo de cont actos qu e
pueden ser conm ut ados a través de un campo magnét ico gener ado por la bobina.
Cuando el pulsador hace cont act o, pasa corrient e eléctrica por la bobina y por lo tant o s e
cr ea un campo magnét ico. Est e campo magnét ico atrae la armadur a que, acercándose al
Figura 10. Relé industrial 11 pines.
6.2.4 PLC Delta Electronics DVP-12SA
El PLC de Delt a Electronics DVP-12SA, que cuent a con 8 entradas digit ales y 4 salidas
digit ales, comunicación RS232 y RS485 par a pr ogr amación y com unicación ( es compat ibl e
con MO DB US); par a las variables análogas se utilizó el módulo de expansión DVP-06XA el
cual cuent a con 4 entr adas análogas 4- 20mA ó 0- 10V y 2 salidas análogas 4- 20mA ó 0- 10V
[4].
6.2.5 Tablero de control
La plant a t érmica de int egr a cuent a t ambién con instrument os como la r esist encia de
calef acción, dos t anques de almacenamient o de agua, int ercambiador de calor, f uent e de
poder, variador SEW, f uent e de 24V DC t abler o de control, enfriador r adiador, además de
muchos otros, los cuales se pueden ver det alles de su calibr ación contr ol y manejo en la
monogr afí a Car ol [ 12].
Figura 13. Planta térm ica del grupo (integra).
6.3 Interfaz Grafica Labv iew
Su int erf az gr áfica, est á pr ogr amada en labview. En ella muestr a t odos sus par ám etr os
contr olables, t emper at ur as, caudal, pr esión, variaciones, alert as, mediciones de nivel del
agua en el t anque de calef acción, velocidad del variador, gr áficas y contr ol PI D. Además de
fórmulas que per mit en la modif icación de las const ant es PI D que han sido pr obadas en
Figura 14. Interfaz gráfica labview.
7. IOT Laboratorio Rem oto
En el IOT labor at orio remot o se r epr ogr am ar on los pr ogr amas de control, progr am ación del
PLC y de int erf az gráf ica labview, Además de pr ogr amación del micr ocontr olador IOT, código
HT ML JavaScript y soft war e de macr os de progr am ación.
Con el fin de poner una expansión de est a plant a a int er net, se cr eó un mini-scada en HT ML.
Su pr opósit o es mostrar una int erf az en donde el oper ador pueda monit or ear las difer ent es
temper at ur as e int er act uar con los dif er ent es act uador es, manualment e com o
aut omat icam ent e, creando así un labor at orio remot o en el cont ext o IOT.
Est á diseñada par a que t odas sus visualizaciones sean accesibles de f orma inmediat a y t odo
en una misma pant alla, ot or gando asi el contr ol y supervision en una int erf az amigable par a
Figura 16. Diagram a de bloques IOT.
7.1 Program ación En Labview
El pr ogr ama se diseñó en el siguient e or den:
• Pr ogr amación del puert o serie visa RS232
• Export ación de las variables.
7.1.1 Program ación Del Pue rto Serie Visa RS232
El particle phot on (micr ocontr olador IOT) es conect ado al comput ador por medio del puert o
USB, pr ot ocolo RS232, de est a r ef orma se export o t odos los dat os de los sensor es de la
plant a a int er net. Se utilizó la herr amient a visa y se conf igur o el puert o CO M, velocidades,
paridad, puert o, así se pudo hacer el reconocimient o del particle phot on desde labview.
7.1.2 exportación de variables
La herr amient a F or mat I nt o String es una f unción de labview que per mit e dar f or mat o a un a
cadena de car act er es agr upados, de est a f orma se conf igur o el f ormat o de la cadena string a
ser mandada por el puert o de com unicaciones RS232.
7.1.3 Lectura de los datos de envió de l m icrocontrolador particle photon (rangos )
Est e es el punt o clave del pr oyect o. Cuando el particle phot on, recibe una or den de int er net,
la transf orma en un car áct er ASCII (núm er os) que son enviados por el puert o serie, labvi e w
se encar ga de reconocerlo y dependiendo de la conf igur ación de la herr amient a I n Rang e
and Coerce r econoce est e núm er o que enví a a la herramient a Mat ch Tr ue/F alse String.
La combinación lógica se act iva después de que la f unción Mat ch Tr ue/F alse String
reconozca el núm er o, como r esult ado obt enem os el control, desde el encendido de la plant a
hast a el pr endido y apagado de dos act uador es al mismo tiempo sin err or es de com binación.
Tiene adem ás bot ones boléanos que indican al usuario si la señal de int er net llego o si por el
Muchas otras f unciones f uer on necesarias par a construir la estruct ur a de pr ogr amación baj o
la vent ana labview.
Figura 17. New interface labview.
7.2 Program ación particle photon (IOT m icrocontrolle r)
El particle phot on es un micr ocontr olador IOT, quier e decir que brinda conexión direct a a
int er net. Est á diseñado explí cit ament e par a conect arse a int er net sin necesidad de módulos
WIFI o algún otr o tipo de módulos de expansión. A dif er encia de la gr an cant idad de
micr ocontrolador es del mercado, el particle phot on int egr a de f ábrica una t arjet a WIFI ya
conf igur ada que le per mit e conect arse a cualquier modem con pr ot ección W EP, WPA,
WPA2, WPA2/ PSK, mediant e comandos enviados a través del puert o de comunicaciones
CO M.
Los punt os f uert es y f avor ables de est e micr ocontr olador es que no neces ariament e se tien e
que cr ear un dominio o host en int er net par a transmitir y mostrar la inf ormación r ecogida por
el particle phot on. De igual maner a, no se tienen que conf igur ar los puert os del modem qu e
pr ovee su conexión, pues posee un servidor que brinda soport e direct o a sus conexiones en
la red.
Por último, est e micr ocontr olador brinda la utilidad de poder conect arse a otras páginas
secundarias llamadas webhooks dashboar ds, que tienen com o finalidad mostrar de un a
maner a amigable al usuario, los dat os que se r eciben desde su particle phot on. Por est o se
llama t ecnologí a IOT.
Nuestro particle phot on se pr ogr am a bajo el lenguaje C y C++ muy similar al ar duino, de est a
En el código del particle phot on se pr ogr am ó 2 cosas principales, la primer a leer el puert o
7.2.1 Lectura del puerto COM (recibiendo los datos de la bview y enviándolos a
internet)
Est a progr am ación tiene com o fin, recibir los dat os de labview, son 5 sensores de
temper at ur as puest os en dif er ent es posiciones de la plant a. El código se encar ga de separ ar
el string de car act er es que enví a labview en 5 variables doubles o float, de est a for ma se
obt iene tres núm er os ent er os separ ados por com as par a cada variable, con el fin de obt ener
una mejor precisión de t oma de t emper at uras. Una vez t omada los dat os de lect ur a se dej a
pasar un tiempo de apr oximadament e 2 segundos haciendo r ef er encia al r efresh de la págin a
de int er net, es decir cada 2 seg después de t omar la lect ur a del puert o CO M refr esque la
página de int er net a la cual se est án enviando los dat os..
7.2.2 Escritura de caracteres en el puerto COM dependiendo de la señal dada desde
internet
La int erf az web tiene varios bot ones, al oprimir alguno de ellos, se enví a una señal, est a
señal es realment e una palabr a que se conect a a la I D única y acces t oken del particl e
phot on. Cuando el particle phot on est á conect ado a int er net, est e se encar ga de ent ender la
el puert o CO M mediant e RS232. Cada bot ón tiene una palabr a al igual que t odas sus
combinaciones posibles.
Adem ás de est as conversiones, t ambién tiene la pr ogr amación de modificar difer ent es
par ámetr os de la página o webhooks a la cual se est á llevando los dat os de lect ur as.
Figura 19.Codigo estructura de programacion particle photon.
El código se diseñó en block de not as, sin ningún pr ogr am a de edición de código HT ML o
diseño web. En él se incluyen libr erí as o comandos de JavaScript que ayudan a visualizar de
maner a más gráf ica y dinámica la int erf az, ayudando al usuario a t ener más dominio, tiemp o
respuest a y supervisión de lo que est á pasando con la plant a en tiempo real.
La página WEB es bast ant e segur a. Par a su acceso, es necesario t ener el archivo HT M L
(que se encuentra alojado en los servidor es de car ga y descar ga). De igual maner a, s e
necesit a t ambién, un usuario y contr aseña (login) par a poder acceder a la supervisió n
remot a de la plant a.
Las t emper at uras más import ant es como lo son T 3 y T0, set point, se visualizan de difer ent es
formas, además de cont ar con un video t ut orial incluido de su manejo y los pr ogr amas de
contr ol del labor at orio remot o manual/ aut omát ico, en el cual el usuario puede seguir par a
hacer un labor at orio remot o.
Nos brinda un contr ol t ot al, amigable y dinámico de las t emper at ur as a super visar y los
Figura 20.Página web HTML.
Figura 21.Program ación HTML JavaScript.
7.4 procedim ientos de experim entación
Es un diagr ama de flujo en donde el usuario puede seguir los pr ogr amas de control, en
conjunt o con la amigabilidad de la int erf az gr áfica, se alert a al usuario en tiempo real del
est ado de la plant a gr acias a su dinamismo de imágenes. Con est o se cumple t ambién un o
Figura 22.Procedim ientos de experim entación, diagrama de flujo.
7.5 Program ación software m acros
Las macros son trucos de pr ogr amación, o explí cit ament e, pr ogr amas que ayudan a la
int erf az gr áfica de labview al mom ent o de accionar una or den det erminada desde int er net.
Fue necesaria su implem ent ación debido a que al mom ent o de colocar un relé par a el
pr endido y apagado r emot o de la plant a más explí cit ament e el PLC, causaba un a
desconexión al comput ador que controla la plant a y no se r econocí an las señales del
pr ot ocolo modbus, pues se gener aba un err or y par a poder r epar ar ese error, er a necesari o
Los pr ogr amas macr os suprimen est e pr oblema ya que int er act úan dir ect ament e con la
int erf az de Windows y como no est án sujet os a labview, reconoc en la or den desde el puert o
serial de un caráct er ASCII, y lo transf orman en una or den de int erf az o seguimient o de
punt ero y clicks, pr eviament e grabados.
El objet ivo de los pr ogr amas macr os, es frenar el pr ogr ama labview just o ant es de apagar el
PLC r emot ament e, y act ivar el St art de labview, just o después de prender el PLC.
7.6 Im plem entación de un re le encendido y apagado rem oto del PLC , planta y añadido
cám ara web (team viewer)
Finalment e se diseñó un sist ema que per mitier a pr ender t oda la plant a, con bom bas, fuent es
y variador es con un solo bot ón, per o est o requerí a un cont act or que por f alt a de pr esupuest o
no se pudo implem ent ar, así que en lugar de él se colocó un rele de act ivación de 5V 220A C
10A cuyo pr opósit o es simular el encendido y apagado de la plant a per o solo mediant e el
encendido y apagado del PLC, mediant e la int err upción de su volt aje de aliment ación en l a
fuent e de 24V DC.
Se colocó una cámar a al frent e del comput ador maestr o y se cr eó una sesión por
videollamada, de est a f orma se superviso y verifico si ef ectivament e las or denes y datos s on
los correct os con los que se est án enviando y observando r emot ament e. Se puede verificar
fallo. Est o últ imo se cambió, finalment e, por el contr ol de la pant alla r emot a del progr am a
team viewer.
8. Cronología y Sucesos
Se com pr endió el manejo de la plant a de int egr a, cuidados y pr ecauciones, pr uebas y
result ados que se obt ení an al moment o de manejarla localment e.
Se desarr ollar on pr ogr am as f áciles par a la compr ensión de las f unciones y pr ogr amación del
micrcocontr olador IOT. De est a f orma se desarr olló un progr am a que me mostrar a una
lect ur a de dat os par a el envió r emot o a int er net, así como un contr ol remot o.
Se r econfigur o el pr ogr ama pr eviam ent e cr eado en labview y se cr eó un nuev o progr am a
que me dier a soport e a mi micro par a poder recibir y mandar los dat os necesarios.
Mientr as se probaba el f uncionamient o del particle, se diseñó un esquem a web pr ogramado
en código HTML, se acom odar on imágenes, bot ones y núm er os HT ML (Partiendo de
ejem plos pequeños se f ue cr eando uno más gr ande poco a poco).
Culminando est e pr oyect o, se hicier on pr uebas de err or es, corr ecciones y la implement aci ó n
final de un módulo rele que me daba el encendido y apagado rem ot o de la plant a o más
exact ament e del PLC.
Se pr obar on distint os pr ogr am as de gr abación por macr os, sin la int errupción del est ad o
per o finalment e se ut ilizó el progr am a t eam viewer que f ue más rápido en la comunicación de
streaming, per o que solo trasmit e la pant alla del monit or (int erf az gr áfica de labview).
9. Inconvenientes o Retrasos
Se tuvieron que hacer varias cosas que no estaban pretendidas dentro de este proyecto.
Fueron diversos errores al momento del desarrollo de este proyecto.
• No funcionamiento del enfriador (no sol).
• Algunas variables no coincidían con la programación de labview (sol).
• Error de conexión al modbus (sol).
• Reprogramación del PLC (wplsoft) (sol).
• Mantenimiento de la planta de integra (cambio de agua, destrabarla) (sol).
• Error del sistema PID de temperaturas (sol).
• Error del sistema PID del caudal (no sol).
• Planta en mal estado interno (oxidación) (no sol).
• Planta muerta por conexión de una línea en el tablero de control (sol).
• Primer servidor IOT (fathym server) muerto (sol) [17].
10. Instrucciones de uso
Par a ver su manejo det allado, bot ones de encendido, apagado, activaciones de act uador es y
visibilidad de las t emper at uras y valor es por f avor consular el videot ut orial:
11. Conc lusiones
A est a f echa la nuev a t ecnologia IOT tiene muchos alcances aplicaciones, t ant o de
negocios com o seguridades y monit oreo, es f ácil saber que se tiene que t omar
muchas precauciones de seguridad al mom ent o en que se somet en a int ernet.
En el mom ent o en que se junt an una t ecnologia IOT y un sist ema electrónico industrial
se abr en dif er ent es puert as de como la supervisión, agilidad, mant enimient o, contr ol,
fiabilidad y amigabilidad al oper ador.
Aunque f uer on varios daños que r etrasar on el pr oyect o, se pudier on r epar ar los
dif er ent es pr oblemas y culminar apr opiadam ent e el proyect o, cumpliendo con los
objet ivos mencionados.
Se pr et endí a conect ar físicament e los sensor es y act uador es al particle phot on si n
est ar pr esent e un com put ador, per o no f ue posible su conexión, debido a que el
sist ema est á bajo un lazo de corrient e cerrado y los sensor es est án conect ados por
medio conversor es de 4- 20mA al PLC, al colocar el particle phot on se cr eaba u n
acople de impedancias que finalment e t erminaba en una medida f alsa o un err or.
Los progr am as de contr ol por macr os, son pr ogr am as de alt a eficiencia que gr abados
par a que r econozcan or denes seriales, pueden abrir gr andes opciones de
opt imización o contr ol, además de muchos alcances en un mundo electrónico o
sist emat izado, donde la imaginación es el único lí mit e al mom ent o de int er act uar co n
El particle phot on es un micr ocontrolador muy eficient e a la hor a de transmitir
inf ormación a int er net, tiene varias vent ajas r espect o a otros micr ocontr olador es o
tarjet as de desarr ollo ant erior es, adem ás ofrece f unciones específicas par a distribuir
est os dat os.
Las velocidades de transmisión son alt ament e r ápidas, debido al pr ot ocolo IOT
manejado y no int erfier en con la cant idad de dat os mandar o r ecibir, no exist e
conf lict o por per didas de dat os o desconexión y los r etrasos de inf or mación se le
deben atribuir en gran medida a la conexión de int ernet con que se le est á
aliment ando.
Un punt o desf avor able de las webhooks es que si en algún mom ent o el servidor se
cae por algún problem a, es imposible supervisar los sens or es o los dat os que enví a el
particle a no ser que se utilice el servidor primario del particle phot on, mediant e el us o
de la herr amient a particle consolé build.
Con base a la conclusión ant erior, la primer a int erf ace cr eada bajo HT ML y usand o
fat hym server como webhook se estropeo t ot alment e, f unciono alrededor de 3 meses
per o al final no pudo seguir con su monit or eo r emot o y por est o se diseñó el pr ogr am a
Referencias
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[14] pr ezi, “tipos de bombas hidr áulicas” [ online]. 2014 Disponible en: htt ps:// pr ezi. com/ sw1o3xhgbwv w/tipos- de- bom bas- hidr aulicas/.
[16] Particle docs, “particle phot on dat asheet” [ online]. Disponible en: htt ps:// docs. particle.io/ dat asheet s/ phot on- dat asheet/.
