El presente proyecto se basa en la necesidad de automatización de una parte de la cooperativa olivarera Aceites Montoro, en la que se automatizará la parte de la instalación donde se almacena el aceite de oliva virgen ya totalmente finalizado su proceso, y del que se abastecerá a la planta de envasado, para su posterior venta.

Para tal efecto partiremos de dos grandes bidones de unos 5000 litros aproximadamente de capacidad, de los cuales y en función de la capacidad de líquido de cada uno en cada momento, el sistema extraerá el aceite del depósito que este más lleno, para alimentar así la planta de envasado

Este proyecto surge de la necesidad de poder almacenar el excedente de producción del aceite de oliva, puesto que hasta la presente puesta en marcha del proyecto, la cooperativa no disponía de ningún tipo de almacenamiento, y por consiguiente sólo se podía envasar aceite en la temporada olivarera cuando se recolectaba la aceituna, y sólo se admitía el aceite que la fábrica era capaz de embotellar, con lo cual estaban limitados al rendimiento de la planta envasadora, impidiendo así poder crecer empresarial y económicamente.

Es por ello por lo que la cooperativa olivarera nos ha encargado el diseño, desarrollo e instalación, de los depósitos para el almacenaje del aceite y su automatización, para un adecuado funcionamiento y una mejora del rendimiento laboral.

• Los sensores de ultrasonidos detectan la distancia que hay entre ellos y el nivel de aceite en los depósitos, y mandan la señal al arduino.
• El Arduino recibe las señales procedente de los sensores, y mediante una programación adecuada, se obtiene la distancia en cm, entre los sensores y el nivel de aceite de los depósitos
• A través de las salidas de PWM del Arduino, enviamos las señales hacia las entradas analógicas de PLC Siemens S7-1200, el cual se encargará de adaptar las señales y adecuarlas a una medida real en litros.

Para la detección del nivel de aceite podíamos haber usado detectores mas profesionales, y que se pueden conectar directamente al PLC, pero son bastante caros.

Es por ello que se ha decidido usar los sensores ultrasonidos y el arduino, puesto que económicamente son mucho mas asequibles.

Solo hemos tenido el problema de el envió de las señales desde arduino al PLC, pero lo hemos resuelto usando las salidas PWM del mismo

Un sensor de ultra sonidos es un dispositivo para medir distancias. Su funcionamiento se base en el envío de un pulso de alta frecuencia, no audible por el ser humano. Este pulso rebota en los objetos cercanos y es reflejado hacia el sensor, que dispone de un micrófono adecuado para esa frecuencia.

Midiendo el tiempo entre pulsos, conociendo la velocidad del sonido, podemos estimar la distancia del objeto contra cuya superficie impacto el impulso de ultrasonidos

Los sensores de ultrasonidos son sensores baratos, y sencillos de usar. El rango de medición teórico del sensor HC-SR04 es de 2cm a 400 cm, con una resolución de 0.3cm. En la práctica, sin embargo, el rango de medición real es mucho más limitado, en torno a 20cm a 2 metros.

Los sensores de ultrasonidos son sensores de baja precisión. La orientación de la superficie a medir puede provocar que la onda se refleje, falseando la medición. Además, no resultan adecuados en entornos con gran número de objetos, dado que el sonido rebota en las superficies generando ecos y falsas mediciones. Tampoco son apropiados para el funcionamiento en el exterior y al aire libre.

Pese a esta baja precisión, que impide conocer con precisión la distancia a un objeto, los sensores de ultrasonidos son ampliamente empleados.

En aplicaciones en que se requiera una precisión superior en la medición de la distancia, suelen acompañarse de medidores de distancia por infrarrojos y sensores ópticos.

El sensor se basa simplemente en medir el tiempo entre el envío y la recepción de un pulso sonoro. Sabemos que la velocidad del sonido es 343 m/s en condiciones de temperatura 20 ºC, 50% de humedad, presión atmosférica a nivel del mar.

Es decir, el sonido tarda 29,2 microsegundos en recorrer un centímetro. Por tanto, podemos obtener la distancia a partir del tiempo entre la emisión y recepción del pulso mediante la siguiente ecuación.

Distancia(cm)=Tiempo(micros)/29.2*2

El motivo de dividir por dos el tiempo (además de la velociad del sonido en las unidades apropiadas, que hemos calculado antes) es porque hemos medido el tiempo que tarda el pulso en ir y volver, por lo que la distancia recorrida por el pulso es el doble de la que queremos medir.

Se pretende realizar la instalación y puesta en marcha para el control de llenado y vaciado de dos depósitos para almacén de aceite de oliva. Se gestionará con microcontrolador PLC, y se configurará a través del software TIA PORTAL, dónde a cada elemento de la instalación se le asignará unas siglas como se pueden ver en las siguientes líneas.

• Vamos a usar dos sensores de ultrasonidos conectados a una placa de Arduino Uno (uno para cada depósito). Y aunque en principio estos nos van a medir distancia, posteriormente convertiremos esa distancia en litros, pero eso lo haremos con un código en el microcontrolador. Pero en principio la señal procedente de los sensores la enviaremos al microcontrolador a través de las entradas analógicas del arduino denominadas A1(a la que se conectará el sensor de ultrasonidos que lo denominaremos SU1,y que procede del depósito 1), y A2(a la que se conectara el sensor de ultrasonidos que denominaremos SU2, y que procede del depósito 2)[M1] [J2] . Y además de estas dos señales, también enviaremos la masa de arduino, para que se haga una medición correcta y no se hagan cruces de masas.
• Cada depósito cuenta con un motor bomba para la extracción del líquido para su posterior envasado, donde Q1[M3] (siglas que le asignaremos) es el motor bomba del depósito 1 y Q2(también son las siglas que le asignaremos) es el motor bomba del depósito 2. Al presionar el pulsador al que vamos a nombrar con las siglas I1, y que hará la función de puesta en marcha de la instalación, se activará el motor bomba del depósito que en ese instante tenga más volumen de aceite, es decir, al presionar sobre I1 se podrá activar Q1 o Q2. En este caso los sensores de ultrasonidos SU1 y SU2, determinarán con su medida, qué depósito tiene más volumen en cada instante. Se activará la memoria a la que llamaremos M1, cuando el depósito 1 tenga más volumen de aceite que el segundo, y la memoria que le asignaremos las siglas M2, se activará cuando el depósito 2 sea el que tenga más aceite.
• Si se activa de forma continuada un motor bomba (ya sea Q1 o Q2), y el fluido del depósito correspondiente baja hasta un nivel que nosotros hemos determinado como Mínimo, automáticamente se detiene el motor bomba de dicho deposito, activándose el contrario. La memoria denominada M5 se activa cuando el depósito 1 baja a nivel mínimo, y la memoria denominada M3, hará lo propio con el depósito 2. Se considerará un valor mínimo, por debajo de 1000L., y como máximo por encima de 9000L.
• Hay un pulsador al que denominaremos I2, y que hace la función de PARO GENERAL.[M4]
• Existe un motor bomba para llenar el depósito 1 al que le asignaremos las siglas Q3. Se pone en marcha con el pulsador I3 de forma manual, y se detiene con el pulsador I4 también de forma manual, o si el depósito alcanza un valor de llenado Máximo, calibrado en 9000L, medido por el sensor SU1. Si se alcanza el valor máximo se activará la memoria M6
• Existe un motor bomba Q4 para llenar el depósito 2. Se pone en marcha con el pulsador I5 de forma manual, y se detiene con el pulsador I6 también de forma manual, o si el depósito alcanza un valor de llenado Máximo, calibrado en 9000L, medido por el sensor SU2. Si se alcanza el valor máximo se activará la memoria M4
• La memoria M7 se activará cuando lo haga Q1 o Q2, con el propósito de asegurar el trasvase de aceite, por tanto, si se agota el fluido de un depósito, M7 asegura que continúe el trasvase con el otro depósito.
• Si actúa algún relé térmico de cualquier motor bomba, se detienen todos los motores y se excita de forma intermitente un aviso sonoro a través de la salida Q7 del microcontrolador

Una vez recibidas las señales en el PLC, se hace la correcta programación al mismo mediante el software TIA PORTAL, y que en nuestro caso cumple las siguientes características:

• El sistema se inicia al pulsar sobre el pulsador de marcha(I1).
• Se compara el nivel de liquido en ambos depósitos, y se empieza a extraer el mismo del deposito que tenga mas nivel, mediante una bomba extractora, hacia la planta de envasado.
• El depósito con mayor nivel, se seguirá vaciando hasta llegar a un nivel marcado como mínimo, momento en el cual la bomba extractora se detendrá, y se activara la bomba extractora del otro deposito, a la vez que también se activa la bomba de llenado del primer depósito.
• Este proceso es cíclico, y solo se detendrá en el caso de que no se disponga de aceite para el llenado de los depósitos, y que ambos lleguen a su nivel marcado como mínimo, momento en el cual el sistema se detiene automáticamente.
• Además, el sistema dispone de un pulsador de paro manual(I2), que detiene el proceso cuando nosotros queramos. Y además también se ha dispuesto de un interruptor de marcha y otro de paro, para cada uno de los depósitos, para el llenado manual de los mismos.