Diseño y montaje de un analizador de redes trifásico mediante un microcontrolador Arduino, programación de una HMI y comunicación del sistema a través de Modbus. Aplicación a una microrred basada en Energías Renovables

Abstract

[ES] Este trabajo tiene como objetivo el diseño, la programación y el montaje de un analizador de redes trifásico a un precio competitivo. Éste se ha integrado en la microrred del laboratorio de energías renovables LabDER, de manera que los valores medidos por el mismo se integren al sistema de automatización y control de la microrred utilizando el protocolo Modbus. También se detalla la programación de un terminal táctil que permite visualizar, no sólo los valores medidos por este analizador, sino también todos los parámetros energéticos que están siendo recogidos en el laboratorio. Además, se programa el autómata para que éste pueda comunicarse y obtener información del analizador de redes, e intercambiar datos con el terminal táctil. El documento se divide en tres partes: En la primera parte, se describe el desarrollo completo de un analizador trifásico, desde el montaje de sus componentes físicos hasta el desarrollo del software necesario para su funcionamiento. Este analizador consta de una placa Arduino, un módulo Ethernet para posibilitar la comunicación con el sistema de automatización de la microrred y una pantalla LCD local para mostrar los valores medidos. La segunda parte se centra en la programación de un terminal táctil HMI, cuya función será la monitorización de una manera visual de todos los valores relevantes que están siendo medidos en tiempo real en la microrred. Esto es posible gracias a la conexión de este terminal a los dos autómatas programables que forman parte de la red local, los cuales contienen toda la información de los sensores y medidores instalados en la microrred. La tercera parte relaciona las dos partes realizadas previamente. Este último apartado se centra en la conexión del analizador mediante el protocolo Modbus a uno de los PLCs del laboratorio, para posteriormente poder mostrar los valores medidos en el terminal táctil programado previamente.

[EN] This project has the objective the design, programming and mounting of a three-phase analyzer at a competitive price. This analyzer has been integrated into the renewable energy based microgrid of the LabDER laboratory, so values that have been measured by it could be added to the laboratory automation system using Modbus protocol. Furthermore, it is described the programming of a touch screen that allows to see not only values measured by this analyzer, but also all energy parameters that are being picked up in the laboratory. Moreover, the PLC is programmed in order to communicate and get information from the analyzer, and exchange data with the touch screen. The document is divided in three parts: In the first one, it is described the complete development of a three-phase analyzer, from the assembly of its physical parts to the development of the software that allows its correct functioning. This analyzer consists of an Arduino board, an Ethernet module for communication with the microgrid automation system and a LCD local screen that shows measured values. The second part is focused on the programming of a HMI touch screen, whose principal function is the monitoring, in a visual manner, of all relevant values that are being measured live from the microgrid. This is possible thanks to the connection among this touch screen and the two PLCs that are included in the local network, which contain all information about sensors and meters that are installed on the microgrid. The third part has the objective of linking the two previous parts. This last section is focused on the connection of the analyzer through Modbus protocol to one of the PLCs of the laboratory. So, after that, we could show the measured values on the touch screen that was programmed previously.