Automatización de un invernadero dedicado al cultivo del tomate

Abstract

[Resumen]: Hoy en día, gracias a la industria 4.0 y el Internet de las cosas (IoT), se pueden obtener sistemas sostenibles en la agricultura que permiten controlar el microclima dentro de recintos con el objetivo de mejorar la eficiencia, productividad y calidad del cultivo de frutas, verduras o legumbre, como es el caso del Invernadero 4.0. En este proyecto se particulariza para el caso del cultivo de tomates en invernadero, de una forma ecológica y sostenible, gracias a la implementación de energías renovables. Para ello, se ha realizado el diseño de un sistema de control mediante un dispositivo de control inteligente y sistemas, activos y pasivos, cuyo objetivo es mantener un invernadero en las condiciones óptimas para el cultivo del tomate. Para el desarrollo del proyecto se programan los diferentes modos de automatización utilizando sistemas de control con etapas y transiciones, GRAFCETs, siguiendo la guía de estudio de los modos de marchas y paradas del sistema, guía GEMMA. Para la verificación del funcionamiento se ha empleado un sistema de supervisión SCADA que controla y monitoriza el funcionamiento de la planta acompañado de un sistema de registros y alarmas que facilitan la toma de decisiones humanas y permite optimizar los procesos y reducir los tiempos de procesado y paradas del sistema. Además, se realiza un modelo 3D funcional del diseño, esto permite visualizar de forma integral la estructura y la disposición de todos los sistemas y actuadores, facilitando la validación técnica, la optimización del espacio y el cumplimiento de las normas de seguridad.[Abstract]: Nowadays, thanks to Industry 4.0 and the Internet of Things (IoT), sustainable agricultural systems can be developed, that allow for microclimate control within enclosures, improving the efficiency, productivity, and quality of fruit, vegetable, and legume crops, as is the case with Greenhouse 4.0. This project focuses on greenhouse tomato cultivation in an ecological and sustainable way, thanks to the implementation of renewable energy. For this purpose, a control system was designed using an intelligent control device and active and passive systems, the objective of which is to maintain a greenhouse in optimal conditions for tomato cultivation. For the development of the project, the different automation modes were programmed using stage and transition control systems (GRAFCETs), following the GEMMA study guide for system start and stop modes. For operational verification, a SCADA supervision system was used to control and monitor plant operations, along with a log and alarm system that facilitates human decision-making and allows for process optimization and reduction of processing times and system downtime. In addition, a functional 3D model of the design was created, allowing a comprehensive visualization of the structure and layout of all systems and actuators, facilitating technical validation, space optimization, and compliance with safety regulations.[Resumo]: Hoxe en día, grazas á Industria 4.0 e a Internet das Cousas (IoT), pódense desenvolver sistemas agrícolas sostibles que permitan o control do microclima dentro dos recintos, mellorando a eficiencia, a produtividade e a calidade dos cultivos de froitas, verduras e legumes, como é o caso do Invernadoiro 4.0. Este proxecto céntrase no cultivo de tomate en invernadoiros, dunha forma ecolóxica e sostible, grazas á implementación de enerxías renovables. Para este fin, deseñouse un sistema de control mediante un dispositivo de control intelixente e sistemas, activos e pasivos, cuxo obxectivo é manter un invernadoiro en condicións óptimas para o cultivo do tomate. Para o desenvolvemento do proxecto, os diferentes modos de automatización prográmanse mediante sistemas de control con etapas e transicións, GRAFCETs, seguindo a guía de estudo dos modos de arranque e parada do sistema, guía GEMMA. Empregouse un sistema de supervisión SCADA para verificar o funcionamento. Este sistema controla e monitoriza o funcionamento da planta, xunto cun sistema de rexistros e alarmas que facilita a toma de decisións humanas e permite a optimización dos procesos e a redución dos tempos de procesamento e o tempo de inactividade do sistema. Ademais, créase un modelo 3D funcional do deseño, que permite unha visualización completa da estrutura e a disposición de todos os sistemas e actuadores, facilitando a validación técnica, a optimización do espazo e o cumprimento das normas de seguridade.