Proyecto de Innovacion Prensa

“Año del Centenario de Machu Picchu para el Mundo”

TRABAJO DE INNOVACIÓN Y/O MEJORAMIENTO DE LA EFICIENCIA EN

PRODUCCIÓN

“AUTOMATIZACIÓN CON PLC DE UNA PRENSA DE

FIBRA ACRÍLICA”

CARRERA PROFESIONAL : CONTROL DE MÁQUINAS Y PROCESO

INDUSTRIALES

APRENDIZ : ANAYA FIGUEROA, RAFAEL MARTIN

INSTRUCTOR : NEYRA FERRECIO, JOSE ANTONIO

CFP : INDEPENDENCIA

UFP : ELECTROTECNIA

INGRESO : 2008-II

LIMA-PERU

JUNIO 2011

Automatización de una prensa acrílica.

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DEDICATORIA

“A toda mi familia, ya que

Gracias a su apoyo incondicional

He obtenido muchos logros en mí

Corta vida”

Proyecto de innovación.

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INDICE GENERAL

PRESENTACIÓN.................................................................................. 4

DENOMINACIÓN DEL TRABAJO………………………………………. 5

RESUMEN EJECUTIVO…………………………………………………. 6

INTRODUCCIÓN…………………………………………………………. 7

CAPITULO I SISTEMA AUTOMÁTICO…………………………………………………. 8

NIVELES DE LA AUTOMATIZACIÓN…………………………………… 9

CAPITULO II POSIBLES ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN………………………….. 13

EL PLC COMO PARTE MEDULAR DE LA AUTOMATIZACIÓN…….. 15

CRITERIOS FUNDAMENTALES PARA SELECCIONAR UN PLC…... 18

CAPITULO III DISEÑO DE LA AUTOMATIZACIÓN DE UNA PRENSA……………… 24

ANALISIS Y DIAGNÓSTICO DE LA SITUACION ACTUAL.................. 24

OBJETIVOS………………………………………………………………… 27

SELECCIÓN DEL CONTROLADOR…………………………………….. 29

CONTROLADOR S7-200…………………………………………………. 29 COSTO DE EQUIPOS Y MATERIALES UTILZADOS PARA EL PROYECTO…………………………………………………………………….. 30

CAPITULO IV DESCRIPCIÓN DEL FUNCIONAMIENTO DE LA SECUENCIA.......... 31

LÓGICA DE CONTROL IMPLEMENTADO EN EL PLC S7-200........... 36

CAPITULO V CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES..................................................... 64

CONCLUCIÓN...................................................................................... 65

BIBLIOGRAFÍA……………………………………………………………. 66


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PRESENTACION

Yo Rafael Martin Anaya Figueroa, un aprendiz de

la especialidad de CONTROL DE MÁQUINAS Y

PROCESOS INDUSTRIALES del área de

ELECTROTECIA en el programa de aprendizaje

dual y cursando el sexto semestre presento un

trabajo de innovación a la empresa

SUDAMERICANA DE FIBRAS SA, el cual se

obtendrá eficiencia en la Producción, en este

proyecto refleja el nivel de Conocimientos

obtenidos a través de mí formación Profesional.


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DENOMINACION DEL TRABAJO DE INNOVACION

“AUTOMATIZACION DE PRENSA DE FIBRA ACRILICA, PRENSA SANTA

ELOY”

Actualmente me encuentro realizando prácticas en la empresa SUDAMERICANA DE

FIBRAS S.A que está ubicada en la avenida Néstor gambeta 6815 en la provincia

constitucional del Callao, región Lima, me encuentro practicando específicamente en la

planta de tops en el área de mantenimiento eléctrico e instrumentación.


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RESUMEN EJECUTIVO

Sudamericana de fibras S.A es una empresa dedicada a la producción y comercialización

de fibras acrílicas, ubicada en la provincia constitucional del callao la planta es de

aproximadamente 145,000m².

Los trabajadores administrativos trabajan de lunes a viernes, y los de producción en turnos

rotativos las 24 horas del día.

SDF está comprometida a cumplir las normas legales vigentes y sus políticas de:

protección, seguridad, salud, medio ambiente y políticas de calidad.

POLITICA DE PROTECCION, SEGURIDAD, SALUD Y MEDIO AMBIENTE.

SDF tiene como objetivos:

Mantener un ambiente de trabajo seguro y protegido contra todo tipo de incidentes

internos y externos.

Preservar la salud de los trabajadores y el medio ambiente.

Fomentar en nuestros colaboradores y proveedores una actitud responsable.

Contamos con un sistema de seguridad y protección de nuestra planta, de la instalación

portuaria y de los buques que en ella operan, diseñado para prevenir la ocurrencia de

incidentes o actos ilegales y garantizar la integridad de las personas y de la propiedad.

Estamos comprometidos con el cumplimiento de las normas legales, de los acuerdos

internacionales vigentes y con los compromisos voluntariamente suscritos.

Nuestra gestión es continuamente evaluada y se basa en la mejora de desarrollo

constante.

POLITICAS DE CALIDAD.

Sudamericana de Fibras S.A busca satisfacer plenamente las necesidades del mercado

textil, proporcionando productos y servicios de calidad.

Consideramos a nuestros clientes presentes o futuros como el eje central de nuestra

organización.

Nos acercamos a ellos para conocer sus deseos y trabajamos en equipo a fin de atenderlos

de una manera rápida y satisfactoria.

Nuestra gestión es continuamente evaluada y se basa en la mejora y desarrollo constante.


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INTRODUCCION

Todos somos consientes que en nuestro país la eficiencia en la producción es uno de los principales requisitos para alcanzar el ansiado desarrollo; siendo, por tanto, necesario impulsar la modernización de nuestra industria. Gracias al constante avance de la tecnología, dicha modernización es posible ya que hemos llegado a un alto grado de especialización en las estrategias de control automático, asistidos éstas por poderosas herramientas de cómputo.

La técnica de automatización ha ido ganando terreno en nuestra vida diaria de forma imperceptible; esto es así tanto en el trabajo como en la vida pública e incluso en nuestra vida privada: sin la técnica de automatización resulta difícil imaginarse que un día corriente pueda llegar a feliz término.

La automatización nació con el fin de usar capacidad de las máquinas para llevar a cabo determinada tareas anteriormente efectuadas por seres humanos y para controlar secuencias de las operaciones sin intervención humana.

Hoy en día en muchas de las empresas industriales modernas se busca profesionales y/o técnicos que puedan pensar con lógica y creatividad para afrontar los problemas que aparecen en el mundo técnico.

En esta obra, la cual presentamos es un proyecto de automatización, lo cual para desarrollar empezaremos a explicar algunos conceptos básicos sobre la automatización, también daremos algunos alcances para la selección de autómatas, haremos un breve resumen de programación de autómatas programables para finalizar mostraremos descripción paso a paso del programa que se ejecutara, y del proceso el cual será controlado.


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CAPITULO I

SISTEMA AUTOMATICO

¿Que es un sistema automático?

Es un sistema capaz de llevar a cabo correctamente las acciones para las que fue diseñado sin necesidad de intervención por parte del ser humano.

¿Por qué la necesidad de automatizar?

Son diversas las necesidades las cuales se presentan para querer automatizar, las necesidades más comunes son:

Evitar tareas tediosas para el ser humano. Abaratar costes de producción. Incrementar la calidad de los productos (estandarizar) Acortar los tiempos de introducción de un nuevo producto al mercado.

Tecnología utilizada en la automatización.

Las tecnologías empleadas en la automatización pueden clasificarse en dos grandes grupos.

Tecnología cableada.

Tecnología programada.

Tecnología cableada.

Con este tipo de tecnología, el automatismo se realiza interconectando los distintos elementos que lo integran. Su funcionamiento es establecido por lo elementos que lo componen y por la forma de conectarlos.

Esta fue la primera solución que se utilizo para crear autómatas industriales. Los dispositivos que se utilizan tecnologías cableada para la realización del automatismo son:

o Automatismos eléctricos a base de contactores. o Mandos neumáticos, oleohidráulica. o Tarjetas electrónicas.

Tecnología programada.

Los en el campo de los microprocesadores de los últimos años han favorecido la generalización de las tecnologías programadas. En la realización de automatismos los equipos utilizados para este fin son:

o Los ordenadores. o Los autómatas programables.

El ordenador, como una solución para automatizar presenta la ventaja de ser altamente flexible a modificaciones de proceso pero al mismo tiempo y debido a su diseño no especifico para su entorno industrial, resulta frágil para trabajar en entornos de líneas de producción.

Un autómata programable industrial es un elemento robusto diseñado especialmente para trabajar en ambientes de talleres, con casi todos los elementos del ordenador.

Actualmente la automatización consiste en 4 niveles y comprende la estructura entera en una industria o empresa.


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NIVELES DE LA AUTOMATIZACION

NIVEL ACTUADOR-SENSOR

Integra los equipos situados a pie del proceso. Los aparatos de este nivel consultan a los finales de carrera y emisores de señal del proceso y controlan, siguiendo el programa establecido, los actuadores y señalizadores

Nivel actuador-sensor

CARACTERISTICAS:

Uso de interfaces RS-485, RS-422, RS-232 y TTY.

Procesamiento seguro y tiempos muy cortos para la información, alto tráfico en el bus y mensajes cortos.

La transparencia en el bus para comunicar equipos de diversos fabricantes se asegura adoptando normas estándar de comunicación.

√ Esta nueva serie de “sensores inteligentes” tenía inicialmente un costo elevado comparado con equipos analógicos. Hoy en día, la diferencia de precios no es muy significativa.

NIVEL DE CAMPO.

Contiene PLC que gestionan las áreas del proceso interrelacionadas tecnológicamente (por ejemplo líneas de montaje, líneas de transporte, máquinas complejas)


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Nivel de campo

CARACTERISTICAS:

Existe uno ó más controladores llamados Máster. El Máster regula el intercambio de información del bus de campo y contiene el

programa de control de la planta. El Máster puede ser un PLC o un computador industrial. El Máster debe contar con interfaces de comunicación que permita la comunicación

con otros equipos o redes industriales de otros fabricantes. Se recomienda tener capacidad “redundante” para los procesos críticos

NIVEL DE CÉLULA

En este nivel de automatización se visualizan todas las operaciones del proceso y se puede intervenir manualmente en el mismo.

Nivel de célula


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CARACTERISTICAS

Se basa en el uso del computador con un software tipo SCADA. Se representa en forma gráfica y dinámica el comportamiento de la planta. La estación de operador se conecta al controlador. SCADA es un software de arquitectura abierta. Ahorro de costos de instalación de equipos periféricos. Permite la comunicación al nivel superior, ejemplo redes de administración tipo

Ethernet, Novell, etc.

NIVEL ADMINISTRATIVO

En este nivel, las computadoras se encargan de funciones administrativas y comerciales para todo el proceso.

Nivel administrativo

CARACTERISTICAS

Entregan datos primarios (por ejemplo cantidad y tipo de productos a fabricar) a los equipos en los niveles inferiores.

El intercambio de datos entre los diferentes PLC y equipos de los niveles más bajos de automatización pueden hacerse a través de la red local en Bus (Modbus, Profibus, etc.)

Ethernet es recomendable en los niveles superiores donde se intercambian grandes cantidades de datos.

Para cada nivel de automatización se necesita diferentes requerimientos para el manejo de los datos, a continuación presentamos una pequeña tabla con estos requerimientos.


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CANTIDAD DE

INFORMACION

TIEMPO DE

RESPUESTA

FRECUENCIA DE

TRANSMISION

NIVEL

ADMINISTRATIVO

Mbyte

Minutos a

segundos

Días

horas

NIVEL DE

CÉLULA

Kbyte

100ms-1s

Segundos a

minutos

NIVEL DE

CAMPO

Byte

10ms-100ms

Segundos a

minutos

NIVEL

ACTUADOR-SENSOR

Bit

Milisegundos

Milisegundos

Requerimientos para los diferentes niveles

HISTORIA MODERNA DE LA AUTOMATIZACIÓN.

1745. Maquinas de tejido controlado por tarjetas perforadas.

1817-1870. Maquina especial para corte de metal.

1863. Primer piano automático, inventado por M. fourneaux.

1856-1890. Sir Joseph Whitworth enfatiza la necesidad de piezas intercambiables.

1870. Primer torno automático, inventado por Christopher Spencer.

1940. Surgen los controles hidráulicos, neumáticos y electrónicos para maquinas de corte automáticas.

1945-1948. John Parsons investiga sobre control numérico.

1960-1772. Se desarrollan técnicas de control numérico directo.


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CAPITULO II

POSIBLES ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN PARA AUTOMATIZAR.

Para poder realizar una mejora de una maquina o equipo industrial, hoy en la actualidad disponemos de diferentes alternativas, en esta oportunidad propondremos las soluciones más adecuadas para la automatización de una prensa de fibra acrílica para luego escoger la solución más adecuada y menos costosa con el transcurrir del tiempo.

MICROCONTROLADORES

Los microcontroladores son pequeños circuitos integrados, que incluye en su interior las tres unidades funcionales de una computadora: unidad central de procesamiento, memoria y periféricos de entrada y salida.

Vienen a ser dispositivos programables y también podemos utilizar para automatizar procesos secuenciales, pero los inconvenientes de esta alternativa de automatización en una industria son las siguientes.

No son inmunes al ruido eléctrico, por lo tanto para que se pueda utilizar dentro de una planta industrial no sería conveniente, aunque puede trabajar en un lugar remoto pero se tendría que gastar en cableado y las probabilidades de falla aumentaría.

La programación de estos dispositivos es un poco más compleja solo un personal especializado lo podría realizar.

Para la parte de accionamiento se tendría que utilizar circuitos de potencia ya que manejan muy poca potencia estos integrados.

Para poder realizar la integración de este sistema sería muy complicado.

Son un tipo de controladores lógicos utilizado para la automatización en un nivel doméstico, con menos funciones, con unidades más pequeñas para casas o negocios: por ejemplo para el desenrollado de una cortina o el despliegue de una pantalla cuando se oprime el botón de play de un equipo de video. El motor está conectado a este circuito modulado por un microcontrolador, un hardware que automatiza específicamente las combinaciones temporales posibles para regular el evento.

PC

Una PC es un procesador de señales digitales, las cuales consisten en niveles de voltaje discretos (0 ó 1). Por otra parte, la gran mayoría de las señales son analógicas, es decir, pueden tomar cualquier valor dentro de un rango dado.

La Adquisición de Datos, consiste en tomar un conjunto de variables mensurables en forma física y convertirlas en tensiones eléctricas, de tal manera que se puedan utilizar en la PC. Se requiere una etapa de acondicionamiento que adecua la señal a niveles compatibles con el elemento que hace la transformación a señal digital. El elemento que hace dicha transformación es la Plaqueta de Adquisición de Datos (PAD). Una vez que las señales eléctricas se transformaron en digitales dentro de la memoria de la PC, se las puede procesar con un programa de aplicación adecuado al uso que el cliente desea, y/o

http://es.wikipedia.org/wiki/Computadora

http://es.wikipedia.org/wiki/Unidad_central_de_procesamiento

http://es.wikipedia.org/wiki/Memoria_%28inform%C3%A1tica%29

http://es.wikipedia.org/wiki/Perif%C3%A9rico


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archivarlas en disco duro, graficarlas en pantalla, enviarlas por modem-fax, imprimirlas por impresora, etc.

De la misma manera que se toma una señal eléctrica y se transforma en una digital dentro del ordenador, se puede tomar una señal digital o binaria y convertirla en una eléctrica, en este caso el elemento que hace la transformación es una Plaqueta de Adquisición de Datos (PAD) de salida o plaqueta de control. La señal dentro de la memoria de la PC la genera un programa adecuado a las aplicaciones que quiere el usuario y luego de procesada es recibida por mecanismos que ejecutan movimientos mecánicos, a través de servomecanismos, que también son del tipo transductores.

VENTAJAS

Flexibilidad de procesamiento.

Posibilidad de realizar las tareas en tiempo real o en análisis posteriores

Gran capacidad de almacenamiento.

Rápido acceso a la información y toma de decisión

Posibilidad de emular una gran cantidad de dispositivos de medición y activar varios instrumentos al mismo tiempo.

Da la posibilidad a los usuarios de crear soluciones completas y complejas.

Tiene la posibilidad de incorporar aplicaciones escritas en otros lenguajes.

Comunicación con mayor flexibilidad con dispositivos remotos conectados por Ethernet.

CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE (PLC)

Un autómata programable industrial (API) o Programable logic controller (PLC), es un equipo electrónico, programable en lenguaje no informático, diseñado para controlar en tiempo real y en ambiente de tipo industrial, procesos secuenciales. Un PLC trabaja en base a la información recibida por los captadores y el programa lógico interno, actuando sobre los accionadores de la instalación.

Su historia se remonta a finales de la década de 1960, cuando la industria buscó en las nuevas tecnologías electrónicas una solución más eficiente para reemplazar los sistemas de control basados en circuitos eléctricos con relés, interruptores y otros componentes comúnmente utilizados para el control de los sistemas de lógica combinacional. Hoy en día, los PLCs no sólo controlan la lógica de funcionamiento de máquinas, plantas y procesos industriales, sino que también pueden realizar operaciones aritméticas, manejar señales analógicas para realizar estrategias de control, tales como controladores PID (Proporcional Integral y Derivativo). Su estructura básica son dos o más planos de puertas lógicas, normalmente AND y OR, que el programador debe conectar de forma adecuada para que hagan la función lógica requerida.

Para el sistema el cual deseamos controlar es la mejor alternativa de solución sería un controlador lógico programable, ya que estos equipos tiene un gran rendimiento para aplicaciones en la industria; en los siguientes capítulos realizaremos el estudio basado en la forma, los trabajo, la programación de un Controlador lógico programable.

http://es.wikipedia.org/wiki/1960

http://es.wikipedia.org/wiki/Sistemas_de_control

http://es.wikipedia.org/wiki/Sistemas_de_control

http://es.wikipedia.org/wiki/Circuito_el%C3%A9ctrico

http://es.wikipedia.org/wiki/Rel%C3%A9

http://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%B3gica_combinacional

http://es.wikipedia.org/wiki/Anal%C3%B3gico

http://es.wikipedia.org/wiki/Puerta_l%C3%B3gica

http://es.wikipedia.org/wiki/Puerta_AND

http://es.wikipedia.org/wiki/Puerta_OR


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EL PLC COMO PARTE MEDULAR DE LA AUTOMATIZACIÓN

La tecnología que se propone con la utilización de los PLC es muy versátil en lugares donde se requiere de automatizar un proceso industrial. Prácticamente esta tecnología puede adaptarse a cualquier ambiente de operación fácilmente, y sin mayores problemas, por otra parte, se trata de una tecnología que se encuentra dentro de los llamados sistemas de automatización flexibles, por lo que se tienen una amplia gama de prestaciones adicionales.

De un tiempo relativamente corto a la fecha, se ha popularizado un enfoque fundamentalmente distinto en la concepción de sistemas de control automático industrial. En este nuevo enfoque, la toma de decisiones del sistema se lleva a cabo mediante la concatenación de instrucciones codificadas las cuales se encuentran almacenadas en un circuito de memoria y ejecutadas por un microprocesador o microcontrolador. La cualidad principal de esta manera de actuar radica en el hecho de que si es necesario que se lleve a cabo alguna modificación en la lógica de control, basta con cambiar las instrucciones del programa, sin que se tenga que realizar modificación alguna en la circuitería del sistema de control. Tales variaciones se realizan de forma muy simple, y muchas veces sin necesidad de parar el proceso productivo, ya que el PLC (dependiendo del fabricante y modelo) tiene la capacidad de realizar varias actividades a la vez, y en muchas ocasiones para efectuar los cambios en el programa se recurre al empleo de un simple teclado.

De un tiempo relativamente corto a la fecha, se ha popularizado un enfoque fundamentalmente distinto en la concepción de sistemas de control automático industrial. En este nuevo enfoque, la toma de decisiones del sistema se lleva a cabo mediante la concatenación de instrucciones codificadas las cuales se encuentran almacenadas en un circuito de memoria y ejecutadas por un microprocesador o microcontrolador.

Un PLC es un elemento de control que trabaja de manera muy similar a como lo hacen las computadoras personales (PC), por lo que también cuenta con un sistema operativo que es totalmente transparente al usuario, y por lo general no causa todos los contratiempos como los que son originados en las PC’s. Por medio del sistema operativo del PLC se establece la manera de actuar y además se sabe con qué dispositivos periféricos se cuenta para poder realizar las acciones de control de un proceso productivo. Este sistema operativo se encuentra alojado en una unidad de memoria, que es la primera a la que accede el microcontrolador, y cuyo contenido cambia de acuerdo al fabricante y el modelo del PLC en cuestión.

“Se trata de un sistema de control lógico programable capaz de realizar el procesamiento de señales binarias basándose en un programa establecido por el usuario, y que contiene puertos de entrada, salida y transmisión de datos con la debida interacción para su operación”.

DONDE INSTALAR UN PLC

A los PLC se les puede encontrar en una gran cantidad de sitios realizando las funciones de controlar procesos industriales, estos procesos llegan a ser tan diferentes inclusive dentro de un mismo complejo industrial, que se les localiza abarcando desde


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procedimientos simples como puede ser el tener bajo niveles óptimos el valor de temperatura de un recinto cerrado, hasta llegar a los más complejos como ejemplo toda la secuencia de pasos para refinar el crudo en una planta petrolera.

Algunos lugares donde puede ser instalado un PLC

La selección de un PLC como sistema de control depende de las necesidades del proceso productivo que tiene que ser automatizado, considerando como más importantes los aspectos que a continuación se enlistan:

Espacio reducido.- Cuando el lugar donde se tiene que instalar el sistema de control dentro de la planta es muy pequeño el PLC es la mejor alternativa, ya que aun con todos sus aditamentos necesarios llegan a ocupar un mínimo de espacio sin que esto vaya en detrimento de la productividad y la seguridad del personal y las instalaciones.

Procesos de producción periódicamente cambiantes.- Existen industrias como es la automotriz que año con año se ve en la necesidad de cambiar el modelo del vehículo que sale de sus plantas, razón por la cual se tiene que modificar tanto la secuencia de armado como el reajustar los valores de tolerancia de las partes con las que se arma el vehículo. Siendo el arma principal de estos cambios, las modificaciones que sufren las instrucciones del programa que controla la lógica de operación del PLC.

Procesos secuenciales.- Es bien conocido que cuando una actividad que se repite una gran cantidad de veces durante cierto intervalo de tiempo, se convierte en una actividad monótona para el hombre, produciendo en determinado momento fatiga del tipo emocional, provocando la desconcentración y la inducción involuntaria de errores que pueden ser fatales, tanto para la integridad del hombre como para las instalaciones. Con un PLC se puede evitar lo anterior con tan solo implementar secuencias de control, que aunque se repitan muchas veces durante el día, no se perderá la precisión con la que tienen que hacerse.

Actuadores distintos en un mismo proceso industrial.- Con un solo PLC se cuenta con la posibilidad de manipular actuadores de diferente naturaleza entre sí, y


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todavía más, con un mismo PLC se pueden dirigir diferentes líneas de producción en las que cada una tiene asignada a sus propios actuadores, esto último depende de la cantidad de salidas y en general del tamaño en cuanto a su capacidad para alojar el programa de usuario.

Verificación de las distintas partes del proceso de forma centralizada.- Existe una gran cantidad de industrias en que la planta de producción se encuentra alejada de la sala de control, o también por ejemplo, como es en las plantas petroleras, se tiene la necesidad de verificar la operación a distancia de todas las refinerías. Con un PLC se tiene de manera natural el diseño de redes de comunicación, para que se canalice la información a una central desde la cual se pueda observar a distancia como se encuentra operando el sistema de control automático, y se visualice por medio de monitores la representación gráfica tanto de los sensores como de los actuadores.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS EN EL EMPLEO DE LOS PLC.

Para aquellas personas que comienzan a adentrarse en el mundo de los PLC, es oportuno darles la información de lo bueno y lo malo de los PLC, para que de esta manera se cuente con todos los elementos a la hora de seleccionar el sistema de control más conveniente.

Cabe aclarar que aunque se puede automatizar cualquier proceso con un PLC, no se debe de caer en la tentación de convertirlo en la panacea para solucionar todos los problemas que se nos puedan presentar, por ejemplo, si queremos controlar el llenado del tinaco de agua que tenemos instalado en nuestra casa, el empleo de un PLC para realizar esta actividad seria un desperdicio tecnológico además de representar un costo muy alto para una tarea muy sencilla.

La utilización de un PLC debe ser justificada para efectos de optimizar sobre todo los recursos económicos que en nuestros días son muy importantes y escasos. A continuación se enlistan las ventajas y desventajas que trae consigo el empleo de un PLC.

Ventajas

Control más preciso.

Mayor rapidez de respuesta.

Flexibilidad Control de procesos complejos.

Facilidad de programación.

Seguridad en el proceso.

Empleo de poco espacio.

Fácil instalación.

Menos consumo de energía.

Mejor monitoreo del funcionamiento.

Menor mantenimiento.


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Detección rápida de averías y tiempos muertos.

Menor tiempo en la elaboración de proyectos.

Posibilidad de añadir modificaciones sin elevar costos.

Menor costo de instalación, operación y mantenimiento.

Posibilidad de gobernar varios actuadores con el mismo autómata.

Desventajas

Mano de obra especializada.

Centraliza el proceso.

Condiciones ambientales apropia

Mayor costo para controlar tareas muy pequeñas o sencillas.

CRITERIOS TECNICOS FUNDAMENTALE PARA SELECCIONAR UN PLC

Son todas aquellas decisiones de selección que se basan en datos técnicos de hardware y software del PLC, que en algunos casos son suficientes para cubrir una gran cantidad de aplicaciones del tipo general.

Esta información se encuentra en catálogos y/o manuales del fabricante. Se recomienda no asumir parámetros de los equipos sin confirmar, es obligatorio recurrir a todos estos catálogos o pedir la información de su representante.

FUENTES DE ALIMENTACION

Datos técnicos:

Tipo de corriente AC / DC

Nivel de tensión - valor nominal: (vn)

-margen admisible: (0,85…….1,2) Vn

Potencia admisible -expresado en watt.

Frecuencia de red -valor nominal: (50/60 Hz)

-margen admisible ± 5%

Capacidad de corriente -de entrada a (….V): (A)

-de salida (usuario) a (….V) : (A)

Condiciones ambientales -temperatura (°C)

-humedad (%) sin condensación

Índice de protección - (IP…)

Cuando se estima la potencia de la fuente, se debe considerar los consumos de las siguientes cargas.


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- CPU

- Módulos de entrada y salida (discreta/análoga).

- Módulos inteligentes.

- Ampliaciones futuras.

- Otros.

UNIDAD DE PROCESAMIENTO CENTRAL (C.P.U)

Datos técnicos:

Capacidad de memoria - Total: (Kb)

-Interna RAM: (Kb) o instrucciones

-Módulos de memorias: EPROM/EEPROM

tiempos de ejecución (SCAN TIME) -de cada operación binaria: (µs)

-de cada operación tipo palabra: (µs)

-de una operación mixta: 35% bin 65% palabras (µs) en cada caso estos varían según el fabricante.

Tiempo de vigilancia de ciclo -perro guardián: (ms)

Cantidad de entradas y salidas discretas.

Cantidad de entradas y salidas análogas.

Cantidad de memoria interna. -total.

-remanente.

-no remanente.

Cantidad de temporizadores.

Cantidad de contadores.

Cantidad de entradas de alta frecuencia.

Cantidad de contadores de alta frecuencia.

Otras funciones:

- registrar datos.

-secuenciador.

-operaciones digitales.

-operaciones aritméticas.

-comparadores.

-saltos, etc.

Reloj- calendario.

Algoritmos de regulación PID.

Canales de comunicación.

Posibilidad de integración de red.


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Condiciones ambientales.

-temperatura en montaje vertical/horizontal: (°C)

-humedad: (%)

Con estos datos la CPU debe satisfacer los requerimientos del sistema actual y a futuro.

ENTRADAS DISCRETAS

Datos técnicos:

Cantidad de entradas discretas.

Tipo de corriente. AC/DC

Nivel de tensión nominal. ( V )

Intensidad de corriente. ( mA )

Temperatura de ambiente admisible. ( °C)

Es recomendable usar entradas discretas en DC por razones de seguridad y económicas en lugar de entradas AC.

SALIDAS DISCRETAS.

Datos técnicos:

Cantidad de salidas discretas.

Tipo de corriente. - AC/DC (tipo: transistor, relé o triac).

Nivel de tensión. - valor nominal: (V)

-margen admisible (…..a…..)

Valores más usuales: 24VDC, 110/115 VAC, 220/230 VAC.

Capacidad admisible de : - Corriente (mA, A)

- Potencia (W) DC, (VA)/AC.

Condiciones ambientales de temperatura. (°C)

ENTRADAS/SALIDAS ANALOGICAS.

Datos técnicos:

Cantidad de entradas/salidas analógicas.

Tipo de señal.

-en corriente: (mA) (0-20) mA,(4-20) mA, etc.

-en tensión: (V) (0-2)V,(0-5)V, (0-10)V, ± 10V, etc.

Resistencia de entrada. - (MΩ), (entrada análoga)

Resistencia de carga -(Ω), salida análoga.

Resolución - (N° de bits + signo) / 8,12, 16 bits.


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Tiempo de escrutinio - ms /50 Hz, ms /60Hz

Corriente/tensión de entrada admisible máxima. – mA/V (entradas análogas)

ENTRADAS INTELIGENTES.

se tiene de diferentes tipos tales como:

Módulos de temporizadores.

Módulo de contadores.

Módulo de regulación PID.

Módulo de posicionamiento.

Controladores de motores paso a paso.

Módulos de comunicación, Etc.

LENGUAJES DE PROGRAMACION

Cada fabricante tiene su propio lenguaje de programación, cuya representación varia de acuerdo a la marca, así tenemos.

lista de instrucciones.

Plano de funcione.

Diagrama escalera o diagrama de contacto.

Siendo esta última representación la más difundida en la mejora del PLCs pudiendo tener ciertas funciones que no están pr3esentes en las otras o viceversa.

Se deben tener en cuenta que el lenguaje de programación tenga la capacidad para programar fundamentalmente lo requerido por el sistema, asi por ejemplo:

- E/S analógicas.

Registrador de datos.

- Secuenciadores.

- Operaciones aritméticas.: +, - , x, ÷.

- Comparadores. < ,> ,>< , >= , <= ,=.

- Saltos.

- Algoritmos PID

- Comunicación punto y punto y multipunto

- Reloj-calendario

- Grafcet, etc.

SISTEMAS DE CONFIGURACION

Configuración compacto.

Configuración modular.

Configuración compacto modular.


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SOPORTE TECNICO

Esta parte es muy importante, ya que el el fabricante o distribuidor debe dale toda la garantía para una máxima disponibilidad del equipo, para ello debe disponer:

- Repuestos: la totalidad de las partes y accesorios de preferencia.

- Catálogos y manuales

- Servicio técnico de: mantenimiento y programación.

- Asesoramiento a la orden.

CRITERIOS TECNICOS SECUNDARIOS.

Además de los criterios fundamentales, existen otros criterios que complementan la selección de los PLCs asegurando una mejor utilización del controlador. Esta información también se obtiene generalmente de catálogos y manuales. Uno de los elementos secundarios es la capacitación, que en algunos casos no es tan fácil obtenerlo en el mismo lugar de la compra del equipo. No obstante es importante es considerar el tomar una decisión. Por último, hay situaciones en la que no es necesario conocer la totalidad de estos criterios mencionados por la simplicidad del sistema, sin embargo en otras situaciones pueden existir requisitos adicionales que aquí no se mencionan y son necesarios cumplirlos.

CRITERIO ECONOMICO.

Hoy por hoy el avance acelerado de los microcontroladores hace posible que el diseño de la mayoría de los PLCs, satisfagan los requerimientos de los sistemas a controlar esto significa que aplicando los pasos para seleccionar un PLC mediante criterios técnicos es obvio que tendremos varias posibilidades de marcas a escoger, quedando por aplicar el criterio económico para la decisión final. Antes de esta decisión recuerda que:

- No necesariamente el más barato es la mejor alternativa, piense en la calidad y prestigio de la marca. Es evidente que los equipos de renombre cuesten más.

- No es recomendable tener uno o varias marcas de PLCs, lo ideal seria dos marcas. Tenga presente que algunos equipos vienen con su PLC incluido como parte de su automatización, esto escapa a las recomendaciones dadas.

En conclusión, después de evaluar todas las consideraciones fundamentales, secundarias y económicas así como sugerencias de personas entendidas sobre el asunto, es el profesional técnico quien debe tomar la decisión final. Todos los criterios observados anteriormente se van haciendo obvios conforme avanzamos en cuanto a nuestra experiencia en el manejo de los PLC, por lo que aquí hago una atenta invitación a que no dé marcha atrás en el aprendizaje de este sistema de control, ya que aparte de ser todo un universo muy interesante, es de fácil comprensión el programar un PLC tal como se observará y comprobará en los capítulos sucesivos.


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Esquema general de un sistema automatizado, control en lazo cerrado.


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CAPITULO III

DISEÑO DE LA AUTOMATIZACIÓN DE UNA PRENSA

En este proyecto describiremos los pasos realizados para la ejecución de este proyecto de innovación, el cual se trata de una prensa, que tiene como función del prensado, valga la redundancia, de fibra acrílica y después de el prensado, también tiene como función el realizar amarres con una pita de nailon, para lo cual emplea un sistema mecánico, este sistema mecánico esta comandado por dos motores de corriente alterna , que a la vez

tienen frenos para controlar la parada de los mismos.

ANÁLISIS Y DIAGNÓSTICO DE LA SITUACIÓN ACTUAL.

Descripción

La producción del DRITEX consta de tres etapas principales y un proceso adicional de conversión.

La primera etapa consiste en la polimerización controlada del acrilonitrilo para formar cadenas de un peso molecular definido. El producto de este proceso es el poliacrilonitrilo (PAN). Este es lavado, secado y luego enviado a las máquinas de hilar en donde se forman los filamentos continuos.

En la segunda etapa el polímero se disuelve y se hila según las necesidades del cliente. La hilandería opera en forma continua y en ella se fijan el grosor y color de los filamentos.

La tercera etapa del proceso tiene lugar en la planta de acabados. En ella, los filamentos son sometidos a un tratamiento físico a fin de darles resistencia y eliminar los restos de solvente mediante un lavado y estiramiento en caliente. Posteriormente se fijan las propiedades de encogimiento según el tipo de producto y se elimina la humedad mediante un secador con control de temperatura automático. Finalmente se somete a los filamentos a un rizado en caliente que les da mayor cohesión y facilita su tratamiento en las plantas textiles, para luego ser embalados para su despacho.

El proceso adicional de conversión se lleva a cabo en la planta de tops. El tow es sometido a un proceso de ruptura por tracción y posteriormente a un proceso de paralelizado y peinado. Los tops pueden ser de tipo encogible (S), no encogible (N) o una mezcla de ambos (HB)

En el siguiente grafico se muestra el proceso del DRYTEX.


25

Este proyecto está orientado a realizar una mejora en la parte final del proceso de producción de la fibra acrílica, en la planta de TOPS.

Grafico del proceso del DRYTEX


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Específicamente en el prensado de BUMPS. Para esta parte del proceso productivo, en esta planta se encuentra una una maquina, la cual es llamada PRENSA SANTA ELOY, de esta máquina existen 4 con la misma función.

Aquí llega la fibra para ser prensado y empaquetado, luego pasara a ser prensado en fardos y embalado, finalmente será ofertado a los clientes como producto final.

LA PRENSA SANTA ELOY su funcionamiento está basada en sistemas neumáticos, hidráulicos y eléctricos, la parte control del proceso, esta automatizado con una lógica cableada o también llamada lógica de relé.

Esta lógica, si bien es cierto, resulta ser fácil de comprender y conlleva a una adaptación más rápida del personal el cual se encarga de monitorear y detectar fallas, esto se debe a que es una de las formas más antiguas de automatizar, además es enseñado en todas las instituciones y también es muy común encontrar en cualquier industria. Pero los costos de este sistema de automatización vienen a ser, con el tiempo, costosos a comparación de las nuevas tecnologías que existe para automatizar.

SITUACION ACTUAL

Con esta lógica los principales problemas son:

La cantidad excesiva de cables utilizados para realizar la lógica y por ende un mayor esfuerzo de trabajo en las paradas por falla eléctrica.

El ajuste de la cantidad de amarres se selecciona de una forma inadecuada e insegura para el operario, ya que tiene que recurrir a la manipulación de los accesorios utilizados para automatizar dentro del tablero eléctrico.

Cierta parte de la lógica secuencial es controlada con el tiempo y esto puede ocasionar un retraso

Costos de los accesorios utilizados para la lógica ( Relés auxiliares, temporizadores on-delay/off-delay)

Con el tiempo disminuye su disponibilidad debido al incremento al incremento de probabilidad de fallas.

El consumo de energía tiende a ser elevado, esto se profundiza mas cuando no se tiene un mantenimiento periódico y los contactos se desgastan y/o aflojan produciendo un mayor consumo.


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Tablero de control con lógica de reles

OBJETIVOS

GENERALES

Reducir los tiempos de parada por falla eléctrica.

Optimizar el manejo de los tiempos en la secuencia.

Disminución de los costos de los repuestos.

ESPECIFICOS

Reducir los riesgos que está expuesto el operario al manipular los accesorios del tablero eléctrico.


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Dejar una posibilidad abierta para hacer un monitoreo de las fallas mediante un panel de operador y otras aplicaciones mas de las que se pueda requerir.

Reducir el espacio utilizado para el control.

Mayor confiabilidad en el equipo de control.

Versatilidad para realizar futuras modificaciones ya sea en la lógica o la integración.

El periodo de mantenimiento de la parte eléctrica seria con menor frecuencia, ya que esta forma de automatizar por su construcción de ser bastante confiable respecto a la cantidad de trabajo que pueda realizar y además cuenta con menor componente electromecánicos.

Compatibilidad con dispositivos sensores y actuadores.

También está incluido el centralizar las conexiones de los sensores en una caja de paso.

Nuevo tablero de control


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SELECCIÓN DEL CONTROLADOR

en el mercado de equipos para soluciones de automatización encontraremos una diversidad de fabricante que nos ofrecen estos equipos, cada uno de ellos con características distintas pero el cual pueden ser aplicadas para las mismas funciones.

Cada uno de estos equipos según el fabricante puede tener diferentes características, como puede ser los siguientes:

- Tipo de protocolo de comunicación. - Tipo de construcción; compactos o modulares. - Cantidad de modulo de expansión. - Capacidad de memoria. - Manejo de entradas (24v, 12v, etc.) - Tipo de salidas.

Analizando todos estos requerimientos, según nuestro proceso y los sensores utilizados, seleccionaremos adecuadamente el controlador.

El proceso el cual se desea automatizar, se necesita un tipo de control discreto por lo que solo se requiere módulos de entradas y salidas discretas, en las entradas el voltaje que maneja normalmente es de 24 voltios DC igualmente en las salidas, la cantidad de entradas es …. Y la cantidad de salidas es…. Los puertos y protocolos de comunicación son necesarios para que más adelante se implemente un panel de operador para el diagnostico de fallas, el espacio de memoria no se requiere mucha ya que el programa no ha de ser muy extenso.

CONTROLADOR S7-200

El SIMATIC S7-200 es ciertamente un micro- PLC al máximo nivel: es compacto y potente – particularmente en lo que atañe a respuesta en tiempo real –, rápido, ofrece una conectividad extraordinaria y todo tipo de facilidades en el manejo del software y del hardware. Y esto no es todo: el micro-PLC SIMATIC S7-200 responde a una concepción modular consecuente que permite soluciones a la medida que no quedan sobredimensionadas hoy y, además, pueden ampliarse en cualquier momento. Todo ello hace del SIMATIC S7-200 una auténtica alternativa rentable en la gama baja de PLCs Para todas las aplicaciones de automatización que apuestan consecuentemente por la innovación y los beneficios al cliente.


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El SIMATIC S7-200 está plenamente orientado a maximizar la rentabilidad. En efecto, toda la gama ofrece: • Alto nivel de prestaciones, • Modularidad óptima y • Alta conectividad. Además el SIMATIC S7-200 le simplifica al máximo el trabajo: el micro-PLC puede programarse de forma muy fácil. Así podrá realizar rápida y simplemente aplicaciones; además, las librerías complementarias para el software permiten realizar las tareas en forma ágil, simple y rápida. Entre tanto, este micro-PLC ha probado su eficacia en millones de aplicaciones en todo el mundo, tanto funcionando aislado como integrado en una red.

COSTO DE EQUIPOS Y MATERIALES UTILZADOS PARA EL PROYECTO

EQUIPOS COSTxUNID. CANT. T0TAL

Bornera eléctrica TGE 2.5 mm2 legrand S/. 1.92 74 142.08

Fuente de alimentación de 220Vac/24 Vdc 2.5A (logo power) S/. 214.14 1 214.14

CPU 226 simatic S7-200 mod 216-2AD22-0XB0 S/. 1798.11 1 1798.1

Modulo de entradas y salidas discretas DI16xDO 16 mod. 223- 1PL22-0XA0 S/. 996.97 1 996.97

Guarda motor Siemens 3RV1011-4AA1011-16A S/. 145.01 1 145.01

Interruptor termomagnético 40A trifásico S/. 43.94 1 43.94

Interruptor automático siemens 3RV1011-0KA1 0,9-1,25 A/ 16 A S/. 108.41 2 216.82

Interruptor termomagnético monofásico 2A S/. 22.86 3 68.58

Interruptor termomagnético monofásico 6A S/. 44.82 1 44.82

Bornera portafusibles legrand 6,3a-10 AWG $ 4.5 19 85.5

Contactor Siemens Sirius 3RT1026-1AP00 220 25A 0NC/0NA S/. 112.07 1 112.07

Contactor Siemens Sirius 3RT1024-1BB44 24VDC/25 S/. 191.68 1 191.68

Relé releco C3-A3OB 24VDC c/led $ 11.2 4 44.8

Transformador 220/24 60Hz $ 60 1 60

Botón pulsador c/verde 2B2-BA3 telemecanic S/. 29 3 87

Selector RLW K3R-65 026936 KLOECXENER MOLLER S/. 60 1 60

Canaleta PVC 45x45x 2 m acanalada $ 8.89 4 35.56

Cable eléctrico #16 AWG negro S/. 0.51 0 0

Cable flexible PVC 4mm2 S/. 0.5 0 0

Caja de pase de PVC 200x150x150 S/. 22 1 22

Contratuercas p/prensa estopa PG16 S/. 0.23 0 0



Cable vulcanizado 3x18 AWG S/. 0.51 0 0

Base relé releco $ 4.27 1 4.27

Bobina magnética 24 VDC festo S/. 60.42 5 302.1

Manguera neumática flexible festo Ø 6x1 S/. 4.5 10 45


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CAPITULO IV

DESCRIPCION DEL FUNCIONAMIETO DE LA SECUENCIA.


32


33

Para dar inicio en modo automático deben de cumplirse ciertas condiciones iniciales como

también condiciones de seguridad; las condiciones de seguridad están diseñadas para

trabajar con todas las puertas cerradas y el operario retirado de la parte frontal de la

maquina.

Para poder iniciar el proceso, primeramente debe haber un tacho con fibra dentro de la

prensa, el cual será detectado por un sensor inductivo (FCP) ubicado en la parte inferior de

la prensa, otra de las condiciones es que el cabezal se mantenga en posición de inicio, esta

posición es detectada por un fin de carrera, con estas condiciones se puede dar inicio a la

secuencia tanto en manual como en automático.

Para iniciar en modo automático pulsamos el botón (BMC), a su vez se activan las bobinas

de las electroválvulas A y B, la bomba hidráulica también comienza a funcionar, mediante

una lógica neumática primero se activa el pistón superior hasta llegar a activar el final de

carrera (CP1), también se activan las tenazas inferiores, si en caso no se activara (CP1)

por el aumento de presión, el Presostato de aceite (CP2) detendrá la secuencia; una vez

activado (CP1) se desactiva la bobina de la electroválvula B, esta misma dará inicio a

extenderse el pistón inferior para comprimir el BUMP , Al iniciarse la compresión se

activaran las tenazas superiores, cuando llega a una presión determinada, el Presostato

(CP2) desactiva la electroválvula A y desactiva la bomba hidráulica. Al realizar la

compresión el pistón superior se retracta y llega a su posición inicial, el sensor

inductivo(FCH) emite la señal para empezar el giro del cabezal, empezando con un octavo

de vuelta, para esto se activa la electroválvula R18, después de un tiempo inicia su

funcionamiento el motor que da origen al pasado de pita, el numero de vueltas se

selecciona con un interruptor de 3 posiciones, la cantidad de vueltas de la pita pude

modificase en el programa, el número de vueltas dependerá del sensor FCPF1, el sensor

FCPF2 da inicio a el funcionamiento del motor acoplado al anudador , cuando este recorre

una vuelta acciona el fin de carrera (FCN) y emite una señal para detener el anudador, al

mismo tiempo FCN inicia el giro de un cuarto de de vuelta, activando las electroválvulas

R18 y R14, cuando llega al final de recorrido el pistón de un cuarto de vuelta activa el final

de carrera (FCR), la cual desactiva las electroválvulas R18 y R14.luego vuelve a iniciar

para pasar la pita seguido de esto inicia el anudador.

Las vueltas del cabezal son 5, 2 vueltas de un octavo y 3 vueltas de un cuarto. Al finalizar

una vuelta completa el cabezal activa un fin de carrera (FCT), este inicia la descompresión

activando la electroválvula C e iniciando el funcionamiento la bomba hidráulica, cuando

llega a una determinada presión el Presostato (CP2) desactiva el funcionamiento de la

electroválvula C y la bomba hidráulica detiene su funcionamiento.


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Dibujo mecánico de la prensa Santa Eloy


35

Prensa Santa Eloy


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LOGICA DE CONTROL IMPLEMENTADO EN EL PLC S7-200

En esta sección empezaremos la explicación del funcionamiento de la lógica credo para el control de la prensa Santa Eloy; el programa fue editado original mente en el leguaje de programación FUP, diagrama de funciones o FBD de la norma IEC 1131-3, que permite al usuario construir sus propios bloques de funciones de acuerdo a los requerimientos del programa de control.

Para el inicio de la explicación es preciso el conocimiento tanto de las entradas como de las salidas a continuación tenemos un cuadro referente a esto:

SH I0.0 Contacto de guardamotor Falla de la bomba.

SPF I0.1 Contacto de guardamotor Falla de pasador de pita.

SN I0.2 Contacto de guardamotor Falla de Anudador.

IF I0.3 Selector manual /automático.

BAU I0.4 Para el proceso, resetea para iniciar cuando la maquina se energiza.

BSV I0.5 Cierra pistones en modo manual (compresión).

BDV I0.6 Abre pistones en modo manual (descompresión).

BAN I0.7 Interrumpe proceso de amarre.

BMN I1.0 Continúa amarre después de una interrupción.

BMC I1.1 Arranque automático.

BDF I1.2 Libera los frenos del anudador y pasador de pita.

BPA I1.3 Posiciona el anudador manualmente.

CP1 I1.4 Fin de carrera del cabezal (caja) de la prensa.

CP2 I1.5 Interruptor para sistema hidráulico (Presostato de presión de aceite).

CP3 I1.6 Interruptor para sistema neumático (Presostato de presión de aire).

FCSP1 I1.7 Sensor de seguridad de puerta (Lado norte).

FCSP2 I2.0 Sensor de seguridad de puertas ( Lado sur).

FCB I2.1 Fin de carrera que detecta el pistón inferior abajo.

FCP I2.2 Sensor de tacho posicionado.

FCPF1 I2.3 Detiene pasador de pita.

FCPF2 I2.4 Inicia funcionamiento de anudador.

FCH I2.5 Sensa posición del cabezal (caja) arriba.

FCR I2.6 Sensor que indica 1/4 de vuelta.

FCT I2.7 Sensor que indica que recorrió 1 vuelta.

FCPB I3.0 Posicion inicial del cabezal.

CELLULE I3.1 Fotocélula de seguridad.

FCTF I3.2 Sensor que detecta presencia de la pita.

FCN I3.3 Fin de carrera del anudador.

PEDAL I3.4 Acciona el cilindro para descargar el BUMP.

SNA1 I3.5 Selección para 2 o 3 amarres de pita.

SNA2 I3.6 Selección para 3 o 4 amarres de pita.

BL I3.7 Energizar lampara.

CH Q0.0 Bomba de aceite.

CPF Q0.1 Pasador de pita.

CN Q0.2 Anudador.

FN Q0.3 Salida para el freno del anudador.

FP Q0.4 Salida para el freno del pasador de pita.


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Elecv_A Q0.5 Mando para la electroválvula pistón inferior.

Elecv_B Q0.6 Mando para la electroválvula pistón superior.

Elecv_C Q0.7 Mando para la electroválvula de descompresión.

Elecv_E Q1.0 Extractor de BUMPS.

VP Q1.1 Mando de electroválvula para las tenazas inferiores.

SP Q1.2 Mando de electroválvulas para tenazas superiores.

R1_4 Q1.3 Mando de electroválvula para pistones de 1/4 de recorrido.

R1_8 Q1.4 Mando de electroválvula para pistones de 1/8.

SAL_LAM Q1.5 Salida de lampara.

LMA Q1.6 Baja presión de aire.

LMF Q1.7 Se detuvo pase de pita.

LMH Q2.0 Bomba en funcionamiento ò falta condiciones de seguridad.

LDC Q2.1 Listo para un nuevo inicio.

También se ha utilizado algunos bits de memoria interna, en el siguiente cuadro están indicados los más importantes:

DOS_AMARRES M1.6 Seleccionado para dar dos amarres.

TRES_AMARRES M1.7 Seleccionado para dar tres amarres.

CUA_AMARRES M2.0 Seleccionado para dar cuatro amarres.

BLOQ_AMARRE M2.1 Se bloque proceso de amarre por falta de pita o manualmente con BAN.

SEGURIDAD M1.0 Listo para un nuevo inicio.

MODO M1.2 Bit a 1 en manual Bit a "0 automático.

LISTO_INICIO M1.3 Secuencia lista para un nuevo inicio.

MANUAL M1.4 Seleccionado para manual.

AUTOMATICO M1.5 Seleccionado para automático.

Este programa está compuesto por 1 programa principal y 5 subrutinas para una mayor facilidad al navegar y corregir el programa.

En el programa no se ha utilizado directamente las entradas y las salidas, básicamente se ha utilizado la instrucción “move” para realizar transferencia, tanto las entradas como las salidas, a memorias internas del controlador, para las entradas que son 32 de tipo discreto se ha realizado la transferencia del Byte de entrada N°0 a la memoria MB10, del Byte de entrada N°1 a la memoria MB11, del Byte de entrada N°2 a la memoria MB12, del Byte de entrada N°3 a la memoria MB13 y de las salidas que son en total 18 de tipo discreto se ha realizado la transferencia desde la memoria MB14 hacia el Byte N°0 de la salida, desde la memoria MB15 hacia el Byte N°1 de la salida, desde la memoria MB16 hacia el Byte N°2 de la salida, toda esta técnica o artificio se ha realizado para tener una mayor flexibilidad con estos bits, ya que se está proyectando para hacer uso de un panel de operador que indique posibles fallas.

A todas las memorias internas que están direccionadas a una entrada o salida, su direccionamiento simbólico se le antepone la letra “I” por ejemplo la entrada SPF con la dirección de entrada I0.1 su direccionamiento simbólico en la memoria es ISPF con dirección M10.1, a continuación pasamos a explicar segmento por segmento lo que ejecuta el programa.

En el primer segmento se hace la transferencia con la instrucción “move” desde la memoria MB14, MB15, MB16, hacia las salidas QB0, QB1, QB2, respectivamente.


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Para el segundo segmento se realizado lo mismo pero con las entradas; se ha transferido desde los Bytes de entrada IB0, IB1, IB2, IB3, hacia los Bytes de memoria MB10, MB11, MB12, MB13.

Tercer segmento: este segmento está orientado a la seguridad en la cual debe realizar su funcionamiento la máquina en condiciones seguras para el operario, en este programa se ha considerado todos las entradas provenientes de los sensores de seguridad, que son NO (normalmente abiertas); para el funcionamiento deben estar todas las puertas cerradas y todos los sensores de seguridad activados, con esta condición la memoria M1.0(seguridad) estará en 1, para el primer inicio del programa, y también cuando ocurre una acción insegura (algún sensor de seguridad cambio de estado ) es necesario pasar de 0 a 1 el pulsador BAU (stop), que viene a ser un contacto NC(normalmente cerrado)

Cuarto segmento: en este segmento se define dos condiciones iniciales de la prensa, la primera condición es que el pistón inferior debe mantenerse retractado, y el cabezal debe estar en posición de inicio de trabajo, estas dos condiciones activan la memoria M1.2 (Listo inicio).


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Quinto segmento: con el selector IF se define el modo de trabajo (manual/automático) si el selector pasa de nivel 0 a 1 se trabajara en modo manual si el selector pasa de 1 a 0 trabajara en modo automático.

Sexto segmento: para poder ejecutarse el programa en modo manual existen una serie de condiciones, en este segmento están especificado estas condiciones necesarias.

Segmento siete: al igual que existen condiciones de funcionamiento manual, también existen condiciones en funcionamiento automático, que en este segmento son considerados.


40

Segmento ocho: en este segmento se llama, hacia el programa principal, ala

subrutina que ejecuta el prensado en modo manual.

segmento nueve: en este segmento se llama a la subrutina, que realiza el prensado

en modo automático.


41

segmento diez: en este segmento se considera las condiciones para que se accione

una electroválvula, que comanda a un cilindro neumático y a su vez este sostiene fijamente el tacho al momento del prensado.

Segmento once:aquí se realiza el accionamiento de las tenazs superiores que sujeta el tacho al momento del prensado esta accion es comandada cuando el piston superios llega al fin de su carrera.

Segmento doce: para realizar la selección de de la cantidad de vueltas de la pita para hacer el amarres, se selecciona mediante un selector de 3 posiciones. En este segmento se realiza la selección para hacer 2 vueltas y luego el amarres. (véase


42

segmento 18 y 22) esta cantidad de vueltas se puede modificar en el segmento 22, mayores detalles analizar la subrutina “PASADO DE PITA Y AMARRE”

Segmento 13: al igual que en segmento 12 aquí se realiza la selección para realizar 3 vueltas de la pita y luego el amarre (véase segmento 23 y 24) la cantidad de vueltas se puede modificar en el segmento 24.

Segmento 14: en este segmento se ejecuta la acción de seleccionar 4 vueltas de la

pita para realizar el amarre, (véase segmento 25 y 26), la cantidad de vueltas se puede modificar en el segmento 26.

Segmento 15: aquí se ejecuta la interrupción para detener el amarre cuando hay ausencia de pita o cuando se requiera hacerlo manualmente , accionando el pulsador BAN y para restablecer el amarre se accionara el pulsador BMN


43

Segmento 16: en este segmento se establecen las condiciones para empezar a dar

un octavo de vuelta.(véase segmentos 17)


44

Segmento 17: en este segmento se hace el llamado a la subrutina octavo de vuelta.

Segmento 18: en este segmento se dan las condiciones para hacer un llamado a la

subrutina que hace 2 pasados de pita y amarre. Segmento 19: condición para finalizar el fin del pasado de pita y amarre, se utilizan

los temporizadores porque tenemos dos secuencias distintas que siguen al pasado y anudado de pita y para poder diferenciar las secuencias, utilizamos este temporizador (T41) véase segmentos 29 y 28.

Segmento 20: aquí el temporizador es utilizado también para dar inicio a ¼ de vuelta

y también es temporizado para darle una condición mas, ya que después del pasado de pita y amarre pueden haber 2 posibles secuencias.(véase subrutina 28)


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Segmento 21: para dar inicio a el pasado de pita tienen que cumplirse ciertas condiciones, las cuales están son consideradas en este segmento. El temporizador (T38) se utiliza para activar condicionadamente el pasado de pita.


46

Segmento 22: en este segmento se hace el llamado a la subrutina para hacer 2 pasadas de pita y amarrar. En la entrada CONT1 y CONT2 de la subrutina se selecciona la cantidad de vueltas.

Segmento 23: aquí se dan las condiciones para hacer el llamado a la subrutina de

pasado y amarre de pita.


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Segmento 25: aquí se dan las condiciones para hacer el llamado a la subrutina de

pasado y amarre de pita.


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Segmento 27: se ejecuta una de las condiciones del paso de pita después de un tiempo de haber realizado 1/8 de vuelta.


49

Segmento 28: se hace el llamado a la subrutina un cuarto y un octavo de vuelta para que se ejecute.

Segmento 29: se ejecuta las condiciones para habilitar la subrrutina de un cuarto de vuelta y octavo de vuelta.

segmento 30: una vez finalizado una vuelta el cabezal, se descomprime y el pistón inferior se retracta.


50

Segmento 31: se ejecuta las condiciones para iniciar la descompresión.

Segmento 32: se ejecuta una condición para setear el pasado de pita.

Segmento 33: en este segmento se hace liberar los frenos del anudador

manualmente con el pulsador BDF.


51

Segmento 34: con el pulsador BDF también se libera el freno del pasador de pita.

Segmento 35: en este segmento se condiciona para ayuda de la extracción del bump mediante un pistón que será accionado después de 3 segundos de accionar el pedal.


52

Segmento 36: se realiza la temporizacion para la extracion del bums.

Segmento 37: despues de un tiempo de haber accionado el pedal se activa la salida para la extraccion del bump.

Segmento 38: condiciones para el encendido de la lampara LMH.


53

Segmento 39: condicion para el encendido de la lampara de baja presion de aire.

Segmento 40: se ejecuta el encendido de la lampara indicando que se detuvo el pasado de pita.

Segmento 41: condiciciones para el encendido de la lampara LMF indicanndo falta de seguridad.


54

Segmento 42: se ejecuta el encendido de la iluminación de la prensa.

Segmento 43: se condiciona el prendido de la lampara con un contador, para que con el primer pulso se encienda.


55

Segmento 44: se condiciona el apagado de la lampara con un contador, para que

con el segundo pulso se apague.

Segmento 45: se considera el cabezal en una cierta pocision para el inicio de la secuencia y se enciende la lampara LDC


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SUBRUTINA PRENSADO MANUAL

En la secuencia que realiza la prensa se considera un modo de control manual como

también automático, en esta primera parte se observa una subrutina creada para

trabajar en modo manual y con las condiciones necesarias, en el cuadro observado se

indican las entradas creadas para el uso de las subrutinas.

Segmento 1: se tiene las condiciones para el accionamiento de una válvula que acciona

el pistón hidráulico inferior pero el pistón superior es el primero en accionarse

Debido a la lógica de las conexiones neumáticas.

Segmento 2: después de ser accionado la electroválvula “A” se activa le

electroválvula “B” que iniciara el accionamiento pistón superior.

Segmento 3:


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SUBRUTINA PRENSADO AUTOMÁTICO

En esta subrutina se condicionan para el funcionamiento automático, esta subrutina es llamada en el programa principal. en el siguiente parte del programa se observa las entradas creadas para la subrutina.

Segmento 1: con el selector en automático y pulsando “BMC” empieza el ciclo en modo automático activando la electroválvula “A”. del pistón inferior esta electroválvula también ejecuta una condición para acciona a la electroválvula “B” del pistón superior.


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Segmento 2: en este segmento se activa la electroválvula “B” que acciona el pistón superior y es desactivado cuando llega al final de carrera “CP1”

Segmento 3: se ejecuta las condiciones para el arranque de la bomba hidráulica.

SUBRUTINA UN OCTAVO DE VUELTA DEL CABEZAL.

El inicio de las vueltas del cabezal se inicia con un octavo de vuelta, para iniciar a pasada de pita y luego realizar un amarre. En el primer grafico se observa las entradas y salidas creadas para la subrutina.

Segmento 1: se ejecuta una condición, para que el octavo de vuelta se inicie después de haberse desactivado la electroválvula “A” o luego de haber acabado la compresión del bump.


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Segmento 2: en este segmento se ubican las condiciones necesarias para iniciar un

octavo de vuelta. Segmento 3: para desactivar la salida de la electroválvula de un octavo de vuelta se

necesita temporizar ya que no hay una condición que me indique que ha finalizado el octavo de vuelta.


60

Segmento 4: aquí se realiza el seteo y reset de la condición de un octavo de vuelta.

Segmento 5: se ejecuta la acción el condicionamiento para iniciar un octavo de vuelta, después de sensar el cabezal del pistón superior y el Presostato una presión alta, se setea las condiciones.

Segmento 6:también se realiza un octavo de giro después de haber acabado los amarres, en este segmento se condiciona para desactivar la electroválvula que me realiza la acción de un octavo de vuelta.


61

SUBRUTINA PASADO DE PITA Y AMARRE


62

SUBRUTINA DE UN CUARTO DE VUETA DEL CABEZAL.

Después de la compresión del bump se realizan 5 giros del cabezal, para poder realizar el pasado de pita y amarrar el primero y el último son de un octavo de vuelta y los 3 restantes son de un cuarto de vuelta, en esta subrutina se ejecutan las condiciones para realizar un cuarto de vuelta, en el primer grafico se muestran las entradas y salidas creadas.

Segmento 1: se da la condición de inicio de un cuarto de vuelta, para eso se debe de accionar la electroválvula de un cuarto de vuelta más la válvula de un octavo de vuelta y la válvula es desactivada cuando llega el pistón al final de carrera de un cuarto de vuelta.


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Segmento 2: en este segmento se ejecuta la acción de activar la electroválvula de un octavo de vuelta.

Segmento 3: en este segmento se produce una condición para finalizar las vueltas del cabezal cuando este ya ha dado 1 vuelta completa.

Segmento 3: el temporizador se utiliza para generar una condición más de ya no activarse el cuarto de vuelta después de haber culminado 1 vuelta.


64

CAPITULO V

CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES


65

CONCLUSIONES

Este proyecto está orientado a una solución eficaz para afrontar los problemas comunes

que surgen a través del desarrollo de las actividades, ya que con el control que ahora viene

operando se toma mucho tiempo para dar solución a los problemas que surgen, con la

solución planteada se estima que este tiempo se reduzca al mínimo.

Un proyecto de automatización en el mercado, en nuestros días, es muy eficaz pero

costoso por más simple que sea, las empresas dedicadas a brindar servicio en soluciones

de automatización ven un negocio rentable de este trabajo, habría que resaltar que lo más

caro en un proyecto de automatización no son los equipos si no por el contrario vienen a

ser los software, licencias de estos y programación lógica.

En este proyecto de innovación se ahorraría el costo de contratar a una empresa de

servicio para la ejecución de este proyecto.


66

BIBLIOGRAFÍA

Control lógico programable de Ismael Cervantes de Anda, Docente de la Escuela Superior de Cómputo (ESCOM) Instituto Politécnico Nacional (IPN) México

Autómatas programables de Josep Balcells y José Luis Romeral.

Manual de programación S7 200 de siemens.

Sistema de automatización S7-200, CPU21x de siemens

Lenguajes de programación de PLCs.

Curso avanzado de PLCs de editorial Quark SRL, Ing. Horacio D. Vallejo

introducción a la automatización de Víctor M. Gonzales

LINKOGRAFIA

http://support.automation.siemens.com/WW/llisapi.dll?func=cslib.csinfo&nodeid0=10

805150&lang=es&siteid=cseus&aktprim=0&extranet=standard&viewreg=WW&objid=

4000024&treeLang=es.

http://www.infoplc.net/documentacion.

http://es.wikipedia.org/wiki/Controlador_l%C3%B3gico_programable

http://www.uv.es/rosado/sid/Capitulo1_rev1.pdf.

http://www.ni.com/.

http://www.slideshare.net/dcestero/presentacin-de-un-trabajo-de-investigacin

http://www.google.com.pe/search?hl=es&sa=N&biw=1280&bih=620&tbm=bks&q=inauthor:%22Josep+Balcells%22&ei=cU31TYyrG8m1tgec5r3yBg&ved=0CD0Q9Ag

http://www.google.com.pe/search?hl=es&sa=N&biw=1280&bih=620&tbm=bks&q=inauthor:%22Jos%C3%A9+Luis+Romeral%22&ei=cU31TYyrG8m1tgec5r3yBg&ved=0CD4Q9Ag

http://support.automation.siemens.com/WW/llisapi.dll?func=cslib.csinfo&nodeid0=10805150&lang=es&siteid=cseus&aktprim=0&extranet=standard&viewreg=WW&objid=4000024&treeLang=es



http://www.infoplc.net/documentacion

http://es.wikipedia.org/wiki/Controlador_l%C3%B3gico_programable

http://www.uv.es/rosado/sid/Capitulo1_rev1.pdf

http://www.ni.com/


67

TRABAJO DE INNOVACIÓN EN LA EMPRESA

FICHA DE CALIFICACIÓN

A) PROGRAMA: APRENDIZAJE DUAL

Ocupación/Especialidad: CONTROL DE MÁQUINAS Y PROCESOS INDUSTRIALES

B) NOMBRE DEL PARTICIPANTE: ANAYA FIGUEROA, RAFEL MARTIN

INGRESO 2008-II CODIGO DE MATRICULA 0275969

C) EMPRESA: SUDAMERICANA DE FIBRAS S.A

Dirección: Av. Néstor Gambeta N° 6815 - Callao

D) DENOMINACIÓN DEL TRABAJO DE INNOVACIÓN CALIFICACIÓN

AUTOMATIZACION DE UNA PRENSA DE FIBRA ACRILICA, PRENSA SANTA ELOY.

AREA DE APLICACIÓN EN LA EMPPRESA: PLANTA TOPS

E) CALIFICACION: N° DE

ORDEN CRITERIOS DE EVALUACION CALIFICACIÓN

PUNTAJE MÁXIMO

PUNTAJE OBTENIDO

01 Factibilidad de aplicación del trabajo de innovación en la empresa incluyendo aspectos de calidad. 07

02 Beneficios técnicos que se espera generará la aplicación del trabajo de innovación 05

03 Cuantificación e indicadores adecuados para medir resultados del trabajo de innovación 03

04 Relación entre la inversión estimada versus los resultados a obtenerse (costo, beneficios).Estimado del entorno de inversión. 05

NOTA: El evaluador calificará considerando como base el puntaje máximo señalado. La suma de puntajes obtenidos es la nota del trabajo de innovación

Lugar y fecha:____________________________________________

NOTA DEL TRABAJO DE INNOVACION

Y/O MEJORA _____________________________________________________

Nombre y firma del directivo de mayor

nivel del área de aplicación

En números:

En letras:

CARGO:_________________________________________________


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TRABAJO DE INNOVACIÓN EN LA EMPRESA

FICHA DE CALIFICACION

A) PROGRAMA: APRENDIZAJE DUAL

Ocupación/Especialidad: CONTROL DE MÁQUINAS Y PROCESOS INDUSTRIALES

B) NOMBRE DEL PARTICIPANTE: ANAYA FIGUEROA, RAFEL MARTIN

INGRESO 2008-II CODIGO DE MATRICULA 0275969

C) EMPRESA: SUDAMERICANA DE FIBRAS S.A

Dirección: Av. Néstor Gambeta N° 6815 - Callao

D) DENOMINACIÓN DEL TRABAJO DE INNOVACIÓN CALIFICACIÓN

AUTOMATIZACION DE UNA PRENSA DE FIBRA ACRILICA, PRENSA SANTA ELOY.

AREA DE APLICACIÓN EN LA EMPPRESA: P

E) CALIFICACION: N° DE

ORDEN CRITERIOS DE EVALUACION CALIFICACIÓN

PUNTAJE MÁXIMO

PUNTAJE OBTENIDO

01 Factibilidad de aplicación del trabajo de innovación en la empresa incluyendo aspectos de calidad. 07

02 Beneficios técnicos que se espera generará la aplicación del trabajo de innovación 05

03 Cuantificación e indicadores adecuados para medir resultados del trabajo de innovación 03

04 Relación entre la inversión estimada versus los resultados a obtenerse (costo, beneficios).Estimado del entorno de inversión. 05

NOTA: El evaluador calificará considerando como base el puntaje máximo señalado. La suma de puntajes obtenidos es la nota del trabajo de innovación

Lugar y fecha:____________________________________________

NOTA DEL TRABAJO DE INNOVACION

Y/O MEJORA _____________________________________________________

Nombre y firma del directivo de mayor

nivel del área de aplicación

En números:

En letras:

CARGO:_________________________________________________

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