El primer punto fue tener el software y hardware requerido, para esto algunos elementos ya se contaban en la planta pero algunos otros se debieron cotizar para poder realizar la adquisición, el proceso de obtención del hardware fue ejecutado como se muestra en la Figura 74.
Figura 74. Requisición y compra de materiales
El levantamiento de elementos a utilizarse fue en base a la tecnología ya existente en la máquina de Impresión Flexo y la máquina formadora de Bobinas de lo cual se requirió del siguiente material:
Descripción Marca Modelo/Número
de parte Cantidad
FIELDBUS
COUPLER WAGO 750-303 1 PZA
DIGITAL INPUT
MODULE WAGO 750-430 1 PZA
DIGITAL OUTPUT
MODULE WAGO 750-530 1 PZA
ANALOG
50
MODULE
END MODULE WAGO 750-600 1 PZA
PROFIBUS
CONECTOR HELMHOLZ 700-972-7BB12 2 PZA
PROFIBUS
CABLE SIEMENS 6XV1830-0PH10 100 Metros
PROFIBUS
MODULE SST SST-PFB-SLC 1 PZA
Tabla 2. Hardware a implementar.
Ya teniendo la información de los materiales necesarios para la implementación se realizó una comparación con el equipo que se tiene en almacén de la compañía de lo cual solo fue necesario solicitar lo siguiente:
- Analog Output Module - Profibus conector - Profibus Cable
La compra de materiales y el tenerlos a resguardo tomo un tiempo de 2 meses. La instalación del Hardware se llevó a cabo contemplando tanto la instalación física como los tiempos de instalación así como el requerimiento de parar la producción en alguna máquina para la instalación del hardware.
Cableado:
La instalación de ductos y tubería para pasar los cables de control y comunicación fue llevada a cabo sin interrumpir la producción de alguna de las máquinas de la planta, el tiempo estimado en horas hombre fue de 64hrs entre 4 personas en dicha instalación
Instalación de Hardware en máquina de Impresión Flexo:
La instalación del hardware en la Figura 75 requirió un paro de producción en la máquina impresora ya que se requirió apagar el controlador para instalar el nuevo módulo de comunicación SST-PFB-SLC donde se realizó la configuración del nuevo módulo con un tiempo aproximado de 8hrs por pruebas de configuración dentro de controlador y modulo remoto Wago, así también se realizó el ensamble del conector Profibus para esta terminal dejando así sólo la configuración del nuevo módulo para que lo reconociera el controlador Allen Bradley de la máquina impresora.
51 Figura 75. Instalación de Hardware
52
Para el montaje del cableado de comunicación y control entre la máquina impresora y la formadora de bobinas fue instalado un ducto cuadrado de 4” desde la máquina Flexográfica hasta el rebobinador pasando por arriba de la línea de producción de Rotograbado ver Figuras 76 y 77.
Figura 76. Máquina de Impresión Flexo y Formadora de Bobinas
53
El cableado utilizado dentro en esta interconexión fue para que la máquina Flexográfica y Rebobinador compartieran señales de estado, y comandos de funcionamiento como: arranque, paro, jog, emergencia y referencia de velocidad esto con instalación tanto en la máquina impresora como en la máquina formadora de bobinas.
La instalación de Hardware en la máquina impresora
Estuvo enfocado en el controlador Allen Bradley SLC500 ubicado en el tablero eléctrico de la máquina Impresora donde referente al protocolo de comunicación Profibus se instaló un módulo SST-PFB-SLC ver Figura 78, para esto se requirió de parar la producción en la máquina Impresora para que fuese configurado este nuevo módulo.
Figura 78. Instalación de módulo SST-PFB-SLC
El armado del conector se llevó a cabo de acuerdo al manual del fabricante Helzmotz donde especifica las dimensiones de los cortes que tienen que cumplirse para tener un buen armado así como la utilización de la herramienta Siemens para realizar dichos cortes.
Cabe mencionar que el conector tiene una resistencia terminal la cual por ser uno de los extremos del BUS de comunicación debe de estar activa en posición ON esto permite que se cierre el BUS de este cableado como se observa en las Figuras 79, 80 y 81.
54 Figura 79. Terminal de cableado de acuerdo a IEC 61158-2
55 Figura 81. Conector de BUS construido con resistencias terminales.
Tabla 3. Espacio mínimo entre cables de acuerdo a EN50174
Durante la instalación del cable y su pase por canaletas, tuberías y trincheras se tuvo especial cuidado en cumplir EN50174 de Profibus donde especifica que los únicos cruces entre cables Profibus deberán ser a 90° como se observa en la Figura 82 se aseguro que los cables de comunicación no se entrelazaran entre sí o con los cables de comunicación Profibus ya existentes en la Impresora con el fin
56
de no generar más ruido en el BUS de comunicación del que pudiese tomar de las instalaciones de potencia de la planta.
Figura 82. Espacio mínimo y cruce entre cables de acuerdo a EN50174
La instalación de Hardware en la máquina formadora de bobinas ó Rebobinador. Estuvo enfocado al módulo de comunicación remoto y la interconexión de las salidas y entradas hacia el control de la máquina formadora de bobinas como se muestra en la Figura 83.
Figura 83. Rack remoto WAGO
Donde la topología de la red Profibus entre la máquina de Impresión y la máquina formadora de bobinas quedó como se muestra en la Figura 84.
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Verificación de RED Profibus.
Para realizar la verificación de la instalación del cableado y los módulos Profibus se realizó la verificación con el equipo de prueba “TESTER4” de Softing donde la información que se obtuvo del análisis del estado de la instalación de la red fue la siguiente:
a) Evaluación de la calidad de transmisión y estado físico del BUS como se muestra en la Figura 85 donde se puede observar que la red actual de Profibus donde está localizada la estación 32 de la máquina Rebobinador donde se tienen dos semáforos que nos indican el estado físico del Bus y la comunicación que va a través de dicho Bus de esto se puede observar que ambos semáforos están en verde indicando la correcta instalación y una buena calidad de transmisión generando un Diagnostico Total en “OK” que nos indica que se tienen las condiciones correctas en el BUS para poder transmitir de manera correcta.
b) Estadístico de cuantas veces tiene el MAESTRO que enviar información a cada una de las estaciones que está en el BUS así como también se puede observar el estadístico de cada una de las estaciones que están incluidas dentro del BUS en la imagen se observa que todos los telegramas enviados por el MAESTRO han sido contestados por las estaciones sin ningún estadístico de fallo entre el MAESTRO y los ESCLAVOS de la red como se muestra en la Figura 86.
c) En la Figura 87 podemos observar el estado de transmisión de toda la red en donde se encuentra el nodo 32 de la estación de la máquina formadora de bobinas o Rebobinador y el MAESTRO que es el nodo 0 donde podemos observar que la calidad de transmisión de MAESTRO que es la IMPRESORA y el ESCLAVO que es el Rebobinador están sin problemas de transmisión cabe mencionar que en esta imagen se observa un nodo con la dirección 30 sin embargo este es un nodo existente ya en la máquina impresora y no forma parte de la interconexión de control entre la máquina Impresora y la máquina Rebobinadora.
Figura 85. Estado físico del Bus y Calidad de transmisión
Figura 86. Estadístico de fallos en telegramas enviados por el MAESTRO
Figura 87. Calidad de transmisión profibus entre MAESTRO y 2 ESCLAVOS
62
Las condiciones de control del proceso de bobinas impresas en flexografía son señales de control que deberán compartirse en todo momento entre la máquina Flexográfica y el Rebobinador como se muestra en la Figura 88.
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Interface de Operación
A nivel operación se debería de facilitar la selección de modo de funcionamiento de la máquina impresora y siempre de una manera visual para esto mediante el Software PanelBuilder32 se programó en los íconos y botones de selección en un Panel View 600 para que el operador pudiese seleccionar el modo de operación de la máquina Flexográfica donde al seleccionar el modo rebobinado la sección de troquelado o plegadizo queda fuera de funcionamiento y al deshabilitar el modo rebobinado la sección de troquelado o plegadizo de habilita de manera automática como se muestra en la Figura 89.
Figura 89. Pantalla de operación y selección de modo de trabajo para impresora.
Esta pantalla está instalada en máquina Flexografica, donde es posible seleccionar qué modo de trabajo va a Tener la máquina impresora en este caso para habilitar el Modo Rebobinador.
En el panel se habilitó un ícono de habilitación del modo rebobinado el cual debería tener la configuración como se muestra en la Figura 90.
64 Figura 90. Bit de habilitación de rebobinador
De esta manera la Máquina impresora podrá producir en modo rebobinado.
Las señales de estado del Rebobinador hacia la máquina Flexográfica deberán cumplir lo siguiente:
El rebobinador sólo envía dos señales a la máquina Impresora para saber su estado y las cuales permitirán arrancar o no la máquina Impresora Flexográfica Rebobinador Listo Para correr:
Esta señal se puede visualizar en la pantalla Panel View 600 en la Flexográfica si está en verde el circulo indica que el rebobinador está en condiciones de arrancar si la señal si esta en rojo existe alguna falla en el Rebobinador. En la Figura 91 se muestran unos indicadores de estado que están programados dentro de la pantalla de Diagnóstico Flexo con rebobinador con el fin de que tanto el operador como personal de mantenimiento visualicen las condiciones que se están o no cumpliendo para que la máquina impresora arranque en modo de producción de bobinas impresas.
65 Figura 91. Diagnostico de Rebobinador
Esta señal de rebobinador listo para correr, engloba todas las fallas posibles que pueden existir en el Rebobinador, las cuales puede incluir que algún variador este en falla, que detecte un rompimiento de papel esto en base a los danzarines ya que si no hay papel o esta flojo esto lo detectará como rompimiento, esto dentro del algoritmo de la máquina Rebobinador cuando el Rebobinador esta sin fallos y está listo para trabajar se encenderá el ícono RUN en verde como se muestra en la Figura 92.
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La señal de Rebobinado listo para correr llega a un módulo remoto WAGO perteneciente a la Flexo ICC con dirección 20 localizado en el Gabinete principal de Zerand de Flexo y llega a la entrada 1 de la Word 3 ó N52:3/1 Diagrama Z-993-06 unidad 16 hoja 12 y proviene de la salida O:0/0 del PLC del OMD Señal 04571 Diagrama 501S122604 ver Figura 93.
Figura 93. Esquema eléctrico de Rebobinador listo para arrancar
Diagrama de módulo Wago Gabinete Zerand donde llega señal Rebobinador Listo para correr Diagrama Z-993-06 unidad 16 hoja 12 línea 1223 ver Figura 94.
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CONCLUSIÓN
Se cumplió el objetivo principal de este proyecto el cual fue el desarrollar la implementación de un sistema de control entre dos máquinas, una como Maestro y otra como Esclavo, de esto y derivado de la interconexión de las máquinas de Impresión flexográfica y la máquina generadora de bobinas pre-impresas en Empaques Plegadizos Modernos S.A de C.V. donde ahora cuenta con un sistema hibrido para generar un insumo para la fabricación de cajas microcorrugadas con impresión en Flexografia ampliando su gama de productos dentro del mercado. En el desarrollo de este proyecto la selección del medio de interconexión entre ambas máquinas por la distancia entre ellas se decidió tomar un protocolo de comunicación en base a la plataforma de la tecnología con la que ya contaba la máquina Impresora así se tomo la decisión de utilizar el protocolo PROFIBUS que fue el más adecuado para ser implementado en el nuevo proceso.
El haber elegido ampliar la red Profibus de comunicación de los módulos I/O dentro de la máquina impresora en un módulo más de comunicación Profibus permitió controlar el costo de refaccionamiento en almacén de la compañía al utilizar algunos elementos que ya se tenían dado de alta los cuales se utilizan dentro de la planta impactando paralelamente a la estandarización de equipos. De la configuración de los módulos SCANNER y REMOTO de el nuevo segmento de la red Profibus se puede concluir que bajo la utilización de este protocolo la señales de comunicación no se verán afectadas por el ruido eléctrico generado en la planta derivado de la suma de los canales A y B donde el ruido afecta a cada uno de los canales de la misma manera el cual se elimina en la suma de dichos canales esto dado que la instalación se realizó de acuerdo a EN50174.
La utilización de la lógica digital enfocada a las condiciones de arranque y paro de las máquinas Impresora y Rebobinadora así como tomando en cuenta la seguridad de las máquinas y la del personal operativo se logró generar un algoritmo que condicionara en todo momento el arranque, paro y sincronización de velocidad entre ambas máquinas lo que permitió el generar bobinas impresas de forma continua de tal manera que se obtuvo un proceso operativamente amigable para el manejo del nuevo proceso.
Ahora Empaques Plegadizos Modernos S.A de C.V., imprime productos en bobinas generando un insumo para la fabricación de productos microcorrugados con papel pre-impreso en flexografía ampliando su cartera de productos dentro del mercado.
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Información Técnica de Módulo. End Moduled 07500600_00000000_0en. WAGO
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Información Técnica de Módulo 750-550. I/O-SYSTEM 750 2AO 0-10VDC 750- 550(/xxx-xxx) 2-channel Analog Out VDC Version1.1.0 m07500550_xxxxxxxx_0en.
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Tecnología y Aplicación Profibus. System Description Version November 2010 PROFIBUS_system_description3_English. P.International
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GLOSARIO DE TÉRMINOS
Anilox: Rodillo de acero con microceldas utilizado en proceso de impresión de flexografía.
Bobinas: Papel enrollado sobre un tubo de cartón.
Bus de Campo: Sistema de transmisión de información/datos en equipos industriales.
Couche: Papel recubierto en uno de sus lados para lograr una impresión de calidad.
Cuchilla Doctora: Herramental es de acero inoxidable utilizado para eliminar la tinta de los rodillos en el proceso de Huecograbado.
Cliché: Rodillo el cual porta una placa con relieves en el proceso de Flexografía.
Clema: Conector eléctrico donde se aprisiona un cable con un tornillo o resorte.
Coupler: Dispositivo que permite acoplar dos o más circuitos eléctricos.
Device: Dispositivo.
Diagnostico: Análisis que se utiliza para determinar una situación en base a datos.
Esclavo: Dispositivo que sigue en todo momento a un Maestro.
Flexografía: Técnica de impresión.
Fotopolímero: Es una formulación cuya base es un polímero orgánico cuya característica principal es que es sensible a la luz de determinada longitud de onda.
Formato: Longitud o tamaño.
Habilitación: Autorización para ejecutar una acción. Huecograbado: Técnica de impresión.
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Horn: Alarma sonora.
Irrupción: Entrada impetuosa.
Interlocks: Entrelazarse o conectarse.
Interconexión: Conexión entre dos o más dispositivos
Ícono: Signo o símbolo que representa un objeto o función
Jog: Marcha/movimiento intermitente de una máquina Line Stop: Detener el movimiento de una máquina
Linner: Papel de gramaje ligero
Maestro: Dispositivo que comanda a uno o más
dispositivos como esclavos.
Microcorrugado: Unión de tres papeles, el central es ondulado. Panel táctil: Pantalla con una membrana sensible al tacto. Plegadizo: Proceso de materiales con papel fácil de doblar. Protocolo de comunicación: Conjunto de reglas y normas que permiten que
dos o más dispositivos se comuniquen entre sí para compartir datos.
Rebobinador: Maquina formadora de Bobinas de papel
Remoto: Dispositivo que se encuentra a una distancia considerable
Rotograbado: Técnica de impresión con un rodillo de acero con huecos en la superficie.
Run: Estado de marcha o movimiento de una máquina
Sincronización: Hacer coincidir en tiempo dos o más funciones. Tonalidad: Cualidad de color según su grado de intensidad. Trapping: Compensación de espacios blancos entre colores
07 27 14 PRG PLC Z993_MAN SEPARACION DE RED PROFIBUS
LAD 52 - --- Total Rungs in File = 9
0000 COP Copy File Source #M1:3.0 Dest #N52:0 Length 100 COP 0001 COP Copy File Source #M1:3.100 Dest #N53:0 Length 100 COP 0002 COP Copy File Source #M1:3.400 Dest #N67:0 Length 100 COP 0003 COP Copy File Source #N52:100 Dest #M0:3.0 Length 100 COP 0004 COP Copy File Source #N53:100 Dest #M0:3.100 Length 100 COP 0005 COP Copy File Source #N67:100 Dest #M0:3.400 Length 100 COP 0006 COP Copy File Source #M1:2.0 Dest #N49:0 Length 100 COP 0007 COP Copy File Source #N49:100 Dest #M0:2.0 Length 100 COP 0008 END 72 ANEXO
07 27 14 PRG PLC Z993_MAN SEPARACION DE RED PROFIBUS
LAD 40 - --- Total Rungs in File = 34
0000 N52:3 0 N49:173 2 N49:173 3 0001 B3:1 0 HABILITACION DE REBOBINADOR N49:173 5 0002 B3:2 3 HABILITACION DE REBOBINADOR U B3:1 0 HABILITACION DE REBOBINADOR 0003 B3:2 4 DESHABILITACION DE REBOBINADOR L B3:1 0 HABILITACION DE REBOBINADOR 0004 MOV Move Source N52:31 8< Dest N39:10 24< MOV 0005 B3:1 0 HABILITACION DE REBOBINADOR MOV Move Source N52:31 8< Dest N49:170 24< MOV VELOCIDAD IMPRESORA FLEXOGRAFICA DE 0 A 243.84 MTS/MIN HACIA REBOBINADOR 0006 N52:30 2
MAIN PRESS M CONTACT
MOV Move Source N52:31 8< Dest N52:132 1992< MOV N52:130 2 73
07 27 14 PRG PLC Z993_MAN SEPARACION DE RED PROFIBUS
LAD 40 - --- Total Rungs in File = 34
0007 N52:2 1 MAIN PRESS STOP SAFE INPUT INACTIVA N52:3 2 PARO DE EMERGENCIA DESDE REBOBINADOR B3:1 0 HABILITACION DE REBOBINADOR N49:69 2
PARO DE LINE DESDE REBOBINADOR B3:1 0 HABILITACION DE REBOBINADOR N39:0 4 BIT MAIN PRESS STOP SAFE INPUT INACTIVA 0008 N52:2 1 MAIN PRESS STOP SAFE INPUT INACTIVA L B83:1 3 EN DN TON Timer On Delay Timer T4:5 Time Base 0.01 Preset 100< Accum 0< TON 0009 N52:30 1 N52:30 7
MAIN PRESS HORN REQUEST INACTIVA N39:0 5 B3:1 0 HABILITACION DE REBOBINADOR N49:169 4 0010 B3:1 14
JOG Y RUN HACIA REBOBINADOR1
B3:1 15
JOG Y RUN HACIA REBOBINADOR2
B3:1 8
JOG Y RUN HACIA REBOBINADOR 3
B3:1 9
JOG Y RUN HACIA REBOBINADOR
N49:173 0
JOG Y RUN HACIA REBOBINADOR
.
07 27 14 PRG PLC Z993_MAN SEPARACION DE RED PROFIBUS
LAD 40 - --- Total Rungs in File = 34
0011
N52:30 5
MAIN PRESS LINE JOG INACTIVA N52:3 5 JOG DESDE REBOBINADOR B3:1 0 HABILITACION DE REBOBINADOR B3:1 13 N39:0 0 B3:1 0 HABILITACION DE REBOBINADOR B3:1 9
JOG Y RUN HACIA REBOBINADOR
B3:1 10 JOG MAIN PRES
0012
N24:8 10
BIT ZERAND LINE JOG
B3:1 0 HABILITACION DE REBOBINADOR B3:1 13 B3:1 14
JOG Y RUN HACIA REBOBINADOR1
B3:1 11
JOG MAIN PRESS 2
0013
N52:30 4
MAIN PRESS LINE RUN ACTIVA B3:1 13 N39:0 1 B3:1 0 HABILITACION DE REBOBINADOR B3:1 15
JOG Y RUN HACIA REBOBINADOR2
0014
N24:8 9
BIT ZERAND LINE RUN
B3:1 13 B3:1 0 HABILITACION DE REBOBINADOR B3:1 8
JOG Y RUN HACIA REBOBINADOR 3
.
07 27 14 PRG PLC Z993_MAN SEPARACION DE RED PROFIBUS
LAD 40 - --- Total Rungs in File = 34
0015
N52:30 3
MAIN PRESS MAKE READY TO RUN