Diseño del Sistema Dosificador Automático de Alimento
2.5 HP 25 litros 2.800 RPM 196 litros/ minuto 8BAR – 116 PS
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2.3.2.1
UnidaddeMant enimient o
Las unidades de mantenimiento para aire comprimido se componen generalmente de tres element os:
ü
Filt ro para aire.ü
Regulador de presión.ü
Lubricador.Figur a2.5 UnidaddeMantenimientoFLR
Los filt ros del aire comprimido retienen las part ículas sólidas y las got as de humedad cont enidas en el aire. Los filtros t ienen doble función:
Ø
El aire al ent rar pasa a través de placas que fuerzan una circulación rotat iva, así las grandes partículas sólidas y el líquido se depositan en las paredes del vaso o copa, por la acción cent rífuga.Ø
El aire at raviesa el element o filtrant e principal, de malla metálica, papel, o met al sint erizado. Este filtro posee un espesor de entre 20 a 40 micrones y es el encargado de retener las partículas sólidas. Esta acción de filtrado se denomina "mecánica" ya que, afecta a la contaminación mecánica del aire, y no a su contenido de humedad.Las part ículas más grandes son ret enidas por el filtro sinterizado, mient ras que los líquidos son desviados al vaso del filtro. El líquido condensado en el vaso o copa del filtro se debe vaciar
periódicament e, ya que de lo cont rario podría ser arrastrado por la corriente del aire comprimido al circuito.
Los filtros más finos, de hast a 0.01 micras, se encargan de filt rar las partículas más pequeñas e incluso mínimas got as de agua que pudieran quedar en el aire comprimido.
La Válvula Reguladora o Regulador de presión mantiene la presión de t rabajo const ant e en el lado del usuario, independientement e de las variaciones de presión en la red principal y del consumo. Se debe tener presente que la presión de entrada del regulador debe ser siempre superior a la de trabajo. El Lubricador del aire comprimido tiene la import ant e función de lubricar de m odo suficient e a todos los elementos neumáticos, en especial a los activos.
El aceite que se ut iliza en la lubricación es aspirado de un pequeño depósit o de la misma Unidad de M antenimiento, mezclado con la corrient e del aire comprimido, y distribuido en forma de " niebla" o micro pulverización.
Para que la tarea del filtro sea efectiva, el caudal debe de ser suficientement e fuerte. En instalaciones especiales, de baja presión o con sensores específicos, deberá evitarse el uso de aire lubricado, mediante el uso de suministros diferentes para la conexión de esos elementos.
Tabla 2.2 Cilindro de Doble Efecto (PRA/ 182000) Datos Técnicos
Fluido Funcionamiento Presión de
t rabajo Temperatura de trabajo
Aire comprimido filtrado con o sin
lubricación PRA/ 182000 Amortiguación regulable 1 a 16 bar -20°C + 80°C máx. PRA/ 182000/ M Embolo magnético, amortiguación regulable
Consultar a nuestro Servicio Técnico para
temperaturas inferiores a +2°C
M ateriales
Camisa Tapas Vást ago
(M artensit ico) Junt as del vástago Junt as del embolo Junt as toricas
aluminio anodizado aluminio inyectado acero inoxidable poliuretano poliuretano goma nitrilica
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2.3.4
Elect r oválvulaNor gr en
Una electroválvula está diseñada para controlar el flujo de un fluido a t ravés de un conduct o como puede ser una t ubería. La válvula est á cont rolada por una corriente eléct rica a t ravés de una bobina selenoidal.
Una elect roválvula t iene dos part es fundamentales: el solenoide y la válvula. El solenoide conviert e la energía eléctrica en energía mecánica para que actúe la válvula.
Existen varios tipos de elect roválvulas. En algunas elect roválvulas el solenoide actúa directamente sobre la válvula proporcionando toda la energía necesaria para su movimiento. Es común que la válvula se mant enga cerrada por la acción de un muelle y que el solenoide la abra venciendo la fuerza del muelle. Esto quiere decir que el solenoide debe est ar activado y consumiendo energía mientras la válvula deba estar abierta.
La elect roválvula seleccionada es una Norgren 5/ 2 normalment e abierta, destinada a alimentar el cilindro neumát ico del sist ema dosificador de alimento, la válvula cuent a con un regreso por muelle y un accionamiento por solenoide a 24 VDC, se requiere una válvula de este tipo para cada uno de los comederos aut omát icos.
Figur a2.8 VálvulaNeumát icaNor gr en
2.3.5
Accesor iosNeumáticos
Para la distribución del aire com primido se requiere de una serie de accesorios según sea el diseño de la misma. Los accesorios se ut ilizan para dirigir, dividir y ajustar la presión del aire comprimido, así como también funcionan como element os de regulación del flujo de aire.
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al operario. Gracias a la movilidad de las partículas en él cont enidas, no hay riesgo de obt uraciones debidas a las impurezas o part ículas de aceite presentes en el aire de escape, garant izando así la estabilidad del caudal.
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Sus caract eríst icas son:
Ø Preconfigurados de programación 1K y memoria de dat os: La facilidad de configuración de ayuda (bit, entero, temporizadores, contadores, et cétera).
Ø Procesamient o rápido: Permite un tiempo de procesamient o típico de 1.5 ms para un programa de instrucción 500.
Ø Incorporada en la memoria EEPROM : Retiene t oda la lógica de escalera y los datos si el cont rolador pierde el poder, eliminando la necesidad de la bat ería hacia arriba o por separado del módulo de memoria de devolución.
Ø RS-232 de Canal de Comunicación: Permite una conect ividad sencilla a un ordenador personal para el programa de carga, descarga y la vigilancia a t ravés de protocolos múltiples, incluyendo DF1 Full Duplex.
Ø Esclavo RTU protocolo de apoyo: El uso DF1 Half-Duplex de esclavos, que permite hasta 254 notas para comunicarse con un solo maestro que utilizan m ódems de radio, líneas arrendadas módems o enlaces ascendentes por satélite.
A cont inuación se muestra los diagramas de conexión del PLC M icro Logix 1000:
Figur a2.11 Diagr amadeConexión
2.4.2
Int er fazHumano-Máquina
La int erfaz de usuario o int erfaz humano-máquina es el medio con que el usuario puede comunicarse con una máquina, un equipo o una computadora, y comprende t odos los punt os de contacto entre el usuario y el equipo, normalmente suelen ser fáciles de entender y fáciles de accionar.
Las interfaces básicas de usuario son aquellas que incluyen element os como menús, ventanas, teclado, ratón, algunos sonidos que la computadora hace, y en general, todos aquellos canales por los cuales se permite la comunicación entre el ser humano y la computadora. La mejor interacción humano-máquina a través de una adecuada int erfaz (Interfaz de Usuario), que le brinde tant o comodidad, como eficiencia.
Dentro de las Interfaces de Usuario se puede dist inguir básicamente t res t ipos:
A) Una int erfaz de hardware, a nivel de los dispositivos ut ilizados para ingresar, procesar y entregar los dat os: teclado, ratón y pant alla.
Point -Access/ Display Funt ion. Permit e supervisar o modificar ficheros de dat os en SLC o en cont roles de PLC. Use esta función para el sistema y ajustar los programas de aplicación
Figur a2.12 DisplaydelaInt er fazdeUsuar io
Algunas de las caract erísticas más sobresalient es del DTAM M icro son:
Ø
Display.- La pantalla del Display utiliza 2 líneas por 20 caract eres que usan un alto contrastede t ecnología LCD.
Ø
Teclado numérico (key pad).- El teclado numérico es separado por el color en gruposfácilment e identificados o funciones. En la adición, cada llave t iene un domo levant ado en el cent ro para proporcionar la regeneración táct il. El teclado numérico es diseñado para las operaciones manuales, la ut ilización de cualquier otro objet o o instrument o puede dañar t eclado.
Ø
LED indicador.- El LED de encendido en la esquina superior izquierda de la pant alla indica laoperación del DTAM M icro. Este LED se ilumina después de que el DTAM M icro para las prueba de diagnóstico.
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2.4.4
Comunicación
Conexión entre la Computadora y el M icro Logix 1000
La comunicación entre nuestra com putadora y el PLC M icro Logix 1000, se efectúa utilizando un cable RS-232 (D9), con t erminal en mini DIN de 8 pines con la siguient e configuración:
Comunicación de la Pantalla DTAM M icro al M icro Logix 1000
Para comunicar la pantalla DTAM M icro con el PLC, M icro Logix 1000 se utiliza un cable de comunicación RS-232 macho con un cable mini DIN de 8 pines para la entrada al PLC, con la siguiente configuración.
Figur a2.16 Configur acióndelCabledeComunicaciónRS-232(D9)
Como recomendación el cable no debe de ser de más de 2 metros de largo para asegurar una buena comunicación.
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I N G E N I E R Í A E N C O N T R O L Y A U T O M A T I Z A C I Ó N P á g i n a | 5 1 Comunicación de la Pantalla DTAM M icro y la Computadora
Para la descarga y carga de datos de la Pantalla DTAM con la PC, se utiliza un cable RS-232 para transferir aplicaciones con la siguient e configuración:
Figur a2.17Tr ansfer enciaconelCabledeComunicaciónRS-232(D9)
RSLogix 500
RSLogix 500 es el software dest inado a la creación de los programas del autómata en lenguaje de esquema de contactos o t ambién llamado lógico de escalera (Ladder). Incluye editor de Ladder y verificador de proyect os (creación de una list a de errores) entre otras opciones. Este product o se ha desarrollado para funcionar en los sist emas operativos Windows.
Existen diferentes menús de trabajo en el entorno de RSLogix 500, a continuación se hace una pequeña explicación de los mismos:
Figur a2.18 Ambient eVisualdelRSLogix500
Ø
Barra de M enú.- permit e realizar diferentes funciones como recuperar o guardar programas,opciones de ayuda, etc. Es decir, las funciones elementales de cualquier soft ware act ual.
Ø
Barra de Iconos.- engloba las funciones de uso más repet ido en el desarrollo de los programas.Ø
Barra de Est ado del Procesador.- Nos permite visualizar y modificar el modo de trabajo delprocesador (online, offline, program y remote), cargar y/ o descargar programas (upload/ download program), así como visualizar el cont rolador utilizado (Ethernet drive en el caso actual).
Ø
Barra de Inst rucciones.- Esta barra le permitirá, a través de pestañas y botones, acceder deforma rápida a las instrucciones más habit uales del lenguaje Ladder. Presionando sobre cada instrucción, ésta se int roducirá en el programa Ladder.
Ø
Vent ana del Programa Ladder.- Cont iene todos los programas y subrutinas Ladder2.4.5
Diagr amadeConexión Eléctr ico
El Diagrama de Conexión Eléctrico abarca las conexiones eléct ricas que se involucran en este proyecto, los sistemas eléctricos son el PLC, la Pant alla DTAM M icro, el solenoide de la válvula neumát ica, los sensores y bot ones del t ablero de cont rol.
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CAPÍTULO 3
Algoritmo de Control
Programar el algoritmo de control para el controlador lógico programable que gobierne el circuito de control electro-neumático a partir de las especificaciones que el cliente requiera para cada equino.
Implementar una interfaz hombre máquina que facilite la interacción y operación del cliente con el sistema, para la selección de los tiempos y cantidades periódicas a suministrar por el sistema dosificador.
3.2.2
Descr ipcióndelaPr ogr amación delAlgor it modeCont r ol
El M icro Logix 1000 fue programado bajo las siguient es inst rucciones, están constan de 3 subrutinas y el M ain Program (programa principal).
En la Figura 3.1 se visualiza el programa principal y las 3 subrutinas, así como un pequeño resumen de lo que realizan dichas subrutinas.
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3.2.2.3
Alar ma(LAD4)
En la siguient e subrutina se manejan las alarm as de bajo nivel de alimento de cada tolva, es la subrutina encargada de mandar la señal a los usuarios para rellenar las t olvas. En la Tabla 3.3 se encuentran los comandos empleados y en la Figura 3.4 se observa la segunda subrut ina en RSLogix.
Tabla 3.3 Comandos de la Segunda Subrutina
Tipo Descripción
Salidas
O:0/ 0 Encargada de activar la señal de alarma por bajo nivel.
Entradas
I:0/ 1 Entrada correspondiente a la señal de bajo nivel de alimento de la t olva 2.
I:0/ 2 Entrada correspondiente a la señal de bajo nivel de alimento de la t olva 2.
I:0/ 3 Entrada correspondiente a la señal de bajo nivel de alimento de la t olva 2.
I:0/ 4 Entrada correspondiente a la señal de bajo nivel de alimento de la t olva 2.
I:0/ 5 Entrada correspondiente a la señal de bajo nivel de alimento de la t olva 2.
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3.3.1
Descr ipcióndelaPr ogr amación delaDTAMMicr o
Para la programación de la Pantalla DTAM M icro se utilizó un software dado por los fabricantes, el que trabaja en sistema M S-DOS, pudiendo programar 263 pantallas, existen tres t ipos de pantallas, las de sub-menús (Figura 3.6 y Figura 3.7), para visualizar datos y para ingresar dat os.
Figur a3.6 Pant alladelDTAMMicr o
La Figura 3.7 es una muest ra de la pant alla que aparece en nuest ro soft ware para crear y modificar las pantallas de nuest ro programa.
Figur a3.7 AmbientedePr ogr amacióndelDTAMMicr o
Figur a3.7 AmbientedePr ogr amacióndelDTAMMicr o
Caracteres que aparecen en el Display en la Pantalla.
Figur a3.8 Diagr amadeConexióndelasPant allasdelDTAMMicr o
Las teclas de acceso directo (Figura), están direccionadas para visualizar el valor de cada horario programado para el suminist ro del alimento.
Tabla 3.5 Funciones de las Teclas de Acceso Directo
Visualizar la hora en que está programada la primera ración. Visualizar la hora en que está programada la segunda ración. Visualizar la hora en que est á programada la tercera ración. Visualizar la hora en que está programada la cuarta ración.
CAPÍTULO 4
Cotizaciones
Proporcionar un panorama en términos de costos y beneficio que conlleva el desarrollo del dosificador automático de alimento, al igual que proporciona datos que decidirán qué tan favorable es llevarlo a su comercialización.
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13 × 8645.00 = 112385.00
M eses * Gastos de Alimentación M anual
Un beneficio que se reflejara de inmediat o al cambiar el sistema de dosificación a aut omático será una mejor calidad de vida para los animales y el propio client e, disminuyendo las problemát icas que presenta la actividad de la dosificación manual de alimento, como se muestra en la Tabla 4.9.
Tabla 4.9 Comparativa de Costos y Beneficios entre EQUS & EQUIM ATIC
EQUS EQUIM ATIC
10 x 10,251.00 = 102,510.00 10 x 10,308.72 = 103,308.00
·Capacidad de 60 kilogramos.
·10 Horarios distintos de raciones.
·Unidad Central para manipular todas las tolvas instaladas. ·Precisión en la dosificación del 96%.
·Alarma por bajo nivel de aliment o.
·Previene choques eléctricos al trabajar neumáticamente.
·Capacidad de 40 kilogramos.
·3 Horarios distintos de raciones.
·Cada tolva tiene que programable individualmente.
dosificador de alimento, su función principal consiste en almacenar el alimento que se suministrara al equino. Está conformado por dos secciones, el depósito y la de convergencia y descarga.
Foto Nº 2.- Vista Lateral de la Tolva. El depósito es la sección de mayor volumen, como su nombre lo indica, su función consiste en almacenar el alimento a dosificar. La sección de convergencia y descarga tiene como fin centrar las fuerzas producto de la reducción de aérea en la sección de descarga.
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Foto Nº 3.-M ecanismo Dosificador. El mecanismo dosificador funge la función de una válvula de descarga NC en la tolva, es decir, controla el caudal de descarga de la tolva con dos posiciones: abierto y cerrado.
Foto Nº 4.-Compresor M ilwaukee M IL2525.
La producción del aire comprimido se lleva a cabo mediante la utilización de compresores que elevan la presión de mismo hasta el valor deseado.
Foto Nº 5.-Unidad de M antenimiento. Los filtros del aire comprimido retienen las partículas sólidas y las gotas de humedad contenidas en el aire.
Foto Nº 6.-HM I DTAM M icro.
El DTAM M icro permite a operadores supervisar y manipular datos de un proceso en tiempo real. Con una gran capacidad de memoria para almacenaje, información de configuración y programa de usuario, las pantallas son mantenidas en la memoria permanente que proporciona el almacenaje para aproximadamente 244 pantallas.
Foto Nº 7.-HM I DTAM M icro.
El controlador programable M icroLogix 1000 ofrece alta velocidad, instrucciones de gran alcance y las comunicaciones flexibles para aplicaciones que exigen soluciones compactas y rentables.