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Fase III
Culminación
FASE III
CULMINACIÓN
1. RESULTADOS
Se puede decir que hay un resultado cuando se expresa el cambio real de la situación inicial medidos en términos de los productos, efectos o impactos generado, a partir de los objetivos definidos, que se deriva de una relación de causa y efecto.
1.1. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS
FASE I: ANÁLISIS DEL SISTEMA ACTUAL
En la actualidad existen distintas empresas que presentan graves problemas al momento de realizar un proceso de llenado de recipientes, ya que los mecanismos implementados son anticuados y obsoletos, para llevar a cabo el sistema automatizado hay que comenzar por analizar la situación actual del proceso de llenado y verificar como es su funcionamiento tomado en cuenta las ventajas y desventajas del mismo.
En varias industrias de almacenamientos de materiales el procedimiento de distribución se realiza a través de una tolva móvil, la cual se encuentra sobre un chasis que permite el transporte de dos materiales hasta su depósito, la tolva es manejada por un operador, el cual la posiciona según la necesidad que requiera.
El funcionamiento del proceso se basa, que una vez que la tolva contenga el material depositado en los recipientes, esta se posiciona sobre el recipiente que necesita ser llenado y descarga el material al abrir su compuerta inferior, el operador debe regresar la tolva hasta su posición inicial para ser cargada.
El proceso consta con un motor de dos velocidades que permite ubicar la tolva con alta velocidad luego que supera el momento de inercia al ser llenada y regresar rápidamente por otra carga. Sin embargo, el posicionamiento de la tolva puede ser causa de grandes pérdidas de material si no es realizado con precisión y si no se detecta específicamente cual es el recipiente que amerita ser llenado.
Las dificultades que presenta este proceso, se dan por falta de control preciso sobre las variables que rigen este proceso como el nivel, la falta de material en la tolva o en el recipiente debe ser detectado con rapidez para evitar retrasos en el proceso. De igual manera, el exceso de carga en la tolva representa un gran peligro para los operadores o supervisores de este proceso, sobre todo cuando se manejan materiales contaminantes o tóxicos.
Luego de realizar el análisis se obtienen como resultados muchas desventajas tanto para la empresa como para el operador, ya que las actividades mas importantes como el control del nivel de los recipientes, la posición y velocidad de la tolva tiene que ser manipulado por el operador generando riesgo e inseguridad, lo cual a su vez produce a la empresa perdidas de material y retrasos en el proceso.
FASE II: DETERMINACIÓN DE LOS REQUERIMIENTOS
Se desea diseñar un sistema capaz de realizar de forma automática el proceso de llenado de recipientes de la manera más cómoda para el empleado, es decir, disminuir perdidas de material, costos, tiempo y riesgos al momento de realizar el proceso; tomando el cuenta que el mismo va a estar monitoreado en todo momento para evitar cualquier falla que pueda presentarse y garantizando así el debido llenado de los recipientes.
De acuerdo al análisis realizado sobre el proceso de llenado de recipientes se determinó que para lograr una automatización efectiva, es necesario implementar un controlador que permita mantener dentro de los parámetros que requiera dicho proceso, las variables que se encuentran fluctuando en la ejecución del mismo. Los controladores lógicos programables funcionan a través de un software estableciendo las condiciones de funcionamiento de cada elemento a controlar, es por ellos que además del elemento de control, el nuevo sistema debe disponer de otros dispositivos, como accionadores y sensores, que le proporcionen al PLC la información para realizar una acción sobre algún elemento del sistema.
El sistema debe estar dispuesto de dos electro válvulas, que serán controladas para el llenado inicial de la tolva, una vez que el sensor de nivel de la misma indique que se encuentra en estado bajo, dicho sensor debe ser de tipo capacitivo ya que la tolva móvil es utilizada con mayor
frecuencia para materiales granulares o pulverulentos, de esta manera se mantiene la tolva con suficiente material para evitar interrumpir el proceso.
El control de la velocidad del motor trifásico, para el desplazamiento de la tolva; será realizado a través del PLC que permitirá variar la velocidad mediante la aplicación de tensión en distintos borners, en dos casos mayor velocidad y menor velocidad, la menor velocidad se debe utilizar para un tiempo específico que le permita a la tolva dejar su posición inicial.
Para controlar la posición de la tolva la aplicación de un sensor de tipo infrarrojo se considera la mas adecuada ya que el mismo se activara en el momento que el recipiente se encuentre en la posición de llenado, para determinar la posición de la tolva debe implementarse un sensor de final de carrera, que envíe una señal al PLC que la misma lleg a su posición y debe detenerse el motor, además de eso se debe implementar un sensor magnético acoplado a los cilindros neumáticos utilizados para el cierre y apertura de la tolva. Finalmente el control de nivel de los recipientes debe controlarse mediante software ya que no se puede instalar un sensor de nivel para cada recipiente a ser llenado, de esta manera según el tamaño se realizaran temporizaciones cuya duración estará de acuerdo al tamaño del recipiente.
FASE III: DESARROLLO DEL SOFTWARE
Para llevar a cabo esta fase se utilizó un simulador de proceso computarizado Logix Pro, el cual permite visualizar el resultado de la
programación realizada por el usuario en diagrama de escalera Ladder, mediante el cual se realiza la programación de los PLC.
Al comienzo del proceso de llenado de recipientes, la tolva debe estar ubicada en la posición inicial, donde debe verificarse que no exista bajo nivel en la misma, de ser así debe procederse al llenado de la tolva hasta que se detecte alto nivel, se debe activar la electro válvula para la compuerta de entrada a la tolva, una vez escogido de que tipo de material se llenara la tolva, (ya que el proceso se considera de mayor utilidad para el llenado de recipientes con dos tipos de materiales aprovechando que la tolva posee dos compartimientos permitiendo el almacenamiento y descarga por separado de estos, así como la capacidad de desplazarse), se abrirá la válvula de descarga del material ubicado sobre la tolva hasta que el sensor de alto nivel indique la presencia del mismo.
Luego de esto se procede a cerrar la válvula de descargas y la electro válvula para cerrar la compuerta de entrada a la tolva, inmediatamente se enciende el motor de la banda transportadora de los recipientes, que permitirá ubicar un recipiente en la posición de llenado, lo cual será indicado por el sensor de presencia una vez activado la tolva mediante el acople de un motor trifásico y un riel se desplazara hacia la posición de llenado del material escogido, una vez activado el limit suitch de la posición de llenado se detendrá el motor y se abrirá la compuerta de descarga de la tolva durante una tiempo predeterminado para ese tamaño
del recipiente y el cual puede ser cambiando según las necesidades del proceso. Al finalizar esta temporización se cierra la válvula de descarga y se esperara hasta que llegue otro recipiente.
Cabe destacar que el proceso fue diseñado para monitorear constantemente el nivel evitando que la tolva quede vacía sin finalizar el llenado de un recipiente. El bajo nivel debe ser ubicado de manera que permita llenar un último recipiente para no interrumpir el proceso, generando una alarma para esta condición así este llenando un recipiente, esperara finalizar para volver a la posición inicial.
El desarrollo de la secuencia de pasos a ejecutarse durante el nuevo proceso, fue especificado mediante la aplicación de un diagrama de flujo, donde se toman en cuenta las modificaciones al proceso estudiado inicialmente (Ver figura 3). De esta manera se puede observar el funcionamiento general de proceso.
Figura 3: Diagrama de Flujo para el proceso de llenado de recipientes.
Fuente: Jerez, Nava, Muñoz, Sánchez 2008
La manera en que se presenta el diseño del software es a través de la lógica de relés, esto es, un conjunto de contactos y funciones matemáticas fáciles de entender las cuales le dan la ventaja tanto al programador como al usuario de llevar la secuencia de la lógica de programación lo cual, a su vez, resultaría beneficioso, en el caso que en algún momento un usuario necesite referirse al programa por motivo de futuras ampliaciones, ya que éste podrá hacerlo siempre que sepa el conjunto de requerimientos que serán agregados al nuevo sistema.
Figura 4: Diagrama en Escalera (LadderRungs) Fuente: Jerez, Nava, Muñoz, Sánchez 2008
FASE IV: DISEÑO DEL HARDWARE
El diseño del hardware, además de incluir los elementos de control, accionadores, sensores, indicadores, entre otros, se desarrolló de manera que permitiera el mayor aprovechamiento de los equipos y elementos presentes en el sistema actual.
• Esquema del Hardware.
ACCIONAMIENTOS MAQUINARIA SENSORES
PLC
Figura 5: Diagrama de componentes para Hardware Fuente: Jerez, Nava, Muñoz, Sánchez 2008
• Maquinaria.
A) Tolva Móvil.
ELECTROVALVULAS
CONTACTORES
CILINDROS NEUMATICOS
TOLV A
MOTOR TRIFASICO
MOTORES PARA BANDAS
MAGNETICO
CAPACITIVO
LIMIT SIUTCH
OPTICOS
FUENTE DE ALIMENTACION
CPU
BUS DE SALIDA
BUS DE ENTRADA
BUS DE PERIFERICOS
La tolva móvil consta de un cono de almacenamiento que esta dividido para dos tipos de materiales, la compuerta de entrada activada por un cilindro neumático, la compuerta de salida activada de la misma forma, y el cilindro dosificador. Además de esto la tolva esta dispuesta sobre un chasis con ruedas, a través del cual un motor trifásico le permite trasladarse de un punto a otro.
Figura 6: Tolva Móvil.
Fuente: www.wikipedia.com B) Motor Trifásico
El motor para el desplazamiento de la tolva escogido es un motor de dos velocidades, en conexión Dahlander o de polos conmutables; este es el tipo de motor asíncrono trifásico de varias velocidades mas utilizado posee un solo devanado en conexión Dahlander. En la figura 6 está representado el devanado de un motor asíncrono trifásico en conexión Dahlander, donde se pueden apreciar tanto las conexiones internas como las conexiones de la placa de bornes a la red, en sus dos posiciones de funcionamiento. Este
motor esta diseñado para trabajar con cuatro polos, cuando se conecta en triángulo y dos polos, cuando se conecta en doble estrella, según se aprecia en el devanado de la fase U1-V1 resaltada en el dibujo.
Según se aprecia en la figura anterior, para el arranque en la velocidad menor, no hay mas que aplicar la tensión de la red a los bornes U1, V1 y W1 de la placa de conexiones, por estar ya realizada la conexión triángulo, entre sus tres fases, en el interior del motor. Por el contrario, para la velocidad mayor, se deben de realizar dos operaciones: primeramente hay que cortocircuitar los bornes U1, V1 y W1, y a continuación, aplicar la tensión de la red a los bornes U2, V2 y W2, en su placa de conexiones. La conclusión
Figura 7: Conexiones internas en triangulo y doble estrella, del devanado de un motor dahlander, de 4 y 2 polos.
Fuente: www.tecnicsuport.com/index
obtenida de lo anteriormente expuesto es que, para el arranque automatizado de un motor en conexión Dahlander, se necesitan tres contactores.
Figura 8: Motor trifásico
Fuente: www.directindustry.es/prod/gamar/motor
C) Banda Transportadora.
Constituida por una polea de tipo jaula de ardilla, chumacera con rodamientos eléctricos, cabezal tensor, rodillo de retorno, rodillo cargador y canal empalmado, soportes tubulares, horizontales y diagonales, chumacera con rodamientos esféricos, polea antideslizante, entre otros.
Su construcción es totalmente atornillable, con terminado en acero galvanizado, para aplicaciones industriales o agrícolas.
Figura 9: Banda Transportadora Industrial.
Fuente: www.sweetmfg.com D) Cilindros Neumáticos.
Los cilindros neumáticos, se utilizan en operaciones que impliquen desplazamientos lineales cortos, (transferencias, expulsiones, embajes, marcajes, entre otras), se actúa sobre el cilindro neumático mediante electro válvulas conectadas al autómata programable.
Figura 10: Cilindro Estandar DNCE (FESTO) Fuente: www.festo.com
El cilindro neumático de tipo estándar es aplicable para situaciones donde se requiere la máxima fuerza en el mínimo espacio, las condiciones ambientales son difíciles y no es necesario hacer cambios de formato.
• ACCIONAMIENTOS.
Las electro válvulas y contactores, son los elementos acoplados a las maquinas y permiten realizar lo movimientos y procesos que indica el elemento de control.
Una electroválvula, es diseñada para controlar el flujo de un fluido a través de una tubería o conducto. Las electroválvulas están constituidas por el selenoide y la válvula, el selenoide convierte la energía eléctrica en mecánica para actuar la válvula. Las válvulas mariposa son un equipo necesario para la descarga de silos y tolvas que contienen productos a granel. Pueden ser operadas con actuadores manuales, neumático y eléctrico intercambiables.
• Diámetros desde 100mm hasta 400mm
• Estanco hasta 0,2 bar
Figura 11: Válvula Mariposa.
Fuente: Klappen-flayer_0299.pdf
Por otra parte los contactores, son interruptores accionados por un electroimán, mediante la aplicación de tensión a la bobina del electroimán se consigue la apertura o cierre del interruptor, en la figura 8, se puede observar un contactor para motor de conexión delta o estrella.
• SENSORES.
Los sensores de posicionamiento tanto para la tolva como para el recipiente, se denominan sensores de proximidad, bien sea con contacto o sin contacto. Los interruptores de final de carrera se encuentran clasificados como sensores de proximidad con contacto, detectando si un objeto se encuentra en una determinada posición o no.
A) Finales de carrera.
Son interruptores de posición electromecánicos, su funcionamiento es estableciendo o interrumpiendo un contacto eléctrico por medio de una fuerza externa, generalmente poseen una vida útil 10 millones de ciclos, tiempos de conmutación entre 1 y 10ms.
Limit switch attachments
Figura 12: Contactor para invertir o arranque de motor Estrella-delta Fuente: www.electronicafacil.net/tutoriales/Contactor.php
Figura 13: Sensor de Final de Carrera.(FESTO) Fuente: www.festo.com
B) Sensor óptico
El sensor infrarrojo, se encuentra dentro de los sensores de proximidad sin contacto, siendo los mismos ideales para el conteo de de piezas y secuencias de movimiento, utilizado sobre cintas transportadora y dispositivos de clasificación.
Figura 14: Sensor Óptico (FESTO, modelo SOEC).
Fuente: www.festo.com/INetDomino/us/
Entre sus ventajas se encuentra la detección precisa y automática de posiciones geométricas, conmutación rápida, no existe desgaste mecánico y puede ser utilizado en ambientes peligrosos. Para este caso se utilizara un sensor de tipo óptico(la optoelectrónica es la integración de los principios ópticos y la electrónica de semiconductores), los
componentes optoelectrónicos son sensores fiables y económicos. Se incluyen diodos emisores de infrarrojos (IREDs), sensores y montajes.
C) Sensor Magnético.
Conocidos también como relés de tipo “reed”, son utilizados en cilindros neumáticos para detectar la posición de fin de carrera a través del vástago del cilindro. Los sensores magnéticos constan de un sistema de contactos cuyo accionamiento vendrá ocasionado por la aparición de un campo magnético. Los contactos se cerrarán bajo la influencia de un campo magnético provocado por un dispositivo imantado alojado en el objeto a detectar, en los cilindros neumáticos el imán permanente va integrado en el émbolo, estos cuando el campo magnético se acerca al sensor, estos transmiten una señal eléctrica o neumática a los controles, electro válvulas o elementos de conmutación neumáticos.
El SMAT detecta de modo continuo la posición del émbolo del cilindro dentro de un margen de 50 mm. Este transmisor dispone de una salida analógica para emitir una señal de salida proporcional a la posición del émbolo. Para evaluar la señal de 0 - 10 V o 4 - 20 mA, la conexión se realiza directamente1 en las entradas analógicas. El SMAT puede montarse indistintamente en la ranura.
Sistema de medición sin contacto, detección sin desgaste. El margen de medición siempre es de 50 mm, independientemente del cilindro.
Precisión de repetición de 0,1 mm.
Figura 15: Sensor. Magnético. Typ Stmat (FESTO)
Fuente: www.directindustry.es/prod/festo/sensor-magnetico
• CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMABLE.
El PLC seleccionado para el proyecto será el encargado de llevar a cabo el proceso de control de los dispositivos que conforman el circuito así como también el procesamiento de la información, el PLC estará dispuesto de un software previamente descrito el cual estará adaptado a las entradas y salidas especificadas con el fin de lograr una adaptación exitosa entre el hardware y el software.
Se realizó la investigación de varios modelos de Plc’s, para ubicar cual era el mejor para aplicar al sistema de llenado, de los cuales se encuentran cuatro los cuales se conoceran a continuación:
El FEC®-FC34 es un potente y compacto PLC que ofrece todas las funciones requeridas para aquellas tareas de automatización que incorporan pocas E/S:
• Interruptor seleccionable RUN/STOP
• Fuente de alimentación 24 V DC para sensores
• Entrada de valor por potenciómetro (p.ej. para Temporizadores)
• Contadores rápidos de hasta 4 kHz
• Multitarea (64 programas)
• 256 Temporizadores, 128 remanentes
• 256 Contadores de 16-bits, 128 remanentes
• 256 Registros de datos, 128 remanentes
• 10 000 flag words, 256 remanentes
• Entradas digitales PNP/NPN: 12
• Tensión de las señales: 24 V DC
• Consumo: 7 mA
• Retardo de la señal: 5 ms
• Estado de señal ON: ≥15 V DC
• Estado de señal OFF: ≤5 V DC
• Indicador de estado: LED por etapa
• Tensión de funcionamiento: 24 V DC
• Salidas digitales (corriente de carga): 2 relés / NO (máximo 2 A) 6 transistores (máximo 0,5 A)
• Tensión: 30 V DC/250 V AC
• Carga de interrupción máxima: 80 VA inductiva; 100 W resistiva
• Tiempo de conmutación: 10 ms
• Indicación de señal: LED por etapa
• Interfase Ethernet: 1 Funciones:
• Contadores rápidos: 2 x a 4 kHz
• Memoria de datos: 32 kB SRAM, 2 kB retenidos en memoria flash
• Memoria de programa: 64 kB memoria flash
ACCESORIOS PARA PROGRAMACIÓN
• Cable de programación con convertidor TTL-RS232: Nº de artículo 188 935
• Software FST para IPC/FEC®
• Software MULTIPROG wt
PLC SCMT20H
Descripciones generales
· 20 I/Os con indicadores de LED· 12 entradas (24V)
· 8 salidas (24V, 1 Amper)
· Ampliable a 24 entradas y 20 salidas
· Programable en Ladder Logic software con SIMULATOR (TRiLOGI)
· Utilizara el simulador para testear sus programas desde la PC
· Monitoreo On-line de todas las entradas/salidas a través de diagramas Ladder (esquema eléctrico) en pantalla de la PC.
· Pude ser conectado en redes RS485 por medio de la tarjeta de expansión.
· Cada SCMT20H puede asumir una dirección de 8 bits dentro de la red. Podrá formar una red de PCLs y consultar a cada uno de ellos por medio de las herramientas Cyber Comm e interfaces PC485.
· Almacenamiento de datos en EEPROM (100 anos)
· Súper compacto - 10cm x 8.8cm x 2.0cm.
· Bajo costo.
Características de hardware
1. Alimentación Tensión de alimentación 24 (+/- 10% ripple)0,1 Amper.
2. CPU Tamaño de memoria Velocidad de ejecución 400 pasos en EEPROM12 microsegundos por paso.
3. Entradas Cantidad Tensión de entrada 0 Lógico Tensión de entrada 1 Lógico 12circuito abierto o 8,5V a 24 voltios0 a 4 voltios
4. Salidas Cantidad Corriente pico Tensión para 1 Lógico Protección contra EMF 81A por salida1,2 voltios a 0,5 amperes diodo interno
5. Aplicación Temperatura Testeo de vibración Interferencia eléctrica 0 a 70 °c2Hz a 25Hz amplitud = +/-1,6 mm25Hz a 100H z amplitud = +/-1 aceleración= +/- 4g2KV (sobre la alimentación), 500V-2KV (sobre una entrada/salida), pulsos de 50ns.
6. Dimensiones 10 cm x 8.8 cm x 2 cm 7. Peso 100 gramos Instalación de un PLC SCMT20H
El SCMT20H puede ser instalado fácilmente en gabinetes metálicos o plásticos, solo se requiere de 4 separadores para sostener y fijar el controlador al bastidor del gabinete. Posee borneras permitiendo un rápido conexionado de todos los cableados de entrada y salida. Además, cada bloque de borneras puede ser removido fácilmente, permitiendo un fácil reemplazo del controlador de ser necesario.
PLC CAIPE SCD 80 / 800
Está pensado para hacer control y adquisición de datos. Por medio de los módulos de entradas y salidas puede operar con los elementos de uso industrial, como interruptores, sensores inductivos, capacitivos,
ópticos, termocuplas, PT100s, potenciómetros, lazos de corriente 4 - 20mA, celdas de carga, variadores de velocidad, entre otros.
Control de temperatura, pesaje y dosificación, control de producción, lógica combinacional y secuencial, registro de eventos y señalización, tableros de comando y automatización.
Su poderosa comunicación le permite armar redes de PLCs y monitorear y/o modificar variables de proceso en tiempo real. Se pueden armar redes de PLCs-PC, donde la PC es la cabeza de la red, o PLCs-PLCs, donde se pueden compartir datos o tener un PLC maestro. No se requiere hardware adicional, excepto para las redes donde es necesario usar un NODO por cada PLC. Bajo norma RS-232 y a 4800 baudios se pueden establecer comunicación halfdúplex o fulldúplex. 7 indicaciones luminosas (4 de comunicación, fuente, funcionamiento y estado de batería), puerto para teclado-display, puerto para teclado-display alfanumérico e impresora (solo modelo con reloj de tiempo real), 2 puertos de comunicación serie RS-232, puerto para 2 expansiones, alojamiento para 2 módulos de entrada/salida y alimentación 220/110v.
Aplicación: Control de temperatura, pesaje y dosificación, control de producción, lógica combinacional y secuencial, registro de eventos y señalización, tableros de comando y automatización.
Entre las especificaciones, se tienen:
Alimentación 220/110Vca ±10% 50/60Hz
Tolerancia de fuente ±10%
Modelos de corriente continua
12Vcc -10+50%,110/ 48/24Vcc
±30%
Microcorte de alimentación 10ms Tiempo reposición apagado-
encendido
3 a 5 seg.
Temperatura de trabajo 0° a 60°C
Humedad relativa máxima 90% sin condensar
PLC ALLEN BRADLEY SLC500.
a) Especificaciones Técnicas:
CPU SL5/02, 4k RAM Rack con 7 ranuras de E/S
Fuente de alimentación (110/240V CA)
Modulo combinado 2 entradas – 2 salidas analógicas Tarjeta de entrada analógica de 4 vías
Modulo de entrada TTL de 16 vías (8 canales) Modulo de salida para relés de 8 vías
Interfaz de comunicación KE Comunicaciones RS232 y RS485 Software de lógica en escalera b) Principales características:
Dos tamaños de E/S (16 o 32 E/S)
Tamaño compacto, le permite al controlador ser ubicados en espacios reducidos.
Canal de comunicación RS-232, permite conectar directamente el controlador a tu dispositivo de programación o modem telefónico
Comunicación DH-485 vía un convertidor AIC+ (1761-NET-AIC), permitiendo que se enlace con procesadores SLC u otros procesadores Micrologix, interfase de operador o dispositivos de programación en un red DH-485
Diversas configuraciones eléctricas
- Entradas 24 V dc y salidas tipo relay con una fuente de
alimentación 120/240v ac
- Entradas 120V ac y salidas tipo relay con una fuente de
alimentación 120/240v ac
- Entradas de 24 V dc y salidas tipo relay con una fuente de
alimentación 120/240v dc
- Entradas de 24V dc y FET de 24V dc y salidas tipo relay con una
fuente de alimentación de 24V dc
- Entradas de 120v ac y salidas de tipo relay y triacs con una fuente
de alimentación de 120/240V ac
Finalmente para la implementación del nuevo sistema se escogió por sus características el controlador lógico programable PLC Festo FEC –FC34, el cual utiliza el software FST para IPC/FEC (Software FST para IPC/FEC® y Software MULTIPROG wt), ya que el sistema no posee gran cantidad de entradas (aproximadamente ocho) y salidas que amerite, un plc de mayor capacidad, sin embargo el PLC Festo FEC, posee la capacidad de ampliar el sistema.
FASE V: INTEGRACIÓN DEL HARDWARE CON EL SOFTWARE.
El PLC FESTO-FEC34, se maneja mediante un software propio, MULTIPROG es un sistema de programación estándar para controles lógicos programables. Está basado en el estándar IEC 61131 e incluye todas las características IEC. Lenguajes de programación:
Lenguajes estructurados basados en texto (ST) y Lista de instrucciones (STL) así como lenguajes gráficos
de Diagramas de bloque (FBD), Diagrama de contactos (LDR) y Diagrama de Funciones secuencial (SFC), diseñado para programación en el SPS FEC®-FC34-MWT.
Figura 16: Diagrama para software Multiprog.
Fuente: www.festo-didactic.com/int-es/learning-systems/software
Sin embargo, el software escogido, para el desarrollo del diagrama Ladder, permite visualizar de manera clara que está sucediendo en el proceso mediante dos formas, una a través de la intermitencia de las
etiquetas desarrolladas dentro del programa, para observar la activación de determinados contactores y a través de un grupo de simulación pre- establecidas del software que se encuentran dispuestas de sensores, contadores, para cada sistema.
Mediante software Logix Pro se realizó de manera efectiva, la simulación del proceso de llenado de recipientes, utilizando el sistema del Silo, que consta que un silo, con una válvula dosificadora, una temporización para el llenado de recipientes, banda transportadora y sensor de presencia para los recipientes, abarcando gran cantidad de las variables que se controlan en nuestro proceso.
Figura 17: Silo Simulator Fuente: TheLearningPit.com
FASE VI: EVALUACIÓN DEL NUEVO SISTEMA
Luego de aplicado el sistema de automatización e integrado al software, se puedo observar el funcionamiento del sistema y las variaciones que presenta son mantenidas bajo control a través de la
programación flexible del PLC, el cual permite ajustar las especificaciones de funcionamiento de acuerdo a las necesidades del proceso en el que sea implementado.
Finalmente para el llenado de recipientes utilizando una tolva móvil se obtiene como resultado que muchas desventajas que anteriormente se encontraron dentro del proceso han mejorado significativamente ya que todo el proceso es verificado por el operador sin necesidad de ir hasta el sitio, los computadores controlan la información que envían los sensores y se encarga de interpretarlos y de trasmitir la información a un monitor el cual a su vez se encarga de informar al usuario de la situación del proceso, permitiéndole tomar la mejor decisión en cualquier problema que pueda presentarse evitando problemas mayores.
2. DISCUSIÓN DE LOS RESULTADOS.
Crear un sistema automático que controle el funcionamiento del proceso llenado de recipiente mediante una tolva móvil, que en muchos casos es desaprovechado, y en gran cantidad de oportunidades es causa de accidentes a nivel industrial de cualquier nivel, puede resultar económicamente viable, sin la necesidad de realizar una gran inversión, los resultados de automatizar este proceso son de gran valor, como lo son la ejecución del proceso en un tiempo significativamente menor debido a la prevención de retrasos, la reducción de pérdidas de material, disminución de accidentes, son las causas por las cuales se ha diseñado el sistema automatizado presentado.
Dicho sistema prueba, que se puede obtener una mayor utilidad de la maquinaria implementada en este sistema, con mayor eficiencia, capacidad de ampliarse a mayores requerimientos de distribución de materiales ya que puede extraerse mayor aprovechamiento de tres factores principales, el primer la capacidad de la tolva de almacenar distintos materiales, el segundo la existencia de una banda transportadora que no amerita que la tolva se movilice hacia varios recipientes y aun así puede ser eficiente y rápida, la capacidad de la tolva de moverse es la tercera característica que permite programar el sistema para llenar la cantidad de recipientes necesarios de un material y desplazarse a otra estación para descargar un material diferente sin ninguna dificultad ni retrasos.
El proceso de llenado de recipientes descrito según Maloney (1997), describe una tolva móvil que es cargada en una posición inicial y que un operador desplaza hacia la ubicación del recipiente donde se descarga el contenido, esperando un tiempo para cerrar la tolva y regresar por una nueva carga; sin embargo este proceso a pesar de utilizar un motor de dos velocidades para realizar de manera más efectiva el llenado y carga, no esta dispuesto de la capacidad de llenar varios recipientes sin necesidad de regresar por una nueva carga de inmediato, lo cual representa un retraso muy importante, mediante el control de nivel establecido se provee de la solución para este problema que representaba la causa de además de retrasos, peligro por exceso de
carga de la tolva, derrames de material, además de necesitar de la supervisión constante de un operador.
También se ha podido observar la utilidad de la metodología por Angulo (1989), la cual fue adaptada para el diseño del sistema presente, mediante la aplicación de seis fases se logró obtener los resultados deseados de la manera más organizada posible.
CONCLUSIÓNES
En el estudio realizado de los Objetivos Específicos, se encuentra que el primero se basa en Analizar el proceso de llenado de recipientes, el cual arroja como resultado que el empleado es expuesto a una zona riesgosa e insegura al momento de manipular la tolva tomando en cuenta también que hay perdidas de material y retrasos en el proceso, estos son los problemas principales que se atacaron para darle solución a la problemática, según este objetivo se definieron los aspectos que se deben tomar en cuenta al momento de implementar un sistema automatizado para el proceso de llenado de recipientes como el control de las variables nivel, posición y velocidad durante el proceso.
Se puede decir que el objetivo siguiente se basa en determinar los requerimientos para la optimización del proceso, en este caso se establecieron los siguientes lineamientos, tener el control del nivel de los recipientes para ello se utilizaron sensores de nivel, para la velocidad de la tolva se utilizó un motor de dos velocidades rápido y lento para cuando el operador necesite desplazar la tolva, y en cuanto a la posición de la tolva sobre el riel habrán sensores de presencia que indicaran cuando la tolva este pasando o este ubicada en algún recipiente en especifico, todo esto se logra con la finalidad de llevar a cabo la optimización del proceso para desarrollar el sistema correctamente.
En el tercer objetivo se desarrolla la secuencia lógica para el llenado de recipientes, después de haber realizado varios estudios se trabajo bajo la secuencia lógica de pasos, utilizando para ello el simulador Logixpro que es el programa adecuado a implementar, logrando este objetivo, se obtiene una gran innovación para el proceso de llenado de recipientes ya que los trabajadores no son expuestos a realizar actividades riesgosas sino que la monitorean a través de una computadora que esta en comunicación con un plc y este a su vez supervisa todo el proceso.
Es necesario también diseñar el sistema de control para la automatización del proceso el cual va de la mano con el objetivo anterior, ya que en este caso se realizó el plano del sistema utilizando, sensores, válvulas, selenoides, un motor entre otros dispositivos de uso general logrando el desarrollo el hardware.
Para finalizar el Objetivo General se basa en sistema automatizado para el llenado de recipientes utilizando una tolva móvil, una vez diseñado, el sistema es implementado y se tiene como resultado el control absoluto de todo el proceso, proporcionándole a todos los empleados mayor seguridad, confianza y tranquilidad al momento de llevar a cabo su trabajo dentro de la empresa ya que a través de un computador podrá verificar la funcionalidad durante el proceso de variables como nivel,
posición y velocidad, tomando el cuenta que tendrá a su alcancé el manejo de la tolva y de los recipientes.
RECOMENDACIONES
Cuando se vaya a realizar un sistema automatizado se recomienda realizar una investigación a fondo de cuales son las acciones mas convenientes, tomando en cuenta muchos factores, como el valor, requerimientos del sistema, tiempo disponible para la realización del mismo, entre otros. Para obtener un excelente resultado.
Se necesita un sistema de alarmas, capaz de detectar por medio de supervisión el mal funcionamiento de alguna etapa e identificar la falla desde su punto de origen al operario o especialista.
La inclusión de nuevas líneas de motores y accesorios a la empresa acarrea nuevas competencias que deben ser aprendidas mediante el adiestramiento adecuado, por tal motivo se deben dictar, de forma periódica: talleres o cursos al personal de la empresa.
Actualizar, de manera constante o periódica el manual de puestos cada vez que exista una inclusión, exclusión y/o simplificación de funciones o puestos, debe ser plasmado en el manual.
Todos estos son elementos principales que deben tomar en cuenta para la implantación de un proyecto como este para que tenga un funcionamiento óptimo.
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
TESIS
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TEXTOS CONSULTADOS
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