automatizaciÓn de un proceso industrial de la …

TRABAJO DE FINAL DE GRADO

Grado en Ingeniería Electrónica Industrial y Automática

AUTOMATIZACIÓN DE UN PROCESO INDUSTRIAL DE LA

INDUSTRIA FARMACÉUTICA

Memoria y Anexos

Autores: Francisco Jiménez Romera y Jonathan Palma Moreno

Director: Marc Lluva Serra

Convocatoria: Junio 2021

Automatización de un proceso industrial de la industria farmacéutica

i

Resumen

Este TFG es un trabajo conjunto realizado por dos estudiantes, Francisco Jiménez Romera y Jonathan Palma Moreno, el cual consiste en la implementación de un autómata programable con la finalidad de automatizar un proceso de la industria farmacéutica, concretamente el proceso de empaquetado de tres tipos de pastillas diferentes. Realizando la programación de dicho autómata, así como el diseño y confección de una interfaz SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) para la realización del control y supervisión del proceso.

Primero se realiza una descripción general del sistema, describiendo cada uno de los componentes que lo conforman. Seguidamente, se explica los distintos modos de funcionamiento del proceso empleando la guía GEMMA. A continuación, se desarrolla la programación del autómata programable y la elaboración de la interfaz SCADA.

Finalmente, se realiza un análisis del impacto ambiental del proyecto y un estudio del presupuesto general de los diferentes componentes que conforman el sistema.

Memoria

ii

Resum

Aquest TFG és un treball conjunt realitzat per dos estudiants, Francisco Jiménez Romera i Jonathan Palma Moreno el qual consisteix en la implementació d'un autòmat programable amb la finalitat d'automatitzar un procés de la indústria farmacèutica, concretament el procés d'empaquetament de tres tipus de pastilles diferents. Realitzant la programació d'aquest autòmat, així com el disseny i confecció d'una interfície SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) per la realització del control i supervisió del procés.

Primer es realitza una descripció general de sistema, descrivint cadascun dels components que el conformen. Seguidament, s'explica les diferents modes de funcionament del procés emprant la guia GEMMA. A continuació, es desenvolupa la programació de l'autòmat programable i l'elaboració de la interfície SCADA.

Finalment, s'elabora una anàlisi de l'impacte ambiental del projecte i un estudi del pressupost general dels diferents components que conformen el sistema.


iii

Abstract

This TFG is a joint work carried out by two students, Francisco Jiménez Romera and Jonathan Palma Moreno, which consists of the implementation of a programmable automaton with the aim of automating a process of the pharmaceutical industry, specifically the packaging process of three different types of tablets. Performing the programming of this automaton, as well as the design and assembly of a SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) interface for the control and supervision of the process.

First, a general description of the system is made, describing each of the components that make it up. Then, the different modes of operation of the process are explained using the GEMMA guide. Next, the programming of the programmable automaton and the elaboration of the SCADA interface are developed.

Finally, an analysis of the environmental impact of the project and a study of the overall budget of the different components that make up the system are carried out.

Memoria

iv

Agradecimientos

Queremos agradecer toda la ayuda prestada por nuestro director de TFG, Marc Lluva, al haber estado presente ante las crisis que se han ido originando desde el registro de trabajo, hasta el redactado de la memoria.

También queremos agradecer a Abraham Rodríguez Romera y a Antonio Jiménez Romera, ambos programadores de PLC, los conocimientos compartidos en programación y los consejos para realizar un programa eficiente, y sobre todo el consejo que nos dieron a la hora de realizar el diseño SCADA en WinCC.

Finalmente nos gustaría dar nuestro agradecimiento a Ramón L. Yuste y Vicente Guerrero, autores del libro “Automatas Programables SIEMENS Grafcet y Guía Gemma con TIA Portal”, por haber realizado un gran trabajo con este libro, ya que nos ha sido de gran ayuda para entender el concepto de la Guía Gemma y, por otro lado, hemos podido utilizar el simulador gracias a la compra del libro.


v

Memoria

vi

Glosario

Palabra Descripción

PLC “Programable logic controller”, CPU capaz de

controlar las salidas y entradas de una

máquina.

SCADA

“Supervisión, Control y Adquisición de Datos”, concepto que se usa para la implementación de software en PC para la supervisión de una planta.

FB

“Bloque de funciones”, es un elemento empleado en la programación en TIA Portal. Estos bloques de programa tienen asociado un bloque de datos.

FC “Función”, es un elemento empleado en la

programación en TIA Portal.

DB “Bloque de Datos”, bloque empleado para el

almacenamiento de datos estáticos.

OC “Bloques de Organización”, son bloques que

se procesan cíclicamente.

KOP Lenguaje de programación basado en

contactos.

FUP Lenguaje de programación basado en

diagrama de funciones.

SCL Lenguaje de programación basado en texto,

parecido a Pascal o Python.

Guía Gemma

Guía que recoge una serie de estados, para

estandarizar los funcionamientos de una

máquina industrial.

GRAFCET

Es un modelo de representación gráfica, de los

sucesivos comportamientos de un sistema

lógico.

WinCC Herramienta para la creación de los sistemas

SCADA.

TIA Portal Programa para realizar la programación de los

PLC de SIEMENS.


vii

Memoria

viii

Listado de figuras

Figura 2.1.- Imagen de los comprimidos a manipular, Fuente [24] 21

Figura 2.2.- Imagen de los estuches a emplear, Fuente [25] 22

Figura 3.1.- Vista del simulador de la máquina. 23

Figura 3.2.- Imagen detallada de la localización de los actuadores y sensores. 24

Figura 3.3.- Imagen detallada del panel de control del simulador. 25

Figura 3.4.- Imagen detallada del Panel desplegable de control de proceso. 26

Figura 3.5.- Imagen detallada del Panel desplegable de Mando Manual. 26

Figura 3.6.- Imagen detallada del Panel desplegable de Guía Gemma. 27

Figura 3.7.- Imagen detallada del Panel desplegable de Registros. 27

Figura 3.8.- Imagen detallada del Panel desplegable de Averías. 28

Figura 3.9.- Imagen detallada de la posición del estuche. 28

Figura 3.10.- Imagen detallada del tope de la cinta. 29

Figura 3.11.- Imagen detallada de la posición de las piezas de marcado, 29

(carga de pastillas), y carga.

Figura 4.1.- Diagrama Guía Gemma. 30

Figura 5.1.- Imagen configuración de la conexión. 35

Figura 5.2.- Imagen esquema de conexión del sistema. 35

Figura 5.3.- Imagen símbolo de bloque de organización (OB). 36

Figura 5.4.- Imagen símbolo de bloque de función (FB). 37

Figura 5.5.- Imagen símbolo de función (FC). 37

Figura 5.6.- Imagen símbolo de bloque de datos (DB). 37

Figura 5.7.- Imagen símbolo contacto normalmente abierto. 37

Figura 5.8.- Imagen símbolo contacto normalmente cerrado. 38

Figura 5.9.- Imagen símbolo asignación. 38

Figura 5.10.- Imagen símbolo activar salida. 38

Figura 5.11.- Imagen símbolo desactivar salida. 38

Figura 5.12.- Imagen símbolo CMP ==. 39

Figura 5.13.- Imagen símbolo CMP <>. 39


ix

Figura 5.14.- Imagen símbolo CMP >. 39

Figura 5.15.- Imagen símbolo CMP <=. 39

Figura 5.16.- Imagen símbolo ADD. 40

Figura 5.17.- Imagen símbolo INC. 40

Figura 5.18.- Imagen símbolo DEC. 40

Figura 5.19.- Imagen símbolo MOVE. 41

Figura 5.20.- Imagen símbolo CTU. 41

Figura 5.21.- Imagen símbolo TON. 41

Figura 5.22.- GRAFCET de conducción. 48

Figura 5.23.- GRAFCET Parada en el estado inicial (A1). 49

Figura 5.24.- GRAFCET Producción normal (F1) actuador pastillas. 51

Figura 5.25.- GRAFCET Producción normal (F1) actuador de la ventosa. 52

Figura 5.26.- GRAFCET Marcha de preparación (F2). 53

Figura 5.27.- GRAFCET Marcha de verificación sin orden (F4). 54

Figura 5.28.- GRAFCET Marcha de verificación con orden (F5) actuador pastillas. 55

Figura 5.29.- GRAFCET Marcha de verificación con orden (F5) actuador de la ventosa. 56

Figura 5.30.- GRAFCET Parada solicitada al final de ciclo (A2) actuador pastillas. 57

Figura 5.31.- GRAFCET Parada solicitada al final de ciclo (A2) actuador de la ventosa. 58

Figura 5.32.- GRAFCET Parada solicitada en una posición determinada (A3) 60

actuador pastillas.

Figura 5.33.- GRAFCET Parada solicitada en una posición determinada (A3) 61

actuador de la ventosa.

Figura 5.34.- GRAFCET Parada de emergencia (D1). 62

Figura 5.35.- GRAFCET Diagnóstico y/o tratamiento de los defectos (D2). 63

Figura 5.36.- GRAFCET Puesta en marcha después de un defecto (A5) actuador pastillas. 64

Figura 5.37.- GRAFCET Puesta en marcha después de un defecto (A5) 65

actuador de la ventosa.

Memoria

x

Figura 5.38.- GRAFCET Puesta del sistema al estado inicial (A6). 66

Figura 5.39.- GRAFCET Detección de averías. 67

Figura 5.40.- Programa SCL Mantenimiento actuador tope cinta estuches. 68

Figura 6.1.- Configuración NetToPLC. 69

Figura 6.2.- Configuración KEPserver. 70

Figura 6.3.- Configuración del PC Simatic en TIA Portal. 70

Figura 6.4.- Diagrama en árbol de la navegación. 71

Figura 6.5.- Plantilla de utilizada para las pantallas. 72

Figura 6.6.- Pantalla Panel de Control. 73

Figura 6.7.- Detalle de los avisos del Panel de Control. 74

Figura 6.8.- Detalle del Warning del Panel de Control. 75

Figura 6.9.- Detalle del dibujo 2D del Panel de Control. 75

Figura 6.10.- Pantalla de Menú Test y Mantenimiento. 76

Figura 6.11.- Pantalla Solicitud Parada en Estado Determinado. 77

Figura 6.12.- Solicitud de parada en el estado de ventosa izquierda con estuche cogido. 78

Figura 6.13.- Pantalla de Forzar Salidas. 79

Figura 6.14.- Pantalla de Avisos de Mantenimiento. 80

Figura 6.15.- Detalle de Pantalla de Avisos de Mantenimiento. 81

Figura 6.16.- Pantalla Producción Bajo Demanda. 82

Figura 6.17.- Pantalla Guía Gemma. 83

Figura 6.18.- Pantalla del Menú de Averías. 84

Figura 6.19.- Pantalla Registro de Averías. 85

Figura 6.20.- Pantalla Histórico de Averías. 86

Figura 6.21.- Informe del Histórico de averías. 86

Figura 6.22.- Pantalla Señalización de averías en detectores. 87

Figura 6.23.- Pantalla Señalización de averías en Electroválvulas. 87

Figura 7.1.- Imagen PLC S7-1200 del fabricante Siemens, Fuente [21]. 88

Figura 7.2.- Imagen bloque de expansión de entradas SM1221-16DI-DC24V 89

del fabricante Siemens, Fuente [20].

Figura 7.3.- Imagen bloque de expansión de salidas del fabricante Siemens, Fuente [19] 89


xi

Figura 7.4.- Imagen electroválvula monoestable SY3100-5U1 90

del fabricante SMC, Fuente [22].

Figura 7.5.- Imagen electroválvula biestable SY3200-5U1 90


Figura 7.6.- Imagen detector magnético Reed D-A93L 92


Figura 7.7.- Imagen detector capacitivo OMRON E2K-X4MF1 92

del fabricante OMRON, Fuente [16].

Figura 7.8.- Imagen vacuostato PS1100-R06L-Q del fabricante SMC, Fuente [15]. 93

Figura 7.9.- Imagen actuador horizontal ventosa CXSM20-150-XB11 93


Figura 7.10.- Imagen actuador vertical ventosa CXSM15-50 94


Figura 7.11.- Imagen actuador ventosa ZPT16CNK10-B5-A10 y ZU07S 94

del fabricante SMC, Fuente [7] y [8].

Figura 7.12.- Imagen actuador multiposicional pequeño CD85N16-50-B 95


Figura 7.13.- Imagen actuador multiposicional grande CD85N16-100-B 95


Figura 7.14.- Imagen actuador vertical pastillas CXSM20-100-Y59AL 96


Figura 7.15.- Imagen actuador tope de cinta estuches CQ2B25-40D 96


Figura 7.16.- Imagen actuador pastillas ZPT16CNK10-B5-A10 y ZU07S 97

del fabricante SMC, Fuente [7] y [8].

Figura 7.17.- Imagen cinta transportadora 150x20x75cm 97

del fabricante VEVOR, Fuente [18].

Figura 7.18.- Imagen pulsador de marcha Harmony XB5AA3311 98

Memoria

xii

del fabricante Schneider Electric, Fuente [6].

Figura 7.19.- Imagen pulsador de paro Harmony XB5AA42 98


Figura 7.20.- Imagen seta de emergencia Harmony XALK178W3B140E 99


Figura 7.21.- Imagen pulsador de rearme Harmony XB5AA61 99


Figura 7.22.- Imagen pulsadores de cambio de etapa Harmony XB5AA31 100


Figura 7.23.- Imagen selectores Harmony XB4BD21 100


Figura 8.1.- Iniciación de la simulación del programa. 101

Figura 8.2.- Pantalla de carga del programa en PLCsim. 101

Figura 8.3.- Arrancar Modulo del PLC. 102

Figura 8.4.- Iniciación de la simulación de la Aplicación SCADA. 102

Figura 8.5.- Simulador de la Planta 3D. 103

Figura 8.6.- Pantalla que muestra el estado inicial de la máquina al iniciar el simulador. 103

Figura 8.7.- Detalle de las instrucciones a seguir para la producción bajo demanda. 104

Figura 8.8.- Pantalla Panel de Control, en modo Marcha de Verificación con orden. 105

Figura 8.9.- Pantalla Panel de Control, en modo Marcha de Verificación sin orden. 106

Figura 8.10.- Solicitud de parada en el estado de ventosa izquierda con estuche cogido. 107

Figura 8.11.- Pantalla Panel de Control en estado de emergencia. 108

Figura 8.12.- Estado de Puesta en Marcha Después de Defecto. 109

Figura 8.13.- Pantalla para la gestión del Mantenimiento. 111

Figura 8.14.- Pantalla para la gestión del Mantenimiento con un aviso activado. 112

Figura 9.1.- Esquema de los diferentes gases contaminantes emitidos 114

y sus posibles orígenes. Fuente [26]

Figura 9.2.- Diagrama de sectores del porcentaje del origen de la energía 115

eléctrica española en 2020. Fuente [27]


xiii

Listado de tablas

Tabla 5.1.- Tabla comparativa RSLogix 5000 y TIA Portal. 34

Tabla 5.2.- Listado de salidas del PLC. 42

Tabla 5.3.- Listado de variables de estado del programa. 42

Tabla 5.4.- Listado de entradas del PLC. 43

Tabla 5.5.- Listado de variables de mantenimiento del programa. 43

Tabla 5.6.- Listado de averías del programa. 44

Tabla 5.7.- Listado de variables de comunicación con el simulador 3D. 44

Tabla 5.8.- Listado de variables de comunicación con el SCADA. 45

Tabla 7.1.- Listado de detectores magnéticos del sistema. 91

Tabla 7.2.- Listado de detectores capacitivos del sistema. 92

Tabla 8.1.- Aproximación de la vida útil de los actuadores 112

para un mantenimiento a los 3 años.

Tabla 11.1.- Proyección anual del presupuesto para un período de 3 años. 119

Memoria

xiv

Autoría

El siguiente trabajo consta de 9 puntos comunes, realizados conjuntamente por los integrantes del

grupo que componen este proyecto.

1. Introducción

2. Descripción del proceso productivo diseñado

3. Presentación del simulador

4. Guía Gemma

7. Selección de componentes

8. Manual de usuario

Análisis del impacto ambiental

Conclusiones

Presupuesto

Por otro lado, cada integrante ha realizado de forma autónoma e independiente los siguientes

puntos, Jonathan Palma ha realizado el escrito del apartado 5. Programación, Francisco Jiménez ha

realizado el apartado de la memoria 6. Diseño SCADA.

Finalmente, pese a que los puntos se han redactado de manera individual, ambos estudiantes han

participado tanto en la programación en TIA Portal, como en el diseño SCADA realizado.


xv

Índice

RESUMEN __________________________________________________________ I

RESUM ____________________________________________________________ II

ABSTRACT ________________________________________________________ III

AGRADECIMIENTOS _________________________________________________ IV

GLOSARIO ________________________________________________________ VI

LISTADO DE FIGURAS ______________________________________________ VIII

LISTADO DE TABLAS _______________________________________________ XIII

AUTORÍA ________________________________________________________ XIV

1. INTRODUCCIÓN __________________________________________________ 19

1.1. Origen del trabajo ............................................................................................. 19

1.2. Motivación ........................................................................................................ 19

1.3. Requerimientos previos.................................................................................... 19

1.4. Objetivos del trabajo ........................................................................................ 20

1.5. Alcance del trabajo ........................................................................................... 20

2. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO PRODUCTIVO DISEÑADO ___________________ 21

2.1. Problemas y Soluciones del proyecto ............................................................... 22

3. PRESENTACIÓN DEL SIMULADOR ____________________________________ 23

3.1. Funcionamiento de la planta del simulador ..................................................... 23

3.2. Actuadores y detectores del simulador............................................................ 24

3.3. Panel de control ................................................................................................ 25

4. GUÍA GEMMA ___________________________________________________ 30

4.1. Estados Guía Gemma ........................................................................................ 30

4.1.1. Grupo F: Procedimientos En Funcionamiento ................................................ 31

4.1.2. Grupo A: Procedimientos De Parada .............................................................. 31

4.1.3. Grupo D: Procesos en defecto ........................................................................ 33

5. PROGRAMACIÓN _________________________________________________ 34

Memoria

xvi

5.1. Entorno Elegido ................................................................................................ 34

5.2. Conexión ........................................................................................................... 35

5.3. Lenguaje de Programación ............................................................................... 36

5.3.1. Instrucciones Básicas ....................................................................................... 36

5.4. Variables PLC .................................................................................................... 42

5.5. Programación de los Modos de Funcionamiento ............................................ 46

5.5.1. Guía Gemma .................................................................................................... 46

5.5.2. A1. Parada en el Estado Inicial ......................................................................... 49

5.5.3. F1. Producción Normal .................................................................................... 49

5.5.4. F2. Marcha de preparación .............................................................................. 52

5.5.5. F4. Marcha de Verificación sin Orden.............................................................. 54

5.5.6. F5. Marcha de Verificación con Orden ............................................................ 54

5.5.7. A2. Parada Solicitada al Final Ciclo ................................................................. 56

5.5.8. A3. Parada Solicitada en una Posición Determinada ...................................... 59

5.5.9. D1. Parada de Emergencia .............................................................................. 61

5.5.10. D2. Diagnóstico y/o Tratamiento de los Defectos .......................................... 62

5.5.11. A5. Preparación Para la Puesta en Marcha Después de un Defecto ............... 64

5.5.12. A6. Puesta del Sistema en el Estado Inicial...................................................... 66

5.5.13. Averías ............................................................................................................. 66

5.5.14. Mantenimiento ................................................................................................ 68

6. DISEÑO SCADA __________________________________________________ 69

6.1. Entorno Elegido ................................................................................................ 69

6.2. Árbol de Navegación ........................................................................................ 71

6.3. Pantallas del diseño SCADA .............................................................................. 72

6.3.1. Plantilla de las Pantallas .................................................................................. 72

6.3.2. Panel de Control .............................................................................................. 73

6.3.3. Menú Test y Mantenimiento ........................................................................... 76

6.3.4. Solicitud Parada en Estado Determinado ........................................................ 77

6.3.5. Forzar Salidas ................................................................................................... 79


xvii

6.3.6. Avisos de Mantenimiento ............................................................................... 80

6.3.7. Producción Bajo Demanda .............................................................................. 82

6.3.8. Guía Gemma.................................................................................................... 83

6.3.9. Menú Averías .................................................................................................. 84

6.3.10. Registro Averías............................................................................................... 85

6.3.11. Histórico Averías ............................................................................................. 85

6.3.12. Señalización de los Detectores y Electroválvulas ............................................ 87

7. SELECCIÓN DE COMPONENTES ______________________________________ 88

7.1. Autómata .......................................................................................................... 88

7.1.1. PLC ................................................................................................................... 88

7.1.2. Módulos de Expansión .................................................................................... 88

7.2. Electroválvulas .................................................................................................. 89

7.2.1. Electroválvulas Monoestables ........................................................................ 90

7.2.2. Electroválvulas Biestables ............................................................................... 90

7.3. Detectores ........................................................................................................ 91

7.3.1. Detectores Magnéticos ................................................................................... 91

7.3.2. Detectores Capacitivos .................................................................................... 92

7.3.3. Vacuostato ...................................................................................................... 93

7.4. Actuadores ........................................................................................................ 93

7.4.1. Actuador Horizontal de la Ventosa ................................................................. 93

7.4.2. Actuador Vertical de la Ventosa...................................................................... 94

7.4.3. Actuador Ventosa ............................................................................................ 94

7.4.4. Actuador Multiposicional Pequeño................................................................. 95

7.4.5. Actuador Multiposicional Grande ................................................................... 95

7.4.6. Actuador Vertical Pastillas .............................................................................. 96

7.4.7. Actuador Tope Cinta de Estuches ................................................................... 96

7.4.8. Actuador Pastillas ............................................................................................ 97

7.5. Cintas Transportadoras .................................................................................... 97

7.6. Pulsadores ........................................................................................................ 98

Memoria

xviii

7.6.1. Pulsador de Marcha ......................................................................................... 98

7.6.2. Pulsador de Paro .............................................................................................. 98

7.6.3. Seta de Emergencia ......................................................................................... 99

7.6.4. Pulsador de Rearme (ACK) ............................................................................... 99

7.6.5. Pulsadores de Cambio de Etapa .................................................................... 100

7.6.6. Selectores ...................................................................................................... 100

8. MANUAL DE USUARIO ___________________________________________ 101

8.1. Iniciar la Aplicación ......................................................................................... 101

8.2. Iniciar la Producción ....................................................................................... 104

8.3. Modo de Verificación con Orden ................................................................... 105

8.4. Modo de Verificación sin Orden ..................................................................... 106

8.5. Paro en un Estado Determinado .................................................................... 107




8.9. Marcha de preparación .................................................................................. 110

8.10. Gestión de Averías .......................................................................................... 110

8.11. Gestión de Mantenimiento ............................................................................ 111

ANÁLISIS DEL IMPACTO AMBIENTAL __________________________________ 113

CONCLUSIONES ___________________________________________________ 117

PRESUPUESTO ____________________________________________________ 119

BIBLIOGRAFÍA ____________________________________________________ 121

ANEXO A ________________________________________________________ 127

A1. Programa PLC ................................................................................................. 127


19

1. Introducción

1.1. Origen del trabajo

El origen del trabajo realizado, surgió a partir de la desafortunada pandemia mundial a mediados

del 2020, tras el colapso sanitario, muchas cadenas de producción del sector farmacéutico y muchas

que no son de ese sector, tuvieron que modificar sus producciones drásticamente, llegando a

cambiar totalmente el producto que se producía, para poder dar soporte al sector sanitario.

1.2. Motivación

La motivación para la realización de este proyecto, surge de la inquietud de los integrantes del

grupo por la programación de autómatas programables y satisfacción de poder aportar una

solución ingenieril y automática a pequeña escala para ayudar a evitar el colapso de recursos

farmacéuticos, y por otra parte poder poner en práctica todos los conocimientos de automática

aprendidos en el grado cursado en la Universidad Politécnica de Cataluña.

1.3. Requerimientos previos

Para realizar un proyecto de esta envergadura es necesario haber cursado las siguientes asignaturas

del Grado de Electrónica Industrial y automática.

• Control industrial y Automatización

Gracias a CIA se han podido aplicar los conocimientos adquiridos en los PLC S7-1200 de SIEMENS,

su entorno de programación en TIA Portal, y el aprendizaje de poder pensar como una máquina

para poder diseñar los Grafcets de nivel 2.

• Sistemas de Información y Comunicación Industrial

Gracias a SICI se ha podido desarrollar el diseño de la Guía Gemma y también se ha podido llevar el

proyecto al nivel de supervisión dentro la pirámide de la automatización, la función de este nivel es

la representación gráfica de los anteriores niveles por medio de paneles o pantallas conocidas como

HMI. Este nivel se encarga de crear una interfaz intuitiva entre la máquina, el proceso y el operario

facilitando la interacción y supervisión del proceso en tiempo real o histórico.

• Implementación de Sistemas Automáticos

Gracias a la asignatura optativa de ISA se ha aplicar los conocimientos adquiridos en el diseño e

implementación de sistemas SCADA, puesto que se ha trabajado previamente con el diseño SCADA

de la planta FAS200 que se dispone en el laboratorio, pese a que el entorno para diseñar el sistema

SCADA de este proyecto no es el mismo que el utilizado en la asignatura se ha podido usar casi

todas las estrategias y mejoras aprendidas en ISA.

Memoria

20

1.4. Objetivos del trabajo

El principal objetivo del trabajo es poder aportar una solución ingenieril a la industria farmacéutica,

cumpliendo así con una de las principales motivaciones de este proyecto, concretamente el

objetivo reside en el diseño y supervisión de una planta automatizada capaz de producir el

empaquetado de tres pastillas diferentes dentro de sus estuches correspondientes, de manera que

al final de la jornada se obtengan dichos estuches con las pastillas en su interior. Para cumplir con

el objetivo de la supervisión realizando un sistema SCADA capaz de controlar las acciones básicas

de la máquina.

1.5. Alcance del trabajo

Para poder realizar un proyecto totalmente funcional y no un estudio o un proyecto conceptual, se

ha reutilizado un simulador por los autores del libro “Automatas Programables SIEMENS Grafcet y

Guía Gemma con TIA” Portal de la editorial MARCOMBO, gracias a él se ha podido aprovechar la

libre programación del simulador para adaptarlo a los objetivos que requería el proyecto


21

2. Descripción Del Proceso Productivo Diseñado

El proceso productivo planteado por los estudiantes de este trabajo se basa en la supervisión y

programación de un módulo productivo capaz de acoplarse a cualquier cadena de producción que

realice el empaquetado de fármacos como cápsulas, pastillas o comprimidos.

El proceso productivo planteado por los estudiantes de este trabajo se basa en la supervisión y

programación de un módulo productivo capaz de acoplarse a cualquier cadena de producción que

realice el empaquetado de fármacos como cápsulas, pastillas o comprimidos.

Uno de los objetivos marcados en la realización del módulo productivo es la gran versatilidad que

ha de ofrecer la máquina ante diferentes productos a empaquetar, es por ello que se pueden

empaquetar diferentes elementos siempre y cuando se decida el terminal correcto para el actuador

que manipula los fármacos, pero en este proyecto se usa fármacos como los comprimidos.

Figura 2.1.- Imagen de los comprimidos a manipular, Fuente [24]

La anterior figura muestra los fármacos que se utilizarán como ejemplo para el diseño de la

máquina, los fármacos, pueden variar su color según la concentración de los componentes que lo

forman.

Memoria

22

Figura 2.2.- Imagen de los estuches a emplear, Fuente [25]

La imagen anterior muestra un ejemplo de organizador de pastillas, donde se puede utilizar para el

almacenaje los comprimidos que se manipulan en la producción.

2.1. Problemas y Soluciones del proyecto

El principal problema de este proyecto a la hora de realizar la supervisión y programación de esta

máquina es la interpretación de la misma, como estudiantes, no se ha podido acceder a ninguna

instalación que permita la implementación física de lo diseñado.

Para solventar este problema se ha hecho uso de un simulador de pago y de libre programación en

TIA Portal V15, que ha permitido implementar de manera virtual la planta que se ha descrito

anteriormente.

Para la parte de la supervisión de la planta, originalmente se decidió implementar un SCADA en

Intouch Wonderware, pese a que se logró realizar una comunicación simulada entre el programa

Intouch y TIA Portal, era necesario el uso de varios programas externos para realizar

satisfactoriamente la comunicación, por culpa de ello la eficiencia del uso de Intouch descendió

drásticamente.

La solución más óptima a la poca eficiencia que aportaba Intouch para realizar las simulaciones ha

sido el uso de las herramientas que otorga TIA portal para los diseños de SCADAS, completando así

todos los objetivos propuestos en este trabajo.


23

3. Presentación del simulador

El simulador utilizado dispone de todo lo necesario como para poder completar el objetivo de este

trabajo, pese a que originalmente el simulador es una planta de estampado, donde se estampan

las piezas con 3 colores diferentes se aprovechan los 6 actuadores y su libre programación para

permitir el correcto funcionamiento, por otro lado también se dispone de dos cintas en paralelo,

una que transporta las piezas para estampar y la otra los palets encargados de introducir la pieza

dentro del sistema transfer.

Figura 3.1.- Vista del simulador de la máquina.

3.1. Funcionamiento de la planta del simulador

Para poder aprovechar el simulador y poder adaptarlo a las necesidades deseadas, se ha de

entender que las piezas verdes que se van a estampar han de tratarse como estuches y el color del

estampado tratarse como las pastillas a empaquetar.

Finalmente, si se realizan las modificaciones conceptuales correspondientes, se puede programar

una máquina capaz de empaquetar pastillas de 3 colores diferentes.

Memoria

24

3.2. Actuadores y detectores del simulador

Figura 3.2.- Imagen detallada de la localización de los actuadores y sensores.

• Actuador Horizontal Ventosa

El actuador horizontal de la ventosa se va a encargar de transportar el estuche con la pastilla dentro

del lado derecho hacia el palet situado en la cinta transportadora de su lado izquierdo. Este

actuador es pilotado por una electroválvula biestable.

• Actuador Vertical Ventosa

El actuador vertical de la ventosa se va a encargar de coger el estuche situado debajo mediante una

ventosa que genera el vacío suficiente como para levantar el estuche. Este actuador es pilotado por

una electroválvula monoestable.

• Actuador del vacío de la ventosa

El actuador del vacío de la ventosa se encarga de generar el vacío para que la ventosa pueda coger

el estuche de las pastillas. Este actuador es pilotado por una electroválvula monoestable.

• Actuador Vertical Pastillas

El actuador vertical de pastillas se encargará de escoger el tipo de pastilla para posteriormente

depositarlo en el estuche. Este actuador es pilotado por una electroválvula biestable.


25

• Actuador Multiposicional Pequeño

El actuador multiposicional pequeño realizará el movimiento del actuador vertical de pastillas a la

pastilla de color amarillo, para que posteriormente el actuador de pastillas pueda coger el elemento

sin problemas. Este actuador es pilotado por una electroválvula monoestable.

• Actuador Multiposicional Grande

El actuador multiposicional grande se encargará de mover el actuador vertical de pastillas a la

pastilla de color verde. Finalmente, si se activan los dos multiposicionales simultáneamente

dirigirán el actuador vertical de las pastillas hacia el estuche, para que pueda depositar la pastilla

en su interior. Este actuador es pilotado por una electroválvula monoestable.

• Actuador Tope de Cinta Estuches

Este actuador se va a encargar únicamente de la gestión de estuches, es decir, lo retiene hasta que

se le deposita la pastilla en su interior, después este deja marchar el estuche hacia el siguiente

punto y deja pasar al siguiente estuche. Este actuador es pilotado por una electroválvula

monoestable.

• Detector de Palets

El detector de palets, se encarga de detectar cuando el palet se encuentra en la posición correcta

para descargarle el estuche con la pastilla dentro.

• Detector Estuches en Pastilla

Este detector se encarga de detectar el estuche cuando se encuentra en la posición correcta para

que el actuador vertical de pastillas le deposite en su interior la pastilla correspondiente del proceso

automático.

• Detector Estuches en Ventosa

Este detector se encarga de detectar el estuche cuando se encuentra en la posición correcta para

que el actuador vertical de la ventosa lo coja para transportarlo al palet, finalizando así el proceso.

3.3. Panel de control

El simulador ofrece al usuario un menú con diversas funciones para simular la botonera física con

el fin de poder interactuar manualmente con la máquina.

Figura 3.3.- Imagen detallada del panel de control del simulador.

Memoria

26

• Control de Proceso

Ofrece al usuario una botonera compuesta por los siguientes botones y selectores:

- La seta de emergencia

- El paro

- El Marcha

- El selector Automático/Manual

- Un pulsador ACK

- Botones S-20, S-21, S-22, S-23 y S-24

- Protecciones de las dos cintas transportadoras M1 y M2

Figura 3.4.- Imagen detallada del Panel desplegable de control de proceso.

• Mando manual

El mando manual despliega un panel con 12 selectores que tienen como objetivo forzar las salidas

de los actuadores de manera manual, sin necesidad de seguir ningún tipo de proceso o función.

Figura 3.5.- Imagen detallada del Panel desplegable de Mando Manual.


27

• Guía Gemma

La Guía Gemma despliega un panel donde se muestran el recorrido de los diferentes estados de

funcionamiento que puede tener la máquina y en cuál de ellos te encuentras cuando se está

simulando el proceso.

Figura 3.6.- Imagen detallada del Panel desplegable de Guía Gemma.

• Registros

Esta opción de registros despliega un panel cuya funcionalidad es hacer que la máquina funcione

bajo demanda, permitiendo así al usuario introducir la demanda de cada pieza producida.

Figura 3.7.- Imagen detallada del Panel desplegable de Registros.

• Averías

Esta opción simula una posible avería en la máquina, las averías están predefinidas, y se contemplan

todos los casos posibles definidos más adelante.

Memoria

28

Figura 3.8.- Imagen detallada del Panel desplegable de Averías.

• Poner Pieza

El botón que está indicado como poner pieza en rojo, coloca un estuche en la parte inferior de la

ventosa.

Figura 3.9.- Imagen detallada de la posición del estuche.

• Tope final

Si se pulsa este botón del menú se extrae el tope de color azul colocado al final de la cinta de

estuches.


29

Figura 3.10.- Imagen detallada del tope de la cinta.

• Inicializar

El botón de inicializar, permite al usuario volver a cargar la máquina de estuches cuando esta se ha

quedado sin, para que el proceso se pueda seguir ejecutando.

• Carga y Marcado

Los botones de carga y marcado, tienen una función muy importante, retiran las piezas de las partes

de la planta donde el operario podría tener acceso, estos botones se utilizan más adelante para

retirar las piezas cuando en la máquina se genera una avería.

Figura 3.11.- Imagen detallada de la posición de las piezas de marcado, (carga de pastillas), y carga.

Memoria

30

4. Guía Gemma

A la hora de automatizar un proceso productivo, es necesario tener en cuenta todos los modos en

los que el sistema va a estar operando, así como prever todos los estados posibles: funcionamiento

automático o manual, paro a final de ciclo, estado de emergencia entre otros.

Por todo ello, para la realización de la automatización del proceso de empaquetado de tres tipos

de pastillas diferentes se ha seguido el procedimiento indicado en la guía Gemma. Una pauta que

permite estandarizar los diferentes modos de funcionamiento y estados posibles para cualquier

sistema automatizado.

A continuación, se muestra un diagrama donde se pueden observar los diferentes estados de

funcionamiento que se han implementado en el modo operativo de la planta, divididos en tres tipos

de procedimientos, procedimientos de paradas (A), procedimientos de funcionamiento (F) y

procedimientos en defecto (D):

Figura 4.1.- Diagrama Guía Gemma.

4.1. Estados Guía Gemma

Como se puede observar en el diagrama de la guía Gemma (Figura 3.1), los diferentes estados del

funcionamiento de la planta se encuentran agrupados según tres grupos de procedimientos:

• Grupo F: Procedimientos en funcionamiento.

• Grupo A: Procedimientos de paradas.

• Grupo D: Procesos en defecto.


31

4.1.1. Grupo F: Procedimientos En Funcionamiento

En este grupo, se encuentran los estados enfocados a la preparación del sistema para la producción,

la verificación del correcto funcionamiento del sistema y la producción automática del sistema. En

concreto, los estados presentes en el sistema de empaquetado de pastillas son:

• F1. Producción normal.

• F2. Marcha de preparación.

• F4. Marcha de verificación sin orden.

• F5. Marcha de verificación con orden.

- F1. Producción normal

Este estado corresponde al funcionamiento automático del proceso que se quiere realizar, donde

la acción del operador únicamente es necesaria para poner en marcha el proceso productivo y a

partir de ese momento el sistema comenzará a funcionar de forma automática.

- F2. Marcha de preparación

En todo sistema automatizado, es necesario que todos los distintos componentes que lo conforman

se encuentren en una posición determinada, lo que se denomina como “condiciones iniciales”. Por

tanto, es posible que antes de empezar el proceso de producción, deban realizarse una serie de

acciones para que pueda iniciarse la producción normal. El objetivo de este estado es realizar esta

serie de acciones para que los elementos que conforman el sistema se encuentren en las

condiciones iniciales de trabajo y se pueda pasar al estado de producción normal.

- F4. Marcha de verificación sin orden

Este estado se refiere a lo que se suele denominar como control manual, donde el operario puede

realizar todos los movimientos de la máquina en cualquier orden a través de una botonera o de la

interfaz SCADA.

- F5. Marcha de verificación con orden

En este estado, el proceso realiza el mismo ciclo de trabajo que tenemos en el estado de Producción

normal (F1), con la diferencia que el ritmo está fijado por el operario, ya que el ciclo de producción

funciona de etapa en etapa y el operario controla el paso de una etapa a la siguiente accionando el

pulsador de Marcha. La finalidad de este estado es poder ir comprobando a medida que se ejecutan

las diferentes etapas que los actuadores y sensores del sistema realizan correctamente su función,

permitiendo realizar ajustes sobre los sensores y actuadores.

4.1.2. Grupo A: Procedimientos De Parada

Este grupo está compuesto por todos aquellos estados en los que el sistema se encuentra detenido

por causas externas al proceso:

• A1. Parada en el estado inicial.

• A2. Parada solicitada al final de ciclo.

• A3. Parada solicitada en una posición determinada.

• A4. Parada obtenida.

Memoria

32

• A5. Preparación para la puesta en marcha después de un defecto.

• A6. Puesta del sistema en el estado inicial.

- A1. Parada en el estado inicial

Se considera el estado normal de reposo de la máquina. Es decir, el punto inicial a partir del

cual empieza el funcionamiento del proceso. Se representa con un rectángulo doble y se

corresponde, habitualmente, con la etapa inicial de un GRAFCET.

- A2. Parada solicitada al final de ciclo

Estado transitorio en el que cuando el operador decide finalizar el ciclo de producción actual,

se pasa a este estado mientras se continúa con el proceso de Producción normal (F1) hasta que

acaba el ciclo actual. Una vez finalizado, el sistema pasa a encontrarse en el estado Parada en

el estado inicial (A1).

- A3. Parada solicitada en una posición determinada

Se trata de un estado transitorio en el que el sistema deberá pararse en un punto concreto del

proceso del estado de producción normal (F1) indicado previamente por el operario. Este

estado suele utilizarse para realizar comprobaciones en el sistema y verificar su correcto

funcionamiento.

- A4. Parada obtenida

Una vez se ha alcanzado la posición determinada por el operario en la que el sistema debe

detenerse en el estado A3, se pasa automáticamente al estado de reposo de Parada obtenida

(A4). Donde el proceso permanece parado hasta que se produzca la orden de Marcha.

- A5. Preparación para la puesta en marcha después de un defecto

Cuando se produce algún defecto o avería en el sistema, es necesario detectar en qué posición

se encuentra el proceso en función del estado en el que haya quedado el sistema y realizar los

movimientos necesarios de los distintos actuadores para que el operario pueda intervenir de

forma manual y solucionar el problema. Por ello, este estado corresponde a ejecutar esa serie

de movimientos para realizar la puesta en marcha del sistema después de un defecto o avería.

- A6. Puesta del sistema al estado inicial

Una vez se ha solucionado el problema y se ha realizado la puesta en marcha del estado A5.

Después de que el operario realice la orden de rearme, en el estado A6 se posiciona el proceso

en su estado inicial de forma automática. Una vez el sistema haya alcanzado las condiciones

iniciales, se pasa del estado A6 al estado de Parada en estado inicial (A1).


33

4.1.3. Grupo D: Procesos en defecto

En este grupo se encuentran todos aquellos estados en los que el sistema se encuentra con un

defecto inesperado:

• D1. Parada de emergencia.

• D2. Diagnóstico y/o tratamiento de los defectos.

- D1. Parada de emergencia

Se puede acceder a este estado una vez se enclave la seta de emergencia, independientemente del

estado en el que se encuentre el proceso. Mientras este estado se encuentre activado, se debe

asegurar la detención completa del funcionamiento del proceso, con la finalidad de evitar daños

personales y materiales. Para salir de este estado hay que desbloquear la seta de emergencia.

- D2. Diagnóstico y/o tratamiento de los defectos

En este estado, se analizan los distintos defectos que se pueden llegar a producir en el sistema con

la finalidad de reconocer la parte averiada del sistema y poder transmitir correctamente dicha

información al operario.

Memoria

34

5. Programación

A continuación, se muestra el entorno de programación empleado para la programación del PLC,

así como el lenguaje de programación escogido, la lista de variables declaradas para la

programación del PLC y los GRAFCET de los diferentes modos de funcionamiento.

5.1. Entorno Elegido

A la hora de elegir el entorno para realizar la programación del funcionamiento del sistema se han

evaluado dos opciones, el software RSLogix 5000 de Rockwell Automation y el TIA Portal para la

programación de autómatas Siemens.

En relación con el entorno RSLogix 5000, pese a ofrecer soporte para una amplia gama de

controladores y ser un software conocido por ambos integrantes del grupo al haber trabajado con

él en diferentes asignaturas a lo largo de la carrera no era posible realizar la conexión del simulador

de la planta a dicho entorno y era necesario el uso de software adicional (RSLinx) para poder realizar

la comunicación con la aplicación SCADA.

Por otro lado, el entorno de TIA Portal también era un software conocido por los ambos integrantes

del grupo y pese a no ofrecer soporte una gran gama de controladores, era posible realizar la

conexión del simulador de la planta sin problemas. Además, dentro del software de TIA Portal era

posible realizar el diseño de la aplicación SCADA para el control y supervisión del sistema a partir

de la extensión WinCC.

Tabla 5.1.- Tabla comparativa RSLogix 5000 y TIA Portal.

RSLogix 5000 TIA Portal

Soporte a distintos

controladores

Ofrece soporte a una

amplia gama de

distintos controladores.

No cuenta con un soporte

tan amplio para distintos

controladores.

Conocimiento del

software

Conocimiento previo del

software por ambos

integrantes del equipo.

Conocimiento previo del

software por ambos

integrantes del equipo

Comunicación con

la aplicación

SCADA

Uso necesario de

software adicional

(RSLinx) para realizar la

comunicación SCADA.

Es posible realizar la

aplicación SCADA dentro

del software de TIA Portal

a partir de WinCC.

Comunicación con

el Simulador 3D

No es posible realizar la

conexión con el

Simulador 3D.

Es posible realizar la

conexión con el

Simulador 3D.

Finalmente, evaluando todas las ventajas y desventajas comentadas anteriormente, se ha elegido

el entorno de TIA Portal para elaborar la programación del PLC S7-1200.


35

5.2. Conexión

Para poder realizar la conexión entre el PLC virtual S7-1200, la aplicación SCADA y la simulación de

la planta, mediante TIA Portal se ha empleado un tipo de interfaz PG/PC utilizando el protocolo

PN/IE a través de una conexión con PLCSim.

Figura 5.1.- Imagen configuración de la conexión.

A continuación, se puede observar un esquema de conexión entre el PLC virtual S7-1200, la

aplicación SCADA y el simulador de la planta.

Figura 5.2.- Imagen esquema de conexión del sistema.

Memoria

36

5.3. Lenguaje de Programación

Con la finalidad de poder establecer la cadena de instrucciones que debe realizar el automatismo

para poder realizar el proceso correctamente, existen una serie de lenguajes de programación, es

decir, conjuntos de textos y símbolos interpretables por el PLC. Concretamente, en el caso del

entorno de TIA Portal principalmente es posible emplear los siguientes lenguajes:

• KOP (diagrama de contactos)

Es el lenguaje más sencillo de entender por el personal proveniente de la industria eléctrica y

técnicos eléctricos, ya que, se trata de la representación del programa a través del esquema de

contactos o Ladder.

• FUP (diagrama de funciones)

Utiliza los símbolos gráficos del álgebra booleana para representar la lógica. Es un lenguaje

empleado cuando existe mucha lógica booleana en serie, ya que resulta más compacto.

• SCL (lenguaje de texto estructurado)

Se trata de un lenguaje textual de alto nivel similar al PASCAL. Este lenguaje resulta muy útil

para usuarios familiarizados con lenguajes de programación como Python o similares.

Concretamente, a la hora de realizar la programación del proceso de empaquetado de pastillas se

ha empleado el lenguaje SCL para realizar la parte del mantenimiento de los diferentes actuadores

que conforman el sistema y para el resto de modos de funcionamiento se ha empleado el lenguaje

KOP.

5.3.1. Instrucciones Básicas

En este apartado, se muestran los bloques de programa y las instrucciones básicas utilizadas para realizar la programación del sistema:

• Bloques de programa

- Bloque de organización (OB): Los OB son los bloques que se encargan de realizar el arranque del controlador y la ejecución cíclica del programa entre otras funciones.

Figura 5.3.- Imagen símbolo de bloque de organización (OB).

- Bloque de función (FB): Los FB son bloques lógicos capaces de almacenar sus valores de forma permanente en los bloques de datos (DB), de este modo, siguen estando disponibles después de procesar el bloque.


37

Figura 5.4.- Imagen símbolo de bloque de función (FB).

- Función (FC): Los FC son bloques lógicos sin área de memoria asignada, es decir, los datos locales de una función se pierden tras ejecutarla.

Figura 5.5.- Imagen símbolo de función (FC).

- Bloque de datos (DB): Los DB son bloques empleados para el almacenamiento de datos del programa.

Figura 5.6.- Imagen símbolo de bloque de datos (DB).

• Operaciones lógicas con bits

- Contacto normalmente abierto: Cuando el valor del bit consultado es “1”, el contacto se cierra y la corriente fluye a través de él proporcionando un resultado lógico de “1”. De manera contraria, si el valor del bit es “0”, el contacto se abre y no hay flujo de corriente, presentando un resultado lógico de “0”.

Figura 5.7.- Imagen símbolo contacto normalmente abierto.

- Contacto normalmente cerrado: Cuando el valor del bit consultado es “0”, el contacto se encuentra cerrado y la corriente fluye a través de él proporcionando un resultado lógico de “1”. De manera contraria, si el valor del bit es “1”, el contacto se abre y no hay flujo de corriente, presentando un resultado lógico de “0”.

Memoria

38

Figura 5.8.- Imagen símbolo contacto normalmente cerrado.

- Asignación: Cuando se activa, el bit de un operando se pone a “1” y en el momento en el que se desactiva el bit del operando se pone a “0”.

Figura 5.9.- Imagen símbolo asignación.

- Activar salida: Cuando se activa se pone a “1” el estado lógico de un operando determinado.

Figura 5.10.- Imagen símbolo activar salida.

- Desactivar salida: Cuando se activa se pone a “0” el estado lógico de un operando determinado.

Figura 5.11.- Imagen símbolo desactivar salida.

• Comparación

- CMP ==: Consulta si el valor del operando es igual al valor de comparación. Cuando se cumple la condición, el contacto se encuentra cerrado y la corriente fluye a través de él proporcionando un resultado lógico de “1”.


39

Figura 5.12.- Imagen símbolo CMP ==.

- CMP <>: Consulta si el valor del operando es diferente al valor de comparación. Cuando se cumple la condición, el contacto se encuentra cerrado y la corriente fluye a través de él proporcionando un resultado lógico de “1”.

Figura 5.13.- Imagen símbolo CMP <>.

- CMP >: Consulta si el valor del operando es mayor al valor de comparación. Cuando se cumple la condición, el contacto se encuentra cerrado y la corriente fluye a través de él proporcionando un resultado lógico de “1”.

Figura 5.14.- Imagen símbolo CMP >.

- CMP <=: Consulta si el valor del operando es menor o igual al valor de comparación. Cuando se cumple la condición, el contacto se encuentra cerrado y la corriente fluye a través de él proporcionando un resultado lógico de “1”.

Figura 5.15.- Imagen símbolo CMP <=.

Memoria

40

• Funciones matemáticas

- ADD: Suma el valor de la entrada IN1 al valor de la entrada IN2 y devuelve la suma en la salida OUT (OUT = IN1 + IN2).

Figura 5.16.- Imagen símbolo ADD.

- INC: Modifica el valor del operando en el parámetro IN/OUT al siguiente valor más alto.

Figura 5.17.- Imagen símbolo INC.

- DEC: Modifica el valor del operando en el parámetro IN/OUT al siguiente valor más bajo.

Figura 5.18.- Imagen símbolo DEC.


41

• Transferencia

- MOVE: Copia el contenido del operando en la entrada IN en el operando de la salida OUT1.

Figura 5.19.- Imagen símbolo MOVE.

• Contadores

- CTU: Contador ascendente, incrementa el valor del operando en la salida CV. La entrada R hace referencia al pulso para la puesta a cero del valor actual y el puerto PV es el valor de preselección, es decir, el valor de referencia para activar la salida booleana Q que proporciona un resultado lógico de “1” cuando el valor actual en mayor o igual al valor de preselección.

Figura 5.20.- Imagen símbolo CTU.

• Temporizador

- TON: introduce un retardo en la activación de la salida Q para el tiempo indicado en la entrada PT.

Figura 5.21.- Imagen símbolo TON.

Memoria

42

5.4. Variables PLC

A continuación, se muestran las distintas variables empleadas en la realización del programa.

• Salidas

Tabla 5.2.- Listado de salidas del PLC.

• Variables de estado

Tabla 5.3.- Listado de variables de estado del programa.


43

• Entradas

Tabla 5.4.- Listado de entradas del PLC.

• Mantenimiento

Tabla 5.5.- Listado de variables de mantenimiento del programa.

Memoria

44

• Averías

Tabla 5.6.- Listado de averías del programa.

• Comunicación con el simulador

Tabla 5.7.- Listado de variables de variables de comunicación con el simulador 3D.


45

• Comunicación con la aplicación SCADA

Tabla 5.8.- Listado de variables de comunicación con el SCADA del programa.

Memoria

46

5.5. Programación de los Modos de Funcionamiento

En el siguiente apartado, se muestran los pasos que debe seguir el sistema para cada uno de los

modos de funcionamiento, así como sus correspondientes diagramas funcionales GRAFCET para la

correcta elaboración de la programación.

5.5.1. Guía Gemma

Antes de la elaboración de los programas de los diferentes modos de funcionamiento, se ha

realizado un programa general de conducción entre modos, el cual permite el desplazamiento entre

los diferentes modos a medida que se van cumpliendo las condiciones necesarias.

Partiendo del estado inicial (A1), si se acciona el pulsador de marcha y se cumplen las condiciones

iniciales (el sistema se encuentra en modo automático, el actuador de la ventosa desactivado y

posicionado en la parte superior derecha, el tope está atrás, no se detecta estuche en la posición

del actuador de las pastillas y el actuador de las pastillas se encuentra situado arriba sobre las

pastillas rojas) se pasa al estado de producción normal (F1). Por el contrario, si estando en el estado

inicial se acciona el pulsador de marcha y no se cumplen las condiciones iniciales se cambiaría a la

marcha de preparación (F2), donde después de realizar las operaciones necesarias para la puesta

en marcha del sistema, se pasaría al estado de producción normal (F1). Asimismo, desde el estado

inicial (A1) es posible pasar al estado de marcha de verificación con orden (F5) seleccionando el

modo manual y al estado de marcha de verificación sin orden (F4) accionando el pulsador S20 o el

botón “INICIAR TEST” de la aplicación SCADA.

Una vez en el estado de producción normal (F1), seleccionando el modo manual se pasa al modo

de marcha de verificación sin orden (F5) y volviendo a cambiar a modo automático se vuelve al

estado de producción normal (F1). Para pasar del modo de producción normal (F1) al estado de

parada solicitada en una posición determinada (A3) se debe accionar el pulsador S21 o solicitar la

parada mediante de la aplicación SCADA. Una vez se ha alcanzado la parada en la posición

previamente indicada, se pasa al estado de parada obtenida (A4) del cual se puede volver al

funcionamiento de producción normal (F1) accionando el pulsador de marcha. Estando en el

proceso de producción normal (F1) es posible solicitar una parada a final de ciclo (A2) accionando

el pulsador de paro, una vez se complete el ciclo de producción en curso el sistema pasa

automáticamente al estado inicial (A1). Además, desde el modo de producción normal (F1), es

posible pasar al estado de marcha de verificación sin orden (F4) accionando el pulsador S20 o el

botón “INICIAR TEST” de la aplicación SCADA.

Cuando se enclava la seta de emergencia, el sistema entra automáticamente en el estado de parada

de emergencia (D1) y cuando se desbloquea y se acciona el pulsador ACK se pasa al modo de

preparación para la puesta en marcha después de un defecto (A5). Asimismo, una vez que se

detecta una avería en el sistema, se entra en el estado de diagnóstico y/o tratamiento de los

defectos (D2). Una vez la avería se encuentre arreglada y se accione el pulsador ACK, el proceso

pasa al modo de preparación para la puesta en marcha después de un defecto (A5).


47

Cuando finalice el proceso del modo de preparación para la puesta en marcha después de un

defecto (A5), el sistema no detecte estuches en las zonas del actuador de la ventosa ni en el

actuador de las pastillas y se accione el pulsador ACK, el sistema pasará al estado de puesta del

sistema al estado inicial (A6). A este último modo de funcionamiento también se accede desde el

estado de marcha de verificación sin orden (F4) accionando el pulsador S23 o el botón “FINALIZAR

TEST” de la aplicación SCADA.

Finalmente, una vez se completa el proceso del estado de puesta del sistema al estado inicial (A6),

se pasa automáticamente al estado de parada en el estado inicial (A1).

A continuación, se muestra el diagrama GRAFCET de la transición entre los distintos modos de

funcionamiento.

Memoria

48

Figura 5.22.- GRAFCET de conducción.


49

5.5.2. A1. Parada en el Estado Inicial

El modo de parada en el estado inicial (A1) corresponde al punto inicial a partir del cual empieza el

funcionamiento del proceso. En esta situación, el proceso se encuentra parado y el operario puede

habilitar la producción bajo demanda a través de la aplicación SCADA. El sistema permanece en

reposo hasta que se cumplan las condiciones necesarias para pasar a cualquiera de los

procedimientos de funcionamiento (F1, F2, F4 o F5).

Seguidamente, se muestra el diagrama GRAFCET del modo de funcionamiento de parada en el

estado inicial (A1).

Figura 5.23.- GRAFCET Parada en el estado inicial (A1).

5.5.3. F1. Producción Normal

El modo de producción normal (F1) corresponde al funcionamiento automático del proceso del

empaquetado de tres pastillas diferentes dentro de sus estuches y posterior paletizado. Para poder

realizar las acciones necesarias se ha dividido la programación de este modo de funcionamiento en

dos procesos.

• Proceso actuador pastillas

Este proceso corresponde a la selección de la pastilla y su empaquetado en el estuche, donde,

cuando se detecte un estuche en la zona de empaquetado, el actuador de las pastillas se

posicionará sobre la pastilla correspondiente y bajará para cogerla. Una vez tenga la pastilla, el

actuador subirá y se posicionará sobre la zona de empaquetado donde bajará para depositar la

pastilla y volverá a subir. Una vez depositada la pastilla, se retira el tope de la cinta y el estuche

continúa hacia la zona de carga.

Para saber cuál de los 3 tipos de pastillas toca empaquetar, el sistema puede operar bajo dos modos

de funcionamiento.

Memoria

50

- Modo automático: La selección de la pastilla a empaquetar se produce siguiendo un orden

específico. Primero se empaqueta una pastilla roja, seguidamente una amarilla y por último una

verde. Una vez se empaqueta la pastilla verde el proceso vuelve a empezar.

- Modo bajo demanda: El operario introduce la cantidad a empaquetar de cada pastilla a través de

la aplicación SCADA. Una vez seleccionado el modo bajo demanda e introducida la cantidad a

empaquetar de cada pastilla, primero se empaquetan todas las pastillas rojas, seguidamente las

amarillas y por último las verdes. Una vez se empaquetan las pastillas verdes, el proceso vuelve al

estado inicial (A1).

• Proceso actuador ventosa

Cuando el estuche llega a la zona de carga, el actuador de la ventosa baja y activa el vacío para

cogerla. Una vez sujetada, el actuador se desplaza hacia arriba y a la izquierda para situarse sobre

la cinta transportadora de los palets. Cuando se detecta que ha llegado un palet debajo del actuador

se baja y se desactiva el vacío depositando el estuche en el palet. Seguidamente se sube y se

desplaza hacia la derecha la ventosa y se acciona el motor de la cinta transportadora de los palets

para retirar el estuche paletizado.

A continuación, se muestran los diagramas GRAFCET del modo de producción normal (F1) del

actuador de las pastillas y el actuador de la ventosa.


51

Figura 5.24.- GRAFCET Producción normal (F1) actuador pastillas.

Memoria

52

Figura 5.25.- GRAFCET Producción normal (F1) actuador de la ventosa.

5.5.4. F2. Marcha de preparación

En el modo de marcha de preparación (F2) deben realizarse una serie de acciones para devolver al

sistema a las condiciones iniciales del sistema y poder iniciar el modo de producción normal (F1).

Concretamente, en el caso de este proyecto, se subirá el actuador de las pastillas y se retrocederá

tanto el multiposicional grande como el pequeño para dejarlo en su posición inicial encima de las

pastillas rojas. Paralelamente, si se detecta un estuche en la zona de carga, el actuador de la ventosa

acabará el proceso cogiendo el estuche y depositándolo en el palet. Por el contrario, si no se detecta

estuche en la zona de carga, el actuador de la ventosa se moverá a su posición inicial arriba a la

derecha sobre la zona de carga.

Seguidamente, se muestra el diagrama GRAFCET del modo de funcionamiento de marcha de

preparación (F2).


53

Figura 5.26.- GRAFCET Marcha de preparación (F2).

Memoria

54

5.5.5. F4. Marcha de Verificación sin Orden

En referencia al modo de marcha de verificación sin orden (F4), el operario puede realizar todos los

movimientos de la máquina en cualquier orden a través de una botonera con los selectores del S9

al S19 o mediante los pulsadores de la pantalla “Forzar Salidas” de la interfaz SCADA.

A continuación, se muestra el diagrama GRAFCET del modo de funcionamiento de marcha de

verificación sin orden (F4).

Figura 5.27.- GRAFCET Marcha de verificación sin orden (F4).

5.5.6. F5. Marcha de Verificación con Orden

En el modo de marcha de verificación con orden (F5), el proceso realiza el mismo ciclo de trabajo

que en el estado de Producción normal (F1), con la diferencia que el ritmo está fijado por el

operario, ya que el operario controla el paso de una etapa a la siguiente accionando el pulsador de

Marcha.

Seguidamente, se muestran los diagramas GRAFCET del modo de marcha de verificación con orden

(F5) del actuador de las pastillas y el actuador de la ventosa.


55

Figura 5.28.- GRAFCET Marcha de verificación con orden (F5) actuador pastillas.

Memoria

56

Figura 5.29.- GRAFCET Marcha de verificación con orden (F5) actuador de la ventosa.

5.5.7. A2. Parada Solicitada al Final Ciclo

Cuando el operario acciona el pulsador de paro, el proceso entra en el estado de parada solicitada

al final de ciclo (A2). En este modo de funcionamiento, el sistema continuará con el proceso de

producción normal (F1) hasta que acabe el ciclo actual. Una vez finalizado (etapas 137 y 148), el

sistema pasa automáticamente al estado de parada en el estado inicial (A1).

A continuación, se muestran los diagramas GRAFCET del modo de parada solicitada al final de ciclo

(A2) del actuador de las pastillas y el actuador de la ventosa.


57

Figura 5.30.- GRAFCET Parada solicitada al final de ciclo (A2) actuador pastillas.

Memoria

58

Figura 5.31.- GRAFCET Parada solicitada al final de ciclo (A2) actuador de la ventosa.


59

5.5.8. A3. Parada Solicitada en una Posición Determinada

En este estado, el sistema debe detenerse en una posición específica proceso del estado de

producción normal (F1) indicado previamente por el operario. Una vez alcanzada la posición

indicada, el sistema pasa automáticamente al estado de parada obtenida (A4), donde el proceso

quedará detenido hasta que se accione el pulsador de marcha y se reanude el proceso de

producción normal (F1).

Seguidamente, se indican las posiciones de detención que se pueden seleccionar en la aplicación

SCADA para el actuador de las pastillas y el actuador de la ventosa.

• Actuador pastillas

1. Parada sobre las pastillas rojas cogiendo pastilla

2. Parada sobre las pastillas amarillas cogiendo pastilla

3. Parada sobre las pastillas verdes cogiendo pastilla

4. Parada sobre la zona de empaquetado

• Actuador de la ventosa

1. Parada cogiendo estuche en la zona de carga

2. Parada arriba sobre la zona de carga con el estuche cogido

3. Parada arriba sobre la zona de paletizado con el estuche cogido

4. Parada descarga del estuche en el palet

A continuación, se muestran los diagramas GRAFCET del modo de parada solicitada en una posición

determinada (A3) del actuador de las pastillas y el actuador de la ventosa.

Memoria

60

Figura 5.32.- GRAFCET Parada solicitada en una posición determinada (A3) actuador pastillas.


61

Figura 5.33.- GRAFCET Parada solicitada en una posición determinada (A3) actuador de la ventosa.

5.5.9. D1. Parada de Emergencia

Una vez se enclave la seta de emergencia, independientemente del estado en el que se encuentre

el proceso se accede al estado de parada de emergencia (D1). En este estado, se efectúa la

detención completa del funcionamiento del proceso. Para realizar una parada segura del proceso

productivo, cabe detectar las etapas donde el vacío de la ventosa está activo (etapas 61, 62, 63 y

64) y mantenerlo activo mediante la variable “Activar ventosa emergencia” con la finalidad de evitar

que se caiga el estuche y evitar tanto daños físicos como materiales. Cuando se desbloquea la seta

de emergencia y se acciona el pulsador ACK el sistema pasa al modo de preparación para la puesta

en marcha después de un defecto (A5).

Seguidamente, se muestra el diagrama GRAFCET del modo de funcionamiento de parada de

emergencia (D1).

Memoria

62

Figura 5.34.- GRAFCET Parada de emergencia (D1).

5.5.10. D2. Diagnóstico y/o Tratamiento de los Defectos

Cuando se detecta una avería en el sistema se entra en el estado de diagnóstico y/o tratamiento de

los defectos (D2). Según el tipo de avería, se enciende un LED del componente afectado en las

pantallas de señalización de averías de detectores y electroválvulas de la aplicación SCADA para

transmitir la información al operario y que pueda arreglar la avería. Una vez se han solucionado las

averías y se accione el pulsador ACK, el proceso pasa al modo de preparación para la puesta en

marcha después de un defecto (A5).

A continuación, se muestra el diagrama GRAFCET del modo de funcionamiento de diagnóstico y/o

tratamiento de los defectos (D2).


63

Figura 5.35.- GRAFCET Diagnóstico y/o tratamiento de los defectos (D2).

Memoria

64

5.5.11. A5. Preparación Para la Puesta en Marcha Después de un Defecto

En este estado, se detecta en qué posición se encuentra el proceso después de que se haya

producido un defecto o avería en el sistema y se realizan los movimientos necesarios de los distintos

actuadores para que el operario pueda intervenir de forma manual y solucionar el problema. Para

poder realizar las acciones necesarias de la puesta en marcha del sistema, se ha dividido la

programación de este modo de funcionamiento en dos procesos.

• Proceso actuador pastillas

Este proceso corresponde al actuador de las pastillas, donde se sube el actuador y se posiciona

sobre las pastillas rojas con la finalidad de dejar espacio al operario para retirar el estuche de la

zona de empaquetado.

• Proceso actuador ventosa

Para realizar la puesta en marcha del actuador de las pastillas se observa si existe presencia de

estuche en la zona de carga, si la ventosa está sosteniendo un estuche mediante el estado del

vacuostato y la posición del actuador de la ventosa. Dependiendo de la posición en la que se

encuentre el proceso se mueven los estuches hacia la zona de carga para que un operario pueda

retirarlos.

A continuación, se muestran los diagramas GRAFCET del modo de preparación para la puesta en

marcha después de un defecto (A5) del actuador de las pastillas y el actuador de la ventosa.

Figura 5.36.- GRAFCET Puesta en marcha después de un defecto (A5) actuador pastillas.


65

Figura 5.37.- GRAFCET Puesta en marcha después de un defecto (A5) actuador de la ventosa.

Memoria

66

5.5.12. A6. Puesta del Sistema en el Estado Inicial

Una vez se ha solucionado el problema y se ha realizado la puesta en marcha del estado A5, cuando

el operario acciona el pulsador ACK el sistema pasa al estado de puesta del sistema al estado inicial

(A6). En este estado, se realizan las acciones necesarias para devolver al sistema a su estado inicial

de forma automática. Una vez el sistema haya alcanzado las condiciones iniciales (etapas 213 y

216), se pasa automáticamente al estado de parada en estado inicial (A1).

Concretamente, en el caso de este proyecto, se subirá el actuador de las pastillas y se retrocederá

tanto el multiposicional grande como el pequeño para dejarlo en su posición inicial encima de las

pastillas rojas. Paralelamente, se subirá el actuador de la ventosa y se moverá a la derecha sobre la

zona de carga.

Seguidamente, se muestra el diagrama GRAFCET del modo de funcionamiento de la puesta del

sistema al estado inicial (A6).

Figura 5.38.- GRAFCET Puesta del sistema al estado inicial (A6).

5.5.13. Averías

Para poder detectar las posibles averías de los distintos sensores y actuadores que conforman el

sistema, se ha elaborado una lista condiciones dentro del programa para detectar estos posibles

errores del sistema.

Seguidamente, se puede observar el diagrama GRAFCET con las condiciones en las que se percibe

una posible avería en el sistema para los distintos detectores y actuadores que lo conforman.


67

Figura 5.39.- GRAFCET Detección de averías.

Memoria

68

5.5.14. Mantenimiento

Finalmente, mediante la aplicación SCADA es posible habilitar la función de solicitar avisos de

mantenimiento. Para los distintos actuadores que conforman el sistema, el operario puede

introducir el número de movimientos que se pueden realizar hasta la llegada al fin de su vida útil.

Una vez habilitado el modo de mantenimiento e introducidos los valores hasta llegar al fin de la

vida útil de cada componente, cuando se detecta un cambio en la salida de cada actuador se

incrementa su correspondiente contador de mantenimiento. En el momento en el que el valor del

contador es mayor o igual que el indicado en la aplicación SCADA se envía un aviso a la pantalla de

“Aviso de mantenimiento” de dicha aplicación.

Cabe señalar que, aunque los modos anteriores de funcionamiento han sido programados

empleando el lenguaje KOP, la función de solicitar avisos de mantenimiento ha sido elaborada

mediante el lenguaje de programación SCL, ya que la implementación resultaba más sencilla que

con el lenguaje de diagrama de contactos KOP. A continuación, se muestra el modo de

mantenimiento del actuador del tope de la cinta de los estuches programado mediante SCL.

Figura 5.40.- Programa SCL Mantenimiento actuador tope cinta estuches.


69

6. Diseño SCADA

En este apartado se realiza toda la gestión de pantallas que se utilizan para la elaboración del SCADA

y el funcionamiento de las mismas.

6.1. Entorno Elegido

El problema que surge a la hora decidir el entorno de diseño para el SCADA, reside en hallar una

herramienta capaz de comunicarse con TIA Portal y la planta simulada en tiempo real, una de las

opciones barajadas fue el uso de Intouch WonderWare, la herramienta utilizada durante el grado

cursado, el problema que origina el uso de esta herramienta es la poca eficiencia que aporta al

proyecto.

Para hacer uso de Intouch es necesario el uso de NetToPLC, para crear un servidor virtual donde

poder generar una red de comunicación, para ello es necesario que dentro del programa

selecciones la IP del puerto Ethernet del ordenador donde se están realizando las simulaciones, y

se esté simulando el programa de TIA Portal con PLCsim.

Figura 6.1.- Configuración NetToPLC.

Una vez se ha realizado el anterior paso se ha de exportar todas las variables utilizadas en el

programa de TIA Portal manualmente al KEPServer, de este modo se conseguía una comunicación

estable entre Intouch WonderWare y la herramienta PLCsim de TIA Portal. Tal y como se puede

observar la baja eficiencia de realizar estos pasos cada vez que se quería trabajar en el proyecto

acabaron determinando el abandono de esta idea.

Memoria

70

Figura 6.2.- Configuración KEPserver.

Finalmente, se decidió el uso de WinCC por la gran viabilidad en la comunicación entre el PLCsim y

WinCC, cabe añadir que no es necesario el uso de ningún tipo de programa externo a TIA Portal.

Para la creación del sistema SCADA dentro del WinCC se hace uso de una estación PC Simatic, y se

utiliza el software WinCC RT Advanced.

Figura 6.3.- Configuración del PC Simatic en TIA Portal.


71

6.2. Árbol de Navegación

Uno de los aspectos que se han tenido en cuenta a la hora de realizar el diseño SCADA ha sido la

eficiencia de la navegación, se ha evitado que el operario haya de navegar por diversas pantallas

para acceder a la deseada, por ejemplo, si el operario está con la pantalla de control abierta y se

detecta una avería, él puede acceder rápidamente hasta la pantalla de averías a través de la barra

de navegación de la parte inferior.

Figura 6.4.- Diagrama en árbol de la navegación.

Memoria

72

En la anterior figura se puede observar que las pantallas principales son las siguientes, Panel de

control, Test y Mantenimiento, Producción Bajo Demanda, Guía Gemma y Menú de Averías, y por

otro lado se pueden acceder a ellas desde cualquier ventana, para agilizar la navegación entre ellas.

Finalmente, se observa que Test y Mantenimiento es un menú que permite al operario acceder a

tres subpantallas, por otro lado, el Menú de Averías también permite navegar entre cuatro

pantallas diferentes.

6.3. Pantallas del diseño SCADA

En este apartado se describen todas las funcionalidades que aportan las pantallas diseñadas y cómo

interactúan con el simulador de la máquina.

6.3.1. Plantilla de las Pantallas

Figura 6.5.- Plantilla de utilizada para las pantallas.

La anterior figura muestra la plantilla que se ha utilizado para el diseño de pantallas, se han escogido

colores suaves y agradables a la vista, para que el operario no sufra estrés o fatiga a lo largo de la

jornada.


73

6.3.2. Panel de Control

Figura 6.6.- Pantalla Panel de Control.

En la pantalla de panel de control se muestra en la parte más inferior el menú de navegación

comentado en el anterior apartado, un poco más arriba se encuentran los botones de Marcha, Paro

y ACK, con la finalidad de controlar la máquina desde el SCADA.

Por otro lado, en la parte superior izquierda se muestra una zona donde se dedica exclusivamente

a transmitir información en tiempo real de los diferentes estados en los que se encuentra en ese

preciso momento la máquina, los avisos que se indican, son las instrucciones que el operario de

planta ha de seguir para que la máquina pueda funcionar y por último, en alarmas se muestra un

mensaje en mayúscula para que el operario pueda ver rápidamente que se está generando una

avería en algún elemento de la máquina.

Memoria

74

Figura 6.7.- Detalle de los avisos del Panel de Control.

En la anterior figura se muestra como la máquina avisas al operario de su estado y del aviso que da

la máquina para que pueda comenzar a funcionar correctamente, en el caso de que se produzca

una avería, se muestra un mensaje en alarmas y se muestra el símbolo Warning parpadeante, con

el objetivo de desviar la atención del operario y que pueda ver que se está produciendo una avería.


75

Figura 6.8.- Detalle del Warning del Panel de Control.

Finalmente, en la parte superior derecha se muestra una representación en planta de la máquina,

que se mueve en tiempo real a compás de la máquina física, se puede observar también que se

controla el color de la pastilla que se encuentra en la máquina a través de unos círculos que

muestran el color que se encuentra en ese punto, si no hay pastilla en ese momento, el círculo

permanece de color gris.

Figura 6.9.- Detalle del dibujo 2D del Panel de Control.

Memoria

76

6.3.3. Menú Test y Mantenimiento

La pantalla de test y mantenimiento está destinada a ser un menú donde el operario de

mantenimiento pueda escoger qué opción de mantenimiento desea hacer para realizar pruebas a

fin de prevenir averías o de solucionar problemas.

Figura 6.10.- Pantalla de Menú Test y Mantenimiento.

La primera opción que se encuentra es solicitud de parada en estado determinado, esta opción

permite al personal de mantenimiento paralizar la máquina en una serie de puntos clave, con el fin

de testear el correcto funcionamiento, por ejemplo, se puede parar la máquina justo cuando las

ventosas cojan el estuche para comprobar que este es correctamente sujetado.

La segunda opción que aparece es forzar salidas de la máquina, esta opción permite al personal de

mantenimiento forzar las salidas de la máquina sin ningún tipo de orden, con el fin de comprobar

que sensores y actuadores funcionan correctamente.

Finalmente, en solicitar avisos de mantenimiento, se permite introducir el número de usos que

establece el fabricante de cada actuador con el fin de avisar a los operarios de una posible revisión

de mantenimiento antes de que se produzca la avería, gracias a que la máquina contabiliza los usos

de sus actuadores.


77

6.3.4. Solicitud Parada en Estado Determinado

En esta pantalla se permite al operario de mantenimiento decidir entre cuál de los diferentes

movimientos que realiza la máquina en su producción normal quiere paralizar el proceso.

Para paralizar el proceso es necesario escoger a través de dos desplegables en qué punto se quiere

paralizar, una vez seleccionado el operario tan solo ha de pulsar solicitar parada y esperar a que la

máquina llegue a ese punto, una vez obtenida la parada, se realiza una realimentación a través de

una luz verde indicando que la parada ha sido satisfactoria.

Durante el proceso de parálisis el operario de mantenimiento puede diagnosticar posibles fallas

que están pasando desapercibidas por la monitorización de la máquina.

Figura 6.11.- Pantalla Solicitud Parada en Estado Determinado.

Finalmente, se ha de añadir que para facilitar la compresión a la hora de seleccionar en qué punto

se desea paralizar el proceso, cuando se selecciona una opción en los desplegables, aparece una

imagen de la planta con la posición exacta en la que esta se va a paralizar.

Memoria

78

Figura 6.12.- Solicitud de parada en el estado de ventosa izquierda con estuche cogido.

En el caso mostrado en la figura anterior se ha seleccionado la paralización de la máquina en el

punto donde la ventosa está en el lado izquierdo sujetando el estuche, y como se puede observar

aparece una imagen del punto donde la máquina se parará.

Como se ha obtenido la parada solicitada se puede observar que el piloto verde queda iluminado

señalando la parada satisfactoriamente.


79

6.3.5. Forzar Salidas

En esta pantalla se puede realizar el chequeo de las salidas de la máquina, el operario de

mantenimiento puede realizar un test para forzar las salidas y comprobar su correcto

funcionamiento.

Figura 6.13.- Pantalla de Forzar Salidas.

Para poder comenzar el test se ha de pulsar el botón de “INICIAR TEST”, luego el operario puede

forzar las salidas sin ningún tipo de orden, cuando la salida es forzada satisfactoriamente el piloto

verde se ilumina para mandar una realimentación al operario.

Una vez se ha realizado el test deseado, es de vital importancia desactivar todas las salidas, y no

dejas ninguna activa antes de finalizar el test.

Finalmente, una vez finalizado el test, es necesario pulsar el botón de “FINALIZAR TEST”, para salir

de este modo de funcionamiento.

Memoria

80

6.3.6. Avisos de Mantenimiento

En esta pantalla el operario de mantenimiento puede configurar cuando desea que la máquina avisa

de una posible avería por la llegada al fin de la vida útil de un actuador, con el objetivo de poder

evitar averías críticas a tiempo.

Figura 6.14.- Pantalla de Avisos de Mantenimiento.

Tal y como se observa en la anterior figura, las opciones de aviso de mantenimiento pueden ser

activadas o desactivadas según se desee.

Para introducir los usos que determinen el mantenimiento del actuador, se ha de introducir el

número de usos en sus correspondientes casillas, una vez introducidos los usos previos antes

mantenimiento es necesario pulsar sobre restablecer, para fijar a 0 los contadores de la máquina y

poder realizar el contaje correctamente.

Una vez se han establecido los anteriores parámetros, para la activación del mantenimiento se ha

de pulsar sobre el botón de “HABILITAR MANTENIMIENTO”, acto seguido este será activado, y se

avisará al operario que ha sido activado a través del piloto verde que quedará iluminado cuando

este esté activado, si se desea deshabilitar, hay que realizar las operaciones contrarias.

Cuando el contador sea igual o superior al parámetro establecido, se activará un aviso en el

histórico de alarmas y se señalizara con un piloto rojo iluminado.


81

Figura 6.15.- Detalle de Pantalla de Avisos de Mantenimiento.

Memoria

82

6.3.7. Producción Bajo Demanda

Gracias a la pantalla de Producción bajo demanda, la máquina puede trabajar empaquetando un

número determinado de cada una de las pastillas.

Figura 6.16.- Pantalla Producción Bajo Demanda.

Se observa que la interfaz de la pantalla es muy simple, para no generar ningún tipo de confusión

al operario, la pantalla principalmente permite introducir la demanda de cada tipo de pastillas que

se quiere empaquetar, también se puede ver el número restante de empaquetados que quedan

para completar la demanda.

El uso de este modo de funcionamiento, solo es configurable cuando la máquina se encuentra en

estado inicial, o reposo, es decir si se desea cambiar de modo de funcionamiento es de obligado

cumplimiento pasar al estado inicial y luego configurar para el correcto funcionamiento.

El uso de esta pantalla es el siguiente, el operario ha de introducir el número de empaquetamientos

de cada pastilla y pulsar en validar para confirmar que todo ha sido bien introducido, una vez se

han validado las demandas el operario ha de pulsar sobre los botones “PRODUCCIÓN ROJAS”,

“PRODUCCIÓN AMARILLAS” o “PRODUCCIÓN VERDES”, en función de qué color se quiere

empaquetar, en caso de que se seleccionen las tres producciones, la máquina siempre dará

prioridad a la pastilla roja, luego a la amarilla y finalmente producirá la demanda de las verdes.

Finalmente, cuando se active la producción se iluminará el piloto para indicar al operario que

producción o producciones se están realizando.


83

6.3.8. Guía Gemma

La pantalla de la Guía Gemma, se utiliza para guiar al operario en los modos de funcionamiento por

los que puede pasar la máquina explicados anteriormente.

Figura 6.17.- Pantalla Guía Gemma.

Cuando la máquina se encuentra en un estado determinado, este comienza a parpadear en color

verde para señalizar, lo que se quiere representar en esta pantalla es un mapa conceptual de los

caminos que sigue la máquina para moverse entre etapas.

Memoria

84

6.3.9. Menú Averías

La pantalla de Menú de averías está destinada a ser un menú donde se pueda escoger qué opción

de gestión de alarmas se desea hacer, con el fin de hallar el problema rápidamente.

Figura 6.18.- Pantalla del Menú de Averías.

La opción del registro de averías y avisos, permite al operario identificar las averías o avisos que se

están produciendo en tiempo real, si no se está produciendo ninguna avería, no se mostrarán en

pantalla ningún mensaje.

La segunda opción es el histórico de averías y avisos, esta opción permite al operario mirar al final

de la jornada o al final de cada turno los errores y avisos que se han ido produciendo durante el día

o la jornada, con el fin de tener una realimentación de los errores de la máquina.

La opción de señalización de averías en detectores y electroválvulas, despliega una pantalla donde

se muestra el sensor o electroválvula que está generando la avería en tiempo real, permitiendo al

operario identificar de forma más rápida el epicentro del fallo.


85

6.3.10. Registro Averías

El registro de averías permite al operario observar en tiempo real una tabla con los errores activos

en ese momento, el registro identifica las averías según su procedencia, indicando al usuario el

elemento o conjunto de elementos que están provocando la avería.

Figura 6.19.- Pantalla Registro de Averías.

6.3.11. Histórico Averías

El histórico de averías tiene la funcionalidad de recoger los sucesos que han estado ocurriendo a lo

largo de la jornada laboral, las identificaciones realizadas en el histórico son idénticas a las del

registro.

Finalmente, el histórico permite al operario imprimir una copia del informe donde quedan

registradas todas las averías y avisos que quedan registrados en el histórico, o puede exportar el

informe en formato digital (PDF).

Memoria

86

Figura 6.20.- Pantalla Histórico de Averías.

Figura 6.21.- Informe del Histórico de averías.


87

6.3.12. Señalización de los Detectores y Electroválvulas

La pantalla de señalización de detectores es independiente a la de electroválvulas, tal y como se

puede observar en el menú, pero su funcionalidad es la misma, las dos muestran unos pilotos rojos

que señalan dónde se encuentra la avería actual, para que el operario pueda identificarla

rápidamente de manera visual.

Figura 6.22.- Pantalla Señalización de averías en detectores.

Figura 6.23.- Pantalla Señalización de averías en Electroválvulas.

Memoria

88

7. Selección de Componentes

7.1. Autómata

Con la finalidad de realizar la automatización del sistema y gestionar todos los movimientos

necesarios para realizar el proceso de producción, es necesario utilizar un programador lógico

controlable (PLC). En el siguiente apartado se presenta el modelo de PLC empleado, así como los

módulos de expansión necesarios.

7.1.1. PLC

El PLC seleccionado para la implementación física del proceso es el modelo S7-1200, el cual consta

de 14 entradas digitales y 10 salidas tipo relé con un rango de 0 a 24V para DC y 5 salidas a 230V en

AC del fabricante Siemens.

Figura 7.1.- Imagen PLC S7-1200 del fabricante Siemens, Fuente [21].

7.1.2. Módulos de Expansión

Para dotar al PLC de las entradas y salidas necesarias, es necesario incorporar 4 módulos de

expansión, 2 bloques de expansión de entradas y 2 módulos de salidas. Para los bloques de

expansión de entradas se propone emplear el modelo SM1221-16DI-DC24V del fabricante Siemens

y para los módulos de salidas se ha seleccionado el modelo SM1222-16DO-DC24V del fabricante

Siemens.


89

Figura 7.2.- Imagen bloque de expansión de entradas SM1221-16DI-DC24V del fabricante Siemens, Fuente [20].

Figura 7.3.- Imagen bloque de expansión de salidas del fabricante Siemens, Fuente [19].

7.2. Electroválvulas

Para poder accionar los diferentes actuadores que conforman la planta de producción a través del

control del flujo de aire mediante la señal eléctrica que genera el PLC se proponen los siguientes

modelos de electroválvulas biestables y monoestables.

Memoria

90

7.2.1. Electroválvulas Monoestables

Con la finalidad de accionar los cilindros del actuador vertical de la ventosa, del actuador del tope,

de los multiposicionales y el actuador de la ventosa. Se propone utilizar las electroválvulas

monoestables SY3100-5U1 del fabricante SMC.

Figura 7.4.- Imagen electroválvula monoestable SY3100-5U1 del fabricante SMC, Fuente [22].

7.2.2. Electroválvulas Biestables

Para accionar los cilindros del actuador horizontal de la ventosa y del actuador vertical de las

pastillas se propone utilizar las electroválvulas biestables SY3200-5U1 del fabricante SMC.

Figura 7.5.- Imagen electroválvula biestable SY3200-5U1 del fabricante SMC, Fuente [23].


91

7.3. Detectores

Con la finalidad de poder detectar en qué punto del proceso nos encontramos y comprobar que el

sistema de producción de paletizado de pastillas se encuentra operando correctamente, el sistema

está dotado de distintos sensores. En este apartado se proponen los siguientes modelos de

detectores para poder realizar correctamente estas funciones.

7.3.1. Detectores Magnéticos

Los detectores magnéticos son un tipo de sensores que permiten detectar únicamente objetos

ferromagnéticos (níquel, cobalto, hierro y sus aleaciones). Por ello, son una buena elección para

detectar la posición del émbolo de los distintos cilindros que componen el sistema y poder

determinar si el cilindro se encuentra en la posición de avance o de retroceso. A continuación, se

muestra una tabla con los 12 sensores magnéticos presentes en el proceso.

Tabla 7.1.- Listado de detectores magnéticos del sistema.

Detector magnético Entrada PLC

Detector de la ventosa arriba I0.4

Detector de la ventosa abajo I0.5

Detector de la ventosa derecha

I0.6

Detector de la ventosa izquierda

I0.7

Detector Multiposicional pequeño dentro I1.0

Detector Multiposicional pequeño fuera I1.1

Detector Multiposicional grande dentro I1.2

Detector Multiposicional grande fuera I1.3

Detector Actuador vertical pastillas arriba I1.4

Detector Actuador vertical pastillas abajo I1.5

Detector tope atrás I2.1

Detector tope delante I2.2

El modelo propuesto para los sensores magnéticos es el Reed D-A93L del fabricante SMC.

Memoria

92

Figura 7.6.- Imagen detector magnético Reed D-A93L del fabricante SMC, Fuente [17].

7.3.2. Detectores Capacitivos

Los detectores capacitivos son un tipo de sensores que permiten detectar la presencia de objetos

hechos con cualquier material (metálicos y no metálicos). Por ello, son una buena elección para

detectar la presencia de los estuches de las pastillas y los palets. A continuación, se muestra una

tabla con los 3 sensores capacitivos presentes en el proceso.

Tabla 7.2.- Listado de detectores capacitivos del sistema.

Detector Capacitivo Entrada PLC

Detector estuche en tope I2.3

Detector estuche en zona de carga I2.4

Detector palet

I2.5

En referencia a la selección de componentes, el modelo propuesto para los sensores capacitivos es el OMRON E2K-X4MF1 del fabricante OMRON.

Figura 7.7.- Imagen detector capacitivo OMRON E2K-X4MF1 del fabricante OMRON, Fuente [16].


93

7.3.3. Vacuostato

Para poder determinar si la ventosa está succionando, es necesario incorporar un vacuostato que

indique en qué momento se está ejerciendo el vacío. Por ello, se propone seleccionar un vacuostato

de estado sólido PNP de 2 hilos PS1100-R06L-Q del fabricante SMC.

Figura 7.8.- Imagen vacuostato PS1100-R06L-Q del fabricante SMC, Fuente [15].

7.4. Actuadores

Con la finalidad de poder realizar todos los movimientos necesarios para realizar el proceso de

producción, el sistema está dotado de distintos actuadores. En este apartado se proponen los

siguientes actuadores para poder realizar correctamente cada una de las operaciones.

7.4.1. Actuador Horizontal de la Ventosa

Para el actuador horizontal de la ventosa, se ha seleccionado un cilindro de doble vástago y vástagos

paralelos CXSM20-150-XB11 controlado por una electroválvula biestable del fabricante SMC.

Figura 7.9.- Imagen actuador horizontal ventosa CXSM20-150-XB11 del fabricante SMC, Fuente

[14].

Memoria

94

7.4.2. Actuador Vertical de la Ventosa

En referencia al actuador vertical de la ventosa, se ha seleccionado un cilindro de vástagos paralelos

CXSM15-50 controlado por una electroválvula monoestable del fabricante SMC.

Figura 7.10.- Imagen actuador vertical ventosa CXSM15-50 del fabricante SMC, Fuente [13].

7.4.3. Actuador Ventosa

Para el actuador de la ventosa, se ha seleccionado un conjunto de 4 ventosas telescópicas

ZPT16CNK10-B5-A10 con un eyector para generar vacío ZU07S controlado por una electroválvula

monoestable del fabricante SMC.

Figura 7.11.- Imagen actuador ventosa ZPT16CNK10-B5-A10 y ZU07S del fabricante SMC, Fuente

[7] y [8].


95

7.4.4. Actuador Multiposicional Pequeño

En relación al actuador multiposicional pequeño, se propone emplear un cilindro de doble efecto

CD85N16-50-B controlado por una electroválvula monoestable del fabricante SMC.

Figura 7.12.- Imagen actuador multiposicional pequeño CD85N16-50-B del fabricante SMC,

Fuente [12].

7.4.5. Actuador Multiposicional Grande

En referencia al actuador multiposicional grande, se ha elegido un cilindro de doble efecto

CD85N16-100-B controlado por una electroválvula monoestable del fabricante SMC.

Figura 7.13.- Imagen actuador multiposicional grande CD85N16-100-B del fabricante SMC, Fuente

[11].

Memoria

96

7.4.6. Actuador Vertical Pastillas

Para el actuador vertical de las pastillas, se ha seleccionado un cilindro de doble vástago y vástagos

paralelos CXSM20-100-Y59AL controlado por una electroválvula biestable del fabricante SMC.

Figura 7.14.- Imagen actuador vertical pastillas CXSM20-100-Y59AL del fabricante SMC, Fuente [10].

7.4.7. Actuador Tope Cinta de Estuches

En lo que se refiere al actuador del tope de la cinta de estuches, se propone emplear dos cilindros

compactos CQ2B25-40D controlados por una electroválvula monoestable del fabricante SMC.

Figura 7.15.- Imagen actuador tope de cinta estuches CQ2B25-40D del fabricante SMC, Fuente [9].


97

7.4.8. Actuador Pastillas

En referencia al actuador de la ventosa, se ha seleccionado un conjunto de una ventosa telescópica

ZPT16CNK10-B5-A10 con un eyector para generar vacío ZU07S controlado por una electroválvula

monoestable del fabricante SMC.

Figura 7.16.- Imagen actuador pastillas ZPT16CNK10-B5-A10 y ZU07S del fabricante SMC, Fuente

[7] y [8].

7.5. Cintas Transportadoras

Para poder mover los estuches y los palets a través de todo el proceso de empaquetado, es

necesario incorporar al sistema dos cintas transportadoras. Por ello, para la implementación física

se propone emplear dos cintas transportadoras de tamaño 150x20x75 cm del fabricante VEVOR.

Figura 7.17.- Imagen cinta transportadora 150x20x75cm del fabricante VEVOR, Fuente [18].

Memoria

98

7.6. Pulsadores

En el proceso de producción, se hacen servir 5 pulsadores distintos y 1 selector AUTO/MAN que

cumplen con los requisitos de seguridad. Los modelos de pulsadores y selector propuestos, se han

seleccionado teniendo en cuenta la garantía de una durabilidad considerable.

7.6.1. Pulsador de Marcha

Con la finalidad de diferenciar el pulsador de marcha del resto de pulsadores, se ha seleccionado el

pulsador Harmony XB5AA3311 del fabricante Schneider Electric.

Figura 7.18.- Imagen pulsador de marcha Harmony XB5AA3311 del fabricante Schneider Electric,

Fuente [6].

7.6.2. Pulsador de Paro

Para el pulsador de paro al final de ciclo, se ha seleccionado el pulsador de color rojo Harmony

XB5AA42 del fabricante Schneider Electric.

Figura 7.19.- Imagen pulsador de paro Harmony XB5AA42 del fabricante Schneider Electric,

Fuente [5].


99

7.6.3. Seta de Emergencia

En referencia a la seta de emergencia, se ha elegido un pulsador de color rojo y que requiere girar

el botón para restablecer modelo Harmony XALK178W3B140E del fabricante Schneider Electric.

Figura 7.20.- Imagen seta de emergencia Harmony XALK178W3B140E del fabricante Schneider

Electric, Fuente [4].

7.6.4. Pulsador de Rearme (ACK)

Para el pulsador de rearme (ACK) del sistema, se ha seleccionado el pulsador de color azul Harmony

XB5AA61 del fabricante Schneider Electric.

Figura 7.21.- Imagen pulsador de rearme Harmony XB5AA61 del fabricante Schneider Electric,

Fuente [3].

Memoria

100

7.6.5. Pulsadores de Cambio de Etapa

En relación a los pulsadores de cambio de etapa S20, S21 y S23 se han elegido los pulsadores de

color verde Harmony XB5AA31 del fabricante Schneider Electric.

Figura 7.22.- Imagen pulsadores de cambio de etapa Harmony XB5AA31 del fabricante Schneider

Electric, Fuente [2].

7.6.6. Selectores

Finalmente, para el selector automático/manual y los selectores S9 - S19 se han seleccionado el

modelo de 2 posiciones Harmony XB4BD21 del fabricante Schneider Electric.

Figura 7.23.- Imagen selectores Harmony XB4BD21 del fabricante Schneider Electric, Fuente [1].


101

8. Manual de Usuario

A continuación, se ha realizado un manual de usuario donde se muestran las acciones que debe

realizar el operario para moverse entre los diferentes modos de funcionamiento del sistema con la

finalidad de ayudar en la comprensión y el correcto desarrollo del proceso productivo.

8.1. Iniciar la Aplicación

Para poder iniciar la simulación del sistema, primero se debe cargar el programa del PLC, para ello,

se selecciona el bloque que contiene el programa y se presiona la opción “INICIAR SIMULACIÓN”

del TIA Portal.

Figura 8.1.- Iniciación de la simulación del programa.

A continuación, se abre el simulador S7-PLCSIM y procedemos a cargar el programa en el PLC

virtual.

Figura 8.2.- Pantalla de carga del programa en PLCsim.

Una vez cargado el programa, se inicia la simulación seleccionando la opción “arrancar módulo” y

presionado el botón de “Finalizar”.

Memoria

102

Figura 8.3.- Arrancar Modulo del PLC.

Con el programa cargado y la simulación iniciada, se procede a arrancar la aplicación SCADA

seleccionando el bloque PC-system y presionando la opción “INICIAR SIMULACIÓN” del TIA Portal.

Figura 8.4.- Iniciación de la simulación de la Aplicación SCADA.

Una vez cargado el programa y arrancada la aplicación SCADA se inicia el simulador 3D de la planta.


103

Figura 8.5.- Simulador de la Planta 3D.

Al iniciar el simulador 3D, el sistema entra automáticamente en estado de emergencia. Para

solucionar este problema y devolverlo al estado inicial, se desactivan las protecciones de las cintas,

se pulsa el pulsador de ACK, se retiran los estuches de la zona de estampado y la zona de carga y se

pulsa nuevamente el pulsador ACK.

Figura 8.6.- Pantalla que muestra el estado inicial de la máquina al iniciar el simulador.

Memoria

104

8.2. Iniciar la Producción

Para inicializar la producción de la máquina, previamente se ha de encontrar en el estado inicial,

para inicializar una producción sin demanda se ha de pulsar el pulsador físico del simulador

“MARCHA” o pulsar el botón de “MARCHA” que se halla en la pantalla del SCADA llamada Panel de

control en la parte inferior izquierda. Una vez iniciado el proceso la máquina comenzará a producir

el empaquetado de una pastilla roja, amarilla y verde.

Si se desea cambiar el modo de producción de no demanda a producción bajo demanda, es

necesario enviar la máquina a su estado inicial mediante un paro al final de ciclo, para realizar el

paro a final de ciclo, solo hay que pulsar el pulsador físico del simulador “PARO” o pulsar el botón

de “MARCHA” que se halla en la pantalla del SCADA llamada Panel de control en la parte inferior.

Una vez la máquina está en reposo, se ha de configurar la demanda de las piezas que se quieren

producir, para ello se ha de utilizar la pantalla del SCADA de producción bajo demanda, donde el

operario ha de introducir el valor de la demanda donde se le indica y validar esta acción, una vez

validada se mostrarán los empaquetados restantes y se ha de confirmar la producción pulsando

sobre el botón de producción del color que se desea producir, si se desean producir las 3 pastillas

bajo demanda, es necesario decir que la máquina efectuará la producción con preferencias,

primero se realizará el empaquetado de todas las pastillas rojas, luego continuará con las pastillas

amarillas y finalmente empaquetara las verdes.

Figura 8.7.- Detalle de las instrucciones a seguir para la producción bajo demanda.


105

8.3. Modo de Verificación con Orden

Para acceder al modo de verificación con orden se puede acceder desde el estado inicial o el modo

de producción normal cambiando el selector AUTO/MAN a modo manual. En este modo se realiza

el mismo proceso que en el estado de producción normal, pero para de una etapa a la siguiente se

acciona el pulsador de Marcha. Se puede salir de este estado cambiando el selector AUTO/MAN a

modo automático.

Figura 8.8.- Pantalla Panel de Control, en modo Marcha de Verificación con orden.

Memoria

106

8.4. Modo de Verificación sin Orden

El funcionamiento Verificación sin orden se activa, cuando la máquina está en el estado inicial y se

pulsa el botón S20 o el botón “INICIAR TEST” de la pantalla de mantenimiento del SCADA de forzar

salidas.

Si se desea comprobar el funcionamiento de los actuadores, se pueden utilizar los selectores físicos

del simulador para forzar las salidas o utilizar los botones de la pantalla de mantenimiento.

Finalmente, una vez finalizado el proceso de mantenimiento o de comprobación es de vital

importancia desactivar todas las salidas de la máquina y pulsar sobre finalizar test.

Figura 8.9.- Pantalla Panel de Control, en modo Marcha de Verificación sin orden.


107

8.5. Paro en un Estado Determinado

Si se desea paralizar la máquina en un punto determinado del proceso, la máquina se ha de

encontrar en el estado de producción, y mediante la pantalla del SCADA de Parada determinada

configurar donde se desea paralizar el sistema, una vez señalado, para confirmar la solicitud se ha

de pulsar sobre “SOLICITAR PARADA”, cuando la máquina haya obtenido la parada solicitada el

sistema quedará congelado en el punto deseado, este proceso se puede realizar tanto en

producción normal como producción bajo demanda.

Finalmente, si se desea retomar la producción se ha de pulsar el pulsador físico de Marcha del

simulador o utilizar el Marcha del panel de control del SCADA y la máquina comenzará a producir

automáticamente.

Figura 8.10.- Solicitud de parada en el estado de ventosa izquierda con estuche cogido.

Memoria

108


Para parar el sistema en caso de una situación de emergencia, se debe enclavar la seta de

emergencia. Una vez realizada la detención completa del sistema, en la pantalla del panel de control

de la aplicación SCADA se indica la situación de estado de emergencia. Cuando se haya solucionado

la situación de emergencia y se quiera salir de este estado se debe desbloquear la seta de

emergencia y accionar el pulsador ACK.

Figura 8.11.- Pantalla Panel de Control en estado de emergencia.


109


Este modo de funcionamiento, es automático, es decir la máquina lo realiza automáticamente

después de un defecto, una avería o después del estado de emergencia.

Durante los anteriores estados, la máquina se paraliza, porque tiene una anomalía, en este caso las

piezas que queden en mitad del proceso deben ser extraídas para evitar que se produzcan piezas

provenientes de una falla.

El modo de puesta en marcha después de defecto, permite al usuario de la planta, extraer las piezas

de la máquina sin riesgo alguno, ya que la máquina se ha programado para dejar las piezas en un

lugar concreto, donde el operario tengo la mayor accesibilidad posible y distanciar los

manipuladores que puedan ocasionar algún accidente para la retirada segura de los estuches.

Si la máquina se encuentra en este modo de funcionamiento y hay presencia de una un estuche en

la zona de la ventosa que carga el palet, este actuador, deja el estuche en la zona inferior de la

ventosa derecha, es decir, al final de la cinta transportadora que une la zona de carga de pastillas

con la zona de carga en el palet, cuando este ha sido dejado en la zona indicada, el actuador de la

ventosa se mueve hacia la izquierda para que se pueda extraer sin problemas.

Si se encuentra un estuche en la zona de carga de pastillas justo cuando se entra en este modo, el

actuador de las pastillas es mandado hacia el lado derecho, para poder habilitar espacio y extraer

el estuche de esa zona.

Finalmente, cuando todos los estuches han sido extraídos del proceso, se ha de indicar a la máquina

que se ha finalizado la extracción pulsando sobre el botón físico del simulador ACK o sobre el botón

de “ACK” de la pantalla del SCADA “Panel de control”.

Figura 8.12.- Estado de Puesta en Marcha Después de Defecto.

Memoria

110


Este estado, también se realiza automáticamente tras haber finalizado con el estado de puesta en marcha después de defecto.

Después de haber realizado la extracción de las piezas y pulsado ACK, el sistema no se encuentra

en la posición inicial, tal y como se observa en la figura 8.12 el actuador de la ventosa se encuentra

en el lado izquierdo. Finalmente, este actuador será enviado de vuelta a su posición inicial y se

entrará automáticamente en el estado inicial cumpliendo así las condiciones establecidas como

iniciales y permitiendo volver a poner la máquina en producción.

8.9. Marcha de preparación

Si el sistema se encuentra en el estado inicial al accionar el pulsador de marcha no se cumplen las

condiciones iniciales del sistema (el sistema se encuentra en modo automático, el actuador de la

ventosa desactivado y posicionado en la parte superior derecha, el tope está atrás, no se detecta

estuche en la posición del actuador de las pastillas y el actuador de las pastillas se encuentra situado

arriba sobre las pastillas rojas) se entra en el modo de marcha de preparación, donde se realizan

las acciones necesarias para devolver el proceso a las condiciones iniciales y se pasa

automáticamente al estado de producción normal.

8.10. Gestión de Averías

Para realizar la gestión de averías, es necesario que la máquina se encuentre en el estado de

diagnóstico de averías, para poder gestionar este modo, es necesario hacer uso de la parte del

sistema SCADA destinado a las averías, el operario tiene diferentes maneras de ver que elemento

del sistema está generando la falla.

El primer modo para actuar después de una falla es a través del registro de averías, donde se podrá

ver reflejado el número de esta, el momento cuando se origina y una descripción a modo de guía

donde se ayuda al operario a encontrar la avería rápidamente.

El segundo modo de operación es a través de la señalización de las averías mediante el uso de dos

pantallas destinadas a identificar la falla con un piloto que se ilumina en rojo, las pantallas recogen

diferentes grupos de elementos. La primera pantalla llamada señalización de electroválvulas recoge

todas las electroválvulas del sistema y la pantalla de señalización de detectores, recoge todo el

conjunto de detectores del sistema.

Finalmente, se destina una última pantalla para el histórico de alarmas, donde al final de la jornada

se pueden recoger todo el registro de alarmas y averías que han ido sucediendo, aparte se puede

hacer uso de un botón que genera un informe en PDF por si se desea registrar los informes y

almacenarlos digitalmente.


111

8.11. Gestión de Mantenimiento

Mediante la pantalla SCADA de “Solicitar avisos de mantenimiento” es posible realizar la gestión

del mantenimiento de los diferentes actuadores que conforman el sistema. Para ello, primero se

debe introducir el número de usos correspondientes a la vida útil de cada actuador en las distintas

casillas. Seguidamente es necesario pulsar sobre el botón restablecer, para fijar a 0 los contadores

de la máquina y poder realizar el contaje correctamente.

Finalmente, una vez introducidos los parámetros anteriores, se puede iniciar el mantenimiento

pulsando sobre el botón “HABILITAR MANTENIMIENTO”.

Figura 8.13.- Pantalla para la gestión del Mantenimiento.

Una vez se alcance el valor de número de usos establecido, se activará un aviso en el histórico de

alarmas y se señalizarán con un piloto rojo iluminado.

Memoria

112

Figura 8.14.- Pantalla para la gestión del Mantenimiento con un aviso activado.

Teniendo en cuenta que una jornada son 8 horas, y el tiempo de empaquetamiento de un estuche

es de 17 segundos, serían aproximadamente 1.664 estuches cada jornada de 8h, si los días

laborables son 251 días al año, por 3 años, se obtiene aproximadamente 1.275.582 estuches cada

3 años, finalmente si se sabe cuántas veces se utilizan los actuadores por estuches se puede calcular

el número de usos cada 3 años previos al mantenimiento.

A continuación, se muestra una tabla con una aproximación de valores referentes al número de

usos de los distintos actuadores seleccionados para la realización de un mantenimiento a los 3 años.

Tabla 8.1.- Aproximación de la vida útil de los actuadores para un mantenimiento a los 3 años.

Actuador Aproximación número de usos para

mantenimiento a los 3 años

Actuador Pastillas 5.102.328

Actuador Multiposicional Grande 2.551.164

Actuador Multiposicional Pequeño

2.551.164

Actuador Vertical Ventosa

5.102.328

Actuador Horizontal Ventosa

2.551.164

Actuador Tope Estuches 2.551.164


113

Análisis del impacto ambiental

En todo proyecto es imprescindible realizar un estudio de la huella de carbono que puede generar

sobre el medio ambiente. En el siguiente apartado, se ha elaborado un análisis del presente trabajo

evaluando las ventajas e inconvenientes del funcionamiento normal de la planta, así como de las

posibles averías y defectos del sistema.

Se entiende como huella de carbono, la totalidad de gases de efecto invernadero emitidos por

efecto directo o indirecto por un individuo, organización, evento o producto.

En este caso al tratarse de un producto, se realiza el cálculo de la huella de carbono de producto,

que mide los GEI emitidos durante todo el ciclo de vida de un producto, desde la extracción de las

materias primas, pasando por el procesado y fabricación y distribución, hasta la etapa de uso y final

de la vida útil.

• Emisiones directas de GEI

La máquina diseñada en este proyecto no emite directamente gases contaminantes sobre

la atmósfera, favoreciendo así a la reducción del cambio climático.

• Emisiones indirectas de GEI

Pese a que la máquina no emite gases contaminantes directamente, es necesario el uso de

energía que sí que emite indirectamente gases contaminantes como la energía eléctrica.

Para identificar todas las emisiones directas e indirectas se clasifican en 3 alcances.

• Alcance 1

Son las Emisiones directas de GEI. Por ejemplo, emisiones provenientes de la combustión

en calderas, hornos, vehículos, etc., que son propiedad de o están controladas

directamente por el producto o la máquina.

• Alcance 2

Son las emisiones indirectas de GEI asociadas a la generación de electricidad adquirida y

consumida por la máquina.

• Alcance 3

Son las otras emisiones indirectas como por ejemplo la extracción y producción de

materiales que son necesarias para la máquina, los viajes de trabajo a través de medios

externos, el transporte de las materias primas, de combustibles y de productos.

Memoria

114

Figura 9.1.- Esquema de los diferentes gases contaminantes emitidos y sus posibles orígenes.

Fuente [26].

Finalmente, aparte de recoger gran parte de las emisiones de la máquina, cabe añadir que los

elementos reales que conforman el sistema (sensores y actuadores) tienen una vida útil, a partir de

la cual, una vez finalizada será necesario su sustitución y se producirán residuos que serán necesario

reciclar, por otro lado, el producto que se genera a partir de este proceso puede generar residuos

materiales plásticos provenientes de desechar los estuches de las pastillas, que si no se reciclan

adecuadamente pueden generar un problema residual considerable.

Cálculo de la huella de carbono

Para el cálculo de la huella de carbono proveniente del transporte de las materias primas o del

producto terminado es necesario el uso de la siguiente fórmula.

𝐸𝑚𝑖𝑠𝑖𝑜𝑛𝑒𝑠 = 𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜𝑠 𝑐𝑜𝑚𝑏𝑢𝑠𝑡𝑖𝑏𝑙𝑒 𝑥 𝐹𝐸 (𝐶𝑂2𝑒𝑞

𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜)

Donde los litros de combustible dependen únicamente del tipo de vehículo que se vaya a utilizar

para el transporte de la mercancía y también de la distancia que se vaya a recorrer el transportista.

FE es el factor de emisión, que es conocido y puede variar según el vehículo que se utiliza y el

combustible que utiliza. Si el modelo se encuentra registrado dentro de la base de datos del IDAE,

es posible obtener el factor con las siguientes unidades gCO2 /km, por lo tanto, solamente es

necesario conocer la distancia que se va a recorrer para realizar el cálculo de la cantidad de CO₂

emitida y la fórmula puede reconvertirse en la siguiente.

𝐸𝑚𝑖𝑠𝑖𝑜𝑛𝑒𝑠 = 𝐾𝑖𝑙𝑜𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠 𝑟𝑒𝑐𝑜𝑟𝑟𝑖𝑑𝑜𝑠 𝑥 𝐹𝐸 (𝐶𝑂2𝑒𝑞

𝑘𝑚)

(Eq. 9.1)

(Eq. 9.2)


115

Para el cálculo de la huella de carbono proveniente del consumo eléctrico de una empresa del

sector industrial que pueda fabricar el tipo de maquinaria que se ha realizado en este proyecto, la

compañía de Endesa estima un consumo anual aproximadamente de 400 kW.

Para el cálculo de la emisión de C02 proveniente del consumo eléctrico, se tiene en cuenta que la

electricidad que se suministra proviene de una central térmica de ciclo combinado de gas natural,

como las que se encuentran cerca del campus EEBE de la UPC, por lo tanto, se ha de utilizar la

siguiente fórmula.

𝐸𝑚𝑖𝑠𝑖𝑜𝑛𝑒𝑠 = 𝑀𝑊 𝑥 𝐹𝐸 (𝑡𝐶𝑂2𝑒𝑞

𝑀𝑊ℎ)

Donde la potencia se expresa en MW y FE es 0.41 tCO2 eq/MWh.

Finalmente, teniendo en cuenta el factor de emisión (FE), que se ha extraído de la Red Eléctrica de

España, se obtiene una emisión de 0.164 tCO2.

Eficiencia Energética

Se puede aumentar drásticamente la eficiencia energética si se hace uso de las energías renovables

que se disponen en territorio nacional, las energías renovables más abundantes producidas en

España en el año 2020 son la energía solar fotovoltaica con una producción del 6.1%, la energía

eólica supone un 22% y la energía hidroeléctrica se produce en un 12.6%.

Figura 9.2.- Diagrama de sectores del porcentaje del origen la energía eléctrica española en 2020.

Fuente [27].

(Eq. 9.3)

Memoria

116

El suministro de energía eléctrica proveniente de una fuente renovable puede reducir la huella de

carbono que genera la máquina diseñada en este proyecto.

La cantidad de carbono que se emite a la atmósfera solamente en términos de transporte puede

ser alta, para reducir esta emisión se puede invertir en transporte eléctrico o híbrido, y un punto

importante es evitar en la medida de lo posible el transporte aéreo para los transportes donde se

pueda acceder en transporte terrestre, aunque ello conlleve una inversión mayor.

Residuos Materiales

Tal y como se ha comentado los elementos reales que conforman el sistema tienen una vida útil,

una vez finalizada es necesario la sustitución inmediata produciendo residuos que son reciclados

debidamente.

Por otro lado, el producto final que produce esta máquina utiliza un estuche de plástico que como

se ha comentado antes, si no se recicla adecuadamente pueden contaminar debido a la baja

velocidad de degradación del plástico.

Una posible mejora, favorable para el medioambiente, y para reducir la contaminación del plástico

en el mar o de las zonas naturales, es estudiar e invertir en un material que sea biodegradable, para

aumentar la velocidad de degradación y no dejar residuos a largo plazo.


117

Conclusiones

El objetivo principal planteado al inicio de este proyecto consistía en realizar la programación de un

autómata que controla un proceso de la industria farmacéutica y realizar el diseño de la aplicación

SCADA para llevar a cabo el control y la supervisión del mismo. Realizando la comunicando del

sistema con la simulación del proceso real.

A raíz de los resultados obtenidos, se han logrado alcanzar los objetivos inicialmente planteados,

ya que tanto el programa del autómata PLC S7-1200 como la aplicación SCADA diseñada se han

conseguido comunicar con la simulación 3D del proceso de empaquetado de 3 pastillas diferentes.

En cuanto a la experiencia adquirida, este proyecto de final de grado ha servido para consolidar los

conocimientos adquiridos a lo largo de los estudios del grado referentes a la automatización de

procesos industriales. Como, por ejemplo, la programación y el funcionamiento de un PLC, el diseño

eficiente de una aplicación SCADA, la elección de componentes, la comunicación entre PLC, SCADA

y simulador y poder introducirse un poco en la programación SCL.

Finalmente, como propuestas a mejorar, se podría realizar la implementación de la baliza que

incorpora el simulador 3D del proceso para indicar mediante señales luminosas en qué modo de

funcionamiento se encuentra el sistema. Otra propuesta es la implementación de la maquina a

través de una pantalla HMI, para que el operario a pie de máquina, tenga las facilidades que

proporciona el SCADA al operario de planta.


119

Presupuesto

Para la elaboración del presupuesto, se han tenido en cuenta las características de una empresa

entre mediana y grande, se ha dividido el presupuesto en costes del proyecto tales como sueldos,

software y hardware. Por otro lado, se han desglosado una serie de gastos que se generan

anualmente como pueden ser el alquiler de la nave, los gastos provenientes de la luz y el agua, una

pequeña inversión para material de oficina y un dinero acumulado para posibles incidencias que se

puedan generar a la hora de realizar el proyecto.

A continuación, se ha realizado una proyección anual para un período de 3 años.

Tabla 11.1.- Proyección anual del presupuesto para un período de 3 años.

Memoria

120

Los valores utilizados para el cálculo del presupuesto provenientes del alquiler, el agua y la luz, se

han realizado mediante una aproximación de los mismos, ya que el alquiler puede varían según los

m2 que tenga la nave, y la luz y el agua pueden variar según la potencia que se contrate y el caudal.

Finalmente, el coste total obtenido para la implantación del proyecto teniendo en cuenta los

sueldos de los empleados, el hardware, el software y los costes externos al proyecto para un

período de 3 años es de 1.224.523 €. Cabe destacar que los gastos anuales son bastante semejantes

entre los 3 años a excepción del primer año donde se requiere una inversión adicional de 16.414 €

para adquirir el material de oficina y el software y hardware necesarios para la implementación del

sistema.


121

Bibliografía

[1] “XB4BD21 - "Selector 2 Posiciones Na " | Schneider Electric España.” n.d. Accessed June 10, 2021. https://www.se.com/es/es/product/XB4BD21/%22selector-2-posiciones----na-%22/.

[2] “XB5AA31 - ‘Pulsador Rasante “Na” Verde’ | Schneider Electric España.” n.d. Accessed June 10, 2021. https://www.se.com/es/es/product/XB5AA31/%22pulsador-rasante-%22na%22-verde%22/?range=633-harmony-xb5&selected-node-id=12106259281&parent-subcategory-id=89188.

[3] “XB5AA61 - ‘Pulsador Rasante 1na Azul’ | Schneider Electric España.” n.d. Accessed June 10, 2021. https://www.se.com/es/es/product/XB5AA61/%22pulsador-rasante-1na-azul%22/?range=633-harmony-xb5&selected-node-id=12106259281&parent-subcategory-id=89188.

[4] “XALK178W3B140E - ‘D40 Paro Emergencia Ttr 24v w/r 1no1nc’ | Schneider Electric España.” n.d. Accessed June 10, 2021. https://www.se.com/es/es/product/XALK178W3B140E/%22d40-paro-emergencia--ttr-24v-w-r-1no1nc%22/.

[5] “XB5AA42 - ‘Pulsador Rasante “Nc” Rojo’ | Schneider Electric España.” n.d. Accessed June 10, 2021. https://www.se.com/es/es/product/XB5AA42/%22pulsador-rasante-%22nc%22-rojo%22/?range=633-harmony-xb5&selected-node-id=12106259281&parent-subcategory-id=89188.

[6] “XB5AA3311 - ‘Pulsador Rasante 1na Verde i’ | Schneider Electric España.” n.d. Accessed June 10, 2021. https://www.se.com/es/es/product/XB5AA3311/%22pulsador-rasante-1na-verde-i%22/?range=633-harmony-xb5&selected-node-id=12106259281&parent-subcategory-id=89188.

[7] “SMC ZPT16CNK10-B5-A10 Ventosa Con Tampón, ZP VACUUM PAD ***.” n.d. Accessed June 10, 2021. https://www.smcpneumatics.com/ZPT16CNK10-B5-A10.html.

https://www.se.com/es/es/product/XB4BD21/%22selector-2-posiciones----na-%22/

https://www.se.com/es/es/product/XB5AA31/%22pulsador-rasante-%22na%22-verde%22/?range=633-harmony-xb5&selected-node-id=12106259281&parent-subcategory-id=89188



https://www.se.com/es/es/product/XB5AA61/%22pulsador-rasante-1na-azul%22/?range=633-harmony-xb5&selected-node-id=12106259281&parent-subcategory-id=89188



https://www.se.com/es/es/product/XALK178W3B140E/%22d40-paro-emergencia--ttr-24v-w-r-1no1nc%22/

https://www.se.com/es/es/product/XALK178W3B140E/%22d40-paro-emergencia--ttr-24v-w-r-1no1nc%22/

https://www.se.com/es/es/product/XB5AA42/%22pulsador-rasante-%22nc%22-rojo%22/?range=633-harmony-xb5&selected-node-id=12106259281&parent-subcategory-id=89188



https://www.se.com/es/es/product/XB5AA3311/%22pulsador-rasante-1na-verde-i%22/?range=633-harmony-xb5&selected-node-id=12106259281&parent-subcategory-id=89188



https://www.smcpneumatics.com/ZPT16CNK10-B5-A10.html

Memoria

122

[8] “Eyector de Vacío SMC ZU07S, En Línea, EXPULSOR DE VACÍO EN LÍNEA ZU ***.” n.d. Accessed June 10, 2021. https://www.smcpneumatics.com/ZU07S.html.

[9] “SMC CQ2B25-40D Cil, Compacto, CQ2 COMPACT CILINDRO.” n.d. Accessed June 10, 2021. https://www.smcpneumatics.com/CQ2B25-40D.html.

[10] “SMC CXSM20-100-Y59AL Cilindro, Vástago Doble, CILINDRO GUIADO CXS.” n.d. Accessed June 10, 2021. https://www.smcpneumatics.com/CXSM20-100-Y59AL.html.

[11] “SMC CD85N16-100-B Cyl, Iso, Dbl Act, Sw Capaz, C85 CILINDRO DE CUERPO REDONDO ***.” n.d. Accessed June 10, 2021. https://www.smcpneumatics.com/CD85N16-100-B.html.

[12] “SMC CD85N16-50-B Cyl, Iso, Dbl Act, Sw Capaz, C85 CILINDRO DE CUERPO REDONDO ***.” n.d. Accessed June 10, 2021. https://www.smcpneumatics.com/CD85N16-50-B.html.

[13] “SMC CXSM15-50 Cilindros, Vástago Doble, CILINDRO GUIADO CXS.” n.d. Accessed June 10, 2021. https://www.smcpneumatics.com/CXSM15-50.html.

[14] “SMC CXSM20-150-XB11 Cilindro, Guía, Vástago Doble, Largo Stk, CXS GUIADO CILINDRO.” n.d. Accessed June 10, 2021. https://www.smcpneumatics.com/CXSM20-150-XB11.html.

[15] “PS1100-R06L-Q | Presostato SMC, Estado Sólido, 1 MPa | RS Components.” n.d. Accessed June 10, 2021. https://es.rs-online.com/web/p/vacuostatos/2462438/.

[16] “E2K-X4MF1 | Sensor Capacitivo Omron, M12 x 1, Alcance 4 Mm, Salida PNP, 10 → 30 V Dc, IP66 | RS Components.” n.d. Accessed June 10, 2021. https://es.rs-online.com/web/p/sensores-de-proximidad/8224513/.

https://www.smcpneumatics.com/ZU07S.html

https://www.smcpneumatics.com/CQ2B25-40D.html

https://www.smcpneumatics.com/CXSM20-100-Y59AL.html

https://www.smcpneumatics.com/CD85N16-100-B.html

https://www.smcpneumatics.com/CD85N16-50-B.html

https://www.smcpneumatics.com/CXSM15-50.html

https://www.smcpneumatics.com/CXSM20-150-XB11.html

https://es.rs-online.com/web/p/vacuostatos/2462438/

https://es.rs-online.com/web/p/sensores-de-proximidad/8224513/

https://es.rs-online.com/web/p/sensores-de-proximidad/8224513/


123

[17] “D-A93L | Interruptor Láminas, Cable 3m, Montaje Montaje En Ranura | RS Components.” n.d. Accessed June 10, 2021. https://es.rs-online.com/web/p/detectores-para-actuadores-lineales/2274483/.

[18] “Cinta Transportadora 150x19,8cm Tabla Transportadora 0-25 M/Min Doble – Vevor ES.” n.d. Accessed June 10, 2021. https://vevor.es/products/cinta-transportadora-150x19-8cm-tabla-transportadora-0-25-m-min-doble-guardrail?gclid=Cj0KCQjw7pKFBhDUARIsAFUoMDbXFtLKu-K5G5aHtH4_ti1MN5CDVKAvlBMpbhDJmUT1ghFW4zcdpaYaArTYEALw_wcB.

[19] “SIEMENS - SIMATIC S7-1200, Módulo de Salidas Digitales SM 1222, 16 SD , 24V DC, Transistor 0,5A - MasVoltaje.Com.” n.d. Accessed June 10, 2021. https://masvoltaje.com/simatic-s7-1200/1212-simatic-s7-1200-salida-digital-sm-1222-16-do-24v-dc-transistor-05a-6940408101951.html.

[20] “6ES7221-1BH32-0XB0 | Siemens | WIAutomation.” n.d. Accessed June 10, 2021. https://es.wiautomation.com/siemens/modulos/simatic-s7/s7-1200/6ES72211BH320XB0?utm_source=shopping_free&utm_medium=organic&utm_content=ES1548&gclid=Cj0KCQjw7pKFBhDUARIsAFUoMDYJvO_USGzcLo6uruUBplH6DvPv1_SoxUB1WG3p4QZIpf-s6vWlB10aAhueEALw_wcB.

[21] “Siemens CPU 1214C - 6ES7214-1BG40-0XB0 | Automation24.” n.d. Accessed June 10, 2021. https://www.automation24.es/siemens-cpu-1214c-6es7214-1bg40-0xb0?previewPriceListId=1&refID=adwords_shopping_ES&gclid=Cj0KCQjw7pKFBhDUARIsAFUoMDZ6PrIHUCDzQqntkaz8kOElEJI1UyKE7s0FyY8Y59mpiWd8Kcs6Tf0aAvz4EALw_wcB.

[22] “SY3100-5U1 | Válvula de Control de Accionamiento Piloto de Solenoide Neumática SMC, Serie SY3000, Función 5/2, Piloto/Piloto, | RS Components.” n.d. Accessed June 10, 2021. https://es.rs-online.com/web/p/valvulas-neumaticas-de-accionamiento-electrico/7622058/.

[23] “SY3200-5U1 | Válvula de Control de Accionamiento Piloto de Solenoide Neumática SMC, Serie SY3000, Función 5/2, Piloto/Piloto, | RS Components.” n.d. Accessed June 10, 2021. https://es.rs-online.com/web/p/valvulas-neumaticas-de-accionamiento-electrico/7622067/.

https://es.rs-online.com/web/p/detectores-para-actuadores-lineales/2274483/

https://es.rs-online.com/web/p/detectores-para-actuadores-lineales/2274483/

https://vevor.es/products/cinta-transportadora-150x19-8cm-tabla-transportadora-0-25-m-min-doble-guardrail?gclid=Cj0KCQjw7pKFBhDUARIsAFUoMDbXFtLKu-K5G5aHtH4_ti1MN5CDVKAvlBMpbhDJmUT1ghFW4zcdpaYaArTYEALw_wcB




https://masvoltaje.com/simatic-s7-1200/1212-simatic-s7-1200-salida-digital-sm-1222-16-do-24v-dc-transistor-05a-6940408101951.html

https://masvoltaje.com/simatic-s7-1200/1212-simatic-s7-1200-salida-digital-sm-1222-16-do-24v-dc-transistor-05a-6940408101951.html

https://es.wiautomation.com/siemens/modulos/simatic-s7/s7-1200/6ES72211BH320XB0?utm_source=shopping_free&utm_medium=organic&utm_content=ES1548&gclid=Cj0KCQjw7pKFBhDUARIsAFUoMDYJvO_USGzcLo6uruUBplH6DvPv1_SoxUB1WG3p4QZIpf-s6vWlB10aAhueEALw_wcB




https://www.automation24.es/siemens-cpu-1214c-6es7214-1bg40-0xb0?previewPriceListId=1&refID=adwords_shopping_ES&gclid=Cj0KCQjw7pKFBhDUARIsAFUoMDZ6PrIHUCDzQqntkaz8kOElEJI1UyKE7s0FyY8Y59mpiWd8Kcs6Tf0aAvz4EALw_wcB



https://es.rs-online.com/web/p/valvulas-neumaticas-de-accionamiento-electrico/7622058/

https://es.rs-online.com/web/p/valvulas-neumaticas-de-accionamiento-electrico/7622067/

Memoria

124

[24] “Monitorización de Los Ingredientes En Comprimidos Farmacéuticos.” n.d. Accessed June 10, 2021. https://mesurex.com/sensores-de-color-monitorizan-los-ingredientes-de-los-comprimidos/.

[25] “Organizador De Pastillas EASY FILL | Carrusel Semanal - Asister.” n.d. Accessed June 10, 2021. https://www.asister.es/tienda/organizador-de-pastillas/.

[26] Para Cálculo De La Huella De Carbono Y Para La Elaboración De Un Plan De Mejora De Una Organización, Guía EL. n.d. “Ministerio Para La Transición Ecológica.” Accessed June 10, 2021. http://publicacionesoficiales.boe.es/.

[27] Viaintermedia.com. n.d. “Panorama - Las Renovables Han Producido En España En 2020 Casi El Doble de Electricidad Que La Nuclear - Energías Renovables, El Periodismo de Las Energías Limpias.”

[28] “Cámara de Zaragoza.” n.d. Accessed June 10, 2021. https://www.camarazaragoza.com/.

[29] “La Huella de Carbono de Las Energías Renovables. 1- La Biomasa. | Comunidad ISM.” n.d. Accessed June 10, 2021. http://www.comunidadism.es/blogs/la-huella-de-carbono-de-las-energias-renovables-1-la-biomasa.

[30] Hilbert, Jorge, Stella Carballo, Sebastian Galbusera, Jorge Hilbert, and manosalva Jonatan. 2018. Análisis de Emisiones, Huella Hídrica y Balances Energéticos de La Producción de Bioetanol y Co-Productos ACABIO Coop. Limitada 2016-2017. https://doi.org/10.13140/rg.2.2.23552.89606.

[31] Hilbert, Jorge, Stella Carballo, Sebastian Galbusera, Jorge Hilbert, and Jonatan Manosalva. 2018. Cálculo de La Reducción de Emisiones Del Biodiesel Argentino. https://doi.org/10.13140/rg.2.2.22550.86080.

[32] Hilbert, Jorge, Sebastian Galbusera, and Jorge Hilbert. 2018. Análisis de Emisiones Producción de Bioetanol y Subproductos. https://doi.org/10.13140/rg.2.2.34282.21446.

https://mesurex.com/sensores-de-color-monitorizan-los-ingredientes-de-los-comprimidos/

https://mesurex.com/sensores-de-color-monitorizan-los-ingredientes-de-los-comprimidos/

https://www.asister.es/tienda/organizador-de-pastillas/

http://publicacionesoficiales.boe.es/

https://www.camarazaragoza.com/

http://www.comunidadism.es/blogs/la-huella-de-carbono-de-las-energias-renovables-1-la-biomasa

http://www.comunidadism.es/blogs/la-huella-de-carbono-de-las-energias-renovables-1-la-biomasa

https://doi.org/10.13140/rg.2.2.23552.89606

https://doi.org/10.13140/rg.2.2.22550.86080

https://doi.org/10.13140/rg.2.2.34282.21446


125

[33] “Ahorro de Energía En Nuestra Cadena de Suministro | Nestlé.” n.d. Accessed June 10, 2021. https://empresa.nestle.es/es/cvc/agua-y-gestion-medioambiental/energia.

[34] Eficiencia energetica”. Accessed June 10, 2021. https://core.ac.uk/download/pdf/30045489.pdf.

[35] “cómo calcular las emisiones de los viajes realizados por los empleados por motivos de trabajo”. Accessed June 10, 2021. https://www.miteco.gob.es/es/cambio-climatico/temas/mitigacion-politicas-y-medidas/viajespormotivosdetrabajo_tcm30-486205.pdf.

[36] “Consumo Eléctrico Industria | Tarifas Luz Industrial | Aura Energia.” n.d. Accessed June 10, 2021. https://www.aura-energia.com/consumo-energia-electrica-industria-espanola/.

[37] “Totally Integrated Automation Portal | Automation Software | Siemens Global.” n.d. Accessed June 10, 2021. https://new.siemens.com/global/en/products/automation/industry-software/automation-software/tia-portal.html.

[38] “Consumo Eléctrico Industria | Tarifas Luz Industrial | Aura Energia.” n.d. Accessed June 10, 2021. https://www.aura-energia.com/consumo-energia-electrica-industria-espanola/.

[39] “Elegir El Lenguaje de Programación.” n.d. Accessed June 10, 2021. http://www.sc.ehu.es/sbweb/webcentro/automatica/Step7/paginas/contenido/step7/7/2.9.1.htm#.

[40] “RSLogix 5000, Una Suite de Software Escalable Que Puede Ofrecer Múltiples Posibilidades - InfoPLC.” n.d. Accessed June 10, 2021. https://www.infoplc.net/noticias/item/1310-rslogix-5000-una-suite-de-software-escalable-que-puede-ofrecer-multiples-posibilidades.

https://empresa.nestle.es/es/cvc/agua-y-gestion-medioambiental/energia

https://core.ac.uk/download/pdf/30045489.pdf

https://www.miteco.gob.es/es/cambio-climatico/temas/mitigacion-politicas-y-medidas/viajespormotivosdetrabajo_tcm30-486205.pdf



https://www.aura-energia.com/consumo-energia-electrica-industria-espanola/

https://new.siemens.com/global/en/products/automation/industry-software/automation-software/tia-portal.html

https://new.siemens.com/global/en/products/automation/industry-software/automation-software/tia-portal.html

https://www.aura-energia.com/consumo-energia-electrica-industria-espanola/

http://www.sc.ehu.es/sbweb/webcentro/automatica/Step7/paginas/contenido/step7/7/2.9.1.htm

http://www.sc.ehu.es/sbweb/webcentro/automatica/Step7/paginas/contenido/step7/7/2.9.1.htm

https://www.infoplc.net/noticias/item/1310-rslogix-5000-una-suite-de-software-escalable-que-puede-ofrecer-multiples-posibilidades

https://www.infoplc.net/noticias/item/1310-rslogix-5000-una-suite-de-software-escalable-que-puede-ofrecer-multiples-posibilidades

Memoria

126

[41] Sm Id, D AS. 2006. “Esquema de Contactos (KOP) Para S7-300 y S7-400.”

[42] L.Yuste, Ramón y Guerrero, Vicente. Autómatas Programables SIEMENS Grafcet y Guía Gemma con TIA Portal. 1.ª ed. Barcelona: Marcombo, 2017.


127

Anexo A

A1. Programa PLC

• Cyclic interrupt (comunicación TIA Portal con simulador).

Figura A1.1.- Comunicación TIA Portal con simulador.

Annexos

128

• Main


129

Annexos

130


131

Figura A1.2.- Main.

Annexos

132

• Startup

Figura A1.3.- Startup.

• Guía Gemma


133

Annexos

134


135

Annexos

136


137

Annexos

138

Figura A1.4.- Guía Gemma.


139

• Estado Inicial

Figura A1.5.- Estado Inicial.

Annexos

140

• A2.


141

Annexos

142


143

Annexos

144

Figura A1.6.- Función pastilla A2.


145

Figura A1.7.- Función ventosa A2.

Annexos

146

• A3


147

Annexos

148


149

Annexos

150

Figura A1.8.- Función Pastilla A3.


151

Figura A1.9.- Función ventosa A3.

Annexos

152

• A5

Figura A1.10.- Actuador pastillas A5.


153

Annexos

154


155

Figura A1.11.- Actuador ventosa A5.

Annexos

156

• A6


157

Figura A1.12.- Puesta del sistema al estado inicial A6.

Annexos

158

• Averías


159

Annexos

160

Figura A1.13.- Averías.


161

Annexos

162

Figura A1.14.- Avisos de Avería de detectores en SCADA.


163

Annexos

164

Figura A1.15.- Avisos de Avería de electroválvulas en SCADA.


165

Figura A1.16.- Gestión de avisos para el SCADA.

Annexos

166

Figura A1.17.- Avería detector actuador pastillas abajo.

Figura A1.18.- Avería detector actuador pastillas arriba.


167

Figura A1.19.- Avería detector Multiposicional grande dentro.

Figura A1.20.- Avería detector Multiposicional grande fuera.

Annexos

168

Figura A1.21.- Avería detector Multiposicional pequeño dentro.

Figura A1.22.- Avería detector Multiposicional pequeño fuera.


169

Figura A1.23.- Avería detector tope estuches adelante.

Figura A1.24.- Avería detector tope estuches atrás

Annexos

170

.

Figura A1.25.- Avería detector ventosa abajo.

Figura A1.26.- Avería detector ventosa arriba.


171

Figura A1.27.- Avería detector ventosa derecha.

Figura A1.28.- Avería detector ventosa izquierda.

Annexos

172

Figura A1.29.- Avería electroválvula bajar actuador pastillas.

Figura A1.30.- Avería electroválvula subir actuador pastillas.


173

Figura A1.31.- Avería electroválvula multiposicional grande.

Figura A1.32.- Avería electroválvula multiposicional pequeño.

Annexos

174

Figura A1.33.- Avería electroválvula tope estuches.

Figura A1.34.- Avería electroválvula Activar ventosa.


175

Figura A1.35.- Avería electroválvula Ventosa derecha.

Figura A1.36.- Avería electroválvula Ventosa izquierda.

Annexos

176

Figura A1.37.- Avería electroválvula Bajar ventosa.


177

• D1

Figura A1.38.- Estado de emergencia.

Annexos

178

• D2

Figura A1.39.- Diagnóstico de averías.


179

• F1

Annexos

180


181

Annexos

182


183

Figura A1.40.- Actuador pastillas F1.

Annexos

184


185

Figura A1.41- Actuador ventosa F1.

Annexos

186

• F2


187

Annexos

188


189

Annexos

190

Figura A1.42.- Marcha de preparación.


191

• F4

Annexos

192


193

Annexos

194

Figura A1.43-Marcha de verificación sin orden.


195

• F5

Annexos

196


197

Annexos

198


199

Figura A1.44-Actuador pastillas F5.

Annexos

200


201

Figura A1.45-Actuador ventosa F5.

Annexos

202

• Salidas PLC


203

Annexos

204


205

Annexos

206


207

Annexos

208


209

Annexos

210


211

Figura A1.46.- Salidas PLC.

Annexos

212

• Mantenimiento


213

Annexos

214

Figura A1.47.- Programa SCL mantenimiento.

automatizaciÓn de un proceso industrial de la …

Documents