Escuela Universitaria de IngenieraFacultad de Ingeniera Industrial

Trabajo de investigacin:Automatizacin De Proceso Traslado De Materia Prima Hacia Mdulo De Trabajo

Integrantes:Cardenas Palomino, Gaby20100216Castillo Urbina, Bruno20092204Garro Perez, Solanschel20042610Laos Choy, Piero20092367Prez Ucharima, Katerin20092512Zuiga Aranda, Bryan20092684

Septiembre 2013Limandice

1.Introduccin32.Descripcin del proceso en la prctica industrial43.Automatizacin del proceso Asignado43.1.Descripcin de los instrumentos y equipos de control.43.2.Lista de actuadores que usarn y la funcin que desempea en su simulacin.83.3.Descripcin de por lo menos dos lazos de control de las variables del proceso, indique que elementos abarca.83.4.La estrategia de control elegida indicando las razones de su eleccin.104.Programacin y simulacin (PLC y HMI):104.1.Diagrama de secuencia de los elementos de control:114.2.Programacin114.3.Diagrama de operaciones del Proceso (DOP):194.4.Visualizacin del HMI20

1. Introduccin

La automatizacin industrial consiste en utilizar sistemas computarizados para controlar distintos procesos y as sustituir a las actividades manuales. Existen ventajas dentro de los mbitos econmico, social y tecnolgico, como mayor eficiencia, estandarizacin, mayor seguridad, aumento de la productividad al reducir los tiempos de produccin, entre otros. Muchas personas mantienen la idea de que la automatizacin es un proceso que requiere de gran inversin y conocimiento; sin embargo, con un sistema simple (PLC) se pueden obtener resultados exitosos. En el presente trabajo se realizar un sistema automatizado de un Traslado de Materia Prima a Zona de Trabajo con el objetivo de facilitar el posicionamiento, orden y transporte de los materiales. Para lograr esto se utilizar la programacin ladder para el funcionamiento del traslado y posteriormente, el sistema HMI para simular el proceso y controlar el proceso. La variable de control ms importante a tomar en cuenta en este sistema es el tiempo que tarda en tomar la pieza, trasladarla y colocarla en la posicin deseada ya que esta determina la eficiencia del proceso. Para lograr un sistema correcto y exitoso, tambin se deben tener los materiales correctamente codificados para que sean encontrados y ubicados en el lugar indicado.

Imagen 1: Brazo Hidrulico

2. Descripcin del proceso en la prctica industrial

El brazo hidrulico se encargar de tomar la pieza y desplazarse de izquierda a derecha para colocar los productos en la posicin adecuada (previamente codificados).

Un sistema hidrulicoest basado en dos conceptos: fuerza y presin. El brazo hidrulicofunciona como un gato hidrulicoconsiste con dos jeringasuna incrusta sobre su soporte y la otra, sobre la otra jeringa ejercen una presin de 2 kg con la jeringa 1 que bombea agua por medio de las mangueras y luego se empuja el pistn de la segundase observa cmo se levanta la masa de que lo colocamos en el extremo de la jeringa.

En la industria, se puede aplicar en muchos campos. Por ejemplo en el traslado de material muy pesado y delicado. En el sector construccin se puede usar para el traslado de vigas, en el sector extractivo se puede usar en el traslado de rboles recin talados a camiones de distribucin, en una chaterrera se podra usar para mover autos viejos a mquinas de triturado. Como se puede observar el brazo hidrulico posee mucha fuerza lo que hace que puede ser muy aplicado a nivel industrial.

Mediante este trabajo, se describir el funcionamiento y programacin a travs de controladores lgicos programables (PLCs) e interfaces hombre mquina (HMI).

3. Automatizacin del proceso Asignado

3.1. Descripcin de los instrumentos y equipos de control.

Controlador

Recibe la seal del interfaz de entrada y posterior mente la entrega al interfaz de salida. Este dispositivo se encarga de codificar la seal para asi utilizar los datos en el hardware o software. El controlador utilizado en la estacin de trabajo es: Siemens Simatic modelo S7-1200

Imagen 2: Controlador[footnoteRef:1] [1: Fuente: http://support.automation.siemens.com]

Cuadro 1: Especificaciones tcnicas del Controlador[footnoteRef:2] [2: Fuente: http://export.rsdelivers.com]

Mando de potencia

Dispositivo que recibe la seal de control del controlador y a partir de una fuente de potencia, entrega potencia al actuador para que este realice su trabajo.En el proceso observado, el mando de potencia son los contactores:

Imagen 3: Mando de potencia[footnoteRef:3] [3: Fuente: Laboratorio de Automatizacin]

Las especificaciones tcnicas del mando de potencia observado son las siguientes:

Characteristics

Item All except Relays with bifurcated contacts Relays with bifurcated contactsContact resistance 50 m max.Operate time 25 ms max.Release time 25 ms max.Max. operating frequency Mechanical: 18,000 operations/hrElectrical: 1,800 operations/hr (under rated load)Insulation resistance 100 M min. (at 500 VDC)Dielectric strength 1,000 VAC, 50/60 Hz for 1 min between contacts of same polarity2,000 VAC, 50/60 Hz for 1 min between contacts of different polarityVibration resistance Destruction: 10 to 55 to 10 Hz, 0.5 mm single amplitude (1.0 mm double amplitude)Malfunction: 10 to 55 to 10 Hz, 0.5 mm single amplitude (1.0 mm double amplitude)Shock resistance Destruction: 1,000 m/sMalfunction: 200 m/sEndurance Mechanical: AC: 50,000,000 operations min. (at 18,000 operations/hr)DPLC: 1,00,000,000 operations min. (at 18,000 operations/hr)Electrical: Single-, three-, and four-pole: 200,000 operations min.(at 1,800 operations/hr under rated load)Double-pole: 500,000 operations min. (at 1,800 operations/hr under rated load)Ambient temperature* Operating: Single- and double-pole standard, bifurcated-contact Relays: 25C to 55C (with no icing)All other Relays: 25C to 40C (with no icing)(25C to 55C if carry current is 4 A or less)Weight Single- and double-pole: approx. 40 g, three-pole: approx. 50 g, four-pole: approx. 70 g

Cuadro 2: Especificaciones Tcnicas Actuador

Dispositivo que recibe la orden del controlador y genera la orden de modificar su comportamiento. En la estacin en trabajo, es el brazo hidrulico.

Imagen 4: Actuador[footnoteRef:4] [4: Fuente: Laboratorio de Automatizacin]

Pantalla tctil

Imagen 5: Pantalla Tctil del brazo hidrulico[footnoteRef:5] [5: Fuente: Laboratorio de Automatizacin]

3.2. Lista de actuadores que usarn y la funcin que desempea en su simulacin.

Para este caso solo se tiene un actuador:

ElementoDescripcinImagen

Bomba del brazoLa bomba del brazo es el actuador del sistema y se encarga de realizar la accin final de mover el brazo hidrulico. Se encuentra ubicado en la parte izquierda del mdulo, es una extensin.

3.3. Descripcin de por lo menos dos lazos de control de las variables del proceso, indique que elementos abarca.El proyecto tiene como fin trasladar un objeto al mdulo de trabajo, es por ello que cuenta con variables importantes que tienen que controlarse. Estas variables estn subdivididas, las cuales se describir a continuacin: Movimientos que ha de realizar, control de la posicin Velocidad de esos movimientos Fuerza que ha de tenerPara poder realizar un buen control de las variables, tenemos que definir nuestros lazos de control.Un lazo de control es una secuencia de procesos la cual sirve para mantener a la variable medida lo ms cercana posible al valor deseado, haciendo ajustes a la variable manipulada. Existen dos tipos de lazos de control, el lazo abierto y el lazo cerrado. La diferencia bsica que existe entre estos dos son la cantidad de veces que se realizan y si hay retroalimentacin. En nuestro caso, los lazos de control son abiertos debido a que se realizan constantemente (los sensores estn funcionando en todo momento).Los lazos de control estn compuestos por diferentes elementos: el proceso, sensores/transductores, acondicionador/transmisor, el controlador, el mando de potencia y el actuador. Estos elementos, como ha sido mencionado anteriormente, siguen una secuencia determinada.

3.4. La estrategia de control elegida indicando las razones de su eleccin.Las seales enviadas por los sensores se realizan a partir del control. Es por ello que mediante el programa PLC elaborado en Ladder, se contrala el momento en que el brazo inicia su proceso, recoge la materia prima y la lleva al mdulo de trabajo. Las estrategias de control elegidas son la estrategia Lgica Difusa y el Control Proporcional Integral Derivativo (PID). Por un lado con la primera estrategia se logra controlar el trayecto automtico del brazo de una posicin a otra (llegada a la materia prima y levantamiento de esta), lo cual se consigue mediante las seales enviadas por los sensores. Por otro lado, con la segunda, se consigue controlar la velocidad de desplazamiento del brazo. La carga (peso de materia prima) del brazo puede variar y el control PID se encarga de recolectar esta informacin y en base a ello permite que se desplace a una velocidad constante.4. Programacin y simulacin (PLC y HMI):

4.1. Diagrama de secuencia de los elementos de control:

4.2. Programacin

A continuacin se presenta la programacin Ladder para el funcionamiento del proceso Traslado de Materia Prima hacia Mdulo de Trabajo. Cada malla presenta las distintas variables utilizadas tanto para el funcionamiento del PLC como del HMI.

NETWORK 1

NETWORK 2

NETWORK 3

NETWORK 4

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NETWORK 6

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NETWORK 8

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NETWORK 18

4.3. Diagrama de operaciones del Proceso (DOP):Diagrama de Operaciones del Proceso1

5Mando de potencia activa al actuador (Bomba)4Desplazamiento de material Transmisor enva sealIndicar posicin en HMI32

Actuador (Bomba) se desactiva

Brazo hidrulico se detiene en la posicin deseada

4.4. Visualizacin del HMIPANTALLA PRINCIPAL

PANTALLA SECUNDARIA I

PANTALLA SECUNDARIA II