desarrollo e implementacion de un sistema

ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA
DE CHIMBORAZO
FACULTAD DE MECÁNICA
ESCUELA DE INGENIERÍA DE MANTENIMIENTO
“DESARROLLO
DESARROLLO E IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA
AUTOMÁTICO PARA UNA MÁQUINA INYECTORA DE PVC
DE LA EMPRESA PLASTICAUCHO INDUSTRIAL S.A. –
AMBATO”.
EDWIN JOSELO CRIOLLO GUATAPI
TESIS DE GRADO
Previo a la obtención del Título de:
INGENIERO DE MANTENIMIENTO
RIOBAMBA - ECUADOR
2010
DERECHOS DE AUTORÍA
El trabajo de grado que presentamos, es original y basado en el proceso de investigación
y/o adaptación tecnológica establecido en la Facultad de Mecánica de la Escuela
Superior Politécnica de Chimborazo. En tal virtud, los fundamentos teórico - científicos
y los resultados son de exclusiva responsabilidad del autor. El patrimonio intelectual le
pertenece a la Escuela Superior Politécnica de Chimborazo.
Edwin Joselo Criollo Guatapi
AGRADECIMIENTO
Agradezco a Dios por darme la vida, a la Virgen Niña María por estar siempre a mi
lado; a mi madre y hermana por su apoyo incondicional siendo mis motivos principales
para esforzarme cada día más y hoy culminar una meta en mi vida.
Edwin Joselo Criollo Guatapi
DEDICATORIA
Dedico la presente tesis a mi familia, ya que por su apoyo moral y económico e podido
alcanzar mi meta profesional para enfrentarme a los retos del mercado laboral actual.
Edwin Joselo Criollo Guatapi
TABLA DE CONTENIDOS
CAPÍTULO
PÁGINA
1.
1.1.
1.2.
1.3.
1.4.
1.4.1
1.4.2
GENERALIDADES. ......................................................................................... 1
Introducción. ...................................................................................................... 1
Antecedentes. ..................................................................................................... 1
Justificación. ...................................................................................................... 2
Objetivos............................................................................................................. 2
Objetivo General. ................................................................................................ 2
Objetivos Específicos. ........................................................................................ 2
2.
2.1
2.1.1.
2.1.2
2.2
2.2.1.
2.2.1.1.
2.2.2.
2.2.2.1.
2.2.3.
2.2.3.1.
2.2.3.2.
2.2.4.
2.2.4.1.
2.2.5.
2.2.5.1.
2.2.5.2.
2.2.5.3.
2.2.5.4.
2.2.5.5.
2.2.5.6.
2.2.5.7.
2.2.6.
2.2.6.1.
2.2.6.2.
2.2.6.3.
a)
b)
2.2.7.
MARCO TEÓRICO ........................................................................................... 3
Mecatrónica. ....................................................................................................... 3
Definición de Mecatrónica.................................................................................. 3
Integración Interdisciplinaria. ............................................................................. 3
Tecnologías. ........................................................................................................ 3
Neumática. .......................................................................................................... 4
Elementos de las instalaciones neumáticas. ........................................................ 5
Electroneumática. ............................................................................................. 10
Electroválvulas.................................................................................................. 11
Oleohidráulica. .................................................................................................. 13
Los circuitos oleohidráulicos. ........................................................................... 13
Elementos de las instalaciones oleohidráulicas. ............................................... 13
Aparatos de maniobra. ...................................................................................... 16
Elementos en una instalación eléctrica. ............................................................ 18
Controles Lógicos Programables (PLC). .......................................................... 23
Arquitectura del PLC. ....................................................................................... 23
Principales componentes de un micro-PLC S7-200 ......................................... 24
Variables de estado. .......................................................................................... 27
Señal binaria, estado de señal. .......................................................................... 27
Conceptos de bit, byte y palabra. ...................................................................... 28
Instrucción de control ....................................................................................... 28
Direccionamientos. ........................................................................................... 30
Sensores ............................................................................................................ 31
Magnitudes y medidas. ..................................................................................... 31
Características deseables de los transductores. ................................................. 31
Clasificación de los sensores ............................................................................ 32
Sensores Analógicos ......................................................................................... 33
Sensores Digitales. ........................................................................................... 39
Electrónica. ....................................................................................................... 41
3. CARACTERÍSTICAS BÁSICAS DE LA MÁQUINA INYECTORA DE PVC. ..... 44
3.1.
Descripción del sistema de la máquina inyectora de pvc. ................................ 44
3.1.1. Máquina Desma DE00. ..................................................................................... 44
3.1.2. Datos técnicos. .................................................................................................. 45
3.2.
Partes de la máquina inyectora de pvc. ............................................................. 45
3.2.1. La mesa giratoria. ............................................................................................. 45
3.2.2. El grupo de inyección ....................................................................................... 50
a)
La velocidad da avance y retroceso del grupo de inyección. ........................... 51
b)
Presión de inyección y velocidad de inyección. ............................................... 51
c)
Tiempo de postpresión. ..................................................................................... 53
d)
La presión de plastificación o presión dinámica. .............................................. 53
e)
Calefacción del cilindro del tornillo. ................................................................ 54
f)
Dosificación. ..................................................................................................... 54
g)
Refrigeración de la zona de entrada del material. ............................................ 55
3.2.3. El grupo hidráulico. .......................................................................................... 55
3.2.4
El armario de mando y control. ........................................................................ 59
4. MONTAJE Y PUESTA A PUNTO DE LA MÁQUINA INYECTORA DE PVC. . 60
4.1.
Montaje mecánico. ............................................................................................. 60
4.1.1. Montaje de las hormas y los moldes. ................................................................. 60
4.1.2. Montaje de punteras. .......................................................................................... 61
4.1.3. Montaje de las bandas de calefacción del cilindro del tornillo. ......................... 62
4.1.4. Montaje del sistema de medición de volumen. .................................................. 62
4.2.
Puesto a punto del circuito neumático e hidráulico. .......................................... 63
4.3.
Montaje y cableado eléctrico. ............................................................................ 63
4.3.1. Reglas y recomendaciones consideradas para el montaje.................................. 65
4.3.2. Montaje del tablero de control. .......................................................................... 66
4.3.3. Instalación del tablero. ....................................................................................... 72
4.4.
Programación. .................................................................................................... 73
4.4.1. Notas sobre los micro-PLCs S7-200. ................................................................. 73
4.4.2. Instalar y utilizar el software de STEP 7-Micro/WIN ....................................... 73
4.4.3. Nociones básicas para programar una CPU S7-200. ......................................... 82
4.4.4. Entradas y salidas............................................................................................... 83
4.4.5. Lenguajes de programación. .............................................................................. 84
4.4.6. Diagrama ladder (LD) ........................................................................................ 85
4.4.7. Interfaz persona – máquina HMI DELTA ......................................................... 90
a)
Series DOP interfaz persona-máquina. .............................................................. 90
b)
Instalación del software. .................................................................................... 91
c)
Cómo iniciar ScrEdit. ........................................................................................ 92
d)
Ventana de edición ScrEdit. ............................................................................... 93
e)
Funciones de los elementos utilizados. .............................................................. 96
4.4.8. Desarrollo de los programas de automatización de la máquina inyectora en
………..un CPU S7-200. ................................................................................................ 98
a)
Descripción del sistema. ................................................................................... 98
b)
Descripción de los equipos del sistema. ......................................................... 101
c)
Requerimientos del cliente. ............................................................................ 103
d)
Selección del autómata programable. .............................................................. 109
4.4.9. Programa PROCESO COMPLETO. .............................................................. 110
4.5.
Operación y puesta en marcha de la estación. ................................................ 129
4.5.1. Medidas preliminares. ..................................................................................... 129
4.5.2. Conectar la máquina. ...................................................................................... 130
5.
5.1.
5.1.1.
5.2.
5.3.
MANTENIMIENTO ...................................................................................... 133
Mantenimiento del equipo. ............................................................................. 133
Mantenimiento preventivo de la máquina inyectora de PVC. ........................ 133
Detección de averías. ...................................................................................... 146
Seguridad. ....................................................................................................... 147
6.
6.1.
6.2.
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES. ............................................ 148
Conclusiones. .................................................................................................. 148
Recomendaciones ........................................................................................... 149
REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA...............................................................................150
BIBLIOGRAFÍA ........................................................................................................ 1504
LINKOGRAFÍA………………………………………………………………………155
ANEXOS……………………………………………………………………………...157
LISTA DE TABLAS
TABLA
PÁGINA
1.
Clasificación y rangos de medición de los termopares más comunes………
38
2.
Calibre del conductor para cada elemento instalado dentro del tablero de
control………………………………………………………………………..
68
3.
Temporizadores y sus resoluciones…………………………………………..
90
4.
Entradas y salidas digitales y analógicas…………………………………….
101
LISTA DE FIGURAS
FIGURA
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8
2.9
2.10
2.11
2.12
2.13
2.14
2.15
2.16
2.17
2.18
2.29
2.20
2.21
2.22
2.23
2.24
2.25
2.26
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7
3.8
3.9
3.10
3.11
4.1
PÁGINA
Elementos de un de sistema neumático. ........................................................... 5
Cilindro de simple efecto. ................................................................................. 9
Cilindro de doble efecto. ................................................................................. 10
Actuador con electroválvula monoestable y biestable respectivamente. ........ 11
Electroválvula 3/2. .......................................................................................... 12
Estructura de bloques de una instalación oleohidráulica ................................ 13
Bomba oleohidráulica de paletas . .................................................................. 14
Circuito principal y de mando de un arranque directo de un motor trifásico . 18
Pulsador NO y NC respectivamente. ............................................................... 18
Contactor trifásico............................................................................................ 19
Interruptor. ....................................................................................................... 21
Interruptor automático ..................................................................................... 22
Interruptor automático: unipolar, bipolar, tripolar y tetrapolar ....................... 23
Diagrama de bloques de la arquitectura de un PLC . ....................................... 24
Memorias de un PLC. ...................................................................................... 26
Instrucción de control. ..................................................................................... 29
Partes del operando.. ....................................................................................... 29
Estructura de un operando. .............................................................................. 30
Direccionamiento de bytes............................................................................... 30
Señal de un sensor analógico. .......................................................................... 33
Sensor de posición lineal. ................................................................................ 34
Principio del termopar ..................................................................................... 36
Termopar utilizado en el proyecto ................................................................... 37
Código de colores de termopares y cables de extensión. ................................. 39
Sensor final de carrera. .................................................................................... 41
Diagrama de bloques de un variador de frecuencia ......................................... 42
Desma DE00. ................................................................................................... 44
Circuito de freno neumático. ........................................................................... 47
Desconexión automática del proceso de inyección. ........................................ 48
Movimiento de la horma. ................................................................................. 49
Horma en su posición más baja. Sistema de palanca acodada en tensión. ...... 50
Circuito hidráulico. .......................................................................................... 52
Instalación de dosificación............................................................................... 54
Refrigeración de la zona de entrada del material PVC. ................................... 55
Unidad hidráulica. ............................................................................................ 56
Grupo hidráulico. ............................................................................................ 57
Tablero de control DE00................................................................................. 59
Tuerca hexagonal (N.-4), para el cambio de horma. ...................................... 60
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
4.8
4.9
4.10
4.12
4.11
4.13
4.14
4.15
4.16
4.17
4.18
4.19
4.20
4.21
4.22
4.23
4.24
4.25
4.26
4.27
4.28
4.29
4.30
4.31
4.32
4.33
4.34
4.35
4.36
4.37
4.38
4.39
4.40
4.41
4.42
4.43
Pieza de puntera (N.-8). .................................................................................. 61
Montaje del sistema de medición de volumen. ............................................... 62
Diseño para ubicación de elementos en el interior del tablero de mando....... 64
Tablero de control y fuerza. ............................................................................ 65
Orificios para la colocación de los elementos en el panel de control. ............ 66
Proceso de colocación de las canaletas y el riel din estándar. ........................ 67
Ubicación de elementos para alimentación. .................................................... 68
Conexión del circuito de potencia y de mando dentro del tablero................... 69
Cableado desde las borneras hacia el panel de control. ................................... 69
Asignación de pines del puerto de comunicación del HMI DELTA. .............. 70
Asignación de pines del puerto de comunicación del s7-200. ......................... 70
Circuito electrónico para invertir la polaridad. ................................................ 71
Fuente de 10vcd. .............................................................................................. 71
Etiquetado de los elementos según su función. ............................................... 71
Tablero de control antiguo y actual respectivamente. ..................................... 72
Tablero de mando instalado. ............................................................................ 72
Ajuste de interface. .......................................................................................... 74
Partes de la pantalla del software STEP 7 MicroWin. ..................................... 76
Introducir órdenes. ........................................................................................... 77
Introducir comentarios. .................................................................................... 78
Como introducir tabla de símbolos. ................................................................. 79
Direccionamiento de símbolos......................................................................... 80
Cargar en CPU. ................................................................................................ 80
Cargar en PG. ................................................................................................... 81
Visualizar el desarrollo del programa. ............................................................. 81
Los elementos básicos de un sistema de control automático. .......................... 82
Elementos básicos de KOP. ............................................................................. 85
Detectar flanco positivo y negativo respectivamente. ..................................... 86
Pantalla cuando se activa Scredit por primera vez. ......................................... 92
Creación de un nuevo proyecto. ...................................................................... 93
Pantalla nuevo proyecto de Scredit. ................................................................. 93
Barra de herramientas Scredit. ......................................................................... 94
Ventana de salida. ............................................................................................ 95
Tabla de propiedades. ...................................................................................... 95
Elementos del icono de la barra de herramientas. ........................................... 96
Tablero de control antiguo. .............................................................................. 98
Pantalla de inicio. ........................................................................................... 105
Pantalla de estaciones. ................................................................................... 105
Pantalla de temperaturas. ............................................................................... 106
Pantalla de tiempos. ....................................................................................... 107
Pantalla de fallas. ........................................................................................... 108
Conexión y desconexión de entradas y salidas. ............................................. 109
4.44
4.45
5.1
5.2
Curva de temperatura de la calefacción. ........................................................ 111
Ajuste de los tiempos de trabajo. ................................................................... 122
Pantalla de fallas. ........................................................................................... 146
Entradas y salidas del proceso de automatización. ........................................ 146
LISTA DE ANEXOS
ANEXO I:
Simbología de válvulas direccionales neumáticas.
ANEXO II:
Simbología de accesorios de mando y válvulas auxiliares neumáticas.
ANEXO III:
Simbología oleohidráulica.
ANEXO IV:
Materiales de la máquina inyectora Desma DE00.
ANEXO V:
Calibre e los conductores eléctricos en función a su intensidad.
ANEXO VI:
Bornes de conexión del variador LS Industrial Systems SV-S7.
ANEXO VII:
Principales funciones de las CPUs S7-200.
ANEXO VIII: Operaciones aritméticas para mantener la temperatura dentro de un
…………………rango de tolerancia aceptable.
ANEXO IX:
Parámetros de operación de la máquina inyectora DE00.
ANEXO X:
Tabla de pares de apriete de los accesorios de unión de la estructura de
………………....la máquina inyectora DE00.
RESUMEN
Se ha Desarrollado e Implementado un Sistema Automático para la Máquina Inyectora
de PVC de la Empresa Plasticaucho Industrial S.A. – Ambato, con la finalidad de
mejorar el desempeño en la producción de zapatillas de lona, estar a la vanguardia de la
tecnología y así poder satisfacer las demandas del mercado.
Se implementó un sistema automático basado en un PLC S7 200 CPU 226 de la familia
SIMATIC de SIEMENS complementado con módulos de ampliación EM221 y EM222
de entradas y salidas digitales respectivamente para controlar 27 entradas y 21 salidas
digitales, 1 módulo de ampliación EM 231 de 4 entradas analógicas que controle
termocuplas y 1 módulo de ampliación EM 235 de 4 entradas analógicas/1 salida
analógica que controle el volumen de material de PVC.
Con ayuda de una HMI DELTA se ha logrado un intercambio de información entre el
sistema electromecánico y el usuario. La programación se lleva a cabo utilizando el
software ScrEdit.
Instalado el equipo físico necesario en el control del proceso de producción de zapatillas
de lona, se programó en el lenguaje ladder el software de STEP 7-Micro/WIN para el
manejo de tales dispositivos.
Como uno de los resultados más importantes del proyecto, se logró al cambiar la
dosificación de volumen de material de PVC que tenía un control mecánico, a un
control automático a través del desplazamiento de un potenciómetro en función al
volumen de material que se requiera para la inyección. En la pantalla HMI DELTA se
ingresa el volumen.
CAPÍTULO I
1.
GENERALIDADES.
1.1.
Introducción.
La fabricación de calzado de lona es una actividad de mucha importancia para
Plasticaucho Industrial S. A. en la que producen diariamente altos volúmenes, para
satisfacer a todos sus clientes con la calidad, tiempos requeridos y estándares de
productividad acorde a los niveles de competitividad que exige el mercado.
Los constantes avances tecnológicos, que permiten una continua modernización
de los sistemas de producción, hace indispensable la actualización en la tecnología de
sus máquinas inyectoras que permita incrementar la productividad controlando
parámetros de inyección, con reducción en tiempos de ejecución.
Para ello se ha desarrollado e implementado un sistema automático para una
máquina inyectora DE00, ya que su control era electromecánico (tecnología cableada),
esto permite que de una manera clara y sencilla se conozca y entienda el ciclo de
inyección, desde la alimentación de P.V.C, los parámetros de inyección que se pueden
controlar, los sistemas de seguridad y movimientos de cada una de sus partes de la
inyectora para realizar procedimientos seguros hasta que el producto final cumpla con
los estándares de calidad, teniendo alta productividad con cero accidentes.
Una vez desarrollado e implementado esta automatización, se estará en la
capacidad de incrementar la productividad controlando parámetros de inyección, con
reducción en tiempos de ejecución.
1.2.
Antecedentes.
Plasticaucho Industrial S.A., es una empresa cuya actividad industrial se
encuentra vinculada con la comercialización y fabricación de calzado, productos de
caucho y eva (polímetro de cloruro de polivinilo). Su manufactura abarca cinco líneas
diferentes, siendo éstas: producción de compuestos termoplásticos, calzado de lona,
cuero, botas de plástico y artículos de caucho y eva.
1
Dentro de la línea de calzado de lona se encuentra inyectoras de pvc, que
realizan un proceso semicontinuo, tiene la función de preparar la mezcla elastomérica
en el tiempo más breve posible y de inyectarlo a continuación en el molde. El material
se introduce a través de la caja de llenado siendo succionado y plastificado por el
tornillo sinfín. Un bloqueo de acumulación por atascamiento evita que el material
inyectado fluya de retorno durante la inyección.
1.3.
Justificación.
El propósito del proyecto es desarrollar e implementar un sistema automático
para una máquina Inyectora de PVC en la sección de Calzado Lona de la Empresa
Plasticaucho industrial S.A. - Ambato.
En la actualidad la máquina inyectora de pvc cuenta con un circuito de control
eléctrico antiguo y obsoleto que en el momento de presentar un fallo es muy difícil
encontrar el problema, esto ha impedido que la máquina produzca eficientemente, lo
mismo que ha llevado a tener pérdidas en la producción.
1.4.
Objetivos.
1.4.1 Objetivo General.
Desarrollar e implementar un sistema automático para una máquina Inyectora de
PVC de la Empresa Plasticaucho industrial S.A. - Ambato.
1.4.2 Objetivos Específicos.
Determinar las características básicas de la máquina inyectora de pvc.
Definir las funciones de cada uno de los elementos que conforman el sistema
automático de la máquina inyectora de pvc.
Desarrollar el programa de control automático por PLC de la máquina inyectora.
Realizar un plan de mantenimiento preventivo para máquina inyectora de pvc.
2
CAPÍTULO II
2.
MARCO TEÓRICO
2.1
Mecatrónica.
2.1.1. Definición de Mecatrónica.
Actualmente existen diversas definiciones de Mecatrónica, dependiendo del área
de interés del proponente. En particular, la UNESCO define a la Mecatrónica como "La
integración sinérgica de la ingeniería mecánica con la electrónica y el control inteligente
por computadora en el diseño y manufactura de productos y procesos".
2.1.2
Integración Interdisciplinaria.
Mecatrónica se he definido como la suma sinérgica de la Mecánica de Precisión,
la Electrónica, Sistemas Programables y Control.
Cuando integramos los 3 tipos de sistemas, hablamos de sistemas mecatrónicos.
Los sistemas mecánicos generan fuerzas, en combinación de los Sistemas Eléctricos,
tendremos sistemas mecánicos con procesamiento de señales.
Mediante los Sistemas y el Control, obtenemos sistemas electromecánicos,
capaces de hacer actividades automáticas, sistemas que reconocen ciertas condiciones
mediante sensores, procesando la información, y generando actividades mecánicas
flexibles [1].
Un sistema mecatrónico, a diferencia de un sistema mecánico, está integrado con
Sensores, Microprocesadores y Controladores. Para llevar esto a cabo, los sistemas
mecatrónicos se apoyan con PLC’s.
2.2
Tecnologías.
La automatización consiste en la conjunción de tecnologías que se diferencian en
función del tipo de energía que utilizan, la mecánica y la neumática fueron los primeros
3
en permitir la automatización de procesos continuos, la oleohidráulica, la electrónica
(analógica y digital), y ahora la energía informacional.
Conocer el "Estado del Arte" de cada una de ellas, es la finalidad de este capítulo
en la que relacionaremos con su aplicabilidad industrial.
2.2.1 Neumática.
La neumática es la parte de la ingeniería que se dedica al estudio y aplicación del
aire comprimido en la automatización de diversos procesos industriales.
El término neumática proviene de la palabra griega Pneuma, que significa
«aliento» o «soplo».
Algunas ventajas y desventajas que esta tecnología ofrece a las industrias se
enlistan a continuación:
Ventajas:
Es barato y es utilizado en cantidades ilimitadas.
Se transporta con facilidad por las tuberías y, una vez empleado, se puede
expulsar al exterior sin necesidad de tuberías de retorno.
Es limpio y, en caso de fugas o falta de estanqueidad en los componentes, no
ensucia, no contamina.
Desventajas:
Para hacer uso de la neumática de forma correcta es necesario conocer las desventajas
del aire como fluido:
Antes de emplear el aire comprimido es necesario limpiarlo bien de las
partículas abrasivas, impurezas y humedad que pueda tener en suspensión.
Las partículas deterioran los componentes y el agua provoca la oxidación de las
piezas aceradas.
4
El escape de aire produce ruidos molestos.
Debido a estas ventajas que presenta el aire comprimido en el desarrollo de la
tecnología neumática y mediante el uso de la electrónica como mando, se ofrecen
diferentes soluciones a muchos problemas de automatización industrial.
2.2.1.1. Elementos de las instalaciones neumáticas.
Un sistema neumático consta de los siguientes elementos: (ver figura 2.1):
Elemento de trabajo 1A, elemento de mando 1V2, elemento de procesamiento 1V1,
elementos de entrada 1SA, 1S2, 1S3 y elementos de alimentación OZ, OS.)
Figura 2.1. Elementos de un de sistema neumático [2].
5
a)
Compresores.
Proporcionan una presión y un caudal de aire adecuados a la instalación.
b)
Acumuladores.
Mantiene un nivel de presión adecuada en la instalación neumática. Su tamaño
depende del caudal de consumo y de la potencia del motor.
c)
Acondicionadores de Aire.
Son dispositivos que nos permiten mantener el aire en unas condiciones de
limpieza, humedad y lubricación adecuadas, de tal manera que alargan la vida de toda la
instalación. Estos elementos son: filtro de aire, secador, lubricador.
d)
Red de Distribución.
Debe garantizar la velocidad y presión del aire en todos los puntos de uso. No es
necesario un circuito de retorno de fluido, ya que éste se vierte directamente a la
atmósfera por un silenciador después de haber sido usado.
e)
Elementos de Regulación y de Control.
Son los encargados de regular el paso de aire desde los acumuladores a los
elementos actuadores. Estos elementos que se denominan válvulas pueden ser activados
de diversas formas: manualmente, por circuitos eléctricos, neumáticos, hidráulicos o
mecánicos.
Válvulas [3].
La función de las válvulas es permitir, orientar o detener un flujo de aire. Por
distribuir el aire hacia los elementos de trabajo se los conoce como válvulas
distribuidoras.
Dos de las características principales que posibilitan su clasificación son el
número de vías y el número de posiciones, definidos a continuación.
Vías: llamamos así al número de bocas de conexión del elemento de
distribución. Pueden tenerse válvulas de 2, 3, 4, 5 ó más vías. No es posible un número
de vías inferior a dos.
6
Posiciones: se refiere al número de posiciones estables del elemento de
distribución. No es posible un número de posiciones inferior a dos.
Las válvulas direccionales se designan de acuerdo al número de vías y al número
de posiciones de la forma siguiente:
N° Vías / N° posiciones.
2/2 dos vías / dos posiciones.
3/2 tres vías / dos posiciones.
4/2 cuatro vías / dos posiciones.
5/2 cinco vías / dos posiciones.
5/3 cinco vías / tres posiciones.
etc.
Válvulas 2/2.
Pertenecen a este grupo todas las válvulas de cierre que poseen un orificio de
entrada y otro de salida (2 vías) y dos posiciones de mando. Pueden ser normal cerradas
o normal abiertas, según cierren o habiliten el paso respectivamente en su posición de
reposo.
Válvulas 3/2.
Además de alimentar a un circuito, permiten su descarga al ser conmutadas.
También las hay normalmente cerradas o abiertas.
Válvulas 4/2.
Poseen cuatro orificios de conexión correspondiendo uno a la alimentación, dos
a las utilizaciones y el restante al escape. Operan en dos posiciones de mando, para cada
una de las cuales sólo una utilización es alimentada, en tanto la otra se encuentra
conectada a escape; esta condición se invierte al conmutar la válvula.
7
Válvulas 5/2.
Éstas poseen cinco orificios de conexión y dos posiciones de mando. A
diferencia de la 4/2, poseen dos escapes correspondiendo uno a cada utilización. Esto
brinda la posibilidad, entre otras cosas, de controlar la velocidad de avance y retroceso
de un cilindro en forma independiente.
Válvulas de 3 posiciones
Las funciones extremas de las válvulas de tres posiciones son idénticas a las de
dos posiciones, pero a diferencia de éstas incorporan una posición central adicional.
Esta posición podrá ser de centro cerrado, centro abierto o centro a presión.
Existen distintos tipos de mandos: mandos musculares o manuales, mecánicos,
neumáticos, eléctricos y electroneumáticos.
En el Anexo I se encuentra los tipos de válvulas neumáticas con sus respectivos
símbolos y distintos tipos de mando.
Accesorios de mando y válvulas auxiliares.
Las válvulas auxiliares son componentes que cumplen las más variadas
funciones en los circuitos neumáticos, en general asociadas al control de las secuencias.
Regulador de caudal unidireccional.
El control de la velocidad de desplazamiento de un cilindro se logra controlando
el flujo de aire o caudal que escapa del mismo. Estos componentes regulan el caudal en
una sola dirección del flujo, permitiendo el libre pasaje del aire en sentido contrario.
Válvula de no retorno o retención.
Estas válvulas permiten circulación libre en un sentido, bloqueando el pasaje del
aire en el sentido contrario. Son utilizadas cuando se requiera seguridad en un circuito,
mantenimiento de la presión en un tramo de la línea.
8
Silenciadores y reguladores de escape.
Los silenciadores se emplean para disminuir la presión sonora producida por la
expansión del aire comprimido en los escapes de las válvulas. Los reguladores de
escape, que incorporan además un silenciador, controlan el flujo de aire de escape de las
válvulas y por lo tanto la velocidad de los cilindros.
En el Anexo II se puede apreciar los accesorios de mando y válvulas auxiliares
con sus respectivos símbolos.
f)
Elementos Actuadores.
Son los encargados de transformar la energía neumática en otra energía,
generalmente de tipo mecánico.
Cilindros.
Los cilindros neumáticos son unidades que transforman la energía potencial del
aire comprimido en energía cinética o en fuerzas prensoras.
Cilindros de simple efecto.
Uno de sus movimientos está gobernado por el aire comprimido, mientras que el
otro se da por un resorte colocado en el interior del cilindro.
Realiza trabajo aprovechable sólo en uno de los dos sentidos. (Ver figura 2.2)
Figura 2.2. Un cilindro de simple efecto [4].
9
Cilindros de doble efecto.
El pistón es accionado por el aire comprimido en ambas carreras. Realiza trabajo
aprovechable en los dos sentidos de marcha (ver figura 2.3).
Figura 2.3. Cilindro de doble efecto.
Los cilindros de doble efecto realizan fuerza en la salida del émbolo o avance y
en el retorno o retroceso. La superficie útil de las dos cámaras de un cilindro de doble
efecto no son iguales, el diámetro del pistón es igual en las dos cámaras, pero la
superficie que ocupa el vástago disminuye la superficie útil de la cámara de retroceso.
2.2.2. Electroneumática.
Es la aplicación en donde combinamos dos importantes ramos de la
automatización como son la neumática (Manejo de aire comprimido) y electricidad y/o
la electrónica.
En la electroneumática los actuadores siguen siendo neumáticos, los mismos que
en la neumática básica, pero las válvulas de gobierno mandadas neumáticamente son
sustituidas por electroválvulas activadas con electroimanes en lugar de pilotadas con
aire comprimido. Las electroválvulas son convertidores electroneumáticos que
transforman una señal eléctrica en una actuación neumática.
Se suele decir que la neumática es la fuerza y la electricidad los nervios del
sistema.
10
2.2.2.1. Electroválvulas.
Constan de una válvula neumática como medio de generar una señal de salida, y
de un accionamiento eléctrico denominado solenoide. La aplicación de una corriente al
solenoide genera una fuerza electromagnética que mueve la armadura conectada a la
leva de la válvula.
Las electroválvulas pueden ser monoestables o biestables.
Electroválvulas monoestables.
Tienen una sola bobina también llamada solenoide, y se reposicionan
automáticamente mediante muelle en el momento en que se deja de actuar
eléctricamente sobre el solenoide (Ver figura 2.4).
Figura 2.4. Actuador con electroválvula monoestable y biestable respectivamente [5].
Electroválvulas biestables.
Las electroválvulas biestables disponen dos bobinas, una a cada lado; cuando se
deja de actuar sobre una de ellas la válvula queda en la misma posición, siendo
necesaria la actuación sobre la bobina contraria para que la válvula se invierta.
A continuación se explica funcionamiento de la electroválvula utilizada en el
proyecto.
11
Electroválvula de 3/2 vías monoestable, normalmente cerrada.
Figura 2.5. Electroválvula 3/2 [6].
Esta válvula de asiento, normalmente cerrada (NC) es actuada directamente por
un solenoide y devuelta a su posición de reposo por un muelle. (Ver figura 2.5).
Cuando una corriente eléctrica (señal) se aplica a la bobina, se genera una fuerza
electromotriz (FEM) que levanta la leva del asiento de la válvula cerrando el escape.
Fluye aire comprimido desde 1 hacia 2 ya que 3 se halla cerrado por la parte superior de
la leva. La leva está forzada contra el asiento de escape. En estado de reposo, tiene la
posibilidad de accionamiento manual.
Las aplicaciones típicas para este tipo de válvulas incluyen el control directo de
pequeños cilindros de simple efecto, el pilotaje indirecto de otras válvulas mayores etc.
Electroválvula de 3/2 vías monoestable, normalmente abierta.
Esta válvula es idéntica a la normalmente cerrada excepto que se ha conectado
de forma diferente para que esté abierta en reposo. En esta disposición, la alimentación
1 está conectada al cabezal. Al aplicar una señal eléctrica se levanta la leva, cerrando el
asiento superior y con ello la alimentación. Al mismo tiempo, el asiento inferior libera
el aire de la salida 2 hacia el escape 3.
12
2.2.3. Oleohidráulica.
El fluido utilizado es un aceite obtenido de la destilación del petróleo, de ahí el
nombre de oleohidráulica.
Funciones:
Transmisión de potencia
Lubricación de piezas móviles
Disipación del calor
Protección contra la corrosión
2.2.3.1. Los circuitos oleohidráulicos.
Los circuitos oleohidráulicos están basados en elementos muy parecidos a los
utilizados en neumáticos. De hecho, las normas en cuanto a simbología son las mismas.
De esta forma, prácticamente lo único que cambia es el elemento generador, que pasa de
la bomba (oleohidráulica) al compresor (neumática). Otro cambio que podría
considerarse es el hecho de que al trabajar en las instalaciones oleohidráulicas, al
contrario de las neumáticas, es necesario un circuito de retorno de fluido, ya que este se
vuelve a usar una y otra vez.
Con estos sencillos cambios, prácticamente cualquier circuito neumático puede
ser transformado, en cuanto a simbología, a circuito oleohidráulico.
2.2.3.2. Elementos de las instalaciones oleohidráulicas.
Figura 2.6. Estructura de bloques de una instalación oleohidráulica
[7].
13
Una instalación oleohidráulica consta de los siguientes elementos (ver figura 2.6):
a)
Generación de Potencia Oleohidráulica (Bombas) [8].
Las bombas nos proporcionan una presión y caudal adecuado de líquido a la
instalación.
Bombas de engranajes.
Bombas de paletas.
Bombas de tornillo.
Bombas de pistones radiales.
Bombas de paletas.
Estas bombas constan de un rotor excéntrico provisto de ranuras sobre las cuales
se deslizan radialmente las paletas que giran en el interior de una carcasa que posee un
alojamiento circular.
Estas bombas son relativamente pequeñas en función de la potencia que
desarrollan, ver figura 2.7.
Figura 2.7. Bombas de paletas [9].
Al girar el rotor las paletas son mantenidas contra la pared del alojamiento
debido a la fuerza centrifuga de las mismas y la acción de resortes, el giro del rotor crea
14
un aumento de volumen que produce aspiración y luego una reducción que causa un
aumento de presión y conduce el flujo hacia la salida.
b)
Depósito.
Su misión es recuperar el fluido después de usarlo y mantener un nivel adecuado
al uso de la instalación.
c)
Acondicionadores del Aceite.
Son dispositivos que nos permiten mantener el aceite en unas condiciones de
limpieza adecuadas al uso de los elementos de la instalación, de tal manera, que alarga
la vida de ésta. Estos elementos son:
Filtro.- Es el encargado de retirar del aceite las partículas solidas en suspensión
(trozos de metal, plásticos, etc.)
Manómetro.- Se pone después de la bomba e indica la presión de trabajo.
d)
Red de Distribución.
Debe garantizar la presión y velocidad del aceite en todos los puntos de uso.
e)
Elementos de Regulación y Control.
Son los encargados de regular el paso del aceite desde la bomba a los elementos
actuadores. Estos elementos, que se denominan válvulas, pueden ser activados de
diversas formas: manualmente, por circuitos eléctricos, neumáticos, hidráulicos o
mecánicos. La clasificación de estas válvulas se puede hacer en tres grandes grupos.
Válvulas de dirección o distribuidores.
Estos elementos se definen por el número de orificios (vías) y las posiciones
posibles, así como su forma de activación y desactivación.
Válvulas antirretorno.
Permiten el paso del aceite en un determinado sentido, quedando bloqueado en
sentido contrario.
15
Válvulas de regulación de presión y caudal.
Son elementos que, en una misma instalación hidráulica, nos permite disponer
de diferentes presiones y caudales
f)
Elementos Actuadores o de Trabajo.
Son los encargados de transformar la energía oleohidráulica en otra energía,
generalmente de tipo mecánico.
Cilindros.
Transforman la energía oleohidráulica en energía mecánica con un movimiento
rectilíneo alternativo. Los hay de dos tipos:
Cilindros de simple efecto.
Solo realizan trabajo útil en un sentido de desplazamiento del vástago. Para que
el embolo recupere la posición de reposo se dota al cilindro de un muelle.
Cilindros de doble efecto.
Estos elementos pueden realizar trabajo en ambos sentidos de desplazamiento.
Sin embargo hay que tener en cuenta que la fuerza de avance y retroceso es diferente, ya
que en un sentido hay que tener en cuenta el diámetro del vástago.
En el Anexo III se muestra la simbología utilizada en los diagramas
oleohidráulicos.
Las
simbologías
normalmente
utilizadas
son
normalizadas
internacionalmente y pueden utilizarse la simbología I.S.O. (International Standards
Organization) o C.T.O.P (European Fluid Power Standards Committee) [10].
2.2.4. Aparatos de maniobra [11].
Un automatismo eléctrico constará de uno o varios circuitos cuya finalidad es la
de alimentar eléctricamente a unos actuadores encargados de realizar un trabajo. Este
trabajo será típicamente mecánico aunque también podría ser calorífico, o generar un
aviso luminoso, sonoro. El resultado del actuador también podría ser la conexión de
sistemas de potencia o generadores eléctricos. Cuando se pretende alimentar un
16
actuador o sistema eléctrico permitiendo cierto grado de maniobra es conveniente
separar el esquema eléctrico en dos: uno principal o de potencia y otro secundario o de
mando (y señalización).
Circuito principal.
El circuito principal será el encargado de transmitir la potencia al elemento
accionado.
Constará de tres o cuatro hilos o conductores en el caso de alimentación alterna
trifásica o de dos hilos en caso de alimentación monofásica o de corriente continua y a
los niveles adecuados de tensión (220 V o superior). Estos conductores deberán soportar
el paso de la corriente para el que las máquinas estén diseñadas.
Circuito de mando.
El circuito de mando será el encargado de realizar las funciones de
temporización, autorretención, enclavamiento, etc. que nos permitan un mayor control
del proceso o dispositivo. Consta de dos hilos porque se trabaja generalmente con
alimentación alterna monofásica de 220 V o menor. Los elementos que forman parte del
circuito de mando no maniobran con elevadas potencias y por tanto no se les exigen las
mismas condiciones que los elementos del circuito de potencia.
De este modo, al separar el circuito en dos, se consigue:
Una simplificación en los esquemas, pues se trabaja con dos esquemas diferentes
más sencillos.
Un ahorro en cableado, pues el mando se encarga a un circuito monofásico en
vez de trifásico (el usual en la industria).
Un ahorro en los elementos, pues a los elementos del circuito de mando no se les
exigen las mismas características que a los de potencia. (Ver figura 2.8).
17
Figura 2.8. Circuito principal y de mando de un arranque directo de un motor trifásico [12].
2.2.4.1. Elementos en una instalación eléctrica.
A continuación se describirán brevemente los principales elementos de los
circuitos de mando, protección y potencia de baja tensión.
a)
Pulsador.
Es un contacto que tiene una sola posición estable. Esta posición estable
permitirá el paso de corriente y en este caso será un pulsador normalmente cerrado o
pulsador de apertura (o pulsador de paro), o bien no lo permitirá y será un pulsador
normalmente abierto o pulsador de cierre (o pulsador de marcha).
Figura 2.9. Pulsador NO Y NC respectivamente [13].
18
Se encuentra en el circuito de mando o control y su representación es según las
normas DIN, ver figura 2.9.
b)
Contactor.
Es un elemento de accionamiento electromagnético con una posición de reposo.
Su misión es la de establecer la corriente de alimentación de un dispositivo eléctrico
(típicamente un motor) al ser accionado, o bien modificar la forma en que se alimenta el
dispositivo eléctrico. Esto se consigue aplicando tensión a la bobina del contactor.
Cuando la bobina deja de ser excitada, sus contactos volverán a su estado de reposo
dejando de alimentar la instalación o motor al que estaba conectado.
El contactor sirve para comunicar las órdenes finales obtenidas del circuito de
mando al circuito principal, aunque no hay contacto eléctrico entre ambos.
Los principales constituyentes son:
1.
El electroimán: Formado por un circuito magnético y una bobina. Es el órgano
activo. Cuando se aplica una tensión a la bobina, el yugo (parte fija del circuito
magnético) atrae al martillo (parte móvil), y este en su movimiento, arrastra a todos los
contactos que van solidariamente unidos a él.
2.
Los polos o contactos principales: Son los elementos que establecen y cortan las
corrientes del circuito principal.
3.
Contactos auxiliares: Son los elementos que establecen y cortan corrientes en el
circuito de mando. Realizan las funciones de señalización, enclavamiento,
autorretención.
Figura 2.10. Contactor trifásico [14].
19
En la figura 2.10, se representa una de las formas de un contactor en este caso un
contactor trifásico con dos contactos auxiliares NC y dos NA.
c)
Relé.
Elemento típicamente usado en protección aunque por su funcionamiento puede
desempeñar funciones de maniobra.
Relés usados en protección.
Son dispositivos que muestrean una o varias magnitudes eléctricas y en función
de su valor o de la relación entre las magnitudes son capaces de detectar si existe un mal
funcionamiento del sistema que están controlando.
Esta condición suele ser la de una excesiva intensidad, por una excesivamente
grande o pequeña tensión o frecuencia, por una inadecuada dirección de la potencia, por
una baja o elevada intensidad en el circuito etc.
Al advertir una determinada condición indicativa de un mal funcionamiento, o
bien se produce la apertura de sus polos (contactos) interrumpiendo la alimentación de
un circuito eléctrico o máquina, o bien dan la orden de apertura al dispositivo encargado
de la desconexión.
Los principales y más sencillos relés de protección que se encuentran en una
instalación son los:
Relés térmicos:
Que protegen al circuito frente a sobrecargas (intensidades por encima de la
nominal); no actúan instantáneamente sino que el tiempo que tardan en abrir sus polos
(o dar la orden de apertura) depende de cuánto más elevada es la intensidad por encima
de la nominal.
Relés magnetotérmicos:
Que unen a su característica térmica un elemento que opera instantáneamente
por acciones electromagnéticas cuando la intensidad es muy superior a la nominal,
20
previsiblemente porque existe un cortocircuito cercano; la acción magnética puede
llevar incorporada un retardo independiente de la intensidad.
Relés usados en control.
Se encuentran en el circuito de control. Son muy típicos los:
Relés de tiempo o temporizados: como los relés de retardo a la conexión o los
relés de retardo a la desconexión.
Relés de conmutación: que abren o cierran sus contactos cuando se alimenta su
bobina; se asemejan a los contactores pero sin contactos principales.
d)
Cortacircuitos fusible o fusible.
Elemento únicamente de protección frente a cortocircuitos. Se compone de un
hilo delgado que se funde por efecto Joule al ser atravesado por la corriente de
cortocircuito.
e)
Interruptor.
Elemento de maniobra con dos posiciones estables. Interrumpe o establece la
intensidad nominal.
Dentro de los circuitos de control en baja tensión es posible encontrarlos como
elemento de maniobra, aunque en estos casos se suele emplear otros términos como
posicionador, selector, interruptor de posición o conmutador, en la figura 2.11 se
representa un interruptor unipolar y bipolar respectivamente.
Figura 2.11. Interruptor.
21
Interruptor automático.
Aparato mecánico de conexión capaz de establecer, soportar e interrumpir
corrientes en las condiciones normales del circuito, así como de establecer, soportar
durante un tiempo determinado e interrumpir corrientes en condiciones anormales como
las de cortocircuito.
Pequeño interruptor automático.
Interruptor automático empleado en instalaciones de baja tensión de poca
potencia, cuando V < 415V e I < 82A. Es un elemento de maniobra y protección (ver
figura 2.12).
Figura 2.12. Interruptor automático [15].
Puede ser unipolar, bipolar, tripolar o tetrapolar.
Unipolar: Interruptor destinado a conectar o cortar un circuito formado por 1
cable.
Bipolar: Interruptor destinado a conectar o cortar un circuito formado por dos
cables. Puede ser un vivo y el neutro o dos fases.
Tripolar: Interruptor destinado a conectar o cortar un circuito formado por tres
cables.
Tetrapolar: Interruptor destinado a conectar o cortar un circuito formado por 4
cables.
En la figura 2.13, puede verse como son estos interruptores automáticos.
22
Figura 2.13. Interruptor automático: unipolar, bipolar, tripolar y Tetrapolar [16].
2.2.5. Controles Lógicos Programables (PLC) [17].
El PLC’s (Sistema Lógico Programable), se define como un sistema electrónico
digital diseñado para trabajar en ambientes industriales, que usa memorias programables
para el almacenamiento de instrucciones, con las que implanta funciones específicas,
(lógicas, secuenciales, temporizadas, de conteo y aritméticas) para controlar diversos
tipos de procesos, a través de módulos de entrada/salida análogos o digitales.
2.2.5.1 Arquitectura del PLC.
Los elementos esenciales, que todo autómata programable posee como mínimo
son (ver figura 2.14):
a)
Sección de entradas: se trata de líneas de entrada, las cuales pueden ser digitales
o analógicas. A estas líneas conectaremos los sensores (captadores).
b)
Sección de salidas: son una serie de líneas de salida, que también pueden ser de
carácter digital o analógico. A estas líneas conectaremos los actuadores.
c)
Unidad central de proceso (CPU): se encarga de procesar el programa que el
usuario ha introducido.
A parte de éstos podemos disponer de los siguientes elementos:
a)
Unidad de alimentación.
23
b)
Dispositivos periféricos: como nuevas unidades de E/S, más memoria, unidades
de comunicación en red, etc.
c)
Interfaces: facilitan la comunicación del autómata con otros dispositivos (como
un PC), autómatas, etc.
Figura 2.14. Diagrama de bloques de la arquitectura de un PLC [18].
2.2.5.2 . Principales componentes de un Micro-PLC S7-200
Un Micro-PLC S7-200 puede comprender:
CPU S7-200
Módulos de ampliación S7--200
Paquete de programación STEP 7--Micro/WIN
Opciones de comunicación
CPU S7-200.
La CPU es el corazón del autómata programable. Es la encargada de ejecutar el
programa de usuario mediante el programa del sistema (es decir, el programa de usuario
es interpretado por el programa del sistema).
24
Sus funciones son:
Vigilar que el tiempo de ejecución del programa de usuario no exceda un
determinado tiempo máximo (tiempo de ciclo máximo). A esta función se le suele
denominar Watchdog (perro guardián).
Ejecutar el programa de usuario.
Crear una imagen de las entradas, ya que el programa de usuario no debe
acceder directamente a dichas entradas.
Renovar el estado de las salidas en función de la imagen de las mismas obtenida
al final del ciclo de ejecución del programa de usuario.
Chequeo del sistema.
Dentro de la CPU dispondremos de un área de memoria, la cual emplearemos
para diversas funciones (ver figura 2.15) [19]:
Memoria del programa de usuario: aquí introduciremos el programa que el
autómata va a ejecutar cíclicamente.
Memoria de la tabla de datos: se suele subdividir en zonas según el tipo de datos
(como marcas de memoria, temporizadores, contadores, etc.).
Memoria del sistema: aquí se encuentra el programa en código máquina que
monitoriza el sistema (programa del sistema o firmware). Este programa es ejecutado
directamente por el microprocesador/microcontrolador que posea el autómata.
Memoria de almacenamiento: se trata de memoria externa que empleamos para
almacenar el programa de usuario, y en ciertos casos parte de la memoria de la tabla de
datos. Suele ser de uno de los siguientes tipos: EPROM, EEPROM, o FLASH.
Cada autómata hace subdivisiones específicas según el modelo y fabricante.
25
Figura 2.15. Memorias de un PLC.
Módulos de ampliación [20].
Los módulos de ampliación para las CPU S7-200 ofrecen un número
determinado de entradas y salidas integradas. Si se conecta un módulo de ampliación se
dispondrá de más entradas y salidas.
Módulos de Ampliación Digitales.
Los módulos de ampliación digitales reservan siempre un espacio de la imagen
del proceso en incrementos de ocho bits (un byte). Si un módulo no dispone de un punto
físico para cada bit de cada byte reservado, se pierden estos bits no utilizados y no se
pueden asignar a los módulos subsiguientes en la cadena de entradas y salidas.
Refiriéndonos a los módulos de salidas, los bits no utilizados en los bytes
reservados pueden servir de marcas internas (bits M). En cuanto a los módulos de
entrada, los bits no utilizados en los bytes reservados se ponen a cero cada vez que se
actualizan las entradas, por lo que no pueden servir de marcas internas.
Módulos de Ampliación Analógicos.
Los módulos de ampliación analógicos se prevén siempre en incrementos de dos
puntos. Si un módulo no ofrece E/S físicas para cada uno de dichos puntos, se pierden
los mismos y no se pueden asignar a los módulos subsiguientes en la cadena de entradas
y salidas.
26
Puesto que para la E/S analógicas no se prevé ningún espacio en la imagen del
proceso, no hay ninguna manera de aprovechar estas entradas y salidas no utilizadas.
Todos los accesos de E/S analógicas se establecen en el mismo instante de ejecutarse la
operación.
Opciones de comunicación.
Siemens ofrece dos opciones de programación para conectar el PC al S7-200, a
saber: una conexión directa vía un cable PPI multimaestro, o bien un procesador de
comunicaciones (CP) con un cable MPI.
El cable de programación PPI multimaestro es el método más usual y más
económico de conectar el PC al S7-200. Este cable une el puerto de comunicación del
S7-200 con el puerto serie del PC. El cable de programación PPI multimaestro también
se puede utilizar para conectar otros dispositivos de comunicación al S7-200.
2.2.5.3 . Variables de estado.
Para caracterizar el estado de un automatismo, en ocasiones, no basta con
conocer solamente el valor de las variables de entrada, necesitamos, además, conocer el
estado de un conjunto de variables (variables de estado) que nos permitan “prever” cuál
será la evolución del automatismo en función de los cambios ocurridos en las variables
de entrada.
2.2.5.4 . Señal binaria, estado de señal.
El autómata consulta el valor de sus entradas según dos estados:
Existe tensión.
No existe tensión.
A partir de estos datos y según el programa activa o desactiva los aparatos
conectados a sus salidas.
En ambos casos nos encontramos con una clara y diferenciada situación de los
estados, conocida como:
27
Estado de señal “0” → No existe tensión → Desactivado.
Estado de señal “1” → Existe tensión → Activado.
Estos dos estados de señal son los dos valores diferentes que puede tomar una
señal binaria (señal de valor doble).
2.2.5.5 . Conceptos de bit, byte y palabra.
Bit: Unidad del símbolo binario, solamente puede tomar los valores “0” y “1”.
En ocasiones, el bit es insuficiente para definir determinados aspectos de una
automatización. Debiendo recurrir a conjuntos formados por varios símbolos binarios
(byte).
Byte: Conjunto de 8 símbolos binarios, es decir, el byte tiene una longitud de 8
bits, cada uno de los cuales puede tomar cualquier valor entre 0 y 1.
Palabra: En un PLC los bits se asocian en grupos. Como se ha dicho, 8 bits se
denominan byte. Y cada bit en dicho grupo está exactamente definido por una posición
propia que tiene una dirección específica. Un byte tiene una dirección de byte y
direcciones de bit 0...7. Un grupo de 2 bytes se denomina palabra. Este sistema de
numeración se denomina binario y tiene como base 2.
En un PLC una palabra permite representar valores numéricos de -32768 a
+32767.
Se ha convenido que el bit con el peso 215 señaliza números negativos (si
aparece un “1” en la posición 215, el número en cuestión es negativo).
2.2.5.6 . Instrucción de control [21].
Una instrucción de control constituye la menor unidad dentro de un programa de
usuario PLC. Una instrucción consta de operación y operando.
28
Figura 2.16. Instrucción de control.
Operación.
Determina qué función debe ejecutarse a la hora de tratar una instrucción de
control (¿Qué hay que hacer?).
Operando.
Incluye la información necesaria para una instrucción de control. El operando
consta de identificador de operando y de un parámetro.
Figura 2.17. Partes del operando.
El identificador define el área del PLC. Aquí se está realizando algo, por
ejemplo una entrada (I).
El parámetro es la dirección del operando. Consta por ejemplo de dirección de
byte y de bit.
Estructura de un operando.
29
Figura 2.18. Estructura de un operando.
2.2.5.7 . Direccionamientos.
Direccionamiento de entradas y salidas
En primer lugar el autómata utiliza un operando distintivo:
I para denominar entradas.
Q para denominar salidas.
Junto con el distintivo de entrada o salida aparece el parámetro 0.4, 1.2 ó 4.7. El
parámetro consiste en una combinación:
0., 1. ó .4. → Byte.
.4, .2 ó .7 → bit.
Direccionamiento de bytes.
El direccionamiento de bytes es similar al de bits, pero en este caso solo se
utiliza el identificador de parámetro, seguido de la letra B (byte) más la dirección de
byte. De este modo podemos acceder a distintos bits con una sola “llamada”:
Figura 2.29. Direccionamiento de bytes.
Utilizando el formato de dirección de byte se puede acceder a los datos de
numerosas áreas de la memoria de la CPU (V, I, Q, M, S y SM) en formato de bytes,
palabras o palabras dobles. La dirección de un byte, de una palabra o de una palabra
doble de datos en la memoria de la CPU se indica de forma similar a la dirección de un
bit.
30
2.2.6. Sensores [22].
Los sensores son transductores (convierte un tipo de energía a otra) que miden
cierto tipo de energía, la energía detectada se convierte en impulsos eléctricos que son
captadas por las máquinas de control. Esta información la utilizan los operadores
lógicos o bien puede ser analizada por un ser humano.
2.2.6.1. Magnitudes y medidas.
Una magnitud es una propiedad física susceptible de ser medida. Por ejemplo:
temperatura, presión, velocidad, corriente, etc.
En el mundo físico existen seis tipos de magnitudes:
Mecánicas (Ejemplo: velocidad, fuerza, presión)
Térmicas (Ej.: temperatura, cantidad de calor)
Magnéticas (Ej.: intensidad de campo magnético, flujo)
Eléctricas (Ej.: tensión, corriente)
Ópticas (Ej.: color, intensidad luminosa)
Moleculares o químicas (Ej.: concentración de una sustancia, acidez)
Medir es comparar la cantidad (de una magnitud) con su respectiva unidad, con
el fin de averiguar cuántas veces la segunda está contenida en la primera.
2.2.6.2 Características deseables de los transductores.
Exactitud: Indica la capacidad de un sensor o un instrumento de medida para
dar lecturas que se aproximen al verdadero valor de la magnitud medida.
Se considera que el verdadero valor es el que se obtendría si la magnitud se
midiera con un método ejemplar.
31
Precisión: Para poder comparar varios sensores entre sí en cuanto a su exactitud,
se introduce el concepto de clase de precisión. Todos los sensores de una misma clase
tienen el mismo error en la medida.
Rango de funcionamiento: El sensor debe tener un amplio rango de
funcionamiento y debe ser exacto y preciso en todo el rango.
Velocidad de respuesta: El transductor debe ser capaz de responder a los
cambios de la variable detectada en un tiempo mínimo. Lo ideal sería una respuesta
instantánea.
Calibración: El tiempo y los procedimientos necesarios para llevar a cabo el
proceso de calibración deben ser mínimos. Además, el sensor no debe necesitar una
recalibración frecuente. El término desviación se aplica con frecuencia para indicar la
pérdida gradual de exactitud del sensor que se produce con el tiempo y el uso, lo cual
hace necesaria su recalibración.
Fiabilidad: No debe estar sujeto a fallos frecuentes durante el funcionamiento.
Resolución: Es el menor cambio en la variable del proceso capaz de producir
una salida perceptible en el instrumento. Se expresa en general como un porcentaje del
Límite Superior de medición del instrumento.
2.2.6.3. Clasificación de los sensores [23].
Según el aporte de energía:
Moduladores o activos; ejemplo: Resistencia variable con la temperatura (RTD).
Generadores o pasivos; ejemplo: Termopares, sensores fotovoltaicos (células
solares)
Según la magnitud a medir:
De temperatura, de presión, de fuerza, de desplazamiento, de velocidad, de
aceleración, de humedad, y de un sin fin de magnitudes.
32
Según el modo de funcionamiento:
De deflexión, ejemplo: En un dinamómetro
De comparación, ejemplo: Una balanza manual.
Según el parámetro variable:
Resistencia, capacidad, inductancia, tensión, corriente, etc.
Según la señal de salida:
Analógicos
Digitales
A continuación se describirá los tipos de sensores de acuerdo a dos criterios,
primero con el criterio de que la señal eléctrica generada es de tipo analógica o digital y
segundo, el tipo de variable física medida, ya que para realizar la automatización de un
proceso productivo a través de un PLC se requiere conocer si se trata de una señal
análoga o digital.
a)
Sensores Analógicos.
Un sensor analógico es aquel que puede entregar una salida variable dentro de
un determinado rango.
Los transductores analógicos proporcionan una señal analógica continua, por
ejemplo voltaje o corriente eléctrica. Esta señal puede ser tomada como el valor de la
variable física que se mide, (ver figura 2.20).
Figura 2.20. Señal de un sensor analógico.
33
El sensor analógico debe poseer ciertas propiedades indispensables como:
Calibración, rango de funcionamiento, confiabilidad, velocidad de respuesta,
exactitud precisión, sensibilidad, linealidad entre otros. Esto con el fin de que el control
de la variable que se mida, se lleve a cabo de la mejor manera y en el menor tiempo
posible.
Sensores de Posición Lineal [24].
Los transductores de posición se utilizan para determinar la posición de un
objeto con respecto a un punto de referencia. Las posiciones pueden ser lineales o
angulares.
Como transductor de posición tenemos a un potenciómetro, estos se conocen
como transductores resistivos de desplazamiento, y pueden medir tanto movimiento
lineal como rotacional.
Los transductores lineales funcionan como divisores de tensión que modifican su
relación en función del desplazamiento que experimenta su cursor. El desplazamiento
que pueden alcanzar va de 10 a 300 mm con linealidades comprendidas entre ±0,05% y
±1%.
Los del tipo linear varían su valor en forma constante (linealmente), ver la figura
2.21.
Para poder acondicionar la señal proveniente del transductor, se colocan
módulos electrónicos externos que proporcionan señales 0 - 20mA y de 4 - 20mA.
Figura 2.21. Sensor de posición lineal [25].
34
Aplicación de los sensores de posición.
Cuando la distancia que se va a medir no supera algunos metros, se utiliza un
potenciómetro acoplado sobre un eje roscado, cuyo movimiento determina la posición
del elemento móvil cuya posición se quiere medir.
Sensores de Temperatura.
La obtención de medidas de temperatura, es de las más frecuentes y de mayor
importancia en la automatización industrial, es por esto que se vuelve cada vez más
importante tener una comprensión clara de los distintos métodos de medida de esta
variable, para lograr que el sistema sea el óptimo.
Dentro de los sensores empleados para la medida de la temperatura, están los
basados en resistencias térmicas y bimetales.
a)
Resistencia Térmica.
Lo constituyen las RTD (Resistance Temperature Detector) o PT100 basadas en
la dependencia de la resistividad de un conductor con la temperatura, están
caracterizadas por un coeficiente de resistividad positivo PTC (Positive Termal
Coefficient). También lo son las NTC (Negative Termal Coefficient), que se llaman
termistores y están caracterizadas por un coeficiente de temperatura negativo.
b)
Bimetal.
Se tiene que algunos sensores de temperatura empleados en la automatización
industrial, funcionan con base a una pieza formada por dos metales con distinto
coeficiente de dilatación térmica, estos se encuentran fuertemente unidos, esta pieza
comúnmente se conoce como Bimetal. La idea de unir y utilizar estos dos metales
consiste en exponerlos a cambios de temperatura, de tal manera que los metales se
expanden o contraen de manera que forman un arco uniforme. Lo común es que la
unión Bimetal emplee metales con similares módulos de elasticidad y espesor.
35
Termopar.
El termopar o termocupla, este sensor se basa en el efecto de la circulación de
una corriente en un circuito formado por dos metales diferentes, cuyas uniones se
mantienen a distinta temperatura (unidos en un extremo y abierto en el otro), producen
un pequeño y único voltaje según la temperatura, como se ejemplifica en la figura 2.22.
Figura 2.22. Principio del termopar [26].
El fenómeno es debido a dos efectos: (Peltier y Thomson).
El efecto Peltier provoca la liberación o absorción de calor en la unión de dos
metales distintos cuando circula una corriente a través de la unión.
El efecto Thomson consiste en la liberación o absorción de calor cuando una
corriente circula a través de un metal homogéneo en el que existe un gradiente
de temperatura.
La tensión que pasa por el extremo abierto es función de la temperatura de la
unión de los metales utilizados. La unión del termopar nos proporciona una Tx
(temperatura desconocida: ‘unión de medida’), en el extremo abierto se tiene Tref
(temperatura fija conocida: ‘unión de referencia’) y midiendo el valor de V por medio
de un voltímetro, se puede calcular el valor de Tx mediante la ecuación:
36
Dado que los voltajes que generan los diferentes tipos de termocuplas, están
estudiadas y documentadas, es posible obtener tablas que asocian un voltaje
determinado con una temperatura, por lo que en aplicaciones prácticas se utilizan tablas
de calibración.
Figura 2.23. Termopar utilizado en el proyecto [27].
Clasificación de los termopares [28].
Estos dispositivos, se dividen o se clasifican con respecto a su forma
constructiva, básicamente si son metálicas o no, dentro de las metálicas se encuentran
las de tipo E, J, K y T, se utilizan para temperaturas hasta de 1000°C y los no metálicos
como los tipos S, R, B; ya que, se fabrican de distintos metales o aleaciones se utilizan
para temperaturas de hasta 2000°C, con el objetivo de abarcar mayores rangos de
medición de temperatura, los más comunes para aplicaciones industriales se muestran
en la Tabla 1 , es importante mencionar que para cada tipo de termopar se encuentran
hojas de datos que facilitan y orientan la interpretación del valor obtenido por el
dispositivo.
Tabla 1.- Clasificación y rangos de medición de los termopares más comunes.
37
Termopar
Tipo B
Tipo C
Material
Rangos de
medición(°C)
Platino6%/Rodioplatino30%/rodio
Tungsteno 5%/RenioTungsteno26%/renio
Sensibilidad(µV/°C)
38 a1800
7.7
0 a 2300
16
Tipo E
Cromo – Constantan
0 a 982
76
Tipo J
Hierro - Constantan
0 a 760
55
Tipo K
Cromo - Aluminio
-184 a 1260
39
0 a 1593
11.7
0 a 1538
10.4
-184 a 400
45
Platino13%/RodioTipo R
platino
Platino10%/Rodio-
Tipo S
Tipo T
platino
Cobre -Constantan
Aplicaciones industriales.
Todo tipo de control de temperatura en los procesos industriales. En aplicaciones
industriales donde se requiera detectar temperaturas muy elevadas, los termopares se
protegen con vainas de metal y cerámicas.
Código de Colores.
El propósito es establecer uniformidad en la designación de los termopares y
cables de extensión, por medio de colores en sus aislamientos e identificar su tipo o
composición así como su polaridad, ver figura 2.24.
38
Figura 2.24. Código de colores de termopares y cables de extensión [29].
b)
Sensores Digitales.
Un sensor digital es aquel que entrega una salida del tipo discreta. Es decir, que
el sensor posee una salida que varía dentro de un determinado rango de valores, pero a
diferencia de los sensores analógicos, esta señal varía de a pequeños pasos preestablecidos (cuantificados).
Por ejemplo consideremos un botón pulsador, el cual es uno de los sensores más
básicos. Posee una salida discreta de tan solo dos valores, estos pueden ser abiertos o
cerrados.
39
Los sensores discretos más comúnmente usados entregan una salida del tipo
binaria las cuales poseen dos estados posibles (0 y 1). De aquí en adelante asumiremos
que una salida digital es una salida del tipo binaria.
Una de las principales informaciones que es necesario extraer de un proceso
determinado es la presencia o ausencia de un objeto, al paso por un punto determinado,
el contaje de número de piezas que pasan, etc.
Los sensores digitales utilizados en el proyecto son de dos tipos:
Microrruptores.
Finales de carrera.
Microrruptores.
Son elementos que funcionan como un pulsador, cuya función consiste en
determinar la posición o el estado de un proceso automático. Los tipos de contacto
pueden ser NC (Normalmente cerrado) y NO (Normalmente abierto).
Generalmente son muy precisos, con una excelente respuesta de actuación y con
diversos tipos de actuadores (émbolos de aguja, de palanca, compactos, flexibles,
rígidos etc.).
Finales De Carrera.
El final de carrera o sensor de contacto (también conocido como "interruptor de
límite") o limit swicht, son dispositivos eléctricos, neumáticos o mecánicos situados al
final del recorrido de un elemento móvil, con el objetivo de enviar señales que puedan
modificar el estado de un circuito. Internamente pueden contener interruptores
normalmente abiertos (NA), cerrados (NC) o conmutadores dependiendo de la
operación que cumplan al ser accionados. Generalmente estos sensores están
compuestos por dos partes: un cuerpo donde se encuentran los contactos y una cabeza
que detecta el movimiento, ver figura 2.25.
40
Figura 2.25. Sensor final de carrera.
2.2.7. Electrónica.
Variador de frecuencia [30].
Los variadores electrónicos varían directamente la velocidad del motor.
El motor de inducción basa su funcionamiento en la acción de un flujo giratorio
producido en el estator (bobinado Primario). Éste flujo corta los conductores del
bobinado del rotor (bobinado secundario) e induce fuerzas electromotrices, dando
origen a corrientes en los conductores del rotor.
Como consecuencia de esto se originan fuerzas electrodinámicas sobre ellos
haciendo girar el rotor en el sentido del campo. La velocidad del flujo giratorio es:
N= número de revoluciones por minuto.
F = frecuencia en Hz.
P= pares de polos del motor
41
Variación de la frecuencia de alimentación del motor.
Figura 2.26. Diagrama de bloques de un variador de frecuencia [31].
Al ser el motor asíncrono una máquina donde la velocidad depende de la
frecuencia, al modificar ésta, se consigue variar la velocidad.
42
Los sistemas electrónicos que transforman la frecuencia de la red en otra
frecuencia variable en el motor, se denominan sistemas inversores.
Éstos están formados por:
Un rectificador: que transforma la corriente alterna en corriente continua. Un
filtro formado por bobinas y condensadores, que tienen como finalidad proporcionar a
la entrada del inversor una tensión prácticamente continua, Sin rizado.
Un inversor que transforma tensión C.C. Obtenida a la salida del bloque
rectificador en tensión alterna, de frecuencia diferente a la de la red.
El circuito de control, es un circuito electrónico que se encarga de generar las
tensiones de control y de referencia y, en función de éstas, abrir y cerrar los tiristores al
ritmo que impone la frecuencia de la tensión de referencia. Este sistema permite obtener
una amplia gama de frecuencias y niveles de tensión en el motor, y por tanto diferentes
velocidades.
43
CAPÍTULO III
3.
3.1.
CARACTERÍSTICAS BÁSICAS DE LA MÁQUINA INYECTORA DE PVC.
Descripción del sistema de la máquina inyectora de pvc [32].
3.1.1. Máquina Desma DE00.
La máquina DESMA se utiliza para la inyección de suelas de plástico a calzado
con cortes de cuero, textil o plástico.
La máquina está diseñada para la inyección de materiales termoplásticos como el
P.V.C., este cambia su estado sólido a líquido gracias a la elevación de temperatura por
medios eléctricos y a la fricción que se produce en el interior de la unidad de inyección
debido a la rotación del tornillo helicoidal. Una vez líquido, el P.V.C. es empujado por
el pistón de inyección hacia un molde.
Estas máquinas se utilizan para la producción de calzado, mediante el
procedimiento de colocar cortes de lona, sintéticos o cuero en hormas e inyectar con
materiales plásticos (P.V.C.) llenando las cavidades de los moldes obteniendo el
producto en talla y modelo deseado (ver figura 3.1).
Figura 3.1. Desma DE00.
44
3.1.2. Datos técnicos.
Datos generales
Número de unidades de 2
cierre
Presión operativa
280 bar
sistema hidráulico
Presión operativa aire
10 bar
comprimido
Consumo de aire con
5 m3/h
10/seg tiempo de ciclo
Poder calorífico
18 KW
instalado
Unidad de cierre
Dimensiones del
400x200 mm
molde/estándar
Carrera de horma
120 mm
Fuerza para mantener
60 KN
cerrada la horma
Altura de ajuste de la
333/383/433mm
horma
3.2.
Grupo de inyección
Longitud del tornillo
18 L/D
Volumen por inyección
495cm3
Presión de inyección
700 bar
Carrera del tornillo
210 mm
Velocidad del tornillo
25-280 rpm
Grupo hidráulico
Caudal por la bomba
90 cm3/U
Presión de la bomba
Potencia del motor de la
bomba
Capacidad del tanque
315 bar
10 HP
1088 L
Partes de la máquina inyectora de pvc.
La máquina se compone de una mesa giratoria ocupada con 2 estaciones de
inyección, un grupo de inyección, un grupo hidráulico y un armario de control eléctrico.
3.2.1. La mesa giratoria.
La mesa giratoria equipada con 2 estaciones de inyección, es una sólida
construcción totalmente de acero. Una transmisión Electroneumática, accionada a través
de un cilindro de doble efecto hace girar la mesa en un medio ciclo dirigido
automáticamente a la siguiente posición de inyección mediante el mecanismo de
engranaje cremallera (cremallera conectada al vástago del cilindro) y por medio de otro
cilindro de doble efecto completa el ciclo situando en la siguiente estación de inyección.
Cada desplazamiento de la mesa se limita adicionalmente durante el recorrido
por medio de un freno neumático, el cual se suelta una vez completado el movimiento.
La presión del freno se controla por medio de una válvula reductora de presión
(figura 3.2. N.-3), la cual se encuentra situada junto con una válvula magnética en la
45
base de la máquina. Un manómetro allí situado (N.-.6) indica la presión, la cual debe
ascender a 2,5 atm. El freno ha de controlarse continuamente (diariamente) poniéndose
especial cuidado que los forros no contengan grasa.
En el diagrama de la figura 3.2, se observa los componentes que conforman el
sistema de freno según su numeración.
Componentes del sistema de freno neumático.
1.- Conexión principal de aire - Válvula reductora
2.- Tanque de aire
3.- Válvula reductora - Cilindro del freno
4.- Válvula reductora - Pre y postpresión
6.- Manómetro - Cilindro del freno
10.- Válvula magnética - Cilindro del freno
12.- Cilindro del freno
26.- Conducción principal de aire
28.- Manómetro para la entrada principal de aire.
Los movimientos de los componentes del molde (horma, mole, pistones, piezas
de puntera) se producen automáticamente. De la misma manera en el diagrama de la
figura 3.2, se muestra los componentes del sistema de molde según su numeración.
Componentes neumáticos del molde.
9.- Manómetro - Pre y postpresión
13.- Cilindro de cierre de los aros de molde
14.- Cilindro de cierre de los aros de molde
46
15.- Cilindro del molde de suela
16.- Cilindro de la horma
17.- Cilindro de la puntera
18.- Embrague para aireación
19.- Válvula de bloqueo - Agua de condensación
20.- Válvula de bloqueo de la estación
21.- Distribuidor de energía.
22.- Distribuidor de aire - Horma
23.- Distribuidor de aire - Molde de suela
24.- Distribuidor de aire - Puntera
25.- Distribuidor de aire - Aros de molde
27.- Conducción de aire
Figura 3.2. Circuito de freno neumático.
47
Desconexión automática del proceso de inyección.
La desconexión automática del proceso de inyección, (figura 3.3. N.-3) se
produce a través de un micro conmutador instalado debajo de cada estación y accionado
por el cilindro de trabajo por medio de una palanca basculante.
Para obtener un funcionamiento perfecto de esta desconexión, es necesario que
la válvula reductora de presión colocada junto a cada cilindro de trabajo se ajuste según
el tamaño de los zapatos. Para ello, puede tenerse en cuenta la siguiente regla:
Según tamaño:
Presión en la válvula reductora:
Hasta 26
4-5 kg/cm2
27 al 32
5-6 kg/cm2
33 al 38
6-7 kg/cm2
39 al 43
7-8 kg/cm2
44 al 47
8-9 kg/cm2
Figura 3.3. Desconexión automática del proceso de inyección.
Para ello es necesaria una entrada de presión constante de 12 kg/cm2 regulada a
través de la válvula reductora de presión instalada en la base de la máquina (figura 3.2,
N.- 1) e indicada a través del manómetro dispuesto al efecto (N.- 28).
48
El manómetro situado a la izquierda del cilindro de trabajo indica la prepresión o
la postpresión. En el caso de que con las presiones antes mencionadas no se obtengan
suelas impecables, ha de elevarse la presión si se emplea material con malas
propiedades de fluidez o reducirse si el material fluye bien.
La presión de desconexión debe ser tan grande como lo exija el moldeó
impecable de la suela.
Los datos de presión indicados son solamente orientativos y pueden variarse de
acuerdo con el tipo de artículo y las características de la suela.
Movimiento de las hormas.
El movimiento de las hormas, se produce a través de una palanca acodada
accionada por un cilindro, cuyo punto de apoyo superior está afirmado en la pared
posterior del soporte (figura 3.4. N.-1). Al bajar la horma, la palanca queda presionada
por una presión inicial, la cual se origina mediante el contacto de un tornillo situado en
la parte frontal (N.-2 y 3). Al estar la palanca en tensión, el movimiento de la misma
queda limitado por un tornillo de tope (N.-5), situado de forma que evita que la palanca
sobrepase el punto muerto. Al bajar la horma, se produce un ruido suave que confirma
la posición final del sistema de palanca acodada.
Figura 3.4. Movimiento de la horma.
Las piezas de recepción de las hormas (cabezas giratorias) que se encuentran en
cada estación han sido reguladas en altura de manera que una vez ajustado un molde
puede éste colocarse en la estación que se desee. Presupuesto para ello lo constituye el
49
hecho de que la altura regulada en fábrica de 333 mm (medidos con la cabeza giratoria
bajada desde la superficie de reposo del molde hasta la superficie inferior de la cabeza
giratoria), no se altere (ver figura 3.5).
Figura 3.5. Horma en su posición más baja. Sistema de palanca acodada en tensión.
Calefacción de los moldes y las hormas.
La calefacción de los moldes y las hormas se regula a través de reguladores de
temperatura colocados a los lados del soporte. Para cada componente del molde
(hormas, aros, molde de suela y molde de puntera) se ha dispuesto un regulador, de
forma que cada uno de los componentes puede regularse independientemente de los
otros. Debajo del botón de regulación del regulador hay una escala graduada que indica
la temperatura deseada (1=escalón de calefacción más bajo; I=calefacción no
interrumpida; 0=regulador desconectado).
En la mayoría de los casos, no es necesario calentar el molde de suela y los aros
del molde, ya que a través del material inyectado se mantienen de forma constante a una
temperatura de 50-70 grados C. Al comenzar el trabajo pueden conectarse los
reguladores y desconectarse una vez alcanzada la temperatura antes mencionada.
3.2.2. El grupo de inyección
El grupo de inyección, proporciona al material cualidades de inyectabilidad y
dirigido electro-hidráulicamente lo inyecta en el molde.
La presión de servicio se regula individualmente mediante válvulas reguladoras
de presión.
Para el proceso de inyección han de observarse los siguientes factores:
50
a) Velocidad de avance y retroceso del grupo de inyección.
b) Presión de inyección y velocidad de inyección.
c) Tiempo de postpresión.
d) Presión dinámica o de plastificación.
e) Calefacción del cilindro del tornillo.
f) Dosificación.
g) Refrigeración de la zona de entrada del material.
La regulación de estos factores depende del tipo de calzado, relieve del grabado,
características del material, etc.
a)
La velocidad da avance y retroceso del grupo de inyección.
Se origina a través del cilindro (figura 3.6. N.-11) y se regula a través del
distribuidor magnético (N.-4), determinándose dicha velocidad a través de bobinas de
reacción (N.-8) cuyo transcurrido de perforación es fijo, es decir, no regulable. En el
caso de que produjeran trastornos en la velocidad de avance y retroceso del grupo
quizás fuera necesario limpiar las bobinas magnéticas.
b)
Presión de inyección y velocidad de inyección.
Para la inyección, actúa el tornillo como un pistón. La presión necesaria la
suministra el cilindro (figura 3.6. N.-10) dirigido por la válvula reguladora de presión
(N.-5). Delante está la bobina magnética (N.-7) con la cual se regula la velocidad de
inyección. Esta bobina ofrece la posibilidad (con presión constante e uniforme en el
cilindro) de variar la velocidad de inyección. (Para ajustar la bobina retírese la caperuza
de protección, aflójese la contratuerca y regúlese la bobina en el hexágono).
Para la fabricación de calzado con suelas completamente de plástico (calzado de
calle, deportivo, de trabajo) se trabaja con una presión de inyección entre 10 y 20 atms y
así mismo la velocidad de inyección es bastante alta, al fabricarse zapatillas con suelas
51
prefabricadas, es necesario reducir la presión a unas 5 atms y también es necesario
reducir la velocidad de inyección.
La presión de inyección la indica el manómetro (N.-13) que se encuentra en el
cilindro (N.-10). Para ello es necesario que la válvula de bloqueo situada debajo del
manómetro se abra por medio de la rueda de mano y se cierre una vez que se haya
regulado la presión con el fin de proteger el manómetro de sobrecargas constantes.
El control de la presión de inyección debe efectuarse estando la tobera de
inyección cerrada, ya que de otra manera se producen mediciones falsas.
Figura 3.6. Circuito hidráulico.
52
c)
Tiempo de postpresión.
Al terminarse el proceso de inyección, la cabeza de inyección queda un instante
apoyada en el molde con el fin de evitar que el material inyectado refluya del molde.
Este tiempo se denomina tiempo de postpresión y se regula en el armario de control
mediante el reloj dispuesto al efecto.
Durante este tiempo se produce la plastificación y el tornillo transporta el
material hacia delante y a través de la presión que se origina en la cabeza de inyección
adquiere la tendencia de retroceder plastificando. Este retroceso origina asimismo una
contrapresión del cilindro (figura 3.6. N.-10) la cual se denomina presión dinámica del
tornillo.
d)
La presión de plastificación o presión dinámica.
La presión dinámica es el factor más importante para conseguir una producción
sin contratiempos.
La calefacción del cilindro del tornillo no conseguiría por sí sola calentar el
material de PVC que es un mal conductor del calor, en un corto espacio de tiempo. La
temperatura no penetraría en toda la cantidad de material. Sin embargo, la calefacción
adicional que representa la fricción originada por la presión dinámica, calienta el
cilindro del tornillo y convierte al material plástico en un estado de alta fluidez que lo
hace adecuado para ser inyectado. Según las características del material y su viscosidad,
así ha de regularse la presión dinámica del tornillo.
Atención: La presión dinámica debe ser solamente, lo bastante alta como para
permitir que el tornillo después de cada proceso de inyección vuelva a su posición
retrasada y allí termine su rotación.
Si el tornillo continuara girando ininterrumpidamente, se produciría a través de
la fricción un sobrecalentamiento del material, corriéndose entonces el peligro de que el
mismo se queme, con lo cual se dañarían las cualidades de resistencia a la abrasión del
mismo.
53
e)
Calefacción del cilindro del tornillo.
La calefacción del cilindro del tornillo, se origina a través de elementos de
calefacción colocados alrededor del cilindro y divididos en 4 zonas.
Los elementos de calefacción están controlados a través de los instrumentos de
medición y regulación colocados de forma bien visible en el armario de control. Dado
que el PVC exige temperaturas diferentes por depender del número y tipo de
estabilizadores que contenga, es necesario exigir estos valores de los suministradores de
PVC. Normalmente la temperatura oscila entre 165 y 180°C. Si se produce un
sobrecalentamiento exagerado del material, ha de comprobarse la presión dinámica del
tornillo.
f)
Dosificación.
La dosificación, ha de regularse de acuerdo con la mayor cantidad de material
necesaria, es decir, el tornillo plastifica siempre la cantidad de material que el zapato
más grande necesita. Esta cantidad se aumentara ligeramente para asegurar un llenado
completo del molde. La figura 3.7 muestra la instalación de dosificación, donde los
interruptores de recorrido E5 y E 7, limitan la carrera de la cabeza de inyección.
Figura 3.7. Instalación de dosificación.
54
El movimiento de retroceso, en lo que al tornillo se refiere, pone en acción un
anillo fijo (figura 3.7, N.-1) con una espiga (N.-2), la cual exteriormente acciona un
interruptor final (N.-3) con lo cual termina la plastificación.
La espiga se puede regular lateralmente y aumenta o reduce la plastificación
según el principio anteriormente descrito.
g)
Refrigeración de la zona de entrada del material.
La refrigeración de la zona de entrada de material, se refiere a la parte del grupo
de inyección en la cual entra el material plástico procedente del embudo de llenado. Se
necesita la refrigeración por una parte para evitar un reblandecimiento prematuro del
material con lo cual se atascaría la zona de entrada y por otra parte para evitar una
transmisión de calor a la atmósfera.
La conexión para la entrada y salida del agua puede verse en la figura 3.8.
Figura 3.8. Refrigeración de la zona de entrada del material pvc.
3.2.3. El grupo hidráulico.
El grupo hidráulico produce la presión de servicio necesaria para los distintos
componentes del grupo de inyección.
55
El grupo lleva instalado un acumulador que permite trabajar con una bomba
relativamente pequeña. En los tiempos muertos, la bomba llena el tanque del pistón del
acumulador contra la presión de la botella.
Por esta razón, puede sacarse en poco tiempo una gran cantidad de aceite a
presión del tanque del pistón.
La dirección de giro de la bomba está indicada por medio de una flecha en la
placa del tanque y en la cubierta de la bomba. La botella del acumulador se llena de
nitrógeno antes de comenzarse a trabajar.
Como aceite hidráulico, debe usarse solamente aceite de marca HL 46 o HLP46,
con una viscosidad de 46 c.St a 40ºC. Evítese la mezcla de aceites distintos, ya que
pueden descomponerse químicamente y originan la formación de decantamientos.
El nivel del aceite debe encontrarse dentro de la mirilla superior (figura 3.9. N.22) y debe controlarse de nuevo al conectarse los equipos.
Figura 3.9. Unidad Hidráulica.
Si se han de efectuar reparaciones dentro del tanque del aceite o para limpiar el
filtro de succión, se vacía el tanque hasta la mirilla inferior. El llenado de aceite
asciende a 200 litros.
56
En condiciones normales de trabajo, la temperatura del aceite es de 40-60 °C,
pero en ningún caso debe sobrepasar los 70°C. El teletermómetro (figura 3.9. N.-9)
indica la temperatura del aceite.
Con temperaturas por debajo de los 15 °C, es aconsejable trabajar con el grupo
hidráulico caliente al comenzar el trabajo.
Tan pronto como la bomba comienza a funcionar y se alcanza la temperatura
normal de servicio, se controla en el vacuómetro (figura 3.9. N.-8) la resistencia de
succión en el conducto de succión, el cual se denomina baja presión y no debe
sobrepasar 0,3 kg/cm2. En el caso de que esta baja presión esté por encima de 0,3
kg/cm2 con temperatura de servicio normal (Teletermómetro, figura 3.9. N.-9), ha de
procederse a la limpieza del filtro de succión de la bomba, ya que ello indica que el
mismo está sucio, para ello hay que limpiar los filtros.
A continuación se enumera los componentes de la unidad hidráulica, ver figura
3.10.
Figura 3.10. Grupo hidráulico.
1.- Bomba hidráulica.
2.- Motor eléctrico.
57
3.- Embrague elástico.
4.- Filtro de succión.
5.- Filtro de llenado y aireación.
6.- Válvula de conmutación, regulación de la presión de la bomba.
7.- Válvula reductora de presión. Regulación de la presión de servicio.
10.- Manómetro. Presión del nitrógeno.
11.- Manómetro. Presión del acumulador.
12.- Manómetro. Presión de servicio.
15.- Llenado del nitrógeno y válvula de bloqueo.
16.- Válvula de b1oqueo del acumulador del tanque.
17.- Válvula de bloqueo de la botella.
18.- Válvula de bloqueo del consumidor.
19.- Filtro de retorno.
20.- Aceite del acumulador.
21.- Botella de nitrógeno.
22.- Nivel de aceite.
23.- Tornillo de desagüe del aceite.
24.- Manómetro - Amortiguador.
B.- Conexión del consumidor.
R.- Conexión de retorno,
L.- Conexión del aceite de fuga.
58
LÖ.- Aceite de fuga.
N.- Conexión del nitrógeno.
Ti.- Conexión del manómetro para la bomba.
3.2.4 El armario de mando y control.
El armario de mando y control reúne en sí todos los elementos necesarios para el
funcionamiento automático del equipo. Además, ofrece la posibilidad de que cada
proceso se efectúe independientemente de los demás mediante el empleo de pulsadores.
En la parte frontal del armario se encuentran los relojes que tienen por misión la
regulación del ciclo total, postpresión, así como el tiempo de inyección (tiempo máximo
de inyección como medida de seguridad en caso de que se hayan producido averías en
el sistema de desconexión). Junto a los relojes se encuentra un amperímetro, el cual
indica la toma de corriente del motor del tornillo.
Encima de los relojes están los reguladores de temperatura, los cuales regulan
automáticamente la calefacción de las distintas zonas del cilindro del tornillo.
Todos los relays, protecciones, seguros, etc. se encuentran en la mitad inferior
del armario en una placa de montaje. Mediante lámparas de control, se indican las
distintas operaciones de la máquina ver figura 3.11.
Figura 3.11. Tablero de control DE00.
59
CAPÍTULO IV
4. MONTAJE Y PUESTA A PUNTO DE LA MÁQUINA INYECTORA DE PVC.
4.1.
Montaje mecánico.
4.1.1. Montaje de las hormas y los moldes.
El cambio de las hormas y los moldes, se empieza por aflojar la tuerca
hexagonal situada en la cabeza giratoria (figura 4.1).
Figura 4.1. Tuerca hexagonal (N.-4), para el cambio de horma.
Antes de sacar la cabeza giratoria, es necesario desenchufar el cable conectado
en el enchufe situado en el soporte. Entonces se coloca la nueva cabeza giratoria, y se
afirma con la tuerca antes mencionada.
Los moldes se fijan mediante tornillos Allen. Aflojándose estos tornillos pueden
meterse y sacarse los moldes fácilmente de su alojamiento.
La base del molde de suela está equipada con una pieza intercalada en la cual se
encuentra un tornillo cilíndrico, el cual queda aprisionado en el cierre de bayoneta que
se encuentra firmemente sujeto en la pieza de calefacción permanente del molde de
suela. Al cerrarse los aros del molde, se centra el molde de suela en su posición
correcta. Abriéndose otra vez los aros, puede sujetarse firmemente el molde de suela
mediante un tornillo Allen que se encuentra en la pieza intercalada. Si a pesar de
apretarse este tornillo no quedara fijado el molde de suela, ha de apretarse un poco más
el tornillo embutido situado junto al tornillo cilíndrico.
60
Ha de prestarse atención al hecho de que los movimientos de las hormas y la
apertura y cierre de los moldes se producen a plena presión. Por lo tanto, esta es la
entrada de presión regulada por la válvula reductora de presión que se encuentra situada
en la infraestructura de la máquina.
4.1.2. Montaje de punteras.
La instalación de punteras (figura 4.2) se cuelga con ayuda de los dos pernos
(N.-3 y 4). La pieza de sujeción (N.-8) en el eje transversal inferior, lleva la pieza de
puntera la cual queda centrada sobre el molde mediante dos pernos.
Figura 4.2. Pieza de puntera (8).
Ajuste de la pieza de puntera:
Con el molde cerrado y la horma bajada se mueve la pieza de puntera hacia
abajo.
El límite de la carrera se regula con la tuerca moleteada (N.-2) a una distancia de
aprox. 0,5-0,8 mm con relación al yugo. Mientras más grueso sea el material del
corte, menor deberá ser la distancia entre tuerca moleteada y yugo, (N.-1).
61
La pieza giratoria (N.-6) se sujeta firmemente con los dos tornillos cilíndricos
(N.-5) y se aprieta la pieza de puntera.
Si se opera la máquina a mano, ha de observarse que la pieza de puntera es la
primera que se abre y la última que se cierra.
4.1.3. Montaje de las bandas de calefacción del cilindro del tornillo.
Una transmisión correcta del calor puede únicamente garantizarse, cuando el
elemento térmico a través de la banda de tensión se encuentra uniformemente sobre el
objeto que se desea calentar. Si se efectúa un montaje defectuoso pueden producirse
sobrecalentamientos locales y daños del elemento térmico por desprendimiento
insuficiente de calor.
El elemento térmico se coloca con la banda de tensión sobre el cilindro del
tornillo, y se aprieta con los tornillos de tensión.
Después de calentado el cilindro del tornillo han de volverse a apretar los
tornillos de tensión. El vació en la banda de tensión, el cual sirve para dirigir las
conexiones eléctricas, debe encontrarse en el lugar expresamente indicado al objeto de
que las conexiones no tomen contacto con la banda de tensión (masa). De otro modo
puede producirse un cortocircuito.
4.1.4. Montaje del sistema de medición de volumen.
Figura 4.3. Montaje del sistema de medición de volumen.
62
Para el sistema de control de volumen de PVC, se diseño un mecanismo que me
permita acoplar el tornillo de inyección con el potenciómetro, (ver figura 4.3).
4.2.
Puesto a punto del circuito neumático e hidráulico.
Circuito neumático.
Se ha comprobado la presión y el flujo del aire a presión, así como su filtrado,
que nos permite garantizar la calidad del aire suministrado a los equipos neumáticos de
la instalación, para evitar averías y paradas, reducir gastos y alargar su vida útil.
Se ha revisado a fondo las fugas del circuito neumático, en especial en
conectores, acoplamientos, extensiones, actuadores neumáticos, válvulas, filtros,
medidores de presión etc.
El chequeo y puesto a punto del circuito Neumático se realizo con ayuda del
diagrama del circuito neumático de la máquina detallado en la figura 3.2.
Circuito hidráulico.
Se ha revisado el correcto funcionamiento del interruptor con flotador, el cual
desconecta la bomba en caso dado, para evitar que la bomba succione el completo
volumen de aceite del depósito.
Se ha controlado la dirección de rotación del motor de accionamiento de la
bomba antes de poner en marcha la máquina. La flecha que esta en la tapa de la bomba
indica la dirección de rotación.
Se ha realizado con la ayuda de los planos del circuito hidráulico un minucioso
chequeo para localizar daños, averías y fugas en el circuito, ver figura 3.6, de las partes
del circuito hidráulico.
4.3.
Montaje y cableado eléctrico.
En base a los requerimientos del proyecto se elaboro un listado con los equipos y
elementos necesarios, las mismas que fueron enviadas al departamento de compras.
Los principales elementos y equipos se enlistan en el Anexo IV.
63
Figura 4.4. Diseño para ubicación de elementos en el interior del tablero de mando.
64
El montaje de los elementos y equipos en el tablero, se lo hizo según la
distribución que se ilustra en las figura 4.4.
El elemento de seccionamiento de alimentación para el circuito fue montado en
el tablero eléctrico existente a un costado del tablero de control y fuerza como se indica
en la figura 4.5.
Figura 4.5. Tablero de control y fuerza.
4.3.1. Reglas y recomendaciones consideradas para el montaje.
En el instante del montaje de los elementos y equipos se tuvieron en cuenta
algunas normas y recomendaciones dadas por fabricantes. Las más importantes se
mencionan a continuación:
Todo armario y tablero eléctrico debe ser conectado a tierra de manera correcta
para dar protección tanto a operadores como a los equipos que albergue.
Para el transporte de las señales analógicas provenientes de los sensores es
recomendable el uso de cable apantallado para evitar interferencia de campos
eléctricos y electromagnéticos externos.
En todo lo referente a uniones físicas de piezas en elementos conductores es
recomendable verificar que exista un buen contacto entre éstas, ya que se podría
obtener un mal funcionamiento del sistema tanto en la parte de control como de
potencia.
65
En el variador de velocidad los cables de datos y los de poder deben ser
ubicados separadamente (para eliminar ruido por acoplamiento). Esta separación
debe ser como mínimo 20 cm.
El variador de velocidad debe tener una distancia mínima de separación de
50mm con otros elementos para lograr una buena ventilación.
4.3.2. Montaje del tablero de control.
Con respecto al montaje del tablero de control, se desarrollo de la siguiente
manera:
1.-
Se realizó los orificios para la ubicación de luces de señalización, pantalla
DELTA, pulsantes de marcha-paro y emergencia, ver figura 4.6.
Figura 4.6. Orificios para la colocación de los elementos en el panel de control.
2.-
Seguidamente se procedió con la colocación de las canaletas y la Riel DIN
estándar donde se ubicaron, (ver figura 4.7):
Riel 1: interruptores tripolares, dipolares y unipolares.
Riel 2: PLC (CPU 226) y sus accesorios como: Módulo de entrada EM 221 y
salidas EM 222 digitales, módulo de entradas para termocuplas EM 231 y
entradas y salidas analógicas EM235, además la fuente de alimentación de 24
VDC para los sensores.
66
Riel 3: relé térmico y contactores para el arranque estrella triangulo de la
bomba hidráulica, además el contactor para la calefacción de hormas.
Riel 4: relés de estado sólido para las calefacciones del tornillo de inyección y
las hormas.
Riel 5: borneras para potencia y control.
Figura 4.7. Proceso de colocación de las canaletas y el riel DIN estándar.
3.-
Por otra parte, se conectó los elementos que conforman el circuito de alimentación
para el tablero de mando de la máquina inyectora DE00, estos elementos son:
transformador de 220 AC a 220 AC para el circuito de mando, y las barras de cobre
para el circuito de potencia. Estos elementos fueron cableados mediante un conductor
calibre 2 AWG color negro, calculada en función a la capacidad de corriente que va a
trabajar la máquina, ver figura 4.8.
Se determinó el calibre de los conductores que alimentan a los elementos del
circuito de potencia, en función a la intensidad de consumo de sus elementos y con
ayuda de la tabla de calibre de conductores eléctricos que se encuentra en el Anexo V.
67
Figura 4.8. Ubicación de elementos para alimentación.
En la siguiente Tabla 2, se detalla el número de calibre para cada elemento instalado
dentro del tablero.
Calibre de conductores para los elementos de potencia de la máquina DESMA
DE00
Potencia
Intensidad
Calibre
Elemento
HP
A
AWG
Bomba Hidráulica
10
36
8
Motor Para El Tornillo
10
36
8
Resistencia De Calefacción De Horma
1.07
4
20
Resistencia De Calefacción De La Zona 1
3.54
12
14
Resistencia De Calefacción De La Zona 2
3.54
12
14
Resistencia De Calefacción De La Zona 3
3.54
12
14
Resistencia De Calefacción De La Tobera
3.54
12
14
4.-
Se realizó la conexión tanto del circuito de potencia como la de control en base a
los planos diseñados (ver en archivos de documentación técnica, área Lona de la
Empresa Plasticaucho Industrial S.A.) y siguiendo un estricto orden de numeración con
marquillas para cables y etiquetando los elementos con el fin de realizar un trabajo
detallado, ver figura 4.9.
68
Figura 4.9. Conexión del circuito de potencia y de mando dentro del tablero.
5.-
Luego se procedió al cableado de los pulsadores y las luces de señalización hacia
las borneras, así como la conexión del panel DELTA en red profibus con el PLC.
Figura 4.10. Cableado desde las borneras hacia el panel de control.
Conexión de los pines del cable para la comunicación entre HMI DELTA en red
profibus con el PLC:
Delta (Macho 9 pines).
Siemens PLC (Macho 9 pines).
Pin 2-3
Pin 3
Pin 1-4
Pin 8
Pin 5
Pin 5
Gnd
Gnd
69
Las conexiones internas entre pines del cable, están en función a la asignación
de pines del puerto de comunicación de S7-200 (ver figura 4.12) y el puerto de
comunicación del HMI DELTA (ver figura 4.11, donde: Pin 2-3 recepción de datos
(entrada +) transmisión de datos (salida +) y pin 1-4 recepción de datos (entrada -)
transmisión de datos (salida -)).
Figura 4.12. Asignación de pines del puerto de comunicación del HMI DELTA.
Cuando se selecciona Modo 3 (por RS-485), D + indica que el PIN2 y el PIN 3 está
conectado, y D- indica que el PIN 1 y PIN de 4 está conectado.
Figura 4.11. Asignación de pines del puerto de comunicación del S7-200.
6.-
Se instalo un variador de frecuencia para controlar la velocidad del motor del
tornillo de inyección. Se realizo un circuito electrónico para invertir la polaridad que me
70
permita controlar el variador por medio de PLC, ya que es un variador LS Industrial
Systems SV-S7
S7 que trabajan con polaridad
po
negativa, ver figura 4.13.
Figura 4.13. Circuito electrónico para invertir la polaridad.
Los bornes de conexión del variador LS Industrial Systems SV-S7
SV
tanto del
circuito principal
cipal como de mando se presenta en el Anexo VI.
7.-
Además se tuvo que realizar una fuente de 10 VCD, para el sensor de posición
lineal, ver figura 4.14.
Figura 4.14. Fuente de 10VCD.
8.-
Finalmente se etiqueto las lámparas, pulsadores según su función para el control,
ver figura 4.15.
Figura 4.15. Etiquetado de los elementos según su función.
71
4.3.3. Instalación del tablero.
Figura 4.16. Tablero de control antiguo y actual respectivamente.
Una vez ubicado el tablero de mando en su sitio de trabajo permanente, se
procedió a la conexión de las diferentes señales como: señales de sensores analógicos y
sensores digitales.
Todas las señales analógicas se ha recomendado conectarlas al sistema mediante
cable apantallado por ejemplo un cable Unitronic Li2YCY PiMF de 2 x 2 x 0,5.
Se utilizó un cable de 25 hilos para llevar las señales tanto de entrada como de
salida, del PLC hacia la máquina.
Figura 4.17. Tablero de mando instalado.
72
4.4.
Programación.
4.4.1. Notas sobre los micro-PLCs S7-200.
Gracias a su diseño compacto, su capacidad de ampliación, su bajo costo y su
amplio juego de operaciones, los Micro-PLCs S7-200 son especialmente apropiados
para solucionar tareas de automatización.
Capacidad de las CPUs S7-200.
La gama S7-200 comprende diversas CPUs. En el Anexo VII, se presenta una
tabla que resume las principales funciones de las CPUs S7-200.
4.4.2. Instalar y utilizar el software de STEP 7-Micro/WIN [33].
a)
Instalación de STEP 7-Micro/WIN 32.
Para instalar STEP 7-Micro/WIN 32, siga los siguientes pasos:
1.- Inserte el CD en la correspondiente unidad del PC.
2.- Haga clic en el botón “Inicio” para abrir el menú de Windows.
3.- Haga clic en Ejecutar....
4.- En el cuadro de diálogo ”Ejecutar”, teclee e:\setup (donde “e” es la letra
correspondiente a la unidad de CD–ROM) y haga clic en el botón ”Aceptar” o pulse la
tecla INTRO. Así se inicia la instalación.
5.- Siga las instrucciones que van apareciendo en pantalla hasta finalizar la instalación.
6.- Al final de la instalación aparecerá automáticamente el cuadro de diálogo Ajustar
interface PG/PC. Haga clic en el botón”Cancelar” para continuar.
7.- Aparecerá el cuadro de diálogo “Fin de la instalación”, con una de las siguientes
opciones:
• 1ª opción: Sí, deseo reiniciar mi ordenador en este momento.
73
No, reiniciaré mi ordenador más adelante.
• 2ª opción: Sí, deseo leer el archivo LÉAME ahora mismo.
Sí, deseo arrancar STEP 7-Micro/WIN 32 ahora.
b)
Configurar la comunicación utilizando el cable PC/PPI.
Vamos a configurar la comunicación entre la CPU S7-200 y el PC, utilizando
para ello el cable PC/PPI.
Conectar el PC a la CPU.
Para establecer una conexión correcta entre los dos componentes, deberemos
realizar:
1.-
Conecte el extremo RS-232 (“PC”) del cable PC/PPI al puerto de comunicaciones
de su PC (COM1 ó COM2).
2.-
Conecte el extremo RS-485 (“PPI”) del cable PC/PPI al puerto de comunicaciones
de la CPU.
Ajustar el interface.
Figura 4.18. Ajuste de interface.
74
1.- Hacer clic sobre el icono de comunicación en la barra de navegación. O en su lugar
seleccionar la opción “Tipo” dentro del menú “CPU”. La CPU que debería aparecer es:
CPU 226, en caso contrario, comprobar los valores de configuración ajustados para la
comunicación dentro de la ventana “Configurar la comunicación”.
2.- Hacer doble clic en el campo destinado a actualizar la comunicación. Con ello, la
CPU conectada debería reconocerse y registrarse automáticamente.
3.- Si la CPU no es reconocida o aparece una información relativa a que no es posible
establecer la comunicación, debemos hacer doble clic en el campo Cable PPI.
4.- En la opción Puerto PG/PC, seleccione Cable PC/PPI y presione el botón
“Propiedades”.
5.- En la carpeta PPI, ajuste:
Dirección de CPU → 0.
Timeout → 1 s.
Velocidad de transferencia → 9,6 kbits/s.
Dirección de estación más alta → 15.
6.- En la carpeta Conexión Local, seleccionaremos el puerto (interface) en el que
hayamos conectado el cable PC/PPI.
Confirmaremos los cambios realizados en cada ventana pulsando Aceptar.
c)
Utilizar el software de STEP 7-Micro/WIN.
Aspecto general.
Como se aprecia en la figura 4.19, la pantalla se divide en 4 partes
principalmente (además de los menús e iconos de acceso rápido):
A. Barra de navegación: Nos permite acceder a las opciones más comunes de forma
rápida.
75
B. Árbol de operaciones: En donde se sitúan todas las órdenes de programación
aceptadas por el autómata.
C. Ventana de resultados: en la que se visualiza el estado de la compilación del
programa, errores, etc.
D. Ventana de programación: situada a la parte derecha y dividida por Networks (líneas
de programación). En este lugar elaboraremos el programa que ha de gobernar al
PLC. Su aspecto varía según el lenguaje elegido (KOP, AWL ó FUP) y que
podremos seleccionar a través de las teclas que llevan sus mismos nombres. Hay
que señalar que el programa es capaz de traducir a cualquiera de estos lenguajes.
Figura 4.19. Partes de la pantalla del software STEP 7 MicroWin.
Introducir órdenes.
A partir de ahora todas las explicaciones versarán sobre el lenguaje KOP, por
tratarse del lenguaje más intuitivo debido a su carácter eléctrico.
76
Figura 4.20. Introducir órdenes.
El programa presenta varias maneras de introducir contactos, bobinas o cuadros:
Desde el Árbol de direcciones, abriendo las distintas carpetas existentes dentro
de Operaciones.
O bien a través de los iconos que aparecen como marcados en el dibujo como:
1. contactos: para insertar entradas.
2. Cuadros: para insertar funciones ya programadas (contadores, temporizadores,
etc.).
3. Bobinas: para insertar salidas.
Una vez introducido el elemento seleccionado, deberemos darle nombre: para
ello deberemos colocarnos en los interrogantes situados en la parte superior del
elemento y teclear la estructura explicada con anterioridad para entradas y salidas.
77
Ayuda.
Para acceder a él, basta con seleccionar el objeto del que se quiere obtener la
ayuda y presionar F1 sobre el teclado.
Introducir comentarios.
Podemos introducir comentarios dentro de cada segmento que faciliten la
interpretación del programa:
El editor de comentarios se dividen en:
1. Título del segmento, se visualiza en pantalla.
2. Comentario, no aparece en pantalla, para poderlo observar deberemos:
Realizar doble clic sobre el segmento/Network correspondiente.
bien imprimir el programa, especificando que se impriman dichos comentarios.
Figura 4.21. Introducir comentarios.
78
Direccionamiento simbólico.
Hasta ahora hemos editado el programa del PLC utilizando operandos en el
“idioma del PLC” (I 0.0, Q 0.0, etc.). Sin embargo, con un programa muy largo, este
tipo de operandos dificulta su lectura y comprensión. Sería muy útil poder trabajar con
las denominaciones de los interruptores o con un texto explícito, es decir, en lugar de I
0.0 utilizar “pulsador de marcha”...
Para ello, hemos de recurrir al direccionamiento simbólico, al cual podemos
acceder a través de la Barra de navegación o bien recurriendo a las opciones del menú
Ver, seleccionando en ambos casos la opción Tabla de símbolos.
Con ello obtendremos una ventana para editar la tabla de símbolos.
Bajo “nombre” introduciremos lo que luego se visualizará como texto explícito.
Bajo “direcciones” se introducen los operandos que deben ser sustituidos por los
nombres simbólicos.
Bajo “comentario” podemos introducir un texto explicativo.
Para que tenga efecto, no deberemos olvidar guardar el trabajo realizado.
Figura 4.22. Como introducir tabla de símbolos.
79
Finalmente, debemos activar el direccionamiento simbólico. Para ello, a través
del menú Ver seleccionaremos la opción Direccionamiento simbólico:
Figura 4.23. Direccionamiento de símbolos.
Compilar-ejecutar.
A continuación explicaremos la secuencia a seguir para una correcta transmisión
y ejecución del programa diseñado.
1.-
En primer lugar compilaremos el programa, con la finalidad de depurar posibles
“errores ortográficos”. El resultado de la compilación aparecerá en la Ventana de
resultados. Si existe algún error deberemos subsanarlo, en caso contrario pasamos al
siguiente punto.
2.-
Llegados a este punto debemos transferir el programa elaborado al autómata, para
ello seleccionaremos el icono Cargar en CPU.
Figura 4.24. Cargar en CPU.
80
La opción Cargar en PG realiza el proceso contrario, es decir, carga el programa
que tiene el autómata en memoria al MicroWin.
Figura 4.25. Cargar en PG.
3.-
Por fin podemos ejecutar el programa, mediante la opción RUN, y observar su
funcionamiento real a través del PLC. Debemos recordar que el autómata debe tener su
selector en posición TERM.
Cuando queramos detener la ejecución, será suficiente con presionar el icono
STOP.
4.-
Existe la posibilidad de visualizar el desarrollo del programa a través del
MicroWin y de este modo poder depurar y perfeccionar el código elaborado. Esto es
posible mediante la opción “Estado del programa”, de este modo cuando se active un
contacto su interior aparecerá de color azul.
Debemos tener cuidado con esta opción, pues cuando se encuentra activada no permite
realizar ninguna modificación al programa.
Figura 4.26. Visualizar el desarrollo del programa.
81
Cualquier modificación realiza al programa, para que surja efecto, deberá ser
transferida de nuevo al autómata.
4.4.3. Nociones básicas para programar una CPU S7-200.
Se requieren conocimientos básicos en el campo de la automatización y de los
autómatas programables.
Funcionamiento básico de la CPU S7-200
La CPU lee el estado de las entradas.
El programa almacenado en la CPU utiliza dichas entradas para evaluar la
lógica.
Durante la ejecución del programa, la CPU actualiza los datos.
La CPU escribe los datos en las salidas.
¿Cómo el PLC maneja el proceso?
El PLC controla el proceso, en el cual actuadores son conectados como salidas a
conexiones especificas del mismo. Motores pueden ser conmutados ON u OFF, válvulas
abiertas o cerradas, lámparas encendidas o apagadas por medio de dicha conexión.
¿De dónde consigue el PLC la información?
Un PLC recibe información acerca del proceso de generadores de señal los
cuales están conectados a las entradas del mismo. Estos generadores de señal pueden
ser, por ejemplo, sensores los cuales reconocen si una pieza de trabajo se encuentra en
una determinada posición, switches o pulsadores que se encuentran abiertos o cerrados,
etc.
Figura 4.27. Los elementos básicos de un sistema de control automático.
82
4.4.4. Entradas y salidas [34].
En un PLC, la sección de entradas/salidas (E/S) se encarga de vigilar y
supervisar la intercomunicación entre los dispositivos industriales y, los circuitos
electrónicos de baja potencia, que almacenan y ejecutan el programa de control.
Entradas/Salidas digitales.
La sección de entrada puede recibir señales desde dispositivos tales como:
botones pulsadores, selectores, sensores, termostatos, e interruptores de cualquier tipo.
Tales dispositivos envían señales de voltaje que pueden ser de corriente directa o de
corriente alterna.
Las entradas y salidas que están integradas en la CPU tienen direcciones fijas, en
cambio, los módulos de ampliación de E/S, las direcciones vienen determinadas por el
tipo de E/S y la posición del módulo de ampliación a la derecha de la CPU con respecto
a la anterior módulo de entradas o salidas del mismo tipo.
Por ejemplo un módulo de salidas no afecta las direcciones de un módulo de
entradas y viceversa. Igualmente los módulos analógicos no afectan el direccionamiento
de los módulos digitales y viceversa.
Entradas/Salidas analógicas.
Los procesos industriales producen señales analógicas, como por ejemplo,
presión, fuerza, velocidad, caudal, aceleración, desplazamiento (angular, lineal),
temperatura, nivel de fluidos, y demás variables del proceso, que varían constantemente
con el tiempo.
La velocidad del cambio puede ser muy lenta, como la variación de temperatura
ambiente, o muy rápida, como sucede en los sistemas de audio. El Micro-PLC para
poder manejar dichas señales, se han diseñado unos módulos separados de E/S
analógicas.
83
Una señal analógica incluye todos los valores de la señal, desde un valor mínimo
hasta un máximo, de voltaje o corriente.
Para interrelacionar las señales analógicas con la lógica digital del CPU, se
necesitan los convertidores analógicos a digital (CAD), el cual sirve para convertir las
señales de entrada analógicas de voltaje (0V-10V), o de corriente (4mA-20mA), a una
señal digital de 16 bits.
Para transformar las señales digitales del CPU a señales analógicas de salida del
PLC, se necesita el convertidor digital a analógico (DAC). La señal de salida analógica
varía de aplicación en aplicación. El rango más utilizado de las señales de corriente está
entre 4mA-20mA y los más usados para las señales de voltaje son 0-5V y 0-10V.
El número de incrementos entre el valor mínimo y el valor máximo es conocido
como resolución. El numero de incrementos o, resolución en la señal de salida análoga
depende de la señal de entrada digital. Si la entrada digital es de 16 bits, habrá 32768
incrementos.
4.4.5. Lenguajes de programación.
La dirección del IEC (estándar internacional) ha elaborado el estándar IEC 11313 para la programación de PLC's, con la idea de desarrollar el estándar adecuado para
un gran abanico de aplicaciones.
Los lenguajes gráficos y textuales definidos en el estándar son una fuerte base
para entornos de programación potente en PLC's. Los lenguajes más significativos son:
a)
Lenguaje de contactos (KOP): es el que más similitudes tiene con el utilizado por
un electricista al elaborar cuadros de automatismos.
b)
Lenguaje por lista de instrucciones (AWL): consiste en elaborar una lista de
instrucciones.
c)
Plano de funciones lógicas (FUP): resulta especialmente cómodo de utilizar
cuando estamos habituados a trabajar con circuitos de puertas lógicas, ya que la
simbología usada en ambos es equivalente.
84
d)
GRAFCET: es el llamado Gráfico de Orden Etapa-Transición. Ha sido
especialmente diseñado para resolver problemas de automatismos secuenciales. Las
acciones son asociadas a las etapas y las condiciones a cumplir a las transiciones. Este
lenguaje resulta enormemente sencillo de interpretar por operarios sin conocimientos de
automatismos eléctricos.
4.4.6. Diagrama ladder (LD) [35].
Este lenguaje también llamado lenguaje KOP o escalera permite crear programas
con componentes similares a los elementos de un esquema de circuitos.
Elementos básicos de KOP.
En la figura 4.28, se ofrecen los siguientes elementos básicos para crear programas:
Contactos: un contacto representa un interruptor por el que circula la corriente
cuando está cerrado.
Bobinas: una bobina representa un relé que se excita cuando se le aplica tensión.
Cuadros: un cuadro representa una función que se ejecuta cuando la corriente
circula por él.
Segmentos: cada uno de estos elementos constituye un circuito completo. La
corriente circula desde la barra de alimentación izquierda pasando por los contactos
cerrados para excitar las bobinas o cuadros.
Figura 4.28. Elementos básicos de KOP.
85
Juego de operaciones [36].
a)
Operaciones lógicas con bits.
Contactos
Detectar flanco positivo y negativo.
El contacto detectar flanco positivo permite que fluya la corriente durante un
ciclo cada vez que se produce un cambio de 0 a 1 (de”off” a”on”).
El contacto detectar flanco negativo permite que fluya la corriente durante un
ciclo cada vez que se produce un cambio de 1 a 0 (de”on” a”off”).
Figura 4.29. Detectar flanco positivo y negativo respectivamente.
Bobinas.
Poner a 1, Poner a 0.
Las operaciones Poner a 1 (S) y Poner a 0 (R), activan (ponen a 1) o desactivan
(ponen a 0) el número indicado de E/S (N) a partir de la dirección indicada (bit). Es
posible activar o desactivar un número de entradas y salidas (E/S) comprendido entre 1
y 255.
b)
Operaciones de comparación.
Comparar valores numéricos.
Las operaciones de comparación se utilizan para comparar dos valores:
86
IN1 = IN2; IN1 >= IN2; IN1 <= IN2; IN1 > IN2; IN1 < IN2; IN1 <> IN2.
Las comparaciones de bytes no llevan signo.
Las comparaciones de enteros llevan signo.
Las comparaciones de palabras dobles llevan signo.
Las comparaciones de números reales llevan signo.
Si la comparación es verdadera, la operación de comparación activa el contacto.
c)
Operaciones de conversión.
Operaciones de conversión normalizadas.
Conversiones numéricas.
Las operaciones convertir byte en entero (BTI), convertir entero en byte (ITB),
convertir entero en entero doble (ITD), convertir entero doble en entero (DTI), convertir
entero doble en real (DTR), convertir BCD en entero (BCDI) y convertir entero en BCD
(IBCD), convierten un valor de entrada IN en el formato indicado y almacenan el valor
de salida en la dirección especificada por OUT.
d)
Operaciones de contaje.
Incrementar contador.
La operación Incrementar contador (CTU) empieza a contar adelante a partir del
valor actual cuando se produce un flanco positivo en la entrada de contaje adelante
(CU). Si el valor actual (Cxx) es mayor o igual al valor de preselección PV, se activa el
bit de contaje Cxx. El contador se inicializa cuando se activa la entrada de desactivación
(R) o al ejecutarse la operación Poner a 0. El contador se detiene cuando el valor de
contaje alcance el valor límite superior (32.767).
Decrementar contador.
87
La operación Decrementar contador (CTD) empieza a contar atrás a partir del
valor actual cuando se produce un flanco positivo en la entrada de contaje atrás (CD). Si
el valor actual Cxx es igual a 0, se activa el bit de contaje Cxx.
El contador desactiva el bit de contaje Cxx y carga el valor actual con el valor de
preselección (PV) cuando se activa la entrada de carga LD. El contador se detiene al
alcanzar el valor cero y el bit de contaje Cxx se activa.
e)
Operaciones aritméticas.
Operaciones de sumar, restar, multiplicar y dividir.
Sumar:
IN1 + IN2 = OUT
Restar:
IN1 - IN2 = OUT
Las operaciones Sumar enteros (+I) y Restar enteros (-I) suman/restan dos
enteros de 16 bits, arrojando un resultado de 16 bits. Las operaciones Sumar enteros
dobles (+D) y Restar enteros dobles (-D) suman/restan dos enteros de 32 bits, arrojando
un resultado de 32 bits. Las operaciones Sumar reales (+R) y Restar reales (-R)
suman/restan dos números reales de 32 bits, dando como resultado un número real de 32
bits.
Multiplicar:
IN1 * IN2 = OUT
Dividir:
IN1 / IN2 = OUT
Las operaciones Multiplicar enteros (*I) y Dividir enteros (/I) multiplican o
dividen dos enteros de 16 bits, respectivamente, arrojando un resultado de 16 bits. (En
la división no se conserva un resto.) Las operaciones Multiplicar enteros dobles (*D) y
88
Dividir enteros dobles (/D) multiplican o dividen dos enteros de 32 bits,
respectivamente, arrojando un resultado de 32 bits. (En la división no se conserva un
resto.) Las operaciones Multiplicar reales (*R) y Dividir reales (/R) multiplican o
dividen dos números reales de 32 bits, respectivamente, dando como resultado un
número real de 32 bits.
f)
Operaciones lógicas.
Operaciones de invertir.
Invertir byte, Invertir palabra e Invertir palabra doble.
Las operaciones Invertir byte (INVB), Invertir palabra (INVW) e Invertir
palabra doble (INVD) forman el complemento a 1 de la entrada IN y cargan el resultado
en la dirección de la memoria OUT.
g)
Operaciones de transferencia.
Transferir bytes, palabras, palabras dobles y números reales.
Las operaciones Transferir byte (MOVB), Transferir palabra (MOVW),
Transferir palabra doble (MOVD) y Transferir real (MOVR) transfieren un valor de una
dirección (IN) a una nueva dirección (OUT) sin modificar el valor original.
h)
Operaciones de temporización.
La operación Temporizador de retardo a la conexión TON empieza a contar
hasta el valor máximo al ser habilitadas. Si el valor actual (Txxx) es mayor o igual al
valor de preselección (PT), se activa el bit de temporización. El número de
temporizador (Txx) determina la resolución del mismo. Ésta se visualiza en la Tabla 3.
El Temporizador como retardo a la desconexión (TOF) se utiliza para retardar la
puesta a “0” (OFF) de una salida durante un período determinado tras haberse
desactivado (OFF) una entrada. El número del temporizador (Txx) determina la
resolución del mismo.
89
Tabla 3.- Temporizadores y sus resoluciones.
4.4.7. Interfaz persona – máquina HMI DELTA [37].
a)
Series DOP interfaz persona-máquina.
HMI (Human Machine Interface) es un medio para el intercambio de
información y la comunicación mutua entre el sistema electromecánico y el usuario.
Delta DOP serie interfaz persona-máquina ofrece varias pantallas con múltiples
dimensiones y colores. Por otra parte, la programación de toda la serie DOP se lleva a
cabo utilizando el software ScrEdit (pantalla del editor) Delta basado en Windows y
fácil de usar.
Información de la pantalla DELTA:
1.- Nombre del producto Delta panel de funcionamiento.
2.- Serie:
AS: El cliente USB, Host USB, puerto COM x 3.
A: El cliente USB, puerto COM x 2.
AE: El cliente USB, Host USB, puerto COM x 3, Ampliación del Puerto.
3.- Tamaño de la pantalla:
90
38: 3,8 pulgadas.
57: 5,7 pulgadas.
75: 7,5 pulgadas.
80: 8 pulgadas.
94: 9,4 pulgadas.
10: 10,4 pulgadas.
4.- Panel de color y el tipo:
BS: Azul / Blanco 16 Grises STN
GS: Negro / Blanco 16 grises FSTN
CS: 256 colores STN
TC: 256 colores TFT
TH: 65536 colores TFT
5.- Interfaz T Tipo: Pantalla táctil.
6.- Energía de entrada D: DC +24 V
7.- El asunto del color:
Ninguno: Gris.
W: Blanco (en la actualidad se proporcionan para los AS38, A57 y AE57 modelos).
b)
Instalación del software.
Para iniciar la configuración HMI Delta ScrEdit, tenemos los pasos siguientes:
Paso 1: puesta en marcha de su equipo al sistema de Win2000/WinXP.
Paso 2: Ejecutar setup.exe desde la barra de tareas de Windows haciendo clic en
"Inicio"> "Ejecutar".
Después de pulsar aceptar sistema de configuración automáticamente, aparecerá
un cuadro de diálogo para seleccionar la visualización deseada de idioma. Después de
pulsar Aceptar, el sistema de configuración automáticamente y aparecerá el siguiente
cuadro de diálogo para elegir ubicación de destino.
91
Para seleccionar el directorio predeterminado C: \ Archivos de programa \ Delta
\ pantalla Editor 1.05.XX \, haga clic en Siguiente para los próximos
paso. Para seleccionar un directorio distinto del directorio predeterminado, haga clic en
Examinar. Una lista de directorios disponibles.
Paso 3: Después de pulsar Siguiente, el sistema le pedirá que seleccione el
software de instalación, es decir, ScrEdit.
Paso 4: Luego haga clic en el botón Instalar, para iniciar la instalación ScrEdit.
Paso 5: Después de terminar de instalar ScrEdit, el sistema le pedirá que instale
el controlador USB HMI, por favor haga clic en Sí para instalar.
Paso 6: Después de instalar HMI controlador USB, haga clic en Cerrar para
completar la instalación.
c)
1.-
Cómo iniciar ScrEdit.
Tras la configuración, usted puede comenzar ScrEdit haciendo clic en la pantalla
Editor 1.05.XX acceso directo en el escritorio o desde la barra de tareas de Windows,
haga clic en Inicio> Programas> Delta> Pantalla Editor 1.05.XX. Cuando se activa
ScrEdit por primera vez, la primera ventana que aparece es como se presenta en la
figura 4.30. Sólo hay: Archivo (F), Ver (V), Opción (O) y Ayuda (H) en la barra de
herramientas.
Figura 4.30. Pantalla cuando se activa ScrEdit por primera vez.
2.-
Después de presionar o haga clic en Archivo> Nuevo, puede crear un nuevo
proyecto y obtendrá un cuadro de diálogo como se muestra en la siguiente figura 4.31.
92
Figura 4.31. Creación de un nuevo proyecto.
3.-
Introduzca el nombre del proyecto, nombre de pantalla, seleccione el número de
pantalla, seleccione la serie del HMI conectado, seleccione la marca del PLC y si se va
a conectar a una impresora.
A continuación, haga clic en Aceptar. Se puede crear un nuevo proyecto en
ScrEdit como se muestra en la siguiente figura 4.32.
Figura 4.32. Pantalla Nuevo proyecto de ScrEdit.
d)
Ventana de Edición ScrEdit.
Hay cinco partes en la siguiente ventana de edición ScrEdit.
Barra de menús
93
Hay nueve funciones de la selección: Archivo, Editar, Ver, Elemento, pantalla,
Herramientas, Opciones, Ventana y Ayuda.
Barra de herramientas
Barra de herramientas (figura 4.33) es fácil de usar y el usuario puede organizar
libremente su posición. Por ejemplo, el usuario puede mover la barra hacia el lado
izquierdo de la pantalla.
Figura 4.33. Barra de herramientas ScrEdit.
Dentro de la barra de herramientas ScrEdit dispone de lo siguiente:
1.-
Barra de herramientas estándar.
2.-
Barra de herramientas de Zoom.
3.-
Texto barra de herramientas Formato.
4.-
Barra de herramientas de mapa de bits.
5.-
Elemento barra de herramientas.
94
6.-
Crear barra de herramientas.
7.-
Barra de herramientas de diseño.
Ventana de resultados (Output Window).
Al compilar, ScrEdit detectará el error de programa de usuario de forma
automática. Cuando se presenta un error, un mensaje se mostrará en la ventana de
salida.
Figura 4.34. Ventana de salida.
Cuadro de Propiedades (Property Table).
Proporciona la configuración de las propiedades para cada elemento (ver figura
4.35).
Elemento de
selección de estado
Todos los elementos de la
actual edición de la
pantalla
Figura 4.35. Tabla de Propiedades.
95
e)
Funciones de los elementos utilizados.
ScrEdit ofrece diversos elementos para que el usuario use y diseñe (ver figura
4.36).
Figura 4.36. Elementos del icono de la barra de herramientas.
Elementos utilizados:
a)
Botones.
Ir a la pantalla (Goto Screen).
Después de pulsar este botón, se cambia a la pantalla que el usuario ha
designado.
Lista de informes (Report List).
Después de pulsar este botón, HMI entrega los datos en pantalla para el
dispositivo específico.
b)
Metro (Meter Element).
El usuario puede determinar la apariencia de metro en la tabla de la propiedad,
como el estilo, el color (incluido el color del borde, color de fondo, el color de puntada,
el color de escala) y el número de región de escala, etc.,
Además el máximo y el mínimo valor y el límite de alta y baja se pueden definir
en detalle en el cuadro de diálogo de configuración. Se puede utilizar para medir un
valor y saber si supera el límite o no.
c)
Bar (Bar Element).
Barra normal.
96
HMI lee el valor de la correspondiente dirección del PLC específicos (registro) y
convierte el valor a la normalidad elemento de barra y, a continuación la muestra en la
pantalla.
d)
Indicador.
Elemento en varios estados (Multistate Indicator).
Indicador de varios estados proporciona un método para indicar el estado de
algunas direcciones específicas. Si esta dirección es un indicador de
un mensaje
importante o una alarma importante, puede ser usado para informar al usuario de
inmediato por cambiar el estado.
e)
Visualización de datos (Data Display).
Pantalla numérica (Numeric Display).
Este elemento se leerá el valor de la configuración de direcciones y mostrar el
valor leído e inmediato en el formato establecido por el usuario.
Fecha de visualización.
Mostrar fecha del sistema HMI. Existen varios formatos fecha seleccionable
para el usuario de utilizar.
Display de tiempo
Mostrar hora del sistema HMI. Existen varios formatos de tiempo seleccionable
por el usuario para su uso.
Presentar Mensaje (Prestored Message).
Mostrar el contenido del estado de contacto PLC correspondiente o inscribirse
directamente. El usuario puede fijar el número del estado y el texto para cada estado.
f)
Pantalla de entrada (Input Display).
97
Establecer escribir y leer el discurso para que el usuario de entrada y valor de la
dirección de visualización. Escribir y leer la dirección pueden ser iguales o diferentes.
Entrada numérica (Numeric Entry).
Se utiliza para introducir y mostrar el valor numérico de la dirección indicada.
Después de pulsar este elemento de registro numérico en la pantalla, un sistema
integrado en el teclado numérico (RTE-KEY) se aparecen y el usuario puede utilizar
para introducir directamente el valor de ajuste. Cuando presiona la tecla ENTER, HMI
enviará el ajuste de entrada de valor en el registro correspondiente. Los valores
máximos y mínimos de entrada los valores de ajuste son definido por el usuario. El
usuario también puede especificar el modo de disparo para activar la dirección
designada PLC antes o después de escribir el valor de ajuste.
4.4.8. Desarrollo de los programas de automatización de la máquina inyectora en
un CPU S7-200.
a)
Descripción del sistema.
Se describe la puesta en marcha de la máquina según el tablero antiguo de
control, ver figura 4.37.
Figura 4.37. Tablero de control antiguo.
98
1.- Conectar el interruptor principal.
2.- Conectar el interruptor de llave, en el panel de control. La lámpara de control “a”
debe encenderse.
3.- Conectar la calefacción del tornillo mediante el pulsador 2 (figura 4.37). La lámpara
de control “b” debe encenderse.
4.- Abrir la entrada del agua fría.
5.- Conectar la calefacción de la mesa giratoria (Calefacción de los moldes) mediante
el pulsador correspondiente, La lámpara de control “c” debe encenderse. La calefacción
del molde se produce cuando se conecten los distintos reguladores de temperatura para
cada parte individual del molde.
6.- Conectar el grupo hidráulico accionándose el pulsador 4. La lámpara de control “d”
debe encenderse.
7.- Regular la presión de servicio a 50 atms.
9.- Compruébese la temperatura del cilindro del tornillo, en los reguladores de
temperatura.
10.- Conéctese el motor del tornillo con el pulsador correspondiente, se enciende la
lámpara de control “e”.
Atención: Solo debe ponerse en marcha el motor del tornillo estando caliente el
cilindro del tornillo.
11. Abrir el paso del granulado en el embudo de llenado (Tirar hacia fuera el pasador.
Control manual.
1.- Accionar el pulsador de control manual. Se enciende la lámpara “h”.
2.- Colocar los interruptores f y g en posición I.
99
Una vez observados todos los puntos mencionados anteriormente recomendamos
efectuar algunas pruebas de inyección con el fin de comprobar que el material de PVC
ha alcanzado su temperatura más adecuada y óptimas cualidades de fluidez.
Estas pruebas de inyección pueden efectuarse en el molde vacío (con la horma
en posición elevada) de la forma siguiente:
3.-
Accionar el pulsador de inyector adelante. Se enciende la lámpara de control “k”.
La cabeza de inyección se coloca en posición de inyección.
4.- Accionar el pulsador de inyectar material. Se enciende la lámpara de control “i”. El
proceso de inyección se efectúa tanto tiempo como se mantenga el pulsador apretado.
5.-
Accionar el pulsador de inyector atrás. Se enciende la lámpara de control “l”. La
cabeza de inyección retrocede.
6.- Cada accionamiento del pulsador de giro de mesa se enciende la lámpara de control
“m” y hace que la mesa gire una posición.
Control Automático.
1.- Accionar el pulsador de control automático. Se enciende la lámpara de control “n”
y se apaga la lámpara de control “h”.
Accionándose este pulsador y estando conectados el motor del tornillo y del
grupo hidráulico, así como la mesa giratoria y la calefacción del tornillo, todas las
demás operaciones de la mesa giratoria y del grupo de inyección se producen
automáticamente, regulándose el ciclo total, el tiempo máximo de inyección y el tiempo
de postpresión a través de los relojes dispuestos al efecto.
2.-
En el tablero se encuentra un botón de Stop, el cual desconecta tanto la dirección
manual como el automático e impide cualquier movimiento de la mesa o del grupo de
inyección. Sin embargo dicho pulsador no afecta a los motores del tornillo y del grupo
hidráulico, así como tampoco a la calefacción de la mesa y del tornillo.
100
b)
Descripción de los equipos del sistema.
Luego de identificar todos los dispositivos que intervienen en el proceso, se
describe bien su función e identifica las entradas y salidas del sistema. Esto ayuda a
conocer con mayor detalle el sistema y las funciones para los cuales fueron diseñados
los dispositivos.
Tabla 4.- Entradas y salidas digitales y analógicas.
ENTRADAS DIGITALES
SÍMBOLO
DIRECCIÓN
COMENTARIO
Pemerg
I0.0
Pulsador Emergencia
SwPausa
I0.1
Interruptor Mando Manual control Pausa
SwManual
I0.2
Interruptor Mando Manual Control Manual
SwAuto
I0.3
Interruptor Mando Manual Control Automático
Pconfirma
I0.4
Pulsador Confirma Mando Manual
PgiroMesa
I0.5
Pulsador Mando Manual Giro de Mesa
Pcarga
I0.6
Pulsador Mando Manual Carga de Material
PinyAdel
I0.7
Pulsador Mando Manual Movimiento Inyector
Adelante.
PinyAtras
I1.0
Pulsador Mando Manual Movimiento Inyector Atrás
Pinyectar
I1.1
Pulsador Mando Manual Descarga ó Inyección de
Material
PbombOn
I1.2
Pulsador Mando Manual Arranque del Motor de
Bomba Hidráulica
PbombOff
I1.3
Pulsador Mando Manual Paro del Motor de la
Bomba Hidráulica
SwCalIny
I1.4
Interruptor Mando Manual Control de Calefacción
del Inyector
RtBomba
I1.5
Relé Térmico Protección de la Bomba Hidráulica
RtMotCar
I1.6
Relé Térmico Protección Carga de Material VF
FcMesa
I1.7
Final de Carrera Posición Centro de Mesa
FcInyAdel
I2.0
Final de Carrera Posición de Inyector Adelante
101
FcInyTras
I2.1
Final de Carrera Posición de Inyector Atrás
FcFinIny1
I2.2
Final de Carrera Posición Inyección Estación 1
FcFinIny2
I2.3
Final de Carrera Posición Inyección Estación 2
FcEst1
I2.4
Consentimiento Inyección 0 Inyecta 1 no Inyecta
Estación1
FcEst2
I2.5
Consentimiento Inyección 0 Inyecta 1 no Inyecta
Estación 2
Libre1
I2.6
Libre Para Alguna Otra Aplicación
Fus24
I2.7
Fuente 24v Control
FcContLinea
I3.0
Final de Carrera Control Contactor de Línea
FcContEstre
I3.1
Final de Carrera Control Contactor de Estrella
FcContTria
I3.2
Final de Carrera Control Contactor de Triángulo
Libre2
I3.3
Libre Para Alguna Otra Aplicación
SALIDAS DIGITALES
SÍMBOLO
DIRECCIÓN
COMENTARIO
EvPasInye
Q0.0
Salida Electro Válvula Paso de Inyección Tobera
EvInyectar
Q0.1
Salida Electro Válvula Inyección
EvGiroMesa1
Q0.2
Salida Electro Válvula Giro de Mesa 1
EvGiroMesa2
Q0.3
Salida Electro Válvula Giro de Mesa 2
Lemerg
Q0.4
Salida Luz Piloto Emergencia
Lmanual
Q0.5
Salida Luz Piloto Operación Manual
Lauto
Q0.6
Salida Luz Piloto Operación Automático
Lfalla
Q0.7
Salida Luz Piloto Falla de Operación
Lconfirma
Q1.0
Salida Luz Piloto Operación a Confirmar
EvFrenoMesa
Q1.1
Salida Electro Válvula de Freno
EvInyAdel
Q1.2
Salida Electro Válvula Movimiento Inyector
Adelante.
EvInyTras
Q1.3
Salida Electro Válvula Movimiento Inyector Atrás
EvContPres
Q1.4
Salida Electro Válvula Contrapresión
ConBomLin
Q1.5
Contactor Bomba Línea
102
ConBomEst
Q1.6
Contactor Bomba Estrella
ConBomTri
Q1.7
Contactor Bomba Triángulo
In1Zn1SalCal
Q2.0
Iny 1 Zona 1 Salida Digital Calefacción
In1Zn2SalCal
Q2.1
Iny 1 Zona 2 Salida Digital Calefacción
In1Zn3SalCal
Q2.2
Iny 1 Zona 3 Salida Digital Calefacción
In1Zn4SalCal
Q2.3
Iny 1 Zona 4 Salida Digital Calefacción
CargaVarOn
Q2.4
Salida Motor Carga VF
ENTRADAS ANALÓGICAS
SÍMBOLO
DIRECCIÓN
COMENTARIO
In1Zn1Tc
AIW0
Iny 1 Zona 1 Entrada Analógica de Sensor de
Temperatura
In1Zn2Tc
AIW2
Iny 1 Zona 2 Entrada Analógica de Sensor de
Temperatura
In1Zn3Tc
AIW4
Iny 1 Zona 3 Entrada Analógica de Sensor de
Temperatura
In1Zn4Tc
AIW6
Iny 1 Zona 4 Entrada Analógica de Sensor de
Temperatura Tobera
VolMat
AIW8
Sensor Análogo Registro Volumen de Material
Velcarga
AIW10
Velocidad Motor Carga
SALIDAS ANALÓGICAS
SÍMBOLO
VFrecVel
DIRECCIÓN
AQW0
COMENTARIO
Salida Análogo Control Variador de Velocidad
Motor Carga Material
c)
Requerimientos del cliente.
Esto se obtiene de la entrevista realizada a los operadores y jefes de
mantenimiento, los cuales indican características de operación que se podrían mejorar,
características de los equipos, rangos de operación y otros factores.
103
Con ayuda de una HMI DELTA se ha logrado cumplir los requerimientos
solicitados.
La programación de toda la pantalla se lleva a cabo por medio del software
ScrEdit que nos permite obtener un sistema que se encargue de las operaciones
solicitadas.
Requerimientos solicitados:
Diagramas de barras con identificación en colores para visualizar las
temperaturas en tiempo real de las zonas de calefacción del inyector y si se
sobrepasa los valores límite o si se quedan por debajo de los mismos se presente
un mensaje de falla.
Conmutación de páginas en la pantalla que nos permite dirigir a la página que se
requiera.
Página en la que nos permita ingresar datos si se presenta una situación de error
o para modificar los valores de una variable del proceso.
A continuación se presenta las páginas programadas para el control de la
máquina DESMA DE00.
Pantalla de inicio
Representación y registro continúo de varios valores de medición escogidos, es
una pantalla de visualización en la que no se puede modificar los valores de ajuste, ver
figura 4.38.
104
Figura 4.38. Pantalla de inicio.
Pantalla de estaciones.
Presenta los parámetros de inyección de cada estación independientemente una
de otra, ver figura 4.39.Tenemos:
Volumen por unidad de inyección en mm por cada unidad de cierre.
Velocidad de inyección para unidad de inyección en %.
Segunda velocidad de inyección en %.
Contador del número de inyecciones por estación.
Maintained
Numeric
Entry
Figura 4.39. Pantalla de estaciones.
105
Pantalla temperaturas.
Las temperaturas se indican en valores prescritos y reales. Al sobrepasarse los
límites máximo y mínimo de la tolerancia pequeña tiene lugar a un aviso de falla, ver
figura 4.40.
Normal
Scale
Figura 4.40. Pantalla de temperaturas.
Pantalla tiempos.
Los tiempos también se indican con valores prescritos y reales. Para efectuar
cualquier modificación de los valores prescritos es necesario ingresar el valor en el
Input Display, ver figura 4.41.
Tenemos:
Tiempo de ciclo:
Es el tiempo que transcurre entre dos procesos de inyección.
Retardo de inyección o entrada:
Es el tiempo que transcurre entre el apoyo de la estación en el canal de inyección/
molde y la apertura de la válvula de la boquilla.
106
Tiempo de inyección:
Es el tiempo de control para el proceso de inyección.
Retardo de presión de plastificación o adicional:
Es el tiempo que transcurre entre fin de inyección y arranque de plastificación.
Tiempo de presión de plastificación, presión dinámica o apoyo:
Es el tiempo para contrarrestar la contrapresión ejercida axialmente por parte del
material plastificado hacia el cilindro y así evitar que el material fluya del molde.
Tiempo de salida:
Es el tiempo que transcurre entre el cierre de las válvulas de inyección y el retorno de la
estación.
Tiempo de plastificar:
Es el tiempo requerido para la carga de material.
Meter
Figura 4.41. Pantalla de tiempos.
107
Pantalla indicación de fallas.
Si se produjeran fallas durante la producción, por medio de un mensaje de falla
se puede localizar el elemento con la falla, ver figura 4.42.
Report List
Figura 4.42. Pantalla de fallas.
Pantalla conexión / desconexión.
Aquí es posible visualizar las entradas (monitor1) y salidas (monitor 2) activas y
desactivadas en tiempo real, ver figura 4.43.
a) Conexión/desconexión de entradas.
108
Multistate
Indicator
b) Conexión/desconexión de salidas.
Figura 4.43. Conexión y desconexión de entradas y salidas.
d)
Selección del autómata programable.
El autómata utilizado para realizar la automatización es el modelo CPU 226
AC/DC/relé 24 entradas/16 salidas de relé de la marca Siemens.
Se decidió utilizar este debido a que es uno de los más fiables del mercado y por
su gran facilidad de incorporación de módulos, ya sean de entradas y salidas digitales o
bien de entradas y salidas analógicas. Otro factor fue que habitualmente se trabaja con
autómatas Siemens, por lo que la programación es más familiar.
Además de la propia CPU 226 (6ES7 216--2BD23--0XB0), se ha necesitado la
utilización de diferentes módulos de ampliación:
1 módulo de ampliación EM 221, 8 entradas digitales DC 24 V (6ES7 221-1BF22--0XA0).
1 módulo de ampliación EM 222, 8 salidas DC 24 V y salidas de relé (6ES7
222--1BF22--0XA0).
109
1 módulo de ampliación EM 231, 4 entradas analógicas para termocuplas (6ES7
231--7PD22--0XA0).
1 módulo de ampliación EM 235, 4 entradas analógicas/1 salida analógica
(6ES7 235--0KD22--0XA0).
Los datos técnicos de la CPU y de los módulos de ampliación se tomaron del
manual de Sistema de automatización S7-200 SIMATIC Edición 08/2008
A5E00307989--04 anexo A.
4.4.9. Programa PROCESO COMPLETO.
Antes de desarrollar el programa del ciclo de trabajo, tenemos que programar un
control de temperatura para las calefacciones del inyector, un control para la velocidad
de carga de material PVC y la cantidad de carga de material a través de un sensor de
posición lineal “potenciómetro”.
Por medio del módulo de ampliación analógico EM231 podemos controlar la
temperatura de las zonas del inyector y por medio del módulo EM235 podemos
controlar la cantidad de material a inyectar y la velocidad de carga de material.
Control de temperatura para la zona de calefacción 1.
Se ha logrado mantener la temperatura de la zona de calefacción dentro de una
tolerancia aceptable.
Por medio de operaciones aritméticas entre las variables reales (sensor de
temperatura AIW0 transferida a VW1618) y ajustadas en la HMI (VW1600 transferida
a LW0), se a logrado mantener la temperatura dentro de la tolerancia permitida, (ver
Anexo VIII).
La curva de temperatura vs tiempo (ver figura 4.44), nos indica que:
Al ascender la curva en el transcurso de un tiempo se enciende la calefacción.
Al descender la curva en el transcurso de un tiempo se apaga la calefacción.
110
TEMPERATURA ºC
CURVA DE LA TEMPERATURA DE
CALEFACCIONES
200
150
TEMPERATU
RA
VALOR MAX
100
50
0
1 4 7 10 13 16 19 22 25
Figura 4.44. Curva de temperatura de la calefacción.
En el desarrollo de la programación para el control de la temperatura de la
calefacción se obtiene la variable VW1610 que nos da el valor de preselección de un
temporizador TON para el encendido de la calefacción, mientras otra variable VW1608
ajusta el valor de preselección del temporizador TON para el apagado de la calefacción.
De esta manera se logra que se mantenga la temperatura dentro del margen
permitido.
A continuación se presenta el programa para mantener la temperatura de
calefacción dentro del margen de tolerancia aceptada y enviar un mensaje de falla al
HMI si sobrepasa este margen permitido.
Programa para el control de temperatura de la zona de calefacción.
111
112
113
Control de la cantidad de material a inyectar.
El motor de carga se activara cuando se cumple las condiciones de estar el
inyector atrás (I2.1) y activada la variable de control automático (V0.4).
El motor de carga se desactivara al cumplirse una operación de comparación
entre el valor real de cantidad de material a través de la variable AIW8 y el valor
ajustado en la pantalla HMI DELTA en la variable VW1746.
Por medio de esta operación evitamos que se cargue una cantidad mayor de
material al ajustado en la pantalla.
Programa para el control de la cantidad de material a inyectar.
114
Control de la velocidad de carga de material.
En la pantalla delta se ajusta un valor comprendido entre (0-100)% de la
velocidad que puede desarrollar el motor de carga de material a través de la variable
VW1730, esta variable de 16 bits se transfiere a una señal analógica AQW0, que me
permite regular la velocidad en el variador de frecuencia del motor de carga.
Para confirmar que la velocidad real de giro del motor es similar al ajustado en
la pantalla, se utiliza una variable analógica AIW10 que me da la velocidad real del
motor, y esta velocidad la puedo visualizar en la pantalla a través de la variable
VW1706.
Programa para el control de la velocidad de carga de material.
115
Descripción del ciclo de trabajo.
La máquina inyectora DE00 puede trabajar en mando manual y automático, por
medio de los selectores: Interruptor Mando Manual (I0.2) y automático (I0.3)
respectivamente, pero antes de seleccionar el tipo de trabajo tenemos que encender la
bomba hidráulica por medio del Pulsador de arranque del Motor de Bomba Hidráulica
(I1.2).
Una vez seleccionado el mando manual o automático se debe confirmar
pulsando confirmar (I0.4) y en el panel de control se prendera una luz por medio de la
salida Q1.0.
Si Selecciono Modo Manual.
Programa para el control manual.
Además se visualizará en la pantalla DELTA por medio de la variable V1.1
cuando la máquina esta en modo manual.
116
Una vez que el operador realice el proceso siguiente:
Colocar la talonera en la horma, abrir los rines del molde, levantar la puntera,
girar la horma, bajar la puntera y cerrar los rines del molde.
Se procede a girar la mesa para lo cual debe estar cerrado el final de carrera de
posición de inyector atrás (I2.1), el final de carrera de posición de la estación 2 frente al
inyector (I2.3) y activada la variable de mando manual (V0.2), bajo estas condiciones se
pulsa el giro de mesa (I0.5) que produce un cambio de 0 a 1 y de esta manera permite
que por el contacto de flanco positivo circule corriente y active la variable de manualautomático de giro de mesa uno V3.0, que es una operación de rearmar dominante
biestable que aprovechando su característica de si tanto la señal “posicionar" (S) como
la señal “rearmar" (R1) son verdaderas, la salida (OUT) será falsa evitando de esta
manera que se active V3.0 cuando se ha activado la variable de giro de mesa dos V3.1.
Al activarse la variable V3.0 se activa la salida de la electroválvula de giro de
mesa uno Q0.3.
117
Para que se posicione la estación uno frente al inyector primero debe activarse
un sistema de freno por seguridad y no golpee la máquina.
En el transcurso del movimiento de la mesa se activa un final de carrera I1.7 que
por medio de la variable V3.3 activara la electroválvula de freno de mesa Q1.1.
Una vez posicionada la estación 1frente al inyector, se carga el material pulsado
cargar material (I0.6) que activa la variable V3.7 para dar paso a que se active el
variador de frecuencia que controla el motor de carga Q2.4.
Solo se puede cargar el material si las condiciones de calefacción están dentro de
los rangos permitidos por medio de la variable V3.2
118
Una vez cargado el material se activa la electroválvula de inyector adelante Q1.3
al pulsar inyector adelante I0.7.
Se activara Q1.3, cuando se cumpla la condición de que la mesa giratoria este en
la posición correcta V1.5.
Además por medio de un enclavamiento cruzado evita que se active la
electroválvula de inyector atrás Q1.2 cuando esta activado la electroválvula de inyector
adelante Q1.3 o viceversa.
119
El final de carrera de inyector adelante I2.0 se abrirá y se detendrá el inyector
aun si sigo pulsando inyector adelante I0.7.
Una vez que el inyector este adelante se continua con el proceso de inyección,
para lo cual se actica las electroválvulas de inyectar material Q0.1 y el paso de la
inyección por la tobera Q0.0.
Se activaran estas electroválvulas al presionar el pulsador de inyección o
descarga I1.1, pero siempre que se cumpla las condiciones de no haber las fallas en las
calefacciones V3.2.
120
Al descargar el material se procede al retorno del inyector Q1.2 pulsado inyector
atrás I1.0, el inyector retrocederá hasta que se abra el final de carrera del inyector atrás
I2.1, de esta manera si pulsamos I1.0 el inyector ya no se moverá.
Cuando el inyector este totalmente atrás se podrá girar la mesa a la siguiente
estación dos.
Pero antes el operador realizara el trabajo de poner la talonera en la horma que
está en la estación dos.
Al pulsar I0.5 giro de mesa y estando cerrados los finales de carrera de inyector
atrás I2.1 y cerrado el final de carrera I2.2 que indica la estación actual en este caso la
estación 1, se dará paso a que gire la mesa a la posición de estación dos.
Un normalmente cerrado de V3.0 que esta conectado en el terminal reset de la
variable V3.1 y
un normalmente cerrado de V3.1 que esta conectado en el terminal
reset de la variable V3.0 realizan la función de un enclavamiento cruzado evitando que
se activen las variables auxiliares de giro de mesa de la estación dos y uno al mismo
tiempo.
Se resetean también las variables de giro de mesa V3.0 o V3.1 al apagar el
mando manual V0.2.
121
Al posicionarse correctamente la estación dos frente al inyector se realiza el
mismo proceso que cuando estaba la estación uno frente al inyector.
Si Selecciono Modo Automático.
Para seleccionar este modo debemos determinamos los tiempos en los cuales
vamos a trabajar y ajustamos en la pantalla delta.
Figura 4.45. Ajuste de los tiempos de trabajo.
122
Al igual que en el modo manual se debe cumplir las condiciones de que este
encendida la bomba hidráulica y seleccionar modo automático y luego pulsar confirmar
para que la variable de control automático V0.4 se active.
Programa para el control automático.
Se inicia el conteo del ciclo de trabajo por medio del contador hacia atrás C1
cuyo valor de preselección PV se ajusta en la pantalla DELTA por medio de la variable
VW1768.
El contador desactiva el bit de contaje (C1) y carga el valor actual con el valor
de preselección (PV) cuando se activa la entrada de carga (LD) por medio de la variable
V0.4 antes de seleccionar el modo automático.
La operación de contar atrás empieza desde el valor de preselección cuando se
produce un flanco positivo en la entrada de contaje atrás (CD), el flanco positivo lo da
la variable V4.2 que está controlada por un reloj de decimas de segundo.
123
Al activarse al mando automático V0.4, y estando cerrado el final de carrera de
inyector atrás I2.1 se activa la variable de carga de material V3.7, hasta que la resetee
un contacto del contador C6 (contador de tiempo de carga de material PV= VW1780) o
se cumpla la comparación entre el sensor análogo de registro de volumen de material
VW300 con el valor ajustado en la pantalla DELTA en la variable VW306.
Una vez cargado el material, se desactivarán los contactos de la Q2.4 y volverán
a su estado de reposo esto permitirá que se activa una variable V5.7.
124
Esta variable ara que se active la electroválvula de inyector adelante Q1.3 y el
contador de tiempo de entrada del inyector C7 (PV=VW1778).
Activándose solo si no hay fallas en las calefacciones V5.1.
Una vez que se cierre el final de carrera de inyector adelante I2.0 se desactiva la
electroválvula Q1.3.
Al culminar con el conteo de C7 se cierre uno de sus contactos activando la
variable V5.2 de control de inyección
Esta variable activara las electroválvulas de inyección Q0.1 y paso de inyección
por la tobera Q0.0.
Además se activara el contador C2 (Contador Tiempo de Inyección Máxima
PV=VW1770).
125
Al activarse el contador C2 dará paso a que se active el contador de tiempo de
retardo de presión adicional C3.
El valor de preselección PV será ajustado desde la pantalla DELTA por medio
de la variable VW1772.
La variable V5.2 se desactivara por el contador C2, pero las electroválvulas Q0.0
y Q0.1 permanecerán activadas por medio de la variable V5.5 (auxiliar tiempo de pos
presión) hasta que se active el contacto del contador C3 (contador de tiempo de retardo
de presión adicional).
126
El contador C3 activara el conteo del contador C4 (Contador Tiempo de apoyo)
donde su valor de preselección PV se ajusta en la pantalla DELTA a través de la
variable VW1774. Al activarse C4 activara la operación de contador adelante C5 cuyo
valor de preselección PV se ajusta en la pantalla DELTA por medio de la variable
VW1776.
C5 activara la variable de movimiento inyector retorno V5.6, esta variable ara
que se active la electroválvula de movimiento inyector retorno Q 1.2
127
Al retroceder completamente el inyector cerrara el final de carrera I2.1, esto
permite que se reanude nuevamente el proceso de carga de material, (Network 79).
Al culminar el tiempo de ciclo dado por el contador C1 se cierra uno de sus
contactos activando la electroválvula de giro de mesa ya sea de la estación uno o dos
(V3.0 o V3.1 respectivamente).
La estación que va a giro dependerá de que finales de carrera están cerrados.
Estación uno: deben cerrarse I2.1 y I2.3.
Estación dos: deben cerrarse I2.1 y I2.2.
128
Otro contacto de C1 actúa como pulsador y permite que desactive el bit de
contaje de si mismo (C1) y cargue nuevamente el valor actual con el valor de
preselección (PV). Esto permite un nuevo ciclo.
4.5.
Operación y puesta en marcha de la estación.
4.5.1. Medidas preliminares.
Antes de iniciar la puesta en marcha de la máquina es necesario controlar otra
vez todas las uniones atornilladas de las tuberías del sistema hidráulico, sistema
regulador de temperatura y sistema neumático por si tienen fugas.
Controlar las uniones atornilladas de los tubos.
Controlar el nivel de la unidad de refrigeración.
Controlar las presiones recomendadas de aire comprimido tanto en la mesa
giratoria como en la unidad de cierre.
Controlar la dirección de rotación del motor de accionamiento de la bomba.
En el Anexo IX se presenta los parámetros de operación de la máquina Inyectora DE00.
129
4.5.2. Conectar la máquina.
Arranque
a)
Colocar el interruptor principal de la unidad eléctrica en la posición ON.
b)
Conectar todos los fusibles y breckers.
c)
Conectar el grupo hidráulico pulsado “marcha bomba”.
d)
Abrir la entrada del agua fría girándose media vuelta la llave de paso.
e)
Conectar la calefacción de los moldes.
f)
Conectar la calefacción de la unidad de inyección.
h)
Ajustar las temperaturas como lo prescribe el fabricante del material.
i)
Conectar la alimentación de material y llenar la tolva con material.
j)
Ajustar el volumen de material que se requiera por estación.
k)
Ajustar la velocidad de carga de material.
l)
Ajustar el tiempo de ciclo a 15-25 segundos aproximadamente.
m)
Ajustar los parámetros de ajuste para la unidad de inyección:
Retardo de inyección o entrada.
Tiempo de inyección.
Retardo de presión de plastificación o adicional.
Tiempo de presión de plastificación, presión dinámica o apoyo.
Tiempo de salida.
Tiempo de plastificar.
130
n)
Compruébese la temperatura del cilindro del tornillo en la pantalla de temperaturas,
si se encuentran fuera de los límites establecidos para cada zona se presenta un mensaje
de falla indicando la zona que se encuentra fuera de los límites prescritos.
Atención: Solo debe ponerse en marcha el motor del tornillo estando caliente el
cilindro del tornillo.
Si en la pantalla de fallas no se encuentra ningún mensaje de falla se continúa
con el proceso de puesta en marcha. Una vez observados todos los puntos mencionados
anteriormente se efectúa algunas pruebas de inyección con el fin de comprobar que el
material de PVC ha alcanzado su temperatura más adecuada y óptimas cualidades de
fluidez.
Control manual
Los pasos son los siguientes:
a)
Conectar el mando manual y accionar el pulsador de confirmar.
b)
Accionar el pulsador de cargar material.
c)
Accionar el pulsador de inyectar material.
d)
Controlar el material inyectado y si cumple con las características deseadas se
continua con el proceso de puesta en marcha caso contrario verificar las temperaturas en
las zonas del inyector.
Una vez verificado que el material se encuentra listo para ser inyectado en el
molde se continúa con el proceso.
e)
Colocar la talonera en el molde.
f)
Cerrar la unidad de cierre a inyectar.
g)
Accionar el pulsador de giro mesa y trasladar la estación 1 o 2 delante de la
unidad de inyección.
h)
Accionar el pulsador de cargar material.
131
i)
Accionar el pulsador de inyector adelante.
j)
Accionar el pulsador de inyectar material.
k)
Accionar el pulsador de inyector atrás.
l)
Accionar el pulsador de giro mesa y se repite el proceso para la siguiente estación.
Todos estos pasos se repiten hasta que obtengamos una zapatilla de calidad.
Unas ves obtenidas una zapatilla que se encuentra dentro de los parámetros de calidad
se conecta el mando automático.
Control Automático.
a)
Verificar que los parámetros de operación se hayan ajustado correctamente en la
pantalla.
b)
Conectar el mando automático y accionar el pulsador de confirmar.
Se enciende la lámpara de control automático y la de confirmar. Todas las demás
operaciones de la mesa giratoria y del grupo de inyección se producen automáticamente.
132
CAPÍTULO V
5.
MANTENIMIENTO
5.1.
Mantenimiento del equipo.
La Empresa Plasticaucho Industrial S.A cuenta con un software de
mantenimiento preventivo llamado “SAP”, con la que se puede realizar órdenes de
trabajo, reserva de materiales en bodega para mantenimiento y otras aplicaciones.
El SAP nos permite realizar un mantenimiento preventivo basado en el tiempo
ya que ciertas reparaciones, cambios de componentes o piezas, se realiza a intervalos
programados de tiempo.
Los varios inconvenientes que presenta esta técnica, gira fundamentalmente
alrededor de los altos costos que estas revisiones implican.
Para ello se propone adicionar un plan de mantenimiento preventivo basado en
la condición cuyo principio básico es de que una máquina no se avería sin antes
manifestar ciertos síntomas previos, avisando de alguna manera de su fallo antes de que
éste ocurra dando un tiempo de preaviso y un nivel de alarma. Las inspecciones de este
tipo de mantenimiento, objetivas (con instrumentos) y subjetivas (con los sentidos), se
efectúan en la propia máquina sin desmontar el elemento, y solo se realiza esta acción si
luego de la inspección se verifica que sea necesario su traslado para la reparación del
defecto (falla potencial).
5.1.1. Mantenimiento preventivo de la máquina inyectora de PVC.
a)
Mantenimiento preventivo basado en la condición de la unidad mecánica.
Frecuencia de Mantenimiento: Diario.
Tarea:
Inspección
Procedimiento a realizar:
de
la Verificar estado superficial de guías de deslizamiento.
máquina en general
Detectar ruidos y holguras, colaborando en su corrección,
asegurarse que todas las fijaciones con tornillos están
133
correctamente ensambladas y no hay tornillos flojos o rotos.
Limpieza
Limpiar los perfiles de la estructura y así practicar la higiene de
la máquina y de su entorno.
Engrasar
Engrasar este punto diariamente con grasa Molykote BH2 de
alto rendimiento.
Calibración de
La calibración se realizara con galgas de calibración según
moldes
PROLON-DOG-002 que facilita la ubicación y el ajuste de
hormas y rines
Frecuencia de Mantenimiento: Semanal.
Tarea:
Procedimiento a realizar:
Limpieza
Eliminar la suciedad de aceite en el freno de accionamiento de
la mesa giratoria soplándolo con aire comprimido, además
limpiar las unidades de cierre y unidad de inyección.
Frecuencia de Mantenimiento: Trimestral.
Tarea:
Procedimiento a realizar:
Plan de lubricación
Verificar niveles de aceite de engrase y rellenar si es necesario.
Localizar fugas y corregir si es posible.
Asegurarse de la llegada de lubricante a todos los puntos de
destino.
En
general,
observar
fugas
por
uniones
de
tuberías
comprobando fijaciones y corrigiendo si es posible.
Frecuencia de Mantenimiento: Semestral.
Tarea:
Procedimiento a realizar:
Reaprietes
Revisar el apriete de los accesorios de unión de la estructura.
Los tornillos que están sometidos a mayores temperaturas deben
colocarse con polvo de grafito sin aceite o grasa o bien con
pasta Molicote HSC, para evitar agarrotamientos debidos al
134
calor.
Los pareas de apriete están indicados en la tabla que aparece en
el Anexo X.
Limpieza del
Para ello, se ha de desmontar el tornillo en la forma siguiente:
tornillo
1. Limpiar cuidadosamente las superficies de deslizamiento del
grupo de inyección.
2. Colocar el tornillo en su posición más avanzada.
3. Llevar hacia atrás el grupo de inyección.
4. Desenchufar los cables y enchufes del cilindro del tornillo.
5. Cerrar la llave de paso del agua y desenroscar la tuerca de
manguito de la manguera de agua fría.
6. Quitar el tubo acodado.
7. Sacar el pasador de aleta entre la unión del ojo del vástago
del pistón y el cierre de la tobera y destornillar los tornillos de
sostén del cierre de la tobera y el soporte del cilindro en la parte
inferior de la cabeza de inyección y quitar el cilindro.
8. Retirar las 4 tuercas, arandelas y muelles del cilindro de
avance y con la mano empujar al grupo de inyección hasta su
posición más retrasada.
9. Desenroscar la cabeza de inyección con la llave de gancho.
10. Sacar el tornillo y retirar cuidadosamente las partículas de
plástico adheridas. Limpiar con un cepillo de alambre fino.
11. Después de la limpieza, montar el tornillo en sentido inverso
al realizado para el desmontaje.
Atención: Es muy importante que todas las roscas en la cabeza
de la tobera se espolvoreen con polvo de grafito. De otra forma
resulta después imposible el desenroscar.
b)
Mantenimiento preventivo basado en la condición de la unidad neumática.
Frecuencia de Mantenimiento: Diaria.
135
Tarea:
Procedimiento a realizar:
Revisión general
Abrir la llave de paso de aire al iniciar la jornada de
trabajo
Revisar estado de tuberías y elementos neumático
para la localización de fugas.
Realizar la purga de filtros semiautomáticos.
Observar presiones en manómetros, regulando si es
necesario.
Al final de jornada de trabajo cerrar la llave de paso
general de aire comprimido.
Frecuencia de Mantenimiento: Semanal.
Tarea:
Procedimiento a realizar:
Revisión minuciosa.
Verificar estado de redes del circuito, cilindros y
distribuidores, corrigiendo fugas si existen y reapretar
racores.
Limpiar silenciosos de escape.
Comprobar el estado de componentes del circuito
neumático.
Frecuencia de Mantenimiento: Semanal.
Limpieza de válvulas neumáticas.
Tarea:
Procedimiento a realizar:
Desarme de unidades
Se deber interrumpir el suministro de aire a fin de evitar
accidentes o rotura. Todas las partes son removibles con
herramientas standard de taller, utilizar en cada caso la
más adecuada.
Limpieza de partes
El lavado de partes puede realizarse por inmersión en
nafta y pincel o cepillo de limpieza, sopleteando con aire
a presión limpio y seco. Es conveniente repetir la
136
operación varias veces hasta obtener una limpieza a fondo
de las partes.
Armado de unidades
Todas las partes deben estar perfectamente secas antes de
iniciar su armado. Es conveniente lubricar previamente las
superficies deslizantes y las guarniciones y asegurar el
correcto posicionado de guarniciones y juntas de tapa
antes del ajuste final.
Pruebas de estanqueidad y Antes de reinstalar la válvula en la máquina, alimentar la
funcionamiento
válvula con presión de 6 a 8 bar y obturar con tapones sus
bocas de utilización (2 y 4). En tales condiciones y para
ambas posiciones del distribuidor, verificar ausencia de
fugas en bocas de escape (3 y 5) y en tapas de mando y
reacción.
Limpieza cilindros neumáticos.
Tarea:
Procedimiento a realizar:
Desarme de unidades
Antes de iniciar su desconexión, se debe interrumpir el
suministro de aire a fin de evitar accidentes o rotura.
Todas las partes son removibles con herramientas
comunes de taller. Utilizar en cada caso la más adecuada.
Bajo ningún concepto debe sujetarse al cilindro por el
tubo, ya que una pequeña deformación radial del mismo
lo inutilizaría o alteraría luego el normal funcionamiento.
Es recomendable aflojar las tapas en forma cruzada.
Limpieza de partes
El lavado de partes puede realizarse por inmersión en
nafta, complementando con pincel o cepillo de limpieza y
sopleteado con aire limpio y seco. Es conveniente repetir
la operación varias veces hasta obtener una limpieza a
fondo de las partes.
Armado de unidades
Todas las partes deben estar perfectamente secas antes de
iniciar el armado. Es conveniente lubricar previamente las
superficies deslizantes y las guarniciones utilizando grasa
137
blanca neutra liviana.
Asegurar el correcto posicionado de guarniciones y juntas
de tapa y tubo antes del ajuste final. Las tapas deben
ajustarse en forma cruzada y progresiva, acompañando
con pequeños movimientos del vástago para asegurar un
mejor hermanado del conjunto. Todos los tensores
deberán tener el mismo grado de ajuste. Antes del ajuste
final verifique la correcta alineación entre las tapas
delantera y trasera del actuador sobre una superficie
plana.
Pruebas.
Antes de reinstalar el cilindro en la máquina, realizar las
siguientes pruebas:
Estanqueidad: presurizar a 6 bares alternativamente
ambas cámaras verificando estanqueidad de la cámara
presurizada y ausencia de fugas por la boca de la
cámara opuesta. Cuando se presurice la cámara
delantera verificar además el sellado de la guarnición
de vástago.
Funcionamiento: con aire a baja presión (1 bar)
verifique el suave desplazamiento en ambos sentidos
del vástago, girando el mismo entre operaciones 90°
manualmente.
Amortiguaciones: cerrando totalmente los registros de
amortiguación
alternativamente
y
a
presurizando
las
6
vástago
bares,
el
cámaras
debe
prácticamente detenerse y completar la parte final de
su recorrido lentamente.
c)
Mantenimiento preventivo basado en la condición de la unidad hidráulica.
Frecuencia de Mantenimiento: Diario.
138
Tarea:
Procedimiento a realizar:
Revisión del nivel El nivel de aceite debe corresponder con la marca roja en la
de Fluido Hidráulico mirilla de cristal.
Y si hay fugas, rellenar se procede.
Revisión
Observar que esté entre 38 y 57 C, para temperaturas ambiente
temperatura del
iguales o inferiores a 38 C.
fluido
Revisión presión de
Comprobar con el manómetro.
trabajo
Localización de
En caso de excesivo ruido podría ser señal de turbulencias por
ruidos anormales
aire en el sistema.
Verificar existencia de posibles vibraciones en la red o golpes
de ariete y se procede a reapretar racores de unión y comprobar
buena fijación de soportes de tuberías.
Localización de
Inspección visual de fugas y localizar fugas en todo el circuito
fugas
(cilindros, válvulas, distribuidores, tuberías, etc.) Reparar en su
caso.
Frecuencia de Mantenimiento: Semestral.
Tarea:
Procedimiento a realizar:
Tomar una muestra Tomar una muestra del fluido hidráulico y enviarla a analizar a
del fluido hidráulico
un laboratorio acreditado.
En caso de contaminación, drenar y limpiar el tanque
Limpieza de filtros
1) Evacuar el aceite hasta la mirilla inferior.
2) Destornillar la placa de montaje.
3) Separar la conducción del vacuómetro.
4) Destornillar la brida de la bomba con el filtro de succión y el
tubo de succión.
5) Limpiar el filtro con un pincel blando y gasolina. Proyectarle
después un chorro de aire a presión.
139
Frecuencia de Mantenimiento: Anual.
Tarea:
Procedimiento a realizar:
Limpieza del tanque
1) Abrir la válvula de paso girándola hacia la izquierda y
vaciar el acumulador de presión.
2) Aflojar la atornilladura del conducto de presión de
operación y colocar la manguera en el recipiente preparado
para este efecto.
3) Girar hacia la izquierda hasta el tope la rueda de mano de la
válvula de regulación de presión de operación.
4) Conectar la bomba.
5) Cerrar la válvula de paso, regular el flujo de aceite con la
válvula de regulación de presión de operación y vaciar el
depósito de aceite hasta que el nivel llegue a la mirilla del
nivel de aceite inferior.
6) Desconectar la bomba.
7) Destornillar la tapa de montaje del lado del depósito y
extraer el resto del líquido.
8) Antes de agregar el aceite hidráulico nuevo debe limpiarse
minuciosamente el deposito y en lo posible también el
circuito hidráulico.
Ha de limpiarse el tanque con un pincel blando y gasolina,
proyectándose a continuación un chorro de aire a presión.
Cambio del filtro de Cuando re realiza la limpieza del tanque se cambia el filtro
la bomba
d)
Mantenimiento preventivo basado en la condición de la unidad eléctrica.
Frecuencia de Mantenimiento: Diaria.
140
Antes de la jornada.
Tarea:
Procedimiento a realizar:
Revisión del tablero Inspección visual del estado general y condiciones de
de control
funcionamiento.
Revisión de
Inspección visual del estado general y condiciones de
interruptores
funcionamiento.
Revisión de relés y
Verificación del estado general y de las condiciones de
sistemas de
funcionamiento.
protección
Control de señalización y alarmas de fallas.
Revisión del
Inspección visual, control y registro de novedades si
transformador
corresponde.
Al finalizar la jornada.
Tarea:
Procedimiento a realizar:
Revisión general
Quitar tensión al finalizar la jornada actuando en el seccionador
general situado sobre el armario eléctrico.
Comprobar lámparas de señalización, cambiar si es necesario.
Observar estado y posicionamiento correcto de detectores y
finales de carrera, limpiando y reglando si es necesario para que
quede listo para la próxima jornada de trabajo.
Mantener limpio y en buen estado las protecciones visuales de
autómatas, lámparas de señalización, etc.
Cerrar la puerta del tablero.
Frecuencia de Mantenimiento: Semanales.
Tarea:
Procedimiento a realizar:
Tablero de control
Comprobación del funcionamiento eléctrico y mecánico.
Verificación del estado de los contactos.
Mantener puertas cerradas de los tableros de control.
141
Interruptores
Comprobación del estado de operación y funcionamiento.
Relés y sistemas de Verificación del estado y condición general de los relés.
protección.
Transformador
Limpieza general.
Frecuencia de Mantenimiento: Mensual.
Tarea:
Procedimiento a realizar:
Tablero de control
Limpieza general interior y exterior con paño.
Medición y registro del valor de voltaje e intensidad.
Control del calibre de los cartuchos fusibles y capacidad de los
térmicos de acuerdo a los consumos reales.
Control de la puesta a tierra de todas las instalaciones.
Readecuación de los circuitos que, eventualmente y para
atender situaciones de emergencia, hubieran sido instalados
precariamente;
modificación
de
los
planos
y
fichas
correspondientes, de ser necesario.
Interruptores
Limpieza general con paño.
Verificación de contactos.
Relés y sistemas de Verificación y control de la actuación de las protecciones
protección
mediante procedimientos de simulación de fallas.
Transformador
Verificación de conexiones en los bornes y ajuste de ser
necesario.
Control de tensión.
Frecuencia de Mantenimiento: Trimestral.
Tarea:
Procedimiento a realizar:
Tablero de control
Limpieza, control y ajuste de las barras.
142
Verificación y ajuste de todos los contactos y de la entrada y
salida de conductores.
Interruptores
Ajuste de acometidas y conexiones.
Verificación de las condiciones de accionamiento manual y
automático.
Relés y sistemas de Verificación y control de los niveles de protección de las
protección
instalaciones.
Coordinación del nivel de las protecciones de acuerdo a las
necesidades operativas y de cargas actuantes.
Transformador
Determinación de la resistencia óhmica de los bobinados.
Verificación del nivel de aislamiento entre fases y entre cada
fase y tierra.
Conductores
Verificación de los bornes de conexión y de las condiciones de
eléctricos de
ajuste.
alimentación
Inspección visual de los terminales, de los empalmes y de las
derivaciones, reemplazando los terminales y los tramos
afectados.
Mediciones amperimétricas y comprobación de la carga
máxima a transmitir en cada alimentador en función de su
capacidad.
Registro de los resultados obtenidos.
Frecuencia de Mantenimiento: Semestral.
Tarea:
Procedimiento a realizar:
Tablero de control
Extracción de los elementos removibles, control y ajuste
de conexiones.
Verificar el correcto funcionamiento de los finales de
carrera.
Limpiar y reajustar conexiones en el PLC.
Transformador
Verificación de continuidad y determinación del valor de
toma a tierra.
143
Conductores eléctricos de Verificación del correcto equilibrio de carga por fase en
alimentación
los conductores.
Análisis de Motores
Con ayuda de un analizador de energía podemos
Eléctricos
determinar lo siguiente:
Cuando
el
desequilibrio
resistivo
es
bajo
y
desequilibrio de inductancia alto tenemos:
Problemas con rotor o eje torcido, barras rotas, porosidad;
fallos de estator y/o excentricidad.
Desequilibrio resistivo alto y desequilibrio inductancia
alto, tenemos:
Problemas en el estator.
Desequilibrio resistivo alto y desequilibrio inductancia
bajo, tenemos:
Problemas en el circuito de potencia, como conexiones
corroídas, contaminadas o desconexiones.
Frecuencia de Mantenimiento: Anual.
Tarea:
Procedimiento a realizar:
Tablero de control
Registro del valor de resistencia en las planillas
correspondientes, consignando las siguientes lecturas y la
fecha de cada comprobación:
Entre cada conductor y tierra
Entre conductores
Entre contactos
Entre contactos de tomacorrientes
Sopleteo con aire comprimido y Limpieza de contactos.
Limpiar y reajustar conexiones en el PLC.
Transformador
Ejecución de ensayos en vacío y bajo carga.
Confección del registro anual de mediciones.
144
MANTENIMIENTO CORRECTIVO.
Tarea:
Procedimiento a realizar:
Revisión del Puerto Serial
Si no se comunica con el PC:
Desconectar la fuente de alimentación.
Comprobar si existe continuidad
en
el cable de
comunicación con la ayuda de un óhmetro.
En caso de no existir continuidad proceder a cambiar el
cable.
Cambio de elementos
Cambiar sensores.
Revisar el sistema de seguridad.
Cambiar lámparas de señalización.
Cambiar selectores y pulsadores.
Reparación del PLC
La reparación lo debe realizar un personal calificado.
Los pasos básicos son los siguientes:
Desmontaje del PLC.
Llevarlo al taller.
Retirar la carcasa del PLC.
Limpiar las sócalos de borneras tanto las de entrada
como las de salida del PLC con ayuda de una brocha
fina # 2 y un espray limpia contactos.
Limpiar las pistas con tiñer.
Revisión minuciosa de las pistas electrónicas para la
localización de sueldas frías y elementos dañados o
quemados.
Cambio del elemento dañado.
Armar el PLC y montarlo en el tablero de control.
Realizar pruebas antes de dar marcha al sistema
automatizado.
145
5.2.
Detección de averías.
Con ayuda de la HMI DELTA, en la que tenemos una página sobre fallas, que
nos da un mensaje del elemento que esta fuera de servicio o fuera de su rango de
servicio, nos permite resolver rápidamente la avería.
Figura 5.1. Pantalla de fallas.
Además tenemos dos páginas denominadas monitor uno (estado de entradas) y
monitor dos (estado de salidas) que nos permite determinar si están o no activadas sus
entradas y salidas del proceso de automatización.
Esta información nos permite dar lo más pronto con la falla.
Figura 5.2. Entradas y salidas del proceso de automatización.
146
5.3.
Seguridad.
Para realizar los trabajos eléctricos de mantenimiento se debe cumplir con las
medidas técnicas de seguridad según el artículo 65 del Reglamento Interno De
Seguridad Y Salud Del Trabajo de Plasticaucho Industrial S.A.
Las 5 reglas de oro para trabajar en instalaciones eléctricas de baja tensión
U<1000V:
1)
Abrir todas las fuentes de tensión (obligatorio).
2)
Enclavamiento o bloqueo, si es posible en aparatos de corte, (obligatorio).
3)
Reconocimiento de la ausencia de tensión, (obligatorio).
4)
Poner a tierra y en cortocircuito todas las posibles fuentes de tensión,
(recomendable).
5)
Delimitar la zona de trabajo mediante señalización o pantallas aislantes,
(recomendable).
147
CAPÍTULO VI
6.
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.
6.1
Conclusiones.
Puedo concluir que para realizar una automatización es necesario conocer a la
máquina que me permite obtener la siguiente información: procedimiento que se debe
seguir en la operación (arranque, paro), dispositivos que intervienen en el proceso
(sensores, transductores, motores, etc.), variables a medir, variables a controlar,
variables a monitorear, rangos de operación, función de los dispositivos, entradas y
salidas. Esto me ha permitido realizar con éxito un proyecto de automatización ya que
se obtiene una visión amplia de lo que se puede y quiere hacer.
Gracias al conocimiento organizado de las funciones de cada elemento que
conforman el sistema automático de la máquina inyectora se ha logrado obtener un
sistema mecatrónico que reconoce ciertas condiciones mediante sensores, procesando la
información, y generando actividades mecánicas flexibles.
Se diseña el sistema de automatización y control utilizando el PLC S7 200 CPU
226 de la familia SIMATIC de SIEMENS complementado con módulos de ampliación
EM221 y EM222 de entradas y salidas digitales respectivamente ya que se requiere
trabajar con 27 entradas y 21 salidas digitales, además de 1 módulo de ampliación EM
231, de 4 entradas analógicas para termocuplas y 1 módulo de ampliación EM 235, de 4
entradas analógicas/1 salida analógica para el control de volumen de material de PVC a
través de un potenciómetro y un variador de frecuencia. Con ayuda de una HMI
DELTA se ha logrado cumplir con los requerimientos solicitados por los operadores y
técnicos de mantenimiento para poder monitorear y controlar el proceso de elaboración
de zapatillas de lona en tiempo real y además entregan información muy importante
para el análisis del proceso.
El plan de mantenimiento propuesto se basa en la conclusión de que una
máquina no se avería sin antes manifestar ciertos síntomas previos avisando de alguna
manera de su fallo antes de que éste ocurra dando un tiempo de preaviso y un nivel de
alarma. Los datos recolectados en reales condiciones durante las inspecciones son
148
analizados para deducir su normal o incorrecto servicio, esto nos ha permitido eliminar
revisiones, reparaciones y parada inútiles.
6.2 Recomendaciones
El éxito de una automatización esta en obtener la mayor información sobre la
máquina para ello se recomienda realizar entrevistas con los operadores y encargados de
mantenimiento del proceso, visitas de campo, los cuales indican las características de
operación, características de la máquina, rango de operación y de esta manera ir
describiendo perfectamente el sistema, diagnosticándose las áreas de oportunidad a ser
automatizadas.
Para que el plan de mantenimiento propuesto tenga mayor éxito se recomienda
capacitar a los técnicos de mantenimiento ya que en algunas oportunidades siendo
detectada la anomalía no se haga un diagnóstico correcto o no se perciba de la gravedad
de la misma, dando así lugar a una evolución peligrosa del daño detectado.
149
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156
ANEXOS
157
ANEXO I
Simbología de válvulas direccionales neumáticas.
158
159
ANEXO II
Simbología de accesorios de mando y válvulas auxiliares neumáticas.
160
ANEXO III
Simbología oleohidráulica.
161
162
163
164
165
166
167
ANEXO IV
Materiales de la máquina inyectora Desma DE00.
168
ANEXO V
Calibre De Los Conductores Eléctricos En Función A Su Intensidad.
CONDUCTORES ELÉCTRICOS
SECCION
TRANSVERSAL
(mm2)
0,52
0,8230
1,3100
2,0800
3,3100
5,2610
8,3670
13,3000
21,1500
33,6200
42,4000
53,4900
67,4400
85,0200
107,2000
126,7000
152,0000
177,0000
203,0000
253,0000
304,0000
380,0000
507,0000
633,3800
760,0500
886,7000
1013,4000
CAPACIDAD
A
CALIBRE
AWG
DIAMETRO
mm
No HILOS
k
RESISTENCIA CC
a20°C ohm/km
7
6
8
15
20
30
40
55
70
95
110
125
145
165
195
215
240
260
280
320
355
400
455
590
625
650
665
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
1
1/0
2/0
3/0
4/0
250
300
350
400
500
600
750
1000
1250
1500
1750
2000
2,33
2,69
3,02
3,15
3,57
4,11
5,54
7,60
8,79
10,29
12,21
13,21
14,33
15,59
17,01
19,45
20,85
22,11
23,32
25,48
28,25
30,92
34,86
7
7
7
19
19
19
19
19
19
19
19
19
19
19
19
37
37
37
37
37
37
37
37
0,726
0,726
0,726
0,758
0,758
0,758
0,758
0,758
0,758
0,758
0,758
0,758
0,758
0,758
0,758
0,768
0,768
0,768
0,768
0,768
0,768
0,768
0,768
0,0000
0,0000
0,0000
8,2800
5,2100
3,2800
2,0600
1,3220
0,8320
0,5190
0,4120
0,3290
0,2610
0,2070
0,1640
0,1390
0,1160
0,0991
0,0868
0,0690
0,0578
0,0460
0,0346
169
ANEXO VI
Bornes de conexión del variador LS Industrial Systems SV-S7.
a) Bornes del circuito principal.
b) Bornes del circuito de control
170
171
ANEXO VII
Principales funciones de las CPUs S7-200.
172
ANEXO VIII
Operaciones aritméticas para mantener la temperatura dentro de un rango de tolerancia
aceptable.
VW1618
LW0
VW1602
TEMPERATURA TEMPERATURA
REAL
AJUSTADA
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
165
160
160
160
160
160
160
160
160
160
160
160
160
160
160
160
160
5-7%
10,6666667
10,6666667
10,6666667
10,6666667
10,6666667
10,6666667
10,6666667
10,6666667
10,6666667
10,6666667
10,6666667
10,6666667
10,6666667
10,6666667
10,6666667
10,6666667
REFERENCIA
CON UN %
VW1604
VW1606
SET POINT
170,666667
170,666667
170,666667
170,666667
170,666667
170,666667
170,666667
170,666667
170,666667
170,666667
170,666667
170,666667
170,666667
170,666667
170,666667
170,666667
T225
T224
CUANDO SE ENCIENDE LA
MAQUINA
PT
PT
ACTICACALF
VW1608
VW1610
10% residual set point-valor 10%residual-
16
16
16
16
16
16
16
16
16
16
16
16
16
16
16
16
real
150,6666667
140,6666667
130,6666667
120,6666667
110,6666667
100,6666667
90,66666667
80,66666667
70,66666667
60,66666667
50,66666667
40,66666667
30,66666667
20,66666667
10,66666667
5,666666667
APAGACALF
VW1608
-134,6666667
-124,6666667
-114,6666667
-104,6666667
-94,66666667
-84,66666667
-74,66666667
-64,66666667
-54,66666667
-44,66666667
-34,66666667
-24,66666667
-14,66666667
-4,666666667
5,333333333
10,33333333
ACTIVA CALF
VW1608>VW1606
150,6666667
140,6666667
130,6666667
120,6666667
110,6666667
100,6666667
90,66666667
80,66666667
70,66666667
60,66666667
50,66666667
40,66666667
30,66666667
20,66666667
16
16
ACTIVA
ACTIVA
ACTIVA
ACTIVA
ACTIVA
ACTIVA
ACTIVA
ACTIVA
ACTIVA
ACTIVA
ACTIVA
ACTIVA
ACTIVA
ACTIVA
DESACTIVA
DESACTIVA
MAQUINA EN PRODUCCION
173
ANEXO IX
Parámetros de operación de la máquina inyectora DE00.
Presiones en el circuito neumático.
Presiones recomendadas:
Mesa giratoria:
•
Presión de la red 12 dar aproximadamente.
•
Presión de operación 10 dar aproximadamente.
•
Presión de mando 6 bar aproximadamente.
Unidades de cierre:
•
Presión de la red 12 bar aproximadamente.
•
Presión de operación 10 bar aproximadamente.
•
Presión de mando 6 bar aproximadamente.
•
Presión de mando de inversión 6 bar aproximadamente.
Debido a que la desconexión automática del proceso de inyección se produce a través
de un micro-conmutador instalado debajo de cada estación (el micro-conmutador es
accionado por el cilindro de trabajo por medio de una palanca basculante), se requiere
obtener un funcionamiento perfecto de esta desconexión, para ello es necesario que la
válvula reductora de presión colocada junto a cada cilindro de trabajo se ajuste según el
tamaño de los zapatos. Para ello, puede tenerse en cuenta la siguiente regla:
Según tamaño
Presión en la válvula reductora
Hasta 26
4-5 kg/cm2
27 al 32
5-6 kg/cm2
174
33 al 33
6-7 kg/cm2
39 al 43
7-8 kg/cm2
44 al 47
8-9 kg/cm2
Los datos de presión indicados son solamente orientativos y pueden variarse.
Temperaturas.
Las temperaturas en las zonas de calefacción del inyector:
zona1: 160ºC
Zona 2: 180ºC
Zona 3: 200ºC
Tobera: 160ºC
Estos valores pueden variar según el tipo de material utilizado para la inyección.
Presiones en el circuito oleohidráulico.
Presión dinámica (presión de plastificación).
La presión dinámica no debe ajustarse a un valor demasiado alto ya que se reduciría la
potencia de plastificación o también evitaría el retorno del tornillo sinfín a su posición,
es suficiente un valor entre 5-20 bar para la presión de aceite, no debe aplicarse una
presión de aceite mayor que 60 bares.
Tiempos:
Regulándose los relojes de la forma siguiente:
Ciclo total: 15 segundos.
Tiempo de inyección: 10 segundos.
Tiempo de postpresión: 3 segundos.
175
ANEXO X
Tabla de pares de apriete de los accesorios de unión de la estructura de la máquina
inyectora DE00.
176