AUTOMATIZACION DE UNA BANDA TRANSPORTADORAEN EL LABORATORIO DE AUTOMATIZACION EN LA CORPORACION UNIVERSIRTARIA COMFACAUCA

MILTON GERARDO PITO MEDINA

CORPORACION UNIVERSITARIA COMFACAUCADIPLOMADO EN AUTOMATIZACIN INDUSTRIALSANTANDER DE QUILICHAO2015AUTOMATIZACION DE UNA BANDA TRANSPORTADORAEN EL LABORATORIO DE AUTOMATIZACION EN LA CORPORACION UNIVERSIRTARIA COMFACAUCA

MILTON GERARDO PITO MEDINA

INFORME DEL PROYECTO

ING. EDGAR MATALLANATutor

CORPORACION UNIVERSITARIA COMFACAUCADIPLOMADO EN AUTOMATIZACIN INDUSTRIALSANTANDER DE QUILICHAO2015

Nota de aceptacin: __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_______________________________ Firma del presidente del jurado

_______________________________ Firma del jurado

_______________________________ Firma del jurado

TABLA DE CONTENIDOpg.1. LISTA DE IMGENES52. TRMINOS Y DEFINICIONES63. RESUMEN84. ABSTRACT85. INTRODUCCION95.1Formulacin del problema106. JUSTIFICACIN117. OBJETIVOS127.1 Objetivo general127.2 Objetivos especficos128. DESARROLLO DEL PROYECTO138.1 INSTRUMENTOS UTILIZADOS PARA LA ELABORACION DE ESTE PROYECTO.138.2 Seleccin de los dispositivos elctricos y electrnicos138.3 Diseo esquemtico218.4 Programacin y simulacin del grafcet258.5 conexin elctrica26

9. RESULTADOS ALCANZADOS Y DISCUSIN DE LOS MISMOS2710. CONCLUSIONES2811. RECOMENDACIONES2912. BIBLIOGRAFA.30

1. LISTA DE IMGENESPg.Figura 1: Banda transportadora10Figura 2: PLC zelio soft14Figura 3: Sensores capacitivos14Figura 4: Contactores15Figura 5: Rels15Figura 6: Pulsadores16Figura 7: Selector16Figura 8: Trmico17Figura 9: Tablero de control17Figura 10: Fuente DC 24 voltios18Figura 11: Sensor ptico18Figura 12: Potencimetro19Figura 13: Variador de velocidad20Figura 14: Grafcet22Figura 15: Esquema elctrico23Figura 16: Software25Figura 17: Programacin de PLC25Figura 18. Cableado de los dispositivos elctricos y electrnicos de la banda transportadora25

2. TRMINOS Y DEFINICIONES

Para el propsito de este proyecto, se aplican los siguientes trminos y definiciones Grafcet: (GrapheFunctionel deCommandeEtapeTransition) es ungrafoo diagrama funcional normalizado, que permite hacer un modelo del proceso a automatizar, contemplando entradas, acciones a realizar, y los procesos intermedios que provocan estas acciones.

PLC: El trmino PLC proviene de las siglas en ingls para Programmable Logic Controler, que traducido al espaol se entiende como Controlador Lgico Programable. Se trata de un equipo electrnico, que, tal como su mismo nombre lo indica, se ha diseado para programar y controlar procesos secuenciales en tiempo real. Por lo general, es posible encontrar este tipo de equipos en ambientes industriales.

Tablero de control .En una instalacin elctrica, los tableros elctricos son la parte principal. En los tableros elctricos se encuentran los dispositivos de seguridad y los mecanismos de maniobra de dicha instalacin.En trminos generales, los tableros elctricos son gabinetes en los que se concentran los dispositivos de conexin, control, maniobra, proteccin, medida, sealizacin y distribucin, todos estos dispositivos permiten que una instalacin elctrica funcione adecuadamente.

Software Zelio Soft (Programacion): conjunto de programas y tareas que permiten al computador realizar determinadas tareas.

Rel: El rel o relevador es un dispositivo electromecnico. Funciona como un interruptor controlado por un circuito elctrico en el que, por medio de una bobina y un electroimn, se acciona un juego de uno o varios contactos que permiten abrir o cerrar otros circuitos elctricos independientes

Contactor: Un contactor es un componente electromecnico que tiene por objetivo establecer o interrumpir el paso de corriente, ya sea en el circuito de potencia o en el circuito de mando, tan pronto se de tensin a la bobina (en el caso de ser contactores instantneos).

Sensor capacitivo: Son interruptores elctricos que se activan sin contacto.Hacen uso del campo elctrico generado al aprovechar el efecto que tienen algunos materiales como el papel, vidrio, plstico, aceite y agua, de alterar la capacitancia del sensor cuando algn objeto metlico o no metlico influye sobre l.

Sensor ptico: Un sensor ptico se basa en el aprovechamiento de lainteraccin entre la luz y la materiapara determinar las propiedades de sta. Una mejora de los dispositivos sensores, comprende la utilizacin de la fibra ptica como elemento de transmisin de la luz.

Variadores de velocidad: Los variadores son convertidores de energa encargados de modular la energa que recibe el motor. Otra definicin sera, los variadores de velocidad son dispositivos que permiten variar la velocidad y la acopla de los motores asncronos trifsicos, convirtiendo las magnitudes fijas de frecuencia y tensin de red en magnitudes variables.Potencimetro: es una resistencia que podemos controlar su valor. Entonces de esta forma podemos controlar indirectamente la intensidad de corriente que fluye por un circuito si se lo conecta en paralelo, o la diferencia de potencial si est conectado en serie.

Automtico: Todo mecanismo que funciona en todo o en parte por s solo.

Sistema de control: Un sistema de control est definido como un conjunto de componentes que pueden regular su propia conducta o la de otro sistema con el fin de lograr un funcionamiento predeterminado, de modo que se reduzcan las probabilidades de fallos y se obtengan los resultados buscados.

3. RESUMEN

El trabajo se dise para controlar una banda trasportadora, que se mueve gracias a un motor trifsico, este activara o detendr la banda segn el ladder implementado en el PLC, la banda se encargara de trasladar botellas de vidrio transparente de un lugar a otro, en primer lugar se instal un sensor ptico que detecta el contraste o transparencias ubicado al inicio de la banda, este al percibir una botella enviara una seal al PLC para que se detenga la banda por un tiempo mientras realiza el llenado; nuevamente se enciende el motor de la banda, al momento en que el sensor 2 fotocelda (ptico) que detecta la botella, de esta forma se detiene la banda, permitiendo al sensor 3 fotocelda (ptico) verificar el nivel del lquido en la botella, en caso de que el nivel sea el adecuado se procede al sellado de la misma, en ltima instancia se ubica al final de la bando un contador, que como su nombre lo indica se encarga de llevar a cabo un conteo del nmero de botella selladas, cuando este conteo cumpla con el valor asignado por el usuario se detendr por completo la banda para proceder a realizar el mantenimiento preventivo.4. ABSTRACT

5. INTRODUCCION

El mundo moderno y cambiante demanda cada da, que todos aquellos procesos industriales o de desarrollo, cuenten con dispositivo o herramientas cada vez ms verstiles que permitan hacer ms eficiente el trabajo.La automatizacin por medio de PLCs permite un gran beneficio tanto operativo como econmico para la cualquier compaa ya que no ser necesaria la manipulacin de muchas personas para la ejecucin de un proceso de produccin.Las bandas transportadoras son elementos que minimiza el trabajo cuando hay grandes volmenes de mercanca para embarcar o recibir en las empresas. El uso de las bandas transportadoras se aplica especialmente al procesamiento de productos industriales, agroindustriales, agrcolas, mineros, automotrices, navales o farmacuticos.

5.1Formulacin del problema

En la Corporacin Universitaria Comfacauca existe un laboratorio de control de procesos donde se puede hacer prcticas para aplicar los conocimientos terico - prcticos adquiridos en los cursos respectivos de las carreras de ingeniera. Es as, que en este proyecto se ha podido automatizar una banda transportadora para contar envases despus de su proceso de llenado, igualmente en este proyecto se pudo identificar y definir todos aquellos componentes idneos que permiten que el proceso se desarrolle eficientemente.

Figura 1: Banda transportadora

6. JUSTIFICACIN

Da a da los procesos requieren ser ms eficientes, lo que hace que las compaas manufactureras sean ms competitivas. El trmino eficiente hace referencia a que se hagan en el menor tiempo posible, con un mnimo de costos y con alta calidad en el producto final. Uno de los elementos que permiten el mejor rendimiento en eficiencia es la banda transportadora. Es por eso que se justifica la automatizacin de un PLC, y as poder evaluar lo aprendido durante los tres aos de estudio en la Tecnologa de Electrnica realizado en la Corporacin Universitaria UNICOMFACAUCA.

7. OBJETIVOS

7.1 Objetivo general

Automatizacin de la banda transportadora de la Corporacin Universitaria Comfacauca, usando un PLC CS7-200 DE SIMATIC.7.2 Objetivos especficos

Disear el Grafcet como gua principal para la elaboracin de este proyecto Realizar la programacin en el software del PLC CS7-200 DE SIMATIC

Efectuar las conexiones elctricas pertinentes

Realizar pruebas necesarias para corregir errores y obtener las debidas conclusiones.

Realizar un informe donde se evidencien los resultados del proyecto.

8. DESARROLLO DEL PROYECTO

8.1 INSTRUMENTOS UTILIZADOS PARA LA ELABORACION DE ESTE PROYECTO.

Pulsadores Tablero de control PLC S7-200 SIMATIC Fuente DC 24 voltios Dos contactores Selectores Dos rels Dos sensores capacitivos Un sensor (ptico) Software zelio soft (programacin) Paro de emergencia Rel Trmico

Una vez analizadas las especificaciones necesarias de la banda transportadora, se elige el equipo de control ms adecuado para implementarlo en la misma, se opta por utilizar un PLC, que sera la solucin ms efectiva para la implementacin del sistema de control.

8.2 Seleccin de los dispositivos elctricos y electrnicos

Los dispositivos elctricos y electrnicos adecuados para complementar el diseo del control y automatizacin de la banda transportadora son:

PLC Zelio Soft

La gama S7--200 comprende diversos sistemas de automatizacin pequeos (Micro--PLCs) que se pueden utilizar para numerosas tareas.El S7--200 vigila las entradas y cambia el estado de las salidas conforme al programa de usuario que puede incluir operaciones de lgica booleana, operaciones con contadores y temporizadores, operaciones aritmticas complejas, as como comunicacin con otros aparatos inteligentes. Gracias a su diseo compacto, su configuracin flexible y su amplio juego de operaciones, el S7--200 es especialmente apropiado para solucionar numerosas tareas

Figura 2: PLC zelio soft

Un sensor capacitivo Es un interruptor elctrico que se activan sin contacto.Hacen uso del campo elctrico generado al aprovechar el efecto que tienen algunos materiales como el papel, vidrio, plstico, aceite y agua, de alterar la capacitancia del sensor cuando algn objeto metlico o no metlico influye sobre l.

Figura 3: Sensores capacitivos

ContactorEs un componente electromecnico (figura 4) que tiene por objetivo establecer o interrumpir el paso de corriente en el motor de la Banda, ya sea en el circuito de potencia o en el circuito de mando.

Figura 4: Contactores

Rels

Dispositivo electromagntico que, estimulado por una corriente elctrica muy dbil, abre o cierra un circuito en el cual se disipa una potencia mayor que en el circuito estimulador. Estos con el fin de hacer una interfaz entre el PLC y el contactor, evitando que el PLC maneje cargas demasiado altas que puedan daarlo o desgastando los contactos del mismo comprometiendo de forma considerada su buen funcionamiento a corto o largo plazo.

Figura 5: Rels

PulsadoresElemento que permite el paso o interrupcin de la corriente mientras es accionado. Que en el estado de manual, el usuario presiona para encender y apagar la Banda y en automtico, el usuario presiona para seleccionar el tiempo deseado de la banda, creando un ambiente ms industrializado.

Figura 6: Pulsadores

Un selector Un selector es un interruptor elctrico, dispositivo utilizado para desviar o interrumpir el curso de una corriente elctrica. Que dependiendo de necesidad del usuario le da opcin de colocar la Banda en manual o automtico.

Figura 7: Selector

Rel trmico Para proteger el sistema elctrico ante recalentamiento o corto circuitos. El Rel Trmicos es un aparato que se utiliza para proteger el motor contra las sobrecargas dbiles y prolongadas de corriente.

Figura 8: Trmico

Tablero de control En una instalacin elctrica, los tableros elctricos son la parte principal. En los tableros elctricos se encuentran los dispositivos de seguridad y los mecanismos de maniobra de dicha instalacin. En trminos generales, los tableros elctricos son gabinetes en los que se concentran los dispositivos de conexin, control, maniobra, proteccin, medida, sealizacin y distribucin, todos estos dispositivos permiten que una instalacin elctrica funcione adecuadamente.

Figura 9: Tablero de controlFuente DC 24 voltios: Esta sencilla fuente de alimentacin nos servir para alimentar circuitos a 24 V, cuya intensidad mxima no sea superior a 2A.

El montaje de esta fuente de alimentacin es muy sencillo. nicamente hay que tener precaucin a no equivocarnos con la colocacin de los componentes, especialmente con la polaridad del condensador. Montaremos el circuito siguiendo el esquema. Una vez montado procederemos a su comprobacin con la ayuda de un tster.

Figura 10: Fuente DC 24 voltios

Sensor ptico Un sensor ptico se basa en el aprovechamiento de lainteraccin entre la luz y la materiapara determinar las propiedades de sta. Una mejora de los dispositivos sensores, comprende la utilizacin de la fibra ptica como elemento de transmisin de la luz.

Figura 11: Sensor ptico

Potencimetro Es una resistencia que podemos controlar su valor. Entonces de esta forma podemos controlar indirectamente la intensidad de corriente que fluye por un circuito si se lo conecta en paralelo, o la diferencia de potencial si est conectado en serie.

Figura 12: Potencimetro

Variador de VelocidadEs un dispositivo o conjunto de dispositivos mecnicos, hidrulicos, elctricos o electrnicos empleados para controlar la velocidad giratoria de maquinaria, especialmente de motores asincrnicos trifsicos, convirtiendo las magnitudes fijas de frecuencia y tensin de red en magnitudes variables.

Figura 13: Variador de velocidad

8.3 Diseo esquemtico

Se realiza el diseo esquemtico con respecto al funcionamiento de la banda en GRAFCET (figura 10), que es el mejor mtodo para automatizar de manera secuencial y correcta para automatizar el proceso, as como tambin establecer los requerimientos bsicos para el funcionamiento adecuado empezando por las normas de seguridad para evitar accidentes de trabajo.

Como funciona:

En la etapa inicial, todos los sensores y actuadores se encuentran inactivos y apagados respectivamente, esperando la orden del usuario. Despus de verificar si el selector se encuentra en la posicin derecha o a la izquierda, esto con el fin de saber si estar en manual o automtico (Derecha automtico, Izquierda manual).

Cuando el selector se encuentra en la posicin izquierda, estar la maquina en manual, en este estado el control de apagado y encendido de la banda es del usuario.

Cuando el selector este hacia la derecha, estar la banda en automtico, aqu el usuario tendr dos posibilidades de programar la maquina; una vez presionando el pulsador de color rojo, este activar la banda durante una hora (1h), despus de pasado este tiempo el proceso finalizara apagando el motor de la banda. La segunda opcin es la de presionar el pulsador negro, este pondr en funcionamiento la banda durante dos horas (2h), despus de pasado este tiempo la maquina se apagara esperando una nueva orden del usuario.

El grafcet que se aprecia en la (figura 14), est en una divergencia en or ya que tiene dos opciones, el lado derecho (modo manual), el lado izquierdo (modo automtico).

Si las condiciones se cumplen, la banda no se detendr, luego de pasar por el sensor que acciona el contactor quien nos dice cuntas botellas pasaron por la banda, luego el grafcet regresa a la etapa 5 y realiza el mismo procedimiento.

Si en algn momento ocurre una emergencia o se quiere para el proceso de forma rpida, ya sea para agregar otros productos, extraer algn material ajeno al proceso o simplemente porque cree que es suficiente, el selector (figura 7), tambin cumple con la funcin para cambiar la banda en modo manual o automtico.

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DIAGRAMA DE BLOQUES FUNCIONAL

Figura 14: Grafcet

ESQUEMA ELECTRICO

Figura 15: Esquema elctricoOL: Rel sobre corrienteFusible de controlSo: StopS1: StarS2: Sensor que para la banda para ver la botellaS3: Sensor que mide el nivel de llenado y pone en marcha de nuevo la bandaS4: Sensor que detiene la banda en el ciclo final de la salida de las botellas y reanuda el funcionamiento para un nuevo ciclo.C1: Contactor de marcha de la banda transportadoraTR1: TemporizadorV: vlvula del sistema de llenadoh1: Piloto verde indica que est en funcionamiento la bandah2: Piloto rojo indica que esta en condicin de reposo o paradah3: Piloto amarillo indica que el rel termo magntico se encuentra disparado por sobre corriente.

8.4 Programacin y simulacin del grafcet

Conjunto de instrucciones de nivel lgico que cumplen un objetivo y diferentes tareas a travs de un hardware.

Primero se realiza la programacin del PLC basados en le grafcet (Figura 14). Para ello se utiliza el software de programacin PLC Zelio (Figura 16), luego se hacen las respectivas simulaciones en el mismo software de programacin (Figura 17) para corregir errores y evitar daos en la ejecucin de la banda transportadora. Finalmente se procede a trasferir el software al PLC, para ya colocarlo en produccin. Figura 17: Programacin de PLCFigura 16: Software Zelio

8.5 conexin elctrica

Se realizan las conexiones correspondientes entre la banda transportadora y los dispositivos elctricos y electrnicos con el PLC (figura 15), se colocara en funcionamiento y se corrigen los detalles.

Figura 18: Cableado de los dispositivos elctricos y electrnicos de la Banda Transportadora.

Despus de correccin de pequeos errores la banda transportadora quedo funcionando como se esperaba, con las especificaciones y requerimientos necesarios para su buen desempeo; esta a su vez funciona dando por terminado el trabajo de automatizar la banda.9. RESULTADOS

Se efectu el diseo del Grafcet, para poder iniciar la elaboracin de este proyecto. Adems de la programacin adecuada del PLC CS7-200, permitiendo que todos los componentes queden ubicados dentro de un solo panel o caja de control, con una distribucin bien definida, evitando que el usuario entre en contacto con los dispositivos.

10. CONCLUSIONES

El Diseo del Grafcet es primordial para la elaboracin de proyectos de esta ndole. Sin este diseo, no habra sido posible la ejecucin del mismo. Zelio es una de las muchas aplicaciones que pueden emplearse para la programacin del PLC, y gracias a esta herramienta se logr cumplir el objetivo de funcionamiento de la banda transportadora.

Es necesario efectuar pruebas en todo tipo de proyecto, para lograr corregir aquellos percances que puedan presentarse. Gracias al proceso de retroalimentacin se logr que el proyecto funcionara.

Mediante la elaboracin de este proyecto, se concluye que a travs de los simuladores se pudo demostrar que un egresado del programa de Automatizacin industrial est en la capacidad de disear e implementar un proceso industrial.

11. RECOMENDACIONES

Para realizar las pruebas con botellas de vidrio transparente se debe adicionar a la banda un variador de velocidad para controlar la velocidad de giro de la banda y as evitar que las botellas se caigan.

Realizar una guarda o base para que las botellas en su recorrido de llenado y sellado no corran el riesgo de caerse y daarse, o derramen su contenido sobre esta.

Utilizar sensores pticos o fotoceldas que son especiales para detectar la diferencia de contraste entre 2 objetos traslucidos u opacos, por ejemplo para verificar el llenado de los envases y as evitar errores en el proceso.

12. BIBLIOGRAFA.

CREUS SOL, ANTONIO, Instrumentacin industrial: 6ed Barcelona Espaa Macombo. S.A. 1997.HUGH, JACK, Automating manufacturing Systems: 5ed de 2007.MANDADO E. Autmatas programables: entrono y aplicaciones, Thomson Learning Ibero 2005.

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SKILLTEN. Sensores Capacitivos [en lnea]

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