Proyecto I PEP

Informe de Proyecto

AUTOMATIZACIÓN DE LA ESTACIÓN MPS TESTING

Integrantes:

MALLQUI ALCOCER, RafaelÁngel

Profesor: Ing. Armando Sarco Montiel

Fecha de realización: 26 de enero Fecha de entrega: 01 de febrero

2014

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1. INTRODUCCIÓN El presente trabajo que lleva por título “Automatización de la Estación MPSTesting”; tiene por finalidad, aplicar los conocimientos adquiridos hasta la fecha, en el curso de especialización Instrumentación y Control Industrial, para realizar la programación del PLC Siemens S7-300, que gobernará el funcionamiento automático del módulo MPS Testing de Festo. En este trabajo se explicará el funcionamiento de este módulo, se describirá las partes que los componen, se mostrará sus diagramas eléctricos y neumáticos y se desarrollará la programación usando Grafcet. Para la programación del PLC se considero, aspectos importantes del funcionamiento del módulo como son: el módulo posee un selector manual/automático. En modo de funcionamiento AUTOMÁTICO, la secuencia de operación será gobernada por la lógica del programa del PLC; mientras que en el modo de funcionamiento MANUAL se deberá pulsar el botón “Start” del panel de control, para que el módulo ejecute una secuencia del programa, se deberá pulsar el botón “Start” nuevamente para que el módulo ejecute la siguiente secuencia, y así, en forma sucesiva. Se considero también una parada de emergencia, que detiene el funcionamiento del módulo de forma inmediata, sin importar, lo que esté ejecutando en ese momento. Se ha considerado un botón de “Reset”, que al ser presionado vuelve al módulo a sus condiciones iniciales para iniciar una nueva secuencia. Se consideraron dos luces como alarmas “Q1” y “Q2”. “Q1” se encenderá para indicar la ausencia de la pieza de trabajo; mientras que “Q2” se encenderá ante la existencia de algún problema mecánico, como falta de aire.

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2. OBJETIVOS Objetivo general: - Aplicar los conocimientos adquiridos para automatizar el módulo MPS Testing de Festo, mediante la programación un PLC Siemens, y el uso de múltiples sensores y actuadores de distintas características. Objetivos específicos: - Detallar el funcionamiento de la estación MPS. - Realizar la lista de entradas y salidas del controlador. - Realizar los diagramas neumáticos e hidráulicos del sistema. - Realizar los diagramas eléctricos del sistema. - Desarrollar el modelo de funcionamiento de la estación MPS mediante un diagrama secuencial en Grafcet. - Realizar la programación del controlador en uno de los lenguajes del IEC 61131-3 (con todos los comentarios respectivos). 3. MÓDULO MPS TESTING 3.1. Datos Técnicos

Parámetro Valor Presión de operación 6 bares (600 kPa)

Tensión de alimentación 24 V DC

Entradas digitales 7

Salidas digitales 4

Salidas analógicas 1 3.2. La Estación de Testing Es una estación que cumple la función de comprobación en la manipulación de piezas. La adquisición de la información (real) y la comparación con una característica especificada (requerido) trae como resultado una decisión de pieza aceptable/rechazada; es decir, si/no representa un componente importante de la prueba. Un componente importante de la medición es la comparación de las características (valores reales con los valores de referencia especificados). Las características típicas de la prueba son: - Comprobación de la disponibilidad de la pieza de trabajo. - Verificación de identidad.

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- Comprobación de contorno. - Comprobación de tamaño. - Comprobación de color. En la producción automática, en contraste con la producción manual, la verificación (testing) cumple un rol importante. En la producción manual el rechazo de partes se puede efectuar de forma inmediata, mientras que en la producción automatizada, rechazar partes puede llevar a un mal funcionamiento del proceso de producción o un alto en la producción. La función de la estación de Testing es: - determinar las características del material de una pieza de trabajo. - comprobar la altura de la pieza y - bien rechazar una pieza de trabajo o ponerlo a disposición de una estación posterior. La estación Testing se compone de la siguiente manera: - Módulo de detección. - Módulo de elevación. - Módulo de medición. - Módulo de colchón de aire para deslizamiento. - Módulo de deslizamiento. - Placa de perfil. - Carro. - Consola de control. - PLC. A continuación se muestra la estación Testing:

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3.3. Funcionamiento La estación Testing determina las características de las piezas insertadas. El módulo de detección identifica el color de la pieza y el sensor capacitivo detecta la pieza independientemente de su color. Un sensor difuso detecta metales y piezas de color rojo. Las piezas negras no son detectadas. Un sensor retro-reflectivo monitorea que el área de trabajo por encima del contenedor de la pieza este libre antes que la pieza sea levantada por el módulo de elevación. El sensor analógico del módulo de medición determina la altura de la pieza. La señal de salida se puede digitalizar a través de un comparador con valor de umbral ajustable o se puede suministrar a un PLC usando el procesamiento de señales analógicas a través de un modulo de entradas analógicas.

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Un cilindro lineal guía la pieza hacia la siguiente estación a través del colchón de aire de deslizamiento. Las piezas rechazadas son colocadas en la parte baja. 3.4. Descripción de la Secuencia. Pre-requisitos de arranque - La pieza de trabajo debe estar en el contenedor de la pieza. Posición inicial - El cilindro de elevación se baja. - El cilindro de expulsión se retrae. - El colchón de aire de deslizamiento es expulsado. Secuencia 1. Determinar el color y material de la pieza de trabajo. 2. El cilindro de elevación es levantado. 3.Medición de la altura de la pieza. Resultados de la prueba correctos 4. Encender el colchón de aire de deslizamiento. 5. Cilindro de expulsión avanza. 6. Cilindro de expulsión se retrae. 7. Apagar el colchón de aire de deslizamiento. 8. El cilindro de elevación es bajado. 9. Posición inicial. Resultados de la prueba incorrectos 10. El cilindro de elevación es bajado. 11. Cilindro de expulsión avanza. 12. Cilindro de expulsión se retrae. 13. Posición inicial.

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3.5 Modulo de Detección

Se lleva a cabo la identificación del material o color de la pieza por dos sensores de proximidad con salidas digitales. Los sensores de proximidad en cuestión son, un sensor capacitivo y un sensor de proximidad óptico. - El sensor de proximidad capacitivo detecta metales, piezas rojas y negras. - El sensor de proximidad óptico detecta piezas rojas y metálicas. Un circuito lógico facilita la asignación de las características metálico/rojo o negro a las respectivas piezas de trabajo.

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3.6 Módulo de Elevación

Las piezas de trabajo se elevan desde el módulo de detección al módulo de medición pormedio del módulo de elevación. Los actuadores utilizados son un cilindro de elevación sin vástago y uncilindro de expulsión. El tubo de aire comprimido en movimiento y los cables eléctricos se encaminana través de la guía del cable. La detección de la posición final de los cilindros se efectúa por sensores de proximidad magnéticos o inductivos.

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3.7 Módulo de Medición

El módulo de medición consiste de un sensor analógico para la detección de las piezas de trabajo. El principio de operación se basa en un medidor de potencial lineal con un divisor de tensión. Un amortiguador realiza la aproximación a la posición final del cilindro de elevación. El valor analógico medido puede ser digitalizado a través de un comparador con valor de umbral ajustable (señal 0/1). La señal analógica se puede ingresar al PLC usando un modulo de entradas analógicas.

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3.8. Módulo de Colchón de Aire para Deslizamiento

El módulo de deslizamiento con colchón de aire es usado para transportar las piezas de trabajo. 5 piezas de trabajo pueden ser acomodadas en el colchón de aire de deslizamiento si el tope mecánico está colocado. El colchón minimiza la fricción entre las piezas y la superficie de deslizamiento y asegura que todas las piezas se deslicen a la misma velocidad. El ángulo de inclinación de la superficie de deslizamiento es ajustable. Si la estación Testing es operada usando una estación aguas abajo, entonces el tope mecánico al final de la superficie de deslizamiento, debe ser quitado. La altura y la inclinación de la superficie de deslizamiento deben ser ajustadas de tal manera que asegure que la pieza de trabajo se deslice en forma segura dentro de la posición de recepción de la estación que se encuentra aguas abajo.

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3.9. Módulo de Deslizamiento

El módulo de deslizamiento es usado para transportar las piezas. 4 piezas pueden ser acomodadas en el módulo si el tope mecánico está colocado. El ángulo de inclinación del modulo es ajustable. 3.10. Componentes del Sistema A continuación se mencionan los a los elementos que conforman el sistema: - Electroválvula 3/2-vías, normalmente cerrada. - Electroválvula 5/2-vías. - Comparador. - Sensor de desplazamiento. - Cilindro de doble efecto. - Fittings. - Terminal I / O. - Final de carrera eléctrico. - Accionamiento lineal, neumático. - Válvula de control de flujo unidireccional, conexión QS. - Válvula de control de flujo unidireccional, conexión roscada, escape.

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- Válvula de control de flujo unidireccional, conexión roscada, suministro de aire. - Tubos de plástico. - Conector tipo zócalo con cable de conexión. - Sensor de proximidad, capacitivo. - Sensor de proximidad, eléctrico, detección de campo magnético: contacto relé. - Sensor de proximidad, eléctrico, detección de campo magnético: inductivo. - Sensor de proximidad, óptico,sensor de luz reflejo. - Sensor de proximidad, óptico, sensor retro-reflectante. - Sensor de proximidad, óptico, receptor a través de luz unidireccional. - Sensor de proximidad, óptico, transmisor a través de luz unidireccional. - Unidad de servicio. - Amortiguador. 4. ENTRADAS Y SALIDAS DEL CONTROLADOR Se cuenta con un PLC Siemens S7-300 con CPU 314C-2DP. Cuenta con 24 DI, 16 DO, 5 AI y 2 AO.

Las entradas y salidas del controlador se describen en la siguiente tabla:

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Símbolo Dirección Tipo de dato

Descripción 1Y1 Q124.0 BOOL Lower lifting cylinder 1Y2 Q124.1 BOOL Raise lifting cylinder 2Y1 Q124.2 BOOL Extendejectingcylinder 3Y1 Q124.3 BOOL airslide

IP_N_FO Q124.7 BOOL stationoccupied H1 Q125.0 BOOL Startindicator light H2 Q125.1 BOOL Resetindicator light H3 Q125.3 BOOL Indicator light material 1: 0=bk 1=rd

1=si OBStat AB0 BYTE outputbytestation OBPan AB1 BYTE outputbyte panel

P_A20D DB20 FB20 instance block Part_AV I124.0 BOOL Workpieceavailable

B2 I124.1 BOOL notblackworkpiece B4 I124.2 BOOL Safety light barrier B5 I124.3 BOOL Workpieceheightcorrect

1B1 I124.4 BOOL Lifting cylinderraised 1B2 I124.5 BOOL Lifting cylinderlowered 2B1 I124.6 BOOL Ejectingcylinderretracted IP_FI I124.7 BOOL Subsequentstationoccupied

S1 I125.0 BOOL Startbutton S2 I125.1 BOOL Stop button S3 I125.2 BOOL Automatic-manual switch S4 I125.3 BOOL Resetbutton

Em_Stop I125.5 BOOL Emergency stop signal P_Auto20 FB20 FB20 Programsequencetesting P_EmS11 FC11 FC11 Emergency stop program block P_Stop12 FC12 FC12 stop program block P_EmS21 FC21 FC21 Emergency stop program block P_Stop22 FC22 FC22 stop program block

F_Start M24.0 BOOL Startflag Init_Pos M24.1 BOOL Testing station in initial position

Reset_OK M24.2 BOOL Resetfinished CycleEnd M24.3 BOOL Cycleend Init_Bit M24.5 BOOL Initialisation bit delay1 M24.6 BOOL Flagdelay time 1 expired

RC_Start M132.0 BOOL remote control start RC_Reset M132.1 BOOL remote control reset RC_Stop M132.4 BOOL remote control stop

Var1 MB24 BYTE variables RCVar MB132 BYTE remote variables

RC_Bits MW132 WORD remote control bit P_Org OB1 OB1 Organisationprogram P_Init OB100 OB100 Start-up program block

5. DIAGRAMA NEUMÁTICO DEL SISTEMA Se muestra a continuación el diagrama neumático del sistema:

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6. DIAGRAMAS ELÉCTRICOS DEL SISTEMA Se muestran a continuación los diagramas eléctricos del sistema:

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7. PROGRAMACIÓN DEL CONTROLADOR A continuación se muestra la programación del controlador usando Grafcet: El programa principal se encuentra en el bloque de organización OB1, este a su vez hace llamados a distintos bloques de funciones, de acuerdo a las condiciones de ejecución del programa. Programación bloque OB1

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Programación bloque FB1

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Programación bloque FB2

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Programación bloque FB3

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Programación bloque FB4

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8. CONCLUSIONES

1. Concluimos que el presente trabajo nos permito aplicar los conocimientos adquiridos en los dos módulos previos al curso de Proyectos I, el cual nos facilitó realizar la programación del PLC Siemens S7-300, que automatiza el funcionamiento del módulo MPS Testing de Festo.El cual selecciona piezas de distintos tamaños mediante sensores, electro válvulas, fines de carrera etc., los cuales verifican el producto optimo y lo suministra a una línea de producción ya sea el caso.

2. La programación en Grafcet nos permitió desarrollar un programa que

cumpla el objetivo de automatizar el modulo módulo MPS Testing de Festo, mediante diagramas de bloques secuenciales, los cuales automatizaron el correcto funcionamiento del módulo.

3. También concluimos que la programación del PLC Siemens S7-300 de

este trabajo se aplicó de acuerdo a la información suministra por TECSUP de la marca Festo, y la correcta aplica de los conocimientos propios de sus integrantes.

4. Esta estaciónha sidodesarrollada y producida por la marca FESTO,

exclusivamente para la formaciónprofesional y continua mejora en elcampo de la automatizacióny de la comunicación.

9. APLICACIONES A.) Test En Cabezas De Cilindro de motores Modelos LH Y RHde Camionetas LandRover, En las distintas aplicaciones industriales en el mercado, podemos indicar la siguiente se trata de un dispositivo de control que está diseñado para Testear las cabezas de cilindros de los motores de las camionetas LandRover, en los modelos LH y RH.

El dispositivo está diseñado para controlar la fuga de los circuitos de agua, puertos de escape y admisión, principales galerías de aceite, alimentaciones de aceite y circuito cadena de distribución y el control de flujo solamente para galerías de agua.

El equipo consta de las siguientes partes:

Cuerpo en construcción soldada formando la estructura general. Dispositivo de medición compuesto por: Dos mesas con colchón neumático para ascenso y descenso de pieza. Dos Placas base con localizadores y cierres para obturación en cara inferior y superior

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Equipo Test de Cabezas De Cilindro “INFAS”

Equipo Testeando motor modelo LH - LandRover

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B.) Mesa Rotativa para de test y alimentación de Frascos modelo TR – SMI En las distintas aplicaciones industriales en el mercado, asemos referencia la empresa industrial San Miguel SMI. La cual Fabrica y desarrolla preformas y botellas PET para la industria de bebidas carbonatadas, aguas, aceites comestibles y productos de llenado en caliente como bebidas hidratantes y jugos. La cual cuenta en su instalación con equipamiento como la mesa rotativa la cual fue diseñada para Testeary seleccionar botellas de vidrio en una mesa rotativa la cual alimenta a una línea de producción de modelo TR.

Mesa Rotativa para de test y alimentación de Frascos

Empresa Insdustrial Sam Miguel SMI

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10. OBSERVACIONES Y RECOMENDACIONES

Indicamos que el tiempo para el desarrollo del curso de proyectos I, fue breve no nos permitió la integración de los demás modulo al módulo desarrollado, que se debería complementar en el futuro. Al inicio tuvimos problemas con la lógica de programación empleada, gracias a la ayuda oportuna y pronta de parte de los Facilitadores de Tecsup pudimos desarrollar óptimamente el trabajo asignado. La información suministra por Tecsup se dio a tiempo sobre todos los módulos los cuales nos permitieron el desarrollo de este informe. Los resultados se hubieran dado de distinta forma dado el tiempo corto, vale indicar que los integrantes del curso de especialización de Instrumentación y control Industrial, vienen trabajando en distintas empresas en lima y en provincias. Se recomienda una ampliación de tiempo para los futuros cursos, para sí poder programar e integrar los distintos modulo con los que cuenta el Laboratorio de Tecsup.

11. REFERENCIA Test En Cabezas De Cilindro Modelos LH Y RH de Camionetas LandRover,

http://landrover-mexico.com/mx/about/sustainability/.

http://www.infas.com.ar/productos/estanqueidad/tapa-de-cilindros/equipo-para-el-control-de-leak-test-en-cabezas-de-cilindro-land-rover-modelos-lh-y-rh/.

Mesa Rotativa para de test y alimentación de Frascos modelo TR – SIM Industrias San Miguel

http://www.smi.com.pe/index.php?controller=index&action=view_qsomos

http://www.campak.com.mx/maquinaria.html