DIAGNOSTICO DE LA PLANTA DE CLASIFICACIÓN

Presentado a:

Mg. Francisco Franco

Presentado por:

Alvaro José Chasqui

Fabián Darío Guzmán

John Edinson Palechor

Universidad del Cauca

Facultad de Ingeniería Electrónica y Telecomunicaciones

Ingeniería en Automática Industrial

Popayán

2015

INTRODUCCIÒN

La planta de clasificación es un sistema el cual se ha construido para realizar las prácticas de visión artificial, debido a que este tema se considera importante a nivel industrial donde cuyas aplicaciones son el control de calidad y soporte en los procesos, que incluyen la extracción de características de las imágenes con el fin de diferenciar un producto de otro por medio de diferentes criterios.

Debido a que la planta ha sufrido diferentes modificaciones para implementar otros sistemas como el de visión y el brazo robótico, se ha tenido que alterar el cableado y algunos de los componentes que inicialmente se tenían en el primer montaje, debido a esto hay conexiones que no concuerdan con los diagramas de lazo, entonces se realizó un diagnostico en el cual se describen los componentes de la planta y se hace una evaluación de la funcionabilidad de los elementos, así mismo se realiza la verificación de las conexiones de los diagramas de lazo para ver que modificaciones han sufrido . Posteriormente se identifican algunos problemas como cortos y mal direccionamiento de tags.

Para el funcionamiento de la planta de clasificación se requieren tres grupos importantes de componentes: mecánico, Visión de máquina y automatización.

Diseño mecánico

Lo conforman los mecanismos que han sido diseñados, implementados y agregados al transportador de banda, para conformar la planta de clasificación cumpliendo los requerimientos fijados, la cual está dividida en tres módulos; el primero es el módulo de transporte compuesto del transportador, canal auxiliar y la banda auxiliar, esta última se mueve en dirección contraria a la banda principal permitiendo transportar las piezas al inicio del proceso, y generando un flujo continuo; el segundo módulo es el de distribución, compuesto del acumulador y del distribuidor, funcionan como retenedor y abastecedor de piezas, este ultimo las traslada desde la banda auxiliar hacia la banda principal; y el tercero es el módulo de clasificación de piezas, está compuesto por el clasificador, que ubica las piezas en alguna de las cuatro posiciones preestablecidas sobre la banda principal y el recolector que permite trasladar las piezas a la banda auxiliar.

Visión de maquina

Se encarga de procesar la imagen adquirida de la pieza que se encuentra sobre la banda principal, generando una respuesta de clasificación entre cuatro tipos de piezas preestablecidas. Como ya se dijo anteriormente, una aplicación de visión de máquina involucra elementos hardware que permiten la adquisición de las imágenes del entorno de aplicación, y el software en donde se implementan los scripts de procesamiento, basados en la librería OpenCV, que permiten la identificación de los objetos dentro de la imagen. Para cada grupo de piezas se tendrán un algoritmo específico, que permite procesar cada pieza adecuadamente, según el grupo al que pertenece. La pieza se encuentra sobre la banda principal, al llegar al módulo donde se encuentra la webcam es detectada por un sensor de presencia, el cual envía una señal al módulo de procesamiento, los scripts procesan esta señal y ejecutan la orden de mando para capturar una imagen de la pieza, inmediatamente se ejecutan las líneas de código para el procesamiento de la imagen, hasta obtener la decisión de clasificación de la pieza.

Automatización

En esta parte se debe incluir el modelado de todo el proceso de clasificación basado en la norma ISA 88, y el diseño de ingeniería conceptual, básica y detallada. Se debe tener en cuenta que el esquema de control de todo el sistema está basado en el PLC Allen Bradley Micrologix 1500, la red de bus DeviceNet y el Panel View V600, los cuales permiten implementar el control del proceso de clasificación, además de la interfaz hombre máquina que permite el monitoreo y control del sistema.

Funcionamiento de la planta de clasificación

La pieza entra al transportador del LCP, se ubica en la parte central de la banda, se mueve hasta la aplicación de visión de máquina, donde un sensor indica la presencia de la pieza, se ejecutan los scripts de visión, se captura y procesa una imagen de la pieza y se entrega una decisión de clasificación al elemento de control; al tener esta respuesta es necesario realizar una acción sobre la pieza que ha sido clasificada, que permita visualizar esta decisión, para ello se necesita un actuador que desplace la pieza sobre la banda en una posición predeterminada, cambiando su trayecto; al llegar al final del transportador la pieza debe regresar al inicio del proceso para generar un flujo continuo.

COMPONENTES PRINCIPALES DE LA PLANTA

EQUIPO ESTADO OBSERVACIONESBANDA PRINCIPAL Funcional

MOTOR TRIFASICO, ½ HP, 1782 rpm

Funcional

CAJA REDUCTORA FuncionalMODULO DE TRANSPORTE Funcional

BANDA AUXILIAR FuncionalRODILLO Y TRANSMISION Funcional

ACUMULADOR FuncionalESTRUCTURA EN GENERAL Funcional

PLC micrologix 1500 En fallaEl plc se encuentra en

FALLA, además de ello no se puede programar

Electro válvulas FuncionalFuente de voltaje DC(+12v,-

12v, 5v, )En falla

Software Funcional

Revisión de la estructura Hardware planta de clasificación de piezas

Componente Si no Estadoplanta de clasificación X Bueno, cambiar

piñonesmicrologix 1500 allen bradley con módulos: 1769-ib4xof2 1769 hsc 1769 sdn

X No Funcional

Panel view v600 X FuncionalAdaptador Devicenet X FuncionalEncoder incremental X FuncionalVariador de velocidad X No funcionalMotor del transportador de banda

X Funcional

Electroválvula neumática

X Funcional

Electroválvula X FuncionalCilindro Neumático X Funcional7 Sensores ópticos X FuncionalElectroválvula neumática

X Funcional

Cilindro neumático X FuncionalMoto reductor X FuncionalCompresor X FuncionalFuente de voltaje dc X FuncionalFusible X FuncionalRegulador neumático 1 X FuncionalRegulador neumático 2 X Funcional2 Contactores EBC X FuncionalRele térmico X FuncionalContactor wesley X FuncionalRele térmico 1 X FuncionalRele térmico 2 X Funcional15 pilotos X Funcional8 pulsadores X FuncionalSelector de muletilla X FuncionalBornes X FuncionalRegleta X FuncionalCuchilla conmutable X No funcional

Manguera tubing X FuncionalCito 2 X RevisarCito 3 X RevisarCito 5 X RevisarCito 1 X Revisar

Revisión conexiones del diagrama de lazo de control de velocidad

Las conexiones resaltadas en color naranja, corresponden al diagrama original del trabajo “Sistema de clasificación de piezas en una línea de producción empleando visión de máquina.” Y se verifico con continuidad, su punto de salida y punto de llegada.

Las conexiones resaltadas con color rojo, se identificaron problemas de conexión o de asignación de tags que con correspondían con el diagrama de lazo.

Diagrama de lazo de control de velocidad

Lugar conexión Inicio de conexión Llegada de conexión ProblemaFront panel X2-12 XCTO5 No se encuentra el XCTO5 el

cable sale del plc pero de X2 no llega a ningún lado.

Front panel X2-47 XVAR-16 Se encontró que estas dos conexiones están combinadas no corresponden al diagrama original (X2-47 llega a XVAR-15 y X2-46 llega a XVAR 16)

Front panel X2-46 XVAR-15

Front panel XVAR-13 CTO-4 No corresponde, XVAR-13 llega a la bornera X6-16

Front panel XVAR-17 XADN-3 No existe conexiónFront panel XVAR-4 X9-3 No corresponde esta tag, la

conexión XVAR-4 llega a X9-1Front panel XVAR-5 X9-1 No corresponde esta tag, la

conexión XVAR-5 llega a X9-5Front panel XVAR-6 X9-2 No corresponde esta tag, la

conexión XVAR-6 llega a X9-6HMI BOX MOTOR OK-X2 X5-25 No se encontró la conexión

de llegada X5-25, 26 , 27. No corresponde al diagrama

HMI BOX VARIADOR-X2 X5-27HMI BOX VARIADOR FALLO-X2 X5-26HMI BOX START PUSH

BUTTON NA –X2X5-7 No corresponde la conexión

de llegada X5-7HMI BOX STOP PUSH BUTTON

NA –X2X5-6 No corresponde la conexión

de llegada X5-6HMI BOX X6 X3-52 No corresponde esta tag, la

conexión X6 llega a X3-53

Diagrama de lazo control de paso de piezas

Lugar de conexión Inicio conexión Fin conexión ProblemaFront Panel AC -COM0 X2-1 NoFront Panel VAC-VDC 0 X2-28 NoFront Panel O2 X2-33 NoFront Panel X2-1º X1-18 NoFront Panel X2-28 X1-36 No existe la bornera x1 solo

llega hasta 22Front Panel X2-33 X8-1 Debería llegar a X8-1 pero

llega a la X8-4En el círculo de color rojo se encuentra que la bornera x1 tiene hasta 40 posiciones pero

en realidad solo tiene hasta 22 así que no se encuentra la x1-23, x1-40,x1-36Front Panel X1-2 X0-5 Debería llegar a x0-5 pero en

realidad llega x1-22Front Panel X1-10 X7-11 X7-11 no existe X7 solo tiene

hasta 6 posicionesFront Panel X1-18 X1-1 No existe esta conexiónRear Panel XDC2-19 XS0-5 NoRear Panel XDC2-2 XS0-6 NoRear Panel XADN-5 XS0-8 noXS0-5,XS0-6 y XS0-8 no presentan problemas esta conexión va al sensor ZE-4A

Rear Panel X1-10 X7-2 No va a la X7-2 sino a la X7-1Rear Panel X1-10 X7-11 X7-11 no existeRear Panel X8-3 X7-7 X7 -7 no existeRear panel X2-33 X8-4 noRear panel X7-7 X8-3 X7-7 no existe

Revisión conexiones del diagrama de lazo control de paso de piezas

Sistema de clasificacion de piezas motor ac distribuidor

Lugar de conexión Inicio conexión Fin conexión ProblemaFront Panel X0-5 X1-2 Debería llegar a X1-2 pero en

realidad llega X1-22Front Panel X4-17 X1-3 Debería llegar a X1-3 pero en

realidad llega X1-22Front Panel X4-21 X1-5 Debería llegar a X1-5 pero en

realidad llega X1-21Front Panel X4-16 X1-42 La bornera X1 solo llega

hasta X1-22Front Panel X4-17 X1-3 X4-17 debería de llegar a X1-

3 pero llega a X1-21Front Panel X4-21 X1-5 X4-21 debería de llegar a X1-

5 pero llega a X1-20Front Panel X4-15 X3-12 X4-15 debería de llegar a X3-

12 pero llega a X3-9Front Panel X4-18 X4-54 X4-18 debería de llegar a X4-

54 pero llega a X4-53Front Panel X1-37 X4-52 La bornera X1-37Front Panel X3-38 X4-49 Llega al nodo izquierdoFront Panel X9-8 X4-50 Llega a X9-1 Y X9-2Front Panel X9-7 X4-51 Llega a X9-1 Y X9-2

Revisión conexiones del diagrama de lazo sistema de clasificación de piezas motor AC distribuidor.

Diagrama de lazo sistema de clasificación de piezas, lazo control de posición clasificador

Revisión conexiones del diagrama de lazo sistema de clasificación de piezas, lazo control de posición clasificador

Lugar de conexión Inicio conexión Fin conexión Problemarear panel x1-40 x7-2 se une fase con neutrohmi box bornera x5 (1,11,18,19,20) contando de derecha a

izquierdafront panel bornera x2 (40,42,45,9,11) contando de derecha a

izquierda

Diagrama de lazo sistema de clasificación en banda trasportadora, encendido de la planta

Revisión conexiones del diagrama de lazo sistema de clasificación en banda trasportadora, encendido de la planta.

Lugar de conexión Inicio conexión Fin conexión ProblemaREAR PANEL CT0-7-3 XDC2 cable sueltoREAR PANEL CT07-1 XCD1-3 llega un solo cableREAR PANEL CT07-2 XCD1-3 no llega ningún cableREAR PANEL CT07-3 XCD2-9 cable sueltoREAR PANEL CT07-4 XCD2-12 no llega a ct07

REAR PANEL

CT07-5CT07-6CT07-7CT07-8

X6-23X6-24X7-4

X2-13No llega a CTO-7

Diagrama de sistema de clasificación de piezas (Control del motor AC del compresor)

Revisión conexiones del diagrama de lazo sistema de clasificación de piezas, control de motor AC del compresor

Lugar conexión Inicio de conexión Llegada de conexión ProblemaFront panel X0-5 X1-2 X-05 debería llegar a x1-2

pero llega a x1-22Front panel X4-1 X1-4 X4-1 debería llegar a x1-4

pero llega a x1-21Front panel X3-61 X1-9 X3-61 debería llegar a x1-9

pero llega a X1-18Front panel X1-11 X3-67 X1-11 debería llegar a X3-67

pero llega a x1-17Front panel Los puntos X1-23,29,33,41 No existen La bornera X1 solo posee 22 puntosFront panel X4-1 X1-4 X4-1 debería llegar a X1-4

pero llega a X1-21Front panel X4-2 X1-41 X4-2 debería llegar a X1-41

pero llega a X1-2Front panel X4-6 X1-16 X4-6 debería llegar a X1-16

pero llega a X1-11Front panel X4-30 X1-33 X4-30 debería llegar a X1-33

pero llega a X1-6X4-27 X1-29 X4-27 debería llegar a X1-29

pero llega a X1-8Front panel X3-67 X1-11 X3-67 debería llegar a X1-11

pero llega a X1-17Front panel X3-61 X1-9 X3-61 debería llegar a X1-9

pero llega a X1-18HMI BOX X5-33 X1-14 X5 solo presenta 23 puntosHMI BOX X5-29 LLH-X2HMI BOX X5-28 LLH-X2HMI BOX Motor ok - X2 X5-29HMI BOX Motor fallo-X2 X5-29

SISTEMA DE VISION PARA LA CLASIFICACION DE PIEZAS

Se encarga de procesar la imagen adquirida de la pieza que se encuentra sobre la bandaprincipal, generando una respuesta de clasificación entre cuatro tipos de piezas preestablecidas. Como ya se dijo anteriormente, una aplicación de visión de máquina involucra elementos hardware que permiten la adquisición de las imágenes del entorno de aplicación, y el software en donde se implementan los scripts de procesamiento, basados en la librería OpenCV, que permiten la identificación de los objetos dentro de la imagen.

Adquisición de la imagen

La etapa de adquisición de imágenes tiene como propósito el manejo de la cámara, parala visualización y configuración de la aplicación de clasificación. La programación de esta etapa está basada en las instrucciones cvCaptureFromCAM, y cvQueryFrame, que hacen parte de la librería OpenCV, y que será utilizada por los scripts de procesamiento para adquirir la imagen de cada pieza que pasa frente a la webcam. Las imágenes se adquieren con un valor de intensidad de los pixeles codificado en 8 bits.

Etapas de ejecución de las rutinas de procesamiento

FUNCIONAMIENTO Y COMPONENTES DE LA PLANTA

EQUIPO ESTADO OBSERVACIONESBANDA PRINCIPAL Funcional

MOTOR TRIFASICO, ½ HP, 1782 rpm

Funcional

CAJA REDUCTORA FuncionalMODULO DE TRANSPORTE Funcional

BANDA AUXILIAR FuncionalRODILLO Y TRANSMISION Funcional

ACUMULADOR FuncionalESTRUCTURA EN GENERAL Funcional

PLC micrologix 1500 En fallaEl PLC se encuentra en

FALLA, además de ello no se puede programar

Electro válvulas FuncionalFuente de voltaje DC(+12v,-

12v, 5v, )En falla

Software FuncionalCOMPONENTES HARWARE

VISION DE MAQUINAFuncional

FUNCIONAMINETO DE LA PLANTA DE CLASIFICACION DE PIEZAS

La pieza entra al transportador del LCP, se ubica en la parte central de la banda, se mueve hasta la aplicación de visión de máquina, donde un sensor indica la presencia de la pieza, se ejecutan los scripts de visión, se captura y procesa una imagen de la pieza y se entrega una decisión de clasificación al elemento de control; al tener esta respuesta es necesario realizar una acción sobre la pieza que ha sido clasificada, que permita visualizar esta decisión, para ello se necesita un actuador que desplace la pieza sobre la banda en una posición predeterminada, cambiando su trayecto; al llegar al final del transportador la pieza debe regresar al inicio del proceso para generar un flujo continuo.

COMPILACION

El compilador es la herramienta principal para el desarrollo de aplicaciones debido a que convierte el código fuente a su forma ejecutable. Existe una amplia variedad de compiladores disponibles para Linux, para esta aplicación se usa el compilador GCC "GNU Compiler Collection", el cual incluye una variedad de lenguajes como C, C++, Java y Fortran

INDENTIFICACION DE LOS CORTOS EN LA PLANTA DE CLASIFICACION

Durante la fase de familiarización con la planta de clasificación, se identificó una serie elementos y cables desconectados, respecto a los cables sueltos, estos no presentaban TAG’S, por lo tanto se procedió a revisar los lasos de control para realizar la conexión correspondiente, algunos de los cables sueltos no se pudieron identificar, por lo tanto no se lograron conectar, lo anterior por falta de documentación ya que se ha venido modificando esta planta en los últimos años añadiendo nuevos circuitos y elementos.

Foto 1. Bornera X1

En la foto 1. El bloque izquierdo de la bornera X1 corresponde a la fase y el boque derecho corresponde al neutro (tierra), el corto que presentaba esta bornera se debía a que la fase y el neutro estaban cruzados, re realizo la revisión correspondiente cable por cable hasta solucionar este problema.

Foto 2. Pruebas con el variador

En la foto 2 se puede observar las pruebas hechas con el variador trifásico que funciona a 380 – 440 V AC, el problema que se presentó con este variador está relacionado con la alimentación la cual no se puede cumplir con el voltaje mínimo requerido para su correcto funcionamiento.

Foto 3. Motor trifásico

En la foto 3. Se puede observar el motor trifásico, las pruebas realizadas fueron satisfactorias y no presentó ningún problema.

Foto 4. Piñones

En la foto 4. Se puede observar que los piñones que mueven la banda auxiliar están desgastados y uno los dientes están quebrados.

Foto 5. Bornera XADN

En la foto 5. Se puede observar que esta bornera se encuentra en mal estado debido a que llega directamente la luz solar la cual deteriora la pasta que compone las borneras.

Foto 5. PLC micrologix 1500

En la foto 5. Se puede observar el PLC micrologix 1500, el cual se encuentra en falla debido a la serie de cortos sufridos durante su funcionamiento.

Foto 6. Bornera X7

En los diagramas de laso esta bornera tiene asignado 12 puntos de conexiones pero en realidad tiene 6 conexiones, lo cual hace confusas las conexiones.

Foto 7. Panel trasero

En la foto 7. Se puede observar el panel trasero de la planta de clasificación, en el cual se identificaron una serie de cortos e inconsistencias en las conexiones de algunos de los elementos, el circuito de adecuación no tiene las conexiones que están en los diagramas de laso, la fuente de voltaje de 24 y 5 vDC, presenta fallas en su funcionamiento, este panel no poseía el cable de neutro por lo que se optó por conectar un cable desde el panel frontal para dar alimentación.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Al elaborar una planta de un proceso industrial se debe realizar una muy buena documentación del cableado y de los elementos a utilizar en la construcción de la misma así como la definición de los diagramas y construcción de registros que permitan un entendimiento del funcionamiento.

Se puede decir que el deterioro se debe a la ubicación de la planta, porque esta recibe continuamente luz solar, esto ha afectado las borneras, cables y algunos elementos de la planta.

Se determinó que el corto que arruino el variador de velocidad fue ocasionado por una mala conexión de las líneas de alimentación en la bornera X1.

Para tener un buen funcionamiento de la planta de clasificación, se requiere cambiar algunos elementos que se han deteriorado con el tiempo, también realizar una restructuración en el cableado y en los diagramas de lazo porque se han realizado nuevas conexiones a la hora de implementar nuevos sistemas como el brazo robótico y la optimización del sistema de visión.

Se debería evitar la desconexión de elementos en las plantas del laboratorio de procesos para evitar conexiones erróneas que provoquen cortocircuitos.

Al realizar prácticas en la planta de clasificación, se debe tener un conocimiento previo de la estructura general de la planta para hacer un uso adecuado de ella.