1. 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:
20. 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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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
