Aplicación de PLC Telemecanique en aserradero

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AUTOMATIZACION DE UN ASERRADERO CON PLC TELEMECANIQUE
Objetivos:
 Diseñar un programa en lenguaje LADDER en el software PL7-2-17 del PLC TSX 17
22 012 de la marca Telemecanique.
 Manejar y dominar las aplicaciones propias de este software y del PLC TSX 17 22
012.
 Conocer las distintas características del PLC TSX 17 22 012.
 Implementar una simulación a pequeña escala mediante una maqueta que
describa los acontecimientos del proceso requerido.
1. INTRODUCCIÓN
TEORIA ASERRADERO
Un aserradero o serrería es una instalación mecanizada o artesanal dedicada al aserrado
de madera.
Los aserraderos son industrias de primera
transformación de la madera; proveen de
productos semi-acabados que generalmente son
destinados a una industria de segunda
transformación
(carpintería, ebanistería, construcción, etc.)
encargada de fabricar objetos o partes de objetos
de consumo.
Las primeras sierras mecánicas eran movidas
por molinos; por lo que los aserraderos estaban
situados tradicionalmente en las proximidades de
los cursos de agua, los cuales también facilitaban el transporte de los troncos.
En los años XX comenzaron a utilizarse aserraderos móviles de modo que el campamento
aserradero pudiera cambiar de posición, estos tenían movimiento propio gracias al
calentamiento de agua dentro de sí para convertirlo en vapor (como los ferrocarriles).
Luego de la baja en maderas nativas estos aserraderos que tenían costos muy altos de
mantención y eran manejados por más de 12 personas, pasaron a ser los nuevos
aserraderos que se utilizan en faenas de menor producción debido a la falta de madera
nativa y que solo son manejados no más de 3 personas siendo este último el aserradero
portátil.

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En la actualidad la mayoría de estas industrias forestales están constituidas en su
proceso de producción por máquinas como sierra principal y secundaria, sierra
múltiple, despuntadoras, desorilladoras, cepilladoras, machihembreadoras y
bolilladoras. Algunas de estas industrias están conformadas solo por una sierra
principal y otras máquinas, según la importancia para producir determinado
producto.
Tipos de aserraderos
Los dos tipos de aserraderos que pueden presentarse en esta industria son:
 Instalaciones fijas
 Instalaciones móviles
Las instalaciones fijas (Figura. 1), son aquellas que tienen una ubicación permanente y
por tanto todos sus elementos responden a esta idea. Sus ciclos de producción suelen
ser completos, es decir, sus productos finales, entre otros, pueden ser los siguientes:
 Tablón, en bruto
 Tablón canteado y retestado
 Tablón canteado, retestado y calibrado
 Tablón canteado, retestado, calibrado y clasificado
 Tablón canteado, retestado, calibrado, secado y clasificado.
 Así como los mismos productos para la tabla, viga o viguetas. Su producción puede
necesitar o no del escalón de reaferrado intermedio.
 Las instalaciones móviles (Figura. 2), montadas sobre chasis pueden desplazarse
hasta las mismas fuentes de abastecimiento de materias primas. Sus productos
elaborados suelen ser generalmente tablones, tablas, viguetas y vigas en bruto.
Generalmente necesitan de la industria reaserradora.

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 La principal ventaja y el origen de las instalaciones móviles es que los residuos y
desperdicios quedan en el mismo lugar de elaboración, y lo que se transporta en
lugar de ser madera en rollo es producto elaborado o semielaborado, con la
consiguiente economía de transporte. La integración de la industria aserradora con
la de tableros de partículas anula, en un cierto porcentaje, esta ventaja.
Figura 1 Aserraderos permanente
Figura 2. Aserradero móvil horizontal.

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Características generales de la industria maderera
La industria de la madera comprende múltiples y disímiles procesos de trabajo, desde
la tala de árboles hasta la producción de cajones, materiales para la construcción, pisos e
incluso muebles; atravesando para ello varios procesos intermedios. Estas tareas
representan riesgos para la salud y seguridad de los trabajadores, los cuales varían según
los puestos de trabajo y las condiciones generales de los establecimientos productivos.
Una primera distinción de importancia dentro de este sector de actividad está dada por el
destino de la madera y los procesos productivos involucrados en su transformación. Así, mientras
existen países que destinan la mayor parte de sus extracciones madereras directamente al
combustible o carbón, otros las transforman para darles un uso industrial.
Entre el proceso de trabajo consistente en la extracción de la madera y aquel que la
modifica para su uso industrial, encontramos a los aserraderos. Estos reciben el insumo
forestal y lo transforman para enviarlo, luego, al sector que ensambla las distintas partes
o leda forma al producto terminado (carpintería).
Las características de estos centros de trabajo varían de acuerdo a su desarrollo
tecnológico y a su tamaño. De este modo, encontramos desde pequeñas serrerías fijas o
portátiles, constituidas por una sierra principal, un carro porta troncos y una canteadora
doble accionada por un motor dirigido por dos trabajadores; hasta establecimientos que
emplean hasta 100 trabajadores, con áreas y maquinarias diferenciadas para cada
proceso. En las serrerías modernas además de los operarios se suma toda una plantilla de
técnicos de mantenimiento: trabajadores de limpieza, mecánicos, electricistas, entre
otros.
La maquinaria existente, su antigüedad y las dimensiones del establecimiento, determinan
el tipo y tamaño de los troncos que se pueden procesar. También el clima y las
peculiaridad desde la región inciden en que estos trabajos sean al aire libre o se
desarrollen al interior de galpones
La industria maderera ocupa mundialmente alrededor del 1% de la población
económicamente activa de cada país, según datos de la OIT. En la Argentina, según datos
de esta Superintendencia, la población comprendida por el Sistema de Riesgos del Trabajo
de la industria maderera alcanzaba al año 2004 la cifra de 27.429 trabajadores, tal como
se puede observar en el Cuadro Nº 1, lo que representa el 0,51% del total de los trabajadores
cubiertos por el sistema para este período.

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2.- PROBLEMA DE LOS ASERRADEROS
El principal problema en las empresas aserradoras es que debido a las demandas actuales
de madera cada vez se necesita de mayor maquinaria tanto para la recolección como para
el proceso de cortado de la madera además también tendría que incrementarse el
personal capacitado debido a esto es que es necesario que cada vez se actualice todo el
proceso haciendo que el proceso de conversión de un árbol a una barra de madera sea
cada vez más rápido y eficiente.
Además es necesario adecuar los sistemas de cortado para cada situación y ecosistema es
por eso que es necesario encontrar un método por el cual todo el proceso sea fácilmente
manipulable y también que se pueda controlar de manera automática, esto reduciría el
personal y mejoraría la eficiencia del producto final.
En la actualidad se puede comprar un maquina cortadora en la que se puede introducir un
programa para indicarle las características de los trozos de la madera, entonces lo que se
necesita es que exista un sistema de control general que controle a esas máquinas y a
todas las demás haciendo que el aserradero sea lo más eficiente y automático posible.
3. PROYECTO DE PROGRAMACIÓN DEL PLC TSX1720
Control de una maquina cortadora de barras
En el siguiente proyecto hemos diseñado un programa que controle una máquina para
aserrar barras las cuales tienen que ser cortadas en partes iguales, la maquina se
compone:
 Un tornillo móvil M montado sobre un carro. El tornillo de banco apretado permite
el traslado de la barra por medio del carro dirigido por el motor T.
 De un tornillo de banco F fijo que inmoviliza la barra en el momento del aserrado.
 De una sierra accionada en rotación por el motor MSC y cuya bajada esta mandada
por el cilindro S
Para aserrar las longitudes de barras más grandes, el traslado se repite dos veces antes del
corte. La orden del aserrado está condicionada por el estado activo de la etapa 11 de un
segundo GRAFCET que evoluciona al efectuarse la segunda medida de longitud.
Las condiciones de comienzo de ciclo son:
 Autorización comienzo de ciclo (I0,0).

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 Sierra en condición alta.
 Apriete de la barra por el tornillo fijo.
 Carro en posición izquierda.
A continuación se observa una imagen en donde se aprecia el esquema general de la
maquina serradora con todos los motores y los sensores que usaremos:
Procedemos a explicar cada uno de ellos :
 motores
1. Motor S:
Este motor es el encargado de mover la sierra de arriba
hacia abajo para asi poder cortar la madera los
sensores encargados de controlar este movimiento son
los sensores SH y SB y es controlado por la salida O0,5
del PLC TSX1722 012.
 el motor que se podría usar sería un motor
eléctrico brushless DC FL42BLS04,los
principales parametros de este motor son:

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Output power, W: 105
Rated speed, rpm: 4000
Speed range, rpm : 400 - 4000
Rated torque, kgf*cm : 2.5 kgf*cm (0.25
N*m)
Maximum torque, kgf*cm: 7.5 kgf*cm
(0.74 N*m)
Voltage, VDC: 24
Maximum current, Amp: 20
Torque constant, N*m/A: 0.0355
Line-to-line resistance, Ohm: 0.3
Line-to-line inductance, mH: 0.5
Rotor inertia, g*cm2: 96
Motor mass, kg: 0.8
Suitable brushless controllers: BLD-20, BLSD-20
2. Motor MSC:
Este motor es más que un motor porque lleva en su eje una sierra
cortadora entonces este motor es de alta potencia y también de alta
durabilidad porque va estar encendido la mayor parte del tiempo, en el
programa se activa y se desactiva por la salida O0.7 del PLC TSX1722 012.el
motor (sierra) a usar seria el motor eléctrico asíncrono con freno dc delphi
at series (AT24) cuyas características principales serian:
Los motores autofrenantes serie delphi atdc, at24, attd y attd24 prevén
el empleo de frenos a presión de resortes alimentados con corriente
continua, sólidamente fijos en un escudo de hierro fundido en la parte
posterior del motor.
En ellos se montan de serie distintos dispositivos, que generalmente se
consideran opcionales en otras marcas, como por ejemplo:

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o la palanca de desbloqueo manual, que consiente el desbloqueo
del freno y la posibilidad de maniobra en ausencia de alimentación,
o termoprotectores bimetálicos pto sumergidos en el bobinado de
los motores hasta la talla 132 y termistores ptc desde la talla 160 en
adelante
o la fácil alimentación separada del freno en el caso que el motor
esté alimentado por inverter. los rectificadores de los motores atdc y
attd están provistos, en efecto, de caja de bornes para esta finalidad,
mientras que los at24 y attd24 están dotados de frenos a 24v a fin de
que las salidas 24v separadas puedan alimentarlos; la mayor parte de
los inverter están dotados de estas salidas.
o A pedido, es posible silenciar los frenos.
3. Motores F y T:
Estos motores son idénticos al motor del apartado
1 (motor eléctrico brushless DC FL42BLS04) y la
función del motor T es de mover la barra
mediante un carro móvil para que cuando se haya
cortado la madera se pueda volver a cortar otro
pedazo y cuando se haya cortado toda la madera
retroceda hasta el comienzo; el motor F solo se
encarga de ajustar la madera para que cuando
pase la sierra MSC y luego se desajusta para que
pase el siguiente trozo, están controlados por las
salidas:

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 F izquierda (O0,6) para que retroceda.
 Fderecha (O0,2) para que avance y
está controlado por el sensor Fs.
 T derecha (O0,1) para que avance el
carril móvil hasta el sensor td.
 T izquierda (O0,4) para que retroceda
hasta el sensor tg.
4. Motor M:
Este motor es el encargado de ajustar la barra permanentemente hasta que
la barra se haya cortado completamente es por eso tiene que tiene ser un
motor especial, por eso se ha pensado en un motor con retorno el cual se
ajustaría mietras este activa la salida que lo controla y cuando se desactiva
dicha salida regresara a su posición inicial; la salida encargada de activar
este motor es (O0,0) y es controlada por el sensor MS . Para lograr existen
dos métodos:
 El primero consiste en activar un motor dc mediante un driver (un circuito
que haga la función de avanzar y retroceder con el mismo comando) el
diseño del circuito es sencillo solo tendría que adecuarse para el voltaje del
motor.

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 Mediante un motor paso a paso al cual se le de órdenes de moverse y
ponerse en tal posición y después regresar a la posición inicial usando solo
una salida del PLC; el principal problema es que PLC TSX1722 012no cuenta
con un sistema para controlar esta clase de motores por ese motivo es que
optamos por usar la primera opción.
4. PROGRAMA:
El programa se diseñó para el PLC TSX1722 012 y se encarga de controlar todos los
motores para que la maquina cortadora trabaje de forma automática hasta que la barra se
haya cortado completamente después de eso es necesario volver a colocar otra barra (por
agentes externos fuera del alcance del proyecto) la cual al ser puesta se volverá a activar
el sistema para que corte la barra también de manera uniforme y automática.
Cabe señalar que se usaron las 8 salidas indicadas en el proyecto y también se usaron 11
entradas
A continuación se muestran algunas imágenes del cableado y acabado de la presente
maqueta.
Imagen panorámica de la Maqueta

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Conexiones para las entradas (azul) y salidas (negro).
Conexiones de la maqueta al PLC TSX 20 012

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Presupuesto para la Maqueta
Descripción Costo x unidad Cantidad Gasto
Plancha de cartón
grueso
S/3.00 3 s/9.00
Plancha cartulina s/1.50 1 S/1.50
Led’s s/0.20 8 s/1.60
Interruptores s/1.00 8 s/8.00
Pulsadores s/2.00 3 s/6.00
Conectores tipo
banana hembra
s/0.50 21 s/10.50
Conectores tipo
banana macho
s/0.50 42 s/21.00
Cable para las
conexiones x metro
s/0.60 10 s/6.00
Total s/63.60
A continuación se presenta el programa diseñado en el programa twido versión 2.3
(programa oficial de la empresa telemecanique) el cual es el mismo usado en el
compilador del PLC TSX17 22012:
(El programa se imprime en pdf y luego se adjunta aquí)

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5. CONCLUSIONES
-Podemos concluir que actualmente ya no es necesario una gran cantidad de operarios en
este proceso debido a que un PLC podría a reemplazar a muchos de ellos.
-El proceso de cortado de madera que inicialmente era de manera artesanal se puede
automatizar en este caso a través de un PLC.
-Logramos implementar un programa (diagrama LADDER) que en gran medida se ajusta a
los requerimientos deseados y planteados en el presente problema (aserradero).
-Aprendimos a manipular algunas de las aplicaciones del PLC las cuales nos ayudaron a
llevar a cabo nuestro programa.
-Conocimos las características del PLC TSX 17 22 012 a través de lo explicado en
laboratorio y de su HOJA DE DATOS.
-Usando la maqueta elaborada logramos reproducir el proceso de nuestro aserradero
simulando las salidas por intermedio de LED’s los cuales indican el funcionamiento de los
motores.
6. OBSERVACIONES
-Para esta solución se consideró para el caso de la simulación de los sensores usar
interruptores los cuales siguen una secuencia la cual debe tener el orden del proceso.
-Una vez terminada de cortar cierto bloque de madera, para ser sustituido se debe realizar
por factores externos ya que esto escapa a la programación.
-En nuestro caso nuestra parada de emergencia no cuenta con un señalizador (LED) pues
ya no contábamos con más salidas para su señalización.
-En el caso del motor MSC si por cualquier razón este tuviese una falla, una solución
distinta a la de activar la “parada de emergencia” seria usar el pare manual con el que
cuenta este motor descrito anteriormente.
-El desajuste del motor M al finalizar el corte completo de la madera no se puedo
reproducir ya que solo contábamos con 8 salidas.
-En el caso de nuestro problema esté cuenta con una memoria de programación de 24Kb
lo cual hace algo lenta la transferencia a la hora de correrlo.

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7. RECOMENDACIONES
-Como se trata de motores de alta y baja potencia y más aún del uso de la sierra en MSC
se debe tener las precauciones necesarias para evitar accidentes no deseados.
-Se recomienda también este uso para aserraderos de baja envergadura pues como se
mencionó antes el proceso nos en toda su totalidad automático
8. BIBLIOGRAFIA