Simulacion de un Proceso industrial de dosificacion y mezcla de ingredientes mediante una maqueta con PLC TWIDO, HMI Magelis, Motores Paso a Paso, Celda de Carga

1. SIMULACIÓN DE UN PROCESO
INDUSTRIAL DE DOSIFICACIÓN Y
MEZCLA DE INGREDIENTES
MEDIANTE UNA MAQUETA
DIDÁCTICA AUTOR: BR. ERKYS FERMÍN
TUTOR: DR. FRANCISCO DE
LA CRUZ
COTUTOR: ING. MAGDA DÍAZ
GRANADOS
22
JULIO
2016

2. AGENDA
Introducción
Planteamiento
del problema
Marco
Teórico
Metodología
Desarrollo
Resultados
Conclusiones y
recomendaciones
Descripción
Justificación
Objetivos
Antecedentes
Bases teóricas
Diseño
•Modelo maqueta
•Celda de carga
•PLC
•HMI
•Construcción de la
maqueta
•Celda de carga y
transmisor
•Programación PLC
•Programación HMI
•Pruebas

3. Se propuso la construcción de la maqueta de un
proceso industrial de dosificación y mezcla de
ingredientes y un proyecto de automatización que
incluya el uso de un PLC y la supervisión de dicho
proceso mediante una consola gráfica industrial

4. Los procesos de dosificación y mezcla de
componentes son muy comunes en la industria. Esta
maqueta permitiría simular parte de una línea de
producción, lo cual además proporcionará una mejor
comprensión del proceso y del funcionamiento del
autómata, así como el desarrollo de distintos
programas en un PLC y su rápida y fácil verificación
en las asignaturas que se dictan en el Laboratorio de
Automatización Industrial (LABAI)
JUSTIFICACIÓN

5. OBJETIVO GENERAL
Realizar la automatización de un proceso industrial de
dosificación y mezcla de ingredientes, representado mediante
una maqueta funcional.
OBJETIVOS

6. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
•Construir una maqueta que simule un proceso industrial de
dosificación y mezcla de, al menos, tres ingredientes.
•Diseñar un circuito acondicionador con salida de 0-10 V para
celda de carga que permitirá el pesaje de los ingredientes.
•Desarrollar una tarjeta de control basada en microcontrolador
que sirva como interfaz entre los sensores y actuadores de la
maqueta y el PLC.
•Desarrollar un programa modelo para un PLC Twido para
controlar el proceso de dosificación y mezcla de ingredientes,
representado en la maqueta.
OBJETIVOS

7. OBJETIVOS
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Desarrollar una aplicación para emplear un terminal gráfico
industrial en la supervisión del sistema y que incluya la
elaboración de diferentes recetas o mezclas.
Realizar el cableado necesario para interconectar los sensores
y actuadores de la maqueta al PLC.
Verificar el correcto funcionamiento del sistema seleccionando
diferentes recetas mediante la consola gráfica.
Elaborar un manual de operación y mantenimiento de la
maqueta.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
•Desarrollar una aplicación para emplear un terminal gráfico
industrial en la supervisión del sistema y que incluya la
elaboración de diferentes recetas o mezclas.
•Realizar el cableado necesario para interconectar los sensores
y actuadores de la maqueta al PLC.
•Verificar el correcto funcionamiento del sistema
seleccionando diferentes recetas mediante la consola gráfica.
•Elaborar un manual de operación y mantenimiento de la
maqueta.

8. ANTECEDENTES
Díaz-Granados (2000)
Giménez y Zerpa
(2008)
Játiva y Parra (2010)
Andrade y Peralta
(2015)
Interfaz de comunicación entre autómatas programables
usando protocolo Modbus en un sistema supervisorio.
Maqueta tamaño real de una línea de llenado y transporte de
material empleando un PLC y software SCADA
Desarrollo de un laboratorio remoto de automatización de
procesos vía Internet. Maqueta con tres tanques para
almacenar agua que simulan las tolvas de los ingredientes.
Diseño y construcción de un módulo a escala para la
fabricación de la mezcla del clinker. Diseño de un circuito
acondicionador de una celda de carga utilizada para pesar los
ingredientes .
Diseño e implementación de una mini planta industrial para
llenado de sólidos. Emplearon tornillo sin fin para la
dosificación de los gránulos y un encoder para estimar el
peso del material descargado

9. ANTECEDENTES
Díaz-Granados (2000)
Giménez y Zerpa
(2008)
Játiva y Parra (2010)
Andrade y Peralta
(2015)
Interfaz de comunicación entre autómatas
programables usando protocolo Modbus en un sistema
supervisorio. Maqueta tamaño real de una línea de
llenado y transporte de material empleando un PLC y
software SCADA
Desarrollo de un laboratorio remoto de automatización
de procesos vía Internet. Maqueta con tres tanques
para almacenar agua que simulan las tolvas de los
ingredientes.
Diseño y construcción de un módulo a escala para la
fabricación de la mezcla del clinker. Diseño de un
circuito acondicionador de una celda de carga utilizada
para pesar los ingredientes .
Diseño e implementación de una mini planta industrial
para llenado de sólidos. Emplearon tornillo sin fin para
la dosificación de los gránulos y un encoder para
estimar el peso del material descargado

10. √DOSIFICACIÓN
√CELDA DE CARGA
√AMPLIFICADOR DE INSTRUMENTACIÓN
√CONTROLADOR LÓGICO
PROGRAMABLE
√TERMINALES DE DIÁLOGO GRÁFICAS
BASES TEÓRICAS

11. √DOSIFICACIÓN
√CELDA DE CARGA
√AMPLIFICADOR DE INSTRUMENTACIÓN
√CONTROLADOR LÓGICO
PROGRAMABLE
√TERMINALES DE DIÁLOGO GRÁFICAS
BASES TEÓRICAS
•Dosificación volumétrica: se utiliza
generalmente un tornillo sin-fin
funcionando a velocidad constante: el
material almacenado en una tolva se
descarga a flujo constante.
•Dosificación gravimétrica: se debe
extraer el producto mediante un
dispositivo dosificador, desde una tolva
de pesaje.

12. √DOSIFICACIÓN
√CELDA DE CARGA
√AMPLIFICADOR DE INSTRUMENTACIÓN
√CONTROLADOR LÓGICO
PROGRAMABLE
√TERMINALES GRÁFICAS
BASES TEÓRICAS
Transductor que convierte una fuerza en
una señal eléctrica. Una celda de carga a
base de galgas extensiométricas está
formada por varias espiras de un
conductor o lámina metálica muy fina
pegado a una estructura sometida a
carga. Cuando una celda de carga se
somete a la tensión o compresión, el
peso hace variar la longitud del hilo
metálico de la galga y modifica su
resistencia eléctrica.

13. √DOSIFICACIÓN
√CELDA DE CARGA
√AMPLIFICADOR DE INSTRUMENTACIÓN
√CONTROLADOR LÓGICO
PROGRAMABLE
√TERMINALES DE DIÁLOGO GRÁFICAS
BASES TEÓRICAS
Los amplificadores de instrumentación deben cumplir
unos requisitos generales:
• Ganancia seleccionable, estable, lineal.
• Entrada diferencial, con CMRR alto.
Es muy difícil implementar un amplificador de
instrumentación con componentes discretos. El
AD620 es un circuito integrado cuyos componentes
fueron diseñados para tener solo pequeñas
variaciones. Funciona de manera adecuada en
amplios rangos de ganancia (de 1 a 10000).

14. √DOSIFICACIÓN
√CELDA DE CARGA
√AMPLIFICADOR DE INSTRUMENTACIÓN
√CONTROLADOR LÓGICO
PROGRAMABLE
√TERMINALES DE DIÁLOGO GRÁFICAS
BASES TEÓRICAS
Un PLC es un equipo electrónico programable,
basado en microprocesadores, diseñado para
controlar procesos secuenciales en tiempo real y en
ambientes industriales.
El PLC recibe información proveniente de sensores
del proceso, ejecuta un programa de control
previamente almacenado en su memoria mediante
un equipo programador y suministra el resultado de
la ejecución de las instrucciones del programa a los
actuadores o dispositivos de salida.

15. √DOSIFICACIÓN
√CELDA DE CARGA
√AMPLIFICADOR DE INSTRUMENTACIÓN
√CONTROLADOR LÓGICO
PROGRAMABLE
√TERMINALES DE DIÁLOGO GRÁFICAS
BASES TEÓRICASUna pantalla o terminal gráfico permite un diálogo
amigable entre operador y el PLC (Interfaz humano
máquina, HMI). En ella, el usuario puede simular la
aplicación completa mediante el software de
programación de la misma.
Una HMI puede realizar una serie de operaciones
relacionadas con el proceso pero siempre a través de un
PLC, entre ellas:
•Visualizar sinópticos animados.
•Visualizar en forma dinámica los datos del automatismo
(consignas, medidas, entradas, mensajes de
mantenimiento) y los defectos del proceso.

16. NATURALEZA DE LA
INVESTIGACIÓN
El presente
trabajo se
desarrolla en el
marco de un
proyecto
especial, ya que
está dirigido al
diseño y
elaboración de
un prototipo
tecnológico y
desarrollo de
software que
será empleado
para satisfacer
METODOLOGÍA
F
A
S
E
S
D
E
L
P
R
O
Y
E
C
T
O
REVISIÓN
BIBLIOGRÁFICA Y
DOCUMENTACIÓN
DISEÑO DE LA
MAQUETA
CONFIGURACIÓN
PROGRAMACIÓN
DEL PLC TWIDO
CONFIGURACIÓN
DE LA CONSOLA
MAGELIS

17. RESULTADOS
MAQUETA

18. RESULTADOS
MAQUETA

19. RESULTADOS
CELDA DE
CARGA
Celda ALL de 3 kg Transmisor de peso
analógico TPZ
MAQUETA

20. RESULTADOS
CELDA DE
CARGA
PLC TWIDO
MAQUETA

21. RESULTADOS
CELDA DE
CARGA
PLC TWIDO
MAQUETA
1
2
5
3
4
COMP1
%TM0
6
ENC
PESO = PESO1
PESO=0
AND
ENC=0
COMP2
COMP3
TM0.V
PESO=0
AND
ENC=1
PESO = PESO1 +
PESO2
PESO = TOTAL
COMP0
FC1
FC2
7
8
FC3
9

22. RESULTADOS
CELDA DE
CARGA
PLC TWIDO
MAQUETA
CONSOLA
MAGELIS

23. RESULTADOS
CELDA DE
CARGA
PLC TWIDO
MAQUETA
CONSOLA
MAGELIS

24. RESULTADOS
CELDA DE
CARGA
PLC TWIDO
MAQUETA
CONSOLA
MAGELIS

25. CONCLUSIONES Y
RECOMENDACIONES
CONCLUSI
ONES
Se realizó la
automatización de un
proceso industrial de
dosificación y mezcla
de ingredientes,
representado mediante
una maqueta funcional
La maqueta construida
simula correctamente
el proceso de
dosificación y será de
gran utilidad en la
realización de prácticas
en el LABAI.
La tarjeta de interfaz basada en
microcontrolador permite un
excelente control de la apertura
y cierre de las compuertas y
posee ajustes de velocidad y
tamaño de apertura que no
dependen del programa del PLC
La maqueta puede ser
controlada fácilmente
mediante un PLC y ser
supervisada
adecuadamente
mediante una consola
gráfica táctil.
El panel de conexiones
permite una fácil y
rápida conexión de los
sensores, las
compuertas y trasmisor
de peso al PLC.

26. CONCLUSIONES Y
RECOMENDACIONES
RECOMENDA
CIONES
Agregar un pequeño depósito
con un motor que simule un
mezclador o molino para los
ingredientes dosificados así
como un sistema o compuerta
de descarga del mismo.
Implementar un sistema
neumático de recirculación del
material, de tal manera que el
“producto elaborado” se
traslade de nuevo a las tolvas
de ingrediente.

27. GRACIAS POR SU ATENCIÓN…..