AGRADECIMIENTOS

A Dios por la vida, por padres tan maravillosos, la salud, la proteccin, la familia, la educacin, los amigos y todo por q sin el este logro no se hubiera culminado

Expreso mis agradecimientos a todos los que con su ayuda, ya sea econmica, espiritual o psicolgica, hicieron posible este proyecto.

A mis padres y familiares por estar ah en todo momento y su esfuerzo por scame adelante para ser una persona de bien.

A los profesores que me brindaron todo su conocimiento y me acompaaron durante toda esta carrera para formarme como tecnlogo en Maquinaria e Instrumentacin Industrial y ser una persona que le aporte y sirva al pas.

A mis amigos y compaeros, con los que viv toda una experiencia, felicidad, tristeza, dolor, angustia, incertidumbre, amor y muchos sentimientos ms, que me ayudaron a madurar y a aprender de todos un poco.

A la Institucin Universitaria Tecnolgica de Comfacauca por acogerme en sus instalaciones.

A las personas que contribuyeron con este gran triunfoFamiliares, profesores, amigos y allegados

TABLA DE CONTENIDOpg.1. LISTA DE IMGENES72. TRMINOS Y DEFINICIONES73. RESUMEN104. ABSTRACT105. INTRODUCCION115.1Formulacin del problema116. JUSTIFICACIN127. OBJETIVOS137.1 Objetivo general137.2 Objetivos especficos138. DESARROLLO O EJECUCIN DEL TRABAJO REALIZADO148.1 Caracterizacin.148.2 Seleccin de los dispositivos elctricos y electrnicos158.3 Diseo esquemtico188.4 Programacin y simulacin del grafcet218.5 conexin elctrica2210. RESULTADOS ALCANZADOS Y DISCUSIN DE LOS MISMOS2311. CONCLUSIN2512. RECOMENDACIONES2613. BIBLIOGRAFA.2714. ANEXOS2814.1 Software de diseo de grafcet28

1. LISTA DE IMGENES Pg.Figura 1: Desmenuzadora de papel11Figura 2: PLC Twido15Figura 3: Marca registrada de los PLC Twido15Figura 4: Sensores inductivos16Figura 5: Contactores16Figura 6: Rels17Figura 7: Pulsadores17Figura 8: Selector18Figura 9: Trmico18Figura 10: Grafcet20Figura 11: Grafcet en SFCEDIT20Figura 12: Grafcet paro de emergencia en SFCEDIT21Figura 13: Programacin de PLC21Figura 14: Software Twido Suite21Figura 15: Cableado de los dispositivos elctricos y electrnicos22

2. TRMINOS Y DEFINICIONES

Para el propsito de este proyecto, se aplican los siguientes trminos y definiciones Grafcet: (GrapheFunctionel deCommandeEtapeTransition) es ungrafoo diagrama funcional normalizado, que permite hacer un modelo del proceso a automatizar, contemplando entradas, acciones a realizar, y los procesos intermedios que provocan estas acciones.

PLC: El trmino PLC proviene de las siglas en ingls para Programmable Logic Controler, que traducido al espaol se entiende como Controlador Lgico Programable. Se trata de un equipo electrnico, que, tal como su mismo nombre lo indica, se ha diseado para programar y controlar procesos secuenciales en tiempo real. Por lo general, es posible encontrar este tipo de equipos en ambientes industriales.

Tablero de control .En una instalacin elctrica, los tableros elctricos son la parte principal. En los tableros elctricos se encuentran los dispositivos de seguridad y los mecanismos de maniobra de dicha instalacin.En trminos generales, los tableros elctricos son gabinetes en los que se concentran los dispositivos de conexin, control, maniobra, proteccin, medida, sealizacin y distribucin, todos estos dispositivos permiten que una instalacin elctrica funcione adecuadamente.

Software Zelio Soft (Programacion): conjunto de programas y tareas que permiten al computador realizar determinadas tareas.

Rel: El rel o relevador es un dispositivo electromecnico. Funciona como un interruptor controlado por un circuito elctrico en el que, por medio de una bobina y un electroimn, se acciona un juego de uno o varios contactos que permiten abrir o cerrar otros circuitos elctricos independientes

Contactor: Un contactor es un componente electromecnico que tiene por objetivo establecer o interrumpir el paso de corriente, ya sea en el circuito de potencia o en el circuito de mando, tan pronto se de tensin a la bobina (en el caso de ser contactores instantneos).

Sensor capacitivo:

Sensor ptico: Un sensor ptico se basa en el aprovechamiento de lainteraccin entre la luz y la materiapara determinar las propiedades de sta. Una mejora de los dispositivos sensores, comprende la utilizacin de la fibra ptica como elemento de transmisin de la luz.

Variadores de velocidad: Los variadores son convertidores de energa encargados de modular la energa que recibe el motor. Otra definicin sera, los variadores de velocidad son dispositivos que permiten variar la velocidad y la acopla de los motores asncronos trifsicos, convirtiendo las magnitudes fijas de frecuencia y tensin de red en magnitudes variables. Potencimetro: es una resistencia que podemos controlar su valor. Entonces de esta forma podemos controlar indirectamente la intensidad de corriente que fluye por un circuito si se lo conecta en paralelo, o la diferencia de potencial si est conectado en serie.

Automtico: Todo mecanismo que funciona en todo o en parte por s solo.

Sistema de control: Un sistema de control est definido como un conjunto de componentes que pueden regular su propia conducta o la de otro sistema con el fin de lograr un funcionamiento predeterminado, de modo que se reduzcan las probabilidades de fallos y se obtengan los resultados buscados.

3. RESUMEN

Bsicamente el trabajo est diseado para controlar una banda trasportadora, que se mueve gracias a un motor trifsico, el mismo que activara o detendr la banda segn el ladder implementado en el PLC, la banda se encargara de trasladar botellas de vidrio transparente de un lugar a otro, en primer lugar se instal un sensor ptico que detecta el contraste o transparencias ubicado al inicio de la banda, este al percibir una botella enviara una seal al PLC para que se detenga la banda por un tiempo mientras realiza el llenado; nuevamente se enciende el motor de la banda, al momento en que el sensor 2 fotocelda (ptico) que detecta la botella, de esta forma se detiene la banda, permitiendo al sensor 3 fotocelda (ptico) verificar el nivel del lquido en la botella, en caso de que el nivel sea el adecuado se procede al sellado de la misma, en ltima instancia se ubica al final de la bando un contador, que como su nombre lo indica se encarga de llevar a cabo un conteo del nmero de botella selladas, cuando este conteo cumpla con el valor asignado por el usuario se detendr por completo la banda para proceder a realizar el mantenimiento preventivo.El mundo moderno y cambiante, demanda cada da, que todos aquellos procesos industriales o de desarrollo, cuenten con dispositivo y/o herramientas cada vez ms verstiles que permitan hacer ms eficiente el trabajo.Uno de estos dispositivos son las bandas de transporte, que junto a elevadores, son uso comn y diversificado.4. ABSTRACT

The lack of control in Unicomfacauca PAPER SHREDDER makes Paper Production students, coming into direct contact with the electrical system of the machine, increasing the possibility of electric shock, to solve this problem we studied the operation of SHREDDER and the selection of an appropriate control system and deploy it.

By automating achieved PAPER SHREDDER have control of it and avoid contact with the electrical system implementing security controls to protect the integrity of students or persons that handled.

Being a semi-automatic process, improves the work of shredded, generating automatic times that prevent the operator constantly check the time, because with the times set, the machine will stop by itself ending the shredding work.

5. INTRODUCCION

5.1Formulacin del problema

Actualmente la Institucin Universitaria Tecnolgica de Comfacauca, carece de algunos elementos en el laboratorio que permitan realizar proyectos de todo tipo, sin embargo, aplicando los conocimientos teorico-practicos adquiridos, hemos podido disear y automatizar una banda transportadora y contadora de envases con su proceso de llenado, este proyecto nos permiti identificar y definir todos aquellos componentes ms idneos que hagan posible que la idea y el proceso de funcionamiento se desarrolle lo ms eficientemente posible. FALTA IMAGEN

Figura 1: Desmenuzadora de papel

6. JUSTIFICACIN

Cada dia los procesos requieren ser ms eficientes, lo que hace que las compaas manufactureras sean ms competitivas. El trmino eficiente hace referencia a que se hagan en el menor tiempo posible, con un mnimo de costos y con alta calidad en el producto final. Uno de los elementos que permiten que este sea posible son las bandas transportadoras, que en este caso se necesita que no solamente transporte un objeto, sino que en ella se realicen otros procesos o ciclos.

7. OBJETIVOS

7.1 Objetivo general

Conocer el principio fsico de funcionamiento y operacin de los elementos de medicin y control de las variables ms relevantes del proceso de la banda transportadora

7.2 Objetivos especficos

Disear el Grafcet como gua principal para la elaboracin de este proyecto Realizar la programacin en el software del PLC CS7-2000 DE SIEMENS

Efectuar las conexiones elctricas pertinentes

Realizar pruebas necesarias para corregir errores y obtener las debidas conclusiones.

Realizar un informe donde se evidencien los resultados del proyecto.

8. DESARROLLO DEL PROYECTO

8.1 INSTRUMENTOS UTILIZADOS PARA LA ELABORACION DE ESTE PROYECTO.

Pulsadores Tablero de control PLC S7-200 SIMATIC Fuente DC 24 voltios Dos contactores Selectores Dos rels Dos sensores capacitivos Un sensor (ptico) Banda de proteccin Software zelio soft (programacin)

Tras analizar las especificaciones necesarias de la maquina DESMENUZADORA DE PAPEL, se elige el equipo de control ms adecuado para implementarlo en la misma, se opta por utilizar un PLC, que sera la solucin ms efectiva para la implementacin del sistema de control.

8.2 Seleccin de los dispositivos elctricos y electrnicos

Se eligen los dispositivos elctricos y electrnicos adecuados para complementar el diseo del control y automatizacin de la maquina DESMENUZADORA DE PAPEL, como los son:

El PLC Twido TWDLMDA20DRT (Figura 2) de la empresa Schneider Electric (Figura 3) que es el ms apto para implementarlo, se encargara de controlar el proceso de forma automtica, para la seleccin del PLC Twido TWDLMDA20DRT se tuvo en cuenta tipos, gamas, alimentacin, configuracin, costo, diseo, programacin entre otros parmetros fundamentales para la implementacin del mismo en la mquina.Figura 2: PLC TwidoFigura 3: Marca registrada de los PLC Twido

Un sensor inductivo, (Figura 4) el cual cuenta con la capacidad de detectar metal y por su costo en el mercado, lo hace ideal para implementarlo en la DEZMENUZADORA, brindando la capacidad de detectar la posicin de la guarda, esto con el fin de evitar que el rodillo encargado de desmenuzar el papel quede expuesto y cause daos fsicos a las personas que estn trabajando y que esparza sobre el piso y los trabajadores la materia prima para la elaboracin de papel.

Figura 4: Sensores inductivos

Contactor: es un componente electromecnico (figura 5) que tiene por objetivo establecer o interrumpir el paso de corriente en el motor de la desmenuzadora, ya sea en el circuito de potencia o en el circuito de mando.

Figura 5: Contactores

Dos rels (Figura 6), estos con el fin de hacer una interfaz entre el PLC y el contactor, evitando que el PLC maneje cargas demasiado altas que puedan daarlo o desgastando los contactos del mismo comprometiendo de forma considerada su buen funcionamiento a corto o largo plazo.

Figura 6: Rels

Pulsadores (Figura 7) que en el estado de manual, el usuario presiona para encender y apagar la desmenuzadora y en automtico, el usuario presiona para seleccionar el tiempo deseado de desmenuzado, creando un ambiente ms industrializado.

Figura 7: Pulsadores

Un selector (Figura 8) que dependiendo de necesidad del usuario le da opcin de colocar la desmenuzadora en manual o automtico.

Figura 8: Selector

Un trmico (figura 9) para proteger el sistema elctrico ante recalentamiento o corto circuitos. El Rel Trmicos es un aparato que se utiliza para proteger el motor contra las sobrecargas dbiles y prolongadas de corriente.

Figura 9: Trmico

8.3 Diseo esquemtico

Se realiza el diseo esquemtico respectivo del funcionamiento de la DESMENUZADORA en GRAFCET (figura 10), que es el mejor mtodo para automatizar de forma secuencial y exacta para automatizar el proceso.

Como funciona:

En la etapa inicial, todos los sensores y actuadores se encuentran inactivos y apagados respectivamente, esperando la orden del usuario. Despus de verificar si el selector se encuentra en la posicin derecha o a la izquierda, esto con el fin de saber si estar en manual o automtico (Derecha automtico, Izquierda manual).

Cuando el selector se encuentra en la posicin izquierda, estar la maquina en manual, en este estado el control de apagado y encendido de la desmenuzadora es del usuario.

Cuando el selector este hacia la derecha, estar la desmenuzadora en automtico, aqu el usuario tendr dos posibilidades de programar la maquina; una vez presionando el pulsador de color rojo, este activar la desmenuzadora durante una hora (1h), despus de pasado este tiempo el proceso finalizara apagando el motor de la desmenuzadora. La segunda opcin es la de presionar el pulsador negro, este pondr en funcionamiento la desmenuzadora durante dos horas (2h), despus de pasado este tiempo la maquina se apagara esperando una nueva orden del usuario.

El grafcet que se aprecia en la (figura 11), est diseado con dos convergencias (dos o ms opciones) en OR donde solo se toma una de las opciones. Una de las dos convergencias en OR es para saber si el selector est a la derecha o a la izquierda y la otra convergencia estando en automtico, saber si presiona el botn rojo o el negro; esto con el fin de que solo se ejecute una sola opcin.

Si en algn momento ocurre una emergencia o se quiere para el proceso de forma rpida, ya sea para agregar otros productos, extraer algn material ajeno al proceso o simplemente porque cree que es suficiente, el selector (figura 8), tambin cumple con la funcin de Paro de emergencia con solo cambiarlo la posicin del selector.

Figura 10: Grafcet

Figura 11: Grafcet en SFCEDIT

Figura 12: Grafcet paro de emergencia en SFCEDIT

8.4 Programacin y simulacin del grafcet

Se realiza la programacin del PLC basados en le grafcet (Figura 10), en el programa del PLC (Figura 14) y se hacen las respectivas simulaciones en el mismo software de programacin (Figura 13) para corregir errores y evitar daos, despus de la optimizacin del programa se transfiere al PLC.Figura 13: Programacin de PLCFigura 14: Software Twido Suite

8.5 conexin elctrica

Se realizan las conexiones correspondientes entre la DESMENUZADORA, los dispositivos elctricos y electrnicos con el PLC (figura 15), se colocara en funcionamiento y se corrigen los detalles.

Figura 15: Cableado de los dispositivos elctricos y electrnicos de la desmenuzadora

Despus de correccin de pequeos errores la DESMENUZADORA DE PAPEL quedo funcionando como se esperaba, con las especificaciones y requerimientos necesarios para su buen desempeo la mquina de desmenuzado funciona dando por terminado el trabajo de automatizar la DESMENUZADORA DE PAPEL.

10. RESULTADOS ALCANZADOS Y DISCUSIN DE LOS MISMOS

Se obtuvo la informacin de la funcionalidad de la DESMENUZADORA y aplicar los conocimientos de Automatizacin y Control en esta mquina, implementando una estrategia de control en el cual pueda ser manejada por los estudiantes principalmente de forma manual o automtico, con un sistema de seguridad que garantice la integridad de quien la manipule.

La implementacin de un PLC Twido, le da a la maquina un diseo ms compacto, permitiendo que todos los componentes queden ubicados dentro de un solo panel o caja de control, con una distribucin bien definida, evitando el que el usuario entre en contacto con los dispositivos y a su vez disminuyendo una eventual descarga elctrica a quien la est manipulando.

Comparado con otros proyectos anteriormente aplicados a esta mquina, este es el mejor; ya que en implementaciones anteriores, todo el sistema de control, elctrico y automtico, estaba por fuera de la caja elctrica por su tamao, esto para nada garantizaba la integridad de los que la manipulan, siendo un sistema poco fiable.

En cuanto al funcionamiento de la mquina de desmenuzado, esta quedo funcionando de la forma esperada, quedando as con dos estados de funcionamiento, una manual donde el usuario decide cuando encender y apagar la mquina de desmenuzado y de una forma automtica donde el usuario tiene dos modos de trabajo durante un tiempo de 1 y 2 horas; con todo esto queda una maquina totalmente flexible y segura.

Para asegurar el buen funcionamiento de la desmenuzadora, se realizaron una serie de ocho (8) pruebas, con y sin materia prima dando un resultado real del funcionamiento de la mquina. Los datos obtenidos se ingresaron en una tabla, en donde se llev un registro de pruebas realizadas.

N de pruebasMaterialEstados Observaciones

ManualAuto 1hAuto 2h

Prueba 1NingunoXEl sensor de la guarda no funciona por mala conexin en el PLC.

Prueba 2NingunoXLa desmenuzadora no funciona de la forma deseada, se replantea la programacin y se revisan las conexiones al PLC.

Prueba 3NingunoXLa desmenuzadora funciona de la forma esperada en automtico, pero para pasar a manual hay que desconectar la maquia o esperar a que termine el proceso.

Prueba 4NingunoXSe logra pasar de manual a automtico y viceversa sin apagar o esperar hasta que termine el proceso.

Prueba 5AguaXLa desmenuzadora funciona en su totalidad segn los parmetros deseados.

Prueba 6AguaX

La desmenuzadora funciona en su totalidad segn los parmetros deseados.

Prueba 7Agua y pasta de papelXLa desmenuzadora trabaja de forma eficiente, el agua y la pasta de papel no afectan el rendimiento de la maquina a nivel de programacin o elctrico.

Prueba 8Agua y pasta de papelXDespus de someter la desmenuzadora a esta serie de pruebas se puede decir que la maquina funciona en su totalidad segn los parmetros establecidos de programacin y funcionamiento.

11. CONCLUSIONES

Con el desarrollo de este proyecto se logra la automatizacin de la DESMENUZADORA DE PAPEL de la institucin universitaria tecnolgica de Comfacauca (Unicomfacauca), aumentado la seguridad de esta mquina y su eficiencia en el proceso de desmenuzado.

Al implementar un sistema de encendido y apagado automtico basado en tiempos previamente definidos, se espera que la materia prima obtenida tenga las mejores condiciones para la elaboracin de papel y una disminucin en el consumo de energa elctrica.

El sistema de seguridad en la guarda de la maquina protege la integridad de los estudiantes y de las personas naturales que la estn manipulando, dando ms garantas a la hora de realizar una tarea de desmenuzado.

Al realizar una serie de pruebas se comprob que al implementar el sistema en la Desmenuzadora, no afecta de forma negativa la mquina de desmenuzado, se logra comprobar la funcionalidad del sistema y las mejoras en los tiempo de desmenuzado y un mayor control del mismo.

Las pruebas realizadas con agua, pasta de papel diluida en agua o sin ningn tipo de sustancia, Fueron satisfactorias y la planta trabajo como se esperaba, de forma automtica.Despus de realizar todo tipo de pruebas y adecuaciones hechas a la mquina,(desmenuzadora), se convierte en una maquina econmica en lo que se trata de consumo elctrico, eficiente al hacer su trabajo, flexible a la hora de ser manipulada y ms segura.

12. RECOMENDACIONES

Para realizar las pruebas con botellas de vidrio transparente se debe adicionar a la banda un variador de velocidad para controlar la velocidad de giro de la banda y as evitar que las botellas se caigan. Realizar una guarda o base para que las botellas en su recorrido de llenado y sellado no corran el riesgo de caerse y daarse, o derramen su contenido sobre esta. Utilizar sensores pticos o fotoceldas que son especiales para detectar la diferencia de contraste entre 2 objetos traslucidos u opacos, por ejemplo para verificar el llenado de los envases y as evitar errores en el proceso.

13. BIBLIOGRAFA.

Creus Sol, Antonio, Instrumentacin industrial: 6ed Barcelona Espaa Macombo. S.A. 1997.

Hugh, Jack, Automating manufacturing Systems: 5ed de 2007.

Mandado E. Autmatas programables: entrono y aplicaciones, Thomson Learning Ibero 2005.

Ollero A. Control por computador, Descripcin interna y diseo ptimo. Editorial Marcombo 2009.

Blog Domingo Pruebas

Disponible en Internet: http://blogdomingopmpruebas.blogspot.com/ [citado en 13 Marzo de 2013]

Wikipedia

Disponible en Internet: http://es.wikipedia.org/ [citado en 20 Marzo de 2013]

Schneider Electric

Disponible en Internet: [citado en 20 Marzo de 2013]

14. ANEXOS

14.1 Software de diseo de grafcet

Para el diseo, programacin y elaboracin de la automatizacin de la DESMENUZADORA DE PAPEL, se utilizaron dos (2) tipos de software, uno para el diseo del grafcet, en este caso se utiliz el SFCEDIT, un software donde se plasman de forma lgica los pasos a seguir para el funcionamiento automtico de la misma, en esta parte se tienen en cuenta las entradas (sensores, pulsadores, selector, etc.) y las salidas (motor, luminarias etc.), para que interaccionen entre ellos y funcionen de la forma deseada.

El otro software es el de programacin, donde se traslada todo lo hecho en el grafcet y se plasma en este, despus de terminado, el software tiene la capacidad de realizar simulaciones en donde se muestra el funcionamiento de forma virtual y verificar si el funcionamiento es correcto o si hay errores en la programacin, dando la capacidad de corregir los mismos, evitando daos fsicos en los equipos o un mal funcionamiento; despus de depurada toda la informacin, se guarda en la memoria interna del PLC, con todas la entradas y salidas previamente bien conectadas al PLC se coloca en funcionamiento.

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