DESARROLLO DE LA AUTOMATIZACIÓN DE UN PROTOTIPO …
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Curso Académico:
TRABAJO FIN DE GRADO EN INGENIERÍA EN TECNOLOGÍAS INDUSTRIALES
DESARROLLO DE LA AUTOMATIZACIÓN DE UN PROTOTIPO INDUSTRIAL MEDIANTE EL
USO DE UN AUTÓMATA SIEMENS S7 1214C Y DISEÑO DE APLICACIÓN SCADA CON
WINCC ADVANCED
AUTOR:
TUTOR:
IGNACIO GONZÁLEZ MESA
JOSE VICENTE SALCEDO
2017-18
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Desarrollo de la automatización de un prototipo industrial mediante el uso de un autómata Siemens S7 1214C y diseño de aplicación SCADA con WinCC Advanced
AGRADECIMIENTOS
“Paramifamilia,
amigosycompañerosdelauniversidad,
amitutorJoséVicenteSalcedo,
peroenespecialamishermanos
Carlos,JaimeyMarcos
yamispadres
EstheryCarlos.”
Desarrollo de la automatización de un prototipo industrial mediante el uso de un autómata Siemens S7 1214C y diseño de aplicación SCADA con WinCC Advanced
RESUMEN
Actualmente, el papel de la automatización dentro de las industrias, y por ende de losprocesosindustriales,estácadavez,ganandomásimportanciaydefiniéndosecomounfactorcrucialalahoradecontrolarundeterminadoprocesoconexactitud,locualconllevaalosumoundescensoenloscostesasociadosadichosprocesos.
Enconcretoenestetrabajosetratarádediseñarunautomatismoparaunamaquetaapequeñaescaladeunprocesoindustrialreal,medianteunautómataSiemensS71214C.Finalmente,sedesarrollaráunaaplicaciónSCADA,conelfindepodermonitorizarycontrolarelprocesoenpantalla,haciendoelcontroldeesteprocesomássencillo,intuitivoyadistancia,conlasventajasqueellosupone.
PalabrasClave:Automatización,Procesoindustrialreal,SiemensS71214C,AplicaciónSCADA.
Desarrollo de la automatización de un prototipo industrial mediante el uso de un autómata Siemens S7 1214C y diseño de aplicación SCADA con WinCC Advanced
RESUM
Actualment,lafunciódel'automatitzaciódinsdelesindústries,ipertantdelsprocessosindustrials,estàcadavegada,guanyantmésimportànciaidefinint-secomunfactorcrucialal'horadecontrolarundeterminatprocésambexactitud,laqualcosacomportacomamàximundescensenelscostosassociatsalsprocesosmencionatsanteriorment.Enconcretenaquesttreballestractaràdedissenyarunautomatismeperaunamaquetaquesimulaunprocésindustrialreal,permitjàd'unautòmatSiemensS71214C.Finalment,esdesenvoluparàunaaplicacióSCADA,afidepodermonitoritzaricontrolarelprocésenpantalla,fentelcontrold'esteprocésméssenzill,intuïtiuiadistància,ambelsavantatgesqueaixòsuposa.
Paraulesclau:Automatització,ProcésIndustrialReal,SiemensS71214C,AplicacióSCADA.
Desarrollo de la automatización de un prototipo industrial mediante el uso de un autómata Siemens S7 1214C y diseño de aplicación SCADA con WinCC Advanced
ABSTRACT
Currently,theroleofautomationwithinindustries,andthereforeofindustrialprocesses,isincreasinglygainingimportanceandbeingdefinedasacrucialfactorwhencontrollingaspecificprocesswithaccuracy,whichentailsatthemostadecreaseinthecostsassociatedwiththeseprocesses.Specifically,amodelthatsimulatesarealindustrialprocesswillbedesigned,throughaSiemensS71214C.Finally,aSCADAapplicationwillbedeveloped,inordertomonitorandcontroltheprocessonthescreen,makingtheprocesseasier,intuitiveandremote,withtheadvantagesthatthisimplies.
Keywords:Automation,RealIndustrialProcess,SiemensS71214C,SCADAapplication.
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DOCUMENTOSCONTENIDOSENELTFG
• Memoria
• Presupuesto
• PliegodeCondiciones
• Anexos
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ÍNDICEDELAMEMORIA
CAPÍTULO1.INTRODUCCIÓN.................................................................................................1
1.1. MARCODETRABAJO.....................................................................................................11.2. MOTIVACIÓN................................................................................................................11.3. OBJETIVOS....................................................................................................................3
CAPÍTULO2.MATERIALEMPLEADO.......................................................................................62.1.AUTÓMATASIEMENSS71214-C........................................................................................6
2.1.1.DiferenciasentrelasdistintasversionesdelosSiemensS71200...............................72.1.2.VentajasAutómatasSiemensS7................................................................................8
2.2.SOFTWARETIAPORTAL.....................................................................................................82.3.MAQUETAARTITECNIC....................................................................................................10
2.3.1.EspecificacionesGenerales.......................................................................................102.3.2.Sensores....................................................................................................................122.3.3.Actuadores...............................................................................................................13
CAPÍTULO3.DISEÑODELAUTOMATISMO...........................................................................163.1.DESCRIPCIÓNDELPROCESOINDUSTRIAL........................................................................16
3.1.1.ControldelosVariadores.........................................................................................183.1.2.ControldelEjeEléctrico............................................................................................193.1.3.Aspectosaconsiderarparalaprogramación...........................................................19
3.2.PROGRAMACIÓNDELPROCESOENTIAPORTAL..............................................................203.2.1.SetadeEmergencia..................................................................................................213.2.2.CintadeAlimentación..............................................................................................223.2.3.EjeLinealEléctrico....................................................................................................233.2.4.CintaCentral.............................................................................................................253.2.5.Compuerta................................................................................................................283.2.6.Pick&Place................................................................................................................293.2.7.CintadeRecirculación..............................................................................................313.2.8.AuxiliarDetecciónPieza...........................................................................................32
CAPÍTULO4.DISEÑODELAAPLICACIÓNSCADA..................................................................344.1.DESARROLLOAPLICACIÓNSCADA..........................................................................................344.2.MODOAUTOMÁTICO...........................................................................................................354.3.MODOMANUAL..................................................................................................................37
CAPÍTULO5.CONCLUSIONES...............................................................................................42
BIBLIOGRAFÍA.....................................................................................................................44
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LISTADODEFIGURAS...........................................................................................................45
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MEMORIA
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CAPÍTULO1.INTRODUCCIÓN
1.1. MARCODETRABAJO
EldocumentoqueacontinuaciónsepresentarecogeelTrabajoFinaldeGradoenIngenieríaenTecnologíasIndustrialescontítulo“DesarrollodelaautomatizacióndeunprototipoindustrialmedianteelusodeunautómataSiemensS71214CydiseñodeaplicaciónSCADAconWinCCAdvanced”.Dichodocumento,muestraeltrabajorealizadoporelautoralolargodesuúltimocursodelgrado,dondeparapoderrealizaréstemismo,sehannecesitadoconocimientosadquiridosdurantelarealizacióndetodoelgrado,yaseaconocimientostransversalesoconocimientostécnicosadquiridosenlasdiferentesasignaturascursadas.Elpresentetrabajoestádesarrolladoenelámbitodelaautomatizaciónindustrial,másenconcreto,eneldiseñodeautomatismosparacontrolardeterminadosprocesosindustriales.Setratarádecontrolarunprocesoindustrialmuysimilarporsuscaracterísticasfísicasaprocesosdecarácterreal,esdecir,procesosquepodríamosencontrarencualquierindustriaadíadehoy.Esteproceso,comoyaseverámásadelanteeneldocumentoqueacontece,estáformadoporunaseriadecintastransportadoras,lascualesintegrandistintossensoresencargadosdedetectarlaposicióndelapieza,ydebrazoshabilitadosconunsistemadevacíopormediodeventosas.Elprincipalobjetivoseráladistintaclasificacióndelaspiezasenfuncióndesutamaño,elcualseráreconocidopormediodeunsistemadeprensado.
1.2. MOTIVACIÓN
El inicio de la utilización de los PLCs (Programmable Logic Controller) o autómatas en laindustria se remonta al año 1969, en Estados Unidos de América donde se empezaron aimplementar los primeros autómatas en el sector del automóvil. La aparición de éstos, sedebióalenormecostequerepresentabanlossistemasdecontrolanteriores,basadosenrelés,aloquelesumabalacomplejidaddeprogramaciónqueteníanylascontinuasreparacionesypuestasapuntoquerequerían.Mástarde,latendenciadelosPLCsseempezóapropagarporEuropadondecadavezenmásindustriasempleabanestoscontroladores,conelfindefacilitarlacomunicacióndelhombreconlamáquinaysustituir losyadesfasadossistemasdecontrolbasados en circuitos eléctricos con interruptores, relés y componentes empleados en elcontroldelalógicacombinacional,comoyasehacomentadoanteriormente.
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Ilustración1.PrimerPLCproducidocomercialmente:MODICON084
Enlaactualidad,elempleodelosautómatassehaextendidoaunagranvariedaddesectoresindustriales, comoel sectorde laenergía,metalurgia, alimentación,plantaspetroquímicas yquímicas, etc. La implementación de estas máquinas controladoras, se debefundamentalmentealarapidezconlaqueoperan,mejorandolaproductividadypermitiendounminuciosocontroldelosprocesosindustriales,elcompetitivocosteeconómico,yaquenosonaparatosexcesivamentecaros,aloquesesumalareduccióndecostesdemantenimientoenlamaquinariacontrolada.
Diversosespecialistasenelsectordelaautomatización,destacanlaimportanciaquetendránestosdispositivos, losPlCs,en laadaptaciónde lasactuales industriasa loquesedenomina“Industria 4.0” o “Cuarta Revolución Industrial”. Esta nueva revolución se basa en lacoordinación y digitalización de todos los dispositivos de una industria, con el fin de poderanalizarlamáximainformaciónytratardequeestosdispositivostrabajendeformasinérgica.Unode losaspectosquesedeberíamejoraropotenciar,esel temade la seguridad,puestoquesonpotencialesvíctimasdeataquesmaliciosos.Unodelosprimerossoftwaresmaliciososque se ha conocido, es el denominado Gusano Stuxnet, el cual era capaz de reprogramarcontroladoreslógicosprogramablesyocultardichoscambios,conelpeligroqueelloconlleva.Uno de sus ataques tuvo lugar en la planta nuclear de Bushehr, Irán, por lo que cabemencionar lo importante de cara al futuro que es, el desarrollo de programación ocontroladorescapacesdedetectaryeliminarsoftwaremaliciosodeestetipo.
Otro de los aspectos claves del presente proyecto, es la creación de una aplicación SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition). Este software permitirá controlar el procesoindustrialautomatizadoadistancia,viendoentiemporeallaejecucióndelmismo.Unadelas
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ventajas,quemásadelanteseexpondráconprofundidad,eslaretroalimentaciónqueescapazde aportar dicha aplicación, haciendoposible la recopilación de información paramejorar omodificarelprocesodefuncionamientodeunadeterminadaorganización.
Portodoello,seconsiderademuyremarcadanecesidadparaelperfildelIngenieroIndustrialla capacidad de comprender y diseñar automatismos para controlar todos los distintosprocesosalosquesepuedaenfrentaralolargodesucarreraprofesional.Eldominiodeello,lellevaráapodercomprenderycontrolarelconjuntodelaindustria,pudiendomejorartodoaquelloqueseaprecie,unavezrealizadalaautomatización.
Para la realización de este trabajo, se ha empleado una plataforma softwaremuy reputadadentrodel gremiode la automatización, como lo es TIAPortal, debido a la amplia gamadeposibilidades que ofrece y todo, de formamuy intuitiva. Para el desarrollo de la aplicaciónSCADA, se ha empleado Wincc Advanced, una potente herramienta, que permite que serepresenteporpantallatodoloqueocurreenelprocesoindustrialycontrolarlodesdeahí.
1.3. OBJETIVOS
Talycomosehacomentadoenlaintroducción,elobjetivoprincipaldeesteproyectoserálaautomatizacióndeunproceso industrial pormediodeunautómata Siemens S71214-C y elposterior desarrollo de una aplicación SCADA, por medio de la que se podrá visualizar ycontrolarelprocesoadistancia.Unodelospuntosadestacar,eselparecidodelprocesoquese automatizará al deunproceso industrial real, debido al carácter digital de las entradas ysalidas,ydebidoalosdistintossensoresconlosquesetrabaja(inductivos,magnéticos,etc).
Unodelosprimerosobjetivos,será lafamiliarizaciónconelentornodeprogramacióndeTIAPortalv.13.Paraello,mediante informacióndistribuidaporelpropio tutordelproyectoy lainformación y manuales encontrados a través de internet, se ha tratado de tener unconocimientomásenprofundidadde todas lasherramientasyposibilidadesqueofreceesteentornodeprogramación.
Seguidamente, ya una vez conocido el software de programación, se pasará a tratar deconectarelPLC,atravésdelpuertoProfinetqueposee,alared,parapoderestablecerconelloconexiónonlineconelprograma.
Unavezsehaestablecidolaconexiónonlineconelautómata,sediseñaráconStep7eldiseñodelautomatismoquecontrolaráelprocesoindustrial,elcualseexplicaráconprofundidadenapartadosposteriores,ayudándosedelosGrafcetscorrespondientes.
ImplementadoyaelprogramadiseñadoenelPLCyunavezsehayacomprobadoquefuncionacorrectamente,teniendoencuentatodaslasmedidasdeseguridad,setratarádeoptimizarenlamedidadeloposibleelprogramaylostiemposdeejecucióndelosdistintosprocesos.Lostiempossondevital importancia,yaquehoyendíasebusca lamayorefectividaddentrodelas industrias,conelhándicapdedisponerdeuntiempo limitado,comopodríasuceder,porejemplo, en una industria que debe de producir un determinado producto para unadeterminadafecha,lostiemposcomosepuedeintuir,sondevitalimportancia.
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Se deberá de asegurar, en el programa desarrollado, que se resuelven con aciertodeterminadassituacionesquesepuedendaralolargodelprocesoindustrial.Unadeellasesel colapso que se puede producir entre el Eje lineal Eléctrico y la Cinta Central, debido alexceso de piezas. Este problema se solucionará colocando piezas en los buffers, paraalmacenarlasahí,hastaquelaCintaCentralseencuentredisponible.
Concluyendo,unode losobjetivosfundamentalesesqueseasegureuncorrectoflujode,eneste caso,piezas,utilizandoadecuadamenteelequipoque laempresao clientealque se lerealizaelproyectoproporciona.
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CAPÍTULO2.MATERIALEMPLEADO
2.1.AUTÓMATASIEMENSS71214-C
Enprimerlugar,cabemencionarlaimportanciadelosPLCsfabricadosporSiemensalosquelamarca alemana introdujo con lamarca SIMATIC en 1958 para referirse a ellos, siendo estapalabra lacombinaciónentreSiemensyAutomatización.Desdeentonceshahabidodiversosmodelos que han sido posteriormente mejorados con otros, desde uno de los primerosprototiposcomoelSIMATICGhastaelmásrecienteydemayorutilización,SIMATICS7,conelcualserealizaránlassimulacionesenesteproyecto.
Ilustración2.DistintaspartesAutómataSiemensS71200
Esteúltimoautómata,elqueseusaráenelproyecto,disponedeunainterfazintegrada
ProfinetymediantelaadicióndemódulosadicionalessepodrácomunicarenredesPROFIBUS,GPRS,RS485,RS232,IEC,DNP3yWDC. EstainterfazProfinetesutilizadaentodoslosentornosdelaindustriayescomúnmenteconocidacomoIndustrialEthernet,posibilitandolaconexión
dedispositivos,sistemasyconjuntosdedispositivosaisladosentresí,comúnmentellamados
celdas.LaconexiónProfinet,apartedelaventajadelacomodidadqueaportaalaconectividad
delosautómatas,tambiénhabríaquemencionarlasubidadevelocidadqueproporcionayla
mejoraqueproporcionaenelentornodelaseguridad,factorclavedecaraalfuturotalycomo
sehacomentadoanteriormente.Tantoesasí,queSiemenshaintegradonumerosasfunciones
deseguridadqueprotegentantoalaCPUcomoalprogramadecontroldiseñado:
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- Proteccióndetipo“know-how”,paraimpedirqueelprogramadiseñadoseacopiado
portercerosquetenganaccesoalautómata.
- Protección“anticopia”quepermitevincularunprogramaaunaMemoryCardoCPU
específica.
- ProtecciónporcontraseñaquepermiteconfigurarelaccesoalasfuncionesdelaCPU.
Paraconcluir,esnecesariomencionar lautilizacióndeunaSignalModule, la cualaportaráanuestroPLC16entradasy16salidas.Estaráacopladaalautómatayserádemuchautilidad,puesto que posibilitará la programación de todo el diseño del automatismo dentro de unmismoautómata,sinnecesidaddetenerquevincularentresidosdeellosyaquenoposeensuficientecapacidad,hablandodesalidasyentradas, individualmente.Unavezacopladaa lapartederechadelPLCycorrectamenteconectado,sepasaráaprogramardichaextensióndelautómata en TIA Portal, para así disponer de sus entradas y salidas que se necesite para elautomatismo.
Ilustración3.CPUS71200(1)ySignalModule(2)
2.1.1.DiferenciasentrelasdistintasversionesdelosSiemensS71200
Setrabajarácon laversiónmáscompletaypotentede losS7-1200, laversiónS7-1214C,queposee 14 entradas y 10 salidas a lo que habrá que sumarle dos entradas analógicas. Adiferencia de la CPU 1211C y la CPU 1212C, el PLC con el que se trabajará posee 50KB dememoriadeprogramaydatos,mientrasqueloscitadosanteriormentetrabajanconlamitaddememoria.
Volviendo al númerode entradas de las distintas versiones, el 1214Ces el que tienemayornúmero de entradas y salidas, ya que la versión 1211C dispone de 6 entradas, 4 salidasdigitales,alosqueselesumalas2entradasanalógicas.El1212Cposee8entradasy6salidasdigitalesalosquealigualquealasotrasdosversiones,seleañade2entradasanalógicas.
Por lo que, tal y como se ha ido podido ir viendo, el 1214C es el más completo de losautómatasS71200yporello,seemplearáeneldesarrollodeesteproyecto.
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Parafinalizar,talycomosemuestraenlaIlustración2.DistintaspartesAutómataSiemensS7,setrabajaráconelmodeloAC/DC/RLy, locualquieredecirqueelPLCestaráalimentadoporuna corriente alterna y las entradas de en este caso, la maqueta Artitecnic por corrientecontinuaestánalimentadas.EltérminoRLyquieredecirquelassalidasestaránimplementadasmedianterelés.
2.1.2.VentajasAutómatasSiemensS7
EnesteapartadosecomentaránlasdiferenciasqueexistenentrelosautómatasS7ysuactualcompetencia en el mercado de la automatización de procesos industriales, justificandofinalmenteelusodelS71214C.
Unode losautómatasmásempleadosa lo largode lahistoriade laautomatizaciónhansidolosOmrom,pertenecientesa laempresa japonesaOmromCorporation.EstosPLCs,comoseha dicho, han sido muy empleados, proporcionando resultados muy satisfactorios, pero lacaracterística diferencial con respecto a los Siemens es el software empleado, CX-One. Estesoftware,amedidaquelosañoshanpasadoylaautomatizaciónhaidoevolucionando,sehaquedado relativamente desfasado con respecto a TIA Portal, puesto que la forma deprogramarresultamuchomásintuitivayconbastantesposibilidadesyvariantesmásenésteúltimo.Además, lasherramientasqueofrece lamarcaalemana,comopuedenserPLCSIMoSCADA,sondegranutilidadyhaceposiblelaprogramación,visualizaciónyanálisisdelprocesoautomatizadoenunsolosoftware.
Sin entrar en demasiado detalle, respecto a los propios autómatas que la marca Siemenscomercializa, basándonos en la complejidad de la aplicación, capacidad E/S, tamaño deprogramayvelocidaddeprocesamiento,entremuchasotras,sepodríasituarelempleadoS7-1200, por encima del micro-autómata Simatic S7-200, pero por debajo de los ya mássofisticadosSimaticS7-300yS7-400.
2.2.SOFTWARETIAPORTAL
TIAPortal (Totally IntegratedAutomation) secomponede todas lasherramientasnecesariasparaprogramarautomatismos,asícomosimularlosyanalizarloenprofundidad.Esunodelosprogramas más utilizados en este entorno, puesto que es muy intuitivo a la hora deimplementarautomatismosyofreceunagranvariedaddeopciones,aloquehabríaquesumarlapotenteinterfazgráficaquepresenta.Conél,sehaconseguidounificartodaslastareasdecontrol, visualizaciónyaccionamiento,ynospermiteprogramar tanto losdistintosPLCsqueofrece Siemens, como las distintas pantallas HMI que también se comercializan. Lavisualización en modo proyecto, permite configurar todo lo relativo al PLC y los distintos
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componentes, como módulos de comunicación que se le quiera añadir (Ilustración 4.VisualizaciónModoProyectoInterfazTIAPortal),asícomolaprogramacióndelautomatismo.
Ilustración4.VisualizaciónModoProyectoInterfazTIAPortal
Enconcreto,seutilizarálaversióndelentornoTIAPortal13.1Basic.Asimismo,dichoentornodeprogramaciónincorporaunagranvariedaddeaplicaciones,entreellas,lasmásimportantesydelasqueseserviráesteproyecto:
• Step7:softwareprincipal,desarrolladoespecíficamenteparalosautómatasdelaserieS7. Soporta tres tipos de lenguajes de programación (FBS, KOP y AWL), siendo elempleadoenelautomatismoimplementadoellenguajeKOP,otambiéncomúnmentellamadoLADodiagramadecontactos.
• PLCSIM:simuladorempleadodentrodeTIAPortal,quepermitesimularelprogramaimplementado sin necesidad de un hardware real, sirviéndose de un PLC simulado.FuncionaconjuntamenteconStep7yfacilitalavisualizacióndelefectodelasentradassobrelassalidassimuladas,pudiendoajustarlalógicautilizadaenelprogramasifuesenecesario.Enloqueserefierealproyectoquesevaarealizar,noseemplearádichaherramienta ya que se posee el hardware real en la misma ubicación en la que seprogramará.
• WinCC Advanced: software que permite realizar aplicaciones SCADA (SupervisoryControlandDataAcquisition)yHMI(Human-MachineInterface)muyútileshoyendíaparalosprocesosindustriales.Interfazmuygráficaeintuitiva,queofreceunamultituddeposibilidadesyvariantes.
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2.3.MAQUETAARTITECNIC
Enesteapartado,sedescribirá lamaquetaempleadapara larealizaciónde lasimulacióndelproceso industrial. Esta maqueta se encuentra en el laboratorio de Automatismos de laUniversidad Politécnica de Valencia, en concreto, en el Departamento de SistemasAutomáticos.
Dichoprototipo se ideópara servirde soporte físicoenel ejecución,ensayoydesarrollodeprogramasde control deprocesos, enparticular, para losqueestándestinados ladocencia.Por medio de ésta, se ha tratado de reproducir un proceso industrial real, con una escalareducida, para así tratar de simular la programación con medios reales, tales como lossensoresinductivos,magnéticos,etc.
Ilustración5.MaquetaArtitecnicLaboratorioAutomatización
2.3.1.EspecificacionesGenerales
Lamaquetaempleadaenelproyectoseencuentraformadaporlossiguienteselementos:
• Bastidor:situadoenlapartefrontal,enellasepuedeencontrarelcuadroeléctricodondesealojanlosvariadoresdefrecuenciaSiemensMicromasters,quepermitenlavariacióndevelocidaddelmotorencargadodehacerfuncionaralascintas
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transportadoras,yengeneral,todosloselementosneumáticosyelectrónicosdeseguridadycontroldelamáquina.
• SistemaPickandPlace:condosgradosdelibertad(XZ)yunsistemadevacíopormediodeventosas.Sepodrádesplazarentredosposiciones,laposiciónqueadoptarásiempreinicialmente,enlaCintaCentral,ylaposiciónfinalqueseadoptarácuandoseactiveelcorrespondienteactuador,cuyaposiciónseráladelaCintadeRecirculación.
• Piezascilíndricas:realizadasenaluminioycondosdistintos
tamaños,deloqueseserviráparapoderlasclasificar.Unasserándepositadaseneldepositoazul,lasdemayoraltura,yotraspasaránalaCintadeRecirculación.
Ilustración7.PiezasCilíndricasMaqueta
• EjelinealEléctrico:dotadedosgradosdelibertadalamaqueta(ejeXZ)yseacciona
medianteunmotorpasoapaso,teniendolaposibilidaddeadoptar5posicionesalolargodelejeX.Seencuentracompuestopor:
- EjeLinealdePrecisión:PermiteelmovimientoenelejeXmedianteunmotorpasoapaso,condistintasparadasprogramables.
- ActuadorNeumático:PermiteelmovimientoenelejeZymedianteunasventosasposibilitalasujecióndelapiezaporelefectodevacíoqueprovocaenlasuperficiedelapieza.
• CintasTransportadoras:Fundamentalesparaeldesarrollodelprocesosimuladoyaccionadaspormotoresdecorrienteasíncrona,secomponedetrescintas:
- CintadeAlimentación,pormediodelacualsevansuministrandolas
piezasalproceso.Dichaspiezassoncentradasporunsistemadeguiadoqueposeelacinta.Disponedeunsensoralfinaldelacinta,queindicaquelapiezahallegadoalfinaldelrecorridodelacinta.
Ilustración6.Pick&Place
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- CintaCentral,poseeunaestaciónintermediadeprensadodepiezasequipadaconunactuadorneumáticoyunsensorfoto-eléctricodedetección.Aligualqueenlacintadealimentación,alfinaltieneunsensorparaindicarquelaspiezasseencuentranenesaposición.Alfinaltambiénsepuedeencontrarladenominada“RampadeExtraccióndePiezas”,dondeenfuncióndeltamañodelapiezaylaprogramaciónquesehayaformulado,elactuadormóvilseelevarádejandopasarlapiezaalarampa.
- CintadeRecirculación,enellasepuedenrealizaroperacionesdeconteograciasalsensorfoto-eléctricodedetecciónyensuextremofinalseubicauntopefijocondeteccióndepieza.LaspiezaslleganaestacintaatravésdelsistemaPick&Place.
Ilustración8.EsquemaCintasyposicionesEjeLinealEléctrico
2.3.2.Sensores
Enelprocesoindustrialquesepretendeautomatizar,sedisponende15sensoresynumerosasseñales digitales de entrada. Para resumir con claridad y precisión, se recogen todas lasentradasenestatabla,dondese indicará laseñal, ladescripcióndeéstamisma, ladirecciónempleadaenelautómatayelconector(omanguera)alqueestáasociado:
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Tabla1.Entradas-Señales
2.3.3.Actuadores
Las señales de salida, un total de 22, la mayoría de ellas empleadas para el control delmovimientodelasdistintascintasyejeseléctricos,sonenviadasalamaquetaArtitecnicyserecogen al igual que las entradas, en una tabla con el mismo formato: señal, descripción,direcciónempleadayconector:
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Tabla2.Actuadores
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CAPÍTULO3.DISEÑODELAUTOMATISMO
3.1.DESCRIPCIÓNDELPROCESOINDUSTRIAL
En primer lugar, viendo la maqueta de la que se dispone, con los distintos sensores yactuadoresyaanteriormentemencionadosydescritos,sepodríaplantearestaautomatizaciónque se va a realizar, como un problema de logística, donde dados unos determinadosproductos o piezas, que difieren entre sí por su tamaño hay que clasificarlos, para sualmacenaje o posterior envío. Esta visualización del proceso es necesaria, ya que con ellopodremosdeterminardistintosparámetros como tiemposdeesperaendistintasposiciones,donde se les podría estar aplicando a las piezas o productos distintos tratamientos y paradeterminarelusoqueselepodríadaradichaautomatización.
Previamenteadescribircondetalleelproceso,sedescribiráelobjetivoquepersigueeste
mismoenparticular,queeslaclasificacióndedostiposdepiezasdemismodiámetro
(Ø40mm),perodedistintaaltura,siendounasde20mmylasotrasde40mm.Medianteel
prensadoqueselerealizaráalapiezaenlaCintaCentral,conoceremossualtura,yaquese
poseensensoresenlaprensadoraquenosindicaránsilapiezaeradeunaalturaodeotra.Una
vezdeterminadalaalturadelapiezaycuandoéstalleguealfinaldelacintacentral,se
procederásuclasificación,todaslasquetenganunamismaalturasedepositaránenel
depósitoazulylasotraspasaránalaCintadeRecirculaciónpormediodelPick&Place.
Porloqueahoraseguidamente,seexpondráelfuncionamientodelprocesoindustrialquese
quiereautomatizar,elcualsiguelassiguientesetapas:
1. Se colocará manualmente una pieza en la Cinta de Alimentación. Para que losvariadoresfuncionenyportantolascintasdealimentación,lasalidaON_VARdebedeestaractiva.
2. Una vez colocada la pieza, activaremos el pulsador verde que activará la señalMARCHAI.
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Ilustración9.Botoneraindustrial
3. UnavezactivadodichosensorlaCintadeAlimentaciónempezaráamoversehastaque
lapiezalleguealfinaldelrecorridoyactivelaseñalSEN1(finalCintadeAlimentación).Graciasalsistemadeguiadoycentradodepiezas,seaseguradequelaspiezasesténjustodondeelsensorydondeelEjeLinealEléctrico laspuedarecoger.Duranteestetrayecto,habráquetenerencuentasisehapulsadolaSetadeEmergencia,activandola señal SETA por medio de la cual debería de pararse toda la maquinaria. Esto lodeberemosdetenerencuentaentodoelproceso,al igualquetendremosqueparartodoelprocesosisepulsaelbotónrojo(MARCHAII).
4. Posteriormente,elEjeLinealEléctricosedeberádesplazarhasta laPosición1,véaseIlustración 8. Esquema Cintas y posiciones Eje Lineal Eléctrico, para coger la pieza yllevarlahastalaPosición3,esdecir,hastalaCintaCentral,siempreycuandonohayaunapiezaquehayasidopreviamentedepositadaynohayasidomovidapor lacinta.Endichocaso,elEjeLinealEléctrico,depositarálapiezaenlaposición2o4.
5. Una vez allí, la Cinta Central empezará a moverse hasta que la pieza llegue a laEstacióndePrensado,activandoasíSEN3.SeactivaráelactuadorY1,quecontrolaalaelectroválvuladelcilindrodeprensadoysedeterminarásilapiezaesladelaalturade40mm(activaciónSEN4)osieslade20mm(activaciónSEN5).
6. Conocido ya el tamaño de la pieza, la Cinta Central comienza a moverse de nuevohasta que la pieza llega al final de la cinta, donde ésta inmediatamente se para.Llegadoaestepunto,si lapiezaes la“alta”,sedejarápasar levantado lacompuertamanejadaporelactuadorY2,depositandodichapiezaeneldepositoazul;silapiezaeslade20mm,lacompuertanoseactivaría,sinoqueelPick&PlaceacudiríaalaposiciónenlaqueseencuentralapiezaylallevaríaalaCintadeRecirculación.
7. UnavezdepositadalapiezaenlaCintadeRecirculación,seactivarálaseñalqueavisaquehayunapiezaenestacinta(SEN9).
8. Una vez llegada la pieza al final de la Cinta deRecirculación (SEN8), se detendrá lacintahastaque,manualmente,seretiredichapiezadelfinaldelacinta.
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3.1.1.ControldelosVariadores
Paraelcontroldelavelocidaddelastrescintasquesedisponenenlamaquetaempleada,sedisponende3 variadoresde frecuencia,unopara cada cinta,que lespermitirána las cintasposeer tres velocidades distintas, y también sentidos de movimientos distintos (normal einverso).ElVariador1seráelencargadodecontrolarlaCintadeAlimentación,elVariador2laCintaCentralyporúltimo,elVariador3alaCintadeRecirculación.
Para ello, se disponen de tres señales digitales, cuya combinación binaria controlará losvariadores.Mediantelassiguientestablassereflejaelmododefuncionamientoenfuncióndelvalorquetomanlasdistintasseñalesdigitalescitadasanteriormente:
Tabla3.CombinacionesControlVariadores
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3.1.2.ControldelEjeEléctrico
ConrespectoalEjeEléctrico,elcualtiene5posicionesdeparadadisponiblesyestácontroladoporunmotorpasoapaso,paraelaccionamientoycontroldelejeseutilizarán3señalesdesalida (IN_POS_1, IN_POS_2, IN_POS_3 y 3 señales de entrada (FP_1, FP_2, FP_3). Lasprimeras, las 3 señales de salida, indicarán la posición a la que se deberá desplazar el EjeEléctricoyaqueasílorequiereelproceso,ylasúltimas,lasdeentrada,indicaránlaposiciónenlaqueseencuentraelEjeEléctricoactualmente.
Aligualqueenelapartadoanterior,yamododeresumen,seadjuntanlasdistintastablasquemuestran en función de las distintas combinaciones la posición a la que debe acudir y laposiciónenlaqueseencuentraelEjeEléctrico:
Tabla4.CombinacionesControlEjeEléctrico
3.1.3.Aspectosaconsiderarparalaprogramación
A lahoradediseñar el automatismoque controlaráel procesode lamaqueta, esnecesariotener en cuentas unos aspectosmuy particulares y específicos de vital importancia para elcorrecto funcionamientodelmismo.Setratandeaspectoscríticosqueaprimeravistanoseidentificanyporlocual,merecelapenadestacarlos:
- Evitar que el carro del Eje Eléctrico se desplace horizontalmente con elvástagoextendido,esdecircomosiseencontraseenlaposiciónenlaquemediante la ventosa agarra la pieza. Esto es así, ya que, si no, podría
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entorpecerelprocesoderribandopiezasqueseencuentrenencirculaciónalolargodelascintastransportadoras.
- Durante el tiempo en el que se depositan o recogen las piezas decualquieradelastresCintas,éstasdeberándeestarparadas,paraqueasínoentorpezcanlalaborderecogidaodepósitodelaspiezas,yparaevitardañosenlasventosasoenlascintas.
- Evitar que al bajar la compuerta de la Cinta Central se produzcanaplastamientosdelaspiezasquesiguenalaclasificadaanteriormente,quehapasadopordebajodelacompuerta.
- UnavezdepositaunapiezaenlacintacentralelEjeLinealEléctricoysehadecolocarotrapiezaenlacintacentral,cuandoéstaaúnnohadesplazadoa lapiezadepositadaanteriormente,provocandouncolapsoenelpuntodedescargade lapiezadelEje LinealEléctrico,éste, tendráquedejar lapieza en las posiciones 2 o 4 hasta que la pieza que se encuentra en laposición 3 avance y por tanto le deje espacio a la nueva pieza que sequieredepositarenlacintacentral.
- Durantelaspruebasdeevaluacióndelautomatismoprogramado,sepudoobservarlanecesidaddeunavelocidadlentaenlaCintaCentral,paraqueasísepuedarealizarcorrectamentelaoperacióndeprensado.
- Unavezlasposiciones2y4estánocupadasconunapieza,lacintacentralnoseencuentradisponibleparadepositarunapiezayelEjelinealEléctricotieneunapiezaensuventosa,setendráqueesperaraquelacintacentralquede disponible. En esta situación, se encenderá la baliza, como mástardeseexplicaráeneldebidoapartado.
3.2.PROGRAMACIÓNDELPROCESOENTIAPORTAL
A la hora de realizar la programacióndel autómata, una vez descrito el procesoque tendrálugar en la maqueta Artitecnic, simulando un proceso industrial cualquiera, y una vez seplanteen los distintos Grafcets que gobiernan el control de los actuadores, los cuales seadjuntaráncomoanexo,se implementarádichasoluciónenTIAPortal.Paraello,seutilizará,tal y como ya se ha comentado anteriormente, el lenguaje KOB, por lo que se utilizará lasecuaciones lógicasconelÁlgebradeBoole.Graciasaello,sepodráprogramardeunaformametódicayorganizada.
Sehaprogramadoelautomatismoconlaayudadedistintasfunciones,teniendounafunciónporcadaprocesoaisladoquesehaconsiderado:
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1. Seta Alarma: Controlará que, al pulsarse la seta de emergencia, se detenga elfuncionamientodetodoslosvariadoresquecomponenlamaqueta.
2. CintaAlimentación3. EjeLinealEléctrico4. Cinta Central: Controlará el correcto funcionamiento de esta cinta, y aparte, la
estacióndeprensado.5. AuxiliarDetecciónPieza:Controlempleadoparamedianteunamarcaquesepasaráa
la función compuerta, saber si la pieza es grande y por tanto la compuerta deberíasubirse.
6. Compuerta7. Pick&Place8. CintadeRealimentación9. Actuadores:Enestafunciónserecopilarántodaslassalidasylascombinacionesquese
handedarparaqueéstasseactiven.
Ilustración10.BloqueMainOB
En cada una de estas funciones se han programado tanto las ecuaciones de SET, las cualesindicarán las condiciones que han de cumplirse para que se active un estado, como lasecuacionesdeestado,proporcionandoinformaciónacercadecuándoycómosedesactivaránlasetapas.
3.2.1.SetadeEmergencia
El siguiente grafcet diseñado se encargará decontrolar laaccióndepulsar la setadeemergencia,por la cual se deberán de parar todas las cintas, elEjeLinealEléctricoyelPick&Place.
Paraello,sehandiseñadotresetapas:
Ilustración11.GrafcetSetadeEmergencia
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- La inicial por medio de la cual se activa el variador (ON_VAR) paraposibilitarelmovimientodelascintasylosotrosdispositivosdelosquesecomponelamaqueta.
- Una segunda etapa, que tiene lugar cuando se pulsa la Seta deEmergencia, encendiendo la baliza y pasando a una etapa en la queON_VAR no está activado, impidiendo por tanto el movimiento decualquierdispositivodelamaqueta.
- Porúltimo,laterceraetapaesactivadacuandolasetasedesactiva,nótesequepresentaunalógicainversadeactivación,esdecir,permaneceactivalasetasiempreycuandonosepulse.Pararegresaralestadoinicial,seharealizadomediantelaayudadeuntemporizador,paraasegurarsedequese desconecta el tiempo necesario para que luego se vuelva a poderactivar.
3.2.2.CintadeAlimentación
Ilustración12.GrafcetCintadeAlimentación
Estediagramaografcetseencargadelcontroldelacintadealimentación.Enelestadoincial,seencuentraenreposo,sinmoverse,lacinta.Unavezsepulsaelbotónverde,pasaalestadonúmero11.Aligualquelasetadeemergencia,elsensorMARCHAIItrabajaconlógicainversa,estáactivadodenormalsinhabersidopulsado.
Unavez se llegaal estado11, seactivan las salidasnecesariasparaque la cinta comienceadesplazarsede formarápidaensentidodirecto.Parapasaralestado12, tienequeactivarseSEN1,esdecir,queunapiezalleguealfinaldelaCintadealimentación,ysemantendráaquíhastaquedejedeestaractivodichosensor.
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Porotro lado,mientrasestéenel estadonúmero11, si sepulsa ypor tanto sedesactiva laentrada MARCHA II, es decir, se pulse el botón rojo, pasaremos al estado 13, donde sedetendrálacintayseencenderálabaliza.Finalmente,sevolveráamoverunavezsevuelvaapulsarelbotónverde.
3.2.3.EjeLinealEléctrico
Ilustración13.GrafcetEjeLinealEléctrico
Tal y como se puede apreciar en la Ilustración 13. Grafcet Eje Lineal Eléctrico, el presentediagramade flujoografceteselmáscomplejodelautomatismoprogramado.Estoesasí yaque debe contemplar distintas posibilidades, como son la utilización de los buffers paradepositarlaspiezasenlasposiciones2y4cuandolaCintaCentralseencuentreocupadaporotra pieza. Se deberá de detectar cuando está ocupada sirviéndose de las etapas que seencuentrenactivadasenelgrafcetdelaCintaCentral.
LaprimeradivergenciaenOR,contemplatresposibilidades:
• Laprimeradeellas,quesedetecteunapiezaalfinaldelacintadealimentación.
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• Laramacentral,queestandodisponibleyconelvástagoarribaelEjeLinealEléctrico,haya una pieza en la posición 2 (POS2 activo), no haya pieza al final de la cinta dealimentaciónyquelasetapas52,55o56delaCintaCentralseencuentrenactivadas.Estas etapas tienen lugar una vez se ha detectado la pieza al final de la cinta, paragarantizarquesólohayunapiezaen lacintaysepuedatrabajarconprecisiónenelprensadoysepuedanclasificarsinningúntipodeproblema.
• La última rama, trabaja igual que la rama central, pero con la particularidad de queharálomismoperocuandolaposición4estéactivadaynohayapiezaenlaposición2(POS4activoyPOS2desactivado).
Ilustración14.BuffersPosición2y4
Centrándoseen la ramademása la izquierda,cuandohayaunapiezaal finalde laCintadeAlimentación,elEjeLinealEléctricotengalaseñaldeREADYactivayelcilindroenlaposiciónde más arriba, se dirigirá este último a la Cinta de Alimentación (posición 1). Una vez allí,mediantelosactuadoresY6eY7cogerálapiezayunavezyatengalapiezaenlaventosa,seproduciráotradivergencia.
Laramademásaladerecha,lacualseactivarálaprimeravezdespuésdelaconexión,serálaencargadadellevarlapiezadesdelaCintadeAlimentaciónalaCintaCentral.Conestarama,seaseguraquelaCintaCentralseencuentralibre,esdecir,nohayningunapiezaenellay,portanto,sepuededepositarlapiezaallíparaquerealicecorrectamenteelproceso.
Siguiendo de derecha a izquierda, la siguiente rama se encarga de depositar la pieza en elbuffer de la posición 4. Tanto para esta rama, como para la siguiente, se declaran unasvariables para conocer cuando hay una pieza en cada una de las posiciones de los buffers(POS2yPOS4),que seactivaránmedianteunSETen lasetapas209y220 respectivamente.
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Siguiendoconestarama,estaramaseejecutaráposteriormenteaquesehayacolocadounapiezaenlaposición2,procesocontroladoporlaramasiguiente,yaquecomocondiciónparaqueseactive,POS2deberádeestaractivo.Colocadaslaspiezasenlaposición2ó4,sevolveráalestadoinicial.
Laúltimaramificación,contempla laposibilidaddequehayaunapiezaal finalde laCintadeAlimentación, se hayan depositado piezas en los buffers, tanto en la posición 2 como en laposición 4 y la Cinta Central se encuentre ocupada. Cuando ocurra esta posibilidad, el EjeLineal Eléctrico, recogerá la pieza de la cinta, y teniendo el vástago en la posiciónmás alta,esperaráaquelaCintaCentralsehabilitey,portanto,notenganingunapieza.Unavezestoocurrasedepositará lapiezaen laCintaCentral.Duranteestaespera, seencenderá laseñalluminosadelabalizaparaindicarunestadoexcepcional.
De la primera convergencia, las otras dos posibilidades contemplan cada una de ellas, quehabiendounapiezaenlaposición2o4respectivamente,ylaCintaCentralseencuentrelibre,seencargarádedesplazarel carritodeleje linealEléctricohastabien laposición2obien laposición4,recogerlapieza,yllevarlaalaCintaCentral.Enesteproceso,lasvariablesPOS2yPOS4seresetearánparaindicarquenohaypieza,yaquehansidorecogidasydepositadasenlaCintaCentral.
3.2.4.CintaCentral
El siguiente elemento a controlar es la Cinta central, fundamental en el proceso que sepretendeautomatizar,yaquedeberádetrabajardeformaconjuntaconelEjeLinealEléctrico,laestacióndeprensado,lacompuertaqueseaccionaparalaspiezasmásaltasyelPick&Place,queseemplearásóloparalaspiezasdemenortamaño.
Caberecalcarque,duranteelprocesodemovimientodelacinta,setrabajaráconlavelocidadespecificadacomo“Lenta”,yaquevelocidadesmásaltaspuedenprovocar lacaídadepiezasdebidoalaestacióndeprensado.
Para que la cinta comience a desplazarse, dejando activa la etapa número 51, el Eje linealEléctricodeberádeestaren laposición3queocupa lacintacentral (expresadomediante laactivaciónde losbitsdeFP_1y FP_3), el vástagodeberádeestaren laposicióndearriba ydebedetenerunapiezaenlaventosa(sensoresSEN14ySEN15activadosrespectivamente).
Unavezllegadosaestepunto,seañadeunadivergenciaenORalgrafcet,expresandoladoblecasuísticaquesepuedecontemplar. La ramade la izquierda,activará laetapa52unavez lapieza llegue al final de la cinta (SEN2 activo), sin haber activadoel sensor de la estacióndeprensado,colocadoparadetectarsólolaspiezasmásaltas.Llegadaestaetapa,seconocequesetratadeunapiezapequeña,lacualdeberádeserrecogidaporelPick&Place,porloquesemantendráenesteestadohastaquenosedetectepiezaalfinaldelacinta(SEN2desactivado).
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Ilustración15.DistintasPosicionesSensor3
LaramadeladerechaseráactivadacuandoenelrecorridodelaCintaCentralhayaunapiezagrande. Se conoceráesta informacióngraciasa laactivacióndeSEN3,esdecir,quehayunapiezaenlaestacióndeprensadoyque,alosumo,esalta,yaquedichosensorsehacolocadode formaquesólodetectepiezasaltas.Activada laetapa53, seaccionaráelprensadode lapiezaduranteuncortoperiododetiempo,1segundo.Pasadoestetiempo,enlaetapa54,lacintavolveráamoversehastaque llegueal finalde lacinta.Continuaráen laetapa55hastaque se haya detectado que la compuerta está en su posición alta y que por lo tanto se haactivado.Posteriormentesevolveránaactivar losactuadoresnecesariosparaquelacintasemueva,hastaquelacompuertasevuelvaabajar,paraasídepositarlapiezaenelcontenedorazul.
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Ilustración16.GrafcetCintaCentral
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3.2.5.Compuerta
Ilustración17.GrafcetCompuerta
Con este diagrama de flujo se controlará la compuerta que permite depositar las piezasgrandeseneldepósitoazul.Paraquelacompuertaseaccioneyportanto,seactivelaetapanúmero61,lapiezadebeactivarSEN2(finaldelaCintaCentral)yademás,debedeestarenelestado X55 del grafcet de la Cinta Central. Dicho estado, el X55, viene precedido de unosestadosqueseactivancuandolapiezagrandepasaporlaCintaCentral,activandoelsensordelaestacióndeprensado(SEN3).ElestadoX55vieneprecedidodelaactivacióndelsensordelfinaldelacinta.
Unavezsepasaalestado61,seactivaráelactuadorY2,encargadodeaccionarlacompuertaylevantarla,permanecerálevantadauncortoperiododetiempo,elnecesarioparaquelapiezaaseyseadepositadaenelcontenedorazul,estipuladoenelpresentegrafcetcon2segundos.
X55
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3.2.6.Pick&Place
Partiendodelestadoinicialnúmero70,unavezlapieza,lacualdeberádeserlademenortamaño,lleguealfinaldelaCintaCentralyactive,portanto,SEN2,estandocomocondiciónnecesariaelvástagodelPick&Placesubido(SEN10activo)ynoestandoactivoelestadoX55,activadocuandolapiezaeslademayortamaño,sepasaalestado71.
Endichoestado,seactivarántalycomosepuedeobservarenIlustración18.GrafcetPick&PlacelosactuadoresY4eY5,encargadosdebajarelvástagoyrealizarelvacíorespectivamente.
Ilustración18.GrafcetPick&Place
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Unavezsedetectequelapiezaseencuentreenlaventosa(SEN13),seactivaráelsiguienteestado.Enesteestado,sóloactuaráY5,paraasíhacerqueelvástagosubamanteniendolapiezaenlaventosa.Estaetapasemantendráactivahastaqueelsensornúmero12(SEN12)seactiva,indicandoqueelPick&Placeseencuentraconelvástagoensuposicióndearriba.
Posteriormente,seactivaráelactuadorY3encargadodedesplazaralolargodelejeX(desplazamientohorizontal),parallevarlapiezaalaCintadeRecirculación,manteniendosiempreelvacíoconlapieza(actuadorY5activado).
Detectadoqueseencuentraalfinaldeleje,esdecirenlaposicióndelaCintadeRecirculación,seprocederáadepositarlapiezaenestacinta.Paraello,unavezactivadalaetapa74,actuaránY3,paramantenerlaposiciónalfinaldelejetalycomosehacomentadoanteriormente,Y4parabajarelbrazoypoderconellodejarlapiezaeY5manteniendoelvacío,paraquelapiezanocaigaunavezseestébajandoelbrazo.Seejecutaráduranteuncortoperiododetiempo,eltiempoenelquesedetectaqueelbrazonoseencuentraarriba,poresarazónseincluyecomocondiciónparaseguirelprocesodelgrafcet!"#12(óSEN12(not)).
Elsiguienteestado,número75,seencargadeelevarelbrazohastalaposicióndearriba,yasinaccionarelactuadorencargadoderealizarelvacío.DesactivadoSEN13,yportanto,asegurándosedequenohayapiezaenelsistema,sepasaráalsiguienteestado,dondesemantendráeldiagramadeflujo,hastaqueseasegurequeelvástagoestétotalmenteretraído,esdecir,enlaposicióndearriba,paraevitarcolisiones,talycomosehahabladoconanterioridad.
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3.2.7.CintadeRecirculación
Ilustración19.GrafcetCintaRecirculación
Enelestadoinicial,etapaX40,seencuentralacintaenreposo,esdecir,parada.ParapasaralestadoX41,sehandecumplirdiversascondiciones:
• Que el Pick&Place se encuentre en la posición final, en la posición de la cinta derecirculación,estandoactivoportantoSEN11.
• El cilindro del sistema Pick&Place se encuentra arriba, para evitar posibles daños alvástagoyasegurarlacorrectacolocacióndelapieza(SEN12)
• LacintacomenzaráamoverseunavezelPick&Placenotengopiezaenlaventosa,yaquedichapiezadeberádeestarenlacinta,porloqueSEN13deberáestarnegado.
• Unavezunapiezallegaalfinaldelacintaderecirculación,nopodrámoverselacinta,quedándoseenlaetapaX40,esperandoaquedichapiezasearecogida.
SevolveráalestadoinicialunavezSEN8seaactivado,esdecir,cuandounapiezalleguealfinaldelacintaderecirculación.
Al igual que en el resto de cintas transportadoras, se añade la opción de parar la cintapulsando el botón rojo, identificado comoMARCHA II. Recordar que dicho pulsador trabajaconlógicanegada.
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3.2.8.AuxiliarDetecciónPieza
Ilustración20.GrafcetAuxiliarDetecciónPieza
Medianteestegrafcet,seidentificaquelapiezaesgrandeyservirádeayudaparavercuandolacompuertasedebeaccionarycuandono.Noposeeningunaaccióndentrodesusestados,ya que como se ha comentado, sirve simplemente como un grafcet auxiliar que permitacontrolarcuandosedebeaccionarlacompuertaycuandono.
Para pasar al estado X91, se debe de haber estado en el estado X55, en el cual se estarácuandosehayadetectadomediantelaprensadoraqueesunapiezagrandeyseestéenelfindelaCintaCentral.
SevolveráalestadoinicialcuandoseestéenlaetapaX56,enlacualseestaráaccionandolaCintaCentralparadepositarlaspiezasenelcontenedorazul.
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CAPÍTULO4.DISEÑODELAAPLICACIÓNSCADA
4.1.DesarrolloAplicaciónSCADA
Enprimer lugar, se tendráque tenerencuentaqué sequiere representaren laaplicaciónysobretodoquésequierecontrolaradistanciaoquesepretendever.Paraello,comoyasehaidocomentandoalolargodelpresenteproyecto,seutilizaráWinccAdvanced.
Seránecesaria la creacióndedosmodosde trabajo, el automático, siendoéste elmododetrabajo en el que todoestá totalmente automatizado y no sepuede accionarmanualmentenada; y el manual. En el modo manual es donde la aplicación SCADA aparecerá parapermitirnosaccionarlasdistintassalidasquedeseemosyvercómoseencuentraslasentradasosensoresdelosquesedisponeenelproceso.Paracambiardemodoseestableceráunbotón(rotarybutton)quepermitapasardeunmododetrabajoaotrodesdelapantallaprincipal.Porotraparte,dichaaplicaciónenelmodoautomáticopermitiráverenpantallaaloperariotodoloqueestáocurriendoenelproceso,sintenerlanecesidaddeestarpresentefísicamenteenelmismo.
Ilustración21.BloqueMainAutomático/Manual
Tal y como se puede observar en la ilustración anterior, el bloque main OB sufremodificaciones con respecto al que se expuso en sumomento en la Ilustración 10. BloqueMainOB.Seintroducencontactosparaqueunavezelmodoautomáticoestéactivado,puede
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seguirelprocesoanteriormentediseñado,mientrasquecuandonoestéactivo,seactivarálafunción “SCADA Auxiliar” que servirá para aportar distinta información de sensores y demarcasrelacionadascondistintasvariablesdelamaquetaalaaplicaciónSCADA.
Setrabajaráconelordenador,queservirádepantallaparalaaplicación,porloqueenprimerlugar se tendrá que configurar en Wincc Advanced dicha opción, conectando entre sí elmonitoropantalladelaaplicaciónconelPLC.
Ilustración22.PantallaPrincipalSCADA
En la ilustración anterior se muestra la pantalla principal de la aplicación que se hadesarrollado. Enella, sepodráelegir elmodoenel que se trabaja, simanual o automático,mediante el rotary buttonque seha comentado anteriormente.Además, sepodrápulsar elbotón“IraModoManual”quelellevaráalaspantallasquecontrolendichomodoy“Sensores(Gráficamente)”quepermitiráverdistintosparámetrosenunarepresentacióndelamaqueta.
4.2.ModoAutomático
Talycomosehacomentadobrevementeenelapartadoanterior,enestemododeoperaciónel operariopodrá verporpantalla todo loqueestá sucediendoamedidaqueel proceso vateniendolugar.
DeentretodaslasposibilidadesquetantoWinccAdvancedcomoelpropioprocesoofrece,sehan considerado como importantes y, por tanto, de vital importancia para el operario lasiguienteinformaciónqueveráporpantalla:
• Lasdistintasposicionesqueocuparán laspiezas.Paraello seemplearán losdistintossensoresde losqueestácompuesta lamaqueta,comopuedeserel finaldecintadecadaunadelastrescintas,comoelsensorqueindicaquehayunapiezaenlaestacióndeprensado.
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• Las posiciones que tanto el Eje Lineal Eléctrico como el Pick&Place van ocupando amedidaqueelprocesoavanzayvanrecogiendoydepositandolasdistintaspiezas.
• Sereflejaráenlapantallaprincipalquecintasestánactivasyportantoenmovimientomedianteunledqueseencenderáendichocaso.
• Porotrolado,enlapantallaprincipaltambién,seindicarántodaslasseñalesluminosascomopueden ser la balizaque indicaráunestadodeemergencia y el piloto auxiliarrojoqueselocalizafísicamenteenlabotoneraindustrial,queseencenderácuandosehapulsadoelbotónrojo(MARCHAII).
Enestemododetrabajosólosepodránverelestadodedistintossensores,porloquelaúnicapantalla,juntoconlaprincipal,quesepodrámanejarserálade“Sensores(Gráficamente)”.
Ilustración23.PantallaSensores(Gráficamente)
Fijándose en esta pantalla, se podrá conocer viendo los distintos pilotos (LEDs) que se hanpuestoalolargodelascintas,dondeseencuentranlaspiezas:
- PiezaalfinaldelaCintadeAlimentación.- PiezaenEstacióndePrensado.- PiezaalfinaldelaCintaCentral.- PiezaalfinaldelaCintadeRecirculación.
Porotro lado,enelcuadro localizadoen laesquina inferiorderecha,sedisponen lasseñalesluminosas,labalizayladelpilotolocalizadoenlabotoneraindustrial.
Porúltimo,enlosmárgenesderechoeizquierdodelarepresentacióngráficadelamaqueta,selocalizandistintospilotosquealencenderseseñalizarandóndeseencuentraelPick&Placeyel
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Eje Lineal Eléctrico respectivamente. Para el caso que se representa en la Ilustración 23.Pantalla Sensores (Gráficamente), el Pick&Place estaría en la posición inicial (en la CintaCentral)yelEjeLinealEléctricoenlaposiciónnúmero5.
Conel findequecualquieroperarioo usuario de la aplicación sepainterpretar dichos pilotos, pulsandoel botón “Leyenda”, aparecerá unaventana donde quedarán explicadostodos los pilotos de los que sedisponeenlapantallaanterior.
4.3.ModoManual
Unavezelinterruptorseencuentraenmodo“Manual”sepodráncontrolartodaslassalidasoactuadoresdelosquesedisponeenlamaquetadesdelaaplicacióndesarrollada.Paraello,sedeberádepulsarelbotónqueresideenlapantallaprincipal“IramodoManual”.Unavezsehayapulsado,laaplicaciónmostrarálapantalladelmodomanualconsideradacomoprincipalparaestemodo.
Ilustración25.PantallaPrincipaldelModoManual
Ilustración24.Leyendapantallasensores
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Directamentedesdeestapantallasepodránaccionarlassiguientessalidas:
- Prensado.- Compuerta.- Botónrojodelabotoneraindustrial(MarchaII).- Botónverdedelabotoneraindustrial(MarchaI).- Señaldeemergenciaobaliza.
Para el resto de salidas, se disponen de tres botones que redirigirán al usuario a distintaspantallas,estosson:
- “AccionadoresCinta”,a travésde la cual sepodrácontrolar lavelocidadde lascintastransportadorasyversiéstasseencuentranenmovimientomedianteunpilotoverde.
Ilustración26.PantallaCintasTransportadoras
- “Accionadores Eje Lineal Eléctrico”, permitirá controlar las salidas dedicho sistema, como son la posición que ocupa en la maqueta, bajar elbrazo o realizar el vacío para poder tomar una pieza. Además, se le haañadidodossensoresquemarcaráncuandoelbrazoseencuentraarriba,oporelcontrario,seencuentraenlaposicióndeabajo.
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Ilustración27.PantallaEjeLinealEléctrico
- “Accionadores Pick&Place”, controlarán tanto el movimiento o posicióndelsistema,asícomolaposibilidadderealizarelvacíoobajarelvástagoparapoder tomarunapieza.Al igual queenel anterior caso, se añadendospilotosparaidentificardondeseencuentraelvástagodelPick&Place,siarribaoabajo.
Ilustración28.PantallaPick&Place
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Tal y como se puede observar, a las tres pantallas se les ha añadido un botón auxiliar parapoder ir a la pantalla de los sensores y poder ver en tiempo real donde se encuentran laspiezasocualquierinformaciónquesenecesitequeseencuentreendichapantalla.
A ese botón, se le suma otro, el de “Volver”, que permitirá al usuario volver a la pantallaprincipaldelmodoautomático,paraasípoderseguiraccionandootrasdistintasvariables.
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CAPÍTULO5.CONCLUSIONES
Del siguiente proyecto se han podido extraer varias conclusiones. Una de ellas y la másimportanteeslafacilidadconlaquesepuedeprogramarunautomatismounavezseconoceelsoftwaredeprogramaciónTIAPortal.Resultamuy fácilconfigurar losdispositivosyaúnmásrealizar los distintos programas.Otro de los puntosmás importantes es la gran cantidaddeopciones que aporta Wincc Advanced, ofreciendo una gran variedad de funciones y deelementosgráficos,conelfindehacermásintuitivaparaelusuariolaaplicación.Estosedebeenparte,graciasalagranlibreríaquevienedeserieenelsoftware,lacualsepuedeampliarconnuevoselementos.
Enestecapítulo,además,serecogeránlospasosporlosquesehapasadoparalarealizacióndelproyecto,citandolosaspectosmáscrucialeseimportantesylasposiblesconclusionesquesehanpodidosacardeellos.
Enprimerlugar,antesdeempezaradiseñarelprocesoindustrial,seestuvoenunperiododeformación, enelqueelprincipalobjetivoera familiarizarse conel entornodeprogramaciónqueseibaaemplear,aligualquelafamiliarizaciónconelautómata.
Seguidamente,seconfiguróelPLCenTIAPortal,conectándoloalaredyañadiéndolelaSignalModule, la cual ha facilitado el proyecto en granmedida, ya que, de no haber sido por laadición de ésta, se tendría que haber trabajado o bien, con dos autómatas S7 1200 yconectarlosentresí,otrabajarconotroautómata,locualpodríahaberaumentadoelcostedelproyecto.Deesteapartadodelproyecto,sepodríadestacarlafacilidadconlaqueseconectaelPLCalared,graciasalainterfaz,siendonomuylargoocomplejo.
UnavezyasetieneconfiguradoelPLC,sepasaaunprocesoenelquesetratadeentenderelprocesoindustrialquesepretendeautomatizar,viendoconquéentradasysalidassetrabaja,paraasítenerunentendimientogeneral.
Conocidoyaelproceso, seempezarácon laprogramación.A travésde laayudadedistintosGrafcets,unoparacadaprocesoquesehaconsideradooportuno,ylasecuacioneslógicasdelÁlgebradeBoole,sepasaaecuacionesdecontactoimplementadasendistintasfuncionesFCdentrodeTIAPortal.Elusodeestas funciones, facilita laprogramacióndelautomatismodemaneraquelohacemásvisualydeunaformamásorganizada.
Unodelospuntosmáscomplejosylargos,hasidolaevaluacióndelautomatismoprogramado,viendoquesecumplentodaslasexpectativasysecumpletambiéntodalacasuísticaposible.
Finalizadoyaelprocesodediseño,ylacorrespondienteevaluacióndelmismo,comprobandoquetodoestácorrecto,sehapasadoaldiseñodelaaplicaciónSCADA,medianteelsoftwareque ofrece TIA Portal,Wincc Advanced. Con esta aplicación se pretende poder controlar elproceso por pantalla, conociendo todos los detalles posibles, y a su vez, poder manipular,
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desdeelordenadorenestecaso,elproceso.Sepretendepodercontrolartodaslasaccionesosalidas,ypoderdetenerencasodeaccidenteelproceso.
Dentro de esta aplicación, se trabajará con dosmodos de trabajo:manual o automático. Elmodomanualpermitirácontrolartodaslassalidasdelasquesedisponeenlamaquetadeunaformamuygráficaysencilla.Tambiénenestemodo,sepodráobservargráficamenteconunarepresentaciónen2Ddelamaqueta,losdistintoslugaresporlosquelapiezavacirculando,asicomootroselementosdeinteréscomoseñalesluminosas,posicionesdelEjeLinealeléctricoydelPick&Place,etc.
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BIBLIOGRAFÍA
- GARCIA MORENO, E. 1999. Automatización de procesos industriales robótica yautomática(1999).España:UniversidadPolitécnicadeValencia.
- BALCELLS SENDRA, J. and ROMERAL MARTÍNEZ, J. 1997. Autómatas programables.Barcelona:MarcomboBoixareu.
- ManualUsuarioIniciaciónS7-1200.Cache.industry.siemens.com[enlínea]2018.- Maqueta Célula de Procesos Automática (2011). Proporcionada por el tutor del
trabajo.- TransparenciasTecnologiadelaAutomatización(2017).Proporcionadaporeltutordel
trabajo.- MARTÍNEZTORRES.JOSÉ. AprendaWinCC.DepartamentoAutomatizaciónSiemens. - RODRÍGUEZPENIN,A.2007.SistemasSCADA.Barcelona:Marcombo.
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LISTADODEFIGURAS
ILUSTRACIÓN1.PRIMERPLCPRODUCIDOCOMERCIALMENTE:MODICON084...........................................................2ILUSTRACIÓN2.DISTINTASPARTESAUTÓMATASIEMENSS71200.............................................................................6ILUSTRACIÓN3.CPUS71200(1)YSIGNALMODULE(2)........................................................................................7ILUSTRACIÓN4.VISUALIZACIÓNMODOPROYECTOINTERFAZTIAPORTAL....................................................................9ILUSTRACIÓN5.MAQUETAARTITECNICLABORATORIOAUTOMATIZACIÓN..................................................................10ILUSTRACIÓN6.PICK&PLACE............................................................................................................................11ILUSTRACIÓN7.PIEZASCILÍNDRICASMAQUETA....................................................................................................11ILUSTRACIÓN8.ESQUEMACINTASYPOSICIONESEJELINEALELÉCTRICO.....................................................................12ILUSTRACIÓN9.BOTONERAINDUSTRIAL..............................................................................................................17ILUSTRACIÓN10.BLOQUEMAINOB..................................................................................................................21ILUSTRACIÓN11.GRAFCETSETADEEMERGENCIA.................................................................................................21ILUSTRACIÓN12.GRAFCETCINTADEALIMENTACIÓN.............................................................................................22ILUSTRACIÓN13.GRAFCETEJELINEALELÉCTRICO.................................................................................................23ILUSTRACIÓN14.BUFFERSPOSICIÓN2Y4..........................................................................................................24ILUSTRACIÓN15.DISTINTASPOSICIONESSENSOR3...............................................................................................26ILUSTRACIÓN16.GRAFCETCINTACENTRAL..........................................................................................................27ILUSTRACIÓN17.GRAFCETCOMPUERTA.............................................................................................................28ILUSTRACIÓN18.GRAFCETPICK&PLACE.............................................................................................................29ILUSTRACIÓN19.GRAFCETCINTARECIRCULACIÓN................................................................................................31ILUSTRACIÓN20.GRAFCETAUXILIARDETECCIÓNPIEZA..........................................................................................32
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PRESUPUESTO
51
DOCUMENTOSCONTENIDOSENELPRESUPUESTO
1. PreciosDescompuestosporlosdistintoscapítulosquecomponenelproyecto2. Resumendelosrecursosporcapítulo3. ResumenGeneraldelpresupuesto
Apreciacionesnecesariasdemencionar:
Enprimerlugar,enrelaciónalasdistintaslicenciasempleadasalolargodelproyecto,mencionar que se ha estipulado un tiempo de amortización de 2 años, al igual que para elordenadorpersonalutilizado.
Posteriormente,enelcasodelsueldoqueselehaasignadoalIngenieroTécnicoIndustrial,seha establecido un precio de 20€/hora, siendo un valor estándar dentro del sector de laautomatización.
Menfis 8.1.12 - Versión evaluación
Trabajo Final de Grado Pág.: 1
PRESUPUESTO Ref.: propre1
Hardware Empleado Fec.:
N.º Orden Descripción de las unidades de obra Medición Precio Importe
Trabajo Final de Grado
01 Hardware Empleado
01.0101.01
Cable Ethernet 1,00 8,99 € 8,99 €
01.0201.02
Siemens S7 1214C AC/DC/Rly 1,00 417,63 € 417,63 €
01.0301.03
Signal Module (DI 16x24VDC/DQ 16xRelay) 1,00 311,19 € 311,19 €
Total Capítulo 01 ............................................... 737,81 €
Menfis 8.1.12 - Versión evaluación
Menfis 8.1.12 - Versión evaluación
Trabajo Final de Grado Pág.: 2
PRESUPUESTO Ref.: propre1
Diseño del automatismo del proceso industrial Fec.:
N.º Orden Descripción de las unidades de obra Medición Precio Importe
02 Diseño del automatismo del proceso industrial
02.0102.01
TIA Portal 0,50 214,39 € 107,20 €
02.0202.02
Microsoft Office 0,20 18,62 € 3,72 €
02.0302.03
Adobe Photoshop 0,30 72,57 € 21,77 €
02.0402.04
Ordenador personal 0,30 175,00 € 52,50 €
02.0502.05
Ingeniero Técnico Industrial 105,00 20,00 € 2.100,00 €
Total Capítulo 02 ............................................... 2.285,19 €
Menfis 8.1.12 - Versión evaluación
Menfis 8.1.12 - Versión evaluación
Trabajo Final de Grado Pág.: 3
PRESUPUESTO Ref.: propre1
Diseño de la aplicación SCADA Fec.:
N.º Orden Descripción de las unidades de obra Medición Precio Importe
03 Diseño de la aplicación SCADA
03.0103.01
TIA Portal 0,30 214,39 € 64,32 €
03.0203.02
Microsoft Office 0,10 18,62 € 1,86 €
03.0303.03
Adobe Photoshop 0,20 72,57 € 14,51 €
03.0403.04
Ordenador personal 0,30 175,00 € 52,50 €
03.0503.05
Ingeniero Técnico Industrial 60,00 20,00 € 1.200,00 €
Total Capítulo 03 ............................................... 1.333,19 €
Menfis 8.1.12 - Versión evaluación
Menfis 8.1.12 - Versión evaluación
Trabajo Final de Grado Pág.: 4
PRESUPUESTO Ref.: propre1
Evaluación y Pruebas del automatismo Fec.:
N.º Orden Descripción de las unidades de obra Medición Precio Importe
04 Evaluación y Pruebas del automatismo
04.0104.01
TIA Portal 0,20 214,39 € 42,88 €
04.0204.02
Ordenador personal 0,10 175,00 € 17,50 €
04.0304.03
Ingeniero Técnico Industrial 30,00 20,00 € 600,00 €
Total Capítulo 04 ............................................... 660,38 €
Menfis 8.1.12 - Versión evaluación
Menfis 8.1.12 - Versión evaluación
Trabajo Final de Grado Pág.: 5
PRESUPUESTO Ref.: propre1
Redacción del documento Fec.:
N.º Orden Descripción de las unidades de obra Medición Precio Importe
05 Redacción del documento
05.0105.01
Microsoft Office 0,70 18,62 € 13,03 €
05.0205.02
Adobe Photoshop 0,50 72,57 € 36,29 €
05.0305.03
Ordenador personal 0,30 175,00 € 52,50 €
05.0405.04
Ingeniero Técnico Industrial 105,00 20,00 € 2.100,00 €
Total Capítulo 05 ............................................... 2.201,82 €
Total Presupuesto ............................................... 7.218,39 €
Menfis 8.1.12 - Versión evaluación
Menfis 8.1.12 - Versión evaluación
Trabajo Final de Grado Pág.: 1
RESUMEN DE CAPÍTULOS Ref.: prores1
Fec.:
Nº Orden Descripción de los capítulos Importe %
01 Hardware Empleado 737,81 10,22 %02 Diseño del automatismo del proceso industrial 2.285,19 31,66 %03 Diseño de la aplicación SCADA 1.333,19 18,47 %04 Evaluación y Pruebas del automatismo 660,38 9,15 %05 Redacción del documento 2.201,82 30,50 %
...........................................................................................................TOTAL EJECUCIÓN MATERIAL 7.218,39 €
.........................................................................................................................13 % Gastos Generales 938,39 €..........................................................................................................................6 % Beneficio Industrial 433,10 €
.................................................................................................TOTAL EJECUCIÓN POR CONTRATA 8.589,88 €
.............................................................................................................................................21 % I.V.A. 1.803,87 €.............................................................................................................TOTAL PRESUPUESTO C/IVA 10.393,75 €
Asciende el presupuesto proyectado, a la expresada cantidad de:DIEZ MIL TRESCIENTOS NOVENTA Y TRES EUROS CON SETENTA Y CINCO CÉNTIMOS
1 de Junio de 2018
El Ingeniero Técnico Encargado: EL Cliente:
Fdo.: .......................................... Fdo.: ..........................................
Menfis 8.1.12 - Versión evaluación
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PLIEGODECONDICIONES
Desarrollo de la automatización de un prototipo industrial mediante el uso de un autómata Siemens S7 1214C y diseño de aplicación SCADA con WinCC Advanced
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ÍNDICE:
1. DEFINICIÓNYALCANCEDELPLIEGODECONDICIONES
1.1. Objetodelpliego1.2. Descripcióngeneraldelmontaje
2. CONDICIONESYNORMASDECARÁCTERGENERAL
3. CONDICIONESDELOSMATERIALES
4. ORDENADORPERSONAL
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1. DEFINICIÓNYALCANCEDELPLIEGODECONDICIONES
1.1. ObjetodelPliego
Estepliegodecondicionestratadereunirtodaslascondicionestécnicasnecesariasparapoderrealizarelproyecto,deunaformaadecuada,segurayeficiente.
Elobjetivodedichoproyectoes laautomatizacióndeunaproceso industrialdadomedianteuna maqueta, con un autómata Siemens S7 1200 y el posterior diseño de una aplicaciónSCADA,parapodercontrolarelprocesoadistancia.
1.2. Descripcióngeneraldelmontaje
Para lacorrectarealizacióndelproyecto, laformaadecuadadeprocedereneldesarrollodelmismoseríalasiguiente:
• Evaluación de lamaqueta entregada por el cliente, conociendo todos los elementosquelaintegran.
• Entendimiento del proceso que se quiere automatizar, para poder realizar unautomatismodeacuerdoconloqueelclienteesperadelamaquinariaquedispone.
• MontajedelPLC,consudebidaconexiónyconfiguración.• Pruebasparagarantizarquelosdistintossensoresyactuadoresfuncionan.• Programacióndelautomatismo.• Evaluaciónycorreccióndeerroresdelautomatismoprogramado,bajo lasupervisión
delcliente.• DesarrollodelaaplicaciónSCADA.• Evaluaciónglobaldelproyecto.
Para la realización de estas tareas, se debe disponer de un profesional que sepa utilizar lalógicacombinacionalcaracterísticade losautomatismos,así como,estar familiarizadoconelentorno de programación de TIA Portal. A lo sumo, deberá de tener conocimientosinformáticosavanzadosy lacapacidadderesolverdistintosproblemasdeprogramaciónparahacerdelequipamientointegradouncorrectoyeficientefuncionamiento.
Seránecesariouncorrectomontajedelossensoresenespecial,enelsistemadePick&PlaceyenelEjelinealEléctrico,yaqueunapequeñavariacióndeestosdosúltimos,podríahacerquelapiezanosedepositasecorrectamente,interrumpiendotodoelproceso.
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2. CONDICIONESYNORMASDECARÁCTERGENERAL
Esteapartadorecogelahipotéticamalautilizacióndeunelementodelequipo,siendoresponsabilidaddeaquelquehayautilizadodeformaincorrectadichomaterial.Anteelfallodecualquiermaterialdelequipamientoentregadoporelcliente,sedeberádesustituirporunodeigualescaracterísticasparaasínoafectaralaprogramacióndelconjunto.
Porúltimo,elproyectodeberádecumplirsinexcepciónningunalanormativavigenteconrespectoaproyectosdeltipodeautomatizaciónindustrial.
3. CONDICIONESDELOSMATERIALES
Enloquealosmaterialesserefiere,nosepodránutilizarmaterialesdistintosalospactadosaliniciodelproyecto,puestoque,alestarrealizandoelautomatismoenunentornodeprogramacióndeterminado,elcambiodematerialespodríaperjudicaratodoloprogramadohastaelmomentodelcambio.
Enloqueserefierealosrecambios(cambiosdepiezasporpiezasidénticas),nodeberíadepresentarproblemaalguno,puestoquesetratandepiezasnormalizadasydefácilobtencióndentrodelaindustriadelaautomatización.También,elhechodetrabajarconPLCstanempleadosenelsectorcomolosonlosSiemens,yenconcretolosS71200,facilitalabúsquedadepiezasderecambioquesepudiesennecesitaralolargodelproyecto.
4. OrdenadorPersonal
Devitalimportanciaalahoraderealizarelproyecto,puestoquedebeasegurarunacorrectaconexiónconelautómatayunafiableestabilidadalahoradeprogramar.Paraellosehaempleadounordenadorfijo,desobremesa,proporcionadoporelDepartamentodeIngenieríadeSistemasyAutomática(DISA),elcualseencuentraenellaboratoriodeAutomatización.
Paraello,necesitaremosunosrequisitosmínimostantodesoftwarecomodehardware,paratalycomosehamencionado,hayauncorrectofuncionamientoalahoradeprogramaryestablecerconexiónconelautómata,utilizandolaversiónv13deTIAPortal:
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• HARDWARE:- Enloqueserefierealprocesador,senecesitaráunCoreTMi5-3320M3.3
GHzosimilar. - Discodurode300GBSSD.- Seránecesariaunamemoriaprincipalde8GBomás.
• SOFTWARE:- TIAPortalv13,dondeseemplearáSTEP7yWinccAdvanced.- Sistemaoperativo:Windows7enadelante.
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ANEXOS
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ÍNDICE:
ANEXOI.DIAGRAMADECONTACTOS-LENGUAJEKOP..........................................................................................62ANEXOII.ECUACIONESALGEBRADEBOOLE.........................................................................................................84
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AnexoI.DiagramadeContactos-LenguajeKOP
SetadeEmergencia:
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CintadeAlimentación:
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EjeLinealEléctrico:
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68IgnacioGonzálezMesa
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69IgnacioGonzálezMesa
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71IgnacioGonzálezMesa
Desarrollo de la automatización de un prototipo industrial mediante el uso de un autómata Siemens S7 1214C y diseño de aplicación SCADA con WinCC Advanced
72IgnacioGonzálezMesa
CintaCentral:
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73IgnacioGonzálezMesa
Compuerta:
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74IgnacioGonzálezMesa
Pick&Place:
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75IgnacioGonzálezMesa
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76IgnacioGonzálezMesa
CintadeRecirculación:
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77IgnacioGonzálezMesa
Actuadores:
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78IgnacioGonzálezMesa
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79IgnacioGonzálezMesa
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80IgnacioGonzálezMesa
Desarrollo de la automatización de un prototipo industrial mediante el uso de un autómata Siemens S7 1214C y diseño de aplicación SCADA con WinCC Advanced
81IgnacioGonzálezMesa
Desarrollo de la automatización de un prototipo industrial mediante el uso de un autómata Siemens S7 1214C y diseño de aplicación SCADA con WinCC Advanced
82IgnacioGonzálezMesa
Desarrollo de la automatización de un prototipo industrial mediante el uso de un autómata Siemens S7 1214C y diseño de aplicación SCADA con WinCC Advanced
83IgnacioGonzálezMesa
AuxiliarDetecciónPieza:
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84IgnacioGonzálezMesa
AnexoII.EcuacionesAlgebradeBoole
SetadeEmergencia:
S0=(1s/X2)*X2+%M100
S1=!"&'*X0S2=SETA*X1
X0=S0+!1*X0X1=S1+!2*X1X2=S2+!0*X2
ON_VAR=X0
BALIZA=X1
CintadeAlimentación:
S10=MARCHAI*X13+%M100
S11=MARCHAI*MARCHAII*X10+!"#1*X12S12=SEN1*MARCHAII*X11
S13=)'*+,'..*!"#1*X11
X10=S10+!11*X10X11=S11+!12 ∗ !13*X11X12=S12+!11*X12X13=S13+!10*X13
VEL_VAR_1_1=X11
VEL_VAR_1_2=X11
PILOTO_AUX1=X13
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EjeLinealEléctrico:
S200=SEN14*(X234+X212+X223+X208+X246+X256)+%M100
S201=SEN1*READY*SEN14*X200
S202=FP_1*12_2*12_3*X201S203=SEN13*X202
S204=SEN14*X203
S205=READY*SEN14*X50*X204
S206=FP_1*12_2*FP_3*SEN15*X205S207=!"#14*X206S208=!"#14*(0,5s/X207)*X207S209=READY*SEN14*25!2*25!4*X51*X204S210=12_1*12_2*FP_3*SEN15*X209S211=!"#14*X210S212=!"#14*(O,5s/X211)*X211S220=(X51+X52+X53+X54+X55+X56)*READY*SEN14*POS2*25!4*X204S221=12_1*FP_2*FP_3*SEN15*X220S222=!"#14*X221S223=!"#14*(0,5s/X222)*X222S230=(X51+X52+X53+X54+X55+X56)*POS2*POS4*READY*SEN14
S231=POS2*POS4*X50*X230
S232=FP_1*12_2*FP_3*SEN15*X230S233=!"#14*X232S234=!"#14*(0,5s/X233)*X233S240=(X52+X55+X56)*POS2*!"#1*SEN14*READY*X200S241=12_1*12_2*FP_3*X240S242=SEN15*X241
S243=SEN14*X242
S244=FP_1*12_2*FP_3*SEN15*X243S245=!"#14*X244S246=SEN14*(0,5s/X245)*X245
S250=(X52+X55+X56)*25!2*POS4*!"#1*SEN14*READY*X200
Desarrollo de la automatización de un prototipo industrial mediante el uso de un autómata Siemens S7 1214C y diseño de aplicación SCADA con WinCC Advanced
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Desarrollo de la automatización de un prototipo industrial mediante el uso de un autómata Siemens S7 1214C y diseño de aplicación SCADA con WinCC Advanced
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Y1=X53
Compuerta:
S60=(2s/X61)*X61
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Pick&Place:
S70=SEN12*X76+%M100
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Y3=X73+X74+X75+X76
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CintadeRecirculación:
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S42=)'*+,'..*!"#8*X41
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VEL_VAR3_1=X41
VEL_VAR3_2=X41
AuxiliarDetecciónPieza:
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