Proyecto de automatizacin bsica: Embotelladora de Refrescos

Contenido[ocultar] 1Enunciado 1.1Esquema de estacin automatizada 1.2Descripcin del puesto automatizado 1.3Simulacin 2Introduccin 3Esquema de estacin automatizada 3.1Disposicin y descripcin de la instalacin 3.2Layout con dimensiones de conjunto 3.3Definicin individual de los elementos (Componentes no comerciales) 3.4Componentes comerciales 4Descripcin del puesto automatizado 4.1Secuencia de accionamientos reales del sistema 4.2Mapeo de seales 4.2.1Seales de salida 4.2.2Seales de entrada 4.2.3Variables internas auxiliares 5Simulacin 5.1Esquemas Automation Studio 5.1.1Electro - Neumtico 5.1.2Elctrico de Potencia 5.1.3Interface Elctrico - Electrnica 5.1.4Ladder Siemens 5.2Descripcin de la funcin de control (Ladder) 5.2.1Luces, Motor y Vlvula de emergencia 5.2.2Proceso de Llenado 5.2.3Proceso de empuje 5.2.4Proceso de taponado 5.3Explicacin detallada de cada proceso con Automation Studio 5.3.1Estado inicial 5.3.2Proceso de llenado 5.3.3Proceso de empuje 5.3.4Proceso de taponado 5.3.5Emergencia 6Archivos descargables

EnunciadoEsquema de estacin automatizada1. Layout con dimensiones de conjunto2. Componentes no comerciales (Estructurales, soporte y unin)3. Componentes comerciales1. Componentes seleccionados de catalogo2. Criterios de seleccin3. Dimensiones y especificaciones de catlogoDescripcin del puesto automatizado1. Memoria descriptiva con la secuencia de accionamientos reales del sistema Correspondencias del sistema real diseado con el modelo elegido para la simulacin en AS2. Mapeo de seales Descripcin de las seales reales del sistema y correspondencia con el modelo simulado en AS2. Seales de salida, Mnimos: 4 accionamientos Electro-Neumticos, 2 motores elctricos, 1 indicador (luminoso o sonoro)3. Seales de entrada, Mnimos: 2 captadores por accionamiento Electro-Neumtico, 1 seal externa, 4 seales de consola (PP,PM,EM,REAR).Simulacin1. Simulacin del modelo y la funcin de control en AS (Subid archivo *.prj comprimido en formato en *.zip, *.rar)1. Esquemas en AS:1. Esquema Electro-Neumtico2. Esquema Electrico de Potencia3. Esquema de interface Eletrico-Electronica4. Esquema Ladder Siemens2. Descripcin de la funcin de control Minimo de Funciones elementales que debe contener: 2 biestables, 2temporizadores y 2contadoresLa descripccin en Wikifab debe contener toda la informacin necesaria para entender la funcin de control, y solo tener que utilizar el proyecto AS para comprobacin

IntroduccinEste proyecto pretende simular de una manera lo ms aproximada posible el proceso de embotellamiento clsico de la mayora de refrescos del mercado. En concreto, se representa el proceso para los tpicos refrescos de limn y naranja, que comparten el mismo envase, pero difieren en su contenido.Por ello, se ha dividido el proceso de llenado en dos (una divisin para el refresco de limn y otra para el refresco de naranja) para despus unificar las botellas resultantes para su taponado conjunto. Se ha suprimido el proceso de colocacin del adhesivo de la marca, ya que su programacin en el Ladder del Automation Studio sera idntica a la de taponado, y no sera adecuado alargar innecesariamente el proyecto, ya que no es lo que se busca con l.Se han intentado aproximar los diseos a las botellas de "Fanta" de limn y de naranja, por su original diseo. As, se muestra a continuacin un resumen de los distintos procesos que se realiza a la botella desde que llega a la estacin automatizada hasta que sale:

Esquema de estacin automatizadaDisposicin y descripcin de la instalacinA continuacin, se muestra el diseo orientativo de la estacin automatizada realizado por medio del programa Solid Edge V20:

La estacin automatizada dispone de tres cintas mecnicas, dos mquinas de llenado, una de taponado, tres sistemas de retencin y dos sistemas de empuje o transporte.Como puede observarse, las botellas vacas van llegando por la parte izquierda a travs de las cintas transportadoras. En cada zona de llenado, existe un sensor ptico que detecta las botellas que pasan y al llegar a cuatro, activa un mecanismo de retencin para poder proceder al llenado de las botellas sin percances. Adems, al final de cada puesto de llenado existe un mecanismo de transporte que permite unificar en una sola cinta transportadora las botellas de ambos puestos de llenado. Para controlar este sistema existe otro sensor ptico que detecta el nmero de botellas que llegan al final de la cinta y al llegar a cuatro, las empuja a la siguiente cinta.Una vez que las botellas estn juntas, en filas de dos, se procede a su taponado. Nuevamente existe un mecanismo de retencin para poder llevarlo a cabo. Se emplea el mismo sistema que para el llenado: un sensor ptico detecta las botellas que pasan y al llegar a cuatro, activa la retencin y se procede al taponado. Como puede apreciarse, el diseo en Solid Edge no es exacto, no pretende definir al detalle la estructura sino dar una idea rpida de su funcionamiento y sus mecanismos.Layout con dimensiones de conjuntoA continuacin se muestra un plano acotado del diseo de Solid Edge descrito anteriormente, que pretende que nos hagamos una idea de las dimensiones de la seccin de la planta automatizada en la que nos estamos centrando:

Definicin individual de los elementos (Componentes no comerciales)En este apartado se define de forma ms clara la geometra y la funcin de los distintos elementos que integran el conjunto anterior:ElementoDescripcinPlano

BotellaElemento principal con el que vamos a trabajar. Las botellas son de plstico y vienen preparadas para el llenado y el taponado.

Cinta de transporteTransporta las botellas por la estacin. Consta de dos bandas laterales para evitar el vuelvo de las botellas y permitir un transporte ms rpido (no se incluyeron en el dibujo por simplificar).

Maq. LlenadoSe encarga del llenado de botellas. Tiene la capacidad de llenar cuatro botellas al mismo tiempo una vez que estas no estn en movimiento. Tarda unos 9 segundos en llenar las botellas.

Maq. TaponadoSe encarga del taponado de botellas. Permite taponar cuatro filas de dos botellas una vez que no estn en movimiento. Tarda unos 4 segundos en taponar las botellas

EmpujeTransporta las botellas entre cintas. Tiene una pequea extensin para evitar la cada de botellas al final de la cinta.

RetencinFacilita el trabajo de las mquinas. Una vez que el sensor lo indica, retiene grupos de 4 botellas para que las diferentes mquinas lleven acabo su funcin.(((Plano casi idntico al del mecanismo de empuje)))

Componentes comercialesImagenComponenteDescripcin

Cilindro de doble efecto normalizado DSBCSe utiliza en cada uno de los mecanismos neumticos de la estacin para permitir los diferentes desplazamientos en la estacin. Permite asociar sensores de posicin para detectar sus distintas posiciones. Esta sujeto a la ISO 15552, su dimetro es de 32mm y su carrera de 200mm.

Sensor de posicin lineal SMH magnetoinductivo (24V)Detecta la posicin de la carrera del cilindro y avisa de ello.

Sensor optoelectrnico SOELPermite detectar el nmero de botellas que pasan por un determinado punto y actuar en consecuencia. Tiene un alcance de ms de un km. Dimensiones 20x32x12 mm.

Semforo industrial antideflagrante TXLDa informacin visual sobre el estado de la estacin. Verde significa funcionamiento normal, rojo sistema parado y naranja intermitente emergencia.

Centro de mandos estndarPermite iniciar el sistema con PM, detenerlo con PP, actuar ante emergencia con la seta roja y rearmar tras emergencia con REAR mediante llave. Adems muestra una pequea muestra del semforo del sistema.

Motor elctrico MTR-DCI 24VPermite el giro de las cintas transportadoras. Existen tres, uno por cada una de las cintas.

Vlvula Normalizada VSVA 5/2 NCSe utiliza una en cada uno de los sistemas de la estacin (llenado, taponado, retencin y empuje).

Vlvula Normalizada VSVA 3/2 NCSe utiliza para el sistema de emergencia. Corta toda la alimentacin si fuese necesario.

Descripcin del puesto automatizadoSecuencia de accionamientos reales del sistemaEl sistema automatizado realiza continuamente el mismo proceso. Este consta de varias operaciones que se van llevando a cabo segn el siguiente orden:1. Puesta en funcionamiento mediante la consola de mandos (botn PM). Se activan los motores de las cintas.2. Llegada de botellas a la estacin. Comienza el proceso automtico.3. Deteccin del paso de botellas por el primer sensor en cada puesto de llenado (Estos sensores se representan con pulsadores en AS).4. Activacin de los sistemas de retencin en ambos puestos de llenado (Cilindros RET1 y RET2).5. Proceso de llenado (Cilindros LLE1 y LLE2).6. Desactivacin de los sistemas de retencin.7. Deteccin del paso de botellas por el segundo sensor en cada puesto de empuje.8. Activacin del sistema se empuje para reunir las botellas (Cilindros EMP1 y EMP2).9. Deteccin del paso de botellas por el sensor del puesto de taponado.10. Activacin del sistema de retencin del puesto de taponado (Cilindro RET3).11. Proceso de taponado (Cilindro TAP).12. Desactivacin del sistema de retencin.13. Salida de las botellas ya llenas y taponadas por la cinta transportadora hacia el almacn.A continuacin, en el mapeo de seales y en los esquemas de Automation Studio se explicar en detalle como se representa cada componente o seal:Mapeo de sealesAqu se describen las seales que le entran al sistema, las seales que el sistema devuelve y las variables auxiliares utilizadas para manipular todo lo anterior.Seales de salidaSeales de entrada ---> INPUT

Referencia INSealDescripcin

IN0P1ASe refiere al primer sensor ptico de la estacin de llenado del refresco de naranja. Cuenta las botellas que pasan, sumando uno cada vez que se atraviesa su haz de luz. Se simula con unpulsador: un pulso = ha pasado una botella.

IN1P2ASe refiere al primer sensor ptico de la estacin de llenado del refresco de limn. Cuenta las botellas que pasan, sumando uno cada vez que se atraviesa su haz de luz. Se simula con unpulsador: un pulso = ha pasado una botella.

IN2P1BSe refiere al segundo sensor ptico de la estacin de llenado del refresco de naranja, que est asociado al mecanismo de empuje. Cuenta las botellas que pasan, sumando uno cada vez que se atraviesa su haz de luz. Se simula con unpulsador: un pulso = ha pasado una botella.

IN3P2BSe refiere al segundo sensor ptico de la estacin de llenado del refresco de limn, que est asociado al mecanismo de empuje. Cuenta las botellas que pasan, sumando uno cada vez que se atraviesa su haz de luz. Se simula con unpulsador: un pulso = ha pasado una botella.

IN4P3Se refiere al ltimo sensor ptico que se corresponde con la estacin de taponado. Cuenta las botellas que pasan, sumando uno cada vez que se atraviesa su haz de luz. Se simula con unpulsador: un pulso = ha pasado una botella.

IN5PPSe refiere al botn de parada (PP) del cuadro de mandos. Detiene el sistema cuando lo pulsamos (la seal pasa a valer 1).

IN6PMSe refiere al botn de arranque (PM) del cuadro de mandos. Arranca el sistema cuando lo pulsamos (la seal pasa a valer 1).

IN7EMERSe refiere a la seta de emergencia del cuadro de mandos. Corta la alimentacin de todo el sistema cuando lo pulsamos (la seal pasa a valer 1).

IN8REARSe refiere a la ranura destinada al rearme de la mquina tras una emergencia (REAR) del cuadro de mandos. Reanuda la actividad del sistema cuando lo pulsamos (la seal pasa a valer 1).

IN9LLE1+Se refiere al final de la carrera del cilindro de llenado del refresco de naranja (LLE1). La seal es emitida por un sensor de posicin colocado en el cilindro. Se programa con uninterruptor de proximidadque devuelve uno cuando la mquina est realizando el proceso de llenado.

IN10LLE2+Se refiere al final de la carrera del cilindro de llenado del refresco de limn (LLE2). La seal es emitida por un sensor de posicin colocado en el cilindro. Se programa con uninterruptor de proximidadque devuelve uno cuando la mquina est realizando el proceso de llenado.

IN11LLE1-Se refiere al inicio de la carrera del cilindro de llenado del refresco de naranja (LLE1). La seal es emitida por un sensor de posicin colocado en el cilindro. Se programa con uninterruptor de proximidadque devuelve uno cuando la mquina ya no est realizando el proceso de llenado.

IN12LLE2-Se refiere al inicio de la carrera del cilindro de llenado del refresco de limn (LLE2). La seal es emitida por un sensor de posicin colocado en el cilindro. Se programa con uninterruptor de proximidadque devuelve uno cuando la mquina ya no est realizando el proceso de llenado.

IN13RET1-Se refiere al inicio de la carrera del cilindro de retencin de la estacin de llenado del refresco de naranja (RET1). La seal es emitida por un sensor de posicin colocado en el cilindro. Se programa con uninterruptor de proximidadque devuelve uno cuando el sistema de retencin est recogido.

IN14RET2-Se refiere al inicio de la carrera del cilindro de retencin de la estacin de llenado del refresco de limn (RET2). La seal es emitida por un sensor de posicin colocado en el cilindro. Se programa con uninterruptor de proximidadque devuelve uno cuando el sistema de retencin est recogido.

IN15EMP1+Se refiere al final de la carrera del cilindro de empuje de la estacin de llenado del refresco de naranja (EMP1). La seal es emitida por un sensor de posicin colocado en el cilindro. Se programa con uninterruptor de proximidadque devuelve uno cuando el sistema de empuje esta extendido.

IN16EMP2+Se refiere al final de la carrera del cilindro de empuje de la estacin de llenado del refresco de limn (EMP2). La seal es emitida por un sensor de posicin colocado en el cilindro. Se programa con uninterruptor de proximidadque devuelve uno cuando el sistema de empuje esta extendido.

IN17TAP+Se refiere al final de la carrera del cilindro de taponado del sistema (TAP). La seal es emitida por un sensor de posicin colocado en el cilindro. Se programa con uninterruptor de proximidadque devuelve uno cuando la mquina est realizando el proceso de taponado.

IN18TAP-Se refiere al inicio de la carrera del cilindro de taponado del sistema (TAP). La seal es emitida por un sensor de posicin colocado en el cilindro. Se programa con uninterruptor de proximidadque devuelve uno cuando la mquina ya no est realizando el proceso de taponado.

IN19RET3-Se refiere al inicio de la carrera del cilindro de retencin de la estacin de taponado del sistema (RET3). La seal es emitida por un sensor de posicin colocado en el cilindro. Se programa con uninterruptor de proximidadque devuelve uno cuando el sistema de retencin est recogido.

Seales de entradaSeales de salida ---> OUTPUT

Referencia OUTSealDescripcin

OUT0KLLE1Relque cierra el circuito de potencia (y carga el solenoide) del cilindro de llenado LLE1 .

OUT1KLLE2Relque cierra el circuito de potencia (y carga el solenoide) del cilindro de llenado LLE2.

OUT2KTAPRelque cierra el circuito de potencia (y carga el solenoide) del cilindro de taponado TAP.

OUT3KRET1Relque cierra el circuito de potencia (y carga el solenoide) del cilindro de retencin RET1.

OUT4KRET2Relque cierra el circuito de potencia (y carga el solenoide) del cilindro de retencin RET2.

OUT5KRET3Relque cierra el circuito de potencia (y carga el solenoide) del cilindro de retencin RET3.

OUT6KEMP1Relque cierra el circuito de potencia (y carga el solenoide) del cilindro de empuje EMP1.

OUT7KEMP2Relque cierra el circuito de potencia (y carga el solenoide) del cilindro de empuje EMP2.

OUT8KMOTRelque cierra el circuito de potencia (y carga el solenoide) de los tres motores de las cintas.

OUT9KNARANJARelque cierra el circuito de potencia (y carga el solenoide) de la luz naranja del semforo.

OUT10KVERDERelque cierra el circuito de potencia (y carga el solenoide) de la luz verde del semforo.

OUT11KROJORelque cierra el circuito de potencia (y carga el solenoide) del la luz roja del semforo.

OUT12KEMERGRelque cierra el circuito de potencia (y carga el solenoide) del sistema de emergencia.

Variables internas auxiliaresVariables auxiliares

NombreDescripcin

M1AVariable booleana para almacenar la salida del comparador en la mquina de llenado del refresco de naranja.

M2AVariable booleana para almacenar la salida del comparador en la mquina de llenado del refresco de limn.

M1BVariable booleana para almacenar la salida del comparador en el sistema de empuje de la estacin de llenado del refresco de naranja.

M2BVariable booleana para almacenar la salida del comparador en el sistema de empuje de la estacin de llenado del refresco de limn.

M3Variable booleana para almacenar la salida del comparador en la mquina de taponado del sistema.

MPMVariable booleana para la puesta en marcha: PM=>1; PP=>0.

MEMERVariable booleana para el sistema de emergencia: EMER=>1; REAR=>0.

mw1AVariable entera para comparar las botellas en la mquina de llenado del refresco de naranja.

mw2AVariable entera para comparar las botellas en la mquina de llenado del refresco de limn.

mw1BVariable entera para comparar las botellas en el sistema de empuje de la estacin de llenado del refresco de naranja.

mw2BVariable entera para comparar las botellas en el sistema de empuje de la estacin de llenado del refresco de limn.

mw3Variable entera para comparar las botellas en en la mquina de taponado del sistema.

SimulacinEsquemas Automation StudioA continuacin, se muestra cada uno de los esquemas que componen la simulacin del proyecto por medio del programa Automation Studio:Electro - Neumtico

Elctrico de Potencia

Interface Elctrico - ElectrnicaEste esquema se subdivide en:1. Seales de entrada2. Seales de salida

Ladder Siemens

Descripcin de la funcin de control (Ladder)Se va a explicar en detalle la funcin de control descrita en el Ladder. Hay que tener en cuenta que muchas cosas estn repetidas, por lo que se va a intentar no repetir explicaciones. La explicacin se har sobre porciones del Ladder sobre las que se aadirn anotaciones.Luces, Motor y Vlvula de emergencia

Proceso de LlenadoEl proceso de llenado es idntico para los refrescos de naranja y de limn, por lo que la programacin ser totalmente anloga si cambiamos el 1 (refresco de naranja) por el 2 (refresco de limn) en las variables y seales empleadas. Se explicar como representacin el llenado del refresco de naranja. El proceso de llenado incluye su correspondiente proceso de retencin.

Proceso de empujeAl igual que el llenado, se va a proceder a describir solo el proceso de empuje de las botellas de refresco de naranja, ya que las de limn siguen exactamente el mismo proceso. Adems, este proceso de empuje se asemeja al de llenado, siendo idntica la forma de contar las botellas que llegan y compararlas con el valor 4.

Proceso de taponadoEste proceso es totalmente anlogo al de llenado, ya que aunque se taponan 8 botellas en vez de 4, suponemos que las botellas avanzan por la cinta totalmente alineadas en filas de dos, de manera que el sensor detecta cuatro pulsaciones que corresponden a 4 filas de 2 botellas. La programacin en Ladder es totalmente anloga a la del llenado si cambiamos el sub-ndice 1 o 2 de las variables por el sub-ndice 3. Se adjunta una imagen con la parte correspondiente del Ladder para este proceso, pero no se entra tanto en detalle como con las otras, ya que el proceso es idntico y ya se ha explicado.

Explicacin detallada de cada proceso con Automation StudioEstado inicialSe activa el botn de inicio PM y arranca el sistema, aunque todava no existen botellas en la estacin.

Proceso de llenadoLas botellas empiezan a llegar a la estacin de llenado. Cuando pasan 4 botellas se activa el sistema de retencin, luego se activa el de llenado, para ms tarde desactivarse ambos sistemas (se muestra solo una de las estaciones para no repetir informacin).

Proceso de empujeLas botellas ya llenas se aproximan al final de la primera cinta. Cuando pasan cuatro botellas se activa el mecanismo de empuje que rene ambos tipos de refrescos en una sola cinta (se muestra solo una de los mecanismos para no repetir informacin).

Proceso de taponadoUna vez reunidos los dos tipos de refrescos en la misma cinta, estos se aproximan a la maquina de taponado. Cuando pasan 4 filas de dos botellas se activa el mecanismo de retencin, luego el de taponado, para ms tarde desactivarse ambos. Una vez taponadas, las botellas estn listas para dirigirse al almacn.

EmergenciaSi por cualquier razn se pulsa la seta de emergencia, podemos ver que se corta inmediatamente la alimentacin de todas las vlvulas del sistema, deteniendo por tanto cualquier proceso en curso.

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