Trabajo de Suficiencia Profesional Orientación vocacional ...
TRABAJO DE SUFICIENCIA PROFESIONAL MEJORA DE SISTEMA …
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN DE AREQUIPA FACULTAD DE INGENIERÍA DE PRODUCCIÓN Y SERVICIOS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA ELECTRÓNICA TRABAJO DE SUFICIENCIA PROFESIONAL MEJORA DE SISTEMA DE VITRIFICACIÓN DE VIDRIO PLANO (CALENTAMIENTO Y TRANSPORTE) PARA LINEA DE ENSAMBLE DE VIDRIO PARA AUTOS ELÉCTRICOS. Presentado por: RAUL CONDORI CABANA Para obtener Título profesional de: INGENIERO ELECTRÓNICO AREQUIPA - PERÚ 2017 1
Transcript of TRABAJO DE SUFICIENCIA PROFESIONAL MEJORA DE SISTEMA …
UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN DE AREQUIPA
FACULTAD DE INGENIERÍA DE PRODUCCIÓN
Y SERVICIOS
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA ELECTRÓNICA
TRABAJO DE SUFICIENCIA PROFESIONAL
MEJORA DE SISTEMA DE VITRIFICACIÓN DE VIDRIO PLANO
(CALENTAMIENTO Y TRANSPORTE) PARA LINEA DE
ENSAMBLE DE VIDRIO PARA AUTOS ELÉCTRICOS.
Presentado por:
RAUL CONDORI CABANA
Para obtener Título profesional de:
INGENIERO ELECTRÓNICO
AREQUIPA - PERÚ
2017
1
DEDICATORIA
Agradezco infinitamente a mis queridos padres y
hermanas por su ayuda incondicional y ejemplo que
ha servido de luz y camino en esta gran lucha.
2
RECONOCIMIENTO
La gratitud a los profesores y compañeros
de la Escuela Profesional de Ingeniería
Electrónica, porque me brindaron las
más grandes herramientas necesarias
para ampliar mi camino hacia el mundo
de la electrónica.
El autor
3
PRESENTACIÓN Dando cumplimiento a lo dispuesto por el Reglamento de Grados y títulos de
nuestra Universidad, presento a vuestro alturado criterio el Trabajo se Suficiencia Profesional titulado:
VIDRIO PLANO (CALENTAMIENTO Y TRANSPORTE) PARA
LINEA DE ENSAMBLE DE VIDRIO PARA AUTOS ELÉCTRICOS.
El trabajo cumple con los requisitos estipulados en nuestra Escuela Profesional de
Ingeniería Electrónica; por lo que espero vuestra fina atención para lograr obtener
el Título de Licenciado.
RAUL ALONZO CONDORI CABANA
4
MEJORA DE SISTEMA DE VITRIFICACION DE
RESUMEN
El presente trabajo expone la importancia que está teniendo hoy en día la
industria del automóvil eléctrico, en la cual nosotros somos una parte de esta gran
maravilla, construimos los vidrios frontales y techos panorámicos de los
automóviles, y para llevar a cabo esto representa un gran trabajo en conjunto del
personal de mantenimiento, control, procesos, producción, logística, etc.
Uno de los sistemas que forma parte de la fabricación del vidrio frontal
panorámico es la vitrificación, la cual está formada por dos subsistemas:
calentamiento y transporte, cuyas funciones y desarrollo son parte fundamental de
este trabajo.
La parte de calentamiento se realiza por etapas para lograr una curva ideal para
el vidrio y lograr la vitrificación, añadido a este proceso se encuentra la parte de
transporte que también es parte fundamental del proceso. Se mejora el sistema de calentamiento con la finalidad de que el control de
funcionamiento sea automático sin la necesidad de manipulación del operador. Se
modifica el transporte de vidrio para obtener mayor ganancia de calentamiento en
la etapa de vitrificación. Además integramos la comunicación con los demás equipos para una lograr una
buena toma de decisiones más rápida y sencilla ante un evento dentro del equipo.
Logramos acelerar el tiempo de ciclo de producción anticipándonos y/o
eliminando los tiempos muertos producidos por los equipos y/o personal operario.
PALABRAS CLAVE
Vitrificación, Calor, Vidrio, Termocupla
5
ABSTRACT
This paper discusses the importance is having nowadays electric car industry, in
which we are a part of this great wonder, we built the front windows and
panoramic roofs of cars, and to accomplish this represents a great joint work of
maintenance personnel, control, processes, production, logistics, etc.
One system that is part of making the panoramic windshield is vitrification, which
consists of two subsystems: heating and transport, the functions and development
are essential parts of this work.
The heating part is carried out in stages to achieve an ideal curve for the glass and
achieve vitrification, added to this process is the part of transport that is also a
fundamental part of the process. The heating system is improved so that the operation control is automatic without
the need for operator manipulation.
The glass transport is modified to obtain greater heating gain in the vitrification
stage. We also integrate communication with other teams to achieve a better decision
making faster and easier to an event within the team.
We managed to accelerate the production cycle time by anticipating and / or
eliminating the dead times produced by the equipment and / or personnel.
KEYWORDS Vitrification, Heat, Glass, Thermocouple
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INDICE
I. CURRICULUM VITAE ..................................................................................... 8 II. DESCRIPCION DE LA EMPRESA ................................................................ 13 2.1 Breve Descripción. ....................................................................................... 13 2.2 Ubicación .................................................................................................... 13 2.3 Organigrama. ............................................................................................. 15 2.4 Funciones Laborales ................................................................................... 15 2.5 Trabajos realizados. .................................................................................... 15 III. MARCO TEORICO. ......................................................................................... 16 3.1 Generalidades ............................................................................................. 16 3.11 Termocuplas. ......................................................................................... 16 3.12 Resistencia Eléctrica. ............................................................................ 20 3.13 Relés de Estado Sólido.......................................................................... 21 3.14 Vitrificación. ........................................................................................... 22 3.15 Encoder. ................................................................................................ 25 3.16 PLC. ...................................................................................................... 28 3.17 Control PID. ........................................................................................... 31 3.18 Sensor Fotoeléctrico. ............................................................................. 34 IV. PLANTEAMIENTO DE TRABAJO EN HORNO VITRIFICADO. .................. 36 4.1 Operación de la Linea. ................................................................................ 36 4.2 Horno Vitrificado. ......................................................................................... 37 4.2.1 Sistema Calentamiento ..................................................................... 37 4.2.2 Sistema de Transporte.......................................................................... 38 4.3 Inconvenientes antes de la Mejora. ............................................................. 40 4.4 Planteo de mejora ....................................................................................... 41 4.5 Desarrollo de la Mejora con PLC. ................................................................ 42 4.5.1 Dimensionamiento de PLC y Módulos. ................................................. 42 4.5.2 Etapa de Creación de Programa de Control. ........................................ 46 4.5.3 Etapa de Creación de PANTALLAS. .................................................... 63 V. Conclusiones realizadas después de la Mejora. ............................................... 68 VI. RECOMENDACIONES ................................................................................... 70 VII. BIBLIOGRAFIA .............................................................................................. 71 VII. ANEXOS. .................................................................................................... 72
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I. CURRICULUM VITAE
Objetivos y Capacidades
Con diez años de experiencia en el sector industrial y minero, demostrando responsabilidad, puntualidad, con facilidad de asimilar nuevos conocimientos y retos, trabajo en equipo y bajo presión.
Familiarizado con proyectos de Ingeniería de Automatización y Control, Instrumentación, Sistemas de Seguridad, Sistemas Contraincendios y Redes de Comunicaciones.
Datos Personales
Experiencia Laboral
Dirección: Jr. Zarumilla Lt26 Mz 6 Urb. S.R. Pachacutec
Cerro Colorado. DNI: 41783801 Estado Civil: Casado Licencia Conducir: H41783801.
RPC : 993807625
Correo: [email protected]
2015 al Presente
AGP PERU SAC Líder global en la producción de vidrios especiales de alta
tecnología, incluyendo líneas de laminado avanzado, templado y blindado. Clientes: Autos Eléctricos TESLA, Volkswagen, Audi, etc.
Cargo: Jefe de Control y Automatizacion. Desarrollar mejoras de Automatizacion de equipos de Planta.
Integración de manejo de Robots, PLC´s, HMI, redes. Integración de comunicación de campo a área de Producción y Procesos.
Proyectos desarrollados: Servicio de Mejora y Migración de Horno
Vitrificado.
Migración de Control de la Línea de Ensamble.
Realización de Sistema SCADA.
8
Implementación de OPC.
Migración de Horno IOX.
Migración y Mejora de Control de Línea Plana de Vidrios.
Apoyo Mantenimiento de Equipos de Planta.
Implementación de Autoclave.
Otros.
Referencia: Gerente Mantto. Cesar Icho.
2013 al 2015
CONTROLTEK SAC Servicios de Automatización y Control para la Industria y
Minería como: SMCV, SPCC, Antapaccay, Yura, Molycop entre otros.
Cargo: Ingeniero Líder de Proyectos. Desarrollador, Integrador e Instructor de Allen Bradley
& Rockwell. Dimensionamiento e Integración de PowerFlex, MCC´s
Allen Bradley, Cableado y Suministros Eléctricos. Seguimiento de Control y Cierre de Proyectos. Proyectos desarrollados:
Servicio de Ingeniería de Automatización, Supervisión y Control de Nueva línea Molycop LIMA.
Ingeniería, Construcción y Puesta en Marcha de Variador PFX755 de 450HP, 350HP - Yura.
Programación, Configuración de Planta de Tratamiento de Aguas SMCV
Migraciones de Ingeniería y Control de Deslaminadora y Preparadora de Laminas-
SPCC
Configuración de Variadores PowerFlex 753,700H SPCC
Instructor en Capacitaciones de RsLogx5000, FTView Studio, Redes de Comunicaciones – SPCC, Molycop, SMCV.
Sistema de Mejoramiento de Fajas Área 130 y 220 SPCC.
Referencia: Ing. José Bonilla – Gerente RPM: #975783013 Ing. Joe Lozada – Jefe. RPM: #975483053
9
2012
COMPAÑIA MINERA ARES. Empresa Contratista GYL SERVICIOS GENERALES. Cargo: Líder Eléctrico -Instrumentista
Desarrollo en el Área de Mantenimiento y Proyectos. Reporte Diario de los Trabajos, coordinación con los Jefes de Área. Planeamiento de Trabajos, Mantenimiento, Construcción y Diseño de Tableros de Control de Motores. Diseño, construcción, montaje de tuberías, cableado eléctrico y control.
Calibración y Montaje de Dispositivos de Instrumentación (Foxboro, Siemens, Allen Bradley, Schneider Electric) Diseño y Montaje de Variadores de Velocidad. Referencia: Ing. Carlos Chávez 966991924 – Proyectos
Ing. Jesús Vilca 996827685 Proyectos y Mantenimiento
2011
MINERA NEWMONT - YANACOCHA. Empresa Contratista WHITE LION. Cargo: Ingeniero de Seguridad Electrónica.
Área de Mantenimiento. Sistemas CCTV, Contraincendios, Control de Acceso (principales Marcas BOSCH, INDIGO, SAMSUNG),
Sistema Intrusión (DSC, BOSCH, INTREPID, PARADOX), Sistema de Detección de Metales, Sistemas Perimétricos de Seguridad, Sistema de Grabación de Audio.
Referencia: Gerente Manuel Mayoría Telf. 989279672
2009-2010
ADVANTECH SOLUTIONS SAC Cargo: Supervisor de Área de Ventas y Proyectos.
Supervisión de Instalación de Sistemas de Intrusión, Detección de Incendios, CCTV – Circuito Cerrado de Televisión, Control de Acceso, Sistemas Contra incendios. (Mall`s, Instituciones Bancarias BCP, CAJA AREQUIPA, Empresas Privadas CHINAWOK, NIKE, EL EKEKO, entre otros). Supervisión de Instalaciones de Cableado Estructurado.
Referencia: Gerente Aldo Mazzini. Telf. 01 - 372 4652
10
Formación Profesional
2008-2009
EMPRESA TRASNACIONAL G4S PERU S.A.C
Cargo: Técnico de Seguridad Electrónica Encargado y Responsable de Área Técnica Región Sur (Arequipa, Cuzco, Puno, Tacna, Moquegua). Desarrollo en área de Sistemas de Seguridad Electrónica. Instalación, programación de paneles de Alarma DSC, PARADOX, NAPCO, BOSCH, SIMPLEX etc.
Sistemas de detección de incendio BOSH, DSC.
Referencia: Gerente Camilo Guzmán Telf. 054-27133
2008
COMPUTER SHOP’S CORPORATION S.R.L Cargo: Encargado de Área de Ventas y Cotizaciones. Desarrollador de Ventas de Equipos de Cómputo,
Pizarras Electrónicas, Impresoras. Desarrollo de Sistema de Cableado Estructurado. Instalación y diseño de Redes Eléctricas.
Mantenimiento de conexión de redes de datos (intranet e internet).
Instalación y Diseño de redes inalámbricas.
Referencia: Ing. Helard Valencia Arellano Telf. Oficina. 606895
2005
EMPRESA MEGA INVERSIONES MEGATRONIC EIRL Encargado de ventas de productos eléctricos y electrónicos
Referencia: Sr. Mario Delgado Telf. 054-254086
BACHILLER en INGENIERIA ELECTRONICA
UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN
TECSUP - ESPECIALIZACIÓN EN INSTRUMENTACIÓN, AUTOMATIZACIÓN Y CONTROL DE PROCESOS
UNIVERSIDAD CATOLICA “SAN PABLO” CCNA Exploration: Network Fundamentals CCNA Exploration: Routing Protocols and Concepts CCNA Exploration: LAN Switching and Wireless CCNA Exploration: Accessing the WAN
11
PANELES Y CENTRALES DE SEGURIDAD EMPRESA TRASNACIONAL G4S PERU SAC -2010
REDES INALAMBRICAS CLANAR - UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS - 2008
ENSAMBLAJE, MANTENIMIENTO Y REPARACION DE WORKSTATIONS SENCICO
INSTALACIONES ELECTRICAS INDUSTRIALES CENTRO DE CAPACITACION TECNICA “ALF FAP ROSENDO BRAVO CARRILLO
IDIOMAS
CENTRO DE IDIOMAS UNSA INGLES – NIVEL INTERMEDIO
12
II. DESCRIPCION DE LA EMPRESA
2.1 BREVE DESCRIPCIÓN.
La novedad y fama de los vehículos eléctricos en estos tiempos está dando una
gran revolución y oportunidad, por lo que los países dónde se encuentran estos
tipos de vehículos, así como las empresas y los gobiernos han tenido que instalar
estaciones de carga para los vehículos eléctricos.
Nuestro País forma parte de esta revolución, dentro del cual estamos encargados
de diseñar y producir solo los vidrios frontales y techos panorámicos con mayor
área y complejidad del mercado automotriz.
Dentro de este cambio existe una planta ubicada en el Perú, la planta EGlass, que
fue diseñada específicamente para la producción de vidrio especializado en última
generación, con tecnologías de curvado y doblado, líneas de laminado, templado
y líneas de ensamble que producen productos que cumplen las mas estrictas
especificaciones del mercado automotriz.
2.2 UBICACIÓN
Planta AGP Perú SAC está ubicada en Lima Industrial y está presente en Brasil y
Colombia, de esta fábrica salen a la venta hacia el mundo algunos de los vidrios
más resistentes, buena parte de los vehículos presidenciales a nivel mundial esta
equipados con vidrios AGP.
13
AGP – American Glass Products es líder global en la producción de vidrios
especiales de alta tecnología, incluyendo líneas de laminado avanzado, templado
y blindado, que brindan productos que cumplen con las más altas
especificaciones técnicas.
Con 50 años de experiencia, AGP ha desarrollado un amplio portafolio de
productos dirigidos a los mercados del Automóvil, la Arquitectura, la Industria
Naval, el Transporte Masivo y la Industria Militar. Podemos adaptar soluciones
que se ajusten a sus necesidades y que al mismo tiempo mantengan los niveles
más altos de calidad y desempeño en la industria. Nuestra presencia internacional nos permite responder de manera rápida a los
requerimientos de nuestros clientes, con tiempos de entrega competitivos y apoyo
técnico en sus instalaciones. Nuestro objetivo es complacer a nuestros clientes
con las últimas tecnologías en protección y confort aplicadas a muchas líneas de
productos en todo el mundo.
Dentro de AGP está la planta EGlass, que fue diseñada específicamente para la
producción de vidrio especializado en última generación para los autos eléctricos,
con tecnologías de curvado y doblado, líneas de laminado, templado y líneas de
ensamble.
AGP tiene el mérito de ser una empresa peruana que compite con el más alto
nivel en el área que está laborando, cuenta con más de 1000 trabajadores y tiene
operaciones en más de 14 países.
Sus clientes principales con de la talla de Lotus, Audi, Mercedes, BMW y Porsche,
Mahindra.
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2.3 ORGANIGRAMA.
Organigrama de Área de Mantenimiento y puesto de trabajo.
2.4 FUNCIONES LABORALES
Encargado de la Planificación, Gestión y Control del Proyecto asignado.
Coordinar con la Gerencia la estimación de tiempos, alcances y
presupuesto Asignar responsabilidades y supervisar al personal a cargo Supervisar el diseño, desarrollo, instalación de los proyectos asignados
2.5 TRABAJOS REALIZADOS.
Servicio de Mejora y Migración de Horno Vitrificado.
Migración de Control de la Línea de Ensamble.
Realización de Sistema SCADA.
Implementación de OPC.
Migración de Horno IOX. Migración y Mejora de Control de Línea Plana de Vidrios. Apoyo Mantenimiento de Equipos de Planta.
Implementación de Autoclave.
15
III. MARCO TEORICO.
3.1 GENERALIDADES
3.11 TERMOCUPLAS.
Principio de funcionamiento de las termocuplas. Una termocupla consiste de un par
de conductores de diferentes metales o aleaciones (termopar o termoelementos); uno
de los extremos, la junta de medición está colocado en el lugar donde se ha de medir
la temperatura. Los dos conductores (termoelementos) salen del área de medición y
terminan en el otro extremo, la junta de referencia. Se produce entonces una fuerza
electromotriz (fem) que es función de la diferencia de temperatura entre las dos juntas
(figura). Dado que el principio de medición se basa en la diferencia de temperatura
entre la junta de medición y la de referencia, la temperatura en la junta de referencia
debe ser conocida y constante. De no ser esto posible, dicha temperatura deberá ser
determinada por un segundo sensor.
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Las termocuplas son el sensor de temperatura más común utilizado
industrialmente. Una termocupla se hace con dos alambres de distinto material
unidos en un extremo (soldados generalmente). Al aplicar temperatura en la unión
de los metales se genera un voltaje muy pequeño (efecto Seebeck) del orden de
los milivolts el cual aumenta con la temperatura. Por ejemplo, una termocupla "tipo
J" está hecha con un alambre de hierro y otro de constantán (aleación de cobre y
nickel) Al colocar la unión de estos metales a 750 °C, debe aparecer en los
extremos 42.2 milivolts..
Normalmente las termocuplas industriales se consiguen encapsuladas dentro de
un tubo de acero inoxidable u otro material, en un extremo está la unión y en el
otro el terminal eléctrico de los cables, protegido adentro de una caja redonda de
aluminio (cabezal).
Existen una infinidad de tipos de termocuplas, en la tabla aparecen algunas de las
más comunes, pero casi el 90% de las termocuplas utilizadas son del tipo J ó del
tipo K.
Las termocuplas tipo J se usan principalmente en la industria del plástico, goma
(extrusión e inyección) y fundición de metales a bajas temperaturas (Zamac,
Aluminio).
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La termocupla K se usa típicamente en fundición y hornos a temperaturas
menores de 1300 °C, por ejemplo, fundición de cobre y hornos de tratamientos
térmicos. Las termocuplas R, S, B se usan casi exclusivamente en la industria
siderúrgica (fundición de acero) Finalmente el tipo T eran usadas hace algún
tiempo en la industria de alimentos, pero han sido desplazadas en esta aplicación
por los Pt100 (ver la nota técnica 4)
Linealizacion, La dependencia entre el voltaje entregado por la termocupla y la
temperatura no es lineal (no es una recta), es deber del instrumento electrónico
destinado a mostrar la lectura, efectuar la linealización, es decir tomar el voltaje y
conociendo el tipo de termocupla, ver en tablas internas a que temperatura
corresponde este voltaje
Compensación cero, El principal inconveniente de las termocuplas es su
necesidad de "compensación de cero". Esto se debe a que, en algún punto, habrá
que empalmar los cables de la termocupla con un conductor normal de cobre. En
ese punto se producirán dos nuevas termocuplas con el cobre como metal para
ambas, generando cada una un voltaje proporcional a la temperatura de ambiente
( Ta ) en el punto del empalme.
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Antiguamente se solucionaba este problema colocando los empalmes en un baño
de hielo a cero grados para que generen cero voltaje (Ta = 0 y luego V(Ta) = 0 ).
Actualmente todos los instrumentos modernos miden la temperatura en ese punto
(mediante un sensor de temperatura adicional) y la suman para crear la
compensación y obtener así la temperatura real. El punto de empalme (llamado
"unión ó juntura de referencia") es siempre en el conector a la entrada del
instrumento pues ahí está el sensor de temperatura. De modo que es necesario
llegar con el cable de la termocupla hasta el mismo instrumento
Cables Compensados
Cuando el instrumento está muy retirado del lugar de medición, no siempre es
posible llegar con el mismo cable de la termocupla al instrumento. Esto ocurre
especialmente cuando se están usando termocuplas R, S ó B hechas con
aleación de platino de muy alto precio. La solución de este problema es usar los
llamados "cables compensados" para hacer la extensión del cable. Estos exhiben
el mismo coeficiente de Seebeck de la termocupla (pero hechos de otro material
de menor precio) y por lo tanto no generan termocuplas parásitas en el empalme.
Los cables compensados tienen una polaridad de conexión (+) y (-) que al
conectarse con la termocupla se debe respetar. Un error típico, es conectar al
revés el cable en la termocupla y en el instrumento, de esta forma se genera un
error en la lectura del orden de la temperatura de ambiente en el empalme. En el
caso particular de las lanzas usadas en la fundición de aceros, la termocupla se
conecta en la punta con un cable compensado forrado en asbesto, que va por
dentro de la lanza hasta el lado del mango. Ahí se empalma con otro cable
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compensado con revestimiento de goma más flexible que llega hasta la entrada
del instrumento. Es importantísimo que estos dos cables compensados sean para
el tipo de termocupla que se está usando y además estén conectados con la
polaridad correcta ( + ) con ( + ) y ( - ) con ( - ). De otra forma será imposible
obtener una medición sin error. Siempre se debe consultar al proveedor ó
fabricante del cable compensado por los colores que identifican los cables (+) y (-
), pues las normas de estos colores varían con el tipo de termocupla y país de
procedencia del cable
3.12 RESISTENCIA ELÉCTRICA.
Resistencia eléctrica es toda oposición que encuentra la corriente a su paso por
un circuito eléctrico cerrado, atenuando o frenando el libre flujo de circulación de
las cargas eléctricas o electrones. Cualquier dispositivo o consumidor conectado a
un circuito eléctrico representa en sí una carga, resistencia u obstáculo para la
circulación de la corriente eléctrica.
Entendiendo la energía y el calor
Para poder comprender el efecto Joule, debemos aclarar brevemente el concepto
de calor. Al calor se le conoce como el desprendimiento de energía por parte
de un sistema como causa del movimiento, a escala microscópica, de las
partículas que lo componen.
Por ejemplo: si calentamos una olla de agua, lo que en realidad se produce es un
aumento de la energía del sistema, algo que, a nivel molecular, se traduce como
un mayor movimiento de las partículas que componen dicho sistema. Esta energía
“absorbida”, más tarde, se desprende nuevamente al exterior en forma de calor,
20
siempre que el entorno que rodee a dicho sistema cuente con unos niveles
energéticos inferiores (en este caso, así es, pues el aire que rodea a la olla suele
estar a una temperatura inferior).
¿Por qué se desprende esa energía en lugar de conservarla? Todos los sistemas
tienden, por naturaleza, a buscar una situación de reposo o calma –entendemos
reposo o calma como la situación en la que el movimiento de sus partículas sea el
menor posible–. Por ello, cuando este estado de relativa calma se altera, los
sistemas intercambian energía con los que les rodean para tratar de aproximarse
lo máximo posible a dicho estado. En el caso de la olla, se emite calor al exterior
para tratar de “enfriarse” y reducir sus niveles energéticos. Ese intercambio de
energía es a lo que llamamos calor.
Efecto Joule
El efecto Joule, a vista de pájaro, es el desprendimiento de calor provocado por el
movimiento de electrones –también conocido como corriente eléctrica– por un
material. Este efecto se recoge en la fórmula Q = P x t, donde “Q” es energía o
calor desprendido (también representada por la letra E y medida en Julios o Calorías), “P” la potencia consumida (medida en vatios) y “t” el tiempo transcurrido
(medido en segundos).
3.13 RELÉS DE ESTADO SÓLIDO.
El relé de estado sólido (SSR) es un elemento que permite aislar eléctricamente el
circuito de entrada o mando y el circuito de salida. Las diferentes partes que
forman un SSR son:
- Circuito de entrada - Aislamiento, está asegurado generalmente por un
acoplamiento óptico con semiconductor (Fotoacoplador, fototriac,....)
21
- Detector paso por cero (En algunos modelos): Un relé de estado sólido con
función de paso por cero opera cuando la tensión de la carga (tensión
alterna) se acerca o alcanza el punto cero. Los relés con esta función
tienen una buena inmunidad a los parásitos de entrada y producen unas
bajas radiaciones parásitas al conmutar tensiones bajas
- Circuito de salida, Salida CA con tiristores antiparalelos o triacs, salida CC
con transistor bipolar o MOS FET, salida CA-CC con transistor MOS FET
(ya que tiene igual ganancia en directo que en inverso)
Es necesario tomar una serie de precauciones antes de utilizar un relé de estado
sólido:
No aplicar una tensión o corriente excesiva en los circuitos de entrada y
salida del SSR.
Asegurarse que los tornillos de conexión están correctamente apretados -
Permitir una correcta ventilación del SSR, en el caso de que el SSR esté
montado en un panel de control donde la ventilación no sea suficiente se
deberá instalar un sistema de ventilación.
Cuando se instale el SSR directamente en un panel de control, de manera
que el panel es usado de disipador, el panel debe ser de un material con
una baja resistencia térmica como aluminio o acero
3.14 VITRIFICACIÓN.
La vitrificación es el
sólido amorfo similar
proceso
al vidrio,
de
carente
conversión de un
de toda estructura
material
cristalina.
en
Esto
un
se
22
consigue por medio de calentamiento o enfriamiento muy rápido o mediante la
mezcla con un aditivo. El proceso debe ser lo más rápido o instantáneo posible,
un ejemplo de vitrificación se puede ver en la criolipolisis.
Cuando el material de partida es sólido, la vitrificación normalmente conlleva el
calentamiento de la sustancia a muy altas temperaturas, entre 1100C y 1700C.
Muchos materiales cerámicos se producen de este modo. Este tipo de vitrificación
también puede suceder de modo natural cuando un rayo cae sobre arena: las
altas temperaturas pueden crear unas estructuras ramificadas llamadas fulguritas. Cuando el material de partida es un líquido, necesitaremos un enfriamiento muy
rápido o la introducción de agentes que impidan la formación de cristales. De
forma natural, las ranas las mariposas y los gatos, peces e insectos árticos
producen glicerol y glucosa para reducir la formación de hielo.
La solidificación de un sólido vítreo se produce a la temperatura de transición
vítrea, que es menor que la temperatura de fusión.
El proceso de vitrificación y sinterización en presencia de una fase liquida viscosa,
es el proceso más generalizado y que, de forma más significativa, contribuye a
reducir la porosidad en la cocción de los productos cerámicos tradicionales (vidrio,
porcelanas, gres, semigres, etc.) En la cocción de estos productos tiene lugar la
formación de un vidrio viscoso que rodea las partículas más refractarias, y que,
bajo las fuerzas de la tensión superficial creada por los finos poros de la pieza,
tiende a aproximar las partículas aumentando la contracción y reduciendo la
porosidad del producto. Para una cocción satisfactoria la cantidad y viscosidad de
la fase vítrea debe ser tal que permita una densificación apropiada con un ciclo de
cocción razonable (tiempo y temperatura lo más bajos posibles) sin que se
produzcan deformaciones en la pieza.
Las velocidades relativas y absolutas de estos dos procesos (contracción y
deformación) determinan en gran extensión la temperatura y las composiciones
que deben utilizarse en la fabricación de estos productos. La vitrificación es el
término usado para describir la sinterización en presencia de fase líquida donde la
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densificación se alcanza por el flujo viscoso de una cantidad suficiente de fase
líquida para llenar los espacios ocupados por los poros entre los granos sólidos.
La fuerza motriz para la vitrificación es la reducción de la energía interfacial vapor-
sólido debida al flujo de fase liquida para cubrir las superficies sólidas. La
vitrificación es el método común de cocción para la cerámica tradicional a base de
arcilla, a veces llamados sistemas de silicato. El proceso implica cambios físicos y
químicos (por ejemplo, la formación de fase líquida, la disolución, la cristalización),
así como cambios de forma (por ejemplo, la contracción y la deformación). A la
temperatura de cocción se forma un vidrio de silicato viscoso y fluye entre los
poros bajo la acción de las fuerzas capilares, pero también proporciona alguna
cohesión al sistema para prevenir una distorsión significativa bajo la fuerza de la
gravedad. En el enfriamiento, se forma un producto denso sólido, con la fase
vítrea que pega las partículas sólidas.
Parámetros de Control.
La cantidad de fase líquida formada a la temperatura de cocción y su viscosidad
debe ser tal que la densidad requerida (comúnmente la densidad completa) se
alcance dentro de un tiempo razonable sin que la muestra se deforme bajo la
fuerza de la gravedad. La cantidad de fase líquida requerida para producir la
densificación total por vitrificación depende de la densidad de empaquetamiento
alcanzada por los granos sólidos después del reordenamiento. En sistemas de
polvo reales, el empleo de una determinada distribución de tamaño de partícula
para mejorar la densidad de empaquetamiento junto con la presencia de una
cantidad limitada de precipitación-solución significa que la cantidad de fase líquida
requerida para la vitrificación es comúnmente del 25-30 % en volumen. Para la
sinterización en presencia de fase líquida, su formación debe ser controlada para
prevenir la formación repentina de un volumen grande de fase líquida que dará
lugar a la distorsión del cuerpo bajo la fuerza de la gravedad. La composición del
sistema debería ser escogida lejos de cualquier composición eutéctica. Se
requiere una velocidad densificación del sistema bastante alta de modo que la
vitrificación se complete dentro de un tiempo razonable (menos de unas pocas
24
horas), así como una alta proporción de velocidad densificación con respecto a la
velocidad de deformación de modo que la densificación se produzca sin la
deformación significativa de la pieza. Estas exigencias determinan, en gran
medida, la temperatura de cocción y la composición de la mezcla en polvo que
controla la viscosidad de la fase líquida.
3.15 ENCODER.
Los Encoders son sensores que generan señales digitales en respuesta al
movimiento. Están disponibles en dos tipos, uno que responde a la rotación, y el
otro al movimiento lineal. Cuando son usados en conjunto con dispositivos
mecánicos tales como engranes, ruedas de medición o flechas de motores, estos
pueden ser utilizados para medir movimientos lineales, velocidad y posición. Los
encoders están disponibles con diferentes tipos de salidas, uno de ellos son los
ENCODER INCREMENTABLES, que generan pulsos mientras se mueven, se
utilizan para medir la velocidad, o la trayectoria de posición. El otro tipo son los
ENCODERS ABSOLUTOS que generan multi-bits digitales, que indican
directamente su posición actual. Los encoders pueden ser utilizados en una gran
variedad de aplicaciones. Actúan como transductores de retroalimentación para el
control de la velocidad en motores, como sensores para medición, de corte y de
posición. También como entrada para velocidad y controles de rango. A
continuación, se enlista algunos ejemplos:
Dispositivo de control de
puertas Robótica
Máquinas de lente
demoledor Plotter
Soldadura ultrasónica
Maquinaria convertidora
Máquinas de ensamblaje, etc.
TECNOLOGÍA Los Encoders pueden utilizar tanto tecnología óptica como magnética.
El sensor óptico provee altas resoluciones, velocidades de operaciones
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altas, y con seguridad, operación de larga vida en la mayoría de los ambientes
industriales. Los sensores magnéticos, se utilizan frecuentemente en aplicaciones
de trabajo pesado como en laminadoras de papel y acero, proveen buena
resolución, altas velocidades de operación, y máxima resistencia al polvo,
humedad, y golpe térmico y mecánico. Encoders Ópticos Los encoders ópticos
utilizan un disco de vidrio con un patrón de líneas depositadas en él, un disco
metálico o plástico con ranuras (en un encoder rotatorio), o una tira de vidrio o
metal (en un encoder lineal). La luz de un LED brilla a través del disco o tira sobre
uno o más fotodetectores, que produce el suministrador del encoder. Un encoder
de incremento tiene una o más de estas pistas, mientras que un encoder absoluto
tiene varias pistas como bits de salida.
Encoders Magnéticos La tecnología magnética es muy resistente al polvo, grasa,
humedad, y a otros contaminantes comunes en los ambientes industriales, así
como a los golpes y vibraciones. Existen varios tipos de sensores magnéticos. Los
sensores de reluctancia variable detectan cambios en el campo magnético
causado por la presencia o movimiento de un objeto ferromagnético. El sensor
rotatorio de reluctancia variable más sencillo, comúnmente llamado magneto
recolector, consiste en un carrete enrollando un imán permanente. Este genera un
pulso de voltaje cuando un diente de engrane se mueve ante este. Fuerte, seguro,
barato, este sensor se utiliza en la mayoría de las veces para medir la velocidad,
ya que no trabaja a menos que el objeto se este moviendo ante la cara del sensor
cerca de unas 180 pulgadas por segundo o más rápido
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Codificación Incremental Los encoders de incremento proveen un número
específico de pulsos equitativamente espaciados por revolución (PPR) o por
pulgada o milímetro de movimiento lineal. Se utiliza un solo canal de salida para
aplicaciones donde el sentido de la dirección de movimiento no es importante
(unidireccional). Donde se requiere el sentido de dirección, se utiliza la salida de
cuadratura (bidireccional), con dos canales de 90 grados eléctricos fuera de la
fase; el circuito determina la dirección de movimiento basado en la fase de
relación entre ellos. Esto es útil para procesos que se pueden revertir, o para
mantener la posición de red cuando se encuentra inmóvil u oscilando
mecánicamente. Por ejemplo, la vibración de la maquina mientras este detenido
podría ocasionar que un encoder unidireccional produzca una corriente de pulsos
que serían contados erróneamente como movimiento. El controlador no sería
engañado cuando se utilice la cuadratura de conteo. Cuando se requiere más
resolución, es posible para el contador computar los márgenes de dirección y
rastreo de la serie de pulsos de un canal, el cual duplica (x2) el número de pulsos
contados para una rotación o pulgada de movimiento. Al contar ambos márgenes
de dirección y de rastreo de ambos canales darán una resolución x4.
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Codificación Absoluta Un encoder absoluto genera mensajes digitales lo cual
representa la posición actual del encoder, así como su velocidad y dirección de
movimiento. Si la energía se pierde, su salida será corregida cada vez que la
energía sea reestablecida. No es necesario ir a una posición referencial como con
los encoders de tipo incremental. Los transistores eléctricos pueden producir
únicamente errores de datos transitorios, usualmente muy breve como para
afectar la dinámica de un control de sistema.
3.16 PLC.
Son las siglas del Controlador Lógico Programable. Es el cerebro de un sistema
de control, se trata de un dispositivo comercial con entradas y salidas estándares
al que se le carga un programa diseñado por un usuario con el objetivo de cumplir
con una función de control de una máquina o de un proceso.
Un PLC puede ser compacto o modular: uno compacto es aquél que cuenta con
CPU, entradas/salidas, interfaz de comunicación y hasta la fuente de alimentación
dentro de un único gabinete o carcasa. Generalmente tienen bajas prestaciones y
una expansión de entradas y salidas limitada.
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Los PLC modulares permiten armar el dispositivo de control a medida de las
necesidades, ya que se puede ensamblar la cantidad necesaria de módulos
entradas-salidas, la CPU más adecuada y las interfaces y la fuente de
alimentación de la capacidad adecuada
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La estructura de un PLC se representa mediante el siguiente diagrama de bloques:
Tal como se muestra en el diagrama en bloques, un PLC está formado por una
CPU central (procesador y memoria), está alimentado por una fuente de tensión
continua (normalmente de 24Vcc), y necesita conectarse con sensores y
actuadores. Usualmente se comunica con interfaces de diálogo y comunicación
como teclados, pantallas alfanuméricas o gráficas, pantallas táctiles, etc., y
cualquier otro dispositivo que responda a la descripción de “interfaz hombre-
máquina” (HMI). La fuente de alimentación de 24Vcc que necesita para funcionar
un PLC puede ser interna en el bloque de la CPU (CPU con alimentación directa
de 220Vca), o externa por una fuente específica (para CPU con alimentación de
24Vcc). Cada fabricante de PLC ofrece fuentes de alimentación especiales,
aunque también se consiguen genéricas. En cualquier caso hay que optar por una
de capacidad adecuada ya que además de la CPU y los módulos, normalmente
alimenta también los sensores y actuadores del sistema. Tanto las entradas como
las salidas de un PLC pueden ser digitales y analógicas. Las entradas digitales
generalmente son configurables (referencia interna positiva o negativa, NPN o
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PNP), siempre en 24Vcc. La configuración puede ser por hardware o por
software, e incluso vienen de funcionamiento dual.
3.17 CONTROL PID.
La estructura de un controlador PID es simple, aunque su simpleza es también su
debilidad, dado que limita el rango de plantas donde pueden controlar en forma
satisfactoria (existe un grupo de plantas inestables que no pueden estabilizadas
con ningún un miembro de la familia PID). En este capítulo estudiaremos los
enfoques tradicionales al diseño de controladores PID. Consideremos un lazo de control de una entrada y una salida (SISO) de un grado
de libertad:
Los miembros de la familia de controladores PID, incluyen tres acciones:
proporcional (P), integral (I) y derivativa (D). Estos controladores son los
denominados P, I, PI, PD y PID. • P: Acción de control proporcional, da una salida del controlador que es
proporcional al error, es decir: u(t) = KP.e(t),que descripta desde su función
transferencia queda:
Donde Kp es una ganancia proporcional ajustable. Un controlador proporcional
puede controlar cualquier planta estable, pero posee desempeño limitado y error
en régimen permanente (off-set).
• I: Acción de control integral: da una salida del controlador que es proporcional
al error acumulado, lo que implica que es un modo de controlar lento.
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La señal de control u(t) tiene un valor diferente de cero cuando la señal de error
e(t) es cero. Por lo que se concluye que, dada una referencia constante, o
perturbaciones, el error en régimen permanente es cero.
• PI: acción de control proporcional-integral, se define mediante
Donde Ti se denomina tiempo integral y es quien ajusta la acción integral. La
función de transferencia resulta:
Con un control proporcional, es necesario que exista error para tener una acción
de control distinta de cero. Con acción integral, un error pequeño positivo siempre
nos dará una acción de control creciente, y si fuera negativo la señal de control
será decreciente. Este razonamiento sencillo nos muestra que el error en régimen
permanente será siempre cero. Muchos controladores industriales tienen solo
acción PI. Se puede demostrar que un control PI es adecuado para todos los
procesos donde la dinámica es esencialmente de primer orden. Lo que puede
demostrarse en forma sencilla, por ejemplo, mediante un ensayo al escalón.
• PD: Acción de control proporcional-derivativa, se define mediante:
Donde Td es una constante de denominada tiempo derivativo. Esta acción tiene
carácter de previsión, lo que hace más rápida la acción de control, aunque tiene la
desventaja ´ importante que amplifica las señales de ruido y puede provocar
saturación en el actuador. La acción de control derivativa nunca se utiliza por si
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sola, debido a que solo ´ es eficaz durante periodos transitorios. La función
transferencia de un controlador ´ PD resulta:
Cuando una acción de control derivativa se agrega a un controlador proporcional,
permite obtener un controlador de alta sensibilidad, es decir que responde a la
velocidad del cambio del error y produce una corrección significativa antes de que
la magnitud del error se vuelva demasiado grande. Aunque el control derivativo no
afecta en forma directa al error es estado estacionario, añade amortiguamiento al
sistema y, por tanto, permite un valor más grande que la ganancia K, lo cual
provoca una mejora en la precisión en estado estable.
PID: Acción de control proporcional-integral-derivativa, esta acción combinada
reúne las ventajas de cada una de las tres acciones de control individuales. La
ecuación de un controlador con esta acción combinada se obtiene mediante:
Y su función transferencia resulta:
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3.18 SENSOR FOTOELÉCTRICO.
Un sensor fotoeléctrico es un dispositivo que detecta la presencia o alguna
característica en particular de un objeto mediante luz (visible o no visible). Se
pueden aplicar para detectar presencia, tamaño, color, brillo de objetos.
VENTAJAS
1. Detección de objetos sin necesidad de contacto - Detección sin tener efecto
sobre los objetos 2. Alta velocidad de respuesta - Detección de objetos a alta velocidad
3. Amplio rango de detección - Distancia máxima de detección 2m, 5m, 20m
4. Baja influencia a campos magnéticos - Detectan objetos usando luz
5. Detección de objetos pequeños - Diámetro menor a 1mm (fibra óptica)
Los sensores fotoeléctricos pueden clasificarse dentro de tres categorías
dependiendo de la forma en la que detectan los objetos.
Detectan al objeto midiendo la diferencia de intensidad de la luz que se emite el
emisor y la que llega al receptor
Retro reflectivo (reflex, con reflector)
Usa un espejo especial (reflector) con alta reflectividad para medir y comparar la
diferencia de cantidad de luz emitida con la luz recibida a través del espejo. En el
mismo cuerpo se encuentra el emisor y el receptor
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Difuso Reflectivo, Detecta recibiendo directamente la luz reflejada del objeto. En
el mismo cuerpo se encuentra el emisor y el receptor.
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IV. PLANTEAMIENTO DE TRABAJO EN HORNO VITRIFICADO.
La línea de producción solo de la etapa de pintado y vitrificado se realizan
mediante las siguientes etapas.
4.1 OPERACIÓN DE LA LINEA.
1. Línea Plana.
a. Área de Carga
b. Área de Corte y Pulido.
c. Área de Serigrafía lado Inner
d. Área de Serigrafía Lado Outer
e. Horno Vitrificado
f. Horno Secado Plata
g. Área de Empalme
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Nuestro trabajo se desarrolla en la mejora realizada en el sistema de vitrificación
de vidrio, para ello pasaremos a describir el funcionamiento del mismo.
4.2 HORNO VITRIFICADO.
El sistema de Vitrificado esta formado por 02 Subsistemas.
1. Sistema de Calentamiento.
2. Sistema de Transporte.
4.2.1 SISTEMA CALENTAMIENTO
Sistema de Calentamiento, el horno está formado por 07 cabinas de
calentamiento y 02 Transportadores de Enfriamiento. Detalle de las cabinas
a. Cabina 01, formada por 48 resistencias y 48 termocuplas, distribuidas en la
parte superior (24) e inferior (24).
b. Cabina 02, formada por 48 resistencias y 48 termocuplas, distribuidas en la
parte superior (24) e inferior (24).
c. Cabina 03, formada por 48 resistencias y 48 termocuplas, distribuidas en la
parte superior (24) e inferior (24).
d. Cabina 04, formada por 24 resistencias y 24 termocuplas, distribuidas en la
parte superior.
e. Cabina 05, formada por 16 resistencias y 16 termocuplas, distribuidas en la
parte superior.
f. Cabina 06, formada por 16 resistencias y 4 termocuplas, distribuidas en la
parte superior.
g. Cabina 07, formada por 16 resistencias y 4 termocuplas, distribuidas en la
parte superior.
h. Transportador de Enfriamiento 1.
i. Transportador de Enfriamiento 2.
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4.2.2 SISTEMA DE TRANSPORTE
Sistema de Transporte, constituido por.
a. Motor de Transporte1, incluye Cabina 1, 2 y 3.
b. Motor de Transporte2, incluye Cabina 4, 5, 6 y 7.
c. Motor de Transporte3, transportador enfriamiento 1.
d. Motor de Transporte4, transportador enfriamiento 2.
Vista superior
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Vista lateral izquierda.
Panel de Control de temperatura – fabricación china
Para que pueda vitrificar el vidrio dentro del horno, las cabinas tienen que tener un
seteo de temperatura definida para cada formato de vidrio, por lo cual primero
deberá calentar el vidrio y luego bajar la temperatura para lograr pasar a la
temperatura ambiente.
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1 2 3 4 5 6 7
Numero de cabinas (07)
La tendencia de la temperatura según parámetros del proceso tiene la siguiente
forma dentro de las cabinas.
La velocidad del transporte del vidrio dentro del horno influye bastante para el
proceso de vitrificación.
4.3 INCONVENIENTES ANTES DE LA MEJORA.
Luego de pasar vidrio dentro del horno, nos dimos cuenta de varios problemas
que indico a continuación.
1. Mala Vitrificación.
2. Up Time bajo.
3. Rotura de Vidrios constantes.
Ante estos grandes inconvenientes teníamos que realizar un plan de trabajo,
después de una reunión con el grupo de mantenimiento, control, procesos y
producción, logramos indicar cuales serían los puntos críticos que deberíamos
atacar.
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1. Lograr ganar más temperatura en las 03 primeras cabinas dentro del
transcurso del horno.
2. El delta de temperatura entre cabina y cabina no debería ser tan grande
porque la consecuencia era la rotura de vidrio.
3. El seteo de temperatura y potencia era manipulada por los operadores por
lo que la curva de calentamiento para el vidrio no era el más óptimo.
4. El cambio de algunos parámetros dentro del horno no era configurable en el
modo automático.
5. El cambio y/o aumento de las recetas estaba limitado.
6. El control del horno estaba manejado por un sistema de PC y PLC
compacto.
Para el punto 1 intentamos aumentar la temperatura pero sin ningún logro, porque
prácticamente el vidrio no salía bien vitrificado, por lo que decidimos realizar un
movimiento oscilante dentro de las cabinas 1,2 y 3, con la finalidad de no
aumentar la temperatura dentro de las cabinas pero si al vidrio.
4.4 PLANTEO DE MEJORA
Para mejorar el proceso decidimos realizar las siguientes actividades.
1. Migración de toda la etapa de control a PLC, con ello obtendríamos.
a. Control automático de temperatura.
b. Control sobre el sistema de transporte.
c. Lectura online de las termocuplas para un buen análisis del proceso.
d. Adicionar nuevas recetas y nuevos formatos.
2. Aumentar un Ventilador en las cabinas 6 y 7 que esta la etapa de
enfriamiento del vidrio, a cargo de área de mantenimiento.
3. Cambio de rodillos, esta etapa de cambio estaba encargada por el área de
producción.
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4.5 DESARROLLO DE LA MEJORA CON PLC.
Para el cambio de control del PLC presentamos el siguiente Gantt del proyecto.
4.5.1 DIMENSIONAMIENTO DE PLC Y MÓDULOS.
Definimos realizar la migración con PLC de la marca Allen Bradley, definimos la
cantidad de IO´s, tipo de control, filosofía de control del proceso.
Los módulos que se solicitó fueron los siguientes.
- 01 PLC Controllogix.
- 04 Módulos de 32 Salidas Discretas.
- 01 Modulo de 32 Entradas Discretas.
- 02 Modulo de 16 Entradas Análogas.
- 02 Modulo de 16 Salidas Análogas.
- 06 Módulos de 08 Termocuplas
- 03 Módulos de 02 Encoder.
- 01 PanelView.
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Control de resistencias.
Control de variadores.
43
Planos de Nuevo Tablero donde alberga el PLC y Módulos de Control. Anexo
Dimensiones y Ubicación de Equipos de Control
Red Ethernet PLC y Panelview
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45
4.5.2 ETAPA DE CREACIÓN DE PROGRAMA DE CONTROL.
Para desarrollar el programa se realiza con el software Studio5000 y FTView.
Se planeó las siguientes actividades.
1. Labores en PLC.
a. Creación de Módulos de PLC.
b. Creación de Rutinas.
c. Direccionamiento de Entradas y Salidas.
d. Creación de Control de Conveyor Entrada.
e. Creación de Control de Transporte de Cabinas 1,2 y 3.
f. Creación de Control de Transporte de Cabinas 4, 5, 6.
g. Creación de Control de Conveyor 6 y 7.
h. Creación de Comunicación con los demás PLC de la Línea.
i. Creación de Recetas.
j. Creación de Etapa de Alarmas.
k. Creación de Control PID Cabina 1 a 7.
2. Labores en HMI
a. Creación de Pantallas de Control de Conveyor.
b. Creación de Pantallas de Control de Temperatura.
c. Creación de Pantalla de Alarmas.
d. Conexión con PLC.
e. Creación de Pantalla de Parámetros de Receta.
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3. Conexión con Scada.
a. Enlace de comunicación con PLC.
b. Creación de Pantallas de monitoreo.
c. Uso de Red Vlan.
Desarrollo paso a paso.
1. Creación de Módulos de PLC.
a. Se crea un nuevo proyecto en el software Studio5000.
b. Se crea los módulos en el proyecto.
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c. Se ingresa uno a uno los módulos.
d. Creación de Subrutinas.
En esta parte las rutinas se crean indicando a que unidad pertenecen
para una fácil búsqueda.
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e. Creación de tags.
La creación de los tags se realiza mediante la propiedad DATATYPES
que nos brinda Rslogix que es la creación de nuestro propio tag, es decir
el usuario crea los tags como mejor le convenga.
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f. Creación de Subrutinas.
g. Direccionamiento de Entradas y Salidas.
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h. Creación de Programa de Control Conveyor de Entrada.
Para el control se definió el tipo de mando que se debería tener con equipos en
línea, el cual se propuso permisivos de arranque e Interlock (condiciones de
parada de equipos).
Las condiciones para el conveyor de entrada son los siguientes.
A continuación los interlocks que son condiciones de parada de los equipos.
Esta forma de programar nos ayudara bastante para mantener un orden en la
programación de todos los equipos.
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i. Control de Transporte en cabina 1, 2 y 3.
Según lo indicado anteriormente, este transporte deberá tener una
oscilación de vaivén con la finalidad que el vidrio tenga mayor ganancia
de temperatura.
El número de oscilaciones del vidrio dentro del Horno dependerá del
formato del vidrio.
La siguiente fórmula para el cálculo de número de oscilaciones, depende
de los siguientes parámetros.
o deV: Distancia entre Vidrios.
o dRet: Distancia de retroceso.
o dV: Distancia de Vidrio.
o N: Numero de Oscilaciones permitidas.
o dCab: Distancia de Cabina 1, 2 y 3.
Por lo tanto el número de vidrio dentro de las Cabinas 1, 2 y 3 están
determinadas por el número de oscilaciones.
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Entonces dependeremos de la distancia para todo el recorrido del vidrio dentro del
horno, y eso lo lograremos mediante la instalación de un encoder.
Elegimos encoder incremental, que tiene las siguientes características.
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Conexionado eléctrico encoder.
El Modulo interfaz con nuestro PLC es el 1756-HSC
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Añadir el modulo dentro del RsLogix 5000.
La configuración del encoder dentro del programa se realiza por cada canal.
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Los tags que se muestran dentro del programa son:
Programa que lee el valor del contador.
Reseteo de Contador.
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j. Creación de Control de Transporte de Cabinas 4, 5, 6
El control del transporte de estas cabinas es solo una dirección que
recibe los vidrios de las 03 primeras cabinas que en algunos formatos
tiene oscilación y en otras no.
Rutina de control.
k. Creación de Control de Conveyor 6 y 7.
El control del transporte de estas cabinas es solo una dirección que
recibe los vidrios de las cabinas 4 y 5.
La velocidad indicada mediante la receta dentro del control
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l. Creación de Comunicación con los demás PLC de la Línea.
EL PLC del horno se comunica con 02 PLC vía Ethernet / IP mediante
una red VLAN.
Dirección IP Horno: 10.52.54
Dirección IP Printer 2: 10.52.5.61
Dirección IP Salida Vitrificado: 10.52.5.121 Configuración
de Equipo Ethernet dentro del Programa.
Configuración en el árbol del proyecto.
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Arquitectura de Red, donde se muestra la via de comunicación Ethernet entre
el PLC del Horno, PLC Printer 2 y Salida de Vitrificado.
m. Creación de Recetas
Las recetas se han creado con la intención que se guarde en variables
tipo ARRAY.
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La receta incluye los valores de los parámetros para cada formato de vidrio.
Como Distancia entre vidrios, Distancia de Vidrio, Distancia Retroceso, Seteo de
temperatura, etc.
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n. Control PID.
El control PID para cada cabina se realiza mediante la siguiente rutina, en control
manual y automatico.
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Los parámetros dentro del Bloque PID.
Tendencia de Temperatura Cabina 1.
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4.5.3 ETAPA DE CREACIÓN DE PANTALLAS.
Labores en HMI
a. Creación de Pantallas de Control de Conveyor.
Para crear las pantallas que interactúan con el operador se
realizaron con el software Factory Talk View.
i. Creación de Pantallas dentro de FTView.
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ii. Existe las siguientes pantallas.
1. Principal.
2. Control de Conveyor independientemente.
3. Recetas de transporte.
4. Recetas de calentamiento.
5. Tendencias.
6. Alarmas.
7. Configuración de Parámetros.
8. Visualización de Línea, etc.
b. Creación de Pantallas de Control de Temperatura.
El control de la temperatura de cada cabina se ha realizado por
zonas, aún falta migrar las 03 primeras cabinas, mientras las
demás lo controla el PLC.
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Podemos setear la temperatura para cada zona de la cabina y cada tipo
de formato de vidrio.
Además también te brinda la posibilidad de modificar la potencia de la
resistencia, según para cada tipo de formato.
c. Creación de Pantalla de Alarmas.
La pantalla de Alarmas ayuda a identificar rápidamente un evento y
actuar de acuerdo a la alarma activada.
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Visualización de Alarmas.
d. Creación de Pantalla de Parámetros de Receta.
Las recetas se ingresan mediante la siguiente pantalla, el
usuario que puede modificar es el personal de procesos.
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Los parámetros de cada tipo formato.
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V. Conclusiones realizadas después de la Mejora.
Después de realizar el trabajo mencionado anteriormente hemos
mejorado en los siguientes puntos.
1. Mala Vitrificación. Se mejoró en un 60%. Gracias al control de vaivén en
las cabinas 1, 2 y 3.
Se logró ganar temperatura en el vidrio, para que pueda vitrificar de acuerdo a
las especificaciones del proceso.
Con la inclusión de este control los operadores pueden elegir si van en un
solo sentido o se dirigen en vaivén en las cabinas 1, 2 y 3. Por lo cual el Yield está arriba del 95% que es muy buen aporte a nuestra planta.
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2. Up Time bajo, mejorando la vitrificación del vidrio y teniendo el control
de las velocidades y temperatura, el up time de producción se elevó de
45Vidrios/hora a casi 60 Vidrio/hora. Moviéndose el cuello de botella a
otros equipos.
3. Rotura de Vidrios constantes. La rotura de los vidrio bajo enormemente,
debido a que mejoramos la etapa de vitrificación y logramos hallar el
seteo de temperatura para cada formato de vidrio, entonces la rotura
baja y la intervención del operador también.
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VI. RECOMENDACIONES
Tenemos muchos puntos por mejorar como:
1. Aún nos falta migrar las Termocuplas de las 3 primeras cabinas con el PLC,
esto lo planificaremos para migrar uno a uno y en compañía de personal de
procesos verificar su buen funcionamiento.
2. Instalación de Pirómetros para monitorear la temperatura del vidrio dentro de
todo el recorrido del horno. Esto ayudaría significativamente para acercarnos a
la temperatura ideal que deberá tener cada cabina de acuerdo a cada formato
y los agentes externos como las estaciones del año.
3. Verificar el ahorro de energía que podemos ganar, para ello propondremos
realizar una nueva receta de temperatura cuando no se utilice el horno, con
ayuda de medidores de energía podremos monitorear la variación de
energía en el horno.
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VII. BIBLIOGRAFIA
I. AGP Peru SAC, Empresa dedicada manipulación vidrios [sitio web]
II. Tesla – Model S3 [sitio web]
III. Proceso de Vitrificación – Teoría.
V. Aplicaciones con Encoders [web]
VI. Termocuplas [web] VII. http://literature.rockwellautomation.com/idc/groups/literature/documents/um/
viewme-um004_-en-e.pdf VIII. http://literature.rockwellautomation.com/idc/groups/literature/documents/um/
1756-um007_-en-p.pdf IX. http://literature.rockwellautomation.com/idc/groups/literature/documents/td/1
756-td001_-en-p.pdf
X. http://literature.rockwellautomation.com/idc/groups/literature/documents/um/
1756-um540_-en-p.pdf
71
XI. ANEXOS.
1. Información Técnica Encoder.
72
2. Módulo PLC
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3. Modulo Ethernet.
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4. Módulo Termocupla.
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