Reporte Final Residencias

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE ORIZABA INGENIERÍA ELECTRÓNICA REPORTE FINAL DE RESIDENCIAS PROFESIONALES EXTERNAS TEMA: REINGENIERÍA EN PRECALENTADOR APLICANDO PLC. LUGAR DE REALIZACIÓN: “ORISERVICIOS DE MANUFACTURA, S.A.DE C.V.” PRESENTA: ALVARO MEZA ALVAREZ NO. DE CONTROL: 05010915 ASESOR EXTERNO: ING.ANTONIO DE PAOLA CID ASESOR INTERNO: M.C. ENRIQUE ALEJANDRO CUELLAR CORTES

ORIZABA VER; A 26 DE JUNIO DEL 2012

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INDICE INTRODUCCION…………………………………………………………………………….7 Planteamiento del problema………………………………………………………………….7 Justificación…………………………………………………………………………………....7 Objetivo general…………………………………………………………………………........8 Objetivos específicos…………………………………………………………………………..8 CAPITULO I. GENERALIDADES……………………………………………………........9 1.1Antecedentes de la empresa……………………………………………………………….9 1.2 Descripción del área en la que participo………………………………………………..11 1.3 Problemas a resolver……………………………………………………………………..13 1.4 Actividades realizadas……………………………………………………………….......13 1.5 Alcances y limitaciones………………………………………………………………......14 CAPITULO II. MARCO TEORICO……………………………………………………….17 2.1 Definiciones básicas………………………………………………………………….......17 2.2 Pasos para crear una solución de automatización. ……………………………….......21 2.3 Controlador Lógico Programable (Antecedentes Históricos)…………………….......31 2.4 Principios de operación………………………………………………………………….31 2.5 Arquitectura detallada de un controlador lógico programable S7-300 marca siemens………………………………………………………………………………………..33 2.6 Direccionamiento de entrada/salida del plc (byte y bit)……………………………….36 2.7 Programación en step7 (KOP)…………………………………………………………..37 2.8 Elementos comunes de lenguaje KOP (Esquema de contactos)………………………38 2.9 Software y entorno del step7…………………………………………………………….41 CAPITULO III APLICACIÓN……………………………………………………………..56 3.1 Estudio de manual y diagramas eléctricos……………………………………………..56 3.2 Evaluación de materiales y equipos a implementar……………………………….......57 3.3 Diseño de tablero……………………………………………………………………........60

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3.4 Distribución de elementos en tablero…………………………………………………...61 3.5 Presentación final de tablero………………………………………………………........63 3.6 Elaboración de programa……………………………………………………………….65 3.7 Elaboración de nuevos diagramas eléctricos…………………………………………..67 CAPITULO IV RESULTADOS………………………………………………………........68

INDICE DE FIGURAS Figura 1.1 Planta TYASA Orizaba………………………………………………………….9 Figura 1.2 Patio chatarra materia prima inicial………………………………………........9 Figura 1.3 Almacén de palanquilla………………………………………………………….10 Figura 1.4 Planta de derivados……………………………………………………………...10 Figura 1.5 Diagrama de los departamentos en los que participó el residente……………11 Figura 1.6 DTI del pre-calentador de cuchara horizontal………………………………...12 Figura 2.1 Componentes que intervienen en un sistema…………………………………..17 Figura 2.2 Sistema de control……………………………………………………………….17 Figura 2.3 Sistema de control lazo cerrado………………………………………………...18 Figura 2.4 Elementos de un lazo de control………………………………………………..19 Figura 2.5 Oscilación de amplitud en un sistema………………………………………….19 Figura 2.6 Señal analógica, evento continuo……………………………………………….20 Figura 2.7 Secuencia de una señal digital…………………………………………………..20 Figura 2.8 Pasos para elaborar una solución autómata…………………………………...21 Figura 2.9 Subdivisión del proceso en tareas y área……………………………………...21 Figura 2.10 Definición de áreas en base a un proceso……………………………………..22 Figura 2.11 Listado de entradas y salidas…………………………………………………..26 Figura 2.12 Entradas y salidas del bloque de motor……………………………………….27 Figura 2.13 Entradas/salidas de válvula………………………………………………........27 Figura 2.14 Definición de elementos en panel de mando………………………………….29

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Figura 2.15 Esquema de configuración de proceso industrial…………………………….30 Figura 2.16 Controlador lógico programable (PLC)………………………………………32 Figura 2.17 Arquitectura típica de un PLC………………………………………………...32 Figura 2.18 Ubicación de elementos que conforman un PLC……………………………..34 Figura 2.19 Numeración de entradas y salidas configurable……………………………..34 Figura 2.20 Entrada de una señal del PLC………………………………………………...35 Figura 2.21 Salida de una señal al PLC…………………………………………………….35 Figura 2.22 Direccionamiento de entras y salidas en un PLC…………………………….36 Figura 2.23 Ejemplo de segmento en esquema de contactos………………………….......37 Figura 2.24 Contacto abierto………………………………………………………………..38 Figura 2.25 Contacto cerrado………………………………………………………….......38 Figura 2.26 Bobina…………………………………………………………………………...38 Figura 2.27 Ejemplo de contador…………………………………………………………...39 Figura 2.28 esquema de un temporizador………………………………………………….39 Figura 2.29 Inicio del administrador simatic………………………………………….......41 Figura 2.30 Realizar un proyecto desde el asistente……………………………………….41 Figura 2.31 Iniciar un proyecto por medio del asistente…………………………………..42 Figura 2.32 Selección y características de una CPU……………………………………….42 Figura 2.33 Selección de Bloques de organización y lenguaje de programación………...43 Figura 2.34 Asignación de nombre a un proyecto…………………………………………43 Figura 2.35 Selección de ruta para guardar un proyecto………………………………….44 Figura 2.36 Aspecto de administrador Simatic configurado……………………………...44 Figura 2.37 Activación de simulador……………………………………………………….45 Figura 2.38 Opciones básicas del simulador……………………………………………….45 Figura 2.39 Configuración del simulador……………………………………………….....46 Figura 2.40 Creación de subrutina FC……………………………………………………..47 Figura 2.41 Selección de lenguaje para bloque FC………………………………………..47 Instituto Tecnológico de Orizaba

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Figura 2.42Vista de modulo FC1 creado………………………………………………......48 Figura 2.43 Selección de elementos para editar y guardar programa……………….......48 Figura 2.44 Aplicación para editar y guardar bloque OB1……………………………….49 Figura 2.45 Transferencia de módulos a PLC desde administrador……………………..49 Figura 2.46 Transferencia de programa a PLC desde editor……………………………..50 Figura 2.47 Visualización del estado FC1 en estado Run……………………………………………………………………………………………50 Figura 2.48 pestañas para visualizar diferentes opciones…………………………...…….51 Figura 2.49 Aplicación para visualizar tabla de variables………………………………...51 Figura 2.50 Asignación de propiedades a tabla de variables……………………………...52 Figura 2.51 Selección en símbolo para editar tabla de variables…………………………52 Figura 2.52 Asignación de elementos a visualizar…………………………………………53 Figura 2.53 Configuración del puerto de comunicación…………………………………..53 Figura 2.54 Selección del puerto serie conectado………………………………………….54 Figura 3.1 Antiguo diagrama eléctrico……………………………………………………..56 Figura 3.2 Ubicación de elementos en PLC………………………………………………...57 Figura 3.3 Imagen de guardamotores eléctricos…………………………………………...57 Figura 3.4 Imagen de contactor……………………………………………………………..58 Figura 3.5 Protección bimetálica……………………………………………………….......58 Figura 3.6 Pulsadores eléctricos…………………………………………………………….59 Figura 3.7 Lámparas piloto………………………………………………………………....59 Figura 3.8 Aspecto físico de tablero……………………………………………………......60 Figura 3.9 Imagen a escala de tablero…………………………………………………......60 Figura 3.10 Diseño para distribuir elementos en parte frontal…………………………..61 Figura 3.11 Diseño para distribuir elementos en parte interior……………………….....62 Figura 3.12 Tablero anterior parte interna……………………………………………......63 Figura 3.13 Tablero actual parte interna………………………………………………….64

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INDICE DE TABLAS Tabla 2.1 Ejemplo para asignar 4 áreas dentro de un proceso……………………….......23 Tabla 2.2 Descripción de bombas de alimentación………………………………………...24 Tabla 2.3 Descripción de válvulas de entrada y alimentación…………………………….24 Tabla 2.4 Descripción del motor agitador………………………………………………….25 Tabla 2.5 Descripción de la válvula de salida………………………………………….......25 Tabla 2.6 Descripción del interruptor de nivel…………………………………………….26 Tabla 2.7 Parámetros de contactores……………………………………………………….39 Tabla 2.8 Descripción de los diferentes temporizadores…………………………………..40 Tabla 2.9 Solución de problemas……………………………………………………….......54 Tabla 2.10 Solución de problemas…………………………………………………………..55 Tabla 3.1 Estándares de AWG……………………………………………………………...59

INDICE DE GRAFICAS Grafica 4.1 Comparativa de elementos utilizados……………………………………........69 Grafica 4.2 Comparativa en fallas con tablero anterior y actual…………………….......69 Grafica 4.3 Comparativa de tiempo empleado en fallas con tablero anterior y actual………………………………………………………………………………………….70 CONCLUSIONES.…………………………………………………………………………..71 BIBLIOGRAFIA…………………………………………………………………………….73 ANEXO A…………………………………………………………………………………….74 ANEXO B…………………………………………………………………………………….91

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INTRODUCCION Planteamiento del problema. El proyecto se enfoca en la optimización de un proceso específico mediante la elaboración de un nuevo tablero de control integrando un Controlador Lógico Programable (PLC), sustituir el amplio sistema eléctrico que utilizaba anteriormente, así como componentes innecesarios. Se realizará un programa de manera concisa y clara el cuál será cargado al (PLC), de esta manera se optimiza el funcionamiento del equipo, mediante un sistema

reducido de fácil

entendimiento, un menor margen de fallas, una fácil identificación ante alguna de ellas, como su pronta resolución. Se realizaran nuevos diagramas eléctricos con datos técnicos del equipo actual y nuevo. Claramente se observara el beneficio ante la reingeniería de esta máquina como ahorro en mantenimiento, cambios de refacciones, consumo de gas y aprovechamiento de tiempo en producción.

Justificación. En base al análisis del problema se determina optimizar el proceso mediante la elaboración de un nuevo tablero de control. Por medio de una investigación se opta el implementar un controlador lógico programable (PLC), se evaluarán sus diferentes capacidades como son: sencilla integración en diversos procesos, sistema reducido, opciones múltiples de comunicación, fácil programación, bloques especiales incluidos (función, organización, pid) análisis y solución de fallas entre otros. Se realizará un estudio de los diagramas eléctricos anteriores para determinar los cambios convenientes al integrar los nuevos elementos, elaborando nuevos diagramas aplicando los estándares y normas requeridos. Se evaluaran resultados en cuanto aprovechamiento de recursos, disminución en costos, tiempo de operación y seguridad.

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Objetivo general. El objetivo principal de este proyecto es el de optimizar una parte del proceso aplicando la reingeniería al elaborar un nuevo tablero de control para el Pre-calentador Horizontal de cuchara, actualmente consta de un sistema eléctrico de funcionamiento antiguo el cual será remplazado mediante la integración de un PLC para obtener un sistema reducido de óptimo desempeño y gran resultado.

Objetivos específicos.  Sustituir sistemas obsoletos  Implementar tecnología actualizada.  Elaborar una programación concisa y de fácil entendimiento.  Reducir el número de fallas.  Mejorar el sistema de detección de fallas.  Ahorro de energía.  Ahorro de refacciones  Cumplir las demandas ante las normas de calidad.

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CAPITULO I. GENERALIDADES. 1.1 Antecedentes de la empresa. A principios de los 80’s un grupo de inversionistas visionarios, concretaron su decisión para la creación de una industria que fortaleciera el desarrollo regional, apartara tecnología y abasteciera las necesidades de un mercado cada vez más claro y presente, por lo que en 1982 da inicio el proyecto siderúrgico Talleres y Aceros ahora Oriservicios de manufactura, la figura 1.1 muestra la planta en sus inicios; concretándose en el año 1985 la puesta en marcha para la producción de varilla corrugada TA-42 en la planta Orizaba.

Figura 1.1 Planta Oriservicios de manufactura antes (TYASA).

En el año 1993 Oriservicios de manufactura se convierte en una Minimill ó Miniaceria, termino con el que se les conoce a las empresas siderúrgicas que parten de chatarra como materia prima inicial (figura1.2 patio de chatarra), con la introducción de su primer horno de arco eléctrico para el proceso de fundición.

Figura 1.2 Patio chatarra materia prima inicial.

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En el año de 1997 se adquiere un horno de afino para mejorar el proceso, también se modifica el molino de laminación pasando el desbaste de 5 a 7 pasos, dobladoras automáticas y adecuando las líneas para la producción de 2 hilos al mismo tiempo. La figura 1.3 muestra la palanquilla antes de pasar al proceso de desbaste.

Figura 1.3 Almacén de palanquilla.

En el año 2003 conforme a los planes de crecimiento de la empresa, se cambia el horno de fusión de capacidad de 45 toneladas a uno de 72 toneladas incrementando la capacidad de producción de palanquilla. En el año 2006 se instala una nueva nave para el molino de alambrón para su venta a clientes así como insumo para nuestro siguiente proceso de expansión. En el año 2007 se abre la planta de derivados, observada en la figura 1.4 dedicada a la elaboración de productos derivados del alambrón como son: malla electro-soldada, castillo electro-soldado, alambre recocido, clavo entre otros.

Figura 1.4 Planta de derivados.

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1.2 Descripción del área en la que participo. El proyecto fue realizado para el área de refractarios la cual cuenta con 2 pre-calentadores verticales, 2 horizontales y 2 tipo tundish. Esta área tiene como función el precalentamiento continuo de las ollas refractarias a una temperatura que aumenta de 100°C a 1200°C, evitando que residuos restantes se adhieran a la pared refractaria logrando dañarla. El continuo precalentamiento de la olla es fundamental ya que debe regresar al proceso de colación el cual vierte acero fundido dentro de ella. La elaboración del nuevo tablero de control para este proyecto fue en el departamento eléctrico el cuál consta de 2 supervisores eléctricos, 4 ingenieros electrónicos, 4 ingenieros eléctricos, personal técnico y ayudantes, este departamento tiene como función el desarrollo e implemento de nuevas tecnologías en planta, dar mantenimiento preventivo y correctivo así como la solución de fallas en campo.

Figura 1.5 Diagrama de los departamentos en los que participó el residente. A continuación se muestra el diagrama de tuberías e instrumentación (DTI) del pre-calentador de cuchara horizontal en el cuál se trabajará. En la parte inferior se observa la numeración y descripción de cada elemento el cuál es posible localizar con su respectiva numeración dentro de las esferas.

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Figura 1.6 DTI del pre-calentador de cuchara horizontal. Instituto Tecnológico de Orizaba

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1.3 Problemas a resolver durante la elaboración del proyecto. 

Aprobación de presupuesto para elaborar el proyecto.



Tiempo de espera para entrega de materiales solicitados.



Investigar funcionamiento, configuración y programación de plc.



Investigar funcionamiento de módulos de entradas y salidas digitales.



Investigar funcionamiento y configuración de servo-control.



Investigar funcionamiento de elementos de fuerza y control, así como determinar especificaciones requeridas para cada uno.



Investigar regulación y control de temperatura para el proceso.



Elaboración especifica de gabinete.



Simular funcionamiento y posibles fallos en equipo.



Migración de diagramas anteriores a nuevo manual y elaboración de nuevos diagramas eléctricos.



Elaborar manual de usuario.



Fecha de entrega de proyecto.

1.4 Actividades realizadas.  Planeación de proyecto.  Estudio de manuales y diagramas eléctricos.  Evaluación de nuevos elementos a implementar.  Cotización y requisición de materiales.  Investigar e implementar lazo de control requerido.  Investigar dispositivos de control que intervienen en proceso.  Armado de gabinete.  Distribuir de elementos en tablero.  Programación de plc en lenguaje (KOP)  Elaborar nuevos diagramas eléctricos.  Realizar pruebas.  Montaje de tablero. Instituto Tecnológico de Orizaba

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 Puesta en marcha del nuevo tablero.  Realizar ajuste y calibración de equipo.  Elaborar manual técnico para la empresa.  Capacitar a operador y proveer manual de usuario.  Dentro del departamento de mantenimiento eléctrico-electrónico: solución de fallas electrónicas, neumáticas, hidráulicas en los diferentes equipos del proceso.  Calibración de instrumentos (densímetros, flujo-metros magnéticos, transmisores de presión, báscula de transportador, transmisiones de nivel ultrasónico).  Documentación de actividades, calibraciones, elaboración de programas de MP y realización de listas de verificación (check-list).  Solución de fallas permisivas y parametrizar datos en los variadores de velocidad.  Mantenimiento a grúas puente y solución de fallas en planta.  Identificación de planos, montaje y conexión de equipo de instrumentación para nueva planta criogénica.

1.5 Alcances y limitaciones. Los alcances que se pueden obtener mediante la integración de un plc son la efectiva respuesta ante cualquier proceso ó trabajo, los materiales requeridos se reducen, eliminando costos al elaborar un presupuesto. Al elaborar un programa es posible simular manual ó automáticamente el proceso, observar el comportamiento y determinar modificaciones necesarias antes de cargarlo al plc. Mediante el cable PC-Adapter (PC/MPI-Cable), la comunicación entre PC y autómata es sencilla, logrando visualizar datos técnicos, específicos, configurar parámetros requeridos y direccionamiento de puertos. La detección de fallas se vuelve eficiente, al visualizar la ejecución del programa y la señalización en cada I/O digital se determina rápidamente un problema dentro del programa ó equipo de campo. En caso de quedar fuera de servicio el equipo, el autómata puede ser reutilizado en cualquier otro sistema sin problemas. Instituto Tecnológico de Orizaba

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Un plc tiene la capacidad para trabajar en conjunto con otros programas para la optimización de un proceso ejemplo: HMI (Human Machine Interface) y SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) Los alcances de un software HMI con un PLC son los siguientes. •

Monitoreo. Obtiene y muestra datos de la planta en tiempo real. Estos datos se pueden mostrar como números, texto o gráficos que permitan una lectura más fácil de interpretar.

•

Supervisión. Permite junto con el monitoreo la posibilidad de ajustar las condiciones de trabajo del proceso directamente desde la computadora.

•

Alarmas. Reconoce eventos excepcionales dentro del proceso y los reporta. Las alarmas son reportadas basadas en límites de control preestablecidos.

•

Control. Aplica algoritmos que ajustan los valores del proceso manteniendo estos valores dentro de ciertos límites. Control va mas allá del control de supervisión removiendo la necesidad de la interacción humana.

•

Históricos. Muestrea y almacena en archivos, datos del proceso a una determinada frecuencia. Este almacenamiento de datos es una poderosa herramienta para la optimización y corrección de procesos.

Los alcances de un Software de Supervisión y Control son los siguientes: •

Permitir una comunicación con dispositivos de campo, actualizar una base de datos “dinámica” con las variables del proceso, visualizar las variables mediante pantallas con objetos animados (mímicos).

•

Permite que el operador pueda enviar señales al proceso, mediante botones, controles ON/OFF, ajustes continuos con el mouse o teclado, supervisar niveles de alarma y alertar/actuar en caso de que las variables excedan los límites normales, almacenar los valores de la variables para análisis estadístico y/o control.

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•

Existen paquetes de desarrollo que están orientados a tareas HMI, estos se utilizan para desarrollar un HMI a medida del usuario. El usuario podrá re-programarlo si tiene la llave (software) para hacerlo. Ejemplos: FIX Dynamics, Wonderware, Factory Link, WinCC.

Los paquetes orientados HMI/SCADA facilitan las tareas de diseño de la siguiente manera: •

Incorporan protocolos para comunicarse con dispositivos de campo, tienen herramientas para crear bases de datos dinámicas, permiten crear y animar pantallas en forma sencilla, incluyen gran cantidad de librería de objetos para representar dispositivos de uso en la industria como: motores, tanques, indicadores, interruptores, etc.

Las limitantes dentro del proyecto es el tiempo de espera para el envió de material solicitado. Al ser un proyecto requerido de manera urgente se solicita realizar una optimización mediante un proceso de lazo abierto desperdiciando grandes posibilidades de ampliar el proyecto a mayor escala. Otro inconveniente es que requiere de una persona especializada y autorizada para su programación y mantenimiento. El autómata debe estar en condiciones ambientales apropiadas para evitar sufrir algún daño. El implementar esta tecnología incluye un mayor costo sobre todo en control de procesos sencillos ó pequeños.

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CAPITULO II. MARCO TEORICO. 2.1 Definiciones básicas. Sistema: Es la combinación de componentes que actúan conjuntamente y cumplen un determinado objetivo. En la siguiente figura se visualiza que el sistema consta de una entrada, perturbación externa y salida.

Figura 2.1 Componentes que intervienen en un sistema.

Variable de entrada: Es una variable del sistema tal que una modificación de su magnitud ó condición puede alterar el estado del sistema. Variable de salida: Es una variable del sistema cuya magnitud o condición se mide. Perturbación: Es una señal que tiende a afectar el valor de la salida de un sistema. Si la perturbación se genera dentro del sistema se la denomina interna, mientras que una perturbación externa se genera fuera del sistema y constituye una entrada. Sistema de control: Conjunto de dispositivos que actúan juntos para lograr un objetivo. En la figura 2.2 se observa un sistema de control y los componentes que intervienen en el. Sistemas de control en lazo abierto: Aquellos en los que la variable de salida (variable controlada) no tiene efecto sobre la acción de control (variable de control).

Figura 2.2 Sistema de control. Instituto Tecnológico de Orizaba

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Características: No se compara la salida del sistema con el valor deseado de la salida del sistema (referencia). Para cada entrada de referencia le corresponde una condición de operación fijada. La exactitud de la salida del sistema depende de la calibración del controlador. En presencia de perturbaciones estos sistemas de control no cumplen su función adecuadamente.

Sistema de control en lazo cerrado: Aquellos en los que la señal de salida del sistema (variable controlada) tiene efecto directo sobre la acción de control (variable de control). En presencia de perturbaciones tiende a reducir la diferencia entre la salida de un sistema y alguna entrada de referencia (Ver figura 2.3). Esta reducción se logra manipulando alguna variable de entrada del sistema, siendo la magnitud de dicha variable de entrada función de la diferencia entre la variable de referencia y la salida del sistema.

Figura 2.3 Sistema de control en lazo cerrado. Elementos de un lazo de control: Sistema a controlar, controlador, actuador (puede incluirse en el sistema a controlar), medidor: sensor mas transductor. Observamos en figura 2.5 estos elementos. Funciones de un lazo de control: Medir el valor de la variable controlada (medida y transmisión), detectar el error y generar una acción de control (decisión).

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Usar la acción de control para manipular alguna variable en el proceso de modo que tienda a reducir el error (manipulación).

Figura 2.4 Elementos de un lazo de control. Ventaja del control en lazo cerrado frente al control en lazo abierto: La respuesta del sistema se hace relativamente insensible a perturbaciones externas y a variaciones internas de los parámetros del sistema. Desventaja del control en lazo cerrado: Aparece el problema de la estabilidad, ya que si el controlador no está bien ajustado puede tener tendencia a sobre-corregir errores, que pueden llegar a producir en la salida del sistema oscilaciones de amplitud creciente como muestra la siguiente figura, llegando a dar inestabilidad al sistema.

Figura 2.5 Oscilación de amplitud en un sistema.

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Señales analógicas (Continuas): Las señales analógicas son empleadas para representar un evento que se desarrolla de forma continua (de ahí su nombre), o para generar una referencia en cuanto a la ubicación de un punto en un lugar físico. La gráfica de la figura 2.7 muestra este tipo de señales. Las características principales de las señales analógicas son: Alta potencia de transmisión a grandes distancias.

Figura 2.6 Señal analógica, evento continuo. Señales Digitales (Discretos): Las señales discretas son utilizadas para establecer una secuencia finita de instrucciones las cuales se basan en solo dos valores 0 (cero) y 1 (uno), por eso reciben el nombre de discretas ya que contienen poca información. Las características de estas señales son: Se pueden almacenar y se pueden reproducir con toda fidelidad, como se observa en la figura siguiente.

Figura 2.7 Secuencia de una señal digital. Instituto Tecnológico de Orizaba

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2.2 Pasos para crear una solución de automatización. Existen muchos métodos para estudiar una solución de automatización. El procedimiento básico, que se puede utilizar para cualquier proyecto, se representa en la figura 2.9.

Figura 2.8 Pasos para elaborar una solución autómata. Subdivisión del proceso en tareas y áreas. Un proceso de automatización siempre se divide en distintas tareas. Incluso el más complicado de los procesos puede ser definido, siempre y cuando se indique cómo están relacionadas las distintas tareas en las que se divide el proceso y se subdividan éstas en tareas más pequeñas. La figura 2.10 ilustra un ejemplo de un proceso de mezcla industrial, cómo se estructura el proceso en áreas funcionales y tareas.

Figura 2.9 Subdivisión del proceso en tareas y área. Instituto Tecnológico de Orizaba

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Definición de las áreas de un proceso Después de haber definido el proceso a controlar, éste se ha de subdividir en grupos o áreas relacionadas entre sí. Observamos en la siguiente figura la definición de áreas en base a un proceso.

Figura 2.10 Definición de áreas en base a un proceso. Subdividiendo cada área en tareas más pequeñas se simplifican las tareas de control.

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En el ejemplo del proceso de mezcla industrial se pueden definir cuatro áreas. El área para el material A contiene los mismos aparatos que el área para el material B, la siguiente tabla ejemplifica la asignación de cuatro áreas dentro de un proceso.

Tabla 2.1 Ejemplo para asignar 4 áreas dentro de un proceso. Área funcional

Material A

Material B

Recipiente de mezcla Salida

Aparatos correspondientes Bomba de alimentación para material A Válvula de entrada para material A Válvula de alimentación para material A Sensor de flujo para material A Bomba de alimentación para material B Válvula de entrada para material B Válvula de alimentación para material B Sensor de flujo para material B Motor del agitador Interruptor para medida de nivel Válvula de salida

Descripción del funcionamiento en diversas áreas Al describir cada área y tarea de un proceso, se define no solamente el funcionamiento de cada área, sino también los diferentes elementos que controlan dicha área. Estos comprenden: Entradas y salidas eléctricas, mecánicas y lógicas de cada tarea enclavamientos y dependencias entre las diferentes tareas En el ejemplo del proceso de mezcla industrial se utilizan bombas, motores y válvulas. Estos se deben definir exactamente para determinar las características operativas y el tipo de enclavamientos que se requieren durante el funcionamiento. De la tabla 2.2 a la 2.6 contienen ejemplos de descripción de los aparatos que se utilizan en un proceso de mezcla industrial. Esta descripción puede utilizarse también para adquirir los aparatos necesarios.

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Tabla 2.2 Descripción de bombas de alimentación. Material A/B: motores para bombas de alimentación Las bombas de alimentación conducen los materiales A y B al recipiente de mezcla. Caudal: 400 l por minuto Potencia: 100 KW a 1200 rpm Las bombas se controlan desde un panel de mando (Marcha/Paro), localizado en las cercanías del recipiente de mezcla. El número de puestas en marcha se cuenta para fines de mantenimiento. La puesta a 0 del contador y la cancelación del indicador de mantenimiento se realizan mediante un pulsador común.

Rigen las siguientes condiciones de habilitación: El recipiente de mezcla no está lleno. La válvula de salida del recipiente de mezcla está cerrada. El paro de emergencia no está activado. Rige la siguiente condición de desconexión: El sensor de flujo señaliza que no hay caudal 7 segundos tras arrancar el motor de la bomba. Mientras funciona el motor, el sensor de flujo no señaliza circulación de material.

Tabla 2.3 Descripción de válvulas de entrada y alimentación. Material A/B: válvulas de entrada y alimentación Las válvulas de entrada y alimentación para los materiales A y B permiten/impiden la entrada de los materiales al recipiente de mezcla. Disponen de un solenoide con muelle antagonista. Cuando el solenoide está activo, está abierta la válvula. Cuando el solenoide está desactivado, está cerrada la válvula. Las válvulas de entrada y alimentación son controladas por el programa de usuario. Rige la siguiente condición de habilitación: El motor de la bomba de alimentación marcha por lo menos durante 1 segundo. Rige la siguiente condición de desconexión: El sensor de flujo no señaliza ningún caudal.

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Tabla 2.4 Descripción del motor agitador. Motor del agitador Con el motor del agitador se mezclan los materiales A y B en el recipiente de mezcla. Potencia: 100 KW a 1200 rpm El motor del agitador se controla desde un panel de mando (Marcha/Paro) localizado en las cercanías del recipiente de mezcla. El número de puestas en marcha se cuenta para fines de mantenimiento. La puesta a 0 del contador y la cancelación del indicador de mantenimiento se realizan mediante un pulsador común. Rigen las siguientes condiciones de habilitación: El interruptor de nivel no señaliza "recipiente debajo del mínimo". La válvula de salida del recipiente de mezcla está cerrada. El PARO DE EMERGENCIA no está activado. Rige la siguiente condición de desconexión: El sensor de flujo no señaliza como muy tarde 10 s tras el arranque del motor que se ha alcanzado la velocidad nominal.

Tabla 2.5 Descripción de la válvula de salida. Válvula de salida La mezcla pasa por gravedad a la próxima fase del proceso. La válvula dispone de un solenoide con muelle antagonista. Cuando el solenoide está activado, está abierta la válvula de salida. Cuando el solenoide está desactivado, está cerrada la válvula de salida. La válvula de salida se controla desde un panel de mando (abrir/cerrar). La válvula de salida se puede abrir bajo las siguientes condiciones: El motor del agitador está desconectado. El interruptor de nivel no señaliza "recipiente vacío". El PARO DE EMERGENCIA no está activado. Rige la siguiente condición de desconexión: El sistema de medida de nivel señaliza "Recipiente vacío".

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Tabla 2.6 Descripción del interruptor de nivel. Interruptor para medida de nivel Los interruptores del recipiente de mezcla informan sobre el nivel de llenado del recipiente y se utilizan para el enclavamiento de las bombas de alimentación y del motor del agitador.

Listado de entradas y salidas. Después de haber definido físicamente cada uno de los aparatos a controlar, se han de dibujar diagramas de entradas y salidas para cada aparato o cada área de tareas. En la siguiente figura se ilustra el listado de entradas y salidas del aparato.

Figura 2.11 Listado de entradas y salidas. Elaboración de un diagrama de E/S para los motores. En el ejemplo del proceso de mezcla industrial se utilizan dos bombas de alimentación y un agitador. El control de cada uno de los motores se efectúa mediante un "bloque de motor" idéntico para los tres aparatos. Este bloque necesita seis entradas: dos para marcha o paro, una para poner a 0 (Reset) el indicador de mantenimiento, una entrada para señalizar el estado del motor (motor gira/detenido), una entrada para la temporización dentro de la cual debe llegar la señal de estado (respuesta) y una entrada para el número de temporizador que deberá utilizarse para medir el tiempo. Además, el bloque lógico precisa cuatro salidas: dos para señalizar el estado del motor, una para señalizar errores y otra para señalizar la necesidad de mantenimiento.

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Además, se requiere una entrada/salida que sirve para controlar el motor, pero también simultáneamente para procesar o modificar el "bloque de motor" dentro del programa. La figura muestra el diagrama de entradas y salidas del bloque motor.

Figura 2.12 Entradas y salidas del bloque de motor. Elaboración de un diagrama de E/S para las válvulas Cada válvula se controla a través de un "bloque de válvulas" idéntico para todas las válvulas utilizadas. El bloque lógico dispone de dos entradas: una para abrir la válvula y otra para cerrarla. Además existen dos salidas: una para señalizar que la válvula está abierta y otra para señalizar que la válvula está cerrada. El bloque dispone de una entrada/salida: sirve para controlar la válvula, pero también simultáneamente para procesar o modificar el "bloque de válvulas" dentro del programa, como muestra la siguiente figura.

Figura 2.13 Entradas/salidas de válvula.

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Definición de los requerimientos de seguridad Se determina conforme a las prescripciones legales y a las directrices de procedimiento de la empresa qué elementos se requieren para garantizar la seguridad del proceso. Describa también en qué medida influyen estos elementos de seguridad sobre las áreas del proceso. Se definen los equipos que, por razones de seguridad, requieren circuitos fijamente cableados. Por definición, estos circuitos de seguridad trabajan independientemente del sistema de automatización (a pesar de que el circuito de seguridad ofrece normalmente un interface de entrada/salida para la coordinación con el programa de usuario). Usualmente se configura una matriz para conectar cada actuador con su propia área de paro de emergencia. Esta matriz constituye la base para los esquemas de los circuitos de seguridad. Proceda de la siguiente manera al diseñar los dispositivos de protección: • Se definen los enclavamientos lógicos y mecánicos/eléctricos entre las diferentes tareas de automatización. • Se diseñan circuitos para poder manejar manualmente, en caso de emergencia, los aparatos integrantes del proceso. • Se asignan otros requerimientos de seguridad para garantizar un desarrollo seguro del proceso. Diseño de un circuito de seguridad

En el ejemplo del proceso de mezcla industrial se utiliza el siguiente circuito de seguridad: Un pulsador de paro de emergencia que desconecta, independientemente del sistema de automatización (PLC), los aparatos siguientes: 

Bomba de alimentación para material A



Bomba de alimentación para material B



Motor del agitador



Válvulas

El pulsador de paro de emergencia está localizado en el panel de manejo. Una entrada del autómata capta el estado del pulsador de paro de emergencia.

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Descripción los elementos necesarios para manejo y visualización Cada proceso requiere un sistema de manejo y visualización que permita que las personas puedan intervenir en dicho proceso. Como parte de la descripción del proyecto se define también la estructura del panel de mando. Asignación de un panel de mando En el proceso de mezcla industrial descrito en el ejemplo, cada aparato se pone en marcha o se para a través de un interruptor localizado en el panel de mando. La figura 2.14 muestra que el panel de mando dispone de elementos de señalización que informan sobre el estado operativo.

Figura 2.14 Definición de elementos en panel de mando. Incluye también las lámparas de señalización para aquellos equipos que requieren mantenimiento tras una determinada cantidad de arranques, así como el pulsador de paro de emergencia para parar de inmediato el proceso en caso necesario. El panel incluye también un pulsador de puesta a "0" o rearme de los indicadores de mantenimiento de los tres motores. Con él se apagan las lámparas de señalización de mantenimiento del motor afectado y se pone a 0 el contador que controla los intervalos de mantenimiento. Instituto Tecnológico de Orizaba

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Elaboración de un esquema de configuración Después de haber documentado los requerimientos de diseño, se han de definir los equipos de control requeridos para este proyecto. Al decidir qué módulos se han de utilizar, se define prácticamente la estructura del sistema de automatización. Crear un esquema de configuración considerando los puntos siguientes: • Tipo de la CPU • Cantidad y tipo de los módulos de señales • Configuración de las entradas y salidas físicas La figura siguiente muestra un ejemplo de configuración S7 para el proceso de mezcla Industrial.

Figura 2.15 Esquema de configuración de proceso industrial.

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2.3 Controlador Lógico Programable (Antecedentes Históricos). La ingeniería de control se ha desarrollado a través del tiempo. En el pasado los humanos eran el método para controlar los sistemas. En tiempos recientes la electricidad se ha utilizado para el control, los primeros controles eléctricos fueron los reveladores. Los reveladores permiten encender o apagar un circuito eléctrico sin necesidad de un interruptor mecánico. Los Controladores Lógicos Programables (PLC) fueron inventados como respuesta a las necesidades de la industria automotriz. Inicialmente fueron adoptados por las empresas para sustituir la lógica cableada. En 1968 GM Hydramatic (la división de transmisores automáticas de General Motors) emitió una solicitud para realizar una propuesta que sustituye la lógica cableada. La propuesta fue realizada por Bedford Associates. Los

PLC’s han ganado popularidad en las industrias y probablemente continuaran

predominando por algún tiempo, debido a las ventajas que ofrecen. 

Son un gasto efectivo para controlar sistemas complejos



Son flexibles y pueden ser aplicados para controlar otros sistemas de manera rápida y fácil.



Su capacidad computacional permite diseñar controles más complejos.



La ayuda para resolver problemas permite programar fácilmente y reduce el tiempo de inactividad del proceso.



Sus componentes confiables hacen posible que pueda operar varios años sin fallas.



Capacidad de entradas y salidas.



Monitoreo.



Velocidad de operación.



Están diseñados para trabajar en condiciones severas como: vibraciones, campos magnéticos, humedad, temperaturas extremas.

2.4 Principios de operación. Un controlador lógico programable (Programable Logic Controller PLC) figura 2.16 es un dispositivo operado digitalmente, que usa una memoria para almacenamiento interno de instrucciones con el fin de implementar funciones especificas, tales como lógica secuencial, Instituto Tecnológico de Orizaba

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registro y control de tiempos, conteo y operaciones aritméticas, para controlar a través de entradas/ salidas digitales o analógicas, varios tipos de maquinas o procesos.

Figura 2.16 Controlador lógico programable (PLC). Los PLC’S operan de manera secuencial y cíclica, es decir, una vez finalizado el recorrido completo de un programa, comienza a ejecutarse su primera instrucción. Los elementos que contiene un PLC son: Unidad Central de proceso, módulos de entrada, módulos de salida, fuente de alimentación, dispositivos periféricos e interfaces. A continuación se muestra la arquitectura típica de un controlador lógico programable (PLC):

Figura 2.17 Arquitectura típica de un PLC.

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2.5 Arquitectura detallada de un controlador lógico programable S7-300 marca siemens. 1 Ranura de Micro Memory Card con expulsor. Las CPU’s no traen memorias integradas, por la cual es imprescindible el uso de la Memory Card para el resguardo de información. 2 Indicadores de estado y de errores. • SF (rojo) Indicador de error de Hardware o Software • BF (rojo) Error de bus • DC5V (verde) Alimentación de 5 Voltios para CPU y para el bus S7-300, correcta. • FRCE (amarillo) Petición de forzado permanente activo. • RUN (verde) CPU en estado Run 3 Selector de modo. • RUN El autómata ejecuta el programa. • STOP El autómata NO ejecuta el programa. • MRES Borrado total del programa. Requiere una secuencia especial de operación 4 Interface X1 (MPI). • La interface MPI es

el enlace entre la CPU y el ordenador ó comunicar una red MPI.

• La velocidad de transmisión es de 187’5 Kb. 5 Interface X2 (DP). •

Mediante este conector se puede conectar el autómata a una red profibus, ya sea como maestro ó esclavo.

6 Conexión a fuente de alimentación (24vcd). •

En estos bornes se realiza la alimentación de la CPU a 24vcd que le será proporcionada por una fuente de alimentación normalmente enganchada al rack.

7 Conexiones de las entradas y las salidas integradas. •

La numeración de entradas y salidas es configurable. Es posible cambiar su numeración. Observar Figura 2.19.

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A continuación la figura 2.18 muestra una CPU y la ubicación de cada elemento mencionado anteriormente.

Figura 2.18 Ubicación de elementos que conforman un PLC.

Figura 2.19 Numeración de entradas y salidas configurable.

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CPU. Este toma las decisiones relacionadas al control de la maquina o proceso. Durante su operación, el CPU recibe entradas de diferentes dispositivos de sensado, ejecuta decisiones lógicas, basadas en un programa almacenado en la memoria, y controla los dispositivos de salida de acuerdo al resultado de la lógica programada. Módulos de entrada. La información sobre el proceso que recibe el PLC provienen de los llamados generadores de señal, las cuales son alterados por las (entradas) del PLC. Estos generadores de señal pueden ser p.ej. sensores, los que reconocen si un objeto está en una determinada posición o también simples interruptores o pulsadores, que pueden estar abiertos o cerrados. La figura 2.20 ilustra la entrada de una señal al PLC.

Figura 2.20 Entrada de una señal al PLC.

Módulos de salida. El PLC controla el proceso, debido a que determinados actuadores de las (Salidas) caracterizan conexiones del PLC con un control de tensión de 24V (ver figura 2.21). Por eso se pueden conectar y desconectar motores, abrir y cerrar válvulas o encender y apagar lámparas.

Figura 2.21 Salida de una señal del PLC.

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Fuente de alimentación. Convierte altos voltajes de corriente de línea (115 V 230V CA) a bajos voltajes (5V, 15V, 24V CD) requeridos por el CPU y los módulos de entradas y salidas.

2.6 Direccionamiento de entrada/salida del plc (byte y bit). La declaración de una determinada entrada o salida dentro del programa se denomina direccionamiento. En figura 2.22 se ilustra el direccionamiento de entras y salidas en un PLC. Las entradas y salidas de los PLCs están comprendidas en general, en 8 grupos de entradas y salidas digitales. Estas 8 unidades se denominan Byte. Cada uno de estos grupos contiene un número llamado dirección de Byte. Para tratar una entrada o una salida dentro de un byte, se ha de descomponer cada byte en ocho Bits individuales. Estos se numeran del Bit 0 al Bit 7. Así se guarda la dirección del Bit. El PLC que se describe a continuación tiene las entradas byte 0 y 1 así como las salidas byte 4 y 5.

Figura 2.22 Direccionamiento de entras y salidas en un PLC. Para el ejemplo, al cual le corresponde la quinta entrada del byte 0, se da la siguiente dirección:

I marca del tipo de dirección entrada, 0 dirección del byte y 4 dirección de bit. Instituto Tecnológico de Orizaba

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La dirección del byte y la dirección del bit están siempre separadas por un punto, para la selección de la quinta entrada se selecciona la dirección de Bit 4 ya que se empieza a contar con 0. Para el ejemplo, al cual le corresponde la octava salida del byte 5, se da la siguiente dirección:

O Marca del tipo de dirección salida, 5 dirección del byte y 7 dirección de bit, la dirección del byte y la dirección del bit están siempre separadas por un punto, para la selección de la octava salida se selecciona la dirección de Bit 7 ya que se empieza a contar con 0.

2.7 Programación en step7 (KOP). Step 7 es el software estándar de SIMATIC para crear programas en lenguaje Kop (esquema de contactos), Fup (diagrama de funciones) y AWL (lista de instrucciones) para los equipos simatic s7. La

representación del lenguaje de programación grafico KOP (esquema de

contactos) es similar a la de los esquemas de circuitos. Los elementos de un esquema de circuitos, tales como los contactos normalmente cerrados y normalmente abiertos, se agrupan en segmentos. Uno o varios segmentos constituyen el área de instrucciones de un bloque lógico. Las operaciones que realiza el PLC pueden clasificarse en operaciones con bits, comparación, conversión, aritméticas, de transferencia, temporización, contaje, etc. Cada segmento de un esquema de contactos (KOP) puede contener instrucciones de entrada y salida Figura 2.23. Las instrucciones de entrada realizan una comparación o prueba y coloca el estado del segmento dependiendo del resultado. Las instrucciones de salida examinan el estado del segmento y ejecuta alguna operación o función.

Figura 2.23 Ejemplo de segmento en esquema de contactos.

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2.8 Elementos comunes de lenguaje KOP (Esquema de contactos). Contacto normalmente abierto. Se cierra si el valor del bit consultado, que se almacena en el operando indicado es “1”. Si el contacto está cerrado, la corriente fluye a través del contacto, el resultado lógico es “1”. De lo contrario si el estado de la señal del operando es “0” el contacto está abierto, no hay flujo de corriente y el resultado lógico de la operación es “0”. Se representa de la siguiente manera

Figura 2.24 Contacto abierto. Contacto normalmente cerrado. Se abre si el valor del bit consultado, que se almacena en el operando indicado, es “0”. Si el contacto está cerrado, la corriente fluye a través del contacto y resultado lógico es “1”. De lo contrario, si el estado de señal en el operando indicado es “1”, el contacto está abierto. Si el contacto está abierto no hay flujo de corriente y el resultado lógico de la operación es “0”. La figura 2.25 muestra este tipo de contacto cerrado.

Figura 2.25 Contacto cerrado. Bobina de relé. (Ver figura 2.26). Opera como una bobina en un esquema de circuitos, si la corriente fluye hasta la bobina, el bit ene l operando se pone a “1”. Si no fluye corriente hasta la bobina, el bit en el operando se pone a “0”. Una bobina de salida solo puede colocarse dentro de un esquema de contactos en el extremo derecho de un circuito.

Figura 2.26 Bobina. Contadores. Los contadores comparan un valor acumulado y un valor preestablecido para la función de circuito de control, la figura 2.27 representa un ejemplo de contador. Pueden ser utilizados para inicializar una operación cuando se alcanza una cuenta o esperar la realización de una operación hasta que se alcanza la cuenta.

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Existen tres diferentes tipos de contadores: los contadores que incrementan, los contadores que decrementan y los que pueden incrementar y decrementar.

Figura 2.27 Ejemplo de contador. A continuación la tabla 2.7 muestra los parámetros que contienen los contadores y su descripción. Tabla 2.7 Parámetros de contactores.

Temporizadores. Un temporizador (ver ejemplo en figura 2.28) es un aparato mediante el cual, podemos regular la conexión o desconexión de un circuito eléctrico pasado un tiempo desde que se le dio dicha orden.

Figura 2.28 esquema de un temporizador.

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Existen diferentes tipos de temporizadores, su funcionamiento se describe en la tabla 2.8. Tabla 2.8 Descripción de los diferentes temporizadores. Temporizadores. S_IMPULS Temporizador de impulso. S_VIMP Temporizador de impulso prolongado. S_EVERZ Temporizador de retardo a la conexión. S_SEVEREZ Temporizador de retardo a la conexión con memoria. S_AVERZ Temporizador de retardo a la conexión.

Descripción. El tiempo máximo que la señal de salida permanece a 1 corresponde al valor de temporización T programado. La señal de salida permanece a 1 durante un tiempo inferior si la señal de entrada cambia a 0. La señal de salida permanece a 1 durante el tiempo programado, independientemente del tiempo en que la señal de entrada este a 1. La señal de salida es 1 solamente si ha finalizado el tiempo programado y la señal de entrada sigue siendo 1. La señal de salida cambia de 0 a 1 solamente si ha finalizado el tiempo programado, independientemente del tiempo en que la señal de salida este a 1.

La señal de salida es 1 cuando la señal de entrada es 1 ó cuando el temporizador está en marcha. El temporizador arranca cuando la señal de entrada cambia de 1 a 0.

Funciones (FC). Las funciones son bloques programables, una función es un bloque lógico 2sin memoria”. Las variables temporales de las FC se memorizan en la pila de datos locales. Estos datos se pierden tras el tratamiento de las FC. Para fines de memorización de datos. Las funciones pueden utilizar bloques de datos globales, como una FC no tiene asignada ninguna memoria, se han de indicar siempre parámetros actuales, A los datos locales de una FC no se pueden asignar valores iniciales. Bloque de funciones (FB). Los bloques de funciones son bloques programables. Un FB es un bloque “con memoria”. Dispone de un bloque de datos asignado como memoria (bloque de datos de instancia DB). Los parámetros que se transfieren al FB, así como las variables estáticas, se memorizan en el bloque de datos de instancia. Las variables temporales se memorizan en la pila de datos locales. Los datos memorizados en el DB de instancia no se pierden al concluir el tratamiento del FB.

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2.9 Software y entorno del step7. Arranque del administrador simatic. La figura 2.29 representa el inicio del administrador simatic. Se realiza de la siguiente manera: Hacer doble clic en el icono de acceso directo en el escritorio del Administrador Simatic. Seguir el camino: Inicio>SIMATIC >administrador SIMATIC.

Figura 2.29 Inicio del administrador simatic.

Una vez abierto el Administrador se puede crear un proyecto nuevo o editar uno existente. Creación de un proyecto S7-300. Para crear un proyecto, se puede realizar de dos maneras: Siguiendo las instrucciones del asistente y realizar la configuración del hardware de forma automática ó realizar de forma manual la configuración del hardware. Creación de un proyecto S7-300 mediante el uso del asistente. Ver figura 2.30. Al arrancar el programa (abrir el Administrador), se abre automáticamente el asistente, y tenemos varias opciones:

Figura 2.30 Realizar un proyecto desde el asistente. Instituto Tecnológico de Orizaba

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Si no queremos que vuelva a salir el asistente hemos de desactivar la casilla, una vez desactivada la casilla, si necesitamos utilizar el asistente de nuevo lo tenemos que hacer desde el Administrador: Archivo > Asistente >“Nuevo proyecto”. Esto se ilustra a continuación en la figura.

Figura 2.30 Iniciar un proyecto por medio del asistente. Botón preliminar. Permite ver la configuración actual del proyecto que estamos creando. Botón siguiente. Nos permite ir pasando a las diferentes pantallas para configurar el proyecto Botón finalizar. Dar por finalizada la configuración del proyecto que estamos creando. Si accionamos este botón sin introducir ningún dato o antes de finalizar, nos coge las datos que por defecto tiene introducidos el administrador. Botón cancelar. Salimos del asistente sin crear ningún proyecto y permite abrir uno creado con anterioridad. El proyecto se guarda en una carpeta con el nombre del proyecto, y por defecto en la ruta: C:\Archivos de programa\Siemens\Step7\s7proj\nombre proyecto, dentro de esta carpeta hay varias subcarpetas y archivos, entre ellos de auto arranque, accesible únicamente desde el administrador SIMATIC. A continuación se debe seleccionar y configurar una CPU, la figura 2.31 muestra de manera detallada este procedimiento.

Figura 2.31 Selección y características de una CPU. Instituto Tecnológico de Orizaba

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Posteriormente se seleccionan los bloques de organización y lenguaje de programación a utilizar, como se observa en la figura 2.32.

Figura 2.32 Selección de Bloques de organización y lenguaje de programación. Seguidamente se asigna nombre al proyecto, este procedimiento se observa en la figura 2.33.

Figura 2.33 Asignación de nombre a un proyecto.

Cambio de ruta para guardar proyectos. Si deseamos guardar nuestros proyectos en un lugar diferente, desde el administrador se establecen los pasos siguientes: Herramientas > Preferencias > Examinar seleccionar la ruta deseada, sin olvidar elegir la misma ruta para: ruta de proyectos y ruta de librerías como se observa en la figura 2.34.

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Figura 2.34 Selección de ruta para guardar un proyecto. Una vez realizados todos los pasos el proyecto quedará abierto y el administrador presentará el aspecto de la figura 2.35.

Figura 2.35 Aspecto de administrador Simatic configurado. Instituto Tecnológico de Orizaba

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Activación de simulador. (Ver figura 2.36).A continuación procedemos a abrir el simulador del S7. Con él podremos probar el circuito de la misma forma que si el autómata estuviera conectado al ordenador.

Figura 2.36 Activación de simulador.

Opciones básicas del simulador PLCSIM. La figura 2.37 indica las opciones básicas para insertar entradas, salidas, marcas, operandos entre otros.

Figura 2.37 Opciones básicas del simulador. Instituto Tecnológico de Orizaba

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•

Con la casilla RUN activada, no se puede transferir el programa ni forzar elementos.

•

Con la casilla RUN-P activada, si se puede transferir el programa y forzar elementos.

•

Para poder probar los circuitos que programamos en el S7, insertaremos una tarjeta de entradas.

•

Las tarjetas de salidas se colocan si deseamos visualizar en el simulador su funcionamiento.

•

Normalmente se selecciona el ciclo continuo. El ciclo único, solo lo selecciona para analizar cómo evoluciona en cada scan, el funcionamiento de algún ejercicio concreto.

Configuración simulador PLCSIM. Desde el Administrador SIMATIC, creamos el proyecto ejer1 y abrimos el simulador, como tenemos que trabajar con las entradas E124.0, E124.1 y E124.2 insertamos un módulo de entradas que por defecto será el EB0 y que vamos a renombrar como EB124 al tener que trabajar con las salidas A124.0 y A124.1 insertamos un módulo de salidas que por defecto será el AB0 y que vamos a renombrar como AB124. Esto se ilustra en la figura 2.38.

Figura 2.38 Configuración del simulador. Instituto Tecnológico de Orizaba

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Creación de subrutina FC1. Para crear el FC1 iremos al Administrador SIMATIC, seleccionaremos (marcaremos) Bloques a la izquierda de la pantalla y seguiremos los pasos de la figura 2.39.

Figura 2.39 Creación de subrutina FC. A continuación seleccionamos el lenguaje para programar el bloque, esto se observa en la figura 2.40.

Figura 2.40 Selección de lenguaje para bloque FC. Instituto Tecnológico de Orizaba

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La figura 2.41 muestra la pantalla en que aparece el módulo creado, en este caso FC1.

Figura 2.41Vista de modulo FC1 creado. El siguiente paso es la selección de elementos para editar y guardar el programa. (observar figura 2.42)

Figura 2.42 Selección de elementos para editar y guardar programa. Instituto Tecnológico de Orizaba

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Edición del bloque OB1. (Ver figura 2.43).Desde el Administrador se presiona click dos veces sobre OB1 y procedemos a editarlo.

Figura 2.43 Aplicación para editar y guardar bloque OB1.

Transferencia de módulos a PLC ó simulador. Se puede hacer de dos maneras: Directamente desde el administrador, es imprescindible que antes se hayan guardado los módulos en el editor AWL/KOP/FUP. Esta transferencia se observa en la figura 2.44.

Figura 2.44 Transferencia de módulos a PLC desde administrador.

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También se puede transferir desde el editor AWL/KOP/FUP como muestra la figura 2.45 y enviará lo que haya en el editor, esté guardado o no.

Figura 2.45 Transferencia de programa a PLC desde editor. Visualización del estado FC1. Desde el Editor AWL/KOP/FUP, el PLC se coloca en estado RUN. (Observe figura 2.46).

Figura 2.46 Visualización del estado FC1 en estado Run.

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Mediante estas pestañas visualizaremos las diferentes opciones a seleccionar: administrador, simulador, editor, etc.(ver figura 2.47)

Figura 2.47 pestañas para visualizar diferentes opciones. Posibles anomalías: Si el programa que hay en el autómata es diferente al que hay en el editor, las “gafas” aparecerán desactivadas. Si las “gafas” se activan pero no se ve el estado del circuito, clicaremos con el botón izquierdo del ratón encima del nombre del segmento que queremos visualizar o encima del segmento 1 si es que queremos visualizar todo el programa, ya que solo se visualiza el circuito a partir del segmento marcado. Si todavía no se visualiza el estado del programa, comprobar si en la parte inferior izquierda sale el mensaje “Las instrucciones no se ejecutan”. Si es así, indica que el módulo no se ha llamado desde el OB1. Visualización de la tabla de variables. Si queremos ver el estado de operación en una tabla de variables, debemos ir al administrador, marcar bloques y editar la tabla procediendo como indica la figura 2.48.

Figura 2.48 Aplicación para visualizar tabla de variables. Instituto Tecnológico de Orizaba

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A continuación en la figura 2.49 aparece el cuadro “Propiedades-Tabla de variables”

Figura 2.49 Asignación de propiedades a tabla de variables. En la figura 2.50 aparece el símbolo de la tabla de variables con su nombre asignado anteriormente

Figura 2.50 Selección en símbolo para editar tabla de variables.

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Aparece la tabla de variables y procedemos a editarla. En la figura 2.51 aparece la tabla de variables y se explica la asignación de elementos a visualizar.

Figura 2.51 Asignación de elementos a visualizar. Configuración del puerto de comunicación. (Ver figura 2.52). Para configurar la comunicación lo haremos desde el Administrador siguiendo los pasos: Herramientas>Ajustar interface PG/PC.

Figura 2.52 Configuración del puerto de comunicación. Instituto Tecnológico de Orizaba

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Si aparece uno de los puertos COM marcado con un asterisco significa que este puerto está ocupado, en este caso tendremos que seleccionar otro puerto para conectar el PLC. La figura 2.53 muestra la selección del puerto serie.

Figura 2.53 Selección del puerto serie conectado. Las tablas 2.9 y 2.10 detallan los síntomas, la razón del mal funcionamiento y las diferentes posibles soluciones para corregir las fallas. Tabla 2.9 Solución de problemas. Síntoma

Razón mal funcionamiento

Solución

Al transferir el programa sale “Online falla la comunicación con el adaptador”

El simulador está cerrado o el PLC no está conectado

Abrir el simulador o conectar el PLC

Trabajando con el PLC continua dando el error

El puerto COM del ordenador está mal configurado

Al intentar comunicar sale “Numero de PLC inferior a.... o la velocidad de comunicación es incorrecta”

Ir al administrador • Herramientas • Ajustar interface PC/PG • Propiedades • Cambiar el puerto COM

No coincide la velocidad Ir al administrador configurada con la velocidad del • Herramientas interface. • Ajustar interface PC/PG • Propiedades Cambiar la velocidad a 187.5 o en dirección MPI del ordenador

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Tabla 2.10 Solución de problemas. Síntoma

Razón de mal funcionamiento

Solución

Queremos visualizar el estado del circuito y no está activo el boto de las “gafas”

El bloque que se quiere visualizar es diferente al del PLC o no se ha cargado al PLC.

Transferir el bloque al autómata

El programa no funciona y led SF está apagado

Puede que no se haya transferido el OB1 o el FC correspondiente Puede ser que la transferencia de los módulos se haya realizado desde el administrador sin haberlos grabado con anterioridad.

Grabar los Bloques en el editor y transferirlos al PLC

El programa no funciona y led SF está encendido.

Se ha enviado al PLC solo el OB1 y al ponerlo en RUN el OB1 no encuentra el FC.

Enviar el FC y pasar el autómata a STOP y RUN otra vez.

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CAPITULO III APLICACIÓN. En este capítulo se enuncia el estudio realizado para planear el proyecto, se describen los elementos ó instrumentos empleados en su elaboración, posteriormente se muestra la integración y aplicación completa del proyecto donde se observa y describe el resultado obtenido.

3.1 Estudio de manual y diagramas eléctricos. El estudio del manual nos permite conocer que es el equipo, cual es su función, los elementos que lo integran y como debe operar correctamente. Proporciona conocimientos sobre información general, datos técnicos de instrumentos y como realizar su respectivo mantenimiento preventivo. En los diagramas eléctricos se muestra el funcionamiento general de equipo, la etapa de potencia y control (figura 3.1), la cual se analiza para determinar las modificaciones a implementar durante el desarrollo del proyecto.

Figura 3.1 Antiguo diagrama eléctrico.

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3.2 Evaluación de materiales y equipos a implementar. En base al estudio del manual se elabora un análisis sobre los diagramas eléctricos y se evalúan los elementos a implementar de acuerdo a las necesidades requeridas. Se determina elaborar un nuevo gabinete, como parte fundamental implementar un controlador lógico programable (PLC), debido a su óptimo desempeño reduce el número de contactores que intervienen en el control. Este equipo se compone por una fuente de voltaje de nombre PS307, una CPU denominada CPU3132PtP, un modulo de entradas digitales: DI16XDC24V/0.5ª y otro para salidas digitales: DO16XDC24/0.5ª. La figura 3.2 muestra la ubicación de los elementos en PLC.

Figura 3.2 Ubicación de elementos en PLC. Guardamotor. Se evalúa utilizar guardamotores trifásicos (ver figura 3.3), utilizan el mismo principio de protección que los interruptores termo-magnéticos. Son diseñados para ejercer hasta 4 funciones: Protección contra sobrecargas, protección contra cortocircuitos, maniobras normales manuales de cierre- apertura y señalización.

Figura 3.3 Imagen de guardamotores eléctricos. Instituto Tecnológico de Orizaba

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Contactores. De acuerdo a datos específicos en potencia, voltaje y corriente se establece colocar contactores nuevos, la figura 3.4 muestra un ejemplo, su misión es cerrar y abrir contactos para permitir el paso de la corriente, esto ocurre cuando la bobina del contactor recibe corriente eléctrica, comportándose como electroimán y atrayendo dichos contactos.

Figura 3.4 Imagen de contactor. Protección bimetálica. (Ver figura 3.5). En base al uso de motores es fundamental utilizar relés térmicos, posee un mecanismo que sirve como elemento de protección del motor, su misión consiste en desconectar el circuito cuando la intensidad consumida por el motor supera durante un tiempo corto a la permitida, evitando que el bobinado se queme. Esto ocurre gracias a que consta de tres láminas bimetálicas con sus correspondientes bobinas calefactoras, cuando son recorridas por una determinada intensidad, provocan el calentamiento del bimetal y la apertura del relé. Previene posibles daños cuando se ve sometido a sobrecargas mecánicas (exceso de carga, bloqueo de rotor ó ciclos pesados de trabajo con muchas maniobras de conexión en tiempos reducidos) y eléctricas (condiciones de sobre y bajo voltaje, pérdidas de fase).

Figura 3.5 Protección bimetálica.

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Pulsadores. Para iniciar ó finalizar una acción se utilizan pulsadores 8observar figura 3.6), estos elementos de accionamiento sirven para cerrar ó abrir un circuito permitiendo el paso o no de la corriente a través de ellos. Existen tres tipos: Pulsador de paro, marcha y doble cámara.

Figura 3.6 Pulsadores eléctricos. Señalizaciones. Se determina colocar lámparas piloto (el símbolo se visualiza en la figura 3.7), su función es señalizar cualquier evento producido durante el proceso (correcta operación de equipo, preventivos, ubicación de fallas entre otros).

Figura 3.7 Lámparas piloto. Cableado. Basado en los estándares de calibre en la AWG la cual especifica la capacidad que poseen los diferentes conductores de corriente, se tomo la elección mostrada en la tabla 3.1. Tabla 3.1 Estándares de AWG. AWG

18

16

14

12

10

8

6

4

3

2

Amp

3

6

15

20

25

35

50

70

80

90

Al tratarse de una corriente menor a 6 Amp. se determina utilizar cable calibre 16 para las conexiones del PLC y control como norma establecida, para las conexiones de Potencia se

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pretende emplear cable calibre 12, el cual garantiza la conducción hasta 20 amperios; más de lo demandado por los motores. Para marcar las conexiones del PLC se pretende aplicar la nomenclatura americana NEMA (National Electrical Manufactures Association) con el fin de garantizar la normalización del circuito. Se evalúa marcar todo conductor en un extremo con el mismo código del borne que conecta, además de un número de identificación, mediante anillos plásticos con números y letras respectivas a cada cable.

3.3 Diseño de tablero. Para elaborar el tablero se determina utilizar uno marca ABB modelo SR con las siguientes medidas 80cm de largo x 60cm de ancho y 30cm de profundidad, el aspecto físico del tablero se presenta en la figura 3.8.

Figura 3.8 Aspecto físico de tablero. Para tener un acercamiento real a la dimensión física de los tableros es importante presentar las vistas y medidas a escala.(ver figura 3.9)

Figura 3.9 Imagen a escala de tablero. Instituto Tecnológico de Orizaba

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Al evaluar parámetros de estética, funcionalidad y seguridad, se toman medidas para elaborar un diseño y colocar la botonería de acuerdo a necesidades requeridas dejando huecos habilitados en caso de realizar modificación ó aumento de elementos como se ilustra en la figura 3.10.

Figura 3.10 Diseño para distribuir elementos en parte frontal. 3.4 Distribución de elementos en tablero. La distribución de elementos se divide en 5 bloques: protección, potencia, control, conexión y mando. En la figura 3.11 se observa el diseño para distribuir los elementos en la parte interior, y a continuación se describen los elementos en tablero. Elementos de protección. Basado en normas y estándares las protecciones deben colocarse en la parte superior de tablero, el ITM principal se coloca en la parte superior izquierda y las protecciones bifásicas a un costado derecho. Se deja el espacio suficiente para realizar movimientos libres y seguros. Elementos de potencia. Se evalúa colocarlos en la parte media izquierda y bajo de ella, en la figura se observan los guardamotores y contactores de potencia con sus respectivos térmicos de protección. Instituto Tecnológico de Orizaba

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Elementos de control. La fuente de alimentación, CPU, y módulos de expansión por ergonomía y estándares de elaboración se ubican en la parte central del tablero al costado del bloque de potencia, entre cada elemento existe una distancia considerable permitiendo realizar ajustes fácilmente. Elementos de conexión. Se estable emplear 2 morseteras, la primera se denomina X1 y conecta los elementos de potencia con los motores M1 y M2. La segunda morsetera X2 se encarga de conectar los equipos de control ó actuadores a campo con su respectiva conexión de retorno. La morsetera X1 se ubica de forma horizontal en la parte inferior izquierda del tablero, mientras la morsetera X2 se ubica de manera vertical en la parte inferior derecha. Elementos de mando. Los pulsadores, selectores, y lámparas piloto son distribuidas en la parte frontal del tablero, se colocan de acuerdo a las necesidades requeridas ej. Línea de lámparas piloto preventivas, de consentimiento, de fallo en el equipo, pulsadores de marcha y paro etc.

Figura 3.11 Diseño para distribuir elementos en parte interior. Instituto Tecnológico de Orizaba

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3.5 Presentación final de tablero. Tablero anterior. (Ver figura 3.12). La planta se caracteriza por desprender diferentes agentes al elaborar sus productos (polvo metálico y altas temperaturas) dañando el tablero y sus elementos. A continuación se enuncian las condiciones negativas localizadas: Tablero dañado por golpes, deterioro por condiciones externas (polvo y calor), pulsadores deteriorados, botones deshabilitados, lámparas piloto inservibles, falta sirena de emergencia, ITM incorrecto, conexiones flojas, contactores deteriorados, protecciones bimetálicas incorrectas, cables desorganizados, relé de flama sin funcionar, elementos desprendidos de platina sostenidos por cinchos, falta de porta-grafos con etiquetas, cables abiertos, pandiut roto, clemas inservibles y temporizadores dañados entre otras.

Figura 3.12 Tablero anterior parte interna.

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Tablero actual. Tomando en cuenta los requerimientos de la planta se finaliza el tablero de control basado en normas, estándares y ergonomía del cliente. A continuación se muestra en la figura 3.13 el tablero finalizado.

Figura 3.13 Tablero actual parte interna.

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3.6 Elaboración del programa de control. Aspectos generales. En el capitulo dos se enuncio como realizar la interfaz entre PC-autómata y como desarrollar un proyecto de manera sencilla, a continuación se enuncia la elaboración ó edición del programa de control y el significado de cada bloque. Bloque FC1-purga. Se denomina con el nombre de “purga” al realizar un escaneo ó revisión del equipo encargado de suministrar aire, gas y consentimiento de seguridad antes de encender el quemador. Al presionar el pulsador S1“marcha ventilador” (I0.1) hay un reconocimiento ó enclavamiento (I0.4), a continuación ejecuta los siguientes condicionamientos: válvula de aire al mínimo (I0.5) y protección ventilador cerrada (I0.3), simultáneamente se activa el prelavado mediante un timer denominado T1 donde el tiempo se ajusta acorde las necesidades requeridas, si se presenta una falla el ventilador no enciende. A continuación se tiene un asenso de seguridad (bandera M0.0) el cuál funciona al haber aprobado los condicionamientos siguientes: reconocimiento de ventilador (I0.4), mínima presión de aire (I0.6), mínima presión de gas (I1.0) y máxima presión de gas (I1.1). Si se presenta alguna falla el asenso de seguridad no funciona y enciende una lámpara preventiva amarilla que indica el problema. En seguida se tiene un asenso de ignición (bandera M0.1) funciona al ejecutar correctamente los condicionamientos siguientes: asenso de seguridad (M0.0), válvula de aire al mínimo (I0.5) y micro de tapa cerrada (switch 2 I 0.7), si se presenta una falla el asenso no funciona. Observar bloque FC1 en anexo A pag. 74. Bloque FC2-control de encendido. Al tener las condiciones del bloque FC1 listas “asenso de seguridad” (bandera M0.0), “asenso de ignición” (bandera M0.1) se presiona el pulsador denominado marcha quemador (I1.3) el cual tiene un reconocimiento (I1.4) y activa el “encendido quemador” (bandera M0.3), simultáneamente se activa la electroválvula piloto (Q0.6), el transformador de ignición (Q0.5) y electroválvula de quemador (Q1.0). Al reconocer el encendido, indica la ejecución de un control (bandera M0.2) y el quemador enciende (bandera M0.4), posteriormente comienza el aumento de potencia del quemador Instituto Tecnológico de Orizaba

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(M0.5) mediante 2 aumentos de flama en un intervalo de tiempo, primer aumento (timer T15), segundo aumento (timer T16). Si se presenta alguna falla el quemador no enciende e indica la falta de encendido (bandera M0.6) activando una sirena (alarma Q3.5) que se restable mediante el pulsador denominado “reconocimiento alarmas” (I3.5). Observar bloque FC2 anexo A pag. 76. Bloque FC3-control manual/automático. En este bloque se explica cómo funciona el proceso cuando es seleccionado un estado manual ó automático. Estado Manual. El selector se coloca en posición manual (I3.0), al tener la condición válvula de aire al mínimo (I0.5), (bandera M1.0) y quemador encendido (bandera M0.4) es posible reducir la potencia acorde a lo necesario colocando el selector en estado “mando modutrol disminuir (Q0.3), de igual manera es posible “aumentar la potencia” (Q0.4) al colocar el selector en estado “selección aumentar” (I3.2) y tener la condición “aumento potencia quemador” (bandera M0.5). Observar bloque FC3 anexo A pag. 79. Estado automático. El selector se coloca en estado automático (I3.1), verifica tener consentimiento de asenso de seguridad (bandera M0.0) y micro de tapa cerrada (I0.7) a continuación se efectúa el aumento de potencia a través de 3 timers. El “temporizador” (T10) controla la secuencia de encendido entre el primer aumento (temporizador T15) y el segundo aumento (temporizador T16) observar bloque FC3 anexo A pag. 79. Bloque FC4-movimientos de carro. Para los movimientos del carro el micro de fin carrera en tapa (I0.7) debe encontrarse abierto y la protección del motor cerrada (I3.4), mediante el comando “carro a dx” (I2.2) se activa el motor (Q0.1) avanzando hacia la derecha, el avance se detiene al dejar de pulsar el botón (I2.2) ó activándose el micro de “fin carrera” (I.24), para desplazarse a la izquierda se presiona el botón “comando a sx” (I2.3) activando un sistema reversible (Q0.2) el cual se detiene al dejar de pulsar el botón (I2.3) ó cuando el carro alcance su final de carrera (micro a sx I 2.5). Los movimientos de abertura y cierre en la tapa se realizan mediante un sistema neumático, al posicionar el selector en estado “carro adelante” (I2.6) activa la electroválvula (Q1.2) realizando el movimiento de cierre, para realizar la abertura se posiciona el selector en estado

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“carro atrás” (I2.7) activa la electroválvula (Q1.2) e inicia la abertura. Observar bloque FC4 anexo A pag. 82. Bloque FC5-indicadores piloto. Dentro de este bloque se programan las lámparas piloto que corresponden a los elementos de accionamiento, consentimientos, correcto funcionamiento, y fallas, por ejemplo: pulsadores marcha y paro ventilador, mínima presión de gas, máxima presión de gas, falta de encendido, quemador en bloqueo, carro en movimiento, sirena activada entre otros. Observar bloque FC5 anexo A. pag. 84. Bloque OB1. El ciclo de programa se escribe en STEP en un determinado bloque. Por defecto está el bloque de organización OB1. Éste representa la Interface para el sistema operativo y es automáticamente llamado y ejecutado cíclicamente. Desde este bloque de organización se pueden llamar a otras estructuras de programación como p.e. la función FC1. Ofrece una tarea completa para analizar por partes los problemas. Observar OB1 anexo A pag. 89. Dentro del OB1 se observan las diferentes funciones FC que llama automáticamente: FC1 purga, FC2 control de encendido, FC3 control automático/manual, FC4 movimientos de carro y FC5 indicadores pilotos.

3.7 Elaboración de nuevos diagramas eléctricos. Los diagramas son elaborados de acuerdo a las normas y requerimientos establecidos de la empresa, a continuación se proporciona la información para saber interpretarlos. Se utiliza un formato predeterminado, en la parte inferior derecha contiene un apartado donde se coloca: nombre de la compañía, nombre del proyecto, persona que lo realiza, fecha de elaboración y el número de hoja que representa. Para la etapa de potencia la hoja se especifica mediante una letra A con su respectiva numeración, para la etapa de control la hoja se especifica mediante una letra F con su respectiva numeración. Cada hoja contiene un plano cartesiano en la parte derecha e inferior representado por letras y números. Se colocan etiquetas que indican el lugar donde inicia la conexión, hacia donde se dirige y viceversa. La línea punteada indica que el elemento se encuentra en campo y no dentro del tablero. En la parte inferior izquierda del formato se enumera una lista con el nombre correspondiente de cada elemento. Observar ANEXO B. pag 91. Instituto Tecnológico de Orizaba

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CAPITULO IV. RESULTADOS. Antes de iniciar la operación del equipo se calibran los elementos de campo (válvulas, presostatos, modutrol, micros y actuadores fin de carrera), posteriormente se realiza la primera prueba del nuevo tablero el cual funciona correctamente en estado manual, al efectuar la prueba en estado automático se hace un reajuste en los temporizadores T10, T15 Y T16, se incrementa el tiempo de 20min. a 40 min estableciendo los tiempos de la siguiente manera: control de temporizadores T10=40min. primer aumento T15=20min. y segundo aumento T16=20min. Se provocan fallas de causa y efecto para verificar el correcto funcionamiento en señales preventivas, accionamientos, bloqueos, encendido de quemador y sirena. Diseño. El resultado en diseño fue el esperado, el tablero cuenta con tecnología actualizada, mayor ergonomía que facilita la operación y mantenimiento del equipo. Seguridad. Al implementar un nuevo tablero y ajustar los elementos de campo se elimina la pérdida de gas, el encendido del quemador se reduce a un operario, se optimiza la detección de fallas un 90%, la conexión de bornes y resguardo de cables se ajustan acorde las normas de seguridad para prevenir accidentes o posibles descargas eléctricas. Control. Al integrar un plc se alcanza el objetivo de tener un sistema reducido de óptimo desempeño, la comunicación entre PC y autómata facilita la posibilidad de modificar o realizar cambios en la programación a conveniencia sin agregar cableado ó realizar desconexiones, es posible verificar la programación centralizada de las partes del proceso.

Dentro de los resultados obtenidos se observa en la grafica 4.1 la disminución de elementos utilizados entre el tablero anterior

y el nuevo generando ahorro en refacciones y por

consiguiente en costos.

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Grafica 4.1 Comparativa de elementos utilizados. Se elabora un análisis sobre el total de fallas generadas en el periodo enero-septiembre del año 2010 (con tablero anterior) y el periodo restante en planta octubre-noviembre 2010 (con nuevo tablero y plc). En la grafica 4.2 se observa el decremento de fallas al integrar el nuevo sistema, La comparativa entre fallas sin PLC y fallas con PLC permite visualizar el beneficio del sistema aplicado. Se resuelve uno de los problemas planteados al inicio.

Grafica 4.2 Comparativa en fallas con tablero anterior y actual. Instituto Tecnológico de Orizaba

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Mediante el historial de mantenimiento se realiza un análisis sobre el tiempo invertido en fallas, reparación y mantenimiento durante el periodo enero-septiembre 2010 (con tablero anterior) y el periodo restante en la planta octubre-noviembre 2010 (con nuevo tablero y plc).

En la grafica 4.3 se observa el ahorro de tiempo con la implementación del nuevo tablero con PLC, en comparación con el tablero anterior sin PLC.

Grafica 4.3 Comparativa de tiempo empleado en fallas con tablero anterior y actual. Como se observa los resultados obtenidos son satisfactorios se resuelven los problemas planteados inicialmente en perdida de recursos como gas y energía, existe disminución de fallas, ahorro en tiempo de paro, refacciones y por consiguiente en costos sin olvidar las ventajas en diseño, seguridad y uso.

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CONCLUSIONES Como conclusión se determina que la metodología es una herramienta fundamental para elaborar un proyecto. Como parte fundamental es necesario realizar una investigación sobre los elementos que intervienen en el proceso, los costos que genera el elaborar un proyecto, las ventajas que puede ofrecer y el tiempo de recuperación del capital invertido (pay-back). Hoy en día las industrias buscan actualizarse con equipos de última generación que cumplan sus demandas a un bajo costo sin anteponer la seguridad y calidad de producción. En este proyecto mediante la investigación se encontró una solución adecuada capaz de ofrecer óptimos resultados y gran desempeño. El plc como sus siglas lo definen (controlador lógico programable) es una herramienta fundamental capaz de integrarse en cualquier proceso. Mediante este elemento es posible elaborar proyectos a pequeña mediana y gran escala de manera fácil y dinámica. En el pasado, el tiempo invertido para elaborar un proyecto era mayor, los alcances de comunicación hombre-máquina eran limitados y las técnicas empleadas para determinar y solucionar un problema eran prolongadas. Mediante el plc es posible elaborar un proyecto en menor tiempo, posee diversas opciones en redes de comunicación si se requiere (cableado estructurado, prófibus, device-net, Ethernet, radio modem etc.) gracias a sus funciones especiales integradas como (temporizadores, contadores, sub rutinas, bloques de organización, bloques PID entre otros) ofrece un adecuado funcionamiento en equipos de manera completa. Al integrar un plc se reducen los sistemas de control ahorrando costos, mano de obra y mantenimiento. Debido a su efectiva funcionalidad en programación, control analógico/digital, localizar y dar soluciones a problemas de cualquier índole el plc se ha convertido en la actualidad una herramienta fundamental para la industria. Como opinión personal, anteriormente a emprender un reto en el entorno laboral solo contaba con los conocimientos obtenidos en la carrera de ingeniería, las expectativas de trabajo no estaban bien definidas, había poca confianza hacia los superiores, la integración a un equipo Instituto Tecnológico de Orizaba

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de trabajo con mayor conocimiento era complicada y la asignación de personal a cargo inicialmente generaba cierta incomodidad. Posteriormente al trabajar continuamente en el medio industrial se obtienen el conocimiento sobre los diferentes procesos y actividades a realizar, existe mayor confianza entre superior y residente, se definen expectativas e ideas sobre las cuales se debe trabajar, existe mayor seguridad y confianza con el personal asignado entre otras cosas. En cuestión técnica inicialmente había un amplio desconocimiento sobre las normas de seguridad, estándares de calidad, elaboración y seguimiento de un mantenimiento preventivocorrectivo, así como desarrollar e implementar un proyecto de manera teórica para después ser aplicado prácticamente, y como actuar ante alguna situación de riesgo. Con el apoyo y conocimiento de los compañeros de trabajo se crea un aprendizaje y adaptación al ámbito industrial de manera rápida, se genera un amplio sentido de responsabilidad y compromiso ante cualquier desarrollo e implementación de proyectos con la más alta calidad sin anteponer el bienestar y seguridad física de los compañeros y propia. Se crea una conciencia sobre los elementos que implica el trabajar en industrias de alto riesgo y los seguimientos para revisión de equipos especiales. Todo lo enunciado anteriormente crea una cultura para concluir la formación como residente, generando grandes expectativas y deseos de superación para continuar una vida laboral productiva.

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ANEXO A Programación de proyecto en lenguaje KOP (FC1-FC5) y bloque organizacional OB1.

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ANEXO B Elaboración de nuevos diagramas eléctricos.

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