Proyecto Banco de AutomatizacionSENA

CONSTRUCCION Y PUESTA EN FUNCIONAMIENTO DE UN GABINETE DE PROGRAMACION LOGICA PROGRAMABLE PARA EL CENTRO INDUSTRIAL Y DEL DESARROLLO TECNOLOGICO (SENA) DE BARRANCABERMEJA

IVAN JOSE LASTRE FLOREZ EDWIN ALONSO VILLAMIZAR RUEDA MARIA JULIA VILLARREAL ARENAS

TECNOLOGICO PASCUAL BRAVO INSTITUCION UNIVERSITARIA TECNOLOGIA EN ELECTRONICA MEDELLIN 2012

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CONSTRUCCION Y PUESTA EN FUNCIONAMIENTO DE UN GABINETE DE PROGRAMACION LOGICA PROGRAMABLE PARA EL CENTRO INDUSTRIAL Y DEL DESARROLLO TECNOLOGICO (SENA) DE BARRANCABERMEJA

IVAN JOSE LASTRE FLOREZ EDWIN ALONSO VILLAMIZAR RUEDA MARIA JULIA VILLARREAL ARENAS

Proyecto de Grado presentado como requisito para optar el título de Tecnología en Electrónica

Asesor metodológico: MAGISTER. ALVARO ACOSTA AGON

TECNOLOGICO PASCUAL BRAVO INSTITUCION UNIVERSITARIA











CONTENIDO Pág.

INTRODUCCION 1. TITULO DE LA PROPUESTA 2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 2.1 DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA 2.2 ELEMENTOS DEL PROBLEMA 2.3 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA 3. JUSTIFICACIÓN 4. OBJETIVOS 4.1 OBJETIVO GENERAL 4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 5. REFERENTES TEORICOS 5.1 ANTECEDENTES HISTORICOS 5.2 QUÉ ES Y PARA QUE SIRVE UN PLC? 5.3 DISTRUBUCION FISICA 5.4 DISTRIBUCION LOGICA DE PLC PANASONIC 5.5 COMO SE PROGRAMA UN PLC? 6. DESCRIPCIÓN TÉCNICA DEL PROYECTO 6.1 SISTEMA ACTUAL 6.2 PROPUESTA TECNOLÓGICA 6.3 CARACTERISTICAS DEL GABINETE DE AUTOMATIZACION 7. METODOLOGIA METODOLOGIA 8. RECURSOS 8.1 RECURSOS HUMANOS 8.2 RECURSOS TECNICOS 8.3 RECURSOS FINANCIEROS 9. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES BIBLIOGRAFIA ANEXOS

4 5 6 6 7 7 8 9 9 9 10 10 10 11 14 16 17 17 17 17 21 22 22 22 22 23 24











INTRODUCCION Las empresas de hoy, que piensan en el futuro, se encuentran en proceso de actualización de modernos dispositivos electrónicos en sus máquinas y procesos de control. Este cambio tecnológico modifica notablemente la imagen de estas máquinas automáticas sobre todo, por el efecto de las transformaciones en el campo electrónico, remplazando el control en tecnologías tradicionales como la neumática y la hidráulica. Además de la actualización de los conocimientos requeridos de quienes operan este sector proyectando, que deben asumir carácter de capacitación multidisciplinar. Esta formación comprende el diseño, el desarrollo y la implementación de proyectos innovadores en el área de la educación tecnológica y de la educación técnico profesional, que vinculan la formación con el mundo del trabajo. Partiendo de estas líneas de acción esta propuesta tiene su punto de acción en los procesos de automatización que, en su concepto más más amplio, consiste en el el control y en la gestión de sistemas automáticos, accionados mediante un conjunto de técnicas y dispositivos particulares; tomando como muestra el diseño e implementación de un gabinete de simulación de control lógico programable, permitiendo mostrar el funcionamiento del CPU AFPX- C30R y su escala de integración para trabajar con dispositivos como controladores de temperatura, medidores de energía, Interfaces para operador, servos, variadores de velocidad, sensores, temporizadores, contadores y; además de ejecutar procesos de entrenamiento para automatización con sistema scada, con el fin de que los estudiantes se familiaricen con el control de procesos industriales y puedan monitorear constantemente variables como presión, nivel, temperaturas entre otros desde una pantalla táctil (HMI) AIG05GQ02D y difundir trayectos de capacitación y de actualización del sistema de educación tecnológico en el Centro Industrial y de Desarrollo Tecnológico (SENA) Barrancabermeja, Santander.











1. TITULO DE LA PROPUESTA CONSTRUCCIÓN Y PUESTA EN FUNCIONAMIENTO DE UN GABINETE DE PROGRAMACIÓN LÓGICA PROGRAMABLE PARA EL CENTRO INDUSTRIAL Y DEL DESARROLLO TECNOLÓGICO (SENA) DE BARRANCABERMEJA











2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Uno de los propósitos del Centro Industrial y del Desarrollo Tecnológico (SENA) es Constituirse en referente nacional del Sistema de Educación Tecnológica, sobre la base de la excelencia de sus prestaciones y de su gestión. gestión . Por ende ¿Permanecer en constante actualización y retroalimentación? es un enfoque metodológico para entregar personal capacitado y competente al mercado laboral. 2.1. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA En el área de automatización y control de procesos del Centro Industrial y del Desarrollo Tecnológico para el proceso de formación profesional específicamente en el programa de aplicaciones industriales; con software SCADA para la programación lógica programable y comunicaciones industriales; se requieren de suficientes bancos didácticos y actualización de PLC de baja, media y alta gama, para lograr en los aprendices comprender qué es y para qué sirve un PLC, indagando en su estructura y en la integración funcional de sus componentes, caracterizar los procesos de puesta en marcha, programación, conexionado de entradas y salidas, e Instalación, puesta a punto y mantenimiento preventivo de un PLC. El encargado de esta área es un ingeniero con una amplia experiencia y especializado en Procesos de automatización y control e instructor del programa tecnológica en electrónica del Tecnológico Pascual Bravo el cual se ha desempeñado con éxito en el desarrollo de procesos metodológicos en competencias laborales, puntualiza en la adquisición de maquinaria de control de calidad y acorde con las necesidades del mercado laboral ofertado en nuestro país. Además de los análisis de los resultados de la entrevista a los aprendices e instructores de esta área, en donde dejan claro la importancia de adquirir equipos suficientes, para poder aplicar los conceptos de automatización y/o llevarlos a la práctica en grupos de trabajo y así poder manipular las máquinas y entender su proceso de configuración y de tal forma, forma, tener una visión amplia en la toma toma de decisiones en el campo de trabajo. 2.2 ELEMENTOS DEL PROBLEMA















Equipos obsoletos que no permiten la actualización de procesos y ofrecimiento de tecnología de punta, dentro del laboratorio de Automatización Industrial.

2.3 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA El SENA de Barrancabermeja líder en Colombia en formación profesional para la industria actualmente está liderando especializaciones en el área de automatización, para este proceso de formación es importante manejar el interfaz de Hombre-máquina a través de prácticas de laboratorio. En el aula de automatización del Centro Industrial y Desarrollo Tecnológico de Barrancabermeja (SENA) se requieren requiere n PLC de gama baja actualizados para sistemas de simulación de procesos industriales? ¿Qué beneficios traería a los aprendices del SENA y a la comunidad de Barrancabermeja, actualizar los equipos del laboratorio de automatización y controles Industriales a los aprendices? ¿Por qué sería necesario adquirir equipos de control automatizado en laboratorio de Automatización Industrial para el proceso de formación profesional en Sistema Scada?











3. JUSTIFICACIÓN El Gobierno de Colombia ha reconocido dentro de su política, la importancia de la tecnología como motor de desarrollo económico, por eso somos conscientes que debemos integrar los esfuerzos para el fomento y desarrollo de instituciones para la formación de trabajo. La inversión en tecnología de automatización es una estrategia de competitividad, no invertir en esta tecnología implica un riesgo alto de rápido desplazamiento por la competencia laboral. Es necesario tomar conciencia de la necesidad de subirse al carro de la nueva etapa lo antes posible; o sea, ahora y apoyar las empresas que desarrollen proyectos innovadores que redunden en mejoras para la enseñanza y el aprendizaje de la Tecnología. Debido a que ciertas etapas en los procesos de fabricación se realizan en ambientes nocivos para la salud, con gases tóxicos, ruidos, temperaturas extremadamente altas o bajas y uniendo esta situación a consideraciones de productividad, siempre se pensó en la posibilidad de dejar ciertas tareas tediosas, repetitivas y peligrosas a un ente que no fuera afectado por las condiciones ambientales adversas. Nace, así, la máquina y, con ella, la automatización. Los beneficios que se obtendrán en la implementación de este proyecto: En un proceso Industrial 

Ahorro de tiempo muerto en el proceso.



Control de las máquinas











4. OBJETIVOS 4.1 OBJETIVO GENERAL Construir y puesta en funcionamiento de un gabinete de baja gama para la formación profesional con aplicaciones Interfaz Hombre-Máquina (HMI) en el control de procesos industriales? 4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 

Diseñar un banco de control lógico programable para sistemas de simulación de procesos industriales.



Implementar un programa en software SCADA para un sistema simulado de variables de un proceso Banco Level Control (Sistema de control de llenado)



Creación de una página web para visualización de instructivos del PLC CPU APFX-C30R, puesta de funcionamiento y procedimiento de simulación del sistema de control de llenado de un fluido.











5. REFERENTES TEÓRICOS

5.1 ANTECEDENTES HISTÓRICOS

La historia del PLC se remonta a finales de la década de 1960, cuando la industria estaba en busca de nuevas tecnologías electrónicas para remplazar y hacer más eficiente los sistemas de control basados en circuitos eléctricos con relés, interruptores y otros componentes comúnmente utilizados para el control de los sistemas de lógica combinacional. combinacional . En 1968 GM Hydramatic (la división de transmisiones automáticas de General Motors) ofertó un concurso para una propuesta del remplazó electrónico de los sistemas cableados. La propuesta ganadora vino de Bedford Associates de Boston, Masachusets. El primer PLC, fue designado 084, debido a que fue el proyecto ochenta y cuatro de Bedford Associates. Fueron empleados más en el sector de la industria automotriz. Fueron empleados dos años más tarde en Europa. Su creación coincide con el comienzo de la era del microprocesador y con la generación de la lógica cableada modular. [1] Los controladores lógicos programables, limitados originalmente a los tratamientos de lógica secuencial, se desarrollan rápidamente y, en la actualidad, extienden sus aplicaciones al conjunto de sistemas de control de procesos y de máquinas. 5.2 QUE ES Y PARA QUÉ SIRVE UN PLC?











El PLC reduce el espacio, facilita el cableado, es fácil de configurar y es eficaz al momento de ejecutar un control ya que maneja velocidades de respuesta mucho mayor que la de equipos electromagnéticos comunes. 1

Disponible en Internet:

5.3 DISTRUBUCION FISICA La estructura de un PLC se define de la siguiente forma: Figura 1. Distribución física de un PLC

Fuente: http://www.panasonic-electric-works.es/pewes/es/html/fpx.php Un PLC puede ser modulado o integrado, un PLC modulado normalmente viene con un RACK de slot donde se instalan los módulos según la necesidad. En la figura a continuación se muestra un PLC FP2 de Panasonic y los módulos de entradas digitales e comunicación. El nombre de modulado indica que hace uso de módulos con propósitos específicos.













Un PLC modulado tiene la característica car acterística de expandir su RACK de Slot a diferentes difer entes cantidades de módulos, es posible entonces hacer uso de diferentes tipos de módulos en un mismo RACK. En la figura a continuación se muestra un ejemplo. Figura 3. MODULOS DE EXPANSION

Fuente: http://www.panasonic-electric-works.es/pewes/es/html/fpx.php











La empresa Panasonic Electric Works (PEW) cuenta con seis series de controladores lógicos programables, cada una de las cuales abarca una amplia gama de referencias y de sub-familias. A continuación se resumen las características más sobresalientes del

FP- X:

El FP-X es el nuevo autómata de la serie FP. Es un equipo compacto con terminal a tornillo, alimentación 220VCA y salida a relé. Dispone de una amplia capacidad de memoria, elevada velocidad de proceso y gran expansibilidad de E/S. Al igual que el resto de autómatas de la serie FP se puede programar con el FPWIN GR o con el FPWINPro (conforme con el estándar IEC 61131-3). Otras características:  Alta capacidad de memoria de programa (32 k pasos)  Alta capacidad de memoria de datos (hasta 32k palabras)  Seguro - Contraseña de 8 dígitos para carga/descarga del programa - Dispone de una función de programación para imposibilitar la carga de programa aunque se conozca la contraseña  Ejecución simultanea de dos interpolaciones lineales de 2 ejes cada uno.  Elevada velocidad de proceso de 0,32s por instrucción básica  Memoria Maestra adicional con función de calendario-reloj











Fuente: http://www.panasonic-electric-works.es/pewes/es/html/fpx.php 5.4 DISTRIBUCION LOGICA DE PLC PANASONIC La CPU Interpreta las instrucciones del programa de usuario y consulta el estado de las entradas. Dependiendo de dichos estados y del programa, ordena la activación de las salidas deseadas. La información consignada en el PLC como por ejemplo, programas de diagrama en escalera, se guarda en la memoria











Una vez que un programa haya sido elaborado por el usuario y éste haya sido transferido a la memoria del PLC, éste último se encuentra listo para ejecutar dicho programa. Mediante éste, el PLC responderá a los estímulos ocurridos en las entradas externas para controlar el proceso físico en cuestión. Para ejecutar el programa residente en la memoria del PLC, éste dispone de un interruptor (RUN / PROG) que inicia la ejecución del programa de usuario. Una vez que el interruptor haya sido puesto en la posición RUN, el PLC ejecutará siempre una serie de pasos de manera indefinida, hasta que el PLC sea desconectado de la fuente de alimentación o bien, hasta que el interruptor sea colocado nuevamente en la posición PROG para una nueva sesión de programación. Los pasos que realiza el PLC mientras está en modo RUN pueden ser observados en la figura de la página siguiente. Como puede observarse en esa gráfica, el PLC ejecuta 5 pasos, cada uno de los cuales involucra una serie de tareas que son llevadas a cabo por la CPU del PLC. Una vez que el quinto paso ha terminado, el proceso vuelve a repetirse, y seguirá repitiéndose de manera indefinida, hasta que se ejecuten los eventos ya indicados anteriormente. El proceso de ejecutar estos pasos de manera repetida, es conocido como clica y es un método utilizado por la mayoría de los controladores E jecución Cí clica lógicos programables. Figura 6. Ejecución cíclica del PLC en un proceso industrial.











5.5 COMO SE PROGRAMA UN PLC? Para la línea de PLC´s FP series Panasonic se hace uso del software FPWIN GR. El FPWIN GR es un software que permite editar su programación en diagrama Ladder, Boleano o por instrucciones Figura 7. Software FPWIN GR.

Fuente: http://www.panasonic-electric-works.es/pewes/es/html/fpx.php 

Permite editar en modo RUN o en modo Offline. Si se programa en modo Offline, se pueden programar hasta 60 k pasos de una vez. No hay limitaciones, y los cambios existentes en el programa son resaltados en gris.













6. DESCRIPCIÓN TÉCNICA DEL PROYECTO 6.1. SISTEMA ACTUAL Actualmente Barrancabermeja cuenta con una creciente economía, generada principalmente del petróleo, lo cual ha creado un asentamiento masivo de empresas y con ellas un sin número de equipos y sistemas tecnológicos. El Centro Industrial y del Desarrollo tecnológico (CIDT) SENA de Barrancabermeja, ofrece formación tecnológica y especializada en el proceso de automatización y controles de procesos industriales, contando con 2 laboratorios para las practicas de esta especialidad, existen control de procesos con PLC de gama media y alta SIEMES, OPTO 22, ALLEN BRADLEY, en el momento no











Figura 8. PROTOTIPO DEL GABIENTE GABIENTE DE AUTOMATIZACION DE PLC DE BAJA GAMA PANASONIC VISTA FRONTAL INT ERNA











Figura 9. VISTA FRONTAL EXTERNA DEL GABINETE











Componentes del gabinete 

Etapa de entradas: AFPX-A21 Modulo Análogo de 2 Entradas , 0-10vdc o 0-20mA, 12 bit1 Salidas análoga: para entradas de variables de temperatura, presión y sensores de nivel entre otros. Figura 10. TERMINALES DE ENTRADA Y SALIDA O TERMINALES TERMINALES DE COMUNICACION Modulo Análogo de 2 Entradas y 1 digital











7.

METODOLOGIA

La implementación y puesta en marcha de este proyecto se llevará a cabo en cuatro (4) etapas: DESARROLLO DE LA PARTE TEÓRICA y

Análisis del problema.

y

Planteamiento de la solución.

y

Diseño de la solución planteada.













8. 8.1 RECURSOS HUMANOS

RECURSOS











9. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES











BIBLIOGRAFIA Automated Manufacturing Systems. Actuators, controls, sensors and robotics,S.











ANEXOS ANEXO A. TABLA DE MATERIALES COTIZACION SINCRON.COM.CO

Proyecto Banco de AutomatizacionSENA

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