Controladores Lógicos Programables
Inyectora de Plástico Profesor: Ing. José Eduardo Valdepeñas Cortázar. Ana Silvia Avalos Ibarra De Ctrl: 08130580
No.
08 de Diciembre del 2011
Índice
Glosario2
Objetivo..3
Introducción.3
Descripción general de la inyectora de plástico..4
Descripción general de cada sensor sensor.9 .9
Circuito hidráulico....12
Diagrama escalera del circuito eléctrico.13
GRAFCET14
Variables para el PLC15
Circuito escalera en RSLogix 500.16
Simulación en LogixPRO LogixPRO18 18
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1.- GLOSARIO Lenguaje Escalera: Escalera: También denominado lenguaje de contactos o en escalera, es un lenguaje de programación gráfico muy popular p opular dentro de los autómatas programables debido a que está basado en los esquemas eléctricos de control clásicos. De este modo, con los conocimientos que todo técnico eléctrico posee, es muy fácil adaptarse a la programación en este tipo de lenguaje, pueden programarse todo tipo de elementos tales como Bobinas, contactores, temporizadores, contadores, etc.
Actuador: Es un dispositivo capaz de transformar energía hidráulica, neumática o eléctrica en la activación de un proceso con c on la finalidad de generar un efecto sobre s obre un proceso automatizado. automatizado. Este recibe la orden de un regulador o controlador y en función f unción a ella genera la orden para activar un elemento final de control como, por ejemplo, una válvula.
PLC: Un Programable logic controller (PLC), es un equipo electrónico, programable en lenguaje no informático, diseñado para controlar en tiempo real y en ambiente de tipo industrial, procesos secuenciales. Un PLC trabaja en base a la información recibida por los sensores y el programa lógico interno, y realizando acciones sobre los actuadores de la instalación.
Método GRAFCET: Es un diagrama funcional que describe los procesos a automatizar, teniendo en cuenta las acciones a realizar, y los procesos intermedios que provocan estas acciones. Un GRAFCET está compuesto de ETAPA, ACCIÓN ASOCIADA y TRANSICIÓN. TRANSIC IÓN. Este método de representación es aceptado en Europa y homologado por varios países, entre ellos Francia por la norma NFC-03-190 y en Alemania por DIN.
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Objetivo: Utilizar un PLC para controlar y automatizar una inyectora de plástico, con ello observar la aplicación de un PLC a una máquina industrial verdadera. Observando y entendiendo que sensores se activan o desactivan, cuál es su función f unción para el proceso de inyectado de plástico y en qué momento debe de activarse cada sensor.
Introducción: El moldeo por inyección es una de las tecnologías de procesamiento de plástico más famoso, ya que representa un modo relativamente simple de fabricar componentes con formas geométricas de alta complejidad. Para ello se necesita una máquina de inyección que incluya un molde. En este último, se fabrica una cavidad cuya forma y tamaño son idénticos a las de la pieza que se desea obtener. La cavidad se llena l lena con plástico fundido, el cual se solidifica, manteniendo la forma f orma moldeada. Es por eso que es importante conocer el funcionamiento y los principales componentes de este tipo de máquinas. Además de poder poner en práctica l os conocimientos ya adquiridos en PLC
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Descripción General de la inyectora de plástico Una máquina inyectora es un equipo capaz de plastificar el material polimérico y bombearlo hacia un molde en donde llena una cavidad y adquiere la forma del producto deseado. Una inyectora se compone de cuatro unidades principales: y y y y
La unidad de cierre La unidad de inyección La unidad de potencia La unidad de control
Unidad de cierre Consiste de una prensa conformada por dos placas portamoldes, una móvil y otra fija. El sistema de accionamiento de la placa móvil puede ser un mecanismo de palancas acodadas, accionado hidráulicamente, hidráulicamente, un cilindro hidráulico o un sistema eléctrico de tornillo sin fin accionado por un motor. El parámetro fundamental para dimensionar una unidad de cierre es su fuerza para mantener el molde cerrado. Usualmente se da este valor en toneladas (ton). Otros parámetros importantes en una unidad de cierre son: la distancia mínima entre placas, la distancia máxima de apertura, las dimensiones de las placas y la distancia entre columnas, la carrera del sistema de expulsión. Estos datos se utilizan para dimensionar los moldes.
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Unidad de inyección La unidad de inyección está conformada por el tornillo y el e l barril de inyección, la boquilla y las resistencias alrededor del barril. El material sólido ingresa por la tolva a la zona zo na de alimentación del tornillo, en esta zona es transportado, por efecto de la rotación del tornillo dentro del barril, hacia la zona de fusión donde se plastifica; finalmente el material es bombeado hacia la parte delantera del tornillo en la zona de dosificación. Durante el proceso de plastificación del material el tornillo gira g ira constantemente. Cuando se va a realizar la inyección hacia el molde, el tornillo deja de girar y actúa a manera de pistón, haciendo fluir el plástico fundido hacia el molde y llenando las cavidades.
Es bien sabido que la conductividad térmica de los l os plásticos es muy inferior a la de los metales, por lo que su procesamiento debe hacerse en capas delgadas para que la transferencia de calor sea lo más rápida posible y sostenible económicamente. Esto se logra aprovechando el fenómeno de plastificación, que consiste en la fusión de la capa de material directamente en contacto con la superficie del barril, la cual transmite el calor, por convección forzada, al material sólido en las capas inferiores hasta que se plastifica completamente la masa de material.
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En las inyectoras comerciales aproximadamente un 50% del calor requerido para fundir el material lo aporta la fricción viscosa, generada por el giro g iro del tornillo con respecto al barril, y el otro 50% lo aportan las resistencias eléctricas.
La unidad de potencia Es el sistema que suministra la potencia necesaria para el funcionamiento de la unidad de inyección y de la unidad de cierre. c ierre. Los principales tipos de sistemas de potencia se pueden clasificar como. Sistema de motor eléctrico con unidad reductora de engranajes e ngranajes Sistema de motor hidráulico con unidad reductora de engranajes Sistema hidráulico directo Sistema de potencia eléctrico: El sistema eléctrico se utiliza generalmente en máquinas
relativamente pequeñas. pequeñas. Este sistema se s e emplea tanto para el giro del tornillo como c omo para la apertura y cierre del molde. La L a máquina emplea dos sistemas mecánicos de engranajes y palancas acodadas, uno para el cierre del molde y otro para el tornillo. Cada uno accionado por un motor eléctrico independiente. El accionamiento del tornillo c uando realiza la inyección lo ejecuta un cilindro hidráulico. En los sistemas con motor eléctrico, la velocidad puede ajustarse sólo en un determinado número de valores, lo cual c ual puede ocasionar problemas en la reproducción de parámetros de operación y dificultar la obtención de piezas con una calidad constante. Los motores eléctricos generan grandes torques de arranque, por lo que debe tenerse precaución al usar tornillos to rnillos con diámetros pequeños para evitar que se rompan.
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Sistema de potencia hidráulico: Los motores hidráulicos son los más comúnmente
utilizados, su funcionamiento se basa en la transformación de la potencia hidráulica del fluido en potencia mecánica. A diferencia de los sistemas electromecánicos, donde donde la potencia es transmitida a través de engranajes y palancas, en un sistema con fluidos es tos elementos se sustituyen, parcial o totalmente, por tuberías de conducción que llevan e l fluido a presión a los pistones de inyección y de cierre del molde. El fluido que más se utiliza es el aceite debido, principalmente, a sus propiedades lubricantes en aplicaciones que involucran grandes cargas. En los sistemas hidráulicos es común utilizar presiones que varían entre los 70 y 140 kg/cm2. Las ventajas del motor hidráulico con respecto al eléctrico pueden resumirse principalmente en: y y
y y
Fácil variación de velocidades, regulando el volumen de f luido. La relación entre el torque y la velocidad es aproximadamente lineal. El límite de torque se determina por la presión limitante y el torque de arranque es aproximadamente aproximadamente igual al de funcionamiento. Permite arranques y paradas rápidos debido al pequeño momento de inercia. Permite relaciones bajas de peso potencia, lo que posibilita alcanzar altas velocidades de inyección del material.
La unidad de control Este sistema básicamente contiene un controlador lógico programable (PLC) y controladores PID para las resistencias eléctricas del barril y de la boquilla. El PLC permite programar la secuencia del ciclo de inyección y recibe señales de alarma, por sobrepresión o finales de carrera, para detener el ciclo. Los controladores PID son los l os más adecuados para el control de temperatura debido a su elevada velocidad ve locidad de respuesta para mantener la temperatura a los niveles requeridos.
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Parámetros de una inyectora Las principales características utilizadas para dimensionar y comparar máquinas inyectoras son: y y
y
y
y
Capacidad o fuerza de cierre: usualmente se da en toneladas (ton) Capacidad de inyección: es el volumen de material que es capaz de suministrar la máquina en una inyección (cm 3/inyección). Es común dar este valor en gramos, tomando como referencia la densidad del poliestireno. Presión de inyección: es la presión máxima a la que puede bombear la unidad de inyección el material hacia el molde. Usualmente se trabaja a un 60% de esta presión o menos. Capacidad de plastificación: es la cantidad máxima de material que es capaz de suministrar el tornillo, por hora, cuando plastifica el material; se da en kg/h. Velocidad de inyección: es la velocidad máxima a la cual puede suministrar la unidad de inyección el material hacia el molde; se da en cm 3/s.
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Descripción general de cada sensor
Sensor 1-LS
2-LS
3-LS
8-LS
9-LS 4-LS 11-LS
15-LS
Descripción Este sensor tiene la función de verificar ver ificar que la rejilla de protección este cerrada. El proceso no funcionara si esta rejilla se abre, y si está en funcionamiento y se abre se detendrá el proceso. Sensor que se activa cuando el pistón hidráulico está completamente extendido, en otras palabras cuando el brazo este completamente doblado. Sensor que se activa cuando el pistón hidráulico está completamente retraído, en otras palabras que el brazo mecánico está completamente extendido. Sensor que se activa después de que comienza la inyección de plástico y es ajustable. Sensor que se activa después de que comienza la rotación y es ajustable. Sensor que se activa a la mitad m itad de la carrera del brazo. Sensor que se activa cuando la protección de la resistencia esta cerrada, si esta protección se abre, también se detendrá el proceso. Sensor que se activa poco después de que el brazo comienza a estirarse.
A continuación se mostraran imágenes de cada sensor, para conocerlos y ve r físicamente como son.
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Circuito Hidráulico
Diagrama escalera del Circuito eléctrico.
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GRAFCET 13
Variables para el PLC
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Entradas Sensor 1-LS 2-LS 3-LS 4-LS 8-LS 9-LS 11-LS 15-LS START
Variable I:0/1 I:0/2 I:0/3 I:0/4 I:0/8 I:0/9 I:0/11 I:0/12 I:0/13
Salidas Salida 1A - CIERRE 1C B.P. CIERRE 2A INYECCION 2D B.P. INYECCION 2C ROTACION 1B APERTURA
Variable 0:0/0 0:0/1 0:0/2 0:0/3 0:0/4 0:0/5
Temporizadores Temporizador TMR1 TMR2 TMR5
Variable T4:1 T4:2 T4:5
Circuito escalera en RSLogix 500
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Simulación en LogixPRO Condiciones iniciales:
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