2012
PROYECTO FINAL SENSORICA Y ACTUACION
JORGE LUIS RODRIGUEZ AGUILAR U.A.G.R.M 10/12/2012
1.- Objetivo
El objetivo de este proyecto es poder conocer más a fondo y realizar la automatización ya sea solo neumática, electro neumática, o a través de un Controlador Lógico Programable (PLC) de un proceso específico, en este caso y para este proyecto en particular el objetivo secundario es poder mejorar la automatización electro neumática con un PL C. Se automatizara el estampado poco profundo en lámina de aluminio crudo, para placas características de motores de inducción. 2.-Descripción del proceso
El proceso consta de un estampado poco profundo con un cilindro neumático. 1. La lámina de aluminio (10 X 5) a estampar viaja a través de una cinta transportadora hasta topar con un sensor 1. 2. Cuando el sensor 1 sea activado por la presencia de la lámina y siempre y cuando el sensor 4 indique que el cilindro 3 este en la posición inicial se enviara la señal para que el cilindro 1 salga hasta la posición final, arrastrando consigo la lámina a estampar. 3. Cuando el cilindro 1 llegue a la posición final junto con la lámina, entonces un sensor 2 dará la señal para que salga el cilindro 2 que sería la prensa que estamparía y/o grabaría las características de un motor en la lámina de aluminio. 4. Una vez que el estampado se dio, el cilindro 2 ya habría llegado hasta su posición final, detectado por un sensor 3 que enviara la señal al cilindro 3 para que este salga, y para que el cilindro 1 y 2 reg resen a su posición inicial. 5. Una vez el cilindro 3 haya salido, arrastrara la placa de aluminio estampada, y la dejara caer por unas guías de acero hasta una caja contenedora para su almacenamiento. 6. El sensor de la posición final del cilindro 3 coincide con el momento de caída de la lámina, por tanto el sensor 5 dará la señal para que retroceda el cilindro 3 al mismo tiempo que un contador registrara esa señal hasta llegar a acumular 10 pulsos que indicarían 10 láminas puestas en la caja. 7.
Entonces un cilindro 4 saldría y arrastraría la caja llena apartándola para su almacenamiento.
3.-Diseño Electromecánico
Estampado de Lámina de aluminio
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a) Diseño mecánico.
Vista Superior
Estampado de Lámina de aluminio
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b) Diseño de plano –Electro Neumático
Estampado de Lámina de aluminio
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En la Imagen de la página 3 desde abajo hacia arriba: cilindro 1, cilindro 2, c ilindro 3, cilindro 4. Identificación de las abreviaciones Pulsadores
S1: Inicio.
S2: Parada.
PE: Parada de Emergencia.
Bobinas
B1: Bobina de inicio para el cilindro 1.
B2: Bobina de retorno para el cilindro 2.
B3: Bobina de inicio para el cilindro 2.
B4: Bobina de retorno para el cilindro 2.
B5: Bobina de inicio para el cilindro 3.
B6: Bobina de retorno para el cilindro 3.
B7: Bobina de inicio para el cilindro 4.
B8: Bobina de retorno para el cilindro 4.
Sensores
A1: Sensor de posición inicial para el c ilindro 1 a través del contacto con la lámina a estampar.
A2: Sensor de posición final para el cilindro 1 a través del contacto con la lámina a estampar.
C2: Sensor de posición final para el c ilindro 2.
D1: Sensor de posición inicial para el cilindro 3.
D2: Sensor de posición final para el c ilindro 3.
E2: Sensor de posición final para el cilindro 4.
CO1: Contador/Selector eléctrico.
Relés e Indicadores
RA: Relé de arranque.
RA1: Relé de arranque secundario.
RM: Relé para el contacto del acople del motor con el Reductor.
RP: Relé de parada.
R0: Relé activado con la posición inicial del cilindro 3 usado para seguridad de la salida del cilindro 1.
R2: Relé activado con la presencia de la lámina que junto con R0 activa la salida del cilindro 1.
R3: Relé activado con la presencia de la lámina que activa la salida del cilindro 2.
R4: Relé activado con la posición final del cilindro 2 que activa el retorno de los cilindro 1 y 2, al mismo tiempo activando también la salida del cilindro 3.
R5: Relé activado con la posición final del cilindro 3 que activa el retorno del mismo cilindro y al mismo tiempo envía pulsos individuales por cada salida a (CO1).
R6: Relé activado con la posición final del cilindro 4 que activa el retorno del mismo cilindro.
R7: Relé activado por (CO1) al momento de completarse los 10 pulsos recibidos que activa el reset del sensor (CO1)
Estampado de Lámina de aluminio
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c)
Programación en PLC
Estampado de Lámina de aluminio
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Descripción de las variables Pulsadores
I.0.0: Inicio.
I.1.0: Parada.
I.2.0: Parada de Emergencia.
Bobinas
O1: Bobina de inicio para el cilindro 1.
O2: Bobina de retorno para el cilindro 2.
O3: Bobina de inicio para el cilindro 2.
O4: Bobina de retorno para el cilindro 2.
O5: Bobina de inicio para el cilindro 3.
O6: Bobina de retorno para el cilindro 3.
O7: Bobina de inicio para el cilindro 4.
O8: Bobina de retorno para el cilindro 4.
B1: Bits para energía del sistema
B2: Bits para el acople del motor con el reductor
B3: Bits para activar la parada de emergencia
B4: Bits activado por (S0) para el corte de energía al cilindro 1
F1: Foco indicador de energía en el sistema.
F2: Foco de alarma a dar por el (S0).
Bits
Sensores
S1: Sensor de posición inicial para el c ilindro 1 a través del contacto con la lámina a estampar.
S2: Sensor de posición final para el cilindro 1 a través del contacto con la lámina a estampar.
S3: Sensor de posición final para el cilindro 2.
S4: Sensor de posición inicial para el c ilindro 3.
S5: Sensor de posición final para el cilindro 3.
S6: Sensor de posición final para el cilindro 4.
S0: Sensor de seguridad para evitar acumulación de carga en el cilindro 1, este sensor cortara la energía tanto para la salida como para el retorno del cilindro una vez activada la alarma.
Contador y Temporizador
C1: Contador
T1: Temporizador del sensor (S0)
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d) Selección de equipos
El único Cilindro que requirió de un análisis Fisicomatemático para saber bajo qué condiciones puede trabajar; es el cilindro 2, que sería la prensa para el estampado, y se obtuvo las siguientes condiciones: 1) Conociendo la resistencia a la tracción del aluminio crudo 160 N/mm2, y las dimensiones del estampado, se calculó que la fuerza mínima necesaria para aplicar el proceso de deformación plástica es de 4500 N. 2) Con la fuerza dada y trabajando a 6 bar de presión, se calculó el área y por consiguiente el Diámetro del cilindro que sería igual a 100mm. Se trabajara con una longitud de carrera de 500mm. 3) Se puede observar que con la fuerza dada y la longitud de carrera, que el diámetro del vástago necesario es de 22 mm, pero como se encuentra con muy poco margen de error se utilizará un diámetro mayor de 25 mm.
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d.1) Equipo para el sistema electro-neumático d.1.1) Pulsadores
Pulsador S1
Cantidad 1
Caracterizticas Pulsador conmutador de 3 posiciones . Se conecta desde la fuente de tension de 24 VDC hasta los relés a energizar.
Pulsador S2
1
Pulsador Obsturador. Se conecta desde la fuente de tension 24VDC hasta los reles a anergizar.
Pulsador PE
1
Pulsador con enclavamiento mecanico. Conectado desde la salida del pulsador de inicio hasta los reles a energizar.
Foto
d.1.2) Cilindros
Cilindro 2
Cantidad 1
Caracterizticas Cilindro de Doble efecto con diámetro del vástago de 25 mm, diámetro del cilindro de 100mm, longitud de carrera de 500mm, y una fuerza de 4623 N a 6 bar de presión.
3
Cilindros de Doble efecto. Presenta una longitud de carrera de 100 mm con una presion de trabajo de 6bar.
Cilindros: 2,3,4
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Foto
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d.1.3) Electrovalvulas Cantidad 4
Electrovalvulas
Caracterizticas Electrovalvulas de 5 vias y dos posiciones. Su Accionamiento es solamente Eléctrico, Funciona con dos embobinados magnéticos para el control de las 2 posiciones salida y retorno, se acciona cada pilotaje eléctrico por medio de una señal DC de 24 v.
Foto
d.1.4) Sensores Cantidad 4
Caracterizticas Sensor de proximidad con alimentacion magnetica (REED MAGNETICO). Fijación con aprisionamiento, version de tres hilos.
A1, A2
2
Sensor de deteccion de pieza capacitivo (REED capacitivo). Los sensores capacitivos reaccionan ante metales y no metales que al aproximarse a la superficie activa sobrepasan una determinada capacidad.
CO1
1
Contador selector electrico activado luego de cierta acumulacion de pulsos electricos, con reseteo.
C2, D1, D2, E2
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Foto
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d.1.4) Relés Cantidad 11
Reles
Caracterizticas Rele de 24 VDC. El relé activa por medio de de la excitación de una bobina uno o varios contactos, permitiendo la activacion o interrupcion de varios circuitos.
Foto
d.1.5) Indicadores luminosos Cantidad 1
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Caracteriztica Luz Indicadora de Energía de 24V
Foto
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d.2) Equipo para la mejora con PLC.
Para la equipación por PLC solo se tendra que modificar el pulsador conmutador de inicio por un pulsador obsturador , eliminar el contador fisico CO1 y por la facilidad de conexión se aumentará un sensor capacitivo para seguridad ademas de un foco indicador de la alarma de seguridad. d.2.1) Pulsadores
Pulsador S1
Cantidad 1
Caracterizticas Pulsador obsturador . Se conecta desde la fuente de tension de 24 VDC hasta el PLC.
Pulsador S2
1
Pulsador Obsturador. Se conecta desde la fuente de tension 24VDC hasta el PLC.
Pulsador PE
1
Pulsador con enclavamiento mecanico. Conectado desde la fuente de tension de 24VDC hasta el PLC.
Foto
d.2.2) Cilindros
Cilindro 2
Cilindros: 1,3,4
Cantidad 1
Caracterizticas Cilindro de Doble efecto con diámetro del vástago de 25 mm, diámetro del cilindro de 100mm, longitud de carrera de 500mm, y una fuerza de 4623 N a 6 bar de presión.
3
Cilindros de Doble efecto. Presenta una longitud de carrera de 100 mm con una presion de trabajo de 6bar.
Estampado de Lámina de aluminio
Foto
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d.2.3) Electrovalvulas Cantidad 4
Electrovalvulas
Caracterizticas Electrovalvulas de 5 vias y dos posiciones. Su Accionamiento es solamente Eléctrico, Funciona con dos embobinados magnéticos para el control de las 2 posiciones salida y retorno, se acciona cada pilotaje eléctrico por medio de una señal DC de 24 v.
Foto
d.2.4) Sensores
S0, S3, S4, S5, S6
S1, S2
Cantidad 5
Caracterizticas Sensor de proximidad con alimentacion magnetica (REED MAGNETICO). Fijación con aprisionamiento, version de tres hilos.
2
Sensor de deteccion de pieza capacitivo (REED capacitivo). Los sensores capacitivos reaccionan ante metales y no metales que al aproximarse a la superficie activa sobrepasan una determinada capacidad.
Foto
d.2.4) Relés
Reles
Estampado de Lámina de aluminio
Cantidad 11
Caracterizticas Rele de 24 VDC. El relé activa por medio de de la excitación de una bobina uno o varios contactos, permitiendo la activacion o interrupcion de varios circuitos.
Foto
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d.2.5) Indicadores luminosos Cantidad 2
Caracteriztica Luz Indicadora de Energía de 24V
Foto
d.3) Maquinas e Instrumentos para ambos tipos de automatización
Motor
Características y cantidad Se utilizara 1 unidad.
Foto
Tipo: Motor asincrónico jaula de ardilla. Fase: Monofásico Energía: Corriente Alterna Frecuencia: 50/60 Hz Potencia de salida: 1HP Reductor
Se utilizara 1 unidad. Reduce desde 1500 Rpm a una velocidad opcional.
Unidad de Mantenimiento
Tiene la función de otorgar un aire limpio al sistema neumático. Posee un regulador, lubricador y un filtro para la humedad del aire. Se utilizara 1 unidad.
Válvula anti retorno estranguladora
Permite al aire de entrar libremente al cilindro, pero la salida es estrangulada a voluntad. Se utilizarán 2 unidades.
Válvula purgadora rápida
Permite al aire de escape del cilindro salir expulsado con mayor velocidad. Se utilizara 1 unidad. Utilizada en la prensa.
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4.- Conclusión
Se puede concluir que la automatización por PLC es más sencilla, más eficaz, y se pueden implementar considerables mejoras, como en este caso el sensor de seguridad (S0) con mucha más facilidad, a pesar del costo más elevado de implementación, a largo plazo vendría a resultar más e conómico. Ya finalizado el proyecto se demuestra que es posible implementar un pequeño proceso de estampado totalmente automatizado electro-neumáticamente y también con PLC.
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