EMPAQUETADORA AUTOMTICA1. INTRODUCCIN.-
La empaquetadora automtica la elaboramos como un proyecto de la
materia Aplicacin de Tcnicas de Control, esto debido a la
colaboracin del docente de la materia, quien nos facilit gran parte
de los componentes necesarios para la elaboracin de la mquina
empaquetadora automtica.En un principio, los integrantes del grupo
nos dedicamos al estudio de la idea, revisando alguna informacin
proporcionada por el docente, as como la indagacin, a travs de
Internet, sobre los distintos procedimientos empleados para el
empaquetamiento de distintos productos de distribucin masiva, tales
como, chizitos, maz, papas fritas, platanitos fritos, etc.
2. JUSTIFICACIN.-
La empaquetadora automtica es de mucha importancia en la
industrializacin de productos de distribucin masiva, pues, al no
entrar en contacto la mano del hombre, la higiene es garantizada,
obviamente, teniendo el debido cuidado en el mantenimiento y
limpieza de la mquina. Otro punto importante es la velocidad
ajustable a la que se pueden empaquetar dichos productos por un
mayor lapso de tiempo, pues esta mquina esta diseada con la
intencin de que pueda trabajar durante varas horas continuas sin
correr ningn riesgo de malfuncionamiento de la misma.
Es una mquina industrial construida con ayuda de conocimientos
mecnicos y electrnicos, pero la operacin es de un modo bastante
sencillo, por lo que cualquier persona con mnimos conocimientos de
la mquina, pueden manejarla sin ningn inconveniente.3.
OBJETIVOS.-
Los objetivos del presente proyecto son divididos en objetivos
generales y especficos, como a continuacin se detallan:a. GENERALES
Proponer, disear e implementar un sistema que empaquete
automticamente, de manera ptima, productos de distribucin masiva.b.
ESPECFICOS
Aplicar los conocimientos de programacin de PLCs de manera
prctica y relacionado directamente con la industria. Aplicar los
conocimientos de sensores capacitivos e inductivos de una forma til
para la industria.
Aplicar y ampliar los conocimientos acerca de variadores de
frecuencia utilizados en la industria.
Utilizacin de controladores diferentes de manera prctica y
verdica.
Practicar y experimentar con la construccin de maquinaria
industrial.4. PROBLEMAS A RESOLVER.-
El problema principal encontrado en la fabricacin de sta
maquinaria industrial es la parte en la que debemos jalar el nylon
en el que empaquetaremos el producto en un intervalo de tiempo
determinado y de manera repetitiva.El sellador es otro de los
problemas que se presentan, es necesario el control de temperatura
de la resistencia que se calentar, pues si el sellador presenta una
temperatura inferior a la requerida no sellar de manera correcta
haciendo que el producto termine en el piso, as mismo, una
temperatura muy alta, es decir, superior a la necesaria para el
sellado, har que el nylon termine perforado o quemado hacindolo
intil para nuestros propsitos.
El motor que se utilizar para hacer girar a la parte superior de
la estructura en la que el producto espera para su empaquetamiento
es otro punto de singular atencin para los integrantes del grupo.5.
ALCANCES Y LIMITACIONES.-
Como alcance del proyecto podemos indicar que la parte del
sellador no fue bien concluida, pues el control no es tan eficiente
como a nosotros hubisemos deseado, pues un ajuste de una par de
grados centgrados hace que el calentador exceda en ms de 25 grados
centgrados la temperatura deseada, necesitando un tiempo de espera,
bastante largo, hasta que nuevamente pueda trabajar la mquina de
manera correcta. Esto se podra corregir con la fabricacin de un
nuevo calentador para el sellado del nylon estudiando de manera ms
detenida en los problemas suscitados en este proyecto.6. FUNDAMENTO
TERICO.-
Es necesario que en esta parte analicemos cada una de las
caractersticas de los componentes que utilizaremos para la
implementacin de la mquina empaquetadora, componentes que son: PLC
UNITRONICS M91-2-T1:
Controlador Lgico Programable que funciona con una alimentacin
de 12 o 24 voltios de continua. Tiene 12 entradas digitales, las
cuales pueden ser NPN o PNP. Dos entradas para contadores de alta
velocidad o codificadores de eje. Tiene 12 salidas a transistor.
Puertos de entrada y salida expandibles. Puerto RS232/RS485.
La alimentacin de energa del PLC se lo realiza segn si se va a
utilizar conexiones de tipo PNP o NPN, en nuestro caso ser del tipo
PNP conectando el PLC de la siguiente manera:
Es importante evitar interferencia electromagntica, montando el
controlador en un panel metlico o gabinete y conectar a tierra la
fuente de alimentacin.Las conexiones a la salida se las realiza de
la siguiente forma:
Algunos datos del controlador M91-2-T1 son:
DisplaySTN, LCD Display
IluminacinLeds amarillo y verde
Tamao del Display2 lneas de 16 caracteres
Tamao del caracterMatriz de 5x8, 2.95x5.55mm
TecladoMembrana sellada
Nmero de teclas15
Programa del PLC
Memoria virtual para codigode la programacin escalera36K
Bits de memoria256
Registros de memoria256
Temporizadores64
Tiempo de ejecucin12s por bit operado
Base de datos1024 enteros
Displays HMI80 Displays diseos de usuario
Variables HMI64 variables HMI son habilitadas a modificacinde
display y para modificar texto, nmeros, fechas
hora y valores de tiempo. El usuario puede tambin
crear una lista de ms de 120 variables de textos
desplegados, totalizando mas de 2K de memoria.
VARIADOR DE FRECUENCIA:
En el presente proyecto utilizaremos un variador de frecuencia
Delta de la serie VFD- L de 1 HP de potencia como el que se muestra
en el diagrama siguiente:
El mismo que tiene el siguiente diagrama de conexin:
Entre las caractersticas de este variador de frecuencias tenemos
que tiene un microprocesador controlado SVPWM de 16 bits de salida.
Bajo ruido, lnea de frecuencia superior a los 10KHz. Reversin
controlada. 2 terminales de entrada y 1 terminal de salida para
control externo. Curva de voltaje/frecuencia ajustable. Tiempo de
aceleracin y desaceleracin ajustable.
CONTROLADOR DE TEMPERATURA CAHO 481JR01:
El controlador de temperatura que utilizamos es de marca CAHO
que tiene una dimensin de 48x48 mm, soporta temperaturas de 0 C
hasta 1000 C, presenta una sola salida a rel al igual que una
alarma tambin a rel.Nosotros lo regularemos de modo que controle la
temperatura a 100C, temperatura a la cual es sellado el nylon en el
que empaquetaremos el producto y colocaremos la banda de la alarma
de modo que haya un error de +/- 2 C.
CILINDRO ACTUADOR:
Cilindro actuador que soporta una presin mxima de 9,9 Kgf/cm2 y
una temperatura mxima de 60 C MOTORES:
Estamos utilizando un motor pequeo de continua, para mover el
disco superior, y un motor trifsico de HP. SENSOR CAPACITIVO
C35-25-DPC:
Sensor capacitivo de 35 milmetros de dimetro externo con una
distancia de deteccin de 25 milmetros, tiene una alimentacin en la
seal de salida de tipo PNP colector abierto de 10 a 36 voltios de
corriente continua.
SENSOR INDUCTIVO I12-4-DPC:
Sensor inductivo de 12 milmetros de dimetro externo con una
distancia de deteccin de 2 milmetros, tiene una alimentacin en la
seal de salida de tipo PNP colector abierto de 10 a 36 voltios de
corriente continua.En la utilizacin de este sensor, se recomienda
asegurar el cable del sensor en un punto fijo a una distancia, de
cmo mnimo, 10 centmetros de la base de montaje entre la salida del
sensor y el punto de sujecin, as el cable no se romper debido a
algn movimiento excesivo.
VLVULA SOLENOIDE:
Vlvula de marca Kuroda RCS2406 RELS:
Utilizamos 7 rels de 24 VDC uno de ellos es un rel de estado
slido marca CAHO SR-D2540.7. PROCEDIMIENTO Y DESCRIPCIN DE LAS
ACTIVIDADES REALIZADAS.-La parte ms complicada y morosa fue la
construccin de la mquina propiamente dicha, tuvimos que cortar
fierros, soldar, realizamos el armado completo de la maquinaria,
como podemos apreciar en las fotografas siguientes.
La idea de la mquina empaquetadora es la siguiente: El papel es
introducido manualmente pasando por la parte que envuelve el tubo,
el tubo mismo hasta que pase por las gomas jaladoras del papel.
Al encender la mquina, por medio de un sensor capacitivo
detectamos la presencia del producto a empacar, si no detecta
producto se mantiene en espera hasta que haya producto en el
contenedor ubicado en la parte superior.
En la parte superior se tiene un disco al que van unidos unos
recipientes cilndricos en los que el producto llena el recipiente y
espera a que un motor haga girar el disco de modo que el contenido
de cada recipiente vaya cayendo al tubo vertical. El motor que hace
girar el disco es controlado por el PLC. Las gomas jaladoras del
papel son unos rodillos que van jalando hacia abajo el papel, esto
para que la siguiente bolsita se ponga en posicin lista para
recibir el producto que caer por el tubo. Estos rodillos son
girados gracias a un par de engranajes y una cadena, las cuales
vana un motor, del que controlaremos la velocidad de giro, la
desaceleracin, inicio y parada de giro con un variador de
frecuencia al mandaremos las seales de control desde el PLC. La
mquina tiene tambin dos selladores, uno vertical y otro horizontal.
Cada uno de los selladores est hecho con una resistencia trmica
dentro de un fierro, la temperatura es mantenida constante gracias
a un controlador de temperatura, con salida a rel el cual abre y
cierra la conexin de la alimentacin de la resistencia trmica. Se
utiliza una termocupla de tipo J para el sensado de la temperatura,
dato que entra al controlador de temperatura. Cada sellador tambin
tiene una delgada tela trmica, que permite el sellado, ms no as el
quemado por contacto directo del nylon con el fierro. Estos
selladores son movidos gracias a un actuador cilndrico que funciona
con aire comprimido. En el sellador horizontal tenemos una delgada
cuchilla la cual corta a la vez que sella el nylon. La seal de
control, para que realice el sellado y cortado de las bolsitas, la
enva el PLC.
8. GRFICAS, PROTOTIPOS Y PROGRAMAS.-
Un diagrama de la parte superior, del disco con los recipientes
es:
Por debajo de esta parte tenemos un tubo por el que caer el
producto y el mismo que ser envuelto por el papel empaquetador de
manera siguiente:
Motores para jalar el papel
Los selladores estarn dispuestos del siguiente modo:
Sellador vertical
Sellador horizontal
y cortador
Las siguientes son imgenes de la mquina a punto de terminar y
otra de la mquina ya terminada.
Un diagrama de flujo del programa es:
El programa escalera realizado con U90Ladder es:
9. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.-
Hemos propuesto, diseado e implementado un sistema que empaquete
automticamente, de manera ptima, productos de distribucin masiva,
tales como chizitos, papas fritas, platanitos fritos, chocolates,
etc.Aplicamos los conocimientos de programacin de PLCs de manera
prctica y relacionado directamente con la industria.
Aplicamos los conocimientos de sensores capacitivos e inductivos
de una forma til para la industria.
Aplicamos y ampliamos los conocimientos acerca de variadores de
frecuencia utilizados en la industria.
Utilizamos controladores diferentes de manera prctica y
verdica.
Practicamos y experimentamos con la construccin de maquinaria
industrial.
Entre los aspectos para la seguridad considerados, tenemos que
cuando falta producto en la parte superior la mquina se detiene
automticamente. Otro caso en el que la mquina se detiene es debido
a que la temperatura sale del intervalo en el que sella
correctamente el papel de empaque, si la temperatura es menor a
este intervalo la mquina se detiene y espera a que la resistencia
trmica vuelva a aumentar su temperatura e ingrese de nuevo al
intervalo de sellado ptimo ya que a una temperatura inferior el
sellado sera deficiente; si la temperatura sobrepasa el intervalo
de sellado ptimo la mquina se detiene y espera a que la resistencia
trmica disminuya su temperatura hasta que ingrese al intervalo, ya
que a esa temperatura el sellado tambin ser defectuoso pues
probablemente el papel de empaquetado ser quemado y agujereado.
Entre las recomendaciones podemos indicar que se debe tener
especial cuidado en la parte de los selladores, es necesario
manipular con bastante detenimiento pues un mal funcionamiento de
esta parte, por ejemplo, un calentamiento excesivo puede ocasionar
perdida intil de material, quiz daos mayores en la mquina.PAGE
20
_1276949426.vsd
El alto del cuadro de texto y la lnea asociada aumenta o
disminuye segn la cantidad de texto que se agrega. Para cambiar el
ancho del comentario, arrastre el controlador lateral.
Inicio
Leer estado
S1?
Sensor capacitivo para la deteccin de producto en el recipiente
superior.
Jalar bolsa
No
Si
Alarma?
Leer temp (controlador)
temp es la temperatura actual.
Alarma del controlador, es activada si est en la banda de +/- 2C
de la temperatura a controlar.
Sellado vertical
No
Si
Girar ambos motores
S2?
Sellado horizontal y cortado
No
Si
Sensor inductivo para avisar que un nuevo recipiente del disco
est en posicin para recibir, al igual que otro deja caer el
producto a travs del tubo.
Apagar?
No
Si
Fin