SISTEMA DE EMBOTELLADO CONTROLADO POR PLC

NESTOR EDUARDO POLANIA VARGAS

MARTIN ADOLFO VASQUEZ GUERRERO

WALTER TORRES VILLAQUIRA

UNIVERSIDAD SURCOLOMBIANAFACULTAD DE INGENIERIAPROGRAMA INGENIERIA ELECTRONICANEIVA-HUILA2013SISTEMA DE EMBOTELLADO CONTROLADO MEDIANTE PLC

NESTOR EDUARDO POLANIA VARGAS

MARTIN ADOLFO VASQUEZ GUERRERO

WALTER TORRES VILLAQUIRA

PROYECTO FINAL PRESENTADO EN LA ASIGNATURA DE ELETRNICA INDUSTRIAL

DIEGO FERNANDO SENDOYA LOSADAINGENIERO ELECTRNICOESPECIALISTA EN AUTOMATIZACIN INDUSTRIALMAGISTER EN INGENIERA DE CONTROL INDUSTRIAL

UNIVERSIDAD SURCOLOMBIANAFACULTAD DE INGENIERIAPROGRAMA INGENIERIA ELECTRONICANEIVA-HUILA2013ContenidoPg.INTRODUCCION6PLANTA DE EMBOTELLADO7 Seguimiento de botellas..9 Datos Booleanos.11Almacenamiento de Botellas..13Llenado y Sellado de las Botellas15Seccin de Llenado17Seccin de Sellado.17 Seguimiento de Nmeros de Produccin.............................................182.CONCLUSIONES20BIBLIOGRAFIA21

LISTA DE FIGURASPg.Figura 1. Diagrama de flujo del proceso general..7Figura 2. Diagrama de Flujo de Proceso .8Figura 3. Inicio del Proceso .9Figura 4. Caractersticas de las Botellas..9Figura 5. Programacin LADDER10Figura 6. Tabla Binaria del Proceso .11Figura 7. Cinta transportadora Inferior de Botellas Grandes.12Figura 8. Compuerta de desvo ..12Figura 9. Programacin LADDER para activacin de compuerta 13Figura 10. Trituradora de Botellas Rotas 14Figura 11. Banda Transportadora detenida para cambio de Caja ...14Figura 12. Movimiento de la Banda Transportadora de Cajas....15Figura 13. Sistema de Llenado y Sellado ...16Figura 14. Seccin de Llenado17Figura 15. Seccin de Sellado 18Figura 16. Conteo del Proceso .18

RESUMEN

El uso de PLC en procesos automticos como es el caso especfico de una embotelladora, se tiene en cuenta los diferentes pasos del proceso desde la identificacin de las caractersticas de las botellas que entran en la lnea, hasta su debida separacin, llenado y transporte.

En primer lugar se pone en funcionamiento la banda de transporte haciendo pasar las botellas por tres sensores en cual cuenta, e identifica si una botella es grande o pequea y si se encuentran rotas o no. Realizando el arreglo indicado de bits, sern separadas las botellas rotas de modo que estas se desvan por una compuerta la cual llega a una trituradora encargada de reciclar las botellas daadas, depositando los residuos en cajas q se transportarn durante el proceso. Al ser separadas las botellas rotas, se dispone al llenado de las botellas grandes y pequeas; al estar una botella en el lugar apropiado para su llenado se tiene en cuenta el tamao de botella para as indicar con cual liquido se debe llenar, luego se procede a la etapa de sellado, en esta etapa se desprecia el tamao de la botella pero se debe tener en cuenta con q frecuencia se sellan las botellas de modo de no desperdiciar las tapas.Al hacerse el llenado y sellado de botellas, realizando un arreglo previo en la identificacin de botellas, de modo que se separen las botellas grandes de las pequeas; para esto se abre la compuerta la cual va a desviar las botellas grandes a una banda inferior. Para controlar este proceso e indicar el nmero de botellas grandes pequeas o rotas y el nmero de cajas llenas con residuos de botellas trituradas

INTRODUCCION

Los PLC (autmatas programables) se utilizan para controlar los procesos. Manejan las seales que reciben de los distintos dispositivos que hay instalados, las procesan y mandan seales de control. Cualquier planta automatizada dispone de uno o varios PLC. Un ejemplo cercano y de uso cotidiano podra ser el control de un ascensor (apertura de puertas, orden de maniobra cuando alguien pulsa un botn, etc.). De todas formas, denominamos PLC a un equipo programable y estndar encargado de manejar varias funciones simultneamente.La implementacin de diferentes PLC en un proceso automtico se debe gracias a su facilidad en funcionamiento permite realizar un control ms preciso en procesos q requieren gran rapidez llevando a un mejor monitoreo, tambin en la reduccin de personal y disminucin en el costo y mano de obra de cualquier proceso siendo ms seguro y confiable.En el caso especfico de una planta embotelladora, se hace el proceso desde identificacin de botellas (grandes, pequeas y rotas), que son transportadas por una banda y determina las propiedades asociadas con cada una de estas, con esto podemos clasificar las botellas segn su caracterstica, en el primer caso se tiene la separacin de las botellas grandes hacia la banda transportadora inferior sin importar sus caractersticas utilizando el arreglo de bits Grande para hacer la transferencia, mientras las botellas pequeas siguen por la banda transportadora superior. Para tener un proceso adecuado se reciclan las botellas rotas, esto quiere decir moler las botellas e insertar los residuos en cajas e ir realizando el corrimiento de estas para que no se rebosen. Al tener el proceso completamente limpio de botellas defectuosas se inicia con el llenado de las botellas con el lquido dependiendo del tamao de la botella para la abertura del solenoide indicado para llenado y posterior tapado de cada una llevando como punto final del proceso al conteo de operacin llevado en el proceso por medio de representacin BCD.

1. PLANTA DE EMBOTELLADO

El proceso de embotellamiento de la planta ser descrito en diferentes etapas desde la identificacin de las botellas grandes pequeas y rotas, hasta el debido llenado y tapado de cada una de estas, para esto de define el proceso en cinco (5) diferentes etapas en las cuales se llevara a cabo un proceso optimo y eficaz.

InicioFinSeguimiento de las botellas Caractersticas fsicas (Grandes, Pequeas, Daadas)

Uso de Datos Booleano: Separacin de botellas grandes de las pequeas:Seguimiento de Nmeros de ProduccinLlenado y Sellado de BotellasAlmacenado de Botellas Rotas

Figura 1 Diagrama de flujo del proceso general

Planta de EmbotelladoInicio

Inicio de Banda Transportadora

Botellas Grandes

Botellas Pequeas

NooSiEstn rotas?

Contina movimiento de la banda superiorAbre compuerta

Las botellas estn en el punto de llenadoSe activa la trituradora

SiLas botellas son grandes?

NoSe activa banda transportadora para desalojo de cajas

Se activa Large fill para llenado

Se activa Small fill para llenadoFin

Se tapan las botellas

Se tapan las botellasContina movimiento de la banda

Se abre la compuerta para separado

Contina movimiento de la banda superior para desalojo

Se activa la banda trasn. Inferior para desalojo de botellas grandes

Fin Fin

Figura 2. Diagrama de Flujo de Proceso1.1 Seguimiento de botellas

El inicio del proceso con el botn START (I: 1/1) e indica q el proceso inicio con la luz RUN (O:2/10), inicia el movimiento de la banda transportadora (O:2/0) en cual lleva a las botellas por la banda superior del proceso.

En este primer momento se lleva a cabo la identificacin de las botellas, sus caractersticas fsicas: con los sensores ubicados al inicio de la banda superior para identificar el conteo de todas las botellas (I: 1/6), si una botella es pequea o grande(I:1/7) e indica si se encuentra rota o no (I:1/8).

Figura 3. Inicio del Proceso

Figura 4. Caractersticas de las Botellas

Para el almacenamiento de los datos booleanos se utilizaron tres (3) arreglos de bits que constan de palabras de 16 bits cada uno, se usaron los archivos #B3:2, #B3:4, #B3:6.

Figura 5. Programacin LADDER

De lo anterior podemos visualizar la tabla de bits el cual representa cuando se detecta una botella, si la botella es grande o pequea, o si est rota. Al cumplir cualquiera de estos tres parmetros se activara un uno haciendo cumplir la condicin requerida como se muestra en la Fig 3 el cual nos genera una secuencia de bits indicando presencia o no por parte de los sensores de control.

Figura 6. Tabla Binaria del Proceso

Podemos visualizar ms eficientemente lo q est sucediendo durante el proceso de conteo de los diferentes eventos: el conteo de botellas totales, botellas grandes las cuales las toma como 1, el conteo de botellas pequeas las cuales se toman como 0 y el conteo de botellas rotas, de lo anterior, se tiene un medio para determinar las propiedades asociadas con cada botella que est pasando por la lnea de embotellado.

1.2 Datos Booleanos

Con los bits desplazados a lo largo de cada arreglo se observa la diferencia entre cada una de los arreglos, debido a que los tres interruptores estn separados a una exacta distancia del ancho de dos botellas.

De esta manera se realiza una pequea modificacin al programa de seguimiento de modo que se separen las dos lneas de produccin: la banda superior transporte las botellas pequeas y las botellas grandes sean enviadas a la banda inferior tomando las botellas rotas y las botellas buenas.

Se tiene el arreglo o compensacin de bits de modo que cuando se detecte una botella grande se tenga en cuenta para el momento que llegue al motor de desvo (O:2/5) hacia la banda inferior (O:2/2)

Figura 7. Cinta transportadora Inferior de Botellas Grandes

La banda transportadora inferior est en constante movimiento para llevar las botellas grandes. Para que este proceso de la banda inferior se active se necesita una compuerta de modo que desve las botellas hacia la parte inferior, teniendo en cuenta el arreglo de bits en el momento que una botella pasa por el desvo de modo que se sepa qu tipo de botella es: si es grande o pequea.

Figura 8. Compuerta de desvo

De esto se puede ver como se separan las botellas pequeas de las grandes sin tener en cuenta si estn rotas o no, por lo q se hace la separacin por medio de la compuerta llevando las botellas grandes a la banda inferior.

Con las modificaciones q se realizaron al programa, de modo que se contine el seguimiento de las botellas con sus caractersticas, ahora se realiz de modo q sean separadas las botellas grandes a la banda inferior. Se modifica la programacin de modo q se tengan en cuenta los arreglos.

Figura 9. Programacin LADDER para activacin de compuerta

1.3 Almacenamiento de BotellasLuego de identificado y separado las botellas grandes de las pequeas, se procede a detectar y almacenar las botellas rotas, las cuales se muelen y cuyos residuos son insertados en cajas para reciclar.

Figura 10. Trituradora de Botellas Rotas

En este caso, se debe realizar un primer bit de escaneo, con el cual se hace el conteo de modo que la banda transportadora principal se detenga tan pronto se llene la caja la cual se llena con el vidrio triturado de las botellas rotas, despus de llenarse al lmite cambia por una caja nueva y se reinicia el proceso.

Figura 11. Banda Transportadora detenida para cambio de Caja

Al llenarse la caja se detiene la banda transportadora principal o superior de modo que se activa la banda que transporta las cajas que son llenadas con el vidrio triturado de las botellas rotas.

Figura 12. Movimiento de la Banda Transportadora de Cajas

Mientras la caja se encuentre en el lugar la banda transportadora de cajas estar detenida hasta que la caja se llene hasta el nivel requerido. Cuando esto sucede la banda transportadora principal se detiene activndose simultneamente la banda transportadora de cajas cambiando la caja llena por una caja vaca, cuando la caja vaca se encuentra en el lugar indicado, se activa nuevamente la banda transportadora principal continuando con el proceso normalmente.

1.4 Llenado y Sellado de las BotellasAhora se tendr en cuenta el llenado y posterior sellado de las botellas, se debe tener en cuenta si una botella es grande o pequea de modo de saber con cul de los dos lquidos se debe llenar las botellas grandes y pequeas.

Se debe energizar el solenoide del tubo de llenado (O:2/6) , el cual har que el tubo de llenado se extienda y entre en la botella colocada descargando la cantidad grande o pequea del producto segn el tipo de botella utilizando el solenoide apropiado (O:2/7 O:2/8). Los datos contenidos en arreglos booleanos se utilizan para tomar la accin adecuada para cada caso

Figura 13. Sistema de Llenado y Sellado

En este caso se debe tener en cuenta diferentes factores para llevar a cabo el llenado y posterior sellado de las botellas: La banda se detiene cuando la botella est en el sitio indicado para su llenado. Las botellas son llenadas segn su tamao: lmite de llenado y tipo de lquido, con esto se lleva al corrimiento hacia la siguiente botella. El sellado de las botellas depende solo de su tamao

Si la cinta transportadora se detiene, se inicia el proceso de llenado y sellado de cada una de las botellas siempre y cuando se encuentre en la posicin indicada, para el primer caso se tiene la extensin del tubo de llenado de modo que sea el indicado dependiendo si es una botella grande o pequea para llenado con la cantidad de lquido requerida para los dos casos la que se encuentra en posicin adecuada

1.4.1 Seccin de Llenado

Figura 14. Seccin de Llenado

Se debe tener en cuenta la relacin de las botellas pequeas con las botellas grandes ya que las dos son llenadas con una cantidad de lquido diferente de modo que cada una se llene en su totalidad.

1.4.2 Seccin de Sellado

Se cumplen con las condiciones de llenado dependiendo del tipo de botella, si la botella es grande, pequea o si est rota, cuando una botella es llenada con la cantidad requerida continua el proceso hasta llegar a la etapa de sellado, para esto no se tiene en cuenta el tamao de la botella ya que el pistn (O: 2/9) se ajusta automticamente.

Figura 15. Seccin de Sellado

1.5 Seguimiento de Nmeros de ProduccinLos 16 datos de entrada de cada unidad de display estn conectadas a un bus de datos compartidos de 16 bits y estas lneas de datos compartidas fueron a su vez conectadas a una tarjeta de salida de 16-bits direccionada como (O: 4). Cuatro salidas de repuesto de la tarjeta (O: 2) fueron conectadas para controlar la separacin (habilitacin del latch) de la lnea de cada una de las unidades de display

Figura 16. Conteo del Proceso

Con el desplazamiento que realizan los bits retomando el inicio y seguimiento de las botellas grande, pequeas y rotas podemos visualizarlos en los display en los cuales muestra el conteo de grandes, pequeas, rotas y cajas que son llenas por el vidrio triturado.

Siendo esta la ltima parte del proceso, se puede visualizar la automatizacin completa de la planta embotelladora desde el seguimiento de las caractersticas de las botellas, la separacin de cada una de estas, su llenado y posterior sellado, y conteo de toda la produccin de la lnea.

2. CONCLUSIONES

La deteccin y seguimiento de la lnea de embotellado realizando seguimiento a los datos booleanos relacionados con las botellas de entrada de la lnea, se dispuso de sensores los cuales detectan las caractersticas fsicas de cada una de las botellas con lo que se tuvo en cuenta si una botella era grande, pequea o si se encontraba rota, teniendo en cuenta estas caractersticas se procede hacer el posterior seguimiento mediante tres (3) arreglos de bits. Al hacer estos arreglos independientes se pudo observar en la tabla de bits si el proceso de seguimiento funcionaba oportunamente.

Se observ el desplazamiento de bits de modo que se puede decir que entre cada arreglos de bits existe una diferencia, con lo cual se realiz un ajuste indicando cules sern las botellas grandes y cuales las pequeas de modo que sean separadas en el momento indicado, llevando las botellas grandes hacia la banda inferior, para esto se identifican las botellas grandes como 1 lgico.

Se tom el arreglo de botellas rotas de modo que sean molidas y el residuo sea depositado en una caja, y q al llenar las cajas, se active la banda para el ingreso de una nueva caja vaca para seguir depositando el vidrio molido, para esto se identifica la ubicacin de la botella rota de modo, de que cuando esta pase por la banda, sea evacuada por la compuerta e insertada en la trituradora y depositado en las cajas activando la banda transportadoras de cajas sin desactivar la banda superior.

Para el llenado y sellado de las botellas, se desprecia si una botella est rota o no ya que ha sido evacuado anteriormente por la compuerta, de modo que cuando pasan por debajo del silo controlado solo hay botellas en perfecto estado. Cuando la botella se encuentra en la posicin indicada para su llenado, la banda transportadora se detiene, el tubo encargado del llenado de las botellas baja y llena cada botella con el lquido adecuado de acuerdo al tamao de botellas (grandes o pequeas). En el sistema de sellado se desprecia el tamao de la botella pero se debe tener en cuenta el momento en que si la botella est en la posicin indicada para que no haya desperdicio de tapas.

El conteo de los eventos se visualiza en los cuatro (4) display: el conteo de botellas grandes, botellas pequeas, botellas rotas y cajas llenas, por medio de representacin BDC activando la salida latch adecuada, con lo cual no se desprecia ningn dato de la lnea de produccin.

BIBLIOGRAFIA

SENA VIRTUAL DISTRITO CAPITAL, Contadores. En: PLC-CONTROLADORES LOGICOS PROGRAMABLES (2005)ALVARES PULIDO, Manuel, Funciones Especiales. En: CONTROLADORES LOGICOS

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