PROYECTO: AUTOMATIZACIÓN DEL PROCESO DE TALADRADO Y PALETIZADO DE PIEZAS

De Wikifab

Contenido


Especificaciones del proyecto

En el proyecto deben incluirse los siguientes apartados

Esquema de estación automatizada. Componentes

  1. Layout con dimensiones de conjunto
  2. Componentes no comerciales (Estructurales, soporte y unión)
  3. Componentes comerciales
  1. Componentes seleccionados de catalogo
  2. Criterios de selección
  3. Dimensiones y especificaciones de catálogo


Descripción de los puestos automatizados

1. Memoria descriptiva con la secuencia de accionamientos reales del sistema
  • Correspondencias del sistema real diseñado con el modelo elegido para la simulación en AS
2. Mapeo de señales
  • Descripción de las señales reales del sistema y correspondencia con el modelo simulado en AS
  1. Señales de salida, Mínimos: 4 accionamientos Electro-Neumáticos, 2 motores eléctricos, 1 indicador (luminoso o sonoro)
  2. Señales de entrada, Mínimos: 2 captadores por accionamiento Electro-Neumático, 1 señal externa, 4 señales de consola (PP,PM,EM,REAR).


Simulación

  1. Simulación del modelo y la función de control en AS (Subid archivo *.prj comprimido en formato en *.zip, *.rar)
  1. Esquemas en AS:
  1. Esquema Electro-Neumático
  2. Esquema Electrico de Potencia
  3. Esquema de interface Eletrico-Electronica
  4. Esquema Ladder Siemens
2. Descripción de la función de control
  • Minimo de Funciones elementales que debe contener: 2 biestables, 2temporizadores y 2contadores
2. La descripción en Wikifab debe contener toda la información necesaria para entender la función de control, y solo tener que utilizar el proyecto AS para comprobación


Esquema de estación automatizada

Layout de la instalación

Misión de la instalación automatizada: taladrado y paletizado de piezas

Instalación automatizada de taladrado y paletizado de piezas
Instalación automatizada de taladrado y paletizado de piezas

La instalación recibe piezas de funcición desde un proceso o almacén anterior, en la primera cinta transportadora (por la izquierda de la imagen). A continuación las piezas pasan por dos estaciones:

  • Estación de taladrado: se realiza el taladro central a las piezas.
  • Estación de paletizado: las piezas se despositan sobre pallets en filas de 2 piezas, hasta completar tres filas.

Los pallets se transportan con una segunda cintra trasportadora (derecha) hasta un almacén de pallets externo a nuestra instalación.

Vista en planta de la instalacióna automatizada
Vista en planta de la instalacióna automatizada


Pieza

Nuestra instalación realiza operaciones sobre la siguiente pieza, que la aportan valor añadido:

Pieza de fundición tal y como es recibida por la instalación (sin taladrar)
Pieza de fundición tal y como es recibida por la instalación (sin taladrar)
Pieza tras el taladrado
Pieza tras el taladrado
Pieza tras el taladrado, vista desde la base
Pieza tras el taladrado, vista desde la base
La pieza es el resultado de la revolución de este perfil
La pieza es el resultado de la revolución de este perfil

Dimensiones generales: base de diámetro 120mm, cuello de diámetro 54mm, altura de 120mm.


Dimensiones de conjunto

A continuación se reflejan las dimensiones que nos serán de utilidad para la selección de componentes:

Dimensiones de conjunto
Dimensiones de conjunto


Componentes comerciales

A continuación se muestran los componentes de nuestra instalación que adquiriremos de catálogos de fabricantes especializados. Se añade una fotografía, la marca, el modelo, las especificaciones técnicas y la función en la instlación de cada uno de los componentes:

 Imagen   Componente y modelo   Especificaciones técnicas   Función 
Cinta transportadora de piezas (1ª cinta). Incluye accionamiento

Marca: Campodrón

Modelo: H4080-85R

  • Carga:100 kg/m.
  • Velocidad: 0.1-0.8m/s.
  • Anchura: 200mm
  • Longitud: 1600mm
  • Potencia del motorreductor: 0.67 KW
  • Soporte de perfilería de aluminio anodizado.
  • Accesorios: bandas laterales y tope al final de la cinta
Transportar las piezas de fundición a través de

lal puesto de taladrado y hasta el puesto de paletizado. (El ancho de las piezas es de 100mm)

Cinta transportadora de pallets (2ª cinta). Incluye accionamiento

Marca: Campodrón

Modelo: H40160-155R

  • Carga:150 kg/m.
  • Velocidad: 0.1-0.6m/s.
  • Anchura: 400mm
  • Longitud: 2500mm
  • Potencia del motorreductor: 1.0 KW
  • Soporte de perfilería de aluminio anodizado.
  • Accesorios: bandas laterales y tope al final de la cinta
Transportar los pallets llenos de piezas taladradas hasta un almacén externo a nuestra instalación.

(El ancho de los pallets es de 325mm)


Cilindro de doble efeto con vástago roscado diámetro 40mm

Marca:Festo

Modelo: DSBC 40

  • Tamaño:40mm.
  • Carrera:100mm, 200mm o 250mm, según se trate de los cilindro A-B, D o E.
  • Métrica del vástago: M12
  • Rango de funcionamiento: 0.6-12 bar
  • Fuerza de avance a 6 bar: 754 N
  • Fuerza de retroceso a 6 bar: 633 N
  • Peso: 1050 gramos
Este modelo de cilindro de doble efecto se usará para:
  • Cilindros A y B: se encargan de CENTRAR y FIJAR la pieza en la estación de taladrado vertical.
  • Cilindro D: se encarga de empujar las piezas de 2 en 2 hacia el pallet.
  • Cilindro E: se encarga de empujar el pallet hasta la 2ª cinta trasnportadora, cuando el pallet se encuentra lleno de piezas.

.

Cilindro de doble efecto con vástago roscado diámetro 80mm


  • Marca:Festo
  • Modelo: DSBC 80
  • Tamaño:80mm.
  • Carrera:150mm
  • Métrica del vástago: M20
  • Incorpora sensores de posición al inicio y al final de la carrera del pistón.
  • Rango de funcionamiento: 0.6-12 bar
  • Fuerza de avance a 6 bar: 3014 N
  • Fuerza de retroceso a 6 bar: 2863 N
  • Peso: 3560 gramos
Este cilindro se empleará para el caso de los cilindros C y D ya que se necesita mayor fuerza para mover las botellas llenas que para simplemente etiquetar.

.

Válvula 5/2 monoestable

Marca:Festo

Modelo: CPE14-M1CH-5L-1/8

  • Accionamiento: eléctrico, servopilotaje.
  • Construcción: corredera.
  • Ancho 26 mm.
  • Caudal:800 l/min.
  • Tensión:12, 24 V CC 24, 110, 230 V CA
  • Conexión de servopilotaje: M3
  • Conexión neumática 1 G1/8
  • Conexión neumática 2 G1/8
  • Conexión neumática 3 G1/8
  • Conexión neumática 4 G1/8
  • Conexión neumática 5 G1/8
Válvulas que regula el comportamiento de todos los actuadores neumáticos. Puesto que los actuadores son de doble efecto, seleccionamos válvulas 5/2 para controlarlos..
Válvula de 3/2 cerrada monoestable

Fabricante: Festo. Modelo: CPE14-M1BH-3GLS-QS-8


Modelo: CPE10-M1BH-3GLS-M7

  • Accionamiento: eléctrico, servoilotaje.
  • Caudal:810 l/min.
  • Construcción: corredera.
  • Conexión neumática 1 QS-6
  • Conexión neumática 2 QS-6
  • Conexión neumática 3 G1/8
  • Tensión:24 V CC.
Válvulas de emergencia: controlan la alimentación de las válvulas 3/2. La elección correcta es 3/2 NORMALMENTE CERRADA, ya que durante el funcionamiento de la instalación (condiciones de no emergencia) permanecen energizadas en posición abierta, cerrándose en condiciones de emergencia, y también en el posible caso de que se vaya la luz.
Sensor optoelectrónico

Fabricante:Festo

Modelo: SOEL

  • Funcionamiento: óptico
  • Tamaño: 20x32x12 mm 50x50x17 mm.
  • Alcance 0-20 metros.
Usado para los sensores S1 y S2. Detectan el paso de piezas antes de las estaciones de taladrado y paletizado.
Cabezal de taladradora vertical

Fabricante: Fama Modelo: TR50/1100

  • Potencia: 2KW
  • Diámetro máximo de taladrar en acero: 50mm
  • Peso: 120kg
Usado para producir el movimiento de corte para el taladrado (agujero central de la piezas de diámetro 14mm)
Terminal de válvulas

Fabricante:Festo Modelo: TYP12

Terminal de válvulas CPA Permite agrupar de forma compacta y ligera las

válvulas 5/2 monoestables y las de emergenia 3/2 monoestables

Regulador unidireccional del caudal del aire

Fabricante:Festo Modelo: GR_VF

  • Estrangulador unidireccional del flujo de aire.
  • Regulable mediante rosca.
Se utiliza para controlar la carrera de la velocidad de avance y retroceso de la taladradora (cilindro C):
  • La carrera de avance(determinará los esfuerzos de avance), tiene una apertura que se ha fijado en el 25%.
  • La apertura de la carrera de retroceso es del 75%
Tubo flexible

Fabricante:Festo

  • Tubo flexible de Poliamida.
  • Diámetro interior 1/4"


Conecta los diferentes componentes neumáticos, llevando el aire hasta los actuadores
Racores

Fabricante:Festo

  • Distribuidores de conductos de aire.
  • Forma: en Y y en X.
  • Diámetro de las conexiones: para tubos de 1/4"


Bifurcaciones de los tubos por los que circula el aire comprimido
Unidad de tratamiento del aire

Fabricante:Festo

Modelo: serie MS

  • Conexiones neumáticas: G 1/8
  • Capacidad de caudal
  • Rango de la válvula manoreductora.
  • Escale del manométro: bar, kPa, psi.
  • Separador de agua.
  • Grado de filtrado: 20 μm.
  • Temperatura ambiente: –10 … +60
  • Lubricador regulable.
Permite tratar el aire comprimido que entra a la instalación neumática y regular su presión, que se fijará a unos 6 bar. Se compone de:
Cuadro de mandos

Marca:Stahl

Modelo: 8040 series

*Tipo: Auxiliar de mando
  • Envolventes en resina de poliéster reforzada con fibra de vidrio.
  • Conexión eléctrica: 24V DC
Cuadro de mandos: Sirve para gobernar la instalación:
  • Botón verde: PULASADOR DE MARCHA.
  • Botón rojo: PULSADOR DE PARO.
  • Seta: PARADA DE EMERGENCIA.
  • Introducción de la llave: REARME DE LA INSTALACIÓN (Necesario para reiniciar la marcha tras una parada de emergencia).
Indicador luminoso rojo

Marca:Auer.

  • Tecnología: LEDs
  • Alimentación 24 V DC
Nos indica que estamos en situación de emergencia. Se apaga cuando rearmamos la instalación en el cuadro de mandos.
Señal acústica de emergencia

Fabricante:Duran Electrónica Modelo: H200

  • Alarma acústica
  • Alimentación: 24V DC
  • Consumo: 30-40 mA
Se activa para avisarnos de que se ha activado la parada de emrgencia y, al cabo de 2 segundos, se apaga.
Indicador luminoso azul

Marca:Auer.

  • Tecnología: LEDs
  • Alimentación 24 V DC
Indica la salida de un pallet. Se enciende sólo durante el tiempo que dura la expulsión del pallet.

Componentes no comerciales

En este apartado se muestran los componentes subcontratados que no podrán ser adquiridos por catálogo pero que son necesarios para el correcto funcionamiento de nuestra instalación. Se añade una fotografía, las características técnicas y funcionales de cada uno de los componentes:

 Imagen   Componente   Especificaciones técnicas   Función 
Estructura para la estación de taladrado
  • Material: perfiles de acero 60x60mmm.
  • Dimensiones: 1565 x 400 x 220mm. Altura de la plataforma intermedia: 1040mm.
  • Ranuras de 20 x 10 mm que servirán como guías para las uves que amarran la pieza lateralmente.
Estructura sobre la que se coloca:
  • El montaje de la taladradora, el cilindro neumático C, que controla el avance de la taladradora.
  • El montaje de las uves que amarran las piezas lateralmente, que deslizan por las guías practicadas en la superficie horizintal media de la estructura, controladas por los cilindros neumáticos A y B.

La estructura es lo suficientemente rígida para soportar las fuerzas del taladrado

"Uves de amarre"
  • Material: Acero
  • Anchura: 80mm, Alto: 30mm, largo: 120mm.
  • Ángulo de la uve: 105º.
Sujetan las piezas lateralmente en la estación de taladrado, para que la pieza no se mueva y no vibre durante el taladrado.
Empujadores
  • Material: chapa de acero, espesor 8mm.
  • Agujero roscado de M12 en el que se insertarán los émbolos de los cilindros neumáticos.
  • Dos piezas: anchuras 230mm y 350mm.
Son dos piezas:
  • La primera empuja las piezas de dos en dos al pallet, y es controlada por el cilindro neumático D.
  • La segunda empuja los pallets a la segunda cinta transportadora.
Pallets
  • Material: Polipropileno
  • Dimensiones: 370 x 230 x 40mm
Pallet con capacidad para 6 piezas.
Mesa de paletizado
  • Material: Chapa de espesor 8mm.
  • Altura la la plataforma del pallet:960m
  • Tiene montada una placa de 12mm de espesor que hace como tome de piezas.
Sobre la mesa se depositan los pallets mediante un sistema externo a nuestra instalaciones, de forma que quedan perfectamente posicionados con los topes de nuestra mesa.

Sobre la mesa se monta una chapa que sobresale de la mesa, que sirve como tope de las piezas que van llegando de la estación de taladrado, de forma que cuando se acumulan dos piezas, éstas son emujadas hacia el pallet.


Descripción del puesto automatizado

Secuencia de accionamiento

En nuestra instalación automatizada tenemos 5 actuadores neumáticos y 3 eléctricos.

Situación de los componentes físicos usados para la automatización de la línea
Situación de los componentes físicos usados para la automatización de la línea
Detalle del Puesto de taladrado
Detalle del Puesto de taladrado

La secuencia de los accionamientos es la siguiente:


Puesto de taladrado y 1ª cinta

  1. Lo primero de todo, debemos accionar el pulsador de rearme REAR (abre la alimentación neumática a de los cilindros, y permite que se activen los motores eléctricos), y el pulsador de marcha PM.
  2. Las piezas llegan desde un proceso anterior externo a nuestra instalación por la 1ª cinta, accionada por el motor 1.
  3. Al aproximarse una pieza a la estación de taladrado, el sensor S1 la detecta y cuando se produce el FLANCO DE BAJADA, el motor 1 se detiene, y los accionamientos neumáticos A y B se extienden haciendo avanzar los amarres en forma de uve hasta aprisionar la pieza, que queda perfectamente situada para la posición de taladrado.
  4. Cuando los dos cilindros A y B se extienden por completo (A+, B+), se activa el motor 2 que realiza el movimiento de corte de la broca de taladrado, y comienza a extenderse el cilindro C que controla el movimiento de avance de la broca; la velocidad del avance del cilindro debe ser baja, está limitada por un estrangulador de caudal con una apertura de tan sólo el 25%.
  5. Cuando el cilindro C llega al final de la carrera de taladrado (C+), el cilindro C se detiene en posición extendida DURANTE 1 SEGUNDO (con el motor 2 del taladro en funcionamiento). El objetivo de mantener el taladrado en esa posición durante 1 segundo es mejorar la calidad superfcial del agujero pasante.
  6. Transcurrido el segundo, el cilindro C comienza la carrera de retroceso (sacamos la broca), con una velocidad moderada (apertura de la válvula de caudal que regula el retroceso: 75%).
  7. Cuando el cilindro C llega a su posición más recogida (C-), detenemos el movimiento de corte del taladro (motor 2), y retiramos los amarres de la pieza (recogemos los cilindros A y B).
  8. Cuando los amarres controlados por los cilindros A y B están completamente retirados (A-, B-) volvemos a accionar el motor 1 de forma que las piezas que ya han sido taladradas avancen hacia el puesto de paletizado.
Destalle del Puesto de paletizado
Destalle del Puesto de paletizado


Puesto de paletizado y 2ª cinta


  1. Las piezas que han sido taladradas van llegando al final de la 1ª cinta transportadora donde son retenidas por un tope. Al llegar al final son detectas por el sensor S2, de forma con el SEGUNDO FLANCO ACTIVO DE BAJADA (cada dos piezas), se activa el cilindro D que empuja las dos piezas hacia un pallet de polipropileno. Esta activación se produce con un RETARDO DE 4 DÉCIMAS DE SEGUNDO tras el flanco de bajada de la segunda pieza con el objetivo de dar tiempo a las piezas de que queden bien posicionadas para que posteriormente entren sin problemas en el pallet.
  2. Cuando el cilindro D llega al final de su carrera (D+), vuelve a recogerse (D-) para permitir la llegada de nuevas piezas.
  3. El número de accionamientos del cilindro D (D+) se va contando en un contador, de forma Cuando el Cilindro C introduzca 3 FILAS DE PIEZAS (6 piezas) en el pallet, y en el momento en que el cilindro D retroceda a su posición recogida (D-), el cilindro E se accionará (E+), expulsando el pallet cargado de piezas hacia la 2ª cinta, al tiempo que la 2ª cinta (motor 3) se pone en funcionamiento. El motor 3 permanecerá activado durante 10 SEGUNDOS tras la salida del pallet, tiempo necesario para transportar el pallet hasta un almacén externo a nuestra instalación.


Panel de control
Panel de control

Cuadro de mandos

Consta de 4 pulsadores:

  • Botón verde: PULASADOR DE MARCHA. Permite el fiuncionamiento de todos los sistemas.
  • Botón rojo: PULSADOR DE PARO: Deteiene la planta de forma controlada (deja finalizar el proceso de taladrado si ya ha comenzado, etc)
  • Seta: PARADA DE EMERGENCIA: Detiene todos los accionamientos instantáneamente: corta la alimentación neumática de los cilindros y detiene los motores eléctricos.
  • Introducción de la llave: REARME DE LA INSTALACIÓN (Necesario para reiniciar la marcha tras una parada de emergencia): La instalación continúa su marcha desde donde se había detenido cuando se pulso la parada de emergencia.








Correspondencia los componentes físicos reales y el sistema simulado

 Componente real   Función   Correpondencia en AS   Esquema en AS 
Cilindros A y B

Cilindro neumático de doble efecto

Amarrar las piezas en la estación de taladrado

Cilindro C

Movimiento de avance del taladro vertical

Cilindro neumático de doble efecto

Cilindro D

Empujar las piezas hacia el pallet

Cilindro neumático de doble efecto

Cilindro E

Empujar los pallets hacia la 2ª cinta

Cilindro neumático de doble efecto

Motor 1

Motor eléctrico monofásico

Accionamiento de la 1ª cinta trasnportadora

Motor 2

Motor eléctrico monofásico

Accionamiento de la 2ª cinta trasnportadora

Sensores S1 y S2

++Pulsadores

Detectar el paso de piezas antes de la estación de taladrado y de la de paletizado.

Válvulas Festo CPE14

Válvulas 5/2 NC monoestables, accionamiento eléctrico servopilotadas

Preaccionamiento de los cinco cilindros neumáticos

Válvulas Festo M1BH

Válvulas 3/2 NC monoestables, accionamiento eléctrico

Sistema de emergencia de los accionamientos neumáticos, de forma que ante una situación de emergencia, o si de forma inesperada se corta el suministro eléctrico, las válvulas se desactivan y cortan el suministro eléctrico

Cuadro de mando

Pulsadores

  • Botón verde: PULASADOR DE MARCHA.
  • Botón rojo: PULSADOR DE PARO.
  • Seta: PARADA DE EMERGENCIA.
  • Introducción de la llave: REARME DE LA INSTALACIÓN (Necesario para reiniciar la marcha tras una parada de emergencia).

Sensores de posición recogida y extendida de los cilindros (incluidos en los cilindros seleccionados)

Sensores de proximidad

Los sensores dan nivel de tensión alto si el cilindro de encuentra en posición recogida/extendida

Luz de emergencia (roja)

Indicardor Luminoso

Permanece encendida durante la situación de alarma

Alarma acústica de emergencia

Indicador luminoso

Cuando se activa el pulsador de emergencia, se activa durante dos segundos

Luz de salida de pallet

Indicador luminoso

Indica la salida de un pallet; se enciende durante e tiempo que dura la salida del pallet.


Mapeo de señales

Señales de entrada

Tenemos un total de 17 señales de entrada al PLC , todas ellas boolenas, procedentes de sensores y pulsadores, que vamos a distribuir en dos tarjetas de entrada:

Primera tarjeta de entrada:

  • IN 0 -> S1: Pulsador que representa el sensor óptico de piezas situado antes de la estación de taladrado.
  • IN 1 -> S2: Pulsador que representa el sensor óptico de piezas situado antes de la estación de paletizado.
  • IN 2 -> PM: Pulsador de marcha.
  • IN 3 -> PP: Pulsador de paro.
  • IN 4 -> EM: Pulsador de emergencia.
  • IN 5 -> REAR: Llave de rearme.
  • IN 6 -> A-: Sensor de posición que indica si el cilindro A está en posición recogida.
  • IN 7 -> A+: Sensor de posición que indica si el cilindro A está en posición extendida.

Segunda tarjeta de entrada:

  • IN 0 -> B-: Sensor de posición que indica si el cilindro B está en posición recogida.
  • IN 1 -> B+: Sensor de posición que indica si el cilindro B está en posición extendida.
  • IN 2 -> C-: Sensor de posición que indica si el cilindro C está en posición recogida.
  • IN 3 -> C+: Sensor de posición que indica si el cilindro C está en posición extendida.
  • IN 4 -> D-: Sensor de posición que indica si el cilindro D está en posición recogida.
  • IN 5 -> D+: Sensor de posición que indica si el cilindro D está en posición extendida.
  • IN 6 -> E+: Sensor de posición que indica si el cilindro E está en posición extendida.
  • IN 7 -> vacío


Señales de salida

Tenemos un total de 18 señales de salida del PLC, todas ellas boolenas, que activan relés que accionan diferentes accionamientos en el diagrama de potencia. Vamos a distribuirlas en dos tarjetas de entrada:

Primera tarjeta de entrada:

  • OUT 0 -> K1: Relé que activa la electroválvula V1 (Cilindro A).
  • OUT 1 -> K1: Relé que activa la electroválvula V2 (Cilindro B).
  • OUT 2 -> K3: Relé que activa la electroválvula V3 (Cilindro C).
  • OUT 3 -> K4: Relé que activa la electroválvula V4 (Cilindro D).
  • OUT 4 -> K5: Relé que activa la electroválvula V5 (Cilindro 5).
  • OUT 5 -> KE1: Relé que activa la electroválvula de emergencia VE1 (Controla el suministro neumático del cilindro A).
  • OUT 6 -> KE2: Relé que activa la electroválvula de emergencia VE1 (Controla el suministro neumático del cilindro B).
  • OUT 7 -> KE3: Relé que activa la electroválvula de emergencia VE1 (Controla el suministro neumático del cilindro C).

Segunda tarjeta de entrada:

  • OUT 0 -> KE4: Relé que activa la electroválvula de emergencia VE1 (Controla el suministro neumático del cilindro D).
  • OUT 1 -> KE5: Relé que activa la electroválvula de emergencia VE1 (Controla el suministro neumático del cilindro E).
  • OUT 2 -> KM1: Relé que activa el motor eléctrico 1 (1ª cinta transportadora, la de piezas).
  • OUT 3 -> KM2: Relé que activa el motor eléctrico 2 (Movimiento de corte de la taladradora vertical).
  • OUT 4 -> KM3: Relé que activa el motor eléctrico 3 (2ª cinta transportadora, la de pallets).
  • OUT 5 -> E1: Relé que activa el indicador luminoso de emergencia.
  • OUT 6 -> E2: Relé que activa el indicador sonoro de emergencia.
  • OUT 7 -> L1: Relé que activa el indicador luminoso que indica la salida de un pallet.

Descripción de la función de control

A continuación pasamos a detallar la función de control línea a línea:



Vídeos de la simulación

Simulación de la estación de taladrado.

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Simulación de una parada de emergencia y rearme en la estación de taladrado.

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Simulación de la estación de paletizado

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Archivos de AS

NOTA: Para simular en el archivo de AS:

- Primero de todo, dar al pulsador de rearme (REAR) y de marcha (PM).

- A continuación, pulsar el pulsador S1 para simular la llegada de piezas al puesto de automatización, y el pulsador S2, para simular la llegada de piezas al puesto de taladrado.

Media:12514_ProyectoAutomatizacion.rar






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