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Title: Diseño e implementación de un sistema de monitoreo y control automático para una máquina empacadora de aceite vegetal para la Empresa EPASEM
Authors: Bastidas Villacrés, Juan Carlos
Advisor: Inga Ortega, Esteban Mauricio
Keywords: ELÉCTRICA
CONTROL AUTOMÁTICO
DISEÑO
EMPAQUETADURAS
SISTEMAS DE CONTROL AUTOMÁTICO
SCADA
Issue Date: Jul-2009
Abstract: En estos tiempos con un mundo con mayores exigencias y mercados globalizados, se está observando la necesidad de optimizar recursos, mejorar la calidad de los productos e incluso aumentar el volumen de producción, es por eso que la tendencia de las empresas productoras, refinadoras, etc., están automatizando y modernizando los procesos de producción. La empresa EPACEM S.A. dedicada a la producción, refinamientos de oleínas, se ha visto en la necesidad de incrementar su producción, incorporando una nueva línea de producción de aceite vegetal en fundas con una nueva presentación de 300cc. La maquina que se implementó en esa una línea de producción fue diseñada bajo el criterio de calidad, confiabilidad y economía, la cual cumple la función de arrastrar las fundas de un rollo, las que al pasar se dan forma para que sean selladas lateralmente y estén listas a receptar el liquido en su interior, simultáneamente mientras la funda va tomando forma, el sistema de dosificación se encarga de absorber el aceite de las tuberías y dosificar en las cantidades de 300cc, para ser depositadas en el interior de las fundas, y finalmente las mismas son selladas y liberadas para que el operador las empaque dentro de las cajas de 12 unidades. El sistema de control eléctrico de la maquina se lo programó en un PLC SIEMENS S7-200 CPU 224xp, este autómata escogido por contar con dos puertos de comunicación, los cuales son utilizados para enlazar al PLC con el computador servidor y con el panel táctil, el que está ubicado en el tablero de control de la maquina, el se encarga de controlar el sistema en el sitio y la PC controla, supervisa y archiva datos de producción, este ordenador está ubicado en un cuarto de monitoreo distante del área de producción. En el sistema neumático, los diseños fueron realizados tomando en cuenta la confiabilidad del sistema, ya que va a trabajar en un clima de temperatura y humedad alta, como es en la provincia de Santo Domingo de los Tsachilas. Los instrumentos neumáticos son controlados por medio de electroválvulas las cuales convierten las señales eléctricas en señales neumáticas, con las que se controlan los cilindros y la válvula de paso que se encarga de direccionar el líquido hacia el interior del dosificador y hacia la funda. Las tarjetas electrónicas construidas, cumplen con la función de controlar el encendido-apagado de las electroválvulas y para el control de la temperatura de las resistencias de los sellos, esta última es una tarjeta de control de voltaje por ángulo de fase, la cual regula el paso de voltaje hacia el primario de los transformadores, esto debido a que en el primario maneja menor corriente que en secundario de un transformador reductor. Para calibrar la temperatura del sellado de las fundas, en el tablero se encuentra una resistencia variable (potenciómetro), el cual regula el tiempo de disparo del TRIAC en la tarjeta de control. La programación del panel táctil y el sistema SCADA, se la realizó por medio del software WINCC flexible 2005 Advance, que fue escogido por presentar un ambiente de trabajo muy amigable con el usuario y con el programador, las funciones de programación son muy similares para el SCADA como el panel táctil. La diferencia entre las dos programaciones son la configuración de la conexión de comunicación y el tamaño de la pantalla de programación y de trabajo, con solo 7” en el panel, que es el tamaño físico real. El sistema SCADA, presenta las opciones de controlar, supervisar y almacenar datos del sistema, las operaciones de control que se realizan son las de inicio de producción, se pueden efectuar cambios dentro de las programación, como la velocidad de la maquina, los tiempos de sellado, se realiza las supervisión del proceso visualizando el estado de los elementos dentro del sistema, así como la producción e ir almacenándolos dentro de una base de datos, cuenta con pantallas en las que se visualizan el tiempo de trabajo de los componentes lo que indica al operador cuando se deben realizar los mantenimientos preventivos. Una vez integrados los sistemas eléctrico y neumático, se procedió con las pruebas, en las que se empezó dando marcha al motor principal, observando que el sistema de móvil este ajustado, lubricado y trabajando normalmente, como el árbol del levas y las prensas. De la misma manera el motor de arrastre el cual mueve los rodillos de goma, los que empujen la funda hacia las prensas. Se realizaron mediciones de parámetros eléctricos, tales como, voltaje, corriente, en los motores, verificando que estén trabajando dentro de los valores normales. Verificado que el sistema móvil este funcionando sincronizado se procedió con las pruebas de los sellos en las fundas. Con un carrete en blanco y con señales de tacas, se realizó la prueba, en la que se empezó con el mínimo de temperatura, y aumentándola gradualmente hasta obtener un sellado uniforme en todo el contorno de la funda. Para la calibración de la dosificación, se la realizó controlando el recorrido del vástago del cilindro neumático, el que está conectado con un cilindro de dosificación volumétrico, que trabaja a manera similar de una jeringuilla al absorber y expulsar el liquido, el recorrido del vástago está limitado por dos sensores magnéticos ubicados en el cuerpo del cilindro neumático. Probado por separado todos los sistemas, se procedió a darle marcha a todo el sistema, realizando las pruebas, dosificando y empacando agua en las fundas de prueba, verificando que los sistemas estén en sincronía, y enlazado con el sistema SCADA, verificando las comunicaciones y la programación en la PC. Se pudo crear un sistema económico tanto en el costo de adquisición, operación y mantenimiento, con la que se puede competir dentro del mercado local, con una maquina de calidad, confiabilidad y rentabilidad, debido a que por cada dólar invertido se tiene una rentabilidad aproximada de trece dólares, la operación en consumo de aire y energía eléctrica es mínimo gracias al sistema de sellado de fundas.
Description: In these times with a world with greater demands and global markets, is looking at the need to optimize resources, improve product quality and increase production volume, that is why the trend of production companies, refiners, etc.. are modernizing and automating production processes. The company EPACEM S.A. dedicated to the production of refined olein, has been the need to increase production, bringing a new production line of vegetable oil in sleeves with a new ¼ liter. The machine that was implemented on a production line that was designed under the criteria of quality, reliability and economy, which serves to drag the sleeves of a roll, which gives way to spend that are sideways and are ready to receivers in the liquid inside the sleeve while at the same time is taking shape, the dosing system is responsible for absorbing the oil pipes and dosing in quantities of 250ml, to be placed inside the sleeves, the sleeves and finally are sealed and released to the operator within the packing boxes of 12 units. The electrical control system of the machine is programmed in a PLC SIEMENS S7-200 CPU 224xp, it was selected by having two communication ports, which are used to connect the PLC to the computer server and with the touch panel, located on the control panel of the machine, to control the system on the site and PC in addition to control, monitor and archive data from production, this computer located in a distant room monitoring of the production area. In the pneumatic system, the designs were made taking into account the reliability of the system as it goes to work in a climate of high temperature and humidity, as is the province of Santo Domingo Tsachilas. Pneumatic instruments are controlled by solenoid valves which convert electrical signals into pneumatic signals, which are controlled cylinder and valve passage which is responsible for directing the liquid into the dispenser and into the sleeve. Smart cards with built fulfill the function of controlling the on / off valve and for controlling the temperature of the resistance of the seals, the latter is a control card for voltage phase angle, this card provides the passing voltage to the primary low-voltage transformers, that because the primary drive in less that current transformer secondary gearbox. To calibrate the temperature of the sealing sleeves on the board is a variable resistance (potentiometer), which regulates the time of the shooting in the TRIAC control card. The programming of the touch panel and SCADA system are performed using the software WinCC flexible 2005 Advance, which was chosen to present this in a very friendly working environment with the user and the programmer, the programming functions are very similar SCADA for the touch panel. The difference between the two programs are the settings for the connection and the screen size and programming of work, with only 7 "on the panel, which is the actual physical size, the SCADA system, presents the options to control, monitor and store data in the system, checks are being made to start production, you can make changes within the program, as the speed of the machine, time stamp, is the monitoring process by displaying the state of the elements within the system, as well as the production and be stored within a database, with screens that are displayed in the working time of the components which indicates when the operator must perform preventive maintenance. Once integrated electrical and pneumatic systems, we proceeded with the tests, which began going to the main engine, noting that the system of this mobile set, lubricated and working normally, as the cam shaft and presses . In the same way the motor which moves the rubber rollers, which pull the cover towards the presses. We measured electrical parameters such as voltage, current, in engines, making sure they are working within normal parameters. Verified that the mobile system is running in sync with the tests was of the stamps in the sleeves. With a roll-and-white signs tacas be tested, which began with the minimum temperature, and increased gradually until a uniform seal around the edge of the holster. For calibration of the dosing is performed by the route of the stem of the pneumatic cylinder, the cylinder is connected with a dosing volume, which works similarly to a syringe to absorb and expel the liquid, the route of stem is limited by two magnetic sensors located in the body of the pneumatic cylinder. Tested all systems separately, we proceeded to give up the whole system, performing the tests in water dosed and packing sleeves test, verifying that systems are in sync, and linked to the SCADA system to verify communications and programming on the PC. We could create an economic system at the cost of acquisition, operation and maintenance, which can compete in the local market, with a machine of quality, reliability and profitability, because for every dollar invested there is a yield of approximately Thirteen dollars, the operation in air consumption and electrical energy is minimal thanks to the sealing sleeve.
URI: http://dspace.ups.edu.ec/handle/123456789/5110
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