• Author / Uploaded
• Raymundo Poot

Citation preview

Automatización



Es la tecnología utilizada para realizar procesos o procedimientos sin la ayuda de las personas.

Sistemas de manufactura Tecnologías de automatización y control

Tecnologías de manejo de materiales

Instalaciones

Sistema de Producción

Sistemas de control de calidad

Sistemas de soporte a la manufactura

Sistemas de soporte a la manufactura

Elementosb ásicosde un sistemaautomatizado. 

 

Energía: para completar el proceso y operar el sistema. Programa: para dirigir el proceso. Sistema de control: para ejecutar las instrucciones. (1) Energía

(2) Programa de Instrucciones

(3) Sistemas de Control

Proceso

Energíapara realizarlos procesosautomatizados. 



Un sistema automatizado es usado para operar algunos procesos. La energía se necesita para manejar el proceso así como los controladores. Tipos de energía    

Eléctrica. Mecánica. Térmica Fuentes alternativas: combustibles fósiles, hidráulica, solar, eólica.

Energíapara elproceso 



En producción, el término proceso se refiere a las operaciones de manufactura que son llevadas a cabo sobre la pieza de trabajo. La energía también es requerida para las funciones de manejo de materiales.  

Carga y descarga de los materiales. Transportación del material entre estaciones de trabajo.

Procesos comunes de manufactura y sus requerimientos de energía Proceso

Forma de energía utilizada

Moldeado

Térmica

Maquinado por descarga eléctrica

Eléctrica

Forjado

Mecánica

Templado

Térmica

Moldeado por inyección

Térmica y mecánica

Corte por láser

Luminosa y térmica

Maquinado

Mecánica

Troquelado

Mecánica

Soldadura

Térmica

Acción lograda Funde el metal antes de colocarlo dentro de moldes donde ocurre su solidificación A través de descargas eléctricas, se remueve material de la pieza ocasionado por altas temperaturas Se logra a través de modificar la forma original de un metal presionado entre dados, generalmente a altas temperaturas La piezas se calientan por debajo de su punto de fusión para que las moléculas unifiquen su estructura interna Un polímero transformado a consistencia plástica mediante calor, se inyecta en un molde para que tome la forma de éste El rayo láser crea una vaporización y fundición de los metales por los que pasa, haciendo cavidades al paso de su haz Se elimina el material sobrante mediante el movimiento relativo de las piezas contra las herramientas y viceversa Mediante dados y sellos, las partes metálicas toman su forma A través del calor se funde una parte del metal de la pieza metálica para adherirse a otra

Energíapara Automatización 

Se requiere energía para las siguientes funciones. 





Unidad de control: los controladores modernos emplean energía eléctrica para leer las instrucciones del programa, realizar cálculos de control y ejecutar las instrucciones al transmitir comandos a los dispositivos actuadores. Energía para activar las señales de control: los comandos enviados por la unidad de control son llevadas a cabo por dispositivos electromecánicos llamados actuadores. Los comandos comúnmente son transmitidos a través de señales de control de bajo voltaje. Recolección y procesamiento de información: la información del sistema debe ser recolectada y usada como datos de entrada en los algoritmos de control. Además, puede ser necesario llevar registro del desempeño del proceso o calidad del producto. Estas funciones necesitan energia aunque en cantidades modestas.

Programa 

Programas de ciclo de trabajo. Los pasos del proceso para manufacturar una pieza son llevados a cabo durante un ciclo de trabajo. Es decir, en cada ciclo de trabajo, se produce una parte (aunque en algunas operaciones se produce más de una). Estos pasos son especificados en un programa de ciclo de trabajo. 



Parámetros del proceso: son entradas del proceso como la temperatura de un horno, o una coordenada en un sistema de posicionamiento. Variables del proceso: son salidas del proceso como la temperatura real del horno o la posición actual en el sistema de coordenadas.

Programa.  -

-

-

Toma de decisiones en el ciclo programado de trabajo. Interacción del operador: aunque se intenta que el programa de instrucciones funciones sin interacción humana, la unidad de control puede requerir datos de entrada proporcionados por el operador para funcionar. Diferentes partes o estilos de productos: un sistema automatizado puede ser programado para realizar diferentes ciclos de trabajo en partes o estilos de productos distintos. Variaciones en las unidades de arranque de trabajo: en muchas operaciones de manufactura, las piezas iniciales de trabajo no son consistentes, por lo que pasos adicionales pueden ser necesarios.

Características de Ciclos de Programas de Trabajo usados en Sistemas Automatizados Característica del programa Pasos en el ciclo de trabajo

Ejemplos o Alternativas Ejemplo: Pasos secuenciales típicos (1) carga, (2) proceso (3) descarga

Alternativas:  Un parámetro VS muchos parámetros que deben ser cambiados durante el paso Parámetros de proceso  Parámetros continuos VS parámetros discretos en cada paso  Parámetros que cambian durante el paso, por ejemplo, un sistema de posicionamiento cuyos valores de ejes cambian durante el proceso Alternativas:  Pasos manuales VS pasos no manuales (ciclo de trabajo completamente Pasos manuales en el automatizado) ciclo de trabajo Ejemplo:  Carga y descarga de partes desde y hacia la máquina por un operador Alternativas:  Integración del operador VS ciclo de trabajo completamente automatizado Interacción con el Ejemplo: operador  El operador ingresando información de proceso para la parte trabajada actualmente Alternativas: Partes diferentes o  Partes idénticas o estilos de trabajo en cada ciclo (producción en masa o por estilos de productos lotes) VS partes diferentes o estilos de producto cada ciclo (automatización flexible) Variaciones en las Ejemplo: unidades de trabajo  Variaciones en las dimensiones iniciales o características de partes. inicial

Sistemasde Control 

-

El sistema de control de un sistema automatizado permite ejecutar el programa y lograr que el proceso realice su función definida. Los sistemas de control pueden ser de dos tipos: Sistemas de control de ciclo cerrado. Sistemas de control de ciclo abierto.

CicloCerrado En un sistema de control de ciclo cerrado la variable de salida es comparada con un parámetro de entrada, y cualquier diferencia entre las dos es usada para lograr que la salida sea acorde con la entrada. Parámetro de entrada

Controlador

Actuador

Sensor de Retroalimentación

Proceso

Variable de salida

Entrada de motor

valor dado

Controlador

Mesa de trabajo

Motor

Codificador óptico

Señal de retroalimentación al controlador

Sistema de Posicionamiento (en un eje) que consiste en un tornillo de posicionamiento operado por un servo motor de corriente directa

CicloAbierto Un sistema de control de ciclo abierto opera sin el ciclo de retroalimentación, sin medir la variable de salida, de manera que no hay comparación entre el valor real de la salida y el valor deseado en el parámetro de entrada.

Parámetro de entrada

Controlador

Actuador

Proceso

Sistema de Control de Ciclo Abierto

Variable de salida

FuncionesAvanzadas dela Automatización Funciones que conciernen a la mejora del desempeño y la seguridad del equipo, como son: •Monitoreo de seguridad. •Diagnóstico de mantenimiento y reparación. •Detección de errores y recuperación de la falla.

Monitoreode seguridad Respuestas del sistema de seguridad: •Detención del sistema. •Encendido de alarmas sonoras. •Reducción de la velocidad de los procesos. •Toma de acciones para corregir la violación de seguridad. Tipos de sensores: •De límite. •Fotoeléctricos. •De temperatura.

•De humo. •De presión. •Visión.

Diagnósticode mantenimiento yreparaci ón Capacidad de un sistema automatizado de ayudar en la identificación de las fuentes potenciales o actuales de malfuncionamiento o falla. •Monitoreo de status. •Diagnóstico de falla. •Recomendaciones para el procedimiento de reparación.

Detecciónde erroresy recuperaciónde lafalla. Uso del control computarizado en un sistema para automatizar la toma de las acciones correctivas necesarias para restaurar su operación normal después de ocurrida la falla. Pasos: •Detección del error. •Recuperación del error.

Deteccióndel error Uso de los sensores disponibles en el sistema automatizado para determinar cuándo ha ocurrido una desviación o malfuncionamiento, interpretar correctamente las señales de los sensores y clasificar el error. Clasificación del error: •Errores aleatorios. •Errores sistemáticos. •Aberraciones.

Pasos para la detección de errores en una celda integrada de manufactura: Categorías de los errores y posibles malfuncionamientos que estas causan Categoríasdeerrores Maquinariayprocesos Herramientasdecorte Accesoriosde sujeción Unidadde almacenamientode partes Robot decargay descarga

PosibleMalfuncionamiento Pérdidadela energía,sobrecargade energía,defleccióntérmica, temperaturade cortemuyalta,vibración,faltaderefrigerante, programaequivocado, parte defectuosa Desgastede laherramienta,rompimientodela herramienta,vibraciones, faltade herramienta,herramientaequivocada Partefueradelaccesorio,pinzassinactuar,partemovidaduranteelmaquinado, rompimientodela parte Parteatrabajarausente,partea trabajarequivocada, partea trabajarqueexcedelas dimensionesoquenocumpleconlasmismas Sujeciónimpropiadelaparteatrabajar,el robottiralaparteatrabajar,nohayparte disponiblepararecoger

Recuperacióndel error Aplicación de las acciones correctivas necesarias para superar el error y regresar el sistema a su operación normal. Estrategias: •Realizar ajustes al final del ciclo de trabajo actual. •Realizar ajustes durante el ciclo actual. •Detener el proceso para aplicar acciones correctivas. •Detener el proceso y pedir ayuda.

Arreglo de errores en una Celda Integrada de Manufactura; Posibles acciones correctivas que deben de ser realizadas en respuesta a los errores detectados durante la operación Errores detectadose Las dimensiones de las partes cambian debido al calor producido por la herramienta El Robot tira la parte al momento de tomarla La parte sobrepasa las dimensiones

Posibles acciones correctivas Ajustar las coordenadas en el programa de la parte para compensarlo (acción correctiva de categoría 1) Buscar otra parte (acción correctiva de categoría 2)

Ajustar el programa de la parte para tomar un paso preliminar de maquinado a través de la superficie de trabajo (acción correctiva de categoría 2) Aumente o disminuya la velocidad de corte para cambiar la frecuencia armónica Vibración de la herramienta (acción correctiva de categoría 2) Temperatura de corte muy alta Reduzca la velocidad de corte (acción correctiva de categoría 2) Cambie la herramienta de corte con otra herramienta más filosa (acción correctiva Fallo en la herramienta de corte de categoría 3) No hay mas partes disponibles Llame al operador para resurtir las partes necesarias para el inicio de la operación en la unidad de almacenamiento (acción correctiva de categoría 4) Rebabas que interfieresn en la Llame al operador para que elimine las rebabas del area de trabajo (acción correctiva operación de maquinado de categoría 4)

Niveles de automatización El concepto de sistemas automatizados puede ser aplicado a distintos niveles de las operaciones de una fábrica. Normalmente asociamos el concepto de automatización con la producción de máquinas individuales. Sin embargo la producción de máquinas por si misma está creada por subsistemas que por ellos mismos pueden ser automatizados. Podemos identificar cinco niveles posibles de automatización en una planta productiva y se explican con la siguiente figura

Niveles de automatización Nivel

Descripción / ejemplos

5

Nivel de la empresa

Sistema de información corporativo

4

Nivel de planta

Sistema de producción

3

Nivel de celda o sistema

Sistema de manufactura - grupos de máquinas

2

Nivel de maquinaria

Máquinas individuales

1

Nivel de dispositivo

Sensores, actuadores, otros elementos de hardware