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APLICACIÓN LLENADO DE CONTENEDORES

POR: LUISA FERNANDA MURILLO MAYA JUAN FERNANDO ROJAS ZULUAGA MAURICIO CRUZ ROBIN ORTIZ CASTRILLON JUAN FERNANDO CARMONA

CURSO: CONTROL DE MAQUINAS

DOCENTE: ELKIN DARIO PEREZ

UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA FACULTAD DE INGENIERIA DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRICA MEDELLÍN 2016

LLENADO DE CONTENEDORES Objetivo General Realizar programación de un proceso industrial de llenado de tanques, y la selección de motores, sistemas de arranque y protecciones. Objetivos Específicos   

Seleccionar los motores indicados para el funcionamiento de bandas transportadoras para llenado de tanques. Seleccionar el sistema de arranque para el óptimo funcionamiento de los motores seleccionados Desarrollo del programa usando programación para PLC Telemecanique (Twido Suite) y PLC Siemens (TIA Porta V11)

a) Descripción del proceso: Tenemos tres contenedores de diferentes tamaños: A, B y C los cuales deben ser llenados de la siguiente forma: - Contendor A: 15 segundos de líquido A. - Contendor B: 15 segundos de líquido B más 10 segundos de líquido A. - Contenedor C: 15 segundos de líquido C más 10 segundos de líquido B y 5 Segundos de líquido A. El sistema constará de una cinta transportadora en la que van en serie los tres contenedores A, B y C. El primer recipiente en llegar a la plataforma será el C a continuación el B y por último al A. El cilindro E se encarga de evacuar los recipientes y los coloca en la cinta de evacuación. b) Componentes del sistema: - Dos cilindros, uno de simple efecto y otro de tres posiciones. - Tres depósitos con sus respectivas electroválvulas. - Dos cintas transportadoras. - Una plataforma móvil impulsada por el cilindro D. - Tres contenedores A, B y C.

- Tres detectores de posición que nos indicarán la posición que ocupan los Contenedores A, B y C en la plataforma móvil; estos ocuparan posiciones fijas Por debajo de la plataforma, no desplazándose con ésta. - Un final de carrera. Enseguida se ilustran los cilindros y las válvulas de control que intervienen en este proceso:

activo y cierto tiempo desactivado debidamente programado, el control debe ser capaz de permitir diferentes tiempos de programación. El sistema funciona cierto número de ciclos : 

Cuando se invierte el selector de marcha el proceso se detiene y queda listo para operar de nuevo igual que en el sentido anterior.



Cuando se activa paro de emergencia o actúa la protección térmica se para el proceso y activa una señal luminosa flachando hasta recuperar la falla.



El proceso debe llevar un registro de las falla en forma individua cuando se activa el stop este para el proceso independiente de su funcionamiento.

1. Selección de cada motor de acuerdo al enunciado del problema, con sus especificaciones asuma un valor de potencia para la aplicación y una marca a criterio. En el sistema de llenado de tanques a desarrollar, se tienen dos bandas transportadoras que requerirán de un dos grupos motrices para su funcionamiento. El grupo motriz de una banda transportadora es uno de los componentes más importantes de la misma. De la adecuada elección de los elementos que la forman, depende la seguridad de funcionamiento y la vida de la banda. La forma en la que se efectúa el arranque, influye en la vida y comportamiento de los componentes del grupo motriz, y así mismo en la vida de la banda, tambores y rodillos. También afecta al comportamiento de la banda en las curvas verticales, recorrido de los tambores tensores y a la pérdida de fricción en el tambor motriz. Los empleados en cintas transportadoras, generalmente son:  

De corriente alterna: De jaula de ardilla, que es el más empleado. De rotor bobinado. De corriente continua, mucho menos empleado.

Para el sistema de llenado de tanques a desarrollar, se utilizara dos motores doble jaula de ardilla clase B siemens de 2 Hp Y 1800 rpm para las cintas transportadoras debido a que tiene las siguientes ventajas. 

En la franja de trabajo entre el par máximo y el par 0, la curva par – velocidad es prácticamente lineal.

 

El número de arranques está limitado por el calentamiento del motor Requiere poco mantenimiento.



Son baratos y son adecuados también para su empleo en cintas descendentes funcionando como generador.

2. Se debe implementar sistemas de arranque a criterio, mínimo un arranque convencional y los otros pueden ser electrónicos. Para estos motores se utilizarán dos sistemas de arranque los cuales son con variador de velocidad y arranque estrella delta. El arranque en estrella-triángulo se utiliza ya que es el más conocido y quizás el más utilizado entre los métodos de arranque con tensión reducida y sirve para arrancar el motor reduciendo los esfuerzos mecánicos y limitando las corrientes durante el arranque; por contra, pone a disposición, como ya se ha mencionado, un par inicial de arranque reducido. Resulta especialmente idóneo para arranque en vacío o con cargas de par bajo y constante o ligeramente creciente, como es el caso del sistema que estamos implementando.

La fase del arranque coincide con la fase de aceleración y su duración debe ser tal que se alcance casi la velocidad de régimen. Una duración demasiado breve no conseguiría obtener la reducción de los esfuerzos que caracteriza a este tipo de arranque y que, por lo tanto, se presentarían en la sucesiva fase de triángulo, reproduciendo condiciones de arranque similares a las del arranque directo. La conmutación se regula con temporizadores analógicos o digitales y, a título orientativo, el tiempo de conmutación se fija en aproximadamente 50 ms. En el temporizador se fija también el tiempo de duración de la fase de estrella, es decir, el tiempo de aceleración o de arranque que, con carácter general, puede considerarse una función de la diferencia entre el par medio del motor y el par de resistencia medio del conjunto motor-máquina

. Figura 2. Diagrama para el arranque estrella delta.

El otro método de arranque será mediante variador de velocidad, cuyo arranque suave es mucho más eficiente que el de los demás tipos. El variador utilizado será el Danfoss MCD 201el cual proporciona un arranque TVR (Rampa de tensión temporizada), además de un control de parada y está diseñado para ser utilizados con un dispositivo de protección del motor externo. Además este variador controla la tensión aplicada al motor de una manera preestablecida y no reciben ninguna realimentación en la intensidad de arranque de motor. Las configuraciones de la tensión inicial y el tiempo de rampa, entre otras, proporcionan al usuario el control del rendimiento del arranque. La parada

suave también suele estar disponible y proporciona la capacidad de ampliar los tiempos de parada del motor para un funcionamiento más eficiente de la banda.

Figura 3. Esquema de conexión del variador de velocidad.

3. Selección de los dispositivos de mando y protección que requiere la aplicación. Aunque se observa una gran gama de pulsadores y pilotos a continuación se muestra la tabla de los seleccionados para el proyecto, se tomara el pulsador verde y rojo. (Catalogo Telemecanique) Pulsadores

Dos pulsadores rojo y verde N/C y N/A. Pilotos

Se seleccionan pilotos de señalización rojo y verde. Contactores La siguiente tabla muestra las categorías de los contactores y sus aplicaciones correspondientes, para nuestro caso, los motores están sometidos a prendidos y apagados continuos, por lo tanto se seleccionaran los contactores tipo AC-3.

Corrientes

Categorías

Aplicaciones características

Cargas no inductivas, hornos de resistencias AC – 1 Motores de anillos rozantes: arranque, inversión AC – 2 Alterna

de marcha Motores de rotor jaula de ardilla: arranque,

AC – 3

desconexión del motor en funcionamiento Motores de rotor jaula de ardilla: arranque,

AC –4

marcha a impulsos, inversión de sentido de giro

Del catálogo se selecciona los contactores para dos HP, motores seleccionados para el accionamiento de las bandas transportadoras, con conexión a 220V, se escoge la referencia LC1K6010… Interruptores Para los motores de 2Hp que se van a utilizar , nos dirigimos a la siguiente tabla para elegir el tipo de protección que utilizará:

El interruptor termomagnetico a utilizar, será el s203-k10, contactor AF09 y relé térmico de sobredescarga TF42-7-6. La otra solución sería un Guardamotor MS-132 con el contactor AF09.

1. diagramas de potencia y control especificando calibres de conductores y protecciones térmicas y magnéticas con sus respectivas curvas. El diagrama de potencia se realiza en CADE_SIMU, teniendo en cuenta que el simulador muestra un solo tipo de variador de velocidad en corriente alterna, variador de velocidad monofásico, el cual a la salida crea las tres señales de alimentación trifásica del motor.

El calibre de los conductores para la corriente nominal del motor se calcula con: I =1.25∗¿=7∗1.25=8.75 A El conductor se elige a partir de la siguiente tabla.

Para la corriente nominal del motor se elige el conducto AWG No 14 que soporta 25 A.

2. Diagrama de control en PLC siemens S7-1200

De las anteriores figuras se pueden apreciar todas las variables en el PLC siemens S7-1200 implementadas, aunque son en principio gran cantidad se verá

más adelante que la mayoría no tienen gran importancia en el proceso sino en el visualizador del PLC como lo es la pantalla HMI Para empezar se tienen las variables conectores que tienen como función conectar bloques internos del programa como conexión entre contadores, temporizadores y convertidores, son variables cuyo uso se remonta solo a memoria. También se tienen las variables tipo entrada como sensores y fin de carrera que avisan al sistema cuando cierto evento está ocurriendo. Las salidas reales como falla, motor 1, motor 2, válvulas y luces que tienen como fin el controlar cierto proceso. Y las demás variables como empujón, contadores y reinicio de contadores tienen como función el almacenamiento de datos y la muestra de ellos en la pantalla HMI. En breve se describe el proceso. MAIN (BLOQUE DE PROGRAMA)

En estas 2 primeras líneas de código se tiene el inicio con retención y que se ve interrumpido por stop, paro de emergencia, fin de carrera y fallas Y también el inicio de la secuencia de luces cuando ocurre una falla o un paro de emergencia.

En estas otras líneas de código se ve como el cilindro que empuja las cajas actua una vez las cajas están llenas. Y como la activación de los motores depende de las válvulas y del fin de carrera indicando en qué momento se puede transportar el cargamento.

los convertidores en las líneas pasadas se usan para control en la HMI, debido a que los bloques de tiempo tienen como unidad los milisegundos, por ende se debe convertir a segundos para hacer un control desde la HMI.

En esta otra parte del diagrama se tienen los tiempos de llenado de cada una de las válvulas y los convertidores explicados anteriormente, también se observa como cada válvula depende de la activación del sensor y de los tiempos de llenado.

En últimas instancias se aprecia el contador de fallos y su respectivo reinicio. IMAGEN 1 (RAIZ)

En la imagen 1 se aprecia el menú en donde podemos escoger los tiempos de llenado de las válvulas y que podemos proseguir para dar inicio al proceso o imagen número 2.

IMAGEN 2

En la imagen 2 podemos ver todo el proceso, donde se evidencia la activación de válvulas y motores, las luces de fallo y la activación de cada uno de los cilindros. A continuación la descripción del cómo se realizó.

CONFIGURACION DE VARIABLES EN IMÁGENES

cada variable ingresada a la imagen puede ser configurada, por ejemplo las variables de ingreso podemos configurarlas como las variables tiempo que van a entrar en cada uno de los contadores del proceso.

O quizás podremos también ingresar un botón cuya única función sea de pasar de una imagen a la otra y poder continuar el proceso desde otra parte con mejor visualización.

Y por último tenemos la configuración de las luces donde para estado bajo es rojo y estado alto o 1 digital tenemos luz verde, que indica el estado de las válvulas.

En cuanto a la realización de la animación del cilindro E, o cilindro empuja cajas, se le dio un valor de movimiento horizontal que esta entre 0 y 1, aunque la variable no es booleana sino entera y por tanto puede tomar valores entre 0 y 9999, se indicó solo entre estos valores para que pudiera representar el verdadero movimiento del cilindro cuya única función es la de empujar las cajas de atrás hacia adelante con un solo recorrido. 6. si el problema propuesto admite mejoras se deben plantear Las mejoras realizadas fueron:     

la integración de la pantalla animada HMI la activación de múltiples luces de emergencia la posibilidad de variar los tiempos de llenado de cada caja el conteo de fallos y su respectivo reiniciado de contador la visualización de las fallas y la activación de los respectivos cilindros y saber en cual dirección de funcionamiento están operando.