Mi estimado colega de trabajo, Óscar Valero, me ha comentado que le interesaría subir unos proyectos electrotécnicos de su autoría a 50 ciclos por segundo ... Una idea que me ha parecido estupenda, ya que así le quito un poco el polvo a este blog que tengo inactivo desde el verano pasado.
Es una buena oportunidad para que conozcáis el buen saber hacer de este excelente profesional. Ya que sus trabajos son amplios no me voy a extender más en la presentación así que vamos por faena.
Requisitos del proyecto:
A Óscar le piden programar un mezclador de ingredientes para realizar productos de repostería según los tiempos de suministro de los distintos productos que se van a mezclar.
Descripción
y fases del proceso
Se
desea realizar tres posibles productos de repostería que son:
- Magdalenas.
- Bizcochos.
- Rosquillas.
Para
realizar estos 3 posibles productos, debemos mezclar ingredientes,
cuya cantidad vendrá determinada por el tiempo de apertura de
válvula de cada uno de los ingredientes.
Cuando
activemos el pulsador de activación de proceso y seleccionemos el
producto que deseamos fabricar (magdalenas, bizcochos o rosquillas),
activaremos una válvula para introducir leche (A4.0) y otra para
introducir harina (A4.1).
Una
vez introducidos los ingredientes, la mezcla se agita mediante una
paleta accionada por un motor (A4.2).
Dependiendo
de los tiempos de introducción de los ingredientes y de
funcionamiento de la paleta, podremos hacer tres diferentes productos
según la tabla siguiente:
Leche
– A4.0
|
Harina
– A4.1
|
Agitador
– A4.2
|
|
Magdalenas
|
5
seg
|
2
seg
|
4
seg
|
Bizcochos
|
2
seg
|
3
seg
|
5
seg
|
Rosquillas
|
3
seg
|
4
seg
|
2
seg
|
El
sinóptico del proceso, sería el siguiente:
(Click en la imagen para ampliar)
A continuación, el trabajo realizado tal cual lo ha documentado Óscar.
1.-
PROPUESTA DE TRABAJO:
El trabajo consta de realizar un
mezclador para realizar diferentes tipos de productos de repostería.
El proceso consta de un perol
fabricado en acero inoxidable para poder contener productos
alimentarios.
Sobre este perol existirán dos
válvulas de producto que cargarán dicho perol para la realización
del producto final.
Una de las válvulas cargará
leche. La otra cargará harina.
La leche a su vez incluirá una
bomba de suministro que se accionará durante el mismo tiempo que
está abierta su válvula de suministro.
La harina será impulsada por una
bomba de vacío colocada al final del tramo de tubería
y será accionada el mismo tiempo
que esté abierta su válvula de suministro.
Dentro del perol tendremos un
batidor de forma helicoidal que mezclará el producto.
El perol irá dotado por una
rejilla de seguridad para evitar que se puedan atrapar las manos los
operarios.
A su vez incluirá también una
seta de emergencia para detener el proceso en caso de observar algún
peligro.
Los productos finales resultantes
serán:
- Magdalenas
- Bizcochos
- Rosquillas
2.-
DESCRIPCIÓN DEL PROCESO:
Para realizar estos tres productos
debemos mezclar ambos ingredientes y mezclarlos durante un tiempo
determinado.
En el panel de mandos seleccionaremos el producto a realizar mediante pulsadores y seguidamente accionando el pulsador de marcha se cargarán los productos en el perol y al terminar la carga se activará el mezclador.
La tabla resultante de los productos a realizar es la siguiente:
La tabla resultante de los productos a realizar es la siguiente:
Leche
– A4.0
|
Harina
– A4.1
|
Agitador
– A4.2
|
|
Magdalenas
|
5
seg
|
2
seg
|
4
seg
|
Bizcochos
|
2
seg
|
3
seg
|
5
seg
|
Rosquillas
|
3
seg
|
4
seg
|
2
seg
|
El sinóptico sería este:
Para comenzar a trabajar, el operario se colocará delante de la máquina y comprobará que la seta de emergencia no está pulsada y que la rejilla de seguridad está completamente cerrada.
A continuación pulsará el pulsador de color amarillo correspondiente al producto que quiere fabricar.
Una vez elegido el producto pulsará el pulsador verde de marcha.
Al realizar la marcha se abrirán al mismo tiempo las dos válvulas (leche y harina) y se pondrán en marcha las dos bombas (leche y harina). Cada una de las válvulas y sus respectivas bombas permanecerán abiertas el tiempo necesario para realizar su carga independientemente la una de la otra.
Al cerrar la última de las válvulas de carga, se pondrá en marcha el motor que acciona el mezclador.
Al finalizar la mezcla y una vez obtenido el producto final, la instalación queda a la espera de realizar otro ciclo de trabajo similar.
Si durante el ciclo de trabajo pulsamos la seta de emergencia o abrimos la rejilla de seguridad se detendrá toda la instalación (motores,bombas y válvulas).
Al volver los elementos de seguridad a su estado de fuera de emergencia, el ciclo queda a la espera de comenzar un nuevo ciclo de trabajo.
A continuación pulsará el pulsador de color amarillo correspondiente al producto que quiere fabricar.
Una vez elegido el producto pulsará el pulsador verde de marcha.
Al realizar la marcha se abrirán al mismo tiempo las dos válvulas (leche y harina) y se pondrán en marcha las dos bombas (leche y harina). Cada una de las válvulas y sus respectivas bombas permanecerán abiertas el tiempo necesario para realizar su carga independientemente la una de la otra.
Al cerrar la última de las válvulas de carga, se pondrá en marcha el motor que acciona el mezclador.
Al finalizar la mezcla y una vez obtenido el producto final, la instalación queda a la espera de realizar otro ciclo de trabajo similar.
Si durante el ciclo de trabajo pulsamos la seta de emergencia o abrimos la rejilla de seguridad se detendrá toda la instalación (motores,bombas y válvulas).
Al volver los elementos de seguridad a su estado de fuera de emergencia, el ciclo queda a la espera de comenzar un nuevo ciclo de trabajo.
3.-
CONFIGURACIÓN DE HARDWARE Y ELEMENTOS DEL SISTEMA:
A continuación pasaremos a detallar los diferentes elementos empleados para la realización del proyecto.
3.1 BASTIDOR:
Para colocar los elementos de la configuración de hardware utilizaremos el soporte guía de Siemens para los dispositivos S7 300.
Para dar alimentación a los componentes de control que funcionan con corriente continua a 24 V utilizaremos una fuente de alimentación Simatic PS307 de 5A con referencia de Siemens 6ES7 307-1EA00-0AA0.
Al repasar las entradas/salidas que utilizaremos en el proceso, observamos que necesitamos disponer de 5 entradas digitales y otras 5 salidas digitales.
A continuación repasamos las CPU disponibles con ese número de entradas/salidas y nos decidimos por la CPU Siemens Simatic 312 IFM con referencia 6ES7 312-5AC-0AB0 en su versión 1.2.
Esta CPU dispone de 10 entradas digitales y 6 salidas digitales.
A continuación repasamos las CPU disponibles con ese número de entradas/salidas y nos decidimos por la CPU Siemens Simatic 312 IFM con referencia 6ES7 312-5AC-0AB0 en su versión 1.2.
Esta CPU dispone de 10 entradas digitales y 6 salidas digitales.
Para la elección de los productos hemos elegido cuatro
pulsadores de Schneider cilíndricos de diámetro 22 con retorno por
muelle en color amarillo y con cámara de contacto normalmente
abierta. La referencia del catálogo de Schneider es la XB4BA51.
Para el pulsador de marcha del ciclo utilizaremos un
pulsador verde de la misma gama de Schneider que los anteriores. Su
referencia del catálogo de Schneider es la XB4BA31.
La seta de emergencia empleada será de Schneider, con
enclavamiento y retorno por giro. Será de diámetro 22 y estará
dotada de una cámara de contacto normalmente cerrada. Su referencia
del catálogo de Schneider es la XB4BS8445.
La rejilla de seguridad accionará un final de carrera
de seguridad magnético codificado que nos asegurará que la puerta
está en la posición cerrada para poder trabajar. El final de
carrera será de la marca Pizzato de la serie SR.
Para la apertura del circuito de leche utilizaremos una
válvula de mariposa en acero inoxidable con actuador neumático
pilotado de la marca BELIMO referencia LMC 24A-F.
La válvula empleada para la carga de harina deberá ser de tipo rotativa para polvos secos y conforme a la norma Atex 94/9/EC para ambientes con riesgos de explosión. Categoría que debe cumplir por trabajar con harina. Esta válvula será de la marca DMN Westinhouse de la serie AL-AXL.
Para el correcto mezclado del producto utilizaremos un agitador de pala con barra helicoidal en acero inoxidable. Esta pala será de la marca Top Mixer Machine.
El agitador será accionado mediante un motor reductor de la marca Brown Advance. Debido al trabajo que realizará montaremos un motor de 5,5 Kw.
3.8 BOMBA PARA LECHE:
Para la impulsión de la leche utilizaremos una bomba
centrífuga de 1Kw de la marca Siem con cuerpo de acero inoxidable.
3.9 BOMBA DE VACÍO PARA HARINA:
Para el trasvase de la harina debemos utilizar una bomba
de vacío al final del circuito que absorba la harina hasta su salida
por la válvula. Emplearemos una bomba de la marca Busch del tipo R5.
4. ESQUEMA
DE PROCESO (GRAFCET):
(Click en la imagen para ampliar)
1 REPOSO
2,6,10 VÁLVULA DE LECHE
3,7,11 VÁLVULA DE HARINA
4,8,12 BOMBA DE LECHE
5,9,13 BOMBA DE VACÍO DE HARINA
14,15,16 MOTOR-AGITADOR
2,6,10 VÁLVULA DE LECHE
3,7,11 VÁLVULA DE HARINA
4,8,12 BOMBA DE LECHE
5,9,13 BOMBA DE VACÍO DE HARINA
14,15,16 MOTOR-AGITADOR
5. LISTADO
DE ENTRADAS, SALIDAS Y TABLA DE SÍMBOLOS:
Como indicamos anteriormente tendremos un total de 5 entradas digitales y de 5 salidas digitales.
Entradas
digitales
E124.0 Emergencia
E124.1 Pulsador magdalenas
E124.2 Pulsador bizcochos
E124.3 Pulsador rosquillas
E124.2 Marcha proceso
Salidas digitales
A124.0 Válvula de leche
A124.1 Válvula de harina
A124.2 Motor-agitador
A124.3 Motor bomba de leche
A124.4 Motor bomba de vacío harina
TABLA
DE SÍMBOLOS:
NOMBRE SIMBÓLICO DIRECCIÓN TIPO DE DATOS
VÁLVULA DE LECHE
|
A124.0
|
BOOL
|
VÁLVULA DE HARINA
|
A124.1
|
BOOL
|
MOTOR-AGITADOR
|
A124.2
|
BOOL
|
BOMBA DE LECHE
|
A124.3
|
BOOL
|
BOMBA DE HARINA
|
A124.4
|
BOOL
|
EMERGENCIA
|
E124.0
|
BOOL
|
MAGDALENAS
|
E124.1
|
BOOL
|
BIZCOCHOS
|
E124.2
|
BOOL
|
ROSQUILLAS
|
E124.3
|
BOOL
|
MARCHA PROCESO
|
E124.4
|
BOOL
|
CARGA LECHE
|
FB1
|
FB1
|
CARGA HARINA
|
FB2
|
FB2
|
AGITADOR
|
FB3
|
FB3
|
ELECCIÓN PROGRAMA
|
FC1
|
FC1
|
EMERGENCIAS
|
FC2
|
FC2
|
MARCHA PROCESO
|
FC3
|
FC3
|
ELECCIÓN MAGDALENAS
|
M0.0
|
BOOL
|
ELECCIÓN BIZCOCHOS
|
M0.1
|
BOOL
|
ELECCIÓN ROSQUILLAS
|
M0.2
|
BOOL
|
FIN PROCESO
|
M0.3
|
BOOL
|
MARCA MARCHA PROCESO
|
M0.4
|
BOOL
|
BLOQUE ORGANIZACIÓN
|
OB1
|
OB1
|
6. ESQUEMA
DE CONEXIONADO:
Con tal de realizar el programa de forma más ordenada, hemos decidido realizar por separado cada uno de los elementos que intervienen en el proceso, de manera que los dividiremos en los siguientes bloques y funciones:
OB1 Bloque de organización en el que irá todo el programa del proceso
FC1 Función en la que realizaremos la elección del producto a fabricar
FC2 Función en la que realizaremos la parada de emergencia
FC3 Función en la que realizaremos la puesta en marcha del proceso
FB1 Bloque de función en el que realizaremos la marcha de la carga de leche
FB2 Bloque de función en el que realizaremos la marcha de la carga de harina
FB3 Bloque de función en el que realizaremos la marcha del agitador
DB1 Bloque de datos de instancia que irá asociado al FB1
DB2 Bloque de datos de instancia que irá asociado al FB2
DB3 Bloque de datos de instancia que irá asociado al FB3
A continuación pasaremos a describir todos los bloques creados:
FC1 elección del producto
U “pulsador_magdalenas”
UN “pulsador_bizcochos”
UN “pulsador_rosquillas”
UN “elección_bizcochos”
UN “elección_rosquillas”
S “elección_magdalenas”
UN “pulsador_magdalenas”
U “pulsador_bizcochos”
UN “pulsador_rosquillas”
UN “elección_magdalenas”
UN “elección_rosquillas”
S “elección_bizcochos”
UN “pulsador_magdalenas”
UN “pulsador_bizcochos”
U “pulsador_rosquillas”
UN “elección_magdalenas”
UN “elección_bizcochos”
S “elección_rosquillas”
UN “emergencia”
O “fin_del_proceso”
R “elección_magdalenas”
R “elección_bizcochos”
R “elección_rosquillas”
UN “pulsador_bizcochos”
UN “pulsador_rosquillas”
UN “elección_bizcochos”
UN “elección_rosquillas”
S “elección_magdalenas”
UN “pulsador_magdalenas”
U “pulsador_bizcochos”
UN “pulsador_rosquillas”
UN “elección_magdalenas”
UN “elección_rosquillas”
S “elección_bizcochos”
UN “pulsador_magdalenas”
UN “pulsador_bizcochos”
U “pulsador_rosquillas”
UN “elección_magdalenas”
UN “elección_bizcochos”
S “elección_rosquillas”
UN “emergencia”
O “fin_del_proceso”
R “elección_magdalenas”
R “elección_bizcochos”
R “elección_rosquillas”
FC2 emergencias
UN “emergencia”
R “valvula_leche”
R “valvula_harina”
R “motor_agitador”
R “bomba_vacio_harina”
R “bomba_leche”
R T1
R T2
R T3
R T4
R T5
R T6
R T7
R T8
R T9
R “valvula_leche”
R “valvula_harina”
R “motor_agitador”
R “bomba_vacio_harina”
R “bomba_leche”
R T1
R T2
R T3
R T4
R T5
R T6
R T7
R T8
R T9
FC3 marcha del proceso
U “pulsador_activar_proceso”
S “marca_marcha_proceso”
UN “emergencia”
O “fin del proceso”
R “marca_marcha_proceso”
S “marca_marcha_proceso”
UN “emergencia”
O “fin del proceso”
R “marca_marcha_proceso”
FB1 carga de leche
U “eleccion de magdalenas”
U “marca_marcha_proceso”
L S5T#5S
SI T1
U “eleccion de bizcochos”
U “marca_marcha_proceso”
L S5T#2S
SI T2
U “eleccion de rosquillas”
U “marca_marcha_proceso”
L S5T#3S
SI T3
U T1
O T2
O T3
= “valvula_leche”
= “bomba_leche”
U “marca_marcha_proceso”
L S5T#5S
SI T1
U “eleccion de bizcochos”
U “marca_marcha_proceso”
L S5T#2S
SI T2
U “eleccion de rosquillas”
U “marca_marcha_proceso”
L S5T#3S
SI T3
U T1
O T2
O T3
= “valvula_leche”
= “bomba_leche”
FB2 carga de harina
U “eleccion de magdalenas”
U “marca_marcha_proceso”
L S5T#2S
SI T4
U “eleccion de bizcochos”
U “marca_marcha_proceso”
L S5T#3S
SI T5
U “eleccion de rosquillas”
U “marca_marcha_proceso”
L S5T#4S
SI T6
U T4
O T5
O T6
= “valvula_harina”
= “bomba_vacio_harina”
U “marca_marcha_proceso”
L S5T#2S
SI T4
U “eleccion de bizcochos”
U “marca_marcha_proceso”
L S5T#3S
SI T5
U “eleccion de rosquillas”
U “marca_marcha_proceso”
L S5T#4S
SI T6
U T4
O T5
O T6
= “valvula_harina”
= “bomba_vacio_harina”
FB3 motor-agitador
U T1
FN M1.0
L S5T#4S
SA T7
U T5
FN M1.1
L S5T#5S
SA T8
U T6
FN M1.2
L S5T#2S
SA T9
U T7
O T8
O T9
= “motor_agitador”
FN M1.0
L S5T#4S
SA T7
U T5
FN M1.1
L S5T#5S
SA T8
U T6
FN M1.2
L S5T#2S
SA T9
U T7
O T8
O T9
= “motor_agitador”
DB1 bloque de datos de instancia asociado a FB1
DB2 bloque de datos de instancia asociado a FB2
DB3 bloque de datos de instancia asociado a FB3
OB1 bloque de organización
Desde el bloque de organización hacemos llamada a todos los bloques y funciones:
CALL “eleccion de programa”
CALL “marcha de proceso”
CALL “carga de leche”,DB1
CALL “carga de harina”,DB2
CALL “agitador”,DB3
CALL “emergencias”
Y con esto concluimos el programa.
CALL “eleccion de programa”
CALL “marcha de proceso”
CALL “carga de leche”,DB1
CALL “carga de harina”,DB2
CALL “agitador”,DB3
CALL “emergencias”
Y con esto concluimos el programa.
- Temario Curso SEAS Autómatas programables II.
Proyecto de Óscar Valero Brenes.
