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Automatización de procesos mediante sistemas de control de
movimientos
basados en
AAuuttoommaattiizzaacciióónn ddee pprroocceessooss
mmeeddiiaannttee ssiisstteemmaass ddee ccoonnttrrooll ddee
mmoovviimmiieennttooss
bbaassaaddooss eenn
CNC CCNNCC
CCoonnttrrooll ddiissttrriibbuuiiddoo OOppeenn MMoodduullaarr
AArrcchhiitteeccttuurree CCoonnttrroollss
RT-Linux
Linux
TTiieemmppoo RReeaall
AAllbbeerrtt SSààeennzz CCoorroommiinnaa IInngg.. ddee
TTeelleeccoommuunniiccaacciióónn
[email protected] [email protected]
wwwwww..iinnaavvccnncc..ccoomm
[email protected]@iies.es
mailto:[email protected]:[email protected]
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CNC desde 1982
CONTENIDO Sección 1: ASPECTOS
GENERALES..................................................................................................
1
1.1 Que es un CNC
..............................................................................................................
1 1.2 CNC vs PLC.
..................................................................................................................
1 1.3 BREVE
HISTORIA..........................................................................................................
1 1.4 CONTROL DE MOVIMIENTOS: Motores y Accionamientos
(Drivers)........................... 1
1.4.1 Motores y sus tipos.
.....................................................................................................
1 1.4.2 Motores de Alterna (AC) o asíncronos
.........................................................................
2 1.4.3 Motores Paso a Paso
...................................................................................................
2 1.4.4 Motores DC o de
continua............................................................................................
2 1.4.5 Motores AC síncronos o
Brushless.............................................................................
2
1.4.5.1 Motores
LINEALES..................................................................................................
2 1.4.6 Accionamiento eléctrico
...............................................................................................
2 1.4.7 Accionamiento mecánico
.............................................................................................
2 1.4.8 Accionamiento: parametrización para cada eje.
.......................................................... 2
1.5
SENSORES....................................................................................................................
2 1.5.1 Sistemas de captación o de lectura de posición.
......................................................... 2 1.5.2
Otros tipos. Sensores
inteligentes................................................................................
2
1.6 CAMPOS DE APLICACIÓN DEL
CNC...........................................................................
2 Sección 2:
PROGRAMACION...............................................................................................................
3
2.1 NORMA ISO (DIN
66025)...............................................................................................
3 2.2 EJEMPLO PRACTICO.
..................................................................................................
3
Sección 3: EVOLUCION
.......................................................................................................................
3 3.1 INFORMATICA
...............................................................................................................
3 3.2 CICLOS FIJOS
...............................................................................................................
3 3.3 PROGRAMACION SIMBOLICA
...................................................................................
3 3.4 DNC (Direct Numerical Control)
.....................................................................................
3 3.5 CAD/CAM/Post-procesado - CIM
...................................................................................
3 3.6 PLC y CNC
.....................................................................................................................
4 3.7 TICK (Tiempo de Ciclo)
..................................................................................................
4
Sección 4: Aplicaciones prácticas. Otros servos de
control..................................................................
4 4.1 EDM
(electroerosión)......................................................................................................
4
4.1.1 Comparativa con el mecanizado
tradicional.................................................................
4 4.2
LASER............................................................................................................................
4 4.3 PULIDO
..........................................................................................................................
4 4.4
INGENIERIAS.................................................................................................................
4 4.5 ROBOTICA
.....................................................................................................................
4
Sección 5: Control
Digital......................................................................................................................
5 5.1 MOTORES AC BRUSHLESS y DRIVERS DIGITALES.
................................................ 5 5.2 CNC DIGITAL.
................................................................................................................
5
5.2.1 Comparación entre sistemas: características y conexionado.
..................................... 5 5.2.2 Algunos modelos
presentes en el mercado:
................................................................ 5
5.2.3 La solución desde iNAV electrónica (VLTIMA
cnc):................................................ 5
5.2.3.1 CLIENTES.
..............................................................................................................
5 5.2.3.2 CNCs
.......................................................................................................................
5 5.2.3.3 SERVIDOR.
.............................................................................................................
5 5.2.3.4 Principales características del cnc digital de iNAV.
................................................ 6 5.2.3.5 CNC
Vltima sobre plataformas incrustadas o embedded y pocket PC o PDA
.... 6 5.2.3.6 CNC Vltima on a
CHIP...........................................................................................
6
5.3 BUSES DE CAMPO. CONTROL
DISTRIBUIDO............................................................
6 5.4 SISTEMAS ABIERTOS.
.................................................................................................
6 5.5 SISTEMA DE ADQUISICIÓN DE DATOS.
.....................................................................
6 5.6 SISTEMAS ADAPTATIVOS, EXPERTOS E INTELIGENCIA ARTIFICIAL
(IA).............. 6 5.7 MECATRONICA.
............................................................................................................
6
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CNC desde 1982
Comentario: FFrreenn
ccuuaannttaa mmááss aaccttiivviiddaadd ppooúúnniiccaa
ooppcciióónn
Sección 6: Alta
velocidad.......................................................................................................................7
6.1 NIVEL DE EXIGENCIA Y CONTROL MECANICO. Jerk Control, Look
Ahead, Nurbs. ..7 6.2 MOTORES LINEALES.
...................................................................................................7
6.3 CINEMATICA
PARALELA...............................................................................................7
Sección 7: CNC VLTIMA (sesión práctica)
............................................................................................7
7.1 VERSION DE EVALUACION:
obtención.........................................................................7
7.2 INTRODUCCION A ESTE SISTEMA ABIERTO como base de un Control
Digital. ........7 7.3 EJERCICIO PRACTICO de uso y programación
sobre una aplicación real. ..................7
Sección 8: Sobre iNAV electrónica,
SL..............................................................................................8
8.1
Introducción.....................................................................................................................8
8.2 Algunos
precentes...........................................................................................................8
8.3 Algunos sectores dónde ya estamos
presentes..............................................................8
8.4 La base constructiva y de
conocimiento..........................................................................9
8.5 La aplicación
...................................................................................................................9
8.6 Nuestra
oferta..................................................................................................................9
8.7 El
dominio........................................................................................................................9
ttee llaa iinneevviittaabbllee ppéérrddiiddaa ddee tteejjiiddoo
iinndduussttrriiaall,, mmááss iinntteennssiivvoo mmaannoo ddee
oobbrraa,, aa ccaauussaa ddee llaass
ddeessllooccaalliizzaacciioonneess yy cceesseess ddee rr llaa
vvoollaattiilliiddaadd ddee llaass iinnvveerrssiioonneess eenn llaa
eeccoonnoommííaa gglloobbaall,, llaa eess ccoommppeettiirr eenn
ccoonnoocciimmiieennttoo aapplliiccaaddoo.
La innovación tecnológica para la mejora de cualquier producto
implica muchos factores y, en particular el CNC, destaca de entre
todos ellos.
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CNC desde 1982
Sección 1: ASPECTOS GENERALES El propósito del curso es el de
dar una visión general, desde un punto de vista
eminentemente práctico, sobre el dispositivo en el que más se
apoya la automatización: el CNC.
1.1 Que es un CNC
El CNC controla y gestiona a la máquina, pero ¿qué hace
exactamente? ¿cuál es su primordial función?
Del cómo lo hace, se ocupará el resto de la exposición. Videos
ilustrativos:
Gantry (pórtico) Laser ROBOT Deburring Polishing Motion
control
1.2 CNC vs PLC.
PLC: Programmable Logic Control. CNC: Computer Numerical
Control.
Frecuentemente se confunden ambos términos.
1.3 BREVE HISTORIA. La introducción de las máquinas con CNC, su
mercado, la evolución en nuestro país, ...
1.4 CONTROL DE MOVIMIENTOS: Motores y Accionamientos
(Drivers).
Elementos de los que se dispone para llevar a cabo la
automatización.
1.4.1 Motores y sus tipos. 1-Motor AC asíncrono 2-Motor
Paso-Paso 3-Motor DC 4-Motor AC síncrono o Brushless
Repaso a la denominación que reciben los accionamientos
eléctricos que los pilotan (Drivers).
Curso CNC (Alberto Sáenz: [email protected]) 1
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CNC desde 1982
1.4.2 Motores de Alterna (AC) o asíncronos
1.4.3 Motores Paso a Paso
1.4.4 Motores DC o de continua
1.4.5 Motores AC síncronos o Brushless
1.4.5.1 Motores LINEALES
1.4.6 Accionamiento eléctrico Exposición sobre la función de la
electrónica empleada para pilotar o accionar al motor.
1.4.7 Accionamiento mecánico Guiado y tipos de Transmisión.
Defectos.
1.4.8 Accionamiento: parametrización para cada eje. Variable
requeridas para que el CNC pueda gobernar adecuadamente a un
eje.
1.5 SENSORES.
1.5.1 Sistemas de captación o de lectura de posición.
1.5.2 Otros tipos. Sensores inteligentes. Visión general de
estos dispositivos y su avance debido a la tecnología
incrustada.
1.6 CAMPOS DE APLICACIÓN DEL CNC. CNC especializados y de
propósito general. Breve repaso en donde se aplican.
Curso CNC (Alberto Sáenz: [email protected]) 2
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CNC desde 1982
Sección 2: PROGRAMACION Mediante la edición se genera un
programa que será ejecutado posteriormente por la máquina.
2.1 NORMA ISO (DIN 66025) El programa escrito en formato ISO
(DIN 66025) para ser asimilado por el sistema de control.
2.2 EJEMPLO PRACTICO. Fácil introducción al lenguaje de los CNC
a través de un claro, práctico y sencillo ejemplo:
Sección 3: EVOLUCION La evolución pasada de los CNC desde
diferentes puntos de vista y como consecuencia de
algo.
3.1 INFORMATICA
Breve exposición de la contribución del Software al desarrollo
de los CNC.
3.2 CICLOS FIJOS
Como objetivo para simplificar la programación.
3.3 PROGRAMACION SIMBOLICA Al igual que el punto anterior pero
dotándole de flexibilidad.
3.4 DNC (Direct Numerical Control)
La ejecución de un programa infinito permaneciendo en línea con
un ordenador o... llevar a sus últimas consecuencias el término DNC
como en el Caso de una importante compañía de óptica.
3.5 CAD/CAM/Post-procesado - CIM El diseño de piezas e incluso
de las propias máquinas no sería
concebible sin el uso del CAD/CAM y la vinculación de estas
funcionalidades aplicativas con el CNC a través del
Post-procesado.
Curso CNC (Alberto Sáenz: [email protected]) 3
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CNC desde 1982
El advenimiento de la era del CIM es ya por fin un hecho debido
a la incorporación del CNC en las TICs.
3.6 PLC y CNC Determinante en la evolución de las máquinas la
incorporación de esta funcionalidad al CNC.
3.7 TICK (Tiempo de Ciclo) La velocidad de proceso en los CNC es
fundamental desde diferentes puntos de vista. El concepto de Tiempo
Real, altamente determinista, es llevado a su máxima expresión
por
esta aplicativa.
Sección 4: Aplicaciones prácticas. Otros servos de control.
4.1 EDM (electroerosión).
¿Que es?. ¿Donde se aplica?
4.1.1 Comparativa con el mecanizado tradicional. Muestra
mediante distintas transparencias las
ventajas de un método frente al otro
4.2 LASER
Que requiere desde el punto de vista del CNC. Presentación
mediante videos que muestran diferentes campos de
aplicación.
4.3 PULIDO
El disco de pulir: un simple trapo de algodón. Las consecuencias
de ello hacen de esta aplicación que sea algo
singular.
4.4 INGENIERIAS
La necesidad de las empresas de automatizar cualquier
proceso.
4.5 ROBOTICA
La proliferación de los robots es ya un hecho incuestionable y
se está llevando a cabo en todos los sectores.
El CNC es una parte fundamental y los fabricantes de robots,
conocedores de ello, desarrollan y fabrican su propia unidad de
control.
Curso CNC (Alberto Sáenz: [email protected]) 4
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CNC desde 1982
Sección 5: Control Digital Las nuevas tecnologías emergentes han
propiciado el cambio.
5.1 MOTORES AC BRUSHLESS y DRIVERS DIGITALES.
Los Drivers digitales y la contribución importante de estos como
parte inteligente.
5.2 CNC DIGITAL.
Sistema CNC
Cliente 6Cliente 2
Internet
Cliente 3
Cliente 4
Cliente 5
Servidor (PC)
CANBus, ...
Regulador velocidad 3
Regulador velocidad 2 Regulador velocidad 3
IODA
IODA
CLIENTESLOCALES
CLIENTESREMOTOS
Red local
CNC 1 (PC Embeded)
CNC 2
CNC 3Cliente 8
Cliente 7 (PDA)
CNC 7(Chip)
CNC
CNC4
(Proceso)
CNC5CNC6
Su nueva arquitectura y concepción.
5.2.1 Comparación entre sistemas: características y conexionado.
De un sistema propietario a otro abierto y distribuido.
5.2.2 Algunos modelos presentes en el mercado:
5.2.3 La solución desde iNAV electrónica (VLTIMA cnc): La última
generación de CNCs es un paso
definitivo hacia la concepción del Control Numérico como una
aplicación software.
El CNC digital se compone de las siguientes
partes: 1. Interfaz de usuario (o Cliente) 2. Gestor de CNCs (o
Servidor) 3. CNC.
5.2.3.1 CLIENTE Cada Aplicativa donde es necesaria:
• Interfaz de Usuario Gráfico. • Editor de programas. •
Programación de Movimientos en manual
o semiautomático. • Diagnóstico Remoto. • Procesos Off-Line. • O
simple enlace con el Servidor.
5.2.3.2 CNCs Los CNC externos pueden estar en forma de
hardware
embedded o integrados en un único C.I. (CNC on a Chip) .../...
.../... o pueden ser procesos internos que se alojan en el propio
Servidor
5.2.3.3 SERVIDOR El Servidor recibe las peticiones de los
Clientes y transmite o recibe las ordenes de los CNCs.
Igualmente transmite a estos Clientes la información reportada por
los CNCs como, cuando y desde donde haya sido
Curso CNC (Alberto Sáenz: [email protected]) 5
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CNC desde 1982
seleccionada por cada Cliente determinado.
5.2.3.4 Principales características del cnc digital de iNAV.
Conexión a los Reguladores mediante CAN bus (protocolo
CANOpen). Admite gestionar hasta 254 ejes en un mismo PC
mediante el uso de 2 canales CAN.
Conexión a los módulos I/O remotos vía CAN bus (protocolo
CANOpen). Total de recursos que pueden ser asignados son:
• 2048 entradas digitales. • 2048 salidas digitales. • 256
entradas analógicas de 16 bits. • 256 salidas analógicas de 16
bits. • 256 entradas como contadores para. Encoders lineales o
rotativos, Volante Electrónico, etc... Servidor preparado para
contener en un mismo PC de 1 a 16
CNCs. (Multicanal). Más características de cada aplicación en
www.inavcnc.com
5.2.3.5 CNC Vltima sobre plataformas incrustadas o embedded o
PDA
5.2.3.6 CNC Vltima on a CHIP Reducción en el tamaño hasta sus
últimas consecuencias...
5.3 BUSES DE CAMPO. CONTROL DISTRIBUIDO. La solución actual:
CANopen. La próxima: Ethernet.
5.4 SISTEMAS ABIERTOS. La arquitectura de sistema abierto como
especificación de prestaciones y/o
servicios. Los controles abiertos presentan ventajas para todos
los colectivos implicados.
5.5 SISTEMA DE ADQUISICIÓN DE DATOS. Una rápida visión como un
dispositivo de este tipo, aportando aun más
posibilidades al sistema.
5.6 SISTEMAS ADAPTATIVOS, EXPERTOS E INTELIGENCIA ARTIFICIAL
(IA)
La IA requiere de la aportación del CNC digital como un
subproducto de esta.
5.7 MECATRONICA. La sinergia hace la fuerza y, por ende,... el
movimiento.
Curso CNC (Alberto Sáenz: [email protected]) 6
http://www.inavcnc.com/
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CNC desde 1982
Sección 6: Alta velocidad
Con el advenimiento de la revolución experimentada por la
tecnología de fabricación, el Mecanizado a Alta Velocidad se ha
hecho realidad.
6.1 NIVEL DE EXIGENCIA Y CONTROL MECANICO. Jerk Control, Look
Ahead, Nurbs.
La implicación del CNC en todo este asunto.
6.2 MOTORES LINEALES. La aportación de estos y sus ventajas e
inconvenientes.
6.3 CINEMATICA PARALELA. La máquina tradicional frente a la
cinemática paralela. El esfuerzo computacional que
representa.
Sección 7: CNC VLTIMA (sesión práctica)
Presentación sobre la versión de evaluación de las
características introducidas en apartados anteriores.
7.1 VERSION DE EVALUACION: obtención.
http://www.inavcnc.com/register.php
7.2 INTRODUCCION A ESTE SISTEMA ABIERTO como base de un Control
Digital.
7.3 EJERCICIO PRACTICO de uso y programación sobre una
aplicación real.
Rectificadora y sus singularidades: • Muela en movimiento de
Vaivén. • Incorporación de Volante Electrónico. • Equipo medidor
in-process lector del diámetro de la pieza. • Cadencia del ciclo de
diamantado de la muela debe ser programable.
Curso CNC (Alberto Sáenz: [email protected]) 7
http://www.inavcnc.com/register.php
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CNC desde 1982
Sección 8: Sobre iNAV electrónica, SL
8.1 Introducción
iNAV es una empresa cuyo capital es 100% español, dedicada al
control electrónico en el campo industrial en general y, en
particular, al desarrollo de Controles Numéricos y su aplicación a
la automatización y control de procesos. El objetivo de este
documento es el de presentar el enfoque de nuestra empresa mirando
hacia el futuro, la cual cosa nos debe aportar un mejor
conocimiento del presente y los pasos a seguir para ir más allá de
lo inmediato.
8.2 Algunos precentes
• La lente progresiva de la empresa INDO no se hubiera podido
llevar a cabo sin nuestra participación y aportación.
• La empresa ROLEX (Suiza), tras una larga búsqueda a nivel
mundial, optó por nuestra solución para automatizar, abaratar y, lo
que es más importante, garantizar la calidad constante de su
producto en la fase del pulido y abrillantado de sus relojes.
• SKIS ROSSIGNOL España, después de haber probado otras
soluciones que no se adaptaban a sus exigencias, hace unos cuantos
años, tomó la decisión de utilizar nuestros productos para
automatizar los procesos propios de manufactura de skis y
snowboards.
• VALEO (a través de la firma Infranor España) sigue utilizando
nuestras soluciones en diversos procesos que automatiza
directamente la propia empresa.
• Ford, Seat, Jaguar, Bentley (Rolls Royce), Peugeot, etc.
aplican soluciones hechas por nosotros en todos aquellos procesos
dónde no se encuentra una solución estándar.
• La línea de montaje del motor de los aspiradores Panasonic,
utilizaba nuestros productos. • THOR (filial del grupo TEKA), optó
también para la aplicación de nuestras soluciones para
el limado y pulido de sus fregaderos de acero inoxidable. • En
la empresa Unidad Hermética, nuestro producto mejora el bobinado de
los motores
eléctricos de sus compresores. • LGAI-Applus lo aplica en sus
máquinas de corte con LASER. • ../...
Agradecer a todos ellos la confianza depositada a lo largo de
los años, en un producto que solo mejora debido a su
aportación.
8.3 Algunos sectores dónde ya estamos presentes
• En el sector de la electroerosión somos claros candidatos a
ser un referente si se quiere dar solución y aplicar éste método no
convencional de mecanizado.
• Máquinas de Oxicorte, corte por Plasma, Láser o WaterJet.
Normalmente para chapa. • Pulido y limado, desbarbado y
abrillantado. • Bobinadoras de todo tipo (rotores de los motores,
fibra de vidrio para depósitos,
devanadoras,...) • Envasado, etiquetaje y embalaje. • Pick and
Place de todo tipo y condición. • Control de cualquier movimiento
(popularmente denominado como Motion Control).
Curso CNC (Alberto Sáenz: [email protected]) 8
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CNC desde 1982
En general, nuestros posibles clientes, tienen como opción clara
nuestras soluciones en cuanto necesitan alguna cosa más que no se
pueda encontrar en el mercado del producto estándar (que es
precisamente dónde hay el mayor déficit de soluciones y
profesionales especializados).
8.4 La base constructiva y de conocimiento La base se fundamenta
básicamente en el conocimiento que poseemos en la construcción de
Controles Numéricos Computerizados. En particular nuestra capacidad
para enfrentarnos con garantía de éxito en el desarrollo de un CNC
digital de ultima generación completamente basado en PC y que pueda
ser instalado en cualquier plataforma PC que posea a Windows cómo
Sistema Operativo. Claro que, un producto como el que poseemos
puede servir mejor que cualquier otro como base de conocimiento y
referencia para todo lo relacionado con el Control y la
automatización Industrial: Microprocesadores, DSPs, PCs, Hard Real
Time, Redes, Sistemas Distribuidos, Field Buses, PIDs, CNC, PLC,
Automatización, Robótica, Instrumentación, Sistemas Expertos,
Inteligencia Artificial, Realidad Virtual, Informática Industrial,
...
8.5 La aplicación Este background, sin ninguna duda, es lo que
nos capacita mejor que nadie para diagnosticar y determinar a
cualquier proceso, aporta contenido a nuestra empresa y, además,
garantiza y transmite seguridad a nuestros clientes, constatando
que somos alguna cosa más que una simple ingeniería. Nuestros
clientes conocen y ven que determinamos con precisión las
necesidades reales para llevar a cabo una determinada
automatización de su propio proceso específico y determinado. Otro
aspecto importante a tener presente, corroborable en cualquier
Centro de Formación, es el de que en los cursos sobre
automatización que estos imparten, parte de sus contenidos versan
sobre la base del conocimiento que nosotros poseemos. En este
sentido, además de nuestros productos y soluciones, nuestro
personal está en continua disposición para dar a los referidos
Centros de Formación, todo el soporte presencial y complementario
necesario al que normalmente se ofrece por las otras firmas de
nuestra competencia que normalmente se limitan a ser simples
distribuidores de productos.
8.6 Nuestra oferta En esta nueva fase que iniciamos, estamos en
disposición de aportar y compartir conocimiento directamente
aplicable en el mundo de la automatización y del control industrial
de procesos. Además, en el campo de la Formación (tenemos
conocimiento que otras empresas internacionales de reconocido
nombre así lo están llevando a cabo), es factible el poder
Desarrollar, Fabricar y Comercializar ciertas partes de algunos
productos y soluciones en estrecha colaboración con Centros o
Escuelas Técnicas si se fijan claramente los términos de recíproco
beneficio que nos hagan, a ambas partes, mejores y mucho más
competitivas y, en particular y por nuestra parte, el poseer más
influencia en un sector tan sumamente estratégico.
8.7 El dominio Ver www.inavcnc.com
Curso CNC (Alberto Sáenz: [email protected]) 9
http://www.inavcnc.com/
