INFORME ENTREGA

Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia

Especialización en Automatización Industrial Instrumentación y Electrónica Industrial

Docente: Oscar Mauricio Hernández

Yexsy L. González – Diego F. Bayona - Didier E. Ojeda-

Luz E. Marulanda

I. INTRODUCCIÓN La industria ladrillera se ha caracterizado por ser una de las menos automatizadas en nuestra región, por eso se plantea la automatización completa de una planta de ladrillo, en la cual se desarrolla el análisis del proceso, la instrumentación y posterior desarrollo en un PLC compacto EATON MOELLER con una interfaz hombre maquina HMI, en la cual se puede apreciar los correspondientes sub procesos de la planta total. En el correspondiente desarrollo de la automatización se dividen en subtemas así:

Análisis del proceso del ladrillo.

Adecuación de la instrumentación requerida.

Desarrollo de la Interfaz hombre-máquina HMI con GALILEO y SYMBOL FACTORY.

Desarrollo de la programación para PLC EATON MOELLER con software Xsoft-codesys-2.

II. PROCEDIMIENTO

1. ANÁLISIS DEL PROCESO DE ELABORACIÓN DEL LADRILLO

El ladrillo es el más antiguo de los materiales de la construcción empleado por el hombre. La idea de su creación habría nacido en forma espontánea, por la simple observación de la naturaleza a través de la mirada de unos pastores que al apagar su fogata encendida sobre suelo arcilloso, observaron que la tierra enrojecía y quedaba tan rígida y resistente, que soportaba el impacto del agua lluvia.

Este material de construcción ha ido evolucionando hasta convertirse en una de las industrias más productivas, pasando de procesos muy artesanales a procesos más prácticos totalmente automatizados y eficientes.

Su proceso de fabricación es sencillo, en el cual convierte “la arcilla” conformada por sílice, agua, alúmina, óxido de hierro, magnesio, calcio y otros materiales alcalinos en ladrillo.

La elaboración de este ladrillo sigue etapas que corresponden a las siguientes:

Etapa de maduración: Es cuando se procede a triturar la arcilla, se homogeniza y se deja un cierto tiempo en reposo para que así la misma obtenga consistencia uniforme.

Imagen N.1: Etapa de Maduración

Etapa de tratamiento mecánico previo: Concluido la etapa de maduración la arcilla entra en el proceso de pre-elaboración, siendo purificada y refinada, rompiendo los terrones existentes, eliminando las piedras que le quitan uniformidad, quedando lista para el procesamiento.

AUTOMATIZACIÓN - PLANTA DE LADRILLO YEXSY LEONEL GONZÁLEZ VALLEJO

DIEGO FERNANDO BAYONA

DIDIER ERLAY OJEDA

LUZ ENEIDA MARULANDA





Luz E. Marulanda

Imagen N.2: Etapa de tratamiento mecánico previo

Etapa de depósito de materia prima procesada: Cuando ya se ha uniformado la arcilla se procede a colocar en el silo techado, donde la misma se convertirá en un material homogéneo y listo para ser manipulado durante el proceso de fabricación.

Imagen N. 3: Etapa de depósito de materia prima procesada.

Etapa de humidificación: En esta etapa se coloca en un laminador refinado al que seguirá un humedecido para conseguir la consistencia ideal.

Imagen N. 4: Etapa de humidificación.

Etapa de moldeado: Es cuando se procede a llevar la arcilla a través de una boquilla, que es una plancha perforada en forma del objeto que se quiere elaborar, el proceso se hace con vapor caliente saturado a 130⁰C, lo que hace que el material se compacte y la humedad se vuelva más uniforme.

Imagen N. 5: Etapa de moldeado

Etapa de secado: En esta etapa se procede a eliminar el agua que el material absorbió durante el moldeado y se hace previo al cocimiento. Allí el ladrillo se encuentra durante un tiempo aproximado de 24 horas a temperaturas entre 40 y 60°C que permiten remover algunos excesos de agua.

Imagen N. 6: Etapa de secado.

Etapa de cocción: En esta etapa en el horno en forma de túnel, con temperaturas extremas de





Luz E. Marulanda

90⁰C a 1000⁰C. En esta fase, las temperaturas deben ser graduales para evitar que el ladrillo sufra fisuras. Entre 150 y 200°C el agua líquida desaparece totalmente, entre 450 y 550°C se pierden los excesos de agua combinada con arcilla, entre 700 y 800°C viene la etapa de endurecimiento y de 800 a 1000°C es donde ocurre propiamente la cocción.

Imagen N. 7: Etapa de cocción.

Etapa de almacenamiento: Cuando el producto se ha cocido y es resistente, se coloca en formaciones llamadas pallets que hacen fácil su traslado de un lado a otro.

Imagen N. 8: Etapa de almacenamiento.

Imagen N. 9: proceso típico de la elaboración del ladrillo.

En la Imagen N.9 se puede observar cada uno de los subprocesos que tiene la elaboración del ladrillo, la draga impulsada por un motor la cual trasporta la arcilla que ya posteriormente ha sido madurada, luego es triturada y se hace más fino este material y posteriormente se le agrega agua y se mezcla ganando una consistencia ideal para que sea llevada a una boquilla para ser moldeada en la forma de ladrillo y por medio de un cilindro neumático ser cortado según características, una banda transportadora la lleva a una etapa de secado del material y así finalmente llevarla al horno de cocción y obteniendo el producto final deseado.

2. ADECUAMIENTO DE LA INSTRUMENTACIÓN REQUERIDA

Válvula de agua: FISCHER D3 1-5V, elemento final de control para la cantidad de agua que ingresa mezcla.

Sensor capacitivo: C140-FP-A2-PI, para sensar objetos en la banda transportadora.

Sensores con flotador: Trimond, Besta Tipo A01-04, para indicar la alarma por alto y bajo nivel del tanque de reserva del agua.

Sensores On-Off: BB/10-P-F1/25, permite llevar control de cantidad de vehículos que entran al horno de cocción y de secado.





Luz E. Marulanda

Imagen N. 10: Diagrama P&ID del proceso completo de la elaboración del ladrillo.

En la correspondiente imagen N.10 Utilizando el software Smart Draw se procede a diseñar un plano de instrumentos y tubería para el proceso con normas iso.

3. DESARROLLO DE LA INTERFAZ HOMBRE-MAQUINA HMI CON GALILEO Y SYMBOL FACTORY

Para el desarrollo de la aplicación se eléboro una interfaz gráfica para la HMI por medio de Galileo y una interfaz gráfica en el software Xsoft codesys. La interfaz realizada para la pantalla HMI consta de un pantallazo de presentación desde el cual se accede al menú del proceso donde se encuentran diferentes pestañas para dirigirse a un área específica.

Imagen N.11: pantalla principal y de presentación de la aplicación para la pantalla HMI.

En la Imagen N.11 se observa la pantalla de presentación, en esta en la parte inferior izquierda se tiene el botón que permite acceder a los menús. Una vez oprimido este menú, el pantallazo que se muestra es el de la Imagen N.12.

Imagen N.12: menú de la aplicación.

En la imagen N.12 se observa el menú de la aplicación, en esta se muestra un botón que permite ir a la pantalla de inicio, también tiene pestañas que permiten ir a la pantalla de encendido la cual se muestra en la Imagen N.13, se puede mostrar la pantalla de motores que se muestra en la Imagen N.14 y desplegar un submenú para la pantalla de indicadores que se muestra en la imagen N.15. A partir de esta pantalla las demás tienen un botón que permite el retorno al menú principal.





Luz E. Marulanda

Imagen N.13: Pantalla de encendido.

La aplicación completa se puede iniciar solamente desde selectores disponibles en el tablero o botones disponibles en la aplicación realizada en Xsoft Codesys, sin en inicio general de la aplicación no todo lo demás permanece inactivo. En la Imagen N.13 se muestra la pantalla de encendido, después del encendido general desde esta se puede energizar todos los motores de la aplicación, que se encuentran representados con las salidas digitales del PLC, cuando este botón es pulsado hay un indicador en forma de motor que cambia de color. En esta pantalla también se encuentra una scroll bar que permite realizar la apertura de una válvula de agua, esta se encuentra restringida a los voltajes de control de la válvula, que son entre 1V y 5V, para un voltio se envía a la salida análoga del PLC el número 102 que indica que la válvula se encuentra cerrada y por medio de la barra se puede lograr una apertura gradual en la cual el máximo valor es 513 que en la salida análoga del PLC son 5V, estos valores se muestran en un espacio de visualización.

Imagen N.14: Sección de temperatura.

En la Imagen N.14 se muestra un pantallazo en el cual se puede visualizar la temperatura tanto del horno de secado como el del horno de cocción, es importante que los transmisores sean previamente configurados en los rangos deseados, de 0°C- 1000°C para el horno de cocción y de 0°C-60°C para el horno de secado.

Imagen N.15: Pantallazo de Indicadores.

En la Imagen N.15 se observa un submenú de la aplicación la cual permite acceder a distintos tipos de indicadores entre ellos los indicadores de encendido de los motores (Imagen N.16), los que permiten saber la cantidad de vehículos cargados que han entrado al horno de cocción y al de secado (Imagen N.17) y la detección de los sensores de nivel y otros (Imagen N.18).





Luz E. Marulanda

Imagen N.16: Indicadores de encendido de los motores.

En la Imagen N.16 se muestra si la orden de encendido de los motores ya fue realizada, además se observa cuando la cortadora se encuentra en movimiento.

Imagen N.17: Cantidad de vehículos que ha ingresado a los hornos.

En la Imagen N.18 se observa un pantallazo en el cual por medio de un sensor se puede visualizar si hay extrusión y de esta manera habilitar la orden de corte. También se encuentran allí los indicadores del tanque de agua: alerta por nivel alto, alerta por nivel bajo y el nivel del tanque.

Imagen N.18: Indicadores de otros procesos presentes.

La otra parte de la visualización es la realizada en Xsoft Codesys (Imagen N.19). En esta pantalla se encuentra una visualización similar a la realizada para la pantalla HMI en galileo, adicionalmente tiene algunos botones de respaldo como: los de encendido general del procesos en caso de que los selectores externos se encuentren descompuestos o se desee iniciar el proceso desde el computador, y los botones para habilitar los motores los cuales funcionan de forma similar al colocado en la pantalla HMI.

Imagen N.19: Interfaz gráfica realizada en Xsoft Codesys.





Luz E. Marulanda

4. DESARROLLO DE LA PROGRAMACIÓN PARA PLC EATON MOELLER CON SOFTWARE XSOFT-CODESYS-2

Para el desarrollo de la aplicación la estrategia que se utilizo fue realizar el programa totalmente en lenguaje de instrucciones para facilitar algunas configuraciones de la pantalla. Lo que se hizo fue utilizar Ladder para todo lo relacionado con salidas y entradas ON/OFF, y se utilizó texto estructurado para el tratamiento de entradas y salidas análogas, todo esto con el fin de facilitar la interpretación del proceso. Luego, toda la programación se migro a listado de instrucciones para así tener un solo programa en un solo lenguaje de programación de forma ordenada y entendible.

Para facilitar la programación se realizó una distribución de periféricos de cada una de las señales captadas y las señales para los actuadores en el proceso así:

EC4P-222-MT4X1 referencia del PLC Eaton Moeller.

12- entradas digitales.

4- entradas análogas.

8-salidas digitales.

1 salida análoga.

DESARROLLO DE ENTRADAS Y SALIDAS PLC:

Salida análoga:

%QW2: Válvula de agua, variable tipo WORD.

Salidas digitales:

%QX0.0: Motor Draga, variable tipo BOOL.

%QX0.1: Motor1 molino, variable tipo BOOL.

%QX0.2: Motor2 molino, variable tipo BOOL.

%QX0.3: Motor Tamizadora cedazo vibrátil, variable tipo BOOL.

%QX0.4: Motor mezcladora, variable tipo BOOL.

%QX0.5: Motor Extrusora, variable tipo BOOL.

%QX0.6: Motor Banda Transportadora, variable tipo BOOL.

%QX0.7: Cilindro neumático Cortadora, variable tipo BOOL.

Entradas análogas:

%IW2: Sensor de nivel Tanque agua, variable tipo WORD.

%IW6: Termocupla1 horno cocción, variable tipo WORD.

%IW8: Termocupla2 horno secador, variable tipo WORD.

Entradas digitales:

%IX0.0: I1: Sensor on-off, en horno secado, variable tipo BOOL.

%IX0.1: I2: Sensor on-off, en horno cocción, variable tipo BOOL.

%IX0.2: I3: Encendido general, variable tipo BOOL.

%IX0.3: I4: Parada general, variable tipo BOOL.

%IX0.4: I5: nivel alto, sensor con flotador para tanque agua, variable tipo BOOL.

%IX0.5: I6: nivel bajo, sensor con flotador para tanque agua, variable tipo BOOL.

%IX0.6: I7: Verificación de extrusión, Sensor capacitivo, variable tipo BOOL.





Luz E. Marulanda

III. CONCLUSIONES

Utilizando las herramientas de desarrollo básicas como symbol Factory, galileo, xsoft codesys se pueden llegar automatizar procesos importantes como lo son el de la elaboración del ladrillo.

El proceso es extremadamente extenso para las capacidades del PLC una opción era automatizar simplemente una parte del proceso o sub proceso, para hacer más entendible y visual el ejercicio lo que se hizo fue la automatización de algunas actividades importantes y de esta manera abarcar la mayor parte del proceso, aunque el programa realizado no es una solución totalmente automatizada, si ofrece un esbozo de lo que podría ser la automatización general del proceso

IV. BIBLIOGRAFÍA

Álvarez, E. E. (2003). Introducción a la Instrumentación. Laboratorios uba, Argentina. Bustillos Ponte, O. (2001). Instrumentación Industrial. Universidad de Oriente Venezuela. Pérez García, A. (2000). Curso de Instrumentación. Instituto Tecnológico de San Luis Potosí.

Documents

INFORME ENTREGA