Proyecto de Inyectora - Ana Silvia Avalos Ibarra 08130580

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Controladores Lógicos

Programables

08 de Diciembre del 2011

Inyectora de PlásticoProfesor: Ing. José Eduardo Valdepeñas Cortázar.

Ana Silvia Avalos Ibarra No.

De Ctrl: 08130580



Índice

Glosario2

Objetivo..3

Introducción.3

Descripción general de la inyectora de plástico..4

Descripción general de cada sensor.9

Circuito hidráulico....12

Diagrama escalera del circuito eléctrico.13

GRAFCET14

Variables para el PLC15

Circuito escalera en RSLogix 500.16

Simulación en LogixPRO18



1.- GLOSARIO

Lenguaje Escalera: También denominado lenguaje de contactos o en escalera, es un

lenguaje de programación gráfico muy popular dentro de los autómatas programables

debido a que está basado en los esquemas eléctricos de control clásicos. De este modo,

con los conocimientos que todo técnico eléctrico posee, es muy fácil adaptarse a laprogramación en este tipo de lenguaje, pueden programarse todo tipo de elementos tales

como Bobinas, contactores, temporizadores, contadores, etc.

Actuador: Es un dispositivo capaz de transformar energía hidráulica, neumática o eléctrica

en la activación de un proceso con la finalidad de generar un efecto sobre un proceso

automatizado. Este recibe la orden de un regulador o controlador y en función a ella

genera la orden para activar un elemento final de control como, por ejemplo, una válvula.

PLC: Un Programable logic controller (PLC), es un equipo electrónico, programable en

lenguaje no informático, diseñado para controlar en tiempo real y en ambiente de tipo

industrial, procesos secuenciales. Un PLC trabaja en base a la información recibida por los

sensores y el programa lógico interno, y realizando acciones sobre los actuadores de la

instalación.

Método GRAFCET: Es un diagrama funcional que describe los procesos a automatizar,

teniendo en cuenta las acciones a realizar, y los procesos intermedios que provocan estas

acciones. Un GRAFCET está compuesto de ETAPA, ACCIÓN ASOCIADA y TRANSICIÓN.

Este método de representación es aceptado en Europa y homologado por varios países,

entre ellos Francia por la norma NFC-03-190 y en Alemania por DIN.



Objetivo:

Utilizar un PLC para controlar y automatizar una inyectora de plástico, con ello observar la

aplicación de un PLC a una máquina industrial verdadera. Observando y entendiendo que

sensores se activan o desactivan, cuál es su función para el proceso de inyectado de

plástico y en qué momento debe de activarse cada sensor.

Introducción:

El moldeo por inyección es una de las tecnologías de procesamiento de plástico más

famoso, ya que representa un modo relativamente simple de fabricar componentes con

formas geométricas de alta complejidad. Para ello se necesita una máquina de inyección

que incluya un molde. En este último, se fabrica una cavidad cuya forma y tamaño son

idénticos a las de la pieza que se desea obtener. La cavidad se llena con plástico fundido,

el cual se solidifica, manteniendo la forma moldeada.

Es por eso que es importante conocer el funcionamiento y los principales componentes de

este tipo de máquinas. Además de poder poner en práctica los conocimientos ya

adquiridos en PLC



Descripción General de la inyectora de plástico

Una máquina inyectora es un equipo capaz de plastificar el material polimérico y bombearlo haciaun molde en donde llena una cavidad y adquiere la forma del producto deseado.

Una inyectora se compone de cuatro unidades principales:

y La unidad de cierre

y La unidad de inyección

y La unidad de potencia

y La unidad de control

Unidad de cierre

Consiste de una prensa conformada por dos placas portamoldes, una móvil y otra fija. El

sistema de accionamiento de la placa móvil puede ser un mecanismo de palancas

acodadas, accionado hidráulicamente, un cilindro hidráulico o un sistema eléctrico de

tornillo sin fin accionado por un motor. El parámetro fundamental para dimensionar una

unidad de cierre es su fuerza para mantener el molde cerrado. Usualmente se da este

valor en toneladas (ton). Otros parámetros importantes en una unidad de cierre son: la

distancia mínima entre placas, la distancia máxima de apertura, las dimensiones de las

placas y la distancia entre columnas, la carrera del sistema de expulsión. Estos datos se

utilizan para dimensionar los moldes.



Unidad de inyección

La unidad de inyección está conformada por el tornillo y el barril de inyección, la boquilla y

las resistencias alrededor del barril. El material sólido ingresa por la tolva a la zona de

alimentación del tornillo, en esta zona es transportado, por efecto de la rotación del

tornillo dentro del barril, hacia la zona de fusión donde se plastifica; finalmente el material

es bombeado hacia la parte delantera del tornillo en la zona de dosificación. Durante el

proceso de plastificación del material el tornillo gira constantemente. Cuando se va a

realizar la inyección hacia el molde, el tornillo deja de girar y actúa a manera de pistón,

haciendo fluir el plástico fundido hacia el molde y llenando las cavidades.

Es bien sabido que la conductividad térmica de los plásticos es muy inferior a la de los

metales, por lo que su procesamiento debe hacerse en capas delgadas para que la

transferencia de calor sea lo más rápida posible y sostenible económicamente. Esto se

logra aprovechando el fenómeno de plastificación, que consiste en la fusión de la capa dematerial directamente en contacto con la superficie del barril, la cual transmite el calor,

por convección forzada, al material sólido en las capas inferiores hasta que se plastifica

completamente la masa de material.



En las inyectoras comerciales aproximadamente un 50% del calor requerido para fundir el

material lo aporta la fricción viscosa, generada por el giro del tornillo con respecto al

barril, y el otro 50% lo aportan las resistencias eléctricas.

La unidad de potencia

Es el sistema que suministra la potencia necesaria para el funcionamiento de la unidad de

inyección y de la unidad de cierre. Los principales tipos de sistemas de potencia se pueden

clasificar como.

Sistema de motor eléctrico con unidad reductora de engranajes

Sistema de motor hidráulico con unidad reductora de engranajes

Sistema hidráulico directo

Sistema de potencia eléctrico: El sistema eléctrico se utiliza generalmente en máquinas

relativamente pequeñas. Este sistema se emplea tanto para el giro del tornillo como para

la apertura y cierre del molde. La máquina emplea dos sistemas mecánicos de engranajes

y palancas acodadas, uno para el cierre del molde y otro para el tornillo. Cada uno

accionado por un motor eléctrico independiente. El accionamiento del tornillo cuando

realiza la inyección lo ejecuta un cilindro hidráulico. En los sistemas con motor eléctrico, la

velocidad puede ajustarse sólo en un determinado número de valores, lo cual puede

ocasionar problemas en la reproducción de parámetros de operación y dificultar la

obtención de piezas con una calidad constante. Los motores eléctricos generan grandestorques de arranque, por lo que debe tenerse precaución al usar tornillos con diámetros

pequeños para evitar que se rompan.



Sistema de potencia hidráulico: Los motores hidráulicos son los más comúnmente

utilizados, su funcionamiento se basa en la transformación de la potencia hidráulica del

fluido en potencia mecánica. A diferencia de los sistemas electromecánicos, donde la

potencia es transmitida a través de engranajes y palancas, en un sistema con fluidos estos

elementos se sustituyen, parcial o totalmente, por tuberías de conducción que llevan el

fluido a presión a los pistones de inyección y de cierre del molde. El fluido que más se

utiliza es el aceite debido, principalmente, a sus propiedades lubricantes en aplicaciones

que involucran grandes cargas. En los sistemas hidráulicos es común utilizar presiones que

varían entre los 70 y 140 kg/cm2. Las ventajas del motor hidráulico con respecto al

eléctrico pueden resumirse principalmente en:

y Fácil variación de velocidades, regulando el volumen de fluido.

y La relación entre el torque y la velocidad es aproximadamente lineal. El límite de

torque se determina por la presión limitante y el torque de arranque es

aproximadamente igual al de funcionamiento.

y Permite arranques y paradas rápidos debido al pequeño momento de inercia.

y Permite relaciones bajas de peso potencia, lo que posibilita alcanzar altas

velocidades de inyección del material.

La unidad de control

Este sistema básicamente contiene un controlador lógico programable (PLC) y

controladores PID para las resistencias eléctricas del barril y de la boquilla. El PLC permite

programar la secuencia del ciclo de inyección y recibe señales de alarma, por sobrepresión

o finales de carrera, para detener el ciclo. Los controladores PID son los más adecuados

para el control de temperatura debido a su elevada velocidad de respuesta para mantener

la temperatura a los niveles requeridos.



Parámetros de una inyectora

Las principales características utilizadas para dimensionar y comparar máquinas inyectoras

son:

y Capacidad o fuerza de cierre: usualmente se da en toneladas (ton)

y Capacidad de inyección: es el volumen de material que es capaz de suministrar la

máquina en una inyección (cm3/inyección). Es común dar este valor en gramos,

tomando como referencia la densidad del poliestireno.

y Presión de inyección: es la presión máxima a la que puede bombear la unidad de

inyección el material hacia el molde. Usualmente se trabaja a un 60% de esta

presión o menos.

y Capacidad de plastificación: es la cantidad máxima de material que es capaz de

suministrar el tornillo, por hora, cuando plastifica el material; se da en kg/h.

y Velocidad de inyección: es la velocidad máxima a la cual puede suministrar la

unidad de inyección el material hacia el molde; se da en cm3/s.



Descripción general de cada sensor

Sensor Descripción

1-LS Este sensor tiene la función de verificar quela rejilla de protección este cerrada. Elproceso no funcionara si esta rejilla seabre, y si está en funcionamiento y se abrese detendrá el proceso.

2-LS Sensor que se activa cuando el pistónhidráulico está completamente extendido,en otras palabras cuando el brazo estecompletamente doblado.

3-LS Sensor que se activa cuando el pistón

hidráulico está completamente retraído, enotras palabras que el brazo mecánico estácompletamente extendido.

8-LS Sensor que se activa después de quecomienza la inyección de plástico y esajustable.

9-LS Sensor que se activa después de quecomienza la rotación y es ajustable.

4-LS Sensor que se activa a la mitad de lacarrera del brazo.

11-LS Sensor que se activa cuando la protecciónde la resistencia esta cerrada, si estaprotección se abre, también se detendrá elproceso.

15-LS Sensor que se activa poco después de queel brazo comienza a estirarse.

A continuación se mostraran imágenes de cada sensor, para conocerlos y ver físicamente

como son.







Circuito Hidráulico

Diagrama escalera del Circuito eléctrico.



GRAFCET



Variables para el PLC



Entradas

Sensor Variable

1-LS I:0/1

2-LS I:0/2

3-LS I:0/34-LS I:0/4

8-LS I:0/8

9-LS I:0/9

11-LS I:0/11

15-LS I:0/12

START I:0/13

Salidas

Salida Variable

1A - CIERRE 0:0/0

1C B.P. CIERRE 0:0/1

2A INYECCION 0:0/2

2D B.P. INYECCION 0:0/3

2C ROTACION 0:0/4

1B APERTURA 0:0/5

Temporizadores

Temporizador Variable

TMR1 T4:1

TMR2 T4:2

TMR5 T4:5

Circuito escalera en RSLogix 500







Simulación en LogixPRO

Condiciones iniciales:





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