IPN ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA UNIDAD CULHUACAN TESINA QUE PARA OBTENER EL TITULO DE: INGENIERO EN COMUNICACIONES Y ELECTRONICA POR LA OPCIÓN DE TITULACIÓN: SEMINARIO “CONTROL MODERNO APLICADO A MAQUINAS ELÉCTRICAS ROTATORIAS Y A SISTEMAS AUTOMATIZADOS”. REG: FNS5122005/06/2006 PRESENTAN: Adobe Reader 7.0.lnk

OLVERA MATEOS KARLA GRACIELA ROSALES FLORES HORACIO ROSAS CARRASCO JONATAN ERNESTO SOTO ROMERO CARLOS ARTURO TEMA: “AUTOMATIZACIÓN DE UN PROCESO DE TROQUELADO MEDIANTE LA SIMULACIÓN DE UN SISTEMA HIDRÁULICO” OBJETIVO: Implementar la automatización de un sistema hidráulico en el proceso del troquelado para la seguridad física del operador en la industria maquiladora. INDICE: CAPITULO I.- INTRODUCCIÓN. CAPITULO II.-FUNDAMENTOS TEÓRICOS. CAPITULO III.- PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA. CAPITULO IV.-UNIÓN DE LA SOLUCIÓN. CAPITULO V.- CONCLUSIÓN. M. EN C. LÁZARO EDUARDO CASTILLO BARRERA COORDINADOR ASESOR

17 DE MARZO DEL 2007.

ING. EDGAR MAYA PÉREZ ASESOR

M. EN C. GUILLERMO TRINIDAD SÁNCHEZ ASESOR

M. EN C. HÉCTOR BECERRIL MENDOZA JEFE DE CARRERA DE I.C.E.

ÍNDICE

CAPITULO 1

INTRODUCCIÓN

1.1 Titulo. ................................................................................................................................1 1.2 Objetivo. ............................................................................................................................1 1.3 Introducción. ......................................................................................................................1 1.4 Estado del Arte. .................................................................................................................1 1.5 Justificación. .....................................................................................................................2

CAPITULO 2

FUNDAMENTOS TEÓRICOS

2.1 TROQUELADO 2.1.1 Definición de troquel. ….……………………………………………….…..…..3 2.1.2 Tipos de troqueles. …………...…………………………………………...…...3 2.1.3 Equipos de corte disponibles. ...………………………………………………..3 2.1.4 La embutición. ......…………………………………………………………….5 2.1.5 La acuñación y extrusión. .……………………………………………….…...5 2.1.6 El punzonado. .……………………………………………………………..…6 2.1.7 El doblado. …………………………………………………………………..9 2.2 SISTEMAS HIDRÁULICOS 2.2.1 Principales propiedades, principios y leyes de los fluidos. ……………......…12 2.2.2 Ventajas de la transmisión hidráulica. ..…………………………………….. 14 2.2.3 Circuitos hidráulicos. ………………………………………………...…….15 2.2.4 Elementos de regulación. ..............………………………………………..…17 2.2.5 Actuadores o accionadores. ...………………………………………...………18 2.2.6 Filtros. ………………………………………………………………...……21 2.3 PLC 2.3.1 Características del PLC. ……………………………………………………22 2.3.2 Componentes. ………………………………………………………………23 2.3.3 Aplicaciones. ………………………………………………………….……24

CAPITULO 3

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

3.1 Planteamiento del funcionamiento del sistema de troquelado

…………………25

3.2 Requerimientos de la secuencia de Control, para la automatización del sistema de troquelado……………………………………………………..…..26 3.3 Equipo y accesorios empleados en la automatización. 3.4 Cableado del sistema.

CAPITULO 4

…………...………….29

………...........................................................................31

UNIÓN DE LA SOLUCIÓN

4.1 Listado de las direcciones de las entradas, salidas y bits internos del PLC. CAPITULO 5

..………...32

CONCLUSIÓN

5.1 Conclusión. …………………………………………………………………...………….40

Bibliografía Apéndice Anexo

AGRADECIMIENTOS Karla: Por lo bueno y lo malo que hay en mi vida, lo primero me da felicidad: mi familia especialmente mis padres e hija; mi escuela y maestros; mi capacidad intelectual. Finalmente lo segundo me fortalece. Dios te agradezco todo.

Horacio: Les agradezco a mis padres por haberme apoyado en mis estudios y en mi vida, muchas ¡gracias papas! Jonatan: Gracias familia por estar conmigo en las buenas y en las malas y por apoyarme en todo lo que me he propuesto muchas gracias por todo. Arturo: Doy gracias a mi esposa, a mi hija y a mi familia quienes me han apoyado en todo y me dieron su confianza.

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INTRODUCCION

1.1 TITULO Automatización de un proceso de troquelado mediante la simulación de un sistema hidráulico.

1.2 OBJETIVO Implementar la automatización de un sistema hidráulico en el proceso del troquelado para la seguridad física del operador en la industria maquiladora.

1.3 INTRODUCCION Este trabajo propone una medida de seguridad como alternativa, en la operación de maquinas troqueladoras, dentro del proceso de manufactura de un producto, que en base a la experiencia, en repetidas ocasiones y por distintos motivos, el operador de estas maquinas llega a omitir pasos del algoritmo que le permite manipular correctamente la maquina y en consecuencia, el peligro que se corre de tener un accidente es latente. Con la finalidad de evitar de un accidente, se decidió automatizar el proceso de troquelado, cuya estructura esta sustentada mecánicamente a través de sistema electrohidráulico y un PLC encargado de la secuencia de control propuesta, con la se que pretende dar solución al problema descrito, si bien se muestra paso a paso el desarrollo de la secuencia a través de sus correspondientes diagramas y esquemas, empleando Automation Studio como software de simulación para el funcionamiento del sistema. 1.4 ESTADO DEL ARTE Las principales características técnicas de una prensa troqueladora son las siguientes: capacidad de tonelaje, velocidad de producción, sistema de lubricación, tipo de mesa, alimentador, etc. es indispensable conocer estas características, al adquirir la máquina que se implementara dentro del proceso de manufactura ya que dependiendo de éstas, el costo se reducirá o incrementará. Algunos tipos de prensas troqueladoras existentes en el mercado son: ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾

Prensa troqueladora tipo OBI Prensa troqueladora de garganta profunda Prensa troqueladora de open back Prensa troqueladora de alta velocidad Prensa troqueladora de alta velocidad y precisión Prensa troqueladora de doble biela Prensa troqueladora semi-cerrada de doble biela Prensa troqueladora para producción en línea

Todas estas máquinas son operadas manualmente, a excepción de la última que funciona dentro de la línea de producción automáticamente (ver figura 1.4).

Figura 1.4 Prensa troqueladora para línea de producción

Haciendo referencia a la prensa troqueladora para línea de producción, indudablemente será adquirida por empresas de grandes producciones, sin embargo las pequeñas y medianas empresas no tienen esa capacidad de adquisición, pues el costo de una prensa de este tipo es muy elevado. Ahora bien, nosotros proponemos un sistema automático para el funcionamiento de las troqueladoras y que le proporcione seguridad al operador.

1.5 JUSTIFICACION En la industria, cada proceso de manufactura reglamentariamente debe poseer medidas de seguridad al ser operadas. En general, entre mayor es la complejidad de operación de una máquina, mayor es el grado de precaución que se debe tener al manipularla. En el manejo de una maquina troqueladora las manos del operador llevan el riesgo de ser mutiladas. Esto genera un problema dimensionalmente grande, puesto que la integridad física de una persona se ve afectada y como consecuencia se tendrá que indemnizar al trabajador. Por otro lado, la producción de la empresa sufre un desajuste temporal. Todo lo anterior se traduce a gastos y pérdidas. Ante este problema se propone un sistema automatizado y controlado por un PLC, que garantice seguridad al operario del troquel.

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FUNDAMENTOS TEORICOS

2.1 TROQUELADO

2.1.1 Definición de troquel

Instrumento o máquina de bordes cortantes para recortar o estampar, por presión, planchas, cartones, cueros, etc. El troquel es, por ejemplo, una de las principales operaciones en el proceso de fabricación de cartón. El troquel consiste en: •

Una base de una matriz con mayor resistencia o dureza que las cuchillas o estampa de elaboración de la pieza.

•

Las regletas cortadoras o hendedoras cuya función es cortar, hender, perforar y semicortar.

•

Gomas. Gruesos bloques de goma que se colocan junto a las cuchillas y cuya función es separar por presión el recorte sobrante.

2.1.2 Tipos de troqueles Existen dos tipos básicos de troqueles: 1. Troquel plano. Su superficie es plano y la base contra la que actúa es metálica. Su movimiento es perpendicular a la plancha consiguiendo así una gran precisión en el corte. 2. Troquel rotativo. El troquel es cilíndrico y la base opuesta esta hecha con un material flexible. Al contrario que en el troquel plano, el movimiento es continúo y el registro de corte es de menor precisión. Ello es debido a que la incidencia de las cuchillas sobre la plancha se realiza de forma oblicua a la misma. Los embalajes fabricados en rotativo son, por tanto, aquellos que no presentan altas exigencias estructurales. Por su movimiento continuo, el troquelado rotativo consigue mayores productividades en fabricación que el plano. 2.1.3 Equipos de corte disponibles Las diversas máquinas ofrecidas actualmente se clasifican en seis categorías generales: 1) Equipo de troquelado tipo almeja.- se emplea para trabajos relativamente amplios en cuanto a registro de corte a impresión.

2) Equipo de troquelado de cama plana. Son también apropiados en situaciones donde se necesita una alta producción con requerimientos de registro de corte a impresión relativamente bajo. 3) Equipo de troquelado rotativo. Esta diseñado para procesar el material alimentado en lámina. Las herramientas de estos sistemas consisten en un cilindro que rota y corta a medida que se alimente el material entre el cilindro y la superficie de la máquina. Mientras que los sistemas rotativos pueden ofrecer velocidades de corte muy altas, su exactitud de corte. 4) Equipo de troquelado de precisión. Usan una tecnología de registro electro óptico y sistemas de corte digital que no requieren troqueles fijos (es decir, láser y plóteres de corte) son los equipos preferidos. 5) Plóteres de corte. Realizan trabajos de corte tiraje, la ventaja es su repetibilidad en términos de exactitud de corte. 6) Sistema láser de corte. Las cortadoras láser como los plóteres de corte, son a menudo el camino escondido para que realizan trabajos de corte exacto.

Figura 2.1.3 Sistema láser de corte

2.1.4 La embutición

La operación de embutido o estirado consiste generalmente en transformar una chapa plana de un metal laminado en un cuerpo de revolución o prismático, procediendo para ello gradualmente mediante una o más operaciones. Embutición con prensadiscos La operación en que el estirado en una dirección va acompañado de compresión normal. Embutición por estirado Consiste en hacer pasar, en operaciones sucesivas, un objeto embutido previamente a través de una placa que tiene un orificio de diámetro ligeramente inferior al del recipiente que se desea estirar, hasta que toma la altura y el espesor que previamente se han establecido. Embutición negativa Proceso de estirado profundo que tiene como base modificar, en cada etapa de estirado, el flujo de líneas formadas en el material durante el proceso precedente. Embuticiones y conformaciones mediante punzones de goma Este método de embutir, tiene especial interés en la elaboración y conformación de metales ligeros. Embutición directa o de gran superficie Este método es para piezas de gran tamaño donde se requiere que se corte primeramente un patrón plano, o pieza desarrollada, en matriz aparte, y se someta posteriormente a embutición. Matrices de embutición coaxiales Se caracteriza por efectuar todas las operaciones en el transcurso de una sola carrera de la prensa y sobre el eje vertical de la pieza. Es posible construir toda clase de piezas de revolución, que puedan contener además otras operaciones anexas en sus superficies, tales como otras embuticiones, doblados o punzonados.

2.1.5 La acuñación y extrusión

La acuñación tiene por objeto obtener relieves sobre partes metálicas planas, mediante un impacto instantáneo, manteniendo el metal que se desea grabar entre una matriz y un punzón, en los cuales se ha tallado exactamente la forma que se desea reproducir.

La operación se efectúa por un golpe o impacto instantáneo, es decir, en un tiempo muy breve, obteniéndose durante dicho tiempo una deformación en la pieza que se desea acuñar, aprovechando las condiciones plásticas de los metales y obligando a éstos durante el impacto, a rellenar todos los huecos que quedan entre el punzón y la matriz. Una vez terminada la operación queda perfectamente reproducida la figura. En la extrusión, el principio es fundamentalmente el mismo; un disco metálico, colocado en un alojamiento que llamaremos matriz, el atacado instantáneamente por un punzón, de un diámetro ligeramente inferior al de la matriz; el disco metálico, al recibir el impacto, se aplasta, y el material afluye, durante el aplastamiento, por la holgura deja entre el punzón y la matriz, formando de tal modo un recipiente cilíndrico, cuya altura estará en función del espesor de la pared y de la reducción del espesor producida en el disco durante el aplastamiento, es decir, por el impacto. Al igual que en el caso de la acuñación, el proceso de trabajo consiste en una carga aplicada súbitamente y durante un tiempo muy breve, sobre un cuerpo metálico plano, que puede tener forma de disco o rectangular, cuadrangular, oblonga etc., y que es deformado aprovechando las condiciones plásticas del metal empleado. La acuñación se aplica normalmente en la fabricación de monedas, medallas, relieves de artículos de bisutería y juguetes, etc., La aplicación fundamental de la extrusión consiste en obtener recipientes de gran profundidad en relación con su diámetro, permitiendo este procedimiento igual exactitud y mucha mayor facilidad y rapidez de fabricación que si los objetos se fabricasen mediante embutición o estirado.

2.1.6 El punzonado El corte por punzonado de una plancha, metálica frecuentemente, consiste en una operación mecánica, mediante la cual, y con la aplicación de los útiles adecuados, puede obtenerse una figura de carácter geométrico, en forma de superficie plana, de manera instantánea. Esta operación se desarrolla en el curso de un fenómeno de transformación plástica, que el punzón, al descender, ejerce sobre la plancha una presión continuada; a este esfuerzo se le opone la reacción propia del material, hasta el instante que el esfuerzo de compresión originado por el punzón es superior a la resistencia propia del material, siendo entonces separada la pieza metálica, obtenida por el lado opuesto al ataque del punzón. El material sufre antes de ser cortado, una deformación elástica, ya que las fibras del mismo tienden a estirarse progresivamente, conforme el punzón va aumentando su acción; sin embargo, al rebasarse el limite de elasticidad las fibras son cortadas, y cuando la pieza esta libre experimenta una rápida recuperación elástica y queda adaptada muy enérgicamente por sus bordes al agujero de la matriz, donde permanece encerrada hasta que el corte de una segunda pieza obliga la primera a salir.

Angulo de escape del contorno de la figura matriz Las piezas, antes de ser cortadas, sufren una deformación, seguida inmediatamente después del corte, de una recuperación elástica tan vigorosa que las piezas quedan retenidas lateralmente dentro del contorno de la figura matriz. Fácilmente se comprende que la acción del corte de una segunda pieza presionara sobre la primeramente cortando facilitando su expulsión; sin embargo, el esfuerzo requerido en el segundo corte será superior al primero, ya que se suma al esfuerzo cortante a la resistencia lateral, por fricción, de la primera pieza cortada. Si este se repite varias veces a lo largo del espesor de la placa matriz, se desarrolla un gran esfuerzo lateral en dicha placa, que puede originar la rotura de la misma. Existen diversas maneras de efectuar este Angulo de escape, que dependen corrientemente de la clase del material cortado y del número de piezas que se desea obtener: a)

A partir de la misma arista de corte. Se hace así frecuentemente en matrices destinadas al corte de metales blandos, como, latón, aluminio, alpaca, plomo, etc.

b)

Dejando una parte recta a partir de la arista de corte, con una profundidad de dos o tres veces el espesor del material cortado. Este sistema se aplica en matrices destinadas a cortar metales duros, hierro, acero, etc., con perfiles muy exactos.

c)

A partir de la arista de corte de la matriz, el contorno, en un espesor de dos a tres veces el espesor del material, es ligeramente cónico y, a partir del espesor indicado, la conicidad aumenta rápidamente en un número mayor de grados. Se aplica también este procedimiento a metales muy duros, que no requieren precisión en su contorno.

Juego entre el punzón y la matriz La precisión de los objetos fabricados mediante matrizado depende, como es lógico, de la exactitud con que ha sido construido el útil. Para formas geométricas sencillas, la medición puede efectuarse con facilidad mediante los instrumentos de precisión conocidos: micrómetros, comparadores, catetómetros (microscopios medidores), estos pueden ser mecánicos, de lectura directa, ópticos y electro-mecánicos-ópticos. En estas condiciones puede regularse la holgura o juego que debe existir entre el punzón y la matriz hasta el orden de centésimas en los trabajos de precisión. La razón de fabricar estos útiles con la holgura indicada viene impuesta corrientemente por la necesidad de reducir, en la medida de lo posible, la presión requerida para el corte, esta holgura afecta también notablemente la uniformidad de las fracturas obtenidas, tales como el espesor del material, la clase y la calidad del mismo. Para punzones muy pequeños, el juego, prácticamente, no debe existir, siempre y cuando el espesor del material sea pequeño. Sin embargo para punzones de tamaño mayor y con un espesor de plancha adecuado, la holgura ya es un factor muy importante, el valor del juego entre el punzón y la matriz es muy variable, desde el 5 al 3% del espesor de la plancha.

Es evidente que las holguras, según sean agregadas a la matriz o deducidas del punzón, afectaran las piezas fabricadas. Si el contorno exterior de la pieza debe ser exacto, la holgura deberá ser deducida del punzón, dejando la matriz con sus dimensiones exactas. Es decir, en el caso de contornos exteriores exactos, la holgura se deduce del punzón. Determinación de las presiones requeridas para el corte El punzón, en el instante que desciende y toma contacto con la plancha, inicia su acción de compresión, seguida inmediatamente del corte o punzonado. En todo el contorno definido por el puso y la matriz sobreviene una presión continua por parte del punzón, y la reacción que se opone al esfuerzo aplicado, por parte del material. El punzón sigue presionando, en su descenso, hasta que la presión con que ataca es superior a la resistencia a la cizalladura del material, y entonces, bruscamente, son seccionadas las fibras de este y queda cortada la pieza. Disposición de figuras Destinándose el procedimiento del matrizado a la fabricación de grandes cantidades de piezas, la economía del material, y como consecuencia la reducción en los desperdicios, representa un factor muy importante, que debe ser tenido muy en cuenta por parte del proyectista. Los factores determinantes de la matriz, troquel o estampa vienen determinados por la posición relativa de la ventana de la figura matriz, y esta es consecuencia del tamaño y de la forma de la pieza que se desea obtener. Frecuentemente las piezas tienen una forma irregular, de manera que tanto pueden encontrarse situadas a lo largo de latirá del material, como transversalmente, longitudinalmente o en su propio centro; estas disposiciones dependen de la necesidad de obtener el máximo rendimiento por unidad de superficie de material empleado. Relación de los elementos Macho portapunzones Tiene como misión efectuar el enlace entre el útil y la maquina a que debe ser acoplado, es decir, a la prensa, Normalmente es una pieza de forma cilíndrica, en uno de cuyos extremos hay una mecha roscada, que se adapta a la matriz. Placa de freno de los punzones Otro nombre que recibe es contra placa de la placa porta punzones, es una pieza que, como su nombre lo indica, sirve de freno y retención de los punzones, y a ella se ajusta el macho. Esta placa suele construirse de hierro dulce sin embargo, en matrices de trabajo muy enérgico, esta placa debe construirse en acero. Placa porta punzones Como su nombre lo indica es la placa a la cual se sujetan los punzones, trabajando contra la placa sufridera, se sujeta al carro de la prensa por medio del macho y son guiados por la placa de guía de punzones, los punzones son normalmente metálicos, de aceros de elevada resistencia

al desgaste e indeformables al temple. En general son tratados térmicamente, y solo en casos excepcionales, los punzones en matrices destinadas al corte de metales blandos, como aluminio, plomo o estaño, se emplean sin tratar. Placa matriz Se encuentra tallada con una exactitud meticulosa la figura de la pieza que sea de obtener, y es el elemento que mas esfuerzo soporta toda la estructura del útil. Guías laterales del material El material, generalmente, debe ser conducido convenientemente en la matriz, para poder efectuar un trabajo regular y eficiente; para ello se disponen sobre la placa matriz, a derecha e izquierda, dos tiras de acero, que soportan a su vez la placa de guía de los punzones. Estas dos tiras laterales son las guías del material que se ha de cortar. Zócalos o basamentos de matrices Debido al elevado temple del acero de las matrices su empleo sin basamentos adecuados resulta peligroso, pues cualquier pequeña flexión puede originar su rotura. Por otra parte emplear la misma placa matriz como basamento supone un consumo considerable de material, y, siendo los aceros de alta aleación de un precio elevado, la restricción en el consumo de los mismos es un importante factor, que es necesario tener en cuenta para mejorar el precio de coste. De aquí que sea conveniente el empleo de zócalos o basamentos adecuados, que aminoren el coste y aumenten la seguridad.

2.1.6 El doblado

Las piezas que tienen diversos dobladuras deben estudiarse detenidamente, para obtener útiles que permitan reducir el número de operaciones entre el estado plano primitivo y la forma final. Siendo el doblado una operación notablemente más simple que la embutición, es muy recomendable que antes de determinar la forma definitiva de una pieza se estudie si es posible construirla mediante un desarrollo conveniente y una operación de doblado, y no mediante una embutición. En los dobleces sencillos, los dos problemas más importantes son el radio mínimo de doblez y el retroceso clásico. Como principio elemental debe tenerse presente que no es conveniente, en la pieza doblada, dejar aristas completamente vivas, y como termino general puede admitirse que el radio mínimo de doblez será cuando menos el mismo espesor de la plancha doblada. Las pequeñas encorvadas y su doblado Cuando una línea de doblez de una pestaña no es recta, el doblado de la plancha producirá efectos de tracción o de compresión en el plano medio. Una vez se ha doblado una pestaña encorvada, a causa del estirado producido sobrevendrá un efecto secundario de recuperación

elástica, que tiene a arquear o bombear la superficie plana de la plancha. Para la conformación de pestañas y otras partes de piezas que se someten a contracción o encogimiento se han construido maquinas especiales. Estas, generalmente, se basan en el principio de conformación progresiva, en el que la compresión de la plancha se efectúa sobre tramos muy cortos y, por consiguiente, no hay pandeo. Estos tipos de maquinas sujetan la pieza de manera que se evita el pandeo durante la compresión. Los casos estudiados de pequeñas curvadas- cóncavas o convexas representan las formas extremas de doblado y se aplican generalmente a la conformación de piezas grandes (automovilismo o aviación), pero generalmente la dobladura, que se aplica a un sinnúmero de piezas, no requiere mas conocimiento que el de radio de curvatura y la elasticidad del material. Determinación de los desarrollos La determinación geométrica de un desarrollo se efectúa considerando independientemente las superficies encorvadas y las planas que componen la pieza acabada, considerando tales como superficies las que corresponden a las secciones transversales de los dobleces de la pieza. Esfuerzos desarrollados en el doblado Cuando una lamina metálica se coloca sobre una matriz de doblar, se comporta, en muchos casos, como un sólido que se encuentra apoyado en sus extremos y al cual se aplica una carga en el centro. Los esfuerzos pueden determinarse por las formulas normales de resistencia de materiales. Matrices para el doblado Se subdividen en tres grupos generales, que abarcan ampliamente todos los procesos de trabajo que pueden concurrir en una pieza. El primer grupo son aquellos útiles que reciben la pieza preparada previamente por el punzonado y cuya misión consiste en efectuar los dobleces, curvaturas, etc., que den el acabado final a la pieza que se trata de construir. El segundo grupo son aquellas matrices que punzonan y doblan, proporcionando la pieza terminada. Este tipo de útiles se construyen especialmente para producciones en masa de pequeñas piezas. El tercer grupo comprenden aquellas matrices que son capaces de efectuar embuticiones, dobladuras y punzonadoras. La constitución de estos útiles es muy compleja, y su estudio requiere experiencia o intuición por parte del proyectista. Matrices de doblar propiamente dichas Son aquellas que mediante un punzón de figura adecuada y un alojamiento que se llama molde, pueden, con uno o más golpes, conformar una placa metálica plana en una pieza cuya forma ha sido determinada de antemano.

La curvatura Un problema interesante en el doblado es la curvatura; esta podemos decir que es el caso máximo del mismo, puesto que el material de una superficie plana es transformado en un cuerpo de revolución, tal como un tubo o cilindro. El caso tipo de curvatura es aquel en el que la plancha sufre un arrollamiento completo sobre su eje. Las operaciones de doblar y curvar se ejecutan sobre una misma pieza, y en algunos casos son procesos que se efectúan en una misma operación. Rebordeado El rebordeado es un procedimiento utilizado con mucha frecuencia en la construcción para dar consistencia a las piezas, haciendo posibles las uniones de las mismas y la conformación de las aristas para evitar que corten, reforzando al mismo tiempo la estructura. La prensa dobladora Los procedimientos de doblado se extienden considerablemente, ya que forman parte de un trabajo completamente especializado; por lo tanto, no es extraño que se hayan desarrollado procedimientos especiales y maquinas adecuadas, que satisfagan, lo más ampliamente posible, las necesidades que se presenten en los trabajos de doblado. Uno de los procedimientos que mas ampliamente se aplican actualmente y cuyo empleo es preferentemente en dobleces de mucha longitud es el de la prensa dobladora. Estos tipos de maquinas se caracterizan por tener una considerable anchura, en la cual los elementos que efectúan los dobleces suelen ser unos perfiles de acero que actúan como punzón y matriz de tipo universal, cuando se desea obtener perfiles cuyos ángulos son generalmente de 90 grados.

2.2 SISTEMAS HIDRAULICOS

La automatización de un proceso de manufactura puede realizarse a través de diferentes sistemas, dentro de los cuales podemos mencionar los sistemas electromecánicos sistemas hidráulicos sistemas neumáticos e híbridos. Cada sistema tiene sus propias ventajas e inconvenientes, la elección correcta del sistema reducirá o incrementara tales ventajas. A continuación se describen algunos conceptos y principios que rigen a los sistemas hidráulicos que se ven involucrados en su diseño y funcionamiento.

2.2.1. Principales propiedades, principios y leyes de los fluidos

Los estados de la materia básicamente son tres: sólido, líquido y gaseoso. Cada estado podrá soportar fuerzas de compresión, de tensión o bien de cizallamiento de acuerdo a su estructura. Los sólidos en condiciones normales pueden estar en equilibrio bajo una fuerza tensil, de compresión o cizallamiento, sin que su forma o tamaño se vean afectados o dicha deformación sea mínima debida a estas fuerzas. A los líquidos en su gran mayoría se les considera incompresibles es decir, sus fuerzas de reacción actúan ante fuerzas de compresión, sin embargo no soportan en ninguna medida fuerzas de cizallamiento, pues al aplicar una fuerza de esta naturaleza el liquido tienda a fluir en vez de deformarse como le podría ocurrir a un sólido (falta la fuerza tensil). Fluidos Fluido es una designación común tanto para líquidos como para gases pues un fluido tiene la capacidad (o propiedad) de fluir.

Presión La presión es la magnitud de la fuerza normal por superficie unitaria. La presión es una magnitud escalar; no tiene propiedades direccionales, a un cuando ésta se debe a una fuerza que posee propiedades direccionales y es un vector. P=F/A donde P= presión F=fuerza (N o lbf) A=área (m2, plg2)

Figura 2.1 Presión transmitida a través de un líquido

Los sistemas hidráulicos operan a presiones de 145 y 5000 lb/plg2 en condiciones normales y en aplicaciones especiales pueden alcanzar los 10,000 lb/plg2.

Principio de Pascal Este es el principio precursor de los sistemas hidráulicos, que enuncia lo siguiente: “La presión aplicada a un liquido confinado se transmite en todas direcciones y ejerce fuerzas iguales sobre áreas iguales”. Este principio aplica a los fluidos en general, por lo tanto también es valido para los gases, a diferencia de que “la presión ejercida sobre un gas no se transmite tan rápidamente como en los líquidos. p1=p2 Si p1 =F1/A1 y p2=F2/A1

Figura 2.2 Equilibrio hidráulico

Para obtener una multiplicación de la fuerza el área de los pistones debe variarse. Dado que la presión se transmite íntegramente, la presión aplicada es igual a la presión aprovechada ver figura 2.2. F1/ A1=F2/A2 entonces F2=(A2/A1)F1 Caudal o Gasto El caudal se define como el volumen de fluido que pasa por cierta sección transversal de tubo por unidad de tiempo. En un sistema hidráulico se mide en galones por minuto (GPM) o litros por minuto (lpm). R=V/t = Avt/t V= volumen del fluido A= área del tubo v= velocidad promedio del fluido En condiciones ideales el gasto permanece constante y se tiene la condición de continuidad

Compresibilidad de los gases y líquidos Químicamente la estructura de los gases y líquidos es diferente debido a la disposición de sus moléculas en los primeros existe un espacio mayor entre moléculas ,si se ejerce una presión sobre dicho gas se reducirá el espacio que ocupa, es decir se comprime. Aplicando la misma presión pero esta vez a un líquido, puesto que sus moléculas guardan (una) menor distancia entre ellas. De aquí se desprende el hecho de que la compresibilidad de algunos líquidos es mínima casi nula comparada con la compresibilidad de los gases.

2.2.2. Ventajas de la transmisión hidráulica

Velocidad variable Hidráulicamente la variación de velocidad se soluciona con elementos de regulación de caudal, o con el empleo de bombas y/o motores de caudal variable. Reversibilidad En hidráulica esta inversión se puede realizar instantáneamente por medio de una válvula direccional adecuada o con una bomba de caudal reverso; en ambos casos las válvulas de seguridad del sistema protegen a los elementos de la sobre presión que se crea en el momento de la inversión. Posibilidad de arranque y paro con carga El arranque y paro se realiza con mayor rapidez a través de actuadores hidráulicos, debido a la velocidad de estos. Precisión Los sistemas hidráulicos de presiones muy altas proporcionan grandes fuerzas, permitiendo un posicionamiento preciso de cargas pesadas. Protección El motor y los actuadores pueden mantenerse alejados a una distancia considerable a través de tuberías de alimentación y retorno. Este factor es importante tanto para la reducción de ruidos como para suministrar energía en lugares apartados o donde no es posible utilizar motores eléctricos o de explosión por causas de seguridad.

2.2.3 Circuitos hidráulicos

Un sistema hidráulico básico esta formado (constituido) por los siguientes elementos: Bombas hidráulicas, Elementos de regulación, Accionadores o actuadores y acondicionadores. Cada elemento tiene una función específica dentro del sistema, como se muestra en la figura 2.2.3

Figura 2.2.3 Sistema hidráulico general

Bombas Las bombas son elementos destinados a elevar un fluido desde un nivel determinado a otro mas alto, o bien, a convertir la energía mecánica en hidráulica. Según el tipo de aplicación se usará uno u otro tipo de bomba.

2.2.4 Elementos de regulación

De la necesidad de regular y controlar tres parámetros: presión, dirección, y caudal del flujo de fluido que corre a través de un sistema hidráulico. Existen elementos reguladores capaces de realizar esta tarea, se les conoce comúnmente como válvulas. Estos elementos reguladores están divididos en tres grupos: Válvulas reguladoras de presión Estas válvulas están subdivididas en los siguientes grupos: ¾ ¾ ¾ ¾ ¾

Válvulas seguridad Válvulas reductoras Válvulas de secuencia Válvulas de contrapresión Válvulas de descarga

Válvulas direccionales

La válvula controladora direccional esta constituida por un cuerpo, en el interior de éste existe una serie de conductos internos y una parte móvil. La parte móvil puede desconectar o conectar entre si los conductos internos. Válvula direccional de cuatro vías Se le llama de cuatro vías debido a que se pueden conectar cuatro conductos diferentes, así uno va hacia la bomba, otro hacia el tanque, y los dos restantes hacia el actuador.

Figura 2.2.4.- Válvula direccional de cuatro vías

La función de esta válvula es invertir el movimiento del vástago de cilindro de doble efecto o el sentido de giro de un motor hidráulico. Válvula direccional de tres posiciones La válvula direccional de tres vías tiene tres conductos dentro de su cuerpo: uno hacia la bomba, otro hacia al tanque y uno hacia el actuador.

Figura 2.2.4 Válvula direccional de tres vías

La función de esta válvula es enviar el fluido presurizado hacia el puerto único del actuador, cuando el conmutador se encuentra en una de sus dos posiciones extremas. Si el

conmutador se desplaza a la otra posición, la válvula recibe y canaliza hacia el tanque el flujo que el actuador descarga (a través del mismo puerto por el que recibió el fluido a presión). En otras palabras, la válvula presuriza y descarga en forma alternativa el puerto del actuador. Válvula direccional de dos vías A través de esta válvula se pueden conectar o desconectar dos conductos. En una de sus posicione. En una de sus posiciones el conmutador permite que el flujo cruce por la válvula. Cuando el conmutador ocupa la otra posición no hay flujo a través de la válvula.

Figura 2.2.4 Válvula direccional de dos vías

La función de una válvula direccional de 2 vías es semejante a la de un interruptor eléctrico; sirve para conectar o desconectar. En muchos sistemas se usa como interruptor de seguridad y para aislar varias partes del sistema. Tamaño y clasificación de las válvulas direccionales Las válvulas direccionales que se emplean en los sistemas hidráulicos industriales tienen tamaños básicos de ¼”, 3/8”, ½”, ¾” y 11/4”. En la industria es común clasificar las válvulas con base en la capacidad, promedio o nominal, para desplazar caudal.

Válvulas reguladoras de caudal Una válvula reguladora de caudal tiene como función reducir el caudal que la bomba hace fluir por la línea del circuito que contiene esta válvula. Para reducir su función, la válvula opone una resistencia adicional al flujo; esta resistencia obliga a la bomba a ejercer una mayor presión sobre el liquido, lo que provoca que una parte del flujo se desvíe y tome otra trayectoria usualmente a través de una válvula de alivio, aunque puede ser que el flujo se desvíe hacia otra línea del circuito. Tipos de válvulas reguladoras de caudal: Válvulas de compuerta: Válvula de globo Válvula de aguja

Válvulas reguladoras de caudal con presión compensada: Válvula tipo restricción Válvula tipo derivación Válvulas reguladoras de caudal con presión y temperatura compensadas: Válvulas electro hidráulicas Existen dos tipos de electro válvulas: las proporcionales y las servo válvulas. La elección de uno de estos dos tipos de válvulas para una aplicación determinada, depende de las exigencias de funcionamiento en un sistema hidráulico. Electro válvulas Proporcionales Estas válvulas tienen exactamente la misma función que las normales, es decir permiten controlar la dirección de un actuador, la regulación de caudal o la intensidad de una presión. La característica fundamental de las válvulas hidráulicas proporcionales consiste en que la magnitud de salida de la válvula (posición, presión o caudal) es proporcional a la intensidad de una señal eléctrica de entrada. Debido a esta característica de proporcionalidad, es posible conformar sistemas complejos en un circuito hidráulico. Las válvulas hidráulicas proporcionales funcionan con base en solenoides eléctricos proporcionales, de corriente continua, que transforman una señal eléctrica en una fuerza o un desplazamiento proporcional a dicha señal. Al aumentar la corriente eléctrica suministrada, se produce mayor fuerza en el solenoide o se obtiene un mayor desplazamiento. Con los solenoides de fuerza regulada se regula la fuerza al controlar la intensidad de la corriente. Estos solenoides se utilizan para válvulas proporcionales direccionales, de presión piloto. La fuerza del solenoide se transforma en presión hidráulica. Los solenoides de carrera regulada permiten controlar el embolo de válvulas proporcionales, para regular el caudal o la presión del liquido bombeado.

2.2.6

Actuadores o accionadores

Los actuadores hidráulicos son los análogos de lo que se conoce en los circuitos electromecánicos como relevadores, estos dispositivos tienen la capacidad de transformar la energía hidráulica en trabajo mecánico. En general los actuadores se dividen en dos: cilindros y motores. Cilindros Estos componentes pueden ser de simple o doble efecto, si se trata de un cilindro de simple efecto solo podremos influir sobre uno de los dos sentidos en que el vástago entra y sale

del cilindro. En caso de los cilindros de doble efecto, el vástago tiene movilidad en ambos sentidos.

Figura 2.2.4ª.- Cilindros de doble efecto

Figura 2.2.4b.- Cilindros de simple efecto

Partes de un cilindro Un cilindro esta compuesto por un cuerpo con geometría cilíndrica; cerrado por sus extremos, un embolo o pistón y un vástago que esta unido perpendicularmente al pistón. Parámetros controlables de un actuador La velocidad de un actuador es función del caudal GPM. La velocidad con la que se mueve el vástago del cilindro, depende de la rapidez con que el flujo de la bomba llena el volumen limitado por el embolo y la tapa del cilindro opuesta al vástago. Potencia del cilindro = GPM x PSI x 0.000583 La fuerza que entrega un actuador es función de la presión PSI/kPa. La potencia desarrollada por un actuador es función del producto de la velocidad del actuador por la fuerza de salida del mismo. En el caso de un cilindro, la presión en PSI (Pa) determina la fuerza de salida. La velocidad del vástago depende del caudal GPM (lpm). La constante 0.000583 proporciona la relación entre GPM, presión y HP Motores Hidráulicos Así como un motor eléctrico es un sistema que transforma la energía eléctrica a energía mecánica rotatoria, para el caso de los motores hidráulicos, éstos transforman la energía hidráulica en la rotatoria. Los motores hidráulicos son dispositivos de desplazamiento positivo; es

decir mientras reciba un caudal constante de fluido, la velocidad del eje permanecerá relativamente constante, independientemente de la presión.

Estructura básica de los motores Los motores constan de una carcasa con puertos de entrada y salida, un grupo rotatorio unido a una flecha o eje. Desplazamiento Este tipo de motores pueden ser unidireccionales o bidireccionales es decir el caudal puede ir de la entrada a la salida del motor y viceversa. Tipos generales de motores hidráulicos según su construcción: ¾ Motores de paletas ¾ Motores de engranes ¾ Motores de pistón Motor de paletas Un motor de paletas es un motor de desplazamiento positivo que emplea la presión hidráulica para extender sus paletas y producir un par torsor de salida sobre su eje. Motor de engranes Otro motor de desplazamiento positivo es el motor de engranes, el cual produce un par torsor de salida sobre los dientes de sus engranes. Motor de pistón Este otro motor de desplazamiento positivo, produce un par torsor de salida sobre su eje mediante la acción de la presión hidráulica sobre los pistones.

Parámetros controlables del motor hidráulico La magnitud del par torsor producido por un motor específico es función de la presión del sistema, que actúa sobre el desbalance que se ocasiona en el desplazamiento del motor. Velocidad del eje del motor La rapidez con que se llena de líquido el grupo rotatorio de un motor hidráulico determina la velocidad a la que rota el eje del motor. Potencia del motor

La potencia hidráulica se refiere a los GPM (lpm) y PSI (kPa) que fluyen a través del sistema. Conforme la potencia hidráulica pasa a través de la entrada del motor, se convierte en potencia mecánica rotatoria que actúa sobre el eje del motor.

2.2.6 Filtros Todos los fluidos hidráulicos contienen, en cierto grado, contaminación. Pero, muchas veces se cree que no hay necesidad de un filtro en un sistema. Añadir un filtro en particular no incrementa mejora aparente en la maquina. Sin embargo, resulta de suma importancia señalar que el contaminante en un fluido hidráulico hace fracasar hasta los sistemas hidráulicos mejor diseñados. Elementos filtrantes La función de un filtro mecánico es remover la contaminación de un fluido hidráulico. Esto se hace al forzar a la corriente fluida a pasar a través de un elemento filtrante poroso para la captura de suciedad. Los elementos filtrantes se dividen en dos tipos: de profundidad y de superficie Elementos tipo profundidad Los elementos tipo profundidad obligan al fluido a pasar a través de muchas capas de un material de espesor considerable. La suciedad es atrapada a causa de la trayectoria sinuosa que adopta el fluido. Debido a su construcción, un elemento filtrante tipo profundidad tiene muchos poros de varios tamaños. En vista de que no hay un tamaño consistente de agujero o poro en un elemento tipo profundidad, se le identifica con una especificación nominal basada en su tamaño promedio de poro. Elementos tipo superficie En un elemento filtrante tipo superficie la corriente de fluido tiene una trayectoria de flujo recta, a través de una capa de material. La suciedad es atrapada en la superficie del elemento que esta orientada hacia el flujo del fluido. La tela de alambre y el metal perforado son materiales comunes para estos filtros. Puesto que el proceso usado en la manufactura de la tela y el metal perforado puede ser controlado con mucha exactitud, los elementos tipo superficie tienen un tamaño de poro consistente. Por este hecho, los elementos tipo superficie se identifican normalmente por su especificación absoluta. Especificación absoluta La especificación absoluta es una indicación de la mayor abertura en un elemento filtrante. Esta especificación indica el mayor diámetro de una partícula esférica y rígida que puede pasar a través de un elemento

Tipo de filtración por la posición en un sistema Filtro de succión Filtro de presión

2.2.7 Filtro de presión

Filtro en línea de retorno

2.3 CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMABLE (PLC).

El PLC es un circuito electrónico basado en un microprocesador que nos permite controlar sistemas, procesos ó máquinas por medio de la lógica definida en el programa de usuario, y es programable tantas veces como sea necesario. Contiene puntos de conexión conocidos como entradas y salidas. El estado de salida depende del estado de las entradas y la lógica del programa.

2.3.1 Características del PLC. ¾ Controlador. Permite controlar un sistema por medio de la conexión de entradas y salidas, para conectar los elementos primarios y finales del control. ¾ Programable. Almacena el programa de usuario en la memoria no volátil y es programable tantas veces como sea necesario. ¾ Lógico. Los programas se constituyen de un conjunto de instrucciones lógicas para la realización de funciones exclusivamente.

Dispositivos de entrada y salida. Dispositivos de entrada. • • • • • • • • • •

Botoneras Interruptores selectores Sensores de limite Sensores de nivel Sensores fotoeléctricos Sensores de proximidad Contactores de arranque de motor Contactores 120/230 VAC 24 VDC o Fuentes o Sumideros

Dispositivos de Salidas • • • • • • • • •

• •

Válvulas Arrancadores Solenoides Relevadores de secuencia Alarmas Lámparas Ventilador Bocina Relevador o 120 VAC/VDC o 240 VAC o 24 VAC/VDC Triac o 120/230 VAC Transistor MOSFET o 24 VDC

2.3.2 Componentes

Fuente de poder. Proporciona energía (DC) a los circuitos electrónicos que conforman al controlador, su entrada puede ser AC o DC, con voltajes de 220V, 115V, 24V ó 12V. Unidad Central de Proceso (CPU). Realiza las operaciones aritméticas y lógicas, controla la secuencia de ejecución del programa, coordina la comunicación requerida entre los diversos circuitos. Módulos de entrada. Reciben las señales eléctricas directamente de los dispositivos primarios de control. Módulo de salida. Envía señales a los elementos finales de control, controlado así el estado que éstos mantengan. Batería. Mantiene energizada la memoria RAM que almacena el programa mientras el PLC permanece desenergizado. Módulo de memoria. Almacena el programa de la aplicación. Estas pueden ser de tipo volátil (RAM o ROM). Puertos de comunicaciones. Permite al PLC establecer comunicación e intercambiar información con dispositivos externos.

2.3.3 Aplicaciones. ƒ ƒ ƒ ƒ

Control de diversos tipos de manipuladores y robots. Control de máquinas de inyección. Control de dispositivos de transferencia automática. Control ambiental en casas y edificios, entre otras aplicaciones domésticas.

Figura 2.3.3 Elementos que conforman un sistema de PLC

DIAGRAMAS DE SIMULACION

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PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

3.1 PLANTEAMIENTO DEL FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA DE TROQUELADO

Se desea automatizar una maquina de troquelado proporcionando un alto grado de seguridad al operador y al proceso. La maquina de troquelado antes de la automatización cuenta con 1 motor hidráulico, 2 pistones, 1 válvula 3 posiciones, 4 vías conectada al motor con palanca de activación y muelle de recuperación, 2 válvulas 2 posiciones y 4 vías conectada a los cilindros con una palanca como mando de activación y un muelle de recuperación. En la siguiente figura se observan los elementos del sistema.

Figura 3.1 Diagrama de la disposición de los elementos que conforman al sistema de troquelado Previo a la automatización

La operación que tiene el sistema sin la automatización es: El operador pone la pieza a troquelar en el plato, oprime la palanca del primer cilindro hasta que baje totalmente, suelta y espera hasta que el primer cilindro suba totalmente y oprime la palanca del motor hasta posicionar enfrente la segunda marca del plato, coloca una segunda pieza en el

segundo hueco y si la primera pieza necesita una segunda marca se acciona la palanca del segundo cilindro junto con la del primer cilindro hasta que salgan totalmente y regresen totalmente, se activa la palanca del motor hasta tener enfrente la primera pieza la cual es recogida y se introduce una tercera pieza y se repite la operación indefinidamente.

3.2 REQUERIMIENTOS DE LA SECUENCIA DE AUTOMATIZACIÓN DEL SISTEMA DE TROQUELADO

CONTROL,

PARA

LA

La operación que tiene el sistema después de la automatización Primera etapa:

Se pone la pieza a troquelar, se baja la reja y baja el vástago del cilindro.

Segunda etapa:

Sube el vástago del cilindro 1, gira el plato 180º y sube la reja.

Tercera etapa:

Se pone la pieza, se baja la reja y baja el vástago del cilindro.

Cuarta etapa:

Sube el vástago del cilindro 1, baja el vástago del cilindro 2, sube el vástago del cilindro 2.

Etapa final:

Gira el plato 180º, sube la reja, se retira la pieza troquelada y se introduce una tercera pieza y se repite la operación indefinidamente.

Figura 3.1.- Simbología de la maquina troqueladora

Figura 3.2a Colocación y troquelado de la primera pieza por cilindro 1

Figura 3.2b Giro del plato para colocación de la segunda pieza

Figura 3.2c Colocación y troquelado de la segunda pieza por cilindro 1

Figura 3.2d Troquelado de la primera pieza por cilindro 2

Figura 3.2e Giro del plato para retirar la pieza 1 troquelada y sustituirla por una tercera pieza a troquelar

A partir de las siguientes condiciones de control se debe hacer la automatización: 1) 2) 3) 4)

El proceso debe contener una reja de seguridad para aislar al operador de la maquina. La maquina debe tener un botón de encendido, uno de arranque y uno de paro general. Cuando la maquina esta encendida se debe iluminar una lámpara. Cuando la reja de seguridad baje se debe iluminar una lámpara para avisar que la reja esta abajo. 5) Cada uno de los cilindros debe tener una lámpara para avisar cuando el vástago este afuera del cilindro. 6) La activación del cilindro 2 debe de ser manual. 7) EL programa debe tener 2 secuencias que se puedan cambiar de una a otra sin necesidad de apagar la maquina y se explican a continuación: 1) Al oprimir el botón de arranque, baja la reja de protección, el vástago 1 baja y sube, el motor hace girar el plato 180 grados en seguida sube la reja de protección. 2) Al oprimir el botón de arranque, baja la reja de protección, el vástago 1 baja y sube y espera a que el vástago 2 baje y suba, el motor hace girar el plato 180 grados en seguida sube la reja de protección. 8) En caso de que el segundo cilindro sea activado de forma errónea debe apagar la maquina.

3.3 EQUIPO Y ACCESORIOS EMPLEADOS EN LA AUTOMATIZACIÓN

Para la automatización se va a utilizar el PLC SLC500 de la marca Allen Bradley que se muestra en el plano 1 y 2 [Anexo I]. Se escogió este modelo de PLC porque es modular y si el sistema necesita crecer se pueden agregar más tarjetas de entrada o salida.

Imagen 3.1.- Foto del PLC SLC500

Para darle mayor seguridad al PLC se usara dos cajas de relevadores entre las salidas del PLC y los elementos finales para evitar cualquier corto circuito que pueda dañar al PLC ya que cualquier Fuerza Electromotriz (FEM) Inducida puede Generar un voltaje y es preferible cambiar un relevador a una tarjeta de salida del PLC. Las cajas de relevadores cuentan con 2 relevadores cada 1 con 4 auxiliares, que se muestran en los planos 3 y 4 [Anexo I].

Imagen 3.2.- Foto de la caja de relevadores

Se cuenta también con dos cajas de lámparas mostradas en los planos 5 y 6 [Anexo I] las cuales indicaran cuando la maquina esta encendida; cuando se activa el motor; cuando baja la reja y la actuación de los 2 cilindros, cada caja cuenta con 4 lámparas, siendo estas de diferentes colores.

Imagen 3.2.- Foto de la caja de lámparas es

Para cada cilindro se tiene 2 sensores de final de carrera colocados en las posiciones de totalmente adentro y totalmente afuera de cada cilindro y para el motor se tiene un sensor inductivo que detecta el metal que nos indica las posición en la cual se debe tener el plato del troquel.

Imagen 3.3.- Foto del sensores de final de carrera

Se cuenta también con dos cajas de botones que consta 2 botones y un selector como se muestra en el plano 7 y 8 [Anexo I]. Los cuales servirán de encendido, arranque, paro y el selector para decidir entre que secuencia seguir.

Imagen 3.2.- Foto de la caja de botones

Para efectuar la automatización se necesita cambiar las válvulas con mandos manuales por electroválvulas las cuales van conectadas a la caja de relevadores que serán conmutadas por las salidas del PLC, en los casos en los cuales aplique la sustitución o cambio. 3.4 CABLEADO DEL SISTEMA

El esquema de conexión de las electroválvulas a los cilindros una vez efectuada la automatización se muestra en el plano 10 [Anexo I]. Para el cual se seguirá el plano de conexión 11 [Anexo I], para las entradas y salidas del PLC. Una vez ya decidido como van a estar configuradas las entradas y salidas del PLC podemos ver la interfaz externa del PLC, así mismo como son las conexiones de entradas y salidas en los planos 12, 13 y 14 [Anexo I] En el plano 15, “las conexiones de entradas del PLC” y el plano 16 “las conexiones de salidas del PLC” del [Anexo I], se muestra de forma mas clara la conexión física a las clemas de entrada y salida del PLC. En el plano 17 se muestra la conexión de las clemas de salida a los elementos finales (relevadores). Finalmente en los planos 19 y 20 [Anexo I] se presentan los diagramas de mando, de las secuencias 1 y 2 respectivamente, que ilustran la secuencia seguida para la automatización del sistema. Una vez planeada la ingeniería, se aplican las decisiones de la conexión física de los dispositivos y la programación de las secuencias que cumplirán las condiciones que se exigen para la automatización del sistema.

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UNION DE LA SOLUCION

4.1- LISTADO DE LAS DIRECCIONES DE LAS ENTRADAS, SALIDAS Y BITS INTERNOS DEL PLC

Se procede a comenzar la programación mediante el software RS-Logix. A continuación se muestra la nomenclatura que utiliza el Programa:

ENTRADAS I:1.0.- Botón de encendido. I:1.1.- Botón de arranque. I:1.2.- Sensor de Final de Carrera del cilindro 1 cuando el vástago esta totalmente Afuera. I:1.3.- Sensor de Final de Carrera del cilindro 1 cuando el vástago esta totalmente Dentro. I:1.5.- Sensor de Final de Carrera del cilindro 2 cuando el vástago esta totalmente Afuera. I:1.6.- Sensor de Final de Carrera del cilindro 2 cuando el vástago esta totalmente Dentro. I:1.7.- Sensor Inductivo del motor. I:1.8.- Sensor de Final de Carrera del la reja cuando esta totalmente Afuera. I:1.15.- Botón de Paro General

SALIDAS O:2.0.- Salida que activa al cilindro 1. O:2.1- Salida que activa al Motor y su lámpara. O:2.2- Salida que activa a la Reja y su lámpara. O:2.6- Salida que activa la lámpara del cilindro 1. O:2.7- Salida que activa la lámpara del cilindro 2. O:2.15- Salida que activa la lámpara Cuando la maquina esta encendida.

MARCAS B:3.0 a B:3.8 son marcas del programa. A continuación se muestra el programa que es resultado de las condiciones de control mencionadas en el capitulo anterior:

Figura 4.1a Diagrama de escalera de la secuencia de control del PLC SCL500

Figura 4.1a Diagrama de escalera de la secuencia de control del PLC SCL500 (continuación)

Figura 4.1a Diagrama de escalera de la secuencia de control del PLC SCL500 (continuación)

Figura 4.1b Diagrama de la disposición de los elementos que conforman al sistema de troquelado Aplicando el concepto de automatización

Figura 4.1c Diagrama de los elementos de la secuencia de control para el PLC

Figura 4.2a Diagrama de escalera de la secuencia de control del PLC simulada en Automatio Studio

Figura 4.2b Diagrama de escalera de la secuencia de control del PLC simulada en Automatio Studio (continuación)

Figura 4.2c Diagrama de escalera de la secuencia de control del PLC simulada en Automatio Studio (continuación)

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CONCLUSION

,5.1 CONCLUSIÓN

En base a las condiciones especificadas por la secuencia de operación y a las condiciones de seguridad, se planteo una secuencia para resolver el problema, la cual se comprobó mediante la simulación de dicha solución, empleando el software Automation Studio. Este software nos facilitó observar el funcionamiento del sistema automatizado y sin automatizar, permitiendo visualizar los diagramas de cableado del PLC, la instalación de los elementos hidráulicos y el diagrama de la secuencia de control del PLC. Es posible enlistar las ventajas que la simulación nos brinda, como por ejemplo; evitar los gastos en la compra de elementos que requiere un sistema hidráulico, el tiempo de la instalación de esta misma, y la comprobación de su correcto funcionamiento. También se evita físicamente un cableado erróneo del PLC que es un equipo de precio considerable. Realizada la simulación, el montaje y las pruebas necesarias, se comprobaron los resultados esperados tanto teórica como prácticamente. Si una empresa decide adquirir este sistema de automatización se verá beneficiada, puesto que, bajo cualquier circunstancia la seguridad del operador esta garantizada, ya que no se verá en la necesidad de pagar algún tipo de indemnización o gasto por incapacidad. Así el proceso mantendrá su ritmo de producción, que se vería afectado por la pérdida de personal, materia prima y tiempo.

BIBLIOGRAFÍA

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APENDICE I

ANEXO