Sistemas De Manufactura

SISTEMAS AVANZADOS DE MANUFACTURA

CARRERA: INGENIERÍA INDUSTRIAL

OBJETIVO GENERAL DEL CURSO:

Identificar, analizar y evaluar las condiciones y necesidades que determinan la utilización de los sistemas integrados avanzados de manufactura para la productividad y calidad de productos y servicios.

Al finalizar el curso, el alumno podrá implementar, operar y optimizar sistemas avanzados de manufactura.

I.- UNIDAD. CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMABLES.

1.1. Automatización

La automatización de una máquina o proceso productivo simple tiene como consecuencia la liberación física y mental del hombre de dicha labor. Se denomina “automatismo” al dispositivo físico que realiza esta función controlando su funcionamiento por sí solo.

El siguiente ejemplo de un automatismo en lógica cableada nos ayuda a su comprensión.

Sea una taladradora compuesta por:

• Un motor A de rotación de la broca con dos sentidos de giro, derecha e izquierda, accionado por dos conectores K1 y K2.

• Un motor B de traslación con dos sentidos, de bajada y subida, accionado por dos conectores K3 y K4.

• Dos finales de carrera: FC1 de puesta en marcha para realizar el taladro y FC2 de final del mismo.

• Pulsadores de marcha y paro, protecciones, temporizadores, señalizaciones, etcétera.

El funcionamiento de esta taladradora sería el que se describe a continuación: En la posición inicial y accionando el pulsador en marcha, con FC1 cerrado, se activan K1 y K3 iniciándose el descenso de la broca y ejecutándose el taladro. Al final del mismo se activa FC2, deteniéndose el proceso durante un tiempo determinado por el temporizador T1, al final se activan K2 y K4, elevándose la

La broca y girando en sentido contrario y girando en sentido contrario hasta que FC1 detiene el proceso y temporiza T2, volviéndose a repetir el ciclo.

En la figura 1.1 se representa el lazo o bucle correspondiente al montaje de la taladradora del ejemplo. (Blucle o lazo es el circuito cerrado definido por automatismo, órdenes, accionadores, máquina, señales).

Fases de estudio en la elaboración de un automatismo.

Para el desarrollo y elaboración correcta de un automatismo, es necesario conocer previamente los datos siguientes:

a) Las especificaciones técnicas del sistema o proceso a automatizar y su correcta interpretación.

b) La parte económica asignada para no caer en el error de elaborar una buena opción desde el punto de vista técnico, pero inviable económicamente.

c) Los materiales y aparatos existentes en el mercado que se van a utilizar para diseñar el automatismo. Cabe mencionar en este punto:

1) La calidad de la información técnica de los equipos

2) Disponibilidad y rapidez en cuanto a recambios y asistencia técnica.

En la figura 1.2 se representa el procedimiento general o fases más utilizadas para el estudio de los automatismos.

A continuación se muestra las opciones tecnológicas posibles derivadas de las dos generales: lógica cableada y lógica programada.

1.2 Autómatas Programables (PLC’S)

Se en tiende por Controlador Lógico Programable (PLC), o autómata programable, a toda máquina electrónica, diseñada para controlar en tiempo real y en medio industrial procesos secuenciales.

Su manejo y programación puede ser realizada por personal eléctrico o electrónico sin conocimientos informáticos. La tarea del usuario se reduce a realizar el programa, que no es más que la relación entre las señales de entrada que se tienen que cumplir para activar cada salida.

Antecedentes e Historia.

El desafío constante que toda industria tiene planteado para ser competitiva ha sido el motor impulsor del desarrollo de nuevas tecnologías para conseguir una mayor productividad.

Surgieron empresas dedicadas al desarrollo de los elementos que hicieran posible tal automatización; debido a que las máquinas eran diferentes y diferentes las maniobras a realizar, se hizo necesario crear unos elementos estándar que, mediante la combinación de los mismos, el usuario pudiera realizar la secuencia de movimientos deseada para solucionar su problema de aplicación particular.

Relés, contadores, temporizadores, etcétera, fueron y son los elementos con que se cuenta para el control de cualquier máquina.

Debido a las constantes modificaciones que las industrias se veían obligadas a realizar en sus instalaciones para la mejora de la productividad, los armarios de maniobra tenían que ser cambiados, con la consiguiente pérdida de tiempo y aumento de costo que ello producía.

En 1968, Ford y GM impusieron a sus proveedores de automatismos unas especificaciones para la realización de un sistema de control electrónico para máquinas transfer. Este equipo debía ser fácilmente programable, sin recurrir a los computadores industriales ya en servicio en la industria.

A medio camino entre estos microcomputadores y la lógica cableada aparecen los primero modelos Autómatas, también llamados PLC`s. Los cuales se desarrollaron rápidamente, y actualmente extienden sus aplicaciones al conjunto de sistemas de control de procesos y máquinas.

Campos de Aplicación.

Los PLC`s por sus especiales características de diseño tiene un campo de aplicación muy extenso. Su utilización se da fundamentalmente en aquellas instalaciones en donde es necesario realizar procesos de maniobra, control, señalización, etcétera.

Sus reducidas dimensiones, la extremada facilidad de su montaje, la posibilidad de almacenar los programas para su posterior y rápida utilización, la modificación o alteración de los mismos, etcétera, hace que su eficacia se aprecie fundamentalmente en procesos en que se producen necesidades tales como:

• Espacio reducido

• Procesos de producción periódicamente cambiantes

• Procesos secuenciales

• Maquinaria de procesos variables

• Instalaciones de procesos complejos y amplios

• Chequeo de programación centralizada de las partes del proceso.

Ejemplos de aplicaciones generales

a) Maniobra de máquinas

 Maquinaria industrial del mueble y madera

 Maquinaria en procesos textiles y de confección

 Maquinaria de ensamblaje

b) Maniobra de instalaciones

 Instalaciones de seguridad

 Instalaciones de plantas embotelladoras

 Instalaciones en la industria de automoción

 Instalaciones de plantas depuradoras de residuos

c) Señalización y control

 Chequeo de programas

 Señalización del estado de procesos

Ventajas e inconvenientes del PLC

Las ventajas fundamentales de los PLC`s sobre la lógica cableada se basa fundamentalmente en: Ahorro de tiempo, realización de modificaciones sin alterar el cableado, menor espacio, ahorro de mano de obra, economía de mantenimiento, posibilidad de gobernar varias máquinas con un solo Autómata.

Como inconvenientes se puede hablar, en primer lugar, de que hace falta un programador, lo que obliga a adiestrar a uno de los técnicos en tal sentido.

Pero hay otro factor importante, como el costo inicial, que puede o no ser un inconveniente, según las características del automatismo en cuestión.

1.3. Estructura de los autómatas programables

La configuración básica de un PLC consta de CPU, memoria de usuario, unidades de entrada-salida (E/S), fuente de alimentación, consola de programación e interfaces.

a) Estructura externa

El término estructura externa se refiere al aspecto físico exterior del mismo. Actualmente son dos las estructuras más significativas que existen en el mercado:

• Estructura compacta. Se distingue por presentar en un solo bloque todos sus elementos. En cuanto a su unidad de programación, existen tres versiones: unidad fija o enchufable directamente en el autómata; enchufable mediante cable y conector; y por último la posibilidad de ambas conexiones.

• Estructura modular. Como su nombre lo indica, se divide en módulos o partes del mismo que realizan funciones específicas. En la estructura europea, su principal característica es que existe un módulo para cada función: fuente de alimentación, CPU, etc. La unidad de programación se une mediante cable y conector. En la estructura americana se caracteriza por separar las E/S del resto del autómata, de tal forma que en un bloque compacto están reunidos los demás elementos.

b) Estructura Interna

Los autómatas programables, se componen esencialmente de tres bloques: La sección de Entradas, la Unidad de Procesos o CPU y la sección de Salidas.

Con las partes descritas se puede decir que se tiene un autómata, pero para que sea operativo son necesarios otros elementos tales como: La unidad de alimentación, la unidad de Consola o Programación, los dispositivos Periféricos, y las Interfaces.

En la figura 1.3.1 se incluyen estos elementos.

Memorias.

Se le llama memoria a cualquier dispositivo que nos permita almacenar información en forma de bits. No todas las memorias son iguales, se distinguen

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