Auomatizacion

3.2FUNCIONES AVANZADAS DE AUTOMATIZACIÓN

Además de ejecutar los programas de trabajo círculo, un sistema automatizado puede ser capaz de ejecutar funciones avanzadas que no son específicos de una unidad de trabajo en particular. En general, las funciones se refieren a la mejora. Del rendimiento y la seguridad de los equipos. Las funciones avanzadas de automatización son los siguientes:

1.- control de seguridad

2.- mantenimiento y reparación

3.- detección de errores y recuperación

Funciones avanzadas de automatización son posibles gracias a subrutinas especiales incluidas en el programa de instrucción. En algunos casos, las funciones de proporcionar información solamente y no implican ninguna acción física por el sistema de control. Un ejemplo de este caso incluye la presentación de informes una lista de tareas de mantenimiento preventivo que se han logrado. Todas las medidas adoptadas sobre la base de este reporte son decididas por los operadores humanos y gestores del sistema y no por el propio sistema.

3.3 Monitoreo de la Seguridad

Una de las razones importantes para automatizar una operación de fabricación es eliminar los trabajadores de un entorno de trabajo peligroso. Un sistema automatizado está instalado a menudo para realizar una operación potencialmente peligrosa que de otro modo se lleva a cabo manualmente por trabajadores humanos. Incluso en el sistema automatizado, los trabajadores siguen siendo necesarios para el mantenimiento del sistema, a intervalos periódicos, si no a tiempo completo. Por consiguiente, es importante que los

Figura 3.2 Elementos de un sistema de automatización.

3.1.1 Power to accomplish the automated process

Un sistema automatizado se utiliza para operar un proceso, y la energía necesaria para impulsar el proceso y el control. La fuente de alimentación principal en el sistema automatizado es la electricidad. La energía eléctrica tiene muchas ventajas en automatizado así como los procesos no automatizados:

• La energía eléctrica es ampliamente a un costo moderado. Es una parte importante de nuestra infraestructura industrial.

• La energía eléctrica puede convertirse fácilmente en formas alternativas de energía: mecánica, térmica, luminosa, acústica, hidráulicos y neumáticos.

• La potencia eléctrica a niveles bajos puede ser utilizado para llevar a cabo funciones tales como la transmisión de señales, procesamiento de la información, y almacenamiento de datos y la comunicación.

• La energía eléctrica puede ser almacenada en baterías de larga duración para su uso en lugares donde una ExternalSource de energía eléctrica no está convenientemente disponible.

Las fuentes alternativas de energía son los combustibles fósiles, la energía solar, el agua y el viento. Sin embargo, su uso exclusivo es rara en el sistema automatizado. En muchos casos, cuando las fuentes de alimentación alternativas se utilizan para conducir el proceso en sí mismo, la energía eléctrica utilizada para los controles que automatizan la operación. Por ejemplo, en el tratamiento de colada o de calor, el horno se puede calentar por los combustibles fósiles, pero el sistema de control para regular la temperatura y el tiempo de ciclo es eléctrica.En otros casos, la energía de estas alternativas se soursescoverted a la energía eléctrica para operar el proceso y su automatización. Cuando se usa energía solar como fuente de energía para un sistema automatizado, en general se convierte de esta manera.

La energía para el proceso. En la producción, el proceso se refiere a la operación de fabricación que se realiza en una unidad de trabajo.En la tabla 3.1, una lista de los procesos de fabricación común se compila junto con el formulario de energía requerida y la acción resultante en la unidad de trabajo. La mayor parte de la energía en las plantas de fabricación es consumida por este tipo de operación. "La forma de alimentación" se indica en la columna central de la tabla se refiere a la energía que se aplica directamente al proceso. Como se indica anteriormente, la fuente de alimentación para cada operación se suelen convertir de electricidad. Además de conducir el proceso de fabricación en sí de alimentación es también necesario para las funciones de manipulación siguientes materiales:

Tabla 3.1 procesos de fabricación comunes y sus requerimientos de energía

Y orientación para el proceso a realizar, y se requiere energía para este transporte y función de colocación. A la conclusióndel proceso, la unidad de trabajo de manera similar debe ser eliminado. Si el proceso se opera manualmente o semiautomatizado, entonces el poder humano puede ser usado para colocar y localizar la unidad de trabajo.

• El transporte de materiales entre la suma operation.in para carga y descarga en una determinada operación, las unidades de trabajo debe ser transportado de operación, se requiere alimentación adicional para la automatización. consideramos las tecnologías de manejo de materiales relacionados con esta función de transporte en el capítulo 10.

Alimentación para la automatización.Por encima y más allá de los requisitos básicos de potencia para la operación de fabricación, se requiere alimentación adicional para la automatización. La energía adicional se utiliza para las funciones siguientes:

• Controlador de la unidad. Modernos controladores industriales se basan en los equipos digitales, que requieren energía eléctrica para leer el programa de instrucciones, hacer los cálculos de control, y ejecutar las instrucciones mediante la transmisión de los comandos apropiados para los dispositivos de accionamiento.

• Potencia para accionar las señales de control. Los comandos enviados por la unidad de control se llevan a cabo por medio de dispositivos electromecánicos, tales como interruptores y motores, llamados actuadores (sección 5,2). Los comandos se transmiten generalmente por medio de señales de control de bajo voltaje. Para llevar a cabo los comandos, los accionadores requieren más potencia,

Detección de errores: Como el termino lo indica, detección y recuperación de errores consiste en dos pasos: (1) detección de errores y (2) la recuperación del error. La etapa de detección de errores utiliza los sistemas disponibles del sistema automatizado de sensores para determinar cuando una desviación o mal función ha ocurrido, interpretar correctamente la señal del sensor (es), y clasificar el error. El diseño del subsistema de detección de errores debe comenzar con una clasificación de los posibles errores que pueden ocurrir durante la operación del sistema. Los errores en un proceso de fabricación tienden a ser en una aplicación muy específica. Deben preverse con antelación con el fin de seleccionar los sensores que permitan su detección.

En el análisis de una operación de producción dada, los posibles errores se pueden clasificar en una de tres categorías generales: (1) errores aleatorios, (2) los errores sistemáticos, y (3) aberraciones. Los errores aleatorios se producen como resultado de la naturaleza estocástica normal del proceso. Estos errores se producen cuando el proceso está bajo control estadístico (Sección 21.1). Grandes variaciones en las dimensiones de la pieza, incluso cuando el proceso de producción está en control estadístico, pueden causar problemas en las operaciones posteriores.Mediante la detección de estas desviaciones de forma parcial, la acción correctiva puede ser tomada en operaciones posteriores.Los errores sistemáticos son aquellos que resultan de alguna causa asignable, tal como un cambio en las propiedades de las materias primas o un ajuste al equipo. Estos errores suelen hacer que el producto varíe respecto a las especificaciones dadas y tiene por fin ser inaceptable en términos de calidad. Finalmente, el tercer tipo de error, las aberraciones, son los resultados de un fallo del equipo o de un error humano. Ejemplos de fallos de los equipos incluyen fractura de un pasador de cizallamiento mecánico, interrupción en una línea hidráulica, la ruptura de un recipiente a presión o el fallo repentino de una herramienta de corte. Ejemplos de errores humanos incluyen errores en el programa de control, configuraciones incorrectas de aparatos, y la sustitución de las materias primas equivocadas.

Los dos problemas principales de diseño en la detección de errores son: (1) de anticipar todos los posibles errores que pueden ocurrir en un proceso dado y (2) para especificar los sistemas de sensores adecuados y el software interpretativo asociado, de modo que el sistema es capaz de reconocer cada uno de los errores. La resolución del problema requiere en primer lugar una evaluación sistemática de las posibilidades que ofrece cada uno de las tres clasificaciones de error. Si el error no se ha previsto, entonces el subsistema de detección de errores no lo puede detectar correctamente e identificarlo.

Ejemplo 3.2 Detección de errores en una Célula de Mecanizado Automático

Considereunacélulaautomatizada que consiste en una máquina herramienta CNC, una unidad de almacenamiento de partes, y un robot para cargar y descargar las piezas entre la máquina y la unidad de almacenamiento. Los posibles errores que podrían afectar a este sistema se puede dividir en las siguientes categorías: 1. máquina y proceso, 2. herramientas de corte, 3. fixture de fijación, 4. parte de la unidad de almacenamiento, y 5. carga / descarga de robot. Elaborar una lista de los posibles errores (desviaciones y disfunciones)

Solución: Una lista de los posibles errores en la célula de mecanizado se presenta en el cuadro 3.3

Error de recuperación: La recuperación de errores se refiere a la aplicación de las medidas correctivas necesarias para superar el error y que el sistema vuelva a funcionar normalmente. El problema de diseñar un sistema de recuperación de error se centra en la elaboración de estrategias y procedimientos adecuados que compensen o corrijan la variedad de errores que pueden ocurrir en el proceso. En general, una estrategia de recuperación específica y el procedimiento debe ser diseñada para cada error diferente. Los tipos de estrategias se pueden clasificar como sigue:

1. Hacer ajustes al final del ciclo de trabajo actual. Cuando el ciclo de trabajo actual se ha completado, el programa se divide a una subrutina de acción correctiva diseñado específicamente para el error detectado, se ejecuta la subrutina, y después vuelve al programa de ciclo de trabajo. Esta acción refleja un bajo nivel de urgencia y es más comúnmente asociado con los errores aleatorios en el proceso.

2. Haga los ajustes durante el ciclo actual. Generalmente, esto indica un mayor nivel de urgencia que el tipo anterior. En este caso, la acción para corregir o compensar el error detectado se inicia tan pronto como se detecta el error. Sin embargo, debe ser posible llevar a cabo la acción correctiva designada mientras que el ciclo de trabajo está siendo ejecutado.

3. Detener el proceso para invocar la acción correctiva. En este caso, la desviación o fallo de funcionamiento requiere que la ejecución del ciclo de trabajo se suspenda durante la acción correctiva. Se supone que el sistema es capaz de recuperarse automáticamente desde el error sin ayuda humana. Al final de la acción correctiva, el ciclo de trabajo continúa de manera normal.

4. Detener el proceso y pedir ayuda. En este caso, el error requiere el paro del proceso, no se puede resolver a través de los procedimientos de recuperación automatizados. Esta situación se presenta debido a que: 1. la célula automatizada no está habilitada para el problema correcto o 2. el error no se puede clasificar en la lista predefinida de errores. En cualquier caso, la asistencia humana es necesaria para corregir el problema y restaurar el sistema a un funcionamiento totalmente automático.

La detección y recuperación de errores requiere de un sistema de interrupción (Sección 4.3.2). Cuando un error en el proceso es detectado e identificado, una interrupción en la ejecución del programa actual se invoca para pasar a la subrutina de recuperación adecuada. Esto se hace ya sea al final del ciclo actual (tipo 1 anteriormente) o inmediatamente (tipos 2, 3 y 4). En la realización del procedimiento de recuperación, la ejecución del programa vuelve a la operación normal.

Ejemplo 3.3 Recuperación de Errores en una Célula de Mecanizado Automático

Para la célula automatizada del Ejemplo 3.2, elabore una lista de posibles acciones correctivas que podrían ser adoptadas por el sistema para hacer frente a algunos de los errores.

Solución: Una lista de posibles acciones correctivas se presenta en la Tabla 3.4

CATEGORIAS DE ERRORES POSIBLES MALFUNCIONAMIENTOS

1. Máquina y proceso Pérdida de energía, sobrecarga de energía, deflexión térmica, reduciendo la temperatura demasiado alta, vibración, sin líquido refrigerante, el ensuciamiento del chip, el programa equivocado, pieza defectuosa.

2. Herramientas de corte Rotura de la herramienta, la herramienta se agota, la vibración, falta de herramienta, herramienta equivocada

3. Fixture de fijación Sin fixture, abrazaderas no accionadas, fixture desalojado durante el mecanizado, deformación del fixture, parte de deflexión durante el mecanizado, rotura de piezas, causando problemas de localización

4. Parte de la unidad de almacenamiento Componente no está presente, componente equivocado, componente sobredimensionado o subdimensionado

5. Carga / descarga de robot. Inadecuada captación del componente, mala carga del componente , componente no recogido.

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