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DEFENSA DEL PROYECTO DE GRADO PREVIO LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERÍA DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE CONTROL PARA LA REBOBINADORA REBOGRAF.

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1 DEFENSA DEL PROYECTO DE GRADO PREVIO LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERÍA DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE CONTROL PARA LA REBOBINADORA REBOGRAF LITE 1200 PROPIEDAD DE LA EMPRESA BOPP DEL ECUADOR DIRECTOR: Ing. Alexander Ibarra CODIRECTOR: Ing. Hugo Ortiz AUTOR: Christian González 2013

2 ANTECEDENTES Bopp del Ecuador desde 1992 es una empresa dedicada a la elaboración de película como base polipropileno, la película es utilizada para producir empaques alimenticios. El proceso para obtener la película se conoce como extrusión. Luego del proceso de extrusión la planta realiza el bobinado y corte del material. La empresa requiere incorporar a sus líneas de producción una rebobinadora cortadora.

3 PROCESO DE CORTE Procedimiento de suma importancia en cuanto a la calidad final del producto. El proceso consta de cuatro etapas luego de recibir la bobina madre a cortar: Montaje de la bobina en el desbobinador Calibración del alineador de material Posicionamiento de las cuchillas de corte Rebobinado según las medidas deseadas por el cliente.

4 REBOGRAF LITE 1200 Origen brasileño Sistema de control modular Mantenimiento difícil de realizar debido a las características del sistema Fuera de servicio debido a la inexistencia de repuestos del módulo Tacograf en el país, equipos para importación. Software imposible de modificar

5 REBOGRAF LITE 1200

6 MÓDULOS DE CONTROL

7 OBJETIVO GENERAL Diseñar e implementar un sistema de control para la bobinadora REBOGRAF LITE 1200 para la empresa Bopp del Ecuador Cía. Ltda.

8 OBJETIVOS ESPECÍFICOS Implementar todos los circuitos de fuerza y de control necesarios para permitir el manejo de velocidad de los motores de la máquina mediante variadores de frecuencia. Diseñar un sistema de medición que permita determinar el diámetro y metraje de la bobina a producirse. Implementar un sistema de alineación del material para el motor desbobinador mediante el uso de sensores fotoeléctricos, y un motor reductor. Desarrollar e Implementar el programa de control de la máquina que se adapte a las necesidades de producción de la planta en un PLC. Crear una interfaz de usuario táctil para el control y monitoreo de los parámetros y del proceso.

9 DESCRIPCIÓN DE LA MÁQUINA Cuerpo de Corte y rebobinado

10 DESCRIPCIÓN DE LA MÁQUINA Cuerpo de Carga y Alineamiento

11 ESQUEMA DE CONTROL DESBOBINADOR SISTEMA ORIGINAL TACOGRAFCFW-08 PLUS SENSOR S01 SP VSalida M01

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13 ESQUEMA DE CONTROL REBOBINADO SISTEMA ORIGINAL Comm 0 2 Comm 0 1 CONTAGRAFREBOGRAF 01 SENSOR S02 Salida M02 REBOGRAF 02 Salida M03 Start

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15 Conjunto mec á nico para el conteo de vueltas del rodillo desbobinador

16 REBOGRAF LITE 1200 HARDWARE Aislante del cableado de fuerza y control deteriorado Módulos de control dañados Conjunto mecánico en mal estado Alineador de material con funciones parciales OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO Hardware descentralizado de difícil supervisión Proceso de identificación de fallas extenso y complicado.

17 TABLERO DE MOTORES ORIGINAL

18 VISTA POSTERIOR

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21 IDENTIFICANDO LOS PROBLEMAS Los principales problemas presentes son los siguientes: 1. Hardware descentralizado de difícil configuración. 2. Hardware descentralizado de difícil revisión en tareas de mantenimiento. 3. Hardware de difícil reemplazo en caso de mal funcionamiento. 4. Falta de soporte debido a descontinuación de la máquina. 5. Sistema difícil de monitorear y supervisar. 6. Cableado en mal estado

22 NUEVA ARQUITECTURA

23 TABLAS E/S DEL SISTEMA ENTRADAS ITE M DESCRIPCIONTIPO 1Pulsante Arranque general de máquinaDigital 24 Vdc 2Pulsante tipo hongo Paro de máquinaDigital 24 Vdc 3Pulsante Jog forward motor rebobinador 1Digital 24 Vdc 4Pulsante Jog reverse motor rebobinador 1Digital 24 Vdc 5Pulsante Jog forward motor rebobinador 2Digital 24 Vdc 6Pulsante Jog reverse motor rebobinador 2Digital 24 Vdc 7Pulsante Jog Left alineadorDigital 24 Vdc 8Pulsante Jog right alineadorDigital 24 Vdc 9Sensor Fotoelectrico alineadorDigital 24 Vdc 10Encoder o inductivo canal contadorHSC 24Vdc 11Encoder o inductivo canal direcciónHSC 24Vdc 12Final de carrera 01 alineadorDigital 24 Vdc 13Final de carrera 02 alineadorDigital 24 Vdc SALIDAS ITE M DESCRIPCIONTIPO 1Forward Variador frecuencia rebobinador 1Digital 24 Vdc 2Reverse Variador frecuencia rebobinador 1Digital 24 Vdc 3Forward Variador frecuencia rebobinador 2Digital 24 Vdc 4Reverse Variador frecuencia rebobinador 2Digital 24 Vdc 5Forward Variador frecuencia desbobinadorDigital 24 Vdc 6Reverse Variador frecuencia desbobinadorDigital 24 Vdc 7Forward Variador frecuencia alineadorDigital 24 Vdc 8Reverse Variador frecuencia alineadorDigital 24 Vdc 9Luz FallaDigital 24 Vdc 10Referencia analógica Variador Vdc 11Referencia analógica Variador Vdc 12Referencia analógica Variador Vdc

24 CONTROLADORES COMERCIALES MODELOCOMMEXPANSIONMEMPUERTO HSC Allen Bradley MicroLogix Eth, RS232 4 módulos, 10 entradas incorporadas 4KBno Allen Bradley MicroLogix Eth, RS232 6 módulos, 24 entradas incorporadas 4KB1 Allen Bradley MicroLogix Eth, RS232 7 módulos, 20 entradas incorporadas 10 KB6 Siemens - S CEth 6 módulos, 14 entradas incorporadas 10 KB4 Siemens -S CEth8 módulos, 14 entradas incorporadas 10 KB6

25 PANEL DE OPERADOR

26 DIMENSIONAMIENTO EQUIPOS Y PROTECCIONES TABLERO DE CONTROL Es necesario proteger el sistema de control contra sobrecargas y cortocircuitos, para llevar a cabo este fin se utilizaran disyuntores, un transformador de aislamiento-reducción de voltaje, y además se utilizaran relés auxiliares para evitar daños en las salidas del controlador a utilizar.

27 Protecciones Transformador de aislamiento. Breaker dos polos 4 A para protección fuente y PLC. Breaker un polo 2 A protección sistemas a 24 Vdc. Relés auxiliares para accionamiento de equipos como contactores, variadores de frecuencia.

28 DISEÑO TABLERO CONTROL

29 Montaje Tablero de Control

30 Diseño Tablero de Fuerza Disyuntor General. Protecciones Variadores de Frecuencia. Protección Motores Arranque Directo. Protección Tablero control. Contactor de Línea. Cableado nuevo hacia los elementos y para los motores.

31 Listado Equipos ITEMVOLTAJECORRIENTERPMDESCRIPCION M01220/36015/8.7 A1760Motor Des bobinador M02220/360/46014/8.11/7 A1715Motor Rebobinador 1 M A1715Motor Rebobinador 2 M Ventilacion Forzada M Alineador de material PS01110/ A-Fuente Control VF A Variador M01 VF A variador M02 VF A Variador M03 VF A Variador alineador

32 EQUIPOS NECESARIOS ITEMCORRIENTE M042.6 M051.2 PS012.5 VF0116 VF0216 VF0316 VF043.4 TOTAL 57.7 ID EQUIPO CORR. NOM DESCRIPCION Q0160 [A]Disyuntor principal C0160 [A]Contactor de línea E [A]Protección Desbobinador E [A] Protección Rebobinador 01 E [A] Protección Rebobinador 02 E [A]Protección Alineador E [A]Ventilación forzada

33 TABLERO DE FUERZA

34 Tablero de Fuerza

35 Cableado seleccionado Tablas AWG In de salida variadores 16 [A] concéntrico 4x10 awg In Refilo y ventilación 3[A] concéntrico 4x18 awg In Tablero de control 2[A] blindado 3x18 awg

36 Tablero Fuerza y motores

37 SOFTWARE

38 DESARROLLO DEL SOFTWARE

39 Calculo para regulación velocidad de rebobinado

40 INICIO Ingreso de parámetros L Ingreso de puntos de consigna Se ha pulsado Start? Sistema en espera Arranque de motor desbobinador Conteo pulsos HSC Cálculo de la longitud procesada Cálculo del diámetro de la bobina procesada Regulación velocidad motores de rebobinado Se ha pulsado Stop? Cambiar Parámetr os? no si

41 Alineador de material

42 Estados sensores Alineador SENSOR ASENSOR BIZQUIERDADERECHA ENCENDIDO APAGADO ENCENDIDOAPAGADO ENCENDIDO APAGADOENCENDIDO APAGADO

43 PANEL DE OPERADOR Supervisión modo automático. Supervisión modo manual. Calibración-carga de material. Gestión de mantenimiento Alarmas Ayuda del sistema

44 SUPERVISIÓN

45 PANTALLA CARGA

46 MANTENIMIENTO PREVENTIVO

47 CONCLUSIONES Se implemento exitosamente el sistema de control para la rebobinadora Rebograf lite 1200 cumpliendo con los requerimientos de planta siguiendo un esquema de trabajo planteado en dos etapas: control y fuerza. Se seleccionaron correctamente los equipos tomando en cuenta la aplicación a la que iban a ser sometidos luego de estudiar el comportamiento físico de la máquina. Se diseño un sistema de medición mediante un contador de pulsos rápido HSC el cual permite determinar el diámetro del material a procesarse en la máquina.


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