Automatizacion de un proceso de galvanizacion

PROYECTO DE AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL:

AUTOMATIZACIÓN DE UN PROCESO DE GALVANIZACIÓN Y FABRICACION

Programación mediante Step 7 de un proceso de galvanización 1

Programación mediante Step 7 de la gestión de un proceso de galvanización.

Índice:

1.1 Descripción general de un proceso de galvanización.1.1.1 Introducción1.1.2 Etapas del proceso1.2 Consideraciones para la programación

1.2.1. Introducción1.2.2. Chequeo1.2.3. Galvanización1.2.4. Emergencia1.2.5. Parada normal1.2.6. Ejecución/simulación

1.3 GRAFCETS del sistema de control1.3.1. Función “Chequeo” FC11.3.2. Función “Gestion_chequeo” FC21.3.3. Función “Grua” FC31.3.4. Función “Gestion_galvanizacion” FC41.3.5. Función “Emergencia” FC51.3.6. Función “Gestion_emergencia” FC61.3.7. Función “Parada” FC71.3.8. GRAFCET de Producción

1.4 Celda de carga1.5 Esquema de la situación de los sensores de presencia 1.6 Paneles de control y señales luminosas1.7 . Guía GEMMA del proceso.1.8 Código fuente y tabla de símbolos.1.9 Bibliografía

1.1 Descripción general de un proceso de galvanización

1.1.1. Introducción

La galvanización de metales es un proceso por el cual se recubre la superficie de estos con una capa de Zinc para proveer al metal de resistencia a la corrosión y oxidación, lo que supone una mayor vida útil del ítem galvanizado. La adicción de Zinc en la superficie del acero supone la formación en esta zona de tres capas formadas por una aleación Zinc-Hierro en distintas proporciones. En la siguiente imagen se muestra una micrografía de un corte de recubrimiento obtenido por galvanización en caliente.


El espesor de estos recubrimientos depende del grosor y de la composición del acero base, pudiendo estar comprendidos entre 45 μ m, en el caso de piezas de acero con espesor inferior a 1.5 mm, hasta más de 200 μm en elementos de acero de espesor grueso (mayor o igual a 6.0 mm).

La Norma UNE EN ISO 1461 especifica las propiedades generales y los métodos de ensayo de este tipo de recubrimientos galvanizados en caliente. En ella se establecen asimismo los espesores mínimos permitidos a estos recubrimientos en función del espesor del acero base de las piezas.La norma española que define los recubrimientos galvanizados sobre este tipo de piezas es la UNE 37-507.

La galvanización se suele llevar a cabo por inmersión (también denominada galvanización al fuego) del ítem a galvanizar en diversas cubas cuyo contenido tiene distintas funciones o confiere propiedades determinadas al acero. Las sucesivas inmersiones se realizan mediante un puente grúa que mueve el ítem entre las distintas cubas

1.1.2. Etapas del proceso

Si bien hay diversas formas de galvanizar aceros, para nuestro estudio hemos elegido un proceso de galvanización que consta de las siguientes fases

Desengrase:

Esta es la etapa de preparación en la que se somete a las piezas a un primer baño de limpieza realizado con un desengrasante, permitiendo así la eliminación de aceites quemados, grasas, cascarillas y oxidación gruesa que pueda traer la pieza fruto de su proceso de fabricación. No todas las piezas pasan por este proceso sino solamente aquellas que el operador ha estimado necesario que sufran desengrase durante la recepción. La forma de inmersión será libre, sin ningún tipo de amarre. Las piezas sumergidas se conservan a lo largo del proceso en la zona húmeda.


Primer enjuague:

Una vez finalizados los procesos anteriores es necesaria la eliminación de cualquier impureza presente después del desengrase mediante inmersión en agua. Se sumergirán todas las piezas sin importar si sufrieron desengrase o no para prepararlas para el siguiente baño sin que existan agentes que lo afecten.

Decapado:

Se realiza con ácido cloro nitroso, también llamada agua regia o fuerte

HNO3 + 3HCl = 3Cl + NO + 2H2O

3Cl + Au = AuCl3

Cl3Au + ClH = [AuCl4] + H+

que ataca las capas de óxido del material. El tiempo de inmersión depende de la acidez del baño y el estado de la pieza. Mediante este proceso obtenemos piezas libres de impurezas superficiales. Junto con el ácido se incluye un inhibidor que reducirá la fuerza del ataque en las piezas para protegerlas así como a los operarios implicados. Igualmente a los procesos anteriores y debido al tamaño de las piezas la inmersión es libre, en cubas. Las impurezas presentes se retirarán con unos cepillos de alambre.

Segundo enjuague:

Consiste en la inmersión nuevamente en agua para retirar las partículas de ácido presentes en la superficie de la pieza preparándola para la siguiente etapa. El efecto del agua sobre la superficie evita la oxidación de estas y permanecerán, por tanto, en la cuba hasta que vayan a ser galvanizadas pues de lo contrario presentarían impurezas. El agua debe estar fresca, sin presencia de partículas de óxido y por lo tanto el cambio del baño se realizará de forma periódica.

Baño de flux:

Se realiza con una combinación de Cloruro de Amonio y de Zinc disueltos en agua para lograr así la adherencia metalúrgica del recubrimiento de Zinc. Las sales presentes en este baño se precipitan y por lo tanto es necesario mezclarlas para obtener un baño homogéneo y uniforme. Durante esta etapa las piezas grandes, como en el caso que nos ocupa, son amarradas en gancheras especiales para favorecer la fluencia del Zinc, a las cubas.

Precalentamiento o secado:

Se realiza usando el calor generado por la chimenea del horno donde se encuentra la cuba. Las piezas se exponen a este calor para así lograr que el agua presente en ellas se evapore y solo queden recubiertas con la sal en estado sólido. Este proceso es necesario para evitar explosiones de Zn generadas por el contacto húmedo con el Zn a temperaturas de 450 ºC o superiores. Mediante tiempos estándar predefinidos para esta operación así como a la inspección se sabrá el momento de realizar la inmersión.


Debido al tamaño de las piezas no es necesario de consideraciones especiales como en aquellas de muy gran tamaño que requieren un montaje especial en burros lo más cerca posible a la chimenea para lograr el calentamiento de éstas.

El control de la temperatura del horno viene incorporado dentro del mismo horno, puesto que tiene que mantener una temperatura homogenea. Para controlar la temperatura, el horno dispone de una serie de sensores, los termómetros de infrarrojos AG TempCheck PLUS de F'IS, ya que al basarse en el espectro de la radiación pueden controlar con gran precisión un amplio rango de temperaturas

Galvanizado en caliente:

Consiste en sumergir las piezas preparadas con anterioridad en un baño de Zn a 450 grados, con el fin de lograr la adherencia del Zn en la superficie de la pieza a través de un intercambio químico. El tiempo de inmersión depende del espesor de la pieza y el final deseado para el recubrimiento así como de exigencias de la normativa (ASTM A123-ASTM A153). Los tiempos predefinidos más comunes se encuentran definidos.

Enfriamiento:

Posterior al galvanizado las piezas colgadas de las gancheras se mueven para retirar excesos de Zn evitando goteras fruto de la evacuación del mismo a lo largo de la pieza.

Una vez retirados los excesos las piezas se sumergen en un tanque con agua y se retiran inmediatamente provocando un enfriamiento y templado del material y por ende la solidificación del Zinc.

1.2. Consideraciones para la programación

1.2.1. Introducción.

A la hora de definir las condiciones que ha de cumplir el proceso se han tenido en cuenta preferentemente los requisitos mínimos exigidos en la asignatura de automatización Industrial para la realización de este estudio. Se ha intentado simular un proceso lo mas parecido posible a la realidad. No obstante existen ciertas cuestiones, como por ejemplo la posibilidad de seguir galvanizando piezas que se han quedado en mitad del proceso (tras una emergencia) o aumentar el número de ítems galvanizados mediante la inclusión de más puentes grúa, que se han obviado.

Para la simulación de nuestro sistema se han tenido en cuenta las siguientes cuestiones relativas al proceso:

- Existe un puesto controlado por operarios, ubicado en el lugar adecuado para la correcta visualización de todo el proceso y las señales luminosas, que gestiona la totalidad del proceso.

- El sistema siempre funciona de modo semiautomático ya que es necesario colocar y retirar el ítem galvanizado del puente grúa en cada ciclo

En cuanto a la implementación del control con Step 7, se ha dividido el proceso en cuatro partes que son expuestas en los puntos 1.2.2, 1.2.3, 1.2.4 y 1.2.5.


1.2.2. Chequeo.

El sistema antes de comenzar el proceso de galvanización propiamente dicho (movimiento del puente grúa) realiza cuatro comprobaciones:

* Chequeo del volumen de decapante

* Chequeo del volumen de zinc

* Temperatura del decapante

* Temperatura del zinc

En las cubas de decapante y zinc se instala un sensor de temperatura y otro de volumen. Estos funcionan por lógica que podríamos denominar negativa, es decir, emiten continuamente una señal al PLC si la temperatura o volumen son los correctos. Si los valores de temperatura y volumen reinantes en las cubas no son los adecuados, el sensor no emite señal alguna.

El sistema comienza por tanto chequeando el estado de estos sensores (este chequeo se ha implementado en GRAFCET mediante una divergencia AND ya que son procesos simultáneos). Se ha fijado que esta revisión se lleve a cabo cada diez ciclos de galvanizado (valor que es gestionado por un contador del PLC).

Si los sensores no emiten señal durante el chequeo, se activaran los actuadotes pertinentes para solucionar el problema. Estos actuadotes son:

* Resistencia eléctrica. Calentamiento del zinc y del decapante

* Bomba de paletas. Relleno de las cubas de zinc y decapante hasta alcanzar el volumen requerido. Es importante señalar que el relleno de las cubas se lleva a cabo mediante bombas y no de modo manual debido a la peligrosidad de los líquidos en cuestión, en especial el decapante, y para estar en consonancia con lo dispuesto en la Directiva de Seguridad de Maquinas 98/37 CE, apartado 1.1.3.

El sistema detecta cuando es necesario realizar un chequeo (cada 10 ciclos o en el arranque) y lo indicara mediante una señal luminosa "luz_iniciar_chequeo" (esta luz también se encenderá al iniciar el sistema). Para dar comienzo al chequeo el operario debe pulsar el botón “P_chk” que se activa por flanco de subida. Una vez pulsado se encenderá una señal luminosa que indica que el chequeo esta en curso "luz_chequeo_en_curso". En este punto se chequearan los distintos sensores citados anteriormente.

El sistema dispone de un control por tiempo para la ejecución del chequeo. Se ha fijado un tiempo de 15s (en aras de una simulación factible). Si el chequeo ha terminado de un modo correcto, es decir, si los parámetros de volumen y temperatura son idóneos (todos los sensores emiten señal) y no han pasado los 15s, se dará comienzo a la fase de galvanización. Si por el contrario han pasado los 15s y al menos uno de los sensores no emite señal, no se podrá iniciar el procesos de galvanización, se encenderá una señal luminosa que indique este hecho "luz_chequeo_no_ok" y se deberá pulsar el botón "P_chk_back" tras lo cual el sistema vuelve al estado inicial antes del chequeo (por lo tanto habrá que realizar un nuevo chequeo pulsando “P_chk”


Durante el chequeo, los sensores que no emiten señal tienen asignados luces que indicaran que algún problema ha acaecido en esta zona. Si el tiempo de chequeo expira y existe algún parámetro sin ajustar correctamente, se encenderá la luz asociada a dicho parámetro. Hay, por tanto, cuatro luces para este fin: LUZ_TEM_DEC, LUZ_TEM_ZN, LUZ_VOL_DEC, LUZ_VOL_ZN.

Todas las señales luminosas son fácilmente distinguibles desde el puesto de mando del proceso según prescribe la Directiva 98/37 CE, apartados 1.1.2 y 1.2.2.

La implementación del chequeo de sensores se ha resuelto mediante la función “Chequeo” (FC1), cuyo GRAFCET se incluye en paginas posteriores. Asimismo, la coordinación en el chequeo es controlado por la función “Gestion_chequeo” (FC2) que llamara de modo reiterado a FC1.

1.2.3 Galvanización

Tras haberse realizado el chequeo (hecho que se indica mediante la desactivación de "luz_chequeo_en_curso"), se procede a comprobar el peso del ítem a galvanizar. Para nuestra aplicación se ha decidido galvanizar ítems en un rango de peso de 3 Kg. hasta 100 Kg. La pulsación del botón P_pesar (activo por flanco de subida), hace que el PLC compare la señal procedente de la célula de carga (punto 1.4) y la compare con el rango estipulado. Si el peso esta dentro del rango comentado anteriormente, la galvanización podrá comenzar. Si por el contrario, el peso esta fuera del rango, se encenderá una luz que indique este hecho y obligue a retirar el ítem que se pretendía galvanizar. Para la gestion del pesaje se ha usado la funcion “Pesar” (FC8), coordinada con la función FC105 “Scale” perteneciente a la librería del Simatic Manager.

Cuando el peso es correcto, el operario debe pulsar el botón "P_galv" que se activa por flanco de subida. Este pulsador es único para comenzar el proceso (Directiva 98/37 CE, apartado 1.2.3). Al pulsar este botón se encenderá la luz "luz_galvaniz_en_curso".

Como se ha comentado anteriormente, el proceso de galvanización se lleva a cabo mediante la reiterada inmersión del ítem en cubas. Estas inmersiones son llevadas a cabo por un puente grúa. Para la implementación de los movimientos de la grúa se ha dispuesto la función “Grua” (FC3). El GRAFCET de FC3 se incluye en páginas posteriores. Este bloque gestiona el movimiento de la grúa desde que el ítem a galvanizar esta en una cuba hasta que es trasladado a la siguiente y la subsiguiente temporización. Esquemáticamente se puede definir el papel de esta función del siguiente modo:

GRUA SUBE—GRUA DERECHA—GRUA BAJA—TEMPORIZACION

Según lo expuesto anteriormente, es fácil deducir que la grúa hará ocho movimientos como el indicado arriba, por lo tanto habrá 8 llamadas a “Grua”. Estas llamadas se realizan desde la función “Gestion_galvanizacion” (FC4) que además coordina todos los movimientos de la grúa así como la vuelta al estado de partida.

Una vez el ítem a galvanizar ha llegado a la zona de enfriamiento debe ser retirado de la grúa tras un tiempo. El sistema informa de este hecho mediante la señal luminosa “luz_retirar_item_galvanizado”. Cuando el operario ha liberado la grúa debe pulsar el botón "P_galv_back" (activo por flanco de subida) para que la grúa vuelva al punto inicial para proceder a galvanizar otro ítem (movimiento GRUA SUBE—GRUA IZQUIERDA). Asimismo el contador de ciclos de galvanizado se incrementara en una unidad. Al pulsar “P_gal_back” se apaga “luz_retirar_item_galvanizado”


Cuando la grúa llega al punto inicial, se revisa el estado del contador. Si este registro contiene el valor de diez, se debe realizar un nuevo chequeo antes de seguir con la galvanización. Si el valor es inferior a diez, se debe pulsar "P_galv" para iniciar la galvanización de otro ítem.

1.2.4 Emergencia

La emergencia se ha implementado mediante un sistema de GRAFCET maestro-esclavo. La pulsación de la seta de emergencia (activa por nivel, Directiva 98/37 CE, apartado 1.2.4) durante cualquier parte del proceso supone la parada del sistema. Tras esto se enciende una luz que indica la ocurrencia de alguna emergencia “luz_emergencia” y se apagaran "luz_galvaniz_en_curso","luz_chequeo_en_curso" o cualquier otra luz referente a los sensores del chequeo. Cuando se desbloquea la seta de emergencia (nivel bajo), el sistema no ejecuta el rearme hasta que se pulse el botón “P_rearme” (activo por nivel), según Directiva 98/37 CE, apartado 1.2.4. En este punto se enciende “luz_rearme”, tras lo cual el sistema detecta la situación en que se quedo la grúa en el momento de pulsar emergencia. Según este estado la grúa realizara los movimientos adecuados para transportar el ítem que se estaba galvanizando hasta la zona de enfriamiento para que este sea retirado del sistema. Una vez el operario ha liberado la grúa, debe pulsar el botón P_EMER_back (activo por flanco de subida) para que la grúa se dirija a la zona de inicio de la galvanización, tras lo cual se apagara “luz_rearme” y “luz_emergencia”. Tras esto, se ha decidido que se realice un nuevo chequeo del sistema, independientemente de si se galvanizaron anteriormente 10 ítems.

La gestión de la emergencia se implementado en Step 7 mediante dos funciones: “Emergencia” (FC5) que gestiona la jerarquía de GRAFCETS y “Gestion_emergencia” (FC6) que coordina todo lo relacionado con la seta de emergencia y rearme del sistema

1.2.5 Parada

La parada del proceso se lleva a cabo a través de la pulsación del botón “P_Stop” que tiene prioridad sobre la puesta en marcha del sistema (según 1.2.4 de la Directiva 98/37). La pulsación de este botón hace que la maquina termine el ciclo que esta ejecutando para después volver a la posición inicial (parada tras ciclo según estado A2 de la guía GEMMA). La gestión de la parada se ha implementado en Step 7 mediante la función “Parada”. De forma similar a la emergencia, se ha utilizado un sistema de GRAFCET maestro-esclavo. Puede ser relevante indicar que el sistema comienza parado (en OB100 se ha dispuesto así) y por tanto es necesario pulsar el botón P_inicio_sta para que empiece a funcionar. La pulsación de P_stop supone la activación de la señal luminosa “Luz_stop” que se mantendrá activa mientras dure el ciclo de finalización.

1.2.6. Ejecución / simulación

Para la simulación del proceso se han dispuesto tres organizaciones (archivos .lay) que se corresponden a las fases de chequeo, galvanización y gestión de la emergencia. En aras de hacer factible la simulación del sistema, los tiempos que permanece el ítem a galvanizar en las cubas se han fijado a un valor de 10s, excepto en la zona de enfriamiento donde el tiempo es de 20s.


1.3 GRAFCETS del sistema de control

1.3.1 Funcion FC1. Chequeo.

Nivel 1 y 2

Programación mediante Step 7 de un proceso de galvanización

0

#estado1

#estado2

#estado3

#Luz

#Sensor=0#Sensor=1

#Sensor=1

#Accion

Inicialización FC1

Finalización FC1#bitdefin=1

=1

=1

9

1.3.2. Función “Gestion_chequeo”. FC2. Nivel 1


Estado1_chequeo

CHK_VOL_DEC1 CHK_VOL_ZN1 CHK_TEM_DEC1 CHK_TEM_ZN1Chequeo Chequeo Chequeo Chequeo

CHK_VOL_DEC2(E6)

CHK_VOL_ZN2(E7)

CHK_TEM_DEC2(E8)

CHK_TEM_ZN2(E9)

Inicio galvanizacion

Fallo chequeo Fallo chequeo Fallo chequeo Fallo chequeo

BF1 BF2 BF3 BF3Tout Tout Tout Tout

P_chk↑*Marcha_EM*Marcha_SEM

Fallo chequeo

Inicio chequeo

Luz chequeo no ok

P_chk_back↑

E6*E7*E8*E9*Tout

Watchdog_CHK Contador=0 Luz chequeo en curso ON Luz iniciar chequeo OFF

Inicio_chequeo

10


M 0.1

M 0.2 M 0.3 M 0.4 M 0.5FC1FC1 FC1 FC1

M0.6M 0.7 M1.0 M1.2

M 2.0

M1.3M1.3 M1.3 M1.3

M500.4 M500.5 M500.6 M500.7T10=0 T10=0 T10=0 T10=0

E120.0↑*M7.1*M7.2

M1.3

M 0.0

A100.4

E120.6↑

M0.6*M0.7*M1.0*M1.2*T10

T10 Z1=0 A100.1=1

A100.2=1

A100.2=0

M 0.0

11

1.3.3 Función “Gestion de la galvanización” FC3. Nivel 1


Función “Gestion de la galvanización” FC3. Nivel 2


Desengrase

Enjuague1

Decapado

Enjuague2

Fluxado

Secado

Galvanizado

Fin ciclo1

Fin ciclo2

Fin ciclo3

Fin ciclo4

Nuevo ciclo


Inicio chequeo

Enfriamiento

Grua

Grua

Grua

Grua

Grua

Grua

Grua

Grua

Contador+1

Subir grua

Grua izquierda

Bajar grua

Pgalv↑*Peso_ok*Marcha_EM*Marcha_SEM

Bit_de_fin_DES

Bit_de fin_ENJ1

Bit_de_fin_DEC

Bit_de_fin_ENJ2

Bit_de_fin_FLU

Bit_de_fin_SEC

Bit_de_fin_GAL

Bit_de fin_ENF

Pgalv_back↑

Sens_ENF_arr

Sens_grua_arr

Sens_grua_ab

Contador<10 Contador=10

Luz chequeo en curso OFF

Luz Galvanización en curso ON

Luz Galvanización en curso OFF

Pesaje

P_pesar↑

Pesar


13


M2.1

M2.2

M2.3

M2.4

M2.5

M2.6

M2.7

M3.1

M3.2

M3.3

M3.4

M3.5

M2.0 M0.0

M3.0

FC4

FC4

FC4

FC4

FC4

FC4

FC4

FC4

ZV Z1

A124.0=1

A124.3=1

A124.1

E120.2↑*M4.1*M7.1*M7.2

M502.0

M502.1

M502.2

M502.3

M502.4

M502.5

M502.6

M502.7

P120.2↑

E127.1

E125.1

E125.0

Z1<10 Z1=10

A100.1=0

A100.0=1

A100.0=0

M4.0

E121.1↑

FC8

M2.0

14

1.3.4 Funcion “Grua” FC4

Nivel 1


0

#estado1

#estado2

#estado3

#estado4

#estado5

Inicializacion de FC

Subir grua

Grua_derecha

Bajar grua

#Temporizador cuba

Finalizacion de FC#Bit_de_Fin=1

#Sensor_grua_up

=1

#temporizador_cuba/#estado4/10S

#Sensor_grua_dcha

#Sensor_grua_down

=1

15

Nivel 2


0

#estado1

#estado2

#estado3

#estado4

#estado5

Inicializacion de FC

A124.0

A124.2

A124.1

#Temporizador cuba

Finalizacion de FC#Bit_de_Fin=1

#Sensor_grua_up

=1

#temporizador_cuba/#estado4/10S

#Sensor_grua_dcha

#Sensor_grua_down

=1

16

1.3.5 Funcion “Emergencia” FC5

Nivel 1

Nivel 2


Paro EMER Gestión _ emergenciaEstado incial

Bit de fin emerP_emer

Marcha

M 7.0FC6F/GP:{0}

M 700.0E 120.4

M 7.1

17


Em3 Em4

Em1 Parar grua

Subir grua Grua a la derecha

Activar temporiz

Subir grua

Grua a la izquierda

Bajar grua

Grua a la derecha

Finalizacion FCBit_de_fin_emer=1

P_rearme * Desbloqueo seta

Grua subiendo o bajando Grua a la dcha o a la izda

Algun sensor superiorSens_ENF_arr

Sensor enfriado arriba

Sens_ENF_ab

T9/Em7/10seg

P_EMER_Back↑

Sens_ENF_arr

Sensor Grua arriba

Sens_grua_ab

Bajar grua

Em2 Luz rearme ON

Luz rearme OFF

Apagar luces galvanización. Luz EMER ON

Apagar chequeo en curso

Em9

Luz Emer OFF

Sens_grua_ab Sens_grua_ab

Em5

Em6

Em7

Em8

Em10

Em11

Em12

1.3.6 Función FC6Gestion_emergenciaNivel 1

18


M200.4 M200.5

M200.1 AB124=0

A124.0=1 A124.2=1

T9

A124.0=1

A124.3=1

A124.1=1

A1242.=1

Finalizacion FC

E120.5 * (E120.4=0)

(M20.2=0) * (M20.3=0) M20.2+M20.3

E125.1+E125.3+ E125.5+E125.7+E126.1+E126.3+ E126.5+E126.7+E127.1

E127.1

E127.1

E127.0

T9/M201.0/10seg

E120.1↑

E127.1

E125.1

E125.0

A124.1=1

M200.3 A101.1=1

A101.1=0

A100.0=0A101.0=1

A100.1=0

M201.2

A101.0=0

E125.0 E125.0

1.3.6 Función FC6Gestion_emergenciaNivel 2

M200.6

M200.7

M201.0

M201.1

M201.3

M201.4

M201.5

19

1.3.7. Funcion “Parada” FC7

Nivel 1

Nivel 2


Marcha semiautomatica

F/GP:{0}Luz_stop=1

P_inic_sta↑P_stop

Paradanormal

M 7.2

F/GP:{0}A100.3=1

M E121.1↑E 120.7

M7.3

20

1.3.8. GRAFCET de producción

Nivel 1


0

Inicio chequeo

Inicio galvanización

M1 Chequeo

M2 Galvaniz

P_inic_sta↑*Paro_normal*Marcha_EM


Contador=10 Contador<10

1. Inicio chequeo

Inicio galvanización

21

Nivel 2


0

M 0.0

M2.0

M1 FC2

M2 FC3

E121.0↑*M7.0

M2.0

Z1=10 Z1<10

M 0.0 M2.0

22

1.4. Celda de carga.

Para controlar el peso de los ítems que se van a galvanizar se utiliza un transductor denominado celda

de carga. El modelo seleccionado para esta aplicación así como sus características técnicas se muestran

en las siguientes imágenes:


Una célula de carga esta clasificada como un transductor de fuerza. Este aparato convierte la fuerza o

peso en una señal eléctrica. Básicamente su funcionamiento se basa en un detector de deformación.

Este detector varía su resistencia eléctrica cuando es sometido a fatiga o esfuerzo mecánico.

En la programación con Step 7 se ha supuesto que la tarjeta analógica de entrada se unipolar (de 0 a

27648) para la conversión de valores analógicos a digitales.


1.5 Esquema de la situación de los sensores de presencia

Con objeto de proporcionar cierta perspectiva visual sobre el proceso de galvanización, se ha considerado oportuno incluir un somero esquema donde aparecen las distintas cubas usadas en el galvanizado así como los sensores (con nomenclatura que podríamos definir “de nivel 2”) que gestionan las distintas posiciones de la grúa. Los movimientos que realiza el puente grúa se indican con sendas flechas bidireccionales.


Anclaje grua DesengraseEnjuague1 Decapado Enjuague2

Fluxado Secado Galvanizado

E125.3

E125.2

E125.5

E125.4

E125.7

E125.6

E126.1

E126.0

E126.3

E126.2

E126.5

E126.4

Enfriamiento

E127.1

P_GALV_BACK

E127.0

E126.7

E126.6

E125.1

P_GALV

E125.0

25

1.6 Pulsadores del panel de control y señales luminosas

La siguiente tabla contiene información sobre los pulsadores y señales luminosas que se usan en el proceso. Esta tabla esta dividida en dos partes: en la primera se hace referencia a los pulsadores mientras que en la segunda se citan las señales luminosas.

Nomenclatura S7 Descripción / ComentarioPulsador P_inicio_sta Inicia el proceso generalPulsador P_chk Inicia chequeoPulsador P_chk_back Tras un fallo en el chequeo, el sistema

vuelve al estado anterior a la pulsación de P_chk

Pulsador P_galv Inicia proceso de galvanización tras un chequeo exitoso

Pulsador P_galv_back Tras una galvanización exitosa, la grúa vuelve a su posición inicial para realizar otro ciclo (marcha semiautomática)

Pulsador (seta) P_emer Genera un evento asíncrono de emergencia. Se para el sistema

Pulsador P_rearme Inicia rearme del sistema tras la emergencia

Pulsador P_emer_back Tras retirar la pieza después del rearme de emergencia, la grúa vuelve a su posición inicial

Pulsador P_stop Parada normal. Sistema termina el ciclo que estaba realizando antes de pararse

Pulsador P_pesar Ejecuta el pesado del item a galvanizar

Nomenclatura S7 Descripción / ComentarioLuz Luz_chequeo_en curso Activa mientras se esta llevando a cabo el

chequeoLuz Luz_chequeo_no_ok Activa si chequeo no se realizo en el

tiempo fijadoLuz Luz_emergencia Activa desde que se pulsa P_emer hasta el

final del rearmeLuz Luz_galvanizacion_en curso Activa mientras se esta ejecutando el

proceso de galvanización propiamente dicho

Luz Luz_iniciar_chequeo Indica la necesidad de realizar un chequeoLuz Luz_rearme Activa desde que comienza el rearme hasta

el final del mismo (grúa en la posición inicial)

Luz Luz_retirar_item_galvanizado Indica que se debe retirar el ítem galvanizado del puente grúa

Luz Luz_TEM_DEC Indica que el fallo en el chequeo se ha producido en la temperatura del decapante

Luz Luz_TEM_ZN Indica que el fallo en el chequeo se ha producido en la temperatura del zinc

Luz Luz_VOL_DEC Indica que el fallo en el chequeo se ha producido en el volumen de la cuba de decapado

Luz Luz_VOL_ZN Indica que el fallo en el chequeo se ha producido en el volumen de la cuba de decapado

Luz Luz_peso_ok Indica que el peso del ítem a galvanizar es adecuado

Luz Luz_peso_no_ok Indica que el peso del ítem a galvanizar no es adecuado

Luz Luz_stop Indica que se pulso parada normal. Se mantendrá encendida hasta que se finalice el ciclo antes de parar el sistema


1.7. Guía GEMMA del proceso de galvanización.


A6 Puesta en estado inicial

A5. Preparación tras defecto

A2. Parada pedida final de ciclo

A1. Parada en estado inicial

D1Parada de emergencia

F1

Funcionamiento normal

F2Marcha de preparación

D- Proceso en defecto

A- Procedimientos de paradaF- Proceso en funcionamiento

P_emer

P_emer=0 * P_rearme

P_emer_back

CIP_inicio_sta

P_stop 10 ciclos

P_pesar * P_galv

Producción

27

1.7. Código fuente y tabla de símbolos

El código desarrollado con Step 7 para la gestión del proceso de galvanización, así como la tabla de símbolos generada por el Simatic Manager, se adjuntan en formato electrónico junto con esta memoria.

1.8 Bibliografía

• MANDADO Enrique. “Autómatas programables, entorno y aplicaciones”. Ed Thomson 2005• GONZALEZ RUEDA Emilio. “Programación de autómatas. SIMATIC S7-300. CEYSA 2004• Directiva de Seguridad de Maquinas 98/37 CE


Automatizacion de un proceso de galvanizacion

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