Control Automatico de la Fabricacion de Pasta Dental.

Dairon Alberto Zapata David- dzapata@eafit.edu.co, Marıa Lucia Garcıa Espinosa- mlgarcia@eafit.edu.coKetzare Arenas Tobon - karenas@eafit.edu.co, Pablo Villa Jaramillo-pvillaj@eafit.edu.co

I. INTRODUCIONEn el presente documento se realizara el control de autom-

atizacion a una companıa de pasta de dientes. KoolSmiles esuna empresa dedicada a la fabricacion de pasta de dientes conuna iniciativa ambiental de no plastico, utilizando envasesde vidrio para el producto.Esta inicial se creo puesto queel empaque de las pastas convencionales no es reciclabledebido a los diferentes tipos de plasticos utilizados. Enla companıa se cuenta con dos lıneas de produccion lascuales se dedican a elaborar la pasta con sabor a menta yhierbabuena respectivamente. El producto final de la plantaes una caja, las cuales contienen 10 envases de crema dentalsabor a menta o hierbabuena.

Fig. 1. Logo de la compania

Para la producion de pasta se necesita sal, arena y roca;estas son adquiridas por la compania en una minas locales.Tambien, se necesita adquirir glicerina, y las respectivasesencias de hierbabuena y de menta. Todas las materiasprimas mencionadas se almacenan en tanques con todaslas medidas de protocolo sanitario para el tratamiento deproductos para el uso de humanos.El proceso comienza cuando se suministra material a lostanques de arena y roca, estos son dispensados a travesde bandas transportadas hacia la zona de desinfeccion. Demanera analoga los demas almacenamientos de sal, glicerina,menta, hierbabuena dispensan el material por tuberıas haciala mezcladora. Allı se anade agua purificada y el producto dearena y roca. Se inicia el proceso de mezclado, obteniendopasta de dientes, la pasta se transporta a la camara depresurizado donde mantiene su presion y esta en esperapara ser inyectada.Luego de este proceso la pasta pasa ala maquina de llenado y sellado; la pasta es inyectada enrecipientes de vidrio, los cuales posteriormente seran selladosy etiquedos. Para su distribucion se empacan 10 recipientesde pasta de dientes de cada sabor en una caja.El producto tiene como publico objetivo tiendas naturistas,para la venta del producto se maneja una caja de carton quecontiene 10 frascos de vidrio cada uno contiene 120 ml depasta dental con sabor a hierbabuena o menta. La demandase establece en 150 cajas de sabor de hierbabuena y 150

cajas de sabor de menta, esto equivale a que la empresadiariamente debe producir 1500 frascos de pasta de dentalde ambos sabores. En consecuencia, con la demanda que seplanea la empresa se debe maximizar la produccion de esteproducto, reduciendo los tiempos en los cuales se encuentrasin producir la maquina, dado que no hay personal que lamaneje. Por esto nace la necesidad de automatizar el procesode la companıa disminuyendo las intervenciones del hombrecon la maquina. Automatizar el proceso de pasta de dientesimplica reducir tiempos y maximizar la demanda proyectada.

El objetivo principal de la companıa es automatizar el pro-ceso de la creacion de pasta de dientes, y por ende maximizarsu demanda y reducir las intervenciones de entre la maquinay el entorno. Para lograr esto, se implementara el uso dePLC (Controlador logico programable), que controlaran losdistintos procesos y subprocesos.

Se va a automatizar los procesos de desinfeccion, mez-clado, llenado, empaquetado y transporte de la materia.Esto se realizara utilizando las maquinas de la companıa yadicionando tanto sensores como actuadores que faciliten yoptimicen el proceso, estos seran a su vez controlados en unpuesto de control. La empresa pretende disminuir costos conesta automatizacion, y claramente cumplir con la demandarequerida, y expandir horizontes.

Por tanto, en este documento, en primera instancia seexpondra a traves de un diagrama de flujo de materia loque ocurre en cada fase de la elaboracion del producto,adicionalmente se encuentra el layout empresa, con unadescripcion de cada proceso asociado a las maquinas allıdispuestas, un diagrama tipo SCADA (Supervision, Con-trol y Adquisicion de Datos )de los sensores, actuadoresy su IHM(Intefaz Hombre Maquina), tambien se hallanlos protocolos, las MEFs y se realiza una implementacionde estas a traves de MATLAB SIMULINK. El proyectopara la compania Koolsmiles se divide en las seccionesde: Descripcion del proceso, Instrumentacion, Protocolo,Implementacion, y Conclusiones .

II. DESCRIPCION DEL PROCESO

A. Diagrama De Flujo de Materia

Fig. 2. Diagrama De Flujo De Materia

B. Proceso Productivo

La companıa KoolSmiles apoya la economıa de la regionobteniendo su materia prima (roca, arenas, sal) de las zonasaledanas a la fabrica. Impulsando los mineros locales. Paraobtener la glicerina, hierbabuena y menta la empresa cuentacon un convenio con una Empresa quımica de la region queentrega esta materia en forma de esencia. En la fabrica secuenta con dos lıneas de produccion de pasta de diente mentay hierbabuena las cuales realizan su proceso simultaneamentede forma independiente, lo que ocasiona que al final se logreun empacado de 10 frascos por cada caja. La automatizacionde la planta se realiza a traves de un panel de control, dondese vigila cada proceso y subproceso. Cada linea tiene lossiguientes subsistemas:

• Se cuenta con depositos para almacenar roca y arena,los cuales posteriormente deben de entrar a una zona dedesinfeccion, luego continua su camino hasta la zona demezclado.

• Tambien se hallan depositos para almacenar, la sal,glicerina y menta. Cuando inicia el proceso estas mate-rias son transportadas a traves de tuberıas hasta la zonade mezclado.

• Una vez la materia prima llega a la zona de mezclado,se inicia el proceso de mezclar para unificar las materiasy ası lograr una consistencia en la pasta de dientes.

• Luego pasa a traves de tuberıas, hasta una presurizadoradonde se almacena hasta que es requerida para elproceso de llenado.

• En la companıa se cuenta con un deposito de frascosde vidrio, los cuales son transportados a traves de unabanda transportadora hasta el proceso de llenado.

• En llenado se inyecta 120 ml de pasta de dientes a cadafrasco de vidrio, los cuales posteriormente son selladosa traves de la colocacion de su tapa por medio de unpiston. Luego continuara su camino hasta etiquetado.

• Cuando se halla en la zona de etiquetado el frascoadquiere su etiquetada a traves de un rodillo, luego elfrasco se transporta a traves de bandas transportadorashasta la zona de empacado.

• Se cuenta con un armador de cajas que recibe carton condobleces y las convierten en cajas listas para el llenadocon los frascos de crema dental, las cajas se transportana traves de una banda transportadora hasta la zona deempacado.

• Luego de que el frasco llegue a la zona de llenado unrobot succiona 5 frascos y los deposita en la caja, hastaque esta contenga 10 frascos. Luego se continua hastala zona de distribucion. El proceso se realiza hasta quese cumple con la demanda anteriormente mencionada.

C. Layout

Fig. 3. Layout Companıa

D. Argumentos De La Ubicacion De Las Maquinas En ElLayout

Los depositos se ubican de tal forma que puedan compartirsu material para las dos lıneas de produccion. Tambien seubican las dos lıneas de produccion en paralelo para facilitarla visualizacion de las dos plantas dado que realiza suproceso simultaneamente. La dispensacion de la maquinasdebe de tener forma rectangular para que, la pasta de dientesno se quede incrustada en las tuberıas.

E. Ilustraciones Del Proceso y Subproceso

Fig. 4. Descripcion del proceson

III. INSTRUMENTACION

A. Diagrama Tipo SCADA y IHM

Si se desea consultar con mas detalle las imagenes us-adas en este diagrama (Interfaz Hombre-Maquina), se puededirigir la carpeta instrumentacion del archivo pasta.zip.

Fig. 5. Diagrama Tipo SCADA

B. Numeros de PLC seleccionados

La empresa cuenta con 4 PLC, estos se distribuyenen 3 plantas de la empresa; El primer PLC correspondeal Deposito de agua; El segundo se situa en la MaquinaPurificadora; El tercer PLC se encuentra en la maquinallenadora y selladora; Por ultimo, el Cuarto PLC seencuentra en las maquinas encargadas de etiquetar, armarlas cajas y empacar.

Estos 4 PLC fueron elegidos para cada subproceso, yaque nos dan la posibilidad de que en caso de que uno deestos falle, permita a las otras plantas seguir con su labor,dandonos una posibilidad de dividir sus procesos mediantela cantidad de entradas y salidas que posee cada una de

estas, ayudandonos con los arreglos o mantenimientos delas diferentes plantas.

C. El Diagrama De Flujo De Materia Del Numero DeActuadores y Sensores

El diagrama con el numero de actuadores y sensores seobserva en la Figura 2 el cual se encuentra en la segundahoja del presente proyecto.

D. Sensores,Actuadores , DAC y ADC.

Fig. 6. Tabla de sensores,actuadores, tipo de senal

E. Graficos Con El Numero De Actuadores y Sensores

Fig. 7. Porcentajes de Sensores Vs Actuadores

Fig. 8. Tipos de Actuadores

Fig. 9. Cantidad de Actuadores

Fig. 10. Tipos de sensores

Fig. 11. Cantidad de Sensores

IV. PROTOCOLOS

En la companıa KoolSmile se cuenta con dos lıneas deproduccion de pasta de dientes. La lınea A de pasta de dientescon a sabor Hierbabuena y la lınea B de pasta de dientes consabor Menta. A la hora de fabricar la lınea A o B de pastase utilizan las mismas materias exceptuando su deposito desabor. Es decir, se utiliza el mismo funcionamiento para laLınea A O B en cuanto al deposito de agua, arena, roca,sal, glicerina. Sin embargo, a el momento de su elaboracionpasan a diferentes mezcladoras, presurizadoras, llenadoras,selladoras, etiquetadoras y empacado. Esto con el fin deno mezclar ambas lıneas de produccion. Ambas lıneas deproduccion funcionan al mismo tiempo. A continuacion, seencontrara el protocolo para la lınea de produccion A dadoque es igual a la B.

A. Panel de Control

El objetivo del panel de control es supervisar y controlarlas maquinas que se encuentran en la empresa. En el seubica los controles principales para el funcionamiento de lasmaquinas, es decir aquı se halla la principal interfaz quepermitirıa el accionamiento o detencion de cada maquina.Esta es efectuada unicamente por el hombre.

• Si se presiona el boton Start, este activa una senal PC.Esta senal inicia el proceso, el cual comienza por laactivacion de los depositos de almacenamientos.

• Si se presiona el boton Stop todas las maquinas sedetienen.

B. Deposito y Dispensar de Glicerina, Agua, Sal, Hi-erbabuena, Menta.

Se cuenta con varios depositos de almacenamiento, estosson independientes entre sı. Sin embargo, todos son activadosal tiempo. Se encarga de la distribucion de la materia primapor medio de tuberıas. Si se presenta alguna emergenciao anomalıa en el sistema, se podra presionar un boton deemergencia ubicado en cada deposito, el cual detendra lamaquina al instante. Con la activacion de la senal PC setiene 5 subprocesos:

1) Deposito de Glicerina:En este almacenamiento se con-tara con 3 sensores y 2 actuadores. A continuacion, sepresenta su funcionamiento:

• Si el sensor de presencia NmaxA se encuentraactivo, entonces el tanque esta al nivel maximo deGlicerina.

• Si el sensor de presencia NminA se activa, entoncesel tanque esta al nivel mınimo, por lo tanto, sedebe detener todo el proceso y esperar a que seel tanque se vuelva a llenar hasta que alcance elnivel maximo.

• La valvula VA permite que el material avancea traves de la tuberıa. Con la activacion de VAse enciende un temporizador TempA, y durante 7segundos se permite el paso de Glicerina a travesde tuberıas siempre cuando el sensor NminA estedesactivado.

• Si se activa el boton de emergencia BTA entoncesla valvula VA se desactiva y por ende se suspendeel ingreso de Glicerina a la mezcladora.

2) Deposito de Agua: El deposito de agua cuenta con 6sensores y tres actuadores. A continuacion, se muestrala activacion de ellos.

• Si el sensor de presencia NmaxB se encuentraactivo, entonces el tanque esta al nivel maximode agua.

• Si el sensor de presencia NminB se activa, entoncesel tanque esta al nivel mınimo, por lo tanto, sedebe detener todo el proceso y activar la valvulaVB que proveera de agua a el deposito.

• La valvula VB se activa cuando NminB se encuen-tra activo, es decir a un mınimo de agua. VB sedesactivara cuando se active NmaxB

• La valvula VB1 permite que el material avancea traves de la tuberıa. VB1 se activa si y solosi el nivel y la temperatura se encuentran en elmaximo es decir TmaxB y NmaxB se encuentranactivos. Con la activacion de VB1 se enciendeun temporizador TempB, y durante 10 segundosse permite el paso de agua a traves de tuberıassiempre cuando el sensor NminB y la valvula VBeste desactivado.

• Se cuenta con una resistencia RB ubicada en el in-terior del tanque que se activara al recibir la senalTminB que indica que la temperatura es inferior ala requerida. La resistencia se desactiva cuando seactiva TmaxB que es la maxima temperatura. RBsolo funciona cuando la valvula VB se encuentradesactivada, es decir el tanque esta a su maximacapacidad.

• Si se activa el boton de emergencia BTB entoncesse detiene el proceso

3) Deposito de Sal: Se cuenta con 5 sensores y unactuador. A continuacion, se indican algunas funcionesde este

• Si el sensor NmaxE se encuentra activo, entoncesel tanque esta al nivel maximo de Sal.

• Si el sensor NminE se activa, entonces el tanqueesta al nivel mınimo, por lo tanto, se debe detenertodo el proceso y esperar a que se el tanque sevuelva a llenar hasta que alcance el nivel maximo.

• La valvula VE permite que el material avancea traves de la tuberıa. Con la activacion de VEse enciende un temporizador TempE, y durante5 segundos se permite el paso de sal a travesde tuberıas siempre cuando el sensor NminE estedesactivado.

• Si se activa el boton de emergencia BTE entoncesla valvula VE se desactiva y por ende se suspendeel ingreso de Sal a la mezcladora.

4) Deposito De Hierbabuena: Se cuenta con 5 sensoresy un actuador. A continuacion, se indican algunasfunciones de este :

• Si el sensor NmaxF se encuentra activo, entoncesel tanque esta al nivel maximo de esencia dehierbabuena.

• Si el sensor NminF se activa, entonces el tanqueesta al nivel mınimo, por lo tanto, se debe detenertodo el proceso y esperar a que se el tanque sevuelva a llenar hasta que alcance el nivel maximo.

• La valvula VF permite que el material avance atraves de la tuberıa.Con la activacion de VF seenciende un temporizador TempF, y durante 4segundos se permite el paso de Hierbabuena atraves de tuberıas siempre cuando el sensor NminFeste desactivado.

• Si se activa el boton de emergencia BTF entoncesla valvula VF se desactiva y por ende se suspendeel ingreso de hierbabuena a la mezcladora.

5) Deposito De Menta• Si el sensor NmaxG se encuentra activo, entonces

el tanque esta al nivel maximo de esencia dementa.

• Si el sensor NminG se activa, entonces el tanqueesta al nivel mınimo, por lo tanto, se debe detenertodo el proceso y esperar a que se el tanque sevuelva a llenar hasta que alcance el nivel maximo.

• La valvula VG permite que el material avancea traves de la tuberıa. Con la activacion de VGse enciende un temporizador Tempo, y durante 4segundos se permite el paso de menta a travesde tuberıas siempre cuando el sensor NminG estedesactivado.

• Si se activa el boton de emergencia BTG sesuspende el ingreso de menta a la mezcladora.

C. Dispensar y Purificacion De La Arena y Roca

En este proceso se realizaran dos subprocesos: Dispensarmaterial y la desinfeccion de las rocas y Arena. Si la senalPC se encuentra activa, el material sera transportado a travesde bandas transportadoras hasta la mezcladora.

1) Dispensar: En este proceso los depositos de arenay roca empiezan sus procesos de la distribucion demateria primera al mismo tiempo que los hacen losotros depositos

a) Deposito de Arena: Este proceso se cuenta con 7sensores y 4 actuadores• Si el sensor de presencia NmaxH se encuentra

activo, entonces el tanque esta al nivel maximo.• Si el sensor de presencia NminH se activa,

entonces el tanque esta al nivel mınimo, por lotanto, se debe detener todo el proceso y esperara que se encuentre en nivel maximo.

• La compuerta CPH se abre cuando TempH seactiva por 10 segundos siempre y cuando elsensor NminH este desactivado, pasado estetiempo la compuerta CPH se cierra haciendoque el temporizador TempH se reinicie. Lacompuerta CPH permitira la salida de la arena.

La compuerta es accionada por un motor MTH.

• La arena dispensada a traves de la compuertacae a una banda transportadora. La bandatransportadora BTRH se activa, lo que haceque se active el motor de esta MBH cuando sedetecta material en esta a traves de los sensoresde presencia SH. La banda se desactiva cuandoel sensor de presencia SH1 ubicado al final deesta no detecta materia prima. Lo que ocasion-ado el apagado del motor MBH. La materiade esta banda desemboca en otra banda que lotransportadora hasta la zona de desinfeccion

• Si se activa el boton de emergencia BTH sedesactivara la dispensacion de arena y el fun-cionamiento de las bandas.

b) Deposito de Roca• Si el sensor NmaxJ se encuentra activo, en-

tonces el tanque esta al nivel maximo.• Si el sensor NminJ se activa, entonces el tanque

esta al nivel mınimo, por lo tanto, se debedetener todo el proceso y esperar a que seencuentre en nivel maximo.

• La compuerta CPJ se abre cuando el tem-porizador TempJ se activa por 10 segundossiempre y cuando el sensor NminJ este desacti-vado, pasado este tiempo la compuerta CPJ secierra haciendo que el temporizador TempJ sereinicie. La compuerta CPJ permitira la salidade la roca. La compuerta es accionada por unmotor MTJ

• La roca dispensada a traves de la compuertacae a una banda transportadora. La bandatransportadora BTRJ se activa, lo que hace quese active el motor de esta MBJ cuando sedetecta material en esta a traves de los sensoresSJ. La banda se desactiva cuando el sensorde presencia SJ1 ubicado al final de esta nodetecta materia prima. Lo que ocasionado elapagado del motor MBJ.La materia de estabanda desemboca en otra banda que lo trans-portadora hasta la zona de desinfeccion

• Si se activa el boton de emergencia BTJ sedesactivara la dispensacion de roca y el fun-cionamiento de las bandas.

2) Desinfeccion: La arena y la roca que es transportadapor la banda transportadora ingresaran a una zona dedesinfeccion en donde seran rociadas por GP el cuales un aspersor de lıquido desinfectaste. Se tiene lasiguiente informacion:

• Cuando se activa el sensor de presencia SD seactiva, es decir se detecta material en la bandaBTRD se activa el motor de esta MBD.a banda iradesde dispensar, desinfeccion hasta la mezcladora.La banda se desactivara cuando no detecte masmaterial en esta, es decir cuando SD1 se desactive.

SD1 se encuentra ubicado al final de la banda yprincipio de la mezcladora.

• Si el sensor SD2 se encuentra activo significaque detecta material en la banda, entonces GDPempieza a funcionar rociando el lıquido a la rocay arena.

• Si el sensor SD3 se encuentra desactivado significaque no hay material presenta en la banda, entoncesGPD deja de rociar.

• Si se activa el boton de emergencia BTD sedesactivara el aspersor y el funcionamiento de lasbandas.

D. Mezcladora

Luego de todos los procesos han completado la dis-tribucion de la materia prima se procede a el mezclado enesta parte se hallan dos subprocesos. Si la senal PC estaactiva entonces:

1) Mezclar: Mezclar consiste en recibir todo el materialprocedente de los depositos para su posterior homog-enizacion de todos los materiales. Se halla 8 sensoresy 3 actuadores.

• Si el sensor de presencia SM se encuentra activo,es decir que se detecta materia en las tuberıas,se activa la valvula VM dejando para el materialhacia la mezcladora. La valvula VM se desactivaracuando el sensor SM se desactive, es decir no hayamas material en las tuberıas. La valvula VM utilizacon el fin de que el material no se devuelva.

• Si el sensor NmaxM se encuentra activo, entoncesla mezcladora contiene el maximo material

• Si el sensor NminM se activa, entonces el tanqueesta vacıo.

• Si el TminM esta activo, se debe de encender laresistencia RM para que la mezcladora empiece acalentar hasta TmaxM

• La resistencia RM solo se puede encender cuandoNminM esta desactivado.

• TempM es un temporizador que se activa por 15minutos

• El motor rotatorio MRM se activa cuando NmaxM,TmaxM estan activado y VM esta desactivo. RMdebe de estar desactivado cuando se comienceel proceso de mezclado. Si MRM esta activo,entonces se activa TempM. El motor se apagacuando lo hace TempM.

• Si se activa el boton de emergencia BTM sedesactivara todos actuadores de mezclar

2) Vaciar mezcladora: Este proceso empieza cuando lamezcladora ya ha homogenizado todos los materiales,y se tiene la mezcla de pasta la diente para su posteriordistribucion.

• La valvula VM1 se abrira luego de que se ha com-pletado el subproceso de mezclar. VM1 se activasi MRM esta apagado. La valvula se desactivacuando NminM esta activo.

• Si se activa el boton de emergencia BTM se desactivaratodos actuadores de mezclar

E. Presurizadora

Cuando la pasta de dientes se encuentra lista, ha finalizadosu proceso de mezclar, pasara a una camara presurizada. Lacamara presurizada se usa para que la mezcla siga teniendouna densidad adecuada mientras pasa a el proceso de llenado.

• Si el sensor de presencia SP se encuentra activa, en-tonces por las tuberıas estara llegando a la camarapresurizara, entonces se activa la valvula VP la cualpermitira el ingreso de la pasta de dientes a la presur-izadora. Si no se detecta mas mezcla entonces SP sedesactivara y por ente la valvula VP

• Se activa un temporizador TempP que transcurridos 3segundos de que se desactive VP hara que empiecea funcionar el comprensor COP el cual hara que sedisminuya la presion.

• Si el sensor de presion Atm se activa, entonces COPdejara de funcionar.

• Se activa un temporizador TempP1 el cual transcurrido 2segundos accionara la valvula VP1, la cual permitira elvacıo de la camara presurizadora. La mezcla continuarasu camino hacia la llenar

• Si se activa el sensor de presencia NminP entonces VP1se desactiva. Es decir, no se encuentra mas pasta dedientes en la camara de presurizado.

• Si se presiona BTP se detendra todo el proceso en lapresurizadora

F. Deposito y Transporte De Frascos Vacıos.

El objetivo de este proceso es almacenar los frascos vacıosque posteriormente se llenaran con la mezcla. Para que elproceso comience se debe contar con materia prima es decirlos frascos vacıos instalados en el deposito. Para que se llevea cabo el proceso se necesita tres actuadores y dos sensores.Se debe tener la senal PC activa:

• Si el sensor de presencia SK detecta frascos laplataforma, se activara el Piston PK el cual empujaralos vasos hacia la banda transportadora. El piston PKse desactivara cuando ya no se detecte mas frascos enla plataforma, es decir se desactiva SK

• Si el sensor de presencia• SK1 se activa entonces el motor de la banda transporta-

dora• MTK se activara, dado que detecta la presencia de un

frasco en la banda. Es importante aclarar que las bandasno son desactivas debido a que el proceso posteriorque es llenado es un proceso continuo. Limitado porla cantidad de mezcla.

• Si se activa el boton de emergencia BTK se detendra elproceso de transporte y distribucion de envases.

G. Llenado y Sellado de Frascos

Aqui se encontrara dos subprocesos:1) Llenado: El proceso de llenado consiste en hacer

que los frascos de vidrio contengan crema dental. Se

realiza el llenado de 5 frascos de manera simulada.Con ayuda de dos pistones horizontales se detiene losrecipientes. Para que la maquina de llenado funcione,primero, PC debe estar activa. El proceso comienzacuando se transfiere material a traves de tuberıas hastalos dispositivos de almacenamiento de la mezcla, quesaldra por las valvulas Vll1, Vll2, Vll3, Vll4 y Vll5,estas valvulas son las encargadas de administrar el pasode mezcla hacia los frascos:

• Para que Pll se active, se necesita que el sensorde presencia Sll este activo y por ende el contadorcontll se iniciara.

• Para que Pll1 se active, es necesario que el con-tador contll haya detectado 5 frascos, a traves delsensor infrarrojo Sin.

• Si Pll y Pll1 esten activos, se iniciara un tempo-rizador Tempoll el cual luego de un 1 segundoprocedera a activar las valvulas Vll1 a Vll5 parael llenado.

• Pasados 6 segundos en el temporizador Tempoll1las valvulas se cerraran, y el temporizador sereiniciara.

• El piston Pll se desactiva cuando las valvulasse desactiven al haber completado el proceso dellenado, la desactivacion de Pll permitira el pasode 5 frascos.

• Cuando se desactive el sensor de presencia Sll,es decir cuando no se detecten envases en el areade llenado, piston Pll1 se desactivara permitiendoel paso de nuevos envases al area de llenado, ypor ende reiniciando el contador contll. El procesocontinuara repitiendo el ciclo hasta que no setransfiera mezcla.

• Cuando se presiona el boton de emergencias BTllse para todo el proceso en la maquina de llenado.

2) Sellado :Se cuenta con un deposito donde se alma-cenaran las tapas que seran colocadas posteriormentecon una maquina actuada por un piston, las tapas serandepositadas en un contenedor, luego a traves de undispensador de tapas que cuenta con una compuertaCPS se abrira por accion de un motor MTS.

• Si el sensor de presencia SS se encuentra activo,es decir se detecta un envase entonces se procedea activar el motor de la compuerta MTS, el cualdeja caer la tapa sobre el envase.

• Si el sensor de presencia SS1 se encuentra activo,es decir se detecta un envase entonces se procedea activar el piston PS el cual procede a detener elfrasco. Despues de este proceso se inicial un tem-porizador TempS el cual despues de dos segundosactivara un pisto PS1 el cual sellara la tapa.

• Si se sella el producto se activara un temporizadorTempS1 el cual desactivara el piston PS y PS1luego de 10 segundos.

• Si el boton de emergencia BTS se dentendra todoel proceso de sellado

H. EtiquetadoEl proceso de etiquetado es un proceso que requiere en

primera instancia de las etiquetas previamente obtenidas porun proveedor, estas etiquetas son entregadas en rollo y estanfabricadas en papel adhesivo que se adhiere inmediatamenteal contacto con el envase. Para que la etiquetadora funcionese requiere de 1 sensores y 2 actuadores, por tanto, cuandoel envase ingrese a la zona de etiquetado a traves de unabanda transportadora.

• Si un sensor de presencia SN se activa es decir quedetecta la presencia de un frasco, transmitira una senal aun piston PN localizado justo delante de la etiquetadora.

• Si piston PN se activa detendra el envase en unaposicion favorable para que el etiquetamiento sea efec-tuado exitosamente.

• Cuando el envase se encuentra detenido en la zonade etiquetado se transmite la senal a un temporizadorTempN el cual se iniciara y activara el motor rotatorioMRP de los rodillos por un 1 segundo

• Transcurridos 2 segundos en el temporizador TempN1se desactiva MRP y luego PN se desactivara.

• Si se presiona el boton de emergencia BTN, el procesode etiquetado se detiene por completo.

I. Armado de CajasPrimero, para que la armadora de cajas funcione, debe

ocurrir que la senal PC se encuentre activa, posteriormentela materia prima, es decir, carton es ingresada a la maquina atraves de una bandeja, el carton que se coloca en la bandejacontiene los dobleces necesarios para conformar una caja.

• La armadora requiere que un sensor de presencia SCdetecte un carton con dobleces en la zona de doblado,posteriormente este sensor emite una senal a un brazomecanico GRIC

• El brazo robotico GRIC cuenta con un sensor de con-tacto CTC el cual activa un comprensor de aire COMC.Al activarse el comprensor el carton es succionado porel brazo robotico y este vuelve a su posicion original.

• El doblado de la caja comienza cuando se activan lossensores de presencia SC1 y SC2.

• Si los sensores SC1 y SC2 se encuentra activos seactivara el brazo mecanico GRIC1 que se encargara deldoblado de los lados y conformacion de la caja,

• Cuando el brazo GRIC1 se active, se encendera untemporizador tempC, que trascurridos 3 segundos de-sactivara el brazo mecanico GRIC1 y dara salida a unpiston PCC que transportara la caja hacia una bandatransportadora.

• La Banda posee tambien dos sensores de presencia SC3y SC4 que indican el inicio y el final de la caja.

• La banda transportadora posee un rollo de cinta quees asistido por un motor MPC en su base. Se activaraMPC si SC3 se encuentra prendidos. Lo que significaque el rodillo se pega a la caja y la sella

• Si SC3 y SC4 se encuentra activos se activara unacuchilla CC, que transcurridos 2 segundos sera desactivapor medio del temporizador TempC1

• Si se presiona el boton de emergencia BTC, se detienela maquina de armado de forma instantanea y por endeel proceso se detiene.

J. Empacado

El proceso de empacado se realiza a traves de 2 robotsmecanicos, que se encargan de la colocacion de los frascosen las cajas previamente armadas, por tanto, los envases depasta dental llegan a traves de una banda transportadora engrupos de 5 frascos, a un costado de la banda.

• Si SX1 y SX2 se encuentran activos entonces los brazosroboticos empiezan su funcionamiento.

• Se cuenta con un sensor infrarrojo SinX, el cual emitirasenales a un contador. .

• Si el sensor SX esta activo, emitira una senal queactivara un piston el cual detendra los frascos en la zonade empacado, para ser succionados.

• Cuando se encuentren encendidos los sensores SX1,SX2 y SX los robots se desplazaran a la zona en dondese encuentran los frascos.

• Si el contador es igual a 10 frascos, las gripper GRIX yGRIX1 activan los compresores COMX y COMX1, loscuales succionan los 10 frascos, para ubicarlos en cadacaja cuidadosamente.

• Luego de 4 segundos de succion por parte de loscompresores de las gripper, los frascos son soltados alas cajas.

• Despues de que los frascos sean depositados en lascajas, un temporizador TempX de 3 segundos indicara alas gripper volver a su posicion original y ası continuarcon el siguiente lote de frascos.

• Si se presiona el boton BTX, las gripper dejaran defuncionar deteniendo el proceso.

K. Diagramas de bloque con entradas y salidas

1) Panel de control

Fig. 12. Diagrama de bloque Panel de control

2) Depositos y Dispensar de Glicerina, agua, sal, hi-erbabuena, menta.

Fig. 13. Diagrama de bloque Deposito de Glicerina

Fig. 14. Diagrama de Bloque Deposito de Agua

Fig. 15. Diagrama de Bloque Deposito de Hierbabuena

Fig. 16. Diagrama de Bloque Deposito de Menta

3) Dispensar y purificar Arena , Roca

Fig. 17. Diagrama de Bloque Deposito de Arena

Fig. 18. Diagrama de Bloque Deposito de Roca

Fig. 19. Diagrama de Bloque Desinfeccion

4) Mezcladora

Fig. 20. Diagrama de Bloque Mezcladora

5) Presurizadora

Fig. 21. Diagrama de bloque Presurizadora

6) Deposito y transporte de frascos vacıos.

Fig. 22. Diagrama de Bloque frasco

7) Llenado y sellado de frascos

Fig. 23. Diagrama de Bloque Llenado

Fig. 24. Diagrama de Bloque Sellado

8) Etiquetado

Fig. 25. Diagrama de bloque Etiquetado

9) Armado de cajas

Fig. 26. Diagrama de bloque Armado de cajas

10) Empaquetado

Fig. 27. Diagrama de bloque Armado de cajas

L. MEFS Del Proceso Productivo

1) Panel de control

Fig. 28. MEF de Panel de Control

2) Depositos y Dispensar de Glicerina, agua, sal, hi-erbabuena, menta.

Fig. 29. MEF de Glicerina

Fig. 30. MEF de Agua

Fig. 31. MEF de Sal

Fig. 32. MEF de Hierbabuena

Fig. 33. MEF de Menta

3) Dispensar y purificar Arena , Roca

Fig. 34. MEF de Deposito de roca

Fig. 35. MEF de Deposito de Arena

Fig. 36. MEF de Desinfeccion

4) Mezcladora

Fig. 37. MEF de Mezcladora

5) Presurizadora

Fig. 38. MEF de Presurizadora

6) Deposito y transporte de Frascos

Fig. 39. MEF de Deposito y Transporte de Frascos

7) Llenado y Fellado de Frascos

Fig. 40. MEF de Llenado

Fig. 41. MEF de Sellado

8) Etiquetado

Fig. 42. MEF de Etiquetado

9) Armado de Cajas

Fig. 43. MEF de Armado de Cajas

10) Empacar

Fig. 44. MEF de Empacar

V. IMPLEMENTACION

Las MEF mostradas anteriormente de cada proceso ysubproceso fueron modeladas e implementadas en MATLABSIMULINK. En el archivo Pasta.Zip encontrara una carpetallamada implementacion con mas precision acerca de lasMEF expuestas aquı.

VI. CONCLUSIONES

• En relacion a todo lo expuesto anteriormente, se con-cluye que es completamente pertinente realizar unaautomatizacion al proceso productivo de crema dental,la razon de esta pertinencia se basa principlamente enla cantidad innumerable de beneficios que trae consigo,entre estos beneficios se destaca la alta calidad que seobtiene como producto final.

• Al automatizar un proceso como este utilizando PLC’s,se consigue minimizar considerablemente costos, y fa-cilitar la detecccion y correccion de errores, preservandola maquinarıa y ayudando a abolir de cierta manera lostiempos muertos de operacion.

• Es importante tener en cuenta, la diferencia existenteentre un proceso y subproceso, ya que un subprocesoes un proceso en si mismo, pero difiere del proceso enel sentido en que los subprocesos son actividades quebuscan un proposito en concreto, pero estas actividadestienen un orden logico o secuencia, por el contrarioel proceso solo implica un conjunto de actividadescordinadas para alcanzar un objetivo.

VII. REFERENCIAS

REFERENCES

[1] ”Asi se hace-pasta de dientes.” Alan Narvaez. (2010, 9 julio)YouTube.[Video en linea] https://www.youtube.com/watch?v=QYlpqiWJfK0&t=185s

[2] ”Linea de llenado de Envases de Vidrio con Tapa de aluminio.”Crenteriamachinery. (2014, 12 septiembre). YouTube [video en linea]https://www.youtube.com/watch?v=NyBH9hWZpCg&t=121s.

[3] ” LINEA PROFESIONAL DE ENVASADO Y ETIQUETADO DEMIEL.”ApiTienda Soltan. (2018, 6 febrero). YouTube.[video en linea]https://www.youtube.com/watch?v=vG5sfVpKKSM

[4] ”Maquina para la formacion automatica de cajas decarton.”Logismarket Espana. (2018, 10 diciembre). YouTube.[video enlinea] https://www.youtube.com/watch?v=DrYH2P5aI2E

[5] ” Monobloque de empaque, Formadora - Encajonadora - Selladora deCajas tipo americano. TRIO-3000 Bph.” FTM Packaging SolutionsCorp. (2020, 28 marzo). YouTube [video en linea] . https://www.youtube.com/watch?v=fKUM6zWuqG4&t=73s

[6] ”PLC-FX3G.pdf.” [Documento en linea] Tomado https://cap202.davinsony.com/pdf/datasheet/PLC-FX3G.pdf

[7] Lınea completa principio de envasado: Despaletizador, enjuagadora yposicionador de envases vacıos. Traktech SL. (2020, 26 noviembre).YouTube [video en linea] https://www.youtube.com/watch?v=2cfdlO-FiWM&t=46s

VIII. ANEXOS

En el archivo Pasta.zip encontrara un pdf llamado Anexos,en el cual se presenta toda la informacion tecnica de lossensores,actuadores,PLC y maquinas consultados para laimplementacion de la automatizacion de pasta de dientes dela compania KoolSmiles.