1. TITULO

“Automatización de pesaje, transporte, etiquetado y expulsión de un producto x”

2. OBJETIVOS

Objetivo General

Aplicar la automatización en un sistema de pesaje, transporte, etiquetado y expulsión de

un producto “x”, con todos los conocimientos obtenidos en la cátedra de automatización

de procesos.

Objetivos Específicos

Establecer los parámetros de funcionamiento y los elementos que requiere el sistema

para los diversos proceos.

Determinar la tecnología más rentable y factible con las exigencias del proceso.

3. JUSTIFICACIÓN

En la industria dentro de la elaboración de determinados productos se encuentran partes

del sistema en las que se tiene que realizar determinadas acciones para el pesaje,

transporte, etiquetado y expulsión para el almacenamiento del producto terminado por lo

que es imprescindible contar con un sistema automatizado que ayude a la realización de

estas actividades, ya que ofrecen la ventaja de tener precisión y seguridad en las

operaciones de este proceso.

Para el presente proyecto se ha automatizado la parte de pesaje, transporte, etiquetado y

posterior expulsión del producto con el fin de mejorar el incremento de producción

además de obtener beneficios en cuanto a la seguridad y réditos económicos.

4. MARCO TEORICO

ZELIO SOFT

El ZELIO SOFT es un programador de un PLC mediante un computador, este programa nos

permite editar los circuitos a través de un graficador (Interfaz grafico) y a la vez nos permite

simular el proceso industrial, observando en tiempo real el trabajo que esta realizando el

PLC (si estuviese conectado).

1

SIMULADOR.

Para simular nos valemos de un RUN TIME que significa correr el programa en tiempo

real.

El programa tiene una alarma en forma de un ojo, el mismo que nos indica si el programa

tiene sentido o coherencia, o si el circuito esta abierto mediante una luz roja, es decir si el

ojo no esta encendido de color rojo nos indica que podemos dar el RUN TIME.

Mediante el software “Zelio Soft” se puede:

Programar en lenguaje de contactos (LADDER) o en lenguaje de bloques de función

(FBD).

Simular, controlar y supervisar.

Cargar y descargar programas.

Editar informes personalizados.

Compilar programas automáticamente.

Utilizar la ayuda en línea.

MODO DE SIMULACIÓN

Test de los programas

Se ofrecen 2 modos de test: simulación y control.

El modo de simulación de “Zelio Soft” permite probar el conjunto de los programas sin

módulo, es decir:

Activar las entradas “Todo o Nada” (TON).

Visualizar el estado de las salidas.

Variar la tensión de las entradas analógicas.

Activar las teclas de programación.

Simular el programa de la aplicación en tiempo real o mediante simulación rápida.

Visualizar dinámicamente y en rojo los distintos elementos activos del programa.

El modo de control de “Zelio Soft” permite probar el programa ejecutado por el módulo, es

decir:

Visualizar “en línea” el programa.

Forzar las entradas, salidas, relés auxiliares y valores actuales de los bloques de

función.

Ajustar la hora.

2

Pasar del modo de parada (STOP) al modo de marcha (RUN) y a la inversa.

En el modo de simulación o de control, la ventana de supervisión permite ver el estado de

las entradas/salidas del módulo en el entorno de la aplicación (dibujo o imagen).

RELÉ PROGRAMABLE ZELIO-LOGIC

Presentación

Al estar destinado a facilitar el cableado eléctrico de soluciones inteligentes, el relé

programable es muy fácil de poner en marcha. Su flexibilidad y sus buenos resultados le

permitirán realizar importantes ganancias de tiempo y de dinero.

SISTEMA SCADA.

SCADA viene de las siglas de "Supervisory Control And Data Adquisition", es decir:

adquisición de datos y control de supervisión. Se trata de una aplicación software

especialmente diseñada para funcionar sobre ordenadores en el control de producción,

proporcionando comunicación con los dispositivos de campo (controladores autónomos,

autómatas programables,  etc.) y controlando el proceso de forma automática desde la

pantalla del ordenador. Además, provee de toda la información que se genera en el proceso

productivo a diversos usuarios, tanto del mismo nivel como de otros supervisores dentro de

la  empresa: control de calidad, supervisión, mantenimiento, etc.

En este tipo de sistemas usualmente existe un ordenador, que efectúa tareas de supervisión y

gestión de alarmas, así como tratamiento de datos y control de procesos. La comunicación se

3

realiza mediante buses especiales o redes LAN. Todo esto se ejecuta normalmente en tiempo

real, y están diseñados para dar al operador de planta la posibilidad de supervisar y controlar

dichos procesos. Los programas necesarios, y en su caso el hardware adicional que se

necesite, se denomina en general sistema SCADA. 

SISTEMAS AUTOMATIZADOS

¿Que es un sistema automatizado? 

La automatización es un sistema donde se trasfieren tareas de producción, realizadas

habitualmente por operadores humanos a un conjunto de elementos tecnológicos.

Objetivos de la automatización

Mejorar la productividad de la empresa, reduciendo los costes de la producción y

mejorando la calidad de la misma.

Mejorar las condiciones de trabajo del personal, suprimiendo los trabajos penosos  e

incrementando la seguridad.

Realizar las operaciones imposibles de controlar intelectual o manualmente.

Mejorar la disponibilidad de los productos, pudiendo proveer las cantidades

necesarias en el momento preciso.

Simplificar el mantenimiento de forma que el operario no requiera grandes

conocimientos para la manipulación del proceso productivo.

Integrar la gestión y producción.

¿Aportación de los PLC, o API, en el proceso automatizado?

Un sistema automatizado es toda máquina o conjunto de máquinas que evoluciona con la

4

mínima intervención humana, respetando unas condiciones de funcionamiento prefijadas.

El sistema automatizado permite:

Aumentar la fiabilidad, el control, la eficacia o productividad y la flexibilidad de un

proceso.

Minimizar tiempos de espera y mejorar la repetitividad de fabricación.

Reducir tiempos de parada.

Incrementar la seguridad.

Conseguir mejor adaptación a contextos especiales: adaptación a entornos y tareas

hostiles (p.e.: entornos corrosivos, húmedos,... y aplicaciones de tipo marino,

espacial, nuclear,…)

Un autómata programable industrial (API) o Programable logic controller (PLC), es un

equipo electrónico, programable en lenguaje no informático, diseñado para controlar en

tiempo real y en ambiente de tipo industrial, procesos secuenciales. 

Un sistema automatizado consta de dos partes principales:

Parte de mando

Parte de operación

5

PARTE DE MANDO

Tecnologías cableadas

Con este tipo de tecnología, el automatismo se realiza interconectando los distintos

elementos que lo integran. Su funcionamiento es establecido por los elementos que lo

componen y por la forma de conectarlos.

Esta fue la primera solución que se utilizo para crear autómatas industriales, pero presenta

varios inconvenientes.

Los dispositivos que se utilizan en las tecnologías cableadas para la realización del

automatismo son:

Relés electromagnéticos.

Módulos lógicos neumáticos.

Tarjetas electrónicas.

Tecnologías programadas

Los avances en el campo de los microprocesadores de los últimos años han favorecido la

generalización de las tecnologías programadas. En la realización de automatismos. Los

equipos realizados para este fin son: 

Los ordenadores

Los autómatas programables

El ordenador, como parte de mando de un automatismo presenta la ventaja de ser altamente

flexible a modificaciones de proceso.

Pero, al mismo tiempo, y debido a su diseño no específico para su entorno industrial, resulta

un elemento frágil para trabajar en entornos de líneas de producción.  

Un autómata programable industrial es un elemento robusto diseñado especialmente para

trabajar en ambientes de talleres, con casi todos los elementos del ordenador.

Detectores y Captadores

Como las personas necesitan de los sentidos para percibir, lo que ocurre en su entorno, los

sistemas automatizados precisan de los transductores para adquirir información de:  

La variación de ciertas magnitudes físicas del sistema.

El estado físico de sus componentes

 Los dispositivos encargados de convertir las magnitudes físicas en magnitudes eléctricas se

6

denominan transductores.

Los transductores se pueden clasificar en función del tipo de señal que transmiten en:

Transductores todos o nada: Suministran uña señal binaria claramente diferenciada.

Los finales de carrera son transductores de este tipo.

Transductores numéricos: Transmiten valores numéricos en forma de combinaciones

binarias. Los encoders son transductores de este tipo.

Transductores analógicos: Suministran una señal continua que es fiel reflejo de la

variación de la magnitud física medida.  

Algunos de los transductores más utilizados son: Final de carrera, fotocélulas, pulsadores,

encoders, etc.

PARTE OPERATIVA

Accionadores

El accionador es el elemento final de control que, en respuesta a la señal de mando que

recibe, actúa sobre la variable o elemento final del proceso. Un accionador transforma la

energía de salida del automatismo en otra útil para el entorno industrial de trabajo. Los

accionadores pueden ser clasificados en eléctricos, neumáticos e hidráulicos.  

¿Partes del sistema Automatizada?

PLC´s.

7

¿Qué es un PLC?

Dispositivo electrónico programable por el usuario, destinado a gobernar máquinas o

procesos lógicos y/o secuenciales

inicialmente surgen para implementar funciones lógicas

Funciones del PLC.

Reemplazar la lógica de relés para el comando de motores, máquinas.

Reemplazar temporizadores y contadores electromecánicos

Controles sencillos de LA y/o LC

Interfaces computador/proceso

Control y comando de tareas repetitivas o peligrosas

Detección de fallas y manejo de alarmas

Regulación de aparatos remotos

 Ventajas:

Menor cableado

Reducción de espacio

Facilidad para mantenimiento y puesta a punto

Flexibilidad de configuración y programación

Reducción de costos

Estructura

8

Entradas

Discretas

Rectificador

Acondicionador de señal (indicador de estado)

Opto aislación

Circuito lógico de entrada

Salidas

Discretas

Circuito lógico de salida

Opto aislación (indicador de estado)

Circuito de conexión

Protección

Operaciones Básicas

Algebra de Boole (AND, OR, NOT)

Operaciones Aritméticas

+, -, *, /, ln, sqr (.), sin.

Comparadores

>, <, =, !=, ...

Control de flujo de programa saltos condicionales, saltos incondicionales, llamado de

subrutinas.

Transferencia de datos dentro de un PLC o entre más de uno

Temporizadores y contadores

Temporizador de inicio demorado

Temporizador de terminación demorada

Temporizador activado por pulso.

PLC’s diseñados para cubrir las necesidades de control de cualquier tipo de máquina.

9

Los principales factores que favorecen la aparición y evolución de los procesos automáticos

son básicamente:

Económicos

Calidad

Seguridad laboral

Por lo tanto, las funciones básicas de la automatización de una máquina o de una instalación

son:

Aumentar la producción

Disminuir costes

Mejorar la calidad del producto acabado

Evitar tareas peligrosas al ser humano

Información en tiempo real del proceso

Campos de aplicación

El PLC por sus especiales características de diseño tiene un campo de aplicación muy

extenso. La constante evolución del hardware y software amplía constantemente este campo

para poder satisfacer las necesidades que se detectan en el espectro de sus posibilidades

reales.

Su utilización se da fundamentalmente en aquellas instalaciones en donde es necesario un

proceso de maniobra, control, señalización, etc., por tanto, su aplicación abarca desde

procesos de fabricación industriales de cualquier tipo a transformaciones industriales,

control de instalaciones, etc.

ESTRUCTURA DE LOS PLC’s

10

Excluyendo a la terminal de programación, todos los demás módulos mencionados los aloja

otro elemento llamado Chasis, el tamaño del chasis lo determina el número de ranuras que

contiene. Además los chasis se pueden conectar entre sí; para entonces tener, un mayor

número de Entradas/Salidas disponibles para un procesador.

La siguiente figura nos muestra el estilo clásico de la estructura modular de los PLC.

Y la siguiente figura muestra como se puede aumentar el número de E/S interconectando los

chasis.

Las características internas de un procesador también son muy variables, pero de manera

general un tipo de procesador se distingue de otro por su capacidad para poder manejar un

mayor número de entradas y/o salidas, o un mayor número de elementos internos (como

temporizadores o contadores), o también la capacidad para trabajar con un mayor número de

operaciones lógicas y matemáticas avanzadas, o también se pueden diferenciar por su

velocidad de procesamiento, su consumo de corriente, la capacidad de manejar módulos

especiales o la capacidad de interconexión con equipos de otras marcas, redes de

comunicación o redes de control.

11

DISPOSITIVOS DE ENTRADA Y SALIDA

El estado actual tanto de entradas y salidas y el efecto que tienen sobre el proceso o sobre la

secuencia del programa, es posible a un gran número de elementos existentes a lo largo del

sistema; estos dispositivos que pueden ser eléctricos, neumáticos, mecánicos, hidráulicos, de

control, etc., proveen de señales eléctricas a los módulos de entrada, o son habilitados por

los módulos de salida, por el momento solo nos concentraremos en los componentes

eléctricos y de control, ya que los otros dispositivos a fin de cuentas son habilitados o

controlados por estos elementos eléctricos o de control.

Aunque en la actualidad existen varios simuladores asistidos por computadora que nos

permiten simular nuestros programas de control, antes de aplicarlos a nuestros sistemas y

corregir las fallas que tengamos durante el diseño, es muy importante que conozcamos cómo

funcionan los elementos que proveen de señales eléctricas a los módulos de entrada de un

PLC y que conozcamos el funcionamiento de los actuadores eléctricos, mecánicos,

hidráulicos o neumáticos que habilitan los módulos de salida.

¿Por qué? Porque cuando entremos a la parte de programación de un PLC, cómo sabremos,

por ejemplo, qué tipo de señal envía un sensor, si no conocemos de qué tipo de sensor

estamos hablando; cómo sabemos cuándo el sensor envía esta señal eléctrica, si no

conocemos qué sistema utiliza para detectar, etc.

Tomemos el siguiente ejemplo, supongamos que en algún renglón de nuestro diagrama de

escalera tenemos las siguientes instrucciones:

12

Y nuestro sensor es normalmente abierto (NA), entonces la salida que habilita a la bobina 01

solo encenderá si el sensor esta detectando algo, pero si nuestro sensor es normalmente

cerrado (NC), entonces la salida permanecerá encendida mientras el sensor esté sin detectar

(es decir, cuando detecta, la salida se apaga). Ahora, si en nuestro renglón tenemos lo

siguiente:

Por la explicación anterior, entendemos entonces la importancia de comprender el principio

de funcionamiento de todos los dispositivos utilizados en un sistema automático, lo cual

también nos ayudará, a diagnosticar más eficazmente los problemas que se nos presenten, de

igual manera nos ayudará a un mejor desarrollo de nuestros programas y proyectos; así

13

entonces, empecemos por estudiar a los SENSORES que por existir una gran variedad de

tipos y aplicaciones, constituyen el principal y más importante dispositivo de entrada.

 MODULOS DE SALIDA Y MODULOS DE ENTRADA.

 Hasta ahora sabemos que los módulos de entrada discretos convierten las señales que

reciben (provenientes de los diferentes dispositivos que utiliza el sistema) a un nivel lógico

apropiado para su uso por el procesador.

Los dispositivos de entrada más comunes son:

Sensores inductivos, capacitivos o fotoeléctricos.

Interruptores selectores.

Finales de carrera.

Interruptores flotadores.

Contactos de relé.

Al igual que los módulos de entrada, los módulos de salida discretos tienen sus puntos de

atención.

Sabemos que estos módulos controlan el estado de un dispositivo, que puede ser activado o

desactivado o ON/OFF y algunos dispositivos de salida típicos son:

Relevadores

Arrancadores de motor

Solenoides

Indicadores

Motores

Cuando un módulo de salida está controlando un dispositivo inductivo y esta conectado en

serie o paralelo a un contacto físico se recomienda el uso de dispositivos supresores de

transitorios de voltaje, así la vida útil de los dispositivos de salida y de los contactos de los

interruptores se prolongara.

En la siguiente figura podemos observar el estado de los led´s del módulo de acuerdo a la

entrada que este presente.

14

Luego el PROCESADOR ejecuta el archivo de programa y ACTUALIZA las salidas, y al

igual que en los módulos de entrada, en los módulos de salida también existen led´s

indicadores de estado, que nos muestran que salida esta activa.

Cuando en nuestro proceso existen variables físicas por controlar, como temperatura,

presión o flujo, requerimos del manejo de señales ANALÓGICAS, y por lo tanto también de

módulos de entrada y/o salida que puedan manejar este tipo de señales. Los rangos de las

señales mas utilizadas por estos módulos son:

En corriente de 4 mA a 20 mA.

En voltaje de 0Vcc a 5Vcc y de 0Vcc a 10Vcc

Si vamos a manejar señales analógicas y a utilizar este tipo de módulos, tenemos que

entender claramente los siguientes puntos:

Mediante la medición de variables físicas continuas, los valores analógicos hacen

referencia a la representación de cantidades numéricas.

Durante el proceso de conversión ANALÓGICO/DIGITAL (A/D), se genera un

valor DIGITAL cuya MAGNITUD es proporcional a la MAGNITUD

INSTANTÁNEA de la señal analógica.

15

Durante el proceso de conversión DIGITAL/ANALÓGICO (D/A), se genera una

señal de tipo ANALÓGICO, cuya MAGNITUD INSTANTÁNEA es proporcional a

la MAGNITUD de un valor DIGITAL.

Conectando correctamente estos módulos, obtendremos su máximo rendimiento, aunque la

mayoría de estos módulos tienen integrados filtros digitales que reducen el ruido eléctrico,

debido a que existen muchísimos ambientes y aplicaciones, este ruido no es eliminado

completamente; es por eso que cada fabricante recomienda seguir diferentes puntos para la

instalación de estos equipos; por ejemplo instalar el sistema en un ambiente clasificado de

acuerdo a NEMA, o el uso de cables de determinado tipo, etcétera.

Todos estos módulos así como la mayoría de los dispositivos o hardware que se utiliza en

proyectos de automatización se montan sobre riel DIN.

En la siguiente ilustración observamos diferentes dispositivos montados sobre rieles

normalizados DIN.

16

SENSORES

¿Qué es un sensor?

Un sensor o captador, como prefiera llamársele, no es más que un dispositivo diseñado para

recibir información de una magnitud del exterior y transformarla en otra magnitud,

normalmente eléctrica, que seamos capaces de cuantificar y manipular.

Normalmente estos dispositivos se encuentran realizados mediante la utilización de

componentes pasivos (resistencias variables, PTC, NTC, LDR, etc. todos aquellos

componentes que varían su magnitud en función de alguna variable), y la utilización de

componentes activos.

Pero el tema constructivo de los captadores lo dejaremos a un lado, ya que no es el tema que

nos ocupa, más adelante incluiremos en el WEB SITE algún diseño en particular de algún

tipo de sensor.

CALIBRACIÓN

Debe de ser fácil de calibrar y no debe de necesitar una recalibración frecuente. El término

desviación se aplica con frecuencia para indicar la pérdida gradual de exactitud del sensor

que se produce con el tiempo y el uso, lo cual hace necesaria su recalibración.

RANGO DE FUNCIONAMIENTO

El sensor debe de tener un rango de funcionamiento amplio y debe de ser preciso y exacto

en todo este rango, sabemos que el rango expresa los límites inferior y superior del

17

instrumento, y muchos de estos, sobretodo los industriales, permiten definir sub rangos. El

rango de trabajo mejora resolución pero no necesariamente la sensibilidad.

CONFIABILIDAD

Debe de tener una alta confiabilidad, es decir, no debe de estar sujeto a fallos frecuentes

durante su funcionamiento.

COSTO Y FACILIDAD DE OPERACIÓN

El costo para instalar manejar y comprar nuestro sensor debe de adecuarse a nuestro

presupuesto, y lo ideal sería que la instalación y el manejo de estos dispositivos no necesiten

de personal altamente calificado.

Aunque es un poco complicado realizar una clasificación única, debido a la gran cantidad de

sensores que existen actualmente, las siguientes son las clasificaciones más generales y

comunes.

SENSOR CAPACITIVO.-

Los sensores capacitivos son una clase especial de sensores que sirven para detectar

materiales no metálicos. Son de gran utilización en la industria, tanto para aplicaciones de

posicionamiento como para detectar la presencia de objetos no metálicos en un determinado

contexto (control de presencia o de ausencia, detección de paso, de atasco, de

posicionamiento, de codificación y de conteo).

CONTACTOR

¿Que es un contactor?

El contactor es un interruptor accionado a distancia por medio de un electroimán.

18

¿Para que sirve?

Un contactor es un dispositivo con capacidad de cortar la corriente eléctrica de un receptor o

instalación con la posibilidad de ser accionado a distancia, que tiene dos posiciones de

funcionamiento: una estable o de reposo, cuando no recibe acción alguna por parte del

circuito de mando, y otra inestable, cuando actúa dicha acción. Este tipo de funcionamiento

se llama de "todo o nada".

Clases de Contactores

Contactores electromagnéticos.-Su accionamiento se realiza a través de un

electroimán.

Contactores electromecánicos.- Se accionan con ayuda de medios mecánicos.

Contactores neumáticos.- Se accionan mediante la presión de un gas.

Contactores hidráulicos. -Se accionan por la presión de un líquido.

Detectores

Los detectores de proximidad inductivos son capaces de sustituir fácilmente a los

interruptores mecánicos de final de carrera, aunque sus aplicaciones y su montaje exigen

ciertos conocimientos técnicos.

Por otro lado, la teoría y las aplicaciones prácticas de los detectores de proximidad

capacitivos son mucho más complicadas, debiéndose tener en cuenta muchas diferencias

más. Los fallos de conmutación pueden producirse especialmente por humedad en la

superficie activa; los detectores de proximidad capacitivos funcionan con un oscilador, pero

este no está activo constantemente.

Relé

Los relés son elementos constructivos que conmutan y controlan con poca energía. Los relés

son utilizados principalmente para el procesamiento de señales. Un relé puede ser descrito

como un conmutador de rendimiento definido y accionado electromagnéticamente.

19

Electroválvula

Una electroválvula es un dispositivo diseñado para controlar el flujo de un fluido a través

de un conducto como puede ser una tubería.

No se debe confundir la electroválvula con válvulas motorizadas, que son aquellas en las

que un motor acciona el cuerpo de la válvula.

El mando electromagnético de una válvula se utiliza cuando la señal procede de un final de

carrera eléctrico, de un presóstato o de un dispositivo eléctrico. A través de este tipo de

mando la señal eléctrica es transformada en una señal neumática destinada a accionar el

mecanismo de cierre o apertura de las distintas vías de las válvulas.

Pueden ser de asiento o de corredera indistintamente y, también, de mando directo o

indirecto, o servopilotadas.

RELÉS TEMPORIZADORES

Este tipo de relés tienen la función de desconectar o conectar contactos en un circuito

acoplados detrás de los interruptores normalmente cerrados o abiertos. Estos relés efectúan

dicha conexión o desconexión después de un tiempo determinado y ajustable.

20

Pulsadores

Para que una máquina o equipo se ponga en marcha, es necesario contar con un elemento

que emita una señal. Tal elemento puede ser un pulsador que ocupa una posición de

conmutación determinada mientras que es activado.

Interruptor normalmente abierto.

Interruptor normalmente abierto. Accionado por presión manual,

Interruptor normalmente cerrado; Accionado por presión manual Con enclavamiento.

5. DESARROLLO

5.1 Estudio de prefactibilidad

5.2 Costos

6. DESARROLLO DE ORDEN TECNICO

7. CONCLUSIONES

8. RECOMENDACIONES

21

9. BIBLIOGRAFIA

10. LINCOGRAFIA

22