Carga y descarga de un depósito inteligente a través

CARGA Y DESCARGA DE UN DEPÓSITO INTELIGENTE A TRAVÉS DE UN
MONTACARGAS AUTOMÁTICO
Jorge Martín Fernandez
Facultad Regional Villa María de la Universidad Tecnológica Nacional – Especialidad de Ingeniería
Electrónica - Tecnología Electrónica – Av. Universidad 450 – 5900 Villa María <[email protected]>
Resumen
Con el presente trabajo se pretende automatizar la carga y descarga de los depósitos de una
empresa. Para esto se necesitó construir un montacargas automático que sea capaz de cargar y
descargar un depósito inteligente. El montacargas funciona de la siguiente manera; cuando se
quiere llevar determinado producto a los depósitos, se le debe indicar al montacargas automático,
por medio de dos botones que este posee, que tipo de producto tiene que llevar y la cantidad, una
vez que es cargado con los productos se dirige a los depósitos. Cuando llega a estos le trasmite a
los depósitos inteligentes la cantidad y tipo de producto que lleva, la transmisión la realiza por
medio de un enlace infrarrojo. Una vez que el controlador de los depósitos inteligentes recibe la
cantidad y tipo de producto que el montacargas automático quiere descargar, busca en cual de los
depósitos se encuentra almacenado ese tipo de producto; luego analiza si la cantidad que se
quiere descargar más la que ya esta almacenada no supera el máximo de productos que se
pueden almacenar en cada depósito. Si se supera el máximo se busca otro depósito para poder
descargar el excedente de productos. El controlador de los depósitos por último tiene la tarea de
indicarle al montacargas automático en cual ó en cuales depósitos debe descargar los productos.
Una vez que el montacargas recibe la indicación del controlador se dirige al ó a los depósitos
seleccionados y descarga los productos que transporta. Para confirmar que los productos son
realmente cargados o descargados, estos son contados por los depósitos inteligentes y por el
montacargas automático.
Con este prototipo funcionando en una empresa se conseguirá que la carga y descarga de los
depósitos se realicen en forma continua y siempre de la misma manera, también por medio de los
depósitos inteligentes se podrá llevar un conteo de la cantidad y tipo de productos que existen en
cada uno de estos, lo cual favorece a una mejor productividad.
Para poder establecer la viabilidad del proyecto se construyó un prototipo a escala del
montacargas automático y de los depósitos inteligentes.
Introducción
Toda empresa en la actualidad busca producir más unidades de productos en el mismo o menor
tiempo, esto se consigue automatizando líneas enteras de producción, automatizando maquinas
convencionales, con una buena organización de la producción, con una buena distribución de
tareas para el personal o realizando todas las tareas de una empresa en forma continua y siempre
de la misma manera.
En toda empresa una vez que el producto esta terminado debe ser almacenado en los depósitos
hasta que este sea puesto en el mercado. Para que sea llevado a los depósitos se necesita, en la
mayoría de las empresas, que una o más personas carguen los productos en un montacargas y
los trasladen hasta el lugar en donde se encuentran los depósitos, una vez que llegan a estos,
deben buscar en que depósito se encuentra almacenado el mismo tipo de producto que quiero
almacenar, cuando encuentran determinado depósito pueden descargar los productos. Luego
deben tomar nota de los productos que fueron descargados para saber la cantidad que hay en
cada depósito. Cuando se va a poner determinado tipo de producto en el mercado se necesita
descargar los depósitos. Para esto se precisa de una o más personas que carguen los productos
en un montacargas y los trasladen hasta el lugar de partida. Luego estas personas deben tomar
nota de la cantidad y tipo de productos que descargaron para saber el stock de cada depósito.
Como se observa se necesita de por lo menos dos personas que se encarguen de cargar y
descargar los depósitos, lo cual representa una disminución del personal de producción. Como lo
que se busca es aumentar la productividad de una empresa para solucionar este problema se
opto por diseñar y construir un prototipo a escala de un montacargas automático y depósitos
inteligentes, el montacargas automático se ocupa de cargar o descargar los productos en los
depósitos, el o los depósitos inteligentes se encargan de contar todo lo que entra o sale de estos,
para así poder saber la cantidad de productos que se encuentran almacenados en cada uno de
estos. Con este sistema se consigue que la carga y descarga de depósitos sea realizada en forma
continua, siempre de la misma manera y automáticamente.
Descripción del montacargas automático
En el siguiente esquema se muestra el prototipo a escala del montacargas automático y de los
depósitos inteligentes:
Depósitos
Inteligentes
Dep. Nº 1
Dep. Nº 2
Dep. Nº 3
Montacargas
Automático
(Parte móvil)
Figura Nº 1: Esquema de la ubicación del montacargas automático y de los depósitos inteligentes.
El montacargas automático debe realizar las siguientes funciones ante una carga o descarga de
depósitos:
1.
Desplazarse hasta encontrar la unidad de control: mediante dos pulsadores que se
encuentran en el montacargas, se le debe informar a este que operación quiero realizar y también
sobre la cantidad y tipo de producto que quiero transportar. Una vez terminado este proceso el
montacargas automático se desplaza hasta los depósitos inteligentes. Un emisor de onda infrarroja
ubicado en los depósitos le indica al montacargas que ha llegado a su destino para que este se
detenga.
2.
Comunicarle a la unidad de control la operación que va realizar (carga o descarga),
la cantidad de producto y el tipo: el montacargas automático puede realizar una carga o
descarga de los depósitos, también puede transportar tres tipos de productos que pueden ser el
tipo A, B o C. Por medio de un enlace infrarrojo el montacargas le trasmite un dato a la unidad de
control de los depósitos, el dato es de 8 bits y según sea este le indica al controlador de los
depósitos la operación que se va a realizar, el tipo y la cantidad de productos.
3.
Desplazarse hasta el ó los depósitos en donde se producirá la carga o la descarga:
para esto la unidad de control de los depósitos activa un emisor de onda infrarroja o diodo emisor
de luz infrarroja ubicado en el depósito en donde quiero realizar la operación, cuando el
montacargas automático por medio de su receptor infrarrojo detecta esta onda, detiene el motor.
Si la carga ó descarga no se ha realizado en su totalidad en ese depósito, el montacargas sigue
desplazándose hasta encontrarse con otro depósito que este disponible, una vez que la operación
es realizada completamente, el montacargas vuelve hasta el punto de partida.
El tipo de producto, la cantidad y la operación que se quiere realizar se visualizan en un display de
siete segmentos cátodo común.
Arquitectura de la electrónica presente en el montacargas.
Driver y
motor de
desplazamie
nto
Controlador
Driver y
motor de
carga y
descarga.
Contador de
objetos
Trasmisor y
receptor IR
Figura Nº 2: Diagrama en bloques de las partes principales del montacargas.
•
Controlador: esta compuesto por un microcontrolador de la familia de Microchip (PIC), el
chip utilizado fue el 16F873. Este recibe la cantidad de producto, el tipo y la operación que se
quiere realizar (carga o descarga), mediante la lectura del estado de dos pulsadores. Luego
desplaza al montacargas hasta llegar a la unidad de control de depósitos en donde le trasmite un
dato. Con este dato le esta diciendo que operación quiere realizar, la cantidad y tipo de producto.
Espera hasta que el dato es procesado por la unidad de control y luego se dirige hacia el depósito
en donde debe hacer la carga o la descarga.
•
Driver y motor de desplazamiento: debido a que las señales de control del
microcontrolador (PIC) suministran baja corriente (baja potencia), es necesario utilizar un driver.
Este tiene la función de amplificar las señales de control, parar poder manejar el motor. El driver
utilizado es el integrado L293B que esta compuesto por cuatros operacionales colocados en
configuración puente H, el motor utilizado para el prototipo es de corriente continua, su potencia
es muy baja.
•
Driver y motor de carga y descarga: para cargar o descargar los productos se utilizo un
motor paso a paso, el driver que se utilizó para controlar a este es el BA12003B. A través de un
transductor de movimiento se consiguió que el motor paso a paso produzca el desplazamiento
necesario para que se realice la carga o descarga de productos.
•
Contador de objetos: se encarga de contar los productos que se cargan o se descargan
del montacargas.
Esta compuesto por un diodo emisor de luz infrarroja (IRED) y un fototransistor, enfrentados entre
si, cuando un objeto se coloca entre estos, el enlace IR se interrumpe indicándole al controlador
que un producto ha sido cargado o descargado.
•
Trasmisor y receptor IR: este bloque se encarga de trasmitir un dato a la unidad de
control de depósitos, y recibir la posición en la cual debe realizar la operación (carga o descarga).
Descripción de los depósitos inteligentes
Los depósitos inteligentes están compuestos por los depósitos físicos y por la unidad de control de
los depósitos, las tareas que tiene la unidad de control son:
1.
Aguardar una transmisión de datos ó la modificación de algún depósito: la unidad de
control aguarda la llegada de un dato, para esto el microcontrolador que la controla lee
constantemente el estado del receptor infrarrojo. También espera si no se desea modificar algún
depósito, para esto lee el estado de uno de los pulsadores. Cuando este pulsador es presionado
el microcontrolador deja de leer el receptor y se somete a la modificación o lectura de la cantidad y
tipo de producto que hay en cada depósito. Una vez que se termina la modificación o lectura de
los depósitos, el microcontrolador vuelve a leer el receptor infrarrojo.
2.
Recibir el dato que le manda la unidad de ejecución: por medio de un enlace IR la
unidad de control recibe el dato de 8 bits enviado por el montacargas.
3.
Procesar la información: una vez que recibió el dato, lo descompone para obtener toda la
información necesaria (operación, tipo y cantidad de producto).
4.
Contar la cantidad de producto que entra o sale: mediante un contador de objetos,
realiza el conteo en cada depósito de la cantidad de productos que intervienen en la carga o
descarga para saber cuando termina la misma.
Arquitectura de la electrónica presente en los depósitos inteligentes.
Contador de
objetos y trasmisor
IR del Dep. Nº 1
Controlador
Contador de
objetos y trasmisor
IR del Dep. Nº 2
Contador de
objetos y trasmisor
IR del Dep. Nº 3
Receptor IR
Figura Nº 3: Diagrama en bloques de las partes principales de los depósitos inteligentes.
•
Controlador: esta compuesto por un microcontrolador de la familia de Microchip (PIC), el
chip utilizado fue el 16F873. Se eligió este por la gran cantidad de entradas/salidas que posee y
también porque tiene una memoria EEPROM incorporada, esta nos sirve para que cuando se
corta la alimentación del dispositivo no pierda la cantidad y tipo de productos que hay en cada
depósito.
El controlador tiene cuatro pulsadores que utiliza para guardar y leer, la cantidad y tipo de
productos que encuentran almacenados en los depósitos. Mediante la activación de un diodo
emisor de luz infrarroja el controlador le informa al montacargas que ya esta en la posición
adecuada para realizar la transmisión, esto se debe hacer porque los trasmisores son
direccionales y cuando el ángulo de recepción no es muy grande, se debe tratar de conseguir un
buen direccionamiento para no tener problemas con el enlace infrarrojo. Con dos LED rojos el
controlador indica si hubo errores en la carga ó descarga de los depósitos ó si la unidad de control
esta recibiendo el dato.
Una vez que el controlador recibe el dato, lo procesa para obtener la información necesaria
(operación, tipo y cantidad de productos). Luego el controlador debe analizar la información y en
base a la cantidad y tipo de producto que hay en cada depósito, debe determinar en cual recinto
se va a realizar la operación (carga ó descarga). En el depósito seleccionado se encenderá un
diodo emisor de luz IR para que el montacargas se posicione justo en frente de este y realice la
carga o descarga. Por último el controlador indicará, por medio de un display de siete segmentos
cátodo común, la operación que se quiere realizar (C = Carga ó D = descarga), el tipo de producto
(A, B ó C) y la cantidad (0…9).
•
Depósito Nº 1, 2, 3: en cada depósito se encuentra un circuito contador de objetos como el
que se describió anteriormente para el montacargas y un circuito indicador de posición que tiene
la función de activar un diodo emisor de luz IR (trasmisor IR) para que el receptor del montacargas
detecte que ha llegado al depósito seleccionado por la unidad de control.
•
Receptor IR: como se mencionó anteriormente el receptor esta compuesto por varios
fototransistores, la razón por la que se usa varios fototransistores es para aumentar la superficie
de recepción y con esto conseguir tener un buen enlace IR.
Conclusiones
En base al funcionamiento del sistema automático de carga y descarga de depósitos se puede
concluir que el empleo de este logrará que el trabajo se realice siempre de la misma manera y en
forma continua. También no se necesitará disponer de dos personas que se ocupen de la carga y
descarga de los depósitos.
Bibliografía
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José María Angula, Ignacio Angulo Martínez “Microcontroladores PIC”, editorial McGrawHill/Interamericana de España.
Electro-Optics Handbook por RCA, Technical Series.
Franz Moeller, Friedrich Wolff “Electrotecnia General Aplicada”, editorial Labor S.A.