sistema de control de procesos y sistema andon del área de piezas

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UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR
Decanato de Estudios Profesionales
Coordinación de Ingeniería Electrónica
SISTEMA DE CONTROL DE PROCESOS Y SISTEMA ANDON
DEL ÁREA DE PIEZAS PLÁSTICAS DE GENERAL MOTORS
VENEZOLANA, C. A.
Por
Laura Gabriela Patiño Colina
Sartenejas, Septiembre 2007
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UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR
Decanato de Estudios Profesionales
Coordinación de Ingeniería Electrónica
SISTEMA DE CONTROL DE PROCESOS Y SISTEMA ANDON
DEL ÁREA DE PIEZAS PLÁSTICAS DE GENERAL MOTORS
VENEZOLANA, C. A.
Por
Laura Gabriela Patiño Colina
Realizado con la Asesoría de
William Colmenares
Ingeniero Lewis Patiño
Informe final de Cursos de Cooperación Técnica y Desarrollo Social
Presentado ante la Ilustre Universidad Simón Bolívar
como requisito parcial para optar al título de Ingeniero Electrónico
Sartenejas, Septiembre 2007
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UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR
Decanato de Estudios Profesionales
Coordinación de Ingeniería Electrónica
Sistema de control de procesos y sistema de andon del área de piezas plásticas de
General Motors Venezolana, C. A.
PROYECTO DE GRADO presentado por
Laura Gabriela Patiño Colina
Carnet Nº: 0134256
REALIZADO CON LA ASESORIA DE William Colmenares
RESUMEN
El siguiente libro de pasantía muestra el diseño de un sistema de control y el de un sistema
Andon para el área de pintado de piezas plásticas en la empresa General Motors Venezolana
C.A. El Andon es un sistema visual y de sonido que permite alertar sobre problemas ocurridos
en la producción en tiempo real. El sistema de control permite monitorear las variables que
intervienen el proceso para asegurar mantener
producción.
las condiciones adecuadas durante la
La información tanto del Andon como del sistema de control
podrá ser
visualizada en un computador ubicado para tal fin y podrán guardarse reportes de los eventos
sucedidos.
El desarrollo de la pasantía incluyó estudio de las variables a monitorear, escogencia de
equipos y definición de las características de los dispositivos a utilizar, así como la ubicación
de los mismos en el área de producción y las redes de comunicación a utilizar.
PALABRAS CLAVES
Sistema Andon, Sistema de Control, PLC, redes de comunicación, base de datos.
Aprobado con mención: _______
Postulado para el premio: _______
Sartenejas, Septiembre 2007
4
DEDICATORA
En el transcurrir del tiempo y a lo largo de esta carrera, siempre conté con el apoyo de
mi familia, en especial mi mamá y mi papá quienes estuvieron siempre para darme apoyo en
los momentos más difíciles y críticos.
5
AGRADECIMIENTOS
A Dios, por todo lo que me ha otorgado.
A mi familia por brindarme las oportunidades, especialmente mi hermano Lewis, por las
facilidades que he tenido y el carácter que he forjado. Por saber aceptar mis arranques y
locuras productos de la vida tan rápida con que se vive en la propia universidad. Sin su apoyo
habría sido imposible.
A Leydy Molina, Liliana López y Adrián Aguirre, por brindarme su amistad desinteresada.
A Juan García y Fernando Campos, por los conocimientos aportados basados en sus
experiencias y la mejor disposición para el desarrollo exitoso de mis pasantías.
A todos aquellos que de una u otra manera me ayudaron a lo largo de esta experiencia. Y que
colocaron su grano de arena para que todo me saliera bien y para hacerme sentir en casa.
¡A todos ustedes Muchas Gracias!
6
INDICE GENERAL
GLOSARIO..............................................................................................................................14
CAPÍTULO I: INTRODUCCIÓN .........................................................................................15
CAPÍTULO II: LA EMPRESA .............................................................................................17
2.1
Reseña histórica.............................................................................................................17
2.2 Visión ..................................................................................................................................18
2.3 Misión..................................................................................................................................18
2.4
Valores...........................................................................................................................19
2.5
Valores culturales ..........................................................................................................20
2.6
Políticas de la empresa ..................................................................................................21
2.6.1
Política de calidad..................................................................................................21
2.6.2
Política ambiental ..................................................................................................21
2.6.3
Política de seguridad..............................................................................................22
2.6.4
Absolutos de seguridad..........................................................................................22
2.7 Organigrama de General Motors Venezolana .....................................................................23
2.8 Organización y características del departamento donde se realizó la pasantía ...................23
2.8 Organigrama del departamento de manufactura..................................................................25
CAPITULO III: JUSTIFICACIÓN, OBJETIVOS, ALCANCES Y LIMITACIONES ..26
3.1
Justificación del proyecto ..............................................................................................26
3.2
Objetivos generales y específicos..................................................................................26
3.3
3.2.1
General: .................................................................................................................26
3.2.2
Específicos:............................................................................................................27
Alcance de la investigación y limitaciones....................................................................27
CAPITULO IV: FUNDAMENTOS TEÓRICOS.................................................................28
4.1
Definición de proceso....................................................................................................28
4.2
Sistema de control de procesos......................................................................................28
4.2.1
Clasificación de los sistemas de control según su comportamiento......................28
7
4.2.1.1
Sistema de control de lazo abierto.............................................................28
4.2.1.2
Sistema de control de lazo cerrado ............................................................29
4.2.2
Características de un sistema de control................................................................29
4.2.2.1
Señal de corriente de entrada.....................................................................29
4.2.2.2
Señal de corriente de salida .......................................................................29
4.2.2.3
Variable manipulada..................................................................................29
4.2.2.4
Variable controlada....................................................................................29
4.2.2.5
Conversión.................................................................................................29
4.2.2.6
Variaciones externas..................................................................................30
4.2.2.7
Fuente de energía.......................................................................................30
4.2.2.8
Retroalimentación......................................................................................30
4.3 Control automático .............................................................................................................30
4.3.1 Actuadores y preactuadores........................................................................................32
4.3.1.1
Concepto de actuador. ...............................................................................32
4.3.1.2
Concepto de preactuador ...........................................................................32
4.3.1.3
Clasificación de actuadores .......................................................................33
4.3.2
Sensores .................................................................................................................33
4.3.2.1
Tipos de sensores.......................................................................................34
4.4
Control en lazo abierto y en lazo cerrado. .....................................................................35
4.5
Sistema andon................................................................................................................36
4.6
4.5.1
Lo que hace un qué sistema de andon: ..................................................................37
4.5.2
Lo que un sistema andon no hace:.........................................................................37
4.5.3
Ventajas de andon..................................................................................................37
Controlador lógico programable....................................................................................37
4.6.1
4.7
Estructura y funcionamiento del autómata ............................................................38
Topología de red............................................................................................................44
4.7.1
Topologías físicas ..................................................................................................45
4.7.2
Topologías lógicas.................................................................................................45
4.8
Arquitectura de comunicación.......................................................................................46
4.9
Alternativas de redes para brindar soluciones ...............................................................47
4.9.1
Red Ethernet ..........................................................................................................47
8
4.9.2
4.10
Red DeviceNet.......................................................................................................48
RSView32......................................................................................................................49
CAPITULO V: MARCO METODOLÓGICO.....................................................................51
5.1
Nivel de investigación ...................................................................................................51
5.2
Diseño de investigación.................................................................................................51
5.3
Sistema andon................................................................................................................52
5.4
5.5
5.3.1
Identificación zonas o estaciones de trabajo: ........................................................53
5.3.2
Determinación de las condiciones que deben ser medidas:...................................53
5.3.3
Definición de la ubicación de los puntos de llamada y visualización ...................53
5.3.4
Escogencia de los equipos, los protocolos de comunicación y el software...........53
Sistema de control del proceso de pintado de piezas plásticas......................................53
5.4.1
Identificación de los puntos de medición de las variables del proceso .................54
5.4.2
Identificar dispositivos de medición y control ......................................................54
5.4.3
Escogencia de equipos, protocolos y software para el proyecto ...........................54
Fase de documentación..................................................................................................54
CAPITULO VI: SISTEMA ANDON Y SISTEMA DE CONTROL ..................................56
6.1
6.2
Descripción del proceso productivo del pintado de piezas plásticas.............................56
6.1.1
Limpieza ................................................................................................................56
6.1.2
Promotor de adhesión ............................................................................................56
6.1.3
Aplicación de base.................................................................................................56
6.1.4
Aplicación de clear ................................................................................................57
6.1.5
Oreo – Flash Off ....................................................................................................57
6.1.6
Horneado/Curado ..................................................................................................57
6.1.7
Revisión de acabado ..............................................................................................58
Sistema de control .........................................................................................................59
6.2.1
Requerimientos generales del sistema de control..................................................59
6.2.2
Requisitos para la instalación del sistema de control ............................................59
6.2.3
Alcance ..................................................................................................................60
6.2.4
Propósito del sistema de control............................................................................60
9
6.2.5
Componentes del sistema de control .....................................................................60
6.2.6
Funcionamiento del sistema ..................................................................................60
6.2.7
Parámetros de implementación del sistema de control..........................................61
6.2.7.1
Conveyor ...................................................................................................61
6.2.7.2
Casa de aire................................................................................................62
6.2.7.3 Cabina de pintura...............................................................................................64
6.2.7.4
Fosa de la cabina........................................................................................66
6.2.7.5
Flash Off ....................................................................................................67
6.2.7.6
Horno zona 1 (Radiación)..........................................................................68
6.2.7.7
Horno zona 2 y zona 3 (Convección) ........................................................69
6.2.7.8
Túnel de enfriamiento................................................................................71
6.2.7.9
Sala de mezcla ...........................................................................................72
6.2.8
Comunicaciones ....................................................................................................73
6.2.9
Parámetros de programación .................................................................................74
6.2.9.1
Archivo de interfase y archivo de datos: ...................................................74
6.2.10 Características de los dispositivos .........................................................................74
6.2.10.1
Sensores:....................................................................................................74
6.2.10.2
Variadores de frecuencia: ..........................................................................74
6.2.10.3
PLC............................................................................................................74
6.2.10.4
Computador personal (PC) ........................................................................75
6.2.11 Tablas de entradas y salidas del sistema................................................................76
6.3
Sistema andon................................................................................................................79
6.3.1
Requerimientos básicos del sistema andon piezas plásticas:.................................79
6.3.2
Requisitos para instalar el sistema andon ..............................................................79
6.3.3
Propósito del sistema andon ..................................................................................80
6.3.4
Componentes del sistema andon de piezas plásticas .............................................80
6.3.5
Lógica del sistema .................................................................................................80
6.3.6
Funcionamiento del sistema ..................................................................................81
6.3.6.1
Caso 1: Reporte y solución del problema..................................................82
6.3.6.2
Caso 2: Reporte y NO solución del problema ...........................................82
6.3.6.3
Caso 3: Llamada de mantenimiento ..........................................................82
10
6.3.6.4
Caso 4: Llamada de materiales..................................................................82
6.3.6.5
Caso 5: Parada de emergencia ...................................................................83
6.3.7
Objetivos de las luces, melodías y caja de luces. ..................................................83
6.3.8
Comunicaciones ....................................................................................................83
6.3.9
Parámetros para la programación ..........................................................................85
6.3.9.1
Reportes en RS View 32............................................................................85
6.3.9.2
Eventos del sistema andon........................................................................86
6.3.10 Características de los dispositivos .........................................................................90
6.3.10.1
Botoneras y sensores .................................................................................90
6.3.10.2
Caja de luces..............................................................................................90
6.3.10.3
Opteleras....................................................................................................91
6.3.10.4
Alarmas y melodías ...................................................................................92
6.3.10.5
Sensores para parada de línea en fps .........................................................93
6.3.10.6
Computador personal (PC) ........................................................................93
6.3.10.7
PLC............................................................................................................93
6.3.11 Características para el funcionamiento eficiente del sistema andon. ....................93
6.3.12 Problemas por los cuales se puede activar el sistema andon.................................94
6.4 Ubicación de los dispositivos del sistema andon y del sistema del control ........................94
6.5 Análisis de costo..................................................................................................................96
CAPITULO VII .......................................................................................................................98
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ....................................................................98
Apéndice A .............................................................................................................................100
Apéndice B .............................................................................................................................102
Apéndice C .............................................................................................................................104
Apéndice D .............................................................................................................................105
Apéndice E .............................................................................................................................106
REFERENCIAS BIBLOGRÁFICAS…………………......………………………………107
11
INDICE DE FIGURAS
Figura 2.1: Símbolo de calidad…………………………………………………….………...21
Figura 2.2: Símbolo de ambiente………………………………………………….…………21
Figura 2.3: Símbolo de seguridad……………………………………………….…………...22
Figura 2.4: Organigrama de la empresa…………….………………………….…………….23
Figura 2.5: Organigrama del departamento……….…………………………………………25
Figura 4.1: Estructura del sistema automatizado….………………………….……………..31
Figura 4.2: Lazo abierto………… ………………….………………………………………36
Figura 4.3: Arquitectura del PLC…………………………………………………….……...38
Figura 4.4: Ejemplo RsView32……………...………………………………………………50
Figura 5.1: Clasificación del nivel de investigación….…………….………………….…….51
Figura 5.2: Clasificación del diseño de la investigación….………...……………………….52
Figura 6.1: Parte del proceso de pintado de piezas plásticas….…..………………………...57
Figura 6.2: Salida de las piezas del horno………………………………………………….. 58
Figura 6.3: Revisión de las piezas plásticas…………………………..……………………..59
Figura 6.4: Conveyor a la entrada de la cabina………………………….…….……………..61
Figura 6.5: Vista de la casa de aire…………………………………………..………………63
Figura 6.6: Salida de los extractores………………………………………………………...64
Figura 6.7: Vista cabina de pint ura………………………………………………...…….....65
Figura 6.8: Zona flash off a la entrada del horno... ……………………………………...….67
Figura 6.9: Horno zona de radiación………………………………………………...…...….68
Figura 6.10: Horno zona de convección…………………………….……………………….70
Figura 6.11: Túnel de enfriamiento………………………………………………………….71
Figura 6.12: Diagrama de conexión del sistema de control…………………………………73
Figura 6.13: Módulo escáner devicenet……………………………………………………..75
Figura 6.14: Diagrama de flujo: lógica andon………………………………………….........81
Figura 6.15: Diagrama de conexión sistema andon. Opción 1……………………………...84
Figura 6.16: Diagrama de conexión sistema andon. Opción 2……………………………...84
Figura 6.17: Ejemplo pantalla de visualización del sistema andon……………………….…86
Figura 6.18: Tipos de accionamiento del sistema andon………………………………….…90
12
Figura 6.19: Caja de luces y opteleras del sistema andon…………………………………....92
Figura 6.20: Layout con zonas del área de piezas plásticas………………………….………94
Figura 6.21: Sensores para el llamado del sistema andon……………………………….…...95
Figura 6.22: Material metálico para accionamiento de sensor…………………….…..……..96
13
INDICE DE TABLAS
Tabla 4.1: Tecnologías Ethernet……………………………………………………………...49
Tabla 6.1: Entradas del sistema de control…...………………………………………………78
Tabla 6.2: Salidas del sistema de control……………………………………………………..79
Tabla 6.3: Luces, eventos y melodías….……………………………………………………..93
Tabla 6.4: Distribución de zonas área de piezas plásticas…………………...……………….95
14
GLOSARIO
DDRAM
Abreviación de Double Data Synchronous-Rate DRAM, también
conocido como DDR-SDRAM
FPS
Pies por segundos (feet per second)
FSP
Posición de parada fija (Fixed Stop Position)
HMI
Interfaz humano máquina (Interface human machine).
I/O
Entradas/Salidas (inputs/outputs).
LAN
Red de área local (Local area network)
LET
Lider del equipo de trabajo
MB
Mega byte
MET
Miembro del equipo de trabajo
MHz
Mega Hertz
MS
Metros por segundo
PC
Computador Personal (personal computer)
PLC
Controlador Lógico Programable (Programmer Logic Controller)
PS/2
Puerto para conectar teclados y ratones (IBM Personal System/2)
RAM
Memoria de acceso aleatorio (Random Access Memory)
ROM
Memoria de solo lectura (Read only memory)
RPM
Revoluciones por minuto
RS232
Puerto de comunicación serial
RS485
Puerto de comunicación serial
RTU
Unidad de Terminal remota
SCADA
Control supervisor y adquisición de datos (Supervisory control and data
acquisistion)
SVGA
Arreglo de gráficos de super video (Super Video Graphics Array)
TCP/IP
Protocolo de control de transmisión (transmission control protocol) /
protocolo de Internet (Internet protocol)
UPH
Unidad por hora (Unit per hour)
USB
Bus serial universal (Universal serial bus)
WAN
Red de área amplia (Wide area network)
%H.R
Porcentaje de Humedad Relativa (unidad de humedad).
15
CAPÍTULO I
INTRODUCCIÓN
General Motors Venezolana C.A (GMV), es una empresa encargada del ensamblaje de
vehículos locales, así como también de la distribución y venta de dichos vehículos tanto a
nivel nacional como internacional.
Desde que ensambló su primera camioneta Pick Up con manos venezolanas en la planta
Antímano en Caracas, un 16 de septiembre de 1948, se ha encargado de ensamblar carros de
primera calidad, logrando dejar una huella indeleble en el sector industrial del país.
En la actualidad las empresas no pueden sobrevivir por el simple hecho de realizar un buen
trabajo. Para tener éxito, en los mercados locales y extranjeros, deben caracterizarse por un
crecimiento rápido, una fuerte competitividad por los valores gerenciales, tanto hacia sus
colaboradores como a sus comunidades y deben realizar una excelente labor.
En este sentido, para sobrevivir a los impetuosos cambios de nuestros días, se debe estar
dispuesto a reconsiderar los modelos sobre los que se basan las organizaciones. Es por ello
que, en el caso de GMV, se deben adaptar sus procesos productivos, a los escenarios
actuales, cada vez más cambiantes, y de esta manera mantenerse dentro del mercado
automotriz ensamblando vehículos de alta calidad y bajos costos. Esto actualmente, en nuestro
país especialmente, es vital para las empresas como ésta, debido al aumento de la cantidad de
vehículos.
Basados en la mejora de su productividad es así como surge el proyecto de instalación de
nueva área de pintado de piezas plásticas, con una capacidad de hasta 20 unidades por hora,
cuyos objetivos principales son:
•
Mejorar la productividad en el pintado.
•
Mejorar la seguridad y la ergonomía que afectan directamente a los operadores.
•
Disminuir el daño ambiental por medio del control de emisiones.
•
Optimizar el sistema de manejo de materiales (Entrada y Salida).
Dicho
proceso
de
pintado
de
piezas
plásticas
es
complejo.
En él intervienen una gran cantidad de variables interrelacionadas entre sí: pintura, parámetros
de inyección, forma de la pieza, limpieza, tratamiento superficial, tipo y parámetros de
16
aplicación de las distintas capas. El conocimiento y control de estas variables son cada día más
necesarios para optimizar el proceso de pintado.
En este sentido, saber qué ocurre, dónde, y reaccionar correctamente es un aspecto
importante en los entornos de producción automatizados. Día a día, los procesos se hacen cada
vez más complejos y crecen las exigencias impuestas a la funcionalidad de máquinas e
instalaciones, lo cual hace necesario mayor manejo y visualización. Esto significa más
disponibilidad y productividad. Un adecuado control del proceso no solo afecta al sistema de
calidad sino que mejora la gestión medioambiental. Y en medio de estas realidades se
encuentra el operador, que debe tener muchas cosas a la vista, en su cabeza y en sus manos.
En algunos casos, es necesario que el operario pueda detener la producción al encontrarse un
defecto y de continuarla cuando se soluciona, y esto deberá alertarse lo más pronto posible.
El presente trabajo de aplicación profesional se enfoca en el diseño de un sistema de
control de procesos y sistema Andon del área de piezas plásticas de General Motors
Venezolana, C.A. El mismo, estará estructurado en seis capítulos, los cuales comprenden la
introducción, en el capítulo I; en el capítulo II se presenta la descripción de la empresa, su
ubicación, sus políticas y también se habla del departamento donde se desarrolló la pasantía; el
capítulo III, incluye objetivo general, objetivos y actividades realizadas para cumplir con el
objetivo general; el capítulo IV abarca los fundamentos teóricos utilizados a lo largo de la
pasantía, el capítulo V, describe métodos, así como procedimientos seguidos en la realización
de la pasantía mientras que el capítulo VI detalla el desarrollo del tema en sí.
Finalmente, se presentaran conclusiones y
referencias bibliográficas y apéndices.
recomendaciones pertinentes,
así como
17
CAPÍTULO II
LA EMPRESA
2.1 Reseña histórica
La empresa General Motors Venezolana C.A., se encuentra actualmente ubicada en la
Zona Industrial Sur II
Av. General Motors, en Valencia, Edo. Carabobo. Cuenta con 52
años de actividad manufacturera ininterrumpida desde su fundación en Venezuela y 21 años
de liderazgo en el mercado nacional. Es una empresa manufacturera y ensambladora de
vehículos lo que lleva a tener una clara visión como norte de su gestión la calidad de sus
productos y eficacia en sus procesos.
En el año de 1.944 se instala en Venezuela
la primera planta de General Motors,
funcionando su sede en Antímano, Caracas.
Durante los siguientes años, General Motors se afianza como la primera ensambladora
venezolana y miles de vehículos recorren las carreteras del país. La industria automotriz
siente el empuje que proporciona la empresa y desde ya los clientes sienten en sus manos un
producto de alta calidad.
Ya para el año de 1.979, General Motor realiza fuertes inversiones y adquiere a la empresa
CHRYSLER su moderna planta ubicada en Valencia y en agosto de ese mismo año ensambla
su primer vehículo en esas instalaciones, un Chevrolet Malibú; Nerod, el cual en conjunto con
los vehículos americanos de tracción delantera, representaron un gran avance tecnológico para
la industria automotriz en Venezuela.
En julio de 1.980 cesan las operaciones en la planta de Antímano y se radican totalmente
en la capital carabobeña y es a partir del
año 1991 cuando se comienza con grandes
expectativas al lanzar al mercado la más amplia gama de vehículos comerciales en todo el
país.
18
modernas instalaciones de Servicio Médico GMV, con lo cual brinda hasta la fecha atención
de primera al personal que labora en la empresa.
En 1998 General Motors logra una óptima distribución de sus productos a través de una
gran red de concesionarios a lo largo de todo el territorio nacional, y en cuanto al mercado
internacional se afianzó como líder de exportaciones de unidades a diferentes países
integrantes del Pacto Andino como son: Colombia, Ecuador, Brasil y Perú.
En la actualidad se están realizando negociaciones para extender el mercado internacional
más allá de nuestro continente llegando a países como Nigeria, Sudáfrica y Ucrania.
A finales del año 2000 se inauguró la más moderna planta de pintura de vehículos con una
inversión de US $ 50.000.000 y se convierte así entre las 10 plantas más avanzadas de pinturas
a nivel mundial.
En Enero del 2001 se hizo una inversión calculada en unos US $ 30.000.000
aproximadamente, que comprendió la ampliación de módulos de modelos de ensamblajes, la
introducción de nuevos modelos y la reubicación del Centro de Distribución de Partes y el
Centro Técnico de Entrenamiento a un nuevo sitio ubicado estratégicamente paralelo a la
Autopista Regional del Centro
2.2 Visión
Ser líder del mercado automotor local y de exportación logrando el entusiasmo de nuestros
clientes, a través de la mejora continua basada en la integridad, trabajo en equipo y la
innovación del personal de General Motors Venezolana.
2.3 Misión
Proveer vehículos y servicios de clase mundial en un ambiente de trabajo seguro,
integrando nuestro talento humano, tecnología y sistemas; para garantizar el óptimo manejo de
nuestros recursos, la conservación del medio ambiente, el crecimiento continuo de la
organización y el entusiasmo de nuestros Clientes, Proveedores, Concesionarios y Accionistas.
19
2.4 Valores
•
Mejoramiento continuo
Nos fijamos metas ambiciosas y nos esforzamos en conseguirlas pero entonces,
elevamos la meta una y otra vez. Nosotros creemos que todo puede ser hecho mejor, más
rápido y más efectivamente en un ambiente de continuo aprendizaje.
•
Entusiasmo del cliente
Dedicaremos nuestro esfuerzo a crear productos y servicios que generen el entusiasmo
del cliente. Nadie dudará en hacer lo correcto para servir al cliente.
•
Innovación
Nosotros retamos al pensamiento convencional, exploramos nuevas tecnologías e
implementamos nuevas ideas, sin importar la fuente, más rápido que la competencia.
•
Integridad
Todo lo que hacemos está regido por la honestidad y la credibilidad. Nosotros decimos
lo que creemos y hacemos lo que decimos.
•
Trabajo en equipo
En General Motors Venezolana ganaremos, pensando y actuando como equipo
haciendo énfasis en un liderazgo global. Nuestras fortalezas son nuestra gente y nuestra
diversidad.
•
Respeto individual y responsabilidad
Formamos parte fundamental de nuestra organización, por ello debes ser respetuoso
con tus compañeros de trabajo y al mismo tiempo asumir la responsabilidad de tus
acciones y resultados.
20
2.5 Valores culturales
•
Aumentar nuestro enfoque en productos y clientes:
Realmente enfocarnos en nuestros clientes, siendo un equipo integrado para proveer
grandes productos y servicios. Si bien necesitamos tener grandes procesos de negocios,
siempre debemos recordar que nuestros clientes no compran rápidos desarrollos de producto
o leen manufacturing; ellos compran carros y camiones, servicios On Star y créditos GMAC.
Nosotros no podemos permitir que nuestros objetivos funcionales estén primero que las
necesidades de proveer a nuestro cliente con el mejor producto o servicio posible.
•
Actuar como una sola compañía:
Necesitamos dejar a un lado nuestro tradicional instinto de competencia interna y la
actitud de "No ha sido inventado aquí" frente al trabajo de nuestros compañeros. En su lugar
debemos empujar juntos como un verdadero equipo global. Necesitamos utilizar nuestras
habilidades, capacidades y recursos alrededor del mundo para realizar el mejor trabajo para
nuestros clientes locales en cada país del mundo.
•
Fijarse objetivos retadores:
Debemos alejarnos de los objetivos tradicionalmente conservadores y enfocarnos en lo
mejor que podemos hacer. El héroe en GM ya no es la persona que se fija un 3 como objetivo
y logra 4. Nuestros héroes son las personas que junto con su equipo se esfuerzan para hacer
de GM la mejor compañía, es la persona que se fija un 15 y logra un 10.
•
Movernos con sentido de urgencia:
En todo lo que hagamos. Esta no ha sido nuestra tradición en GM, ni en ninguna gran
compañía, pero viene a ser una necesidad si queremos competir en un mundo que está
creciendo rápidamente. Los reto a ser los más rápidos en el mundo en cualquiera de los
procesos que tenemos. Este es el espíritu detrás de la iniciativa de Go Fast!. Esta es la razón
por la cual estamos trabajando proactivamente en el uso de Internet y el e-business. Debemos
hacerlo a fin de ganar el negocio de automóviles del siglo 21.
21
2.6 Políticas de la empresa
2.6.1 Política de calidad
Figura 2.1: Símbolo de calidad
En General Motors Venezolana estamos comprometidos en lograr el entusiasmo de
nuestros clientes. Ello lo lograremos escuchando la voz del usuario, integrando los Equipos de
Trabajo, con la participación de proveedores y concesionarios altamente calificados,
asegurando los procesos mediante la prevención, el establecimiento y revisión de los objetivos
de la calidad así como la mejora continua y la eficacia del sistema de la calidad como base
estructural del plan de triunfadores. La figura 2.1 muestra el símbolo de calidad de la empresa.
2.6.2 Política ambiental
Figura 2.2: Símbolo de ambiente
General Motors Venezolana C.A., empresa dedicada al ensamblaje de vehículos y
distribución de partes y repuestos, está comprometida con la prevención de la contaminación
del medio ambiente, mediante el cumplimiento de los principios ambientales de la
Corporación GM y de los requerimientos legales tanto Nacionales como Corporativos. Dicho
compromiso se hará efectivo mediante el establecimiento de objetivos y metas orientados a:
•
La minimización de riesgos ambientales
22
•
La conservación de los recursos naturales
•
El mejoramiento continúo de nuestro desempeño ambiental.
•
La reducción del impacto de nuestras actividades sobre el medio ambiente.
Esta política está a la disposición de todos los empleados de General Motors Venezolana,
C.A y también para el público general en el Departamento de Recursos Humanos. La figura
2.2 muestra el símbolo de ambiente de la empresa.
2.6.3 Política de seguridad
Figura 2.3: Símbolo de seguridad
Nosotros estamos obligados a proteger la salud y la seguridad de cada trabajador como la
principal prioridad de esta Corporación. Nada de lo que hagamos deberá poner en riesgo el
bienestar de nuestros trabajadores. La implementación de acciones para ayudar a nuestros
trabajadores a realizar su trabajo en un ambiente sano y libre de lesiones es una
responsabilidad de la gerencia. El soporte continuo de este esfuerzo es responsabilidad de
todos. Nosotros guiaremos al equipo de General Motors para asegurar el bienestar de cada
trabajador. En la figura 2.3 es el símbolo de seguridad de GMV.
2.6.4 Absolutos de seguridad
•
La seguridad está por sobre todas las cosas.
•
Todos los accidentes pueden y deben ser prevenidos.
•
En General Motors Venezolana, la seguridad es compartida.
23
2.7 Organigrama de General Motors Venezolana
A continuación, la figura 2.4 muestra el organigrama general de GMV.
PRESIDENTE
SECRETARIA
V.P
EJECUTIVO DE
MERCADEO
RRPP.INST.YG.
DIRECTOR DE
MERCADEO Y
VENTAS
DIRECTOR DE
CALIDAD E
INGENIERIA
DE PROCESOS
DIRECTOR DE
SUMINISTROS
DIRECTOR
DE
FINANZAS
DIRECTOR DE
TECNOLOGIA E
INFORMACION
DIRECTOR DE RRHH Y
ASUNTOS
CORPORATIVOS
DIRECTOR DE
MANUFACTURA
Figura 2.4: Organigrama de la empresa
2.8 Organización y características del departamento donde se realizó la pasantía
El departamento en el cual se llevó a cabo la pasantía fue el departamento de ingeniería de
manufactura, el cual se encarga de todos los procesos y proyectos destinados a todas las áreas.
Está conformado por:
Director de manufactura: Se encarga de desarrollar, liderar y dirigir todos los proyectos
relacionados con la manufactura de los vehículos ensamblados en planta, les reportan el
supervisor de carrocería y pintura, el supervisor de manufactura y desarrollo, el
24
superintendente de planta – mantenimiento y administración, ingeniero senior de proyectos de
controles de robot y soldaduras, ingeniero senior de procesos.
Supervisor carrocería y pintura: Se encarga de gerenciar y administrar los proyectos
otorgados para el área de carrocería y pintura. Les reportan el ingeniero de procesos de
carrocería, el ingeniero de procesos de pintura y el supervisor de tooling shop.
Ingeniero de procesos de carrocería: Se encarga de controlar, actualizar y mantener todos
los procesos involucrados con las operaciones de carrocería (planta donde se ensambla las
carrocerías de todos los modelos).
Ingeniero de procesos de pintura: Se encarga de controlar, actualizar y mantener todos los
procesos involucrados con las operaciones de pintura, (Planta de pintura, Sello, Reproceso
línea final, piezas plásticas).
Auxiliares de métodos y procesos: Tienen como función prestar apoyo al ingeniero de
proceso de pintura, cumpliendo funciones como; auditorias diarias, mediciones continuas para
control y estandarización de los procesos.
Supervisor de manufactura y desarrollo: Se encarga de la supervisión general de los
procesos de manufactura y nuevos proyectos (desarrollo).
Superintendente de planta, mantenimiento y administración: Se encarga de dirigir, liderizar
y mantener los proyectos y procesos relacionados con el mantenimiento de la infraestructura
de la planta.
Ingeniero senior de proyectos de controles de robot y soldadura: Se encarga de liderar y
mantener los procesos y maquinaria relacionado con los robots y los equipos de soldadura
utilizados en diferentes áreas de la planta.
25
Ingeniero senior de procesos: Se encarga de gerenciar los procesos en general en toda la
planta.
2.8 Organigrama del departamento de manufactura.
Director Ingeniería de
Manufactura
Supervisor de manufactura y
desarrollo
Supervisor Carrocería y
Pintura
Ingeniero de carrocería
Superintendente de planta,
mantenimiento y
administración
Ingeniero de proceso de
pintura
Ingeniero senior de proyectos
de controles robot y soldadura
Auxiliar de métodos y
procesos
Ingeniero senior de procesos
Auxiliar de métodos y
procesos
Supervisor de Tooling Shop
Figura 2.5: Organigrama del departamento
Para esta pasantía en particular, al tratarse de un proyecto de control, se trabajó
directamente con el ingeniero de proyectos de controles, robot y soldadura, como puede
observarse en el organigrama del departamento en la figura 2.5.
26
CAPITULO III
JUSTIFICACIÓN, OBJETIVOS, ALCANCES Y LIMITACIONES
En el presente capítulo se hace un recorrido por el planteamiento de un sistema de control
y un sistema Andon como proyecto de pasantía, los objetivos a cumplir para solucionar el
problema, el alcance y las limitaciones del mismo.
3.1 Justificación del proyecto
Debido al aumento de la productividad, la antigua planta de pintado de piezas plásticas se
estaba volviendo obsoleta, lo cual creaba problemas de calidad en las piezas y limitaba la
producción, ocasionando la perdida de tiempo y dinero. De esta manera surge la creación de
una nueva planta de pintado de piezas plásticas, la cual logra resolver estos inconvenientes así
como mejoras en cuanto a la calidad de las piezas, ergonomía y control de las emisiones al
ambiente.
Con la creación de esta nueva planta, se hace necesario contar con un adecuado sistema de
control adaptado al proceso, que incluya medición, visualización y control de cada una de las
variables sin las cuales el proceso no podría funcionar correctamente. Así mismo, se hace
necesario un sistema Andon, que permita alertar de forma visual y auditiva sobre problemas
encontrados en la línea, y facilite a los operarios la resolución rápida y efectiva de éstos
problemas, a través de la realización de llamados de ayuda dentro de las zonas donde ocurran
los mismos.
3.2 Objetivos generales y específicos
A continuación se presentan tanto los objetivos generales así como los específicos, que se
establecieron como proyecto de pasantía.
3.2.1
General:
Diseñar un sistema Andon y un sistema de control de procesos para la planta de
pintado de piezas plásticas en General Motors Venezolana C. A.
27
3.2.2 Específicos:
•
Estudiar arquitectura de adquisición de datos para control de procesos y sistema
Andon.
•
Definir parámetros de programación de sistemas de control de procesos y sistema
Andon.
•
Elaborar memoria descriptiva de proyecto.
3.3 Alcance de la investigación y limitaciones
El diseño de un sistema de control y un sistema Andon para el área de pintado de piezas
plásticas de la empresa General Motors Venezolana, C. A. que cumpla con los requisitos
establecidos por la empresa y garanticen el correcto funcionamiento del proceso.
Para la implementación de este proyecto se asignó con anterioridad un presupuesto
reducido, con lo cual el diseño del sistema de control y el sistema Andon debieron que
adaptarse a limitaciones de costo.
28
CAPITULO IV
FUNDAMENTOS TEÓRICOS
En este capítulo se exponen conceptos básicos que son necesarios para la comprensión del
proyecto de pasantía, entre los cuales se encuentran: definición de proceso, sistema de control
de procesos, control automático, control de lazo abierto y lazo cerrado, sistema Andon,
controlador lógico programable, topología de red y arquitectura de comunicación.
4.1 Definición de proceso
Un proceso se define como un conjunto de tareas, actividades o acciones interrelacionadas
entre sí que, a partir de una o varias entradas de información, materiales o de salidas de otros
procesos, dan lugar a una o varias salidas también de materiales (productos) o información con
un valor añadido.
Los tipos de procesos encontrados en las plantas industriales son tan variados como los
materiales que producen. Estos se extienden desde lo simple y común, tales como los lazos
que controlan caudal, hasta los grandes y complejos como los que controlan columnas de
destilación en la industria petroquímica.
4.2 Sistema de control de procesos
Un sistema de control está definido como un conjunto de componentes que pueden regular
su propia conducta o la de otro sistema con el fin de lograr un funcionamiento predeterminado.
4.2.1 Clasificación de los sistemas de control según su comportamiento
4.2.1.1 Sistema de control de lazo abierto
Es aquel sistema en que solo actúa el proceso sobre la señal de entrada, y da como
resultado una señal de salida independiente. Estos sistemas se caracterizan por:
•
Sencillos y de fácil concepto
•
Nada asegura su estabilidad ante una perturbación
•
La salida no se compara con la entrada
29
•
Afectado por la perturbaciones
•
La precisión depende de la previa calibración del sistema
4.2.1.2 Sistema de control de lazo cerrado
Son los sistemas en los que la acción de control está en función de la señal de salida. Sus
características son:
•
Complejos, pero amplios de parámetros
•
La salida se compara con la entrada y la afecta para el control del sistema.
•
Estos sistemas se caracterizan por su propiedad de retroalimentación.
•
Más estable a perturbaciones y variaciones internas
4.2.2 Características de un sistema de control
4.2.2.1 Señal de corriente de entrada
Considerada como estímulo aplicado a un sistema desde una fuente de energía externa con
el propósito de que el sistema produzca una respuesta específica.
4.2.2.2 Señal de corriente de salida
Respuesta obtenida por el sistema que puede o no relacionarse con la respuesta que
implicaba la entrada.
4.2.2.3 Variable manipulada
Es el elemento al cual se le modifica su magnitud, para lograr la respuesta deseada.
4.2.2.4 Variable controlada
Es el elemento que se desea controlar.
4.2.2.5 Conversión
Mediante receptores se generan las variaciones o cambios que se producen en la variable.
30
4.2.2.6 Variaciones externas
Son los factores que influyen en la acción de producir un cambio de orden correctivo.
4.2.2.7 Fuente de energía
Es la que entrega la energía necesaria para generar cualquier tipo de actividad dentro del
sistema.
4.2.2.8 Retroalimentación
La retroalimentación es una característica importante de los sistemas de control de lazo
cerrado. Es una relación secuencial de causas y efectos entre las variables del sistema.
Dependiendo de la acción correctiva que tome el sistema, éste puede apoyar o no una decisión,
cuando en el sistema se produce un retorno se dice que hay una retroalimentación negativa; si
el sistema apoya la decisión inicial se dice que hay una retroalimentación positiva.
4.3 Control automático
El control automático de procesos se usa fundamentalmente porque reduce el costo de los
procesos industriales, lo que compensa con creces la inversión en equipo de control. Además
hay muchas ganancias intangibles, como por ejemplo la eliminación de mano de obra pasiva,
la cual provoca una demanda equivalente de trabajo especializado. La eliminación de errores
es otra contribución positiva del uso del control automático.
El principio del control automático o sea el empleo de una realimentación o medición para
accionar un mecanismo de control, es muy simple. El uso de las computadoras analógicas y
digitales ha posibilitado la aplicación de ideas de control automático a sistemas físicos que
hace apenas pocos años eran imposibles de analizar o controlar.
El control automático es el mantenimiento de un valor deseado dentro de una cantidad o
condición, midiendo el valor existente, comparándolo con el valor deseado, y utilizando la
diferencia para proceder a reducirla. En consecuencia, el control automático exige un lazo
cerrado de acción y reacción que funcione sin intervención humana.
31
El elemento más importante de cualquier sistema de control automático es lazo de control
realimentado básico. En la actualidad los lazos de control son un elemento esencial para la
manufactura económica y prospera de virtualmente cualquier producto. A pesar de todo, este
lazo de control que es tan importante para la industria está basado en algunos principios
fácilmente entendibles y fáciles.
Un concepto básico es que para que el control realimentado automático exista, es que el
lazo de realimentación esté cerrado. Esto significa que la información debe ser continuamente
transmitida dentro del lazo. El controlador debe poder mover a la válvula, la válvula debe
poder afectar a la medición, y la señal de medición debe ser reportada al controlador. Si la
conexión se rompe en cualquier punto, se dice que el lazo está abierto. Tan pronto como el
lazo se abre, como ejemplo, cuando el controlador automático es colocado en modo manual, la
unidad automática del controlador queda imposibilitada de mover la válvula. Así las señales
desde el controlador en respuesta a las condiciones cambiantes de la medición no afectan a la
válvula y el control automático no existe.
Un sistema (máquina o proceso) automatizado es capaz de reaccionar de forma automática
(sin la intervención del operario) ante los cambios que se producen en el mismo, dando lugar a
las acciones adecuadas para cumplir la función para la que ha sido diseñado. La figura muestra
la estructura típica de un sistema automatizado:
Figura 4.1. Estructura de sistema automatizado
32
Como se observa en la figura 4.1, se trata de un sistema en lazo cerrado, donde la
información sobre los cambios del proceso captada por los sensores es procesada por el
sistema de control dando lugar a las acciones necesarias, que se implementan físicamente
sobre el proceso por medio de los actuadores. Este sistema de control se comunica
eventualmente con el operador, recibiendo de éste consignas de funcionamiento (marcha, paro,
cambio de características de producción, etc), y comunicándole información sobre el estado
del proceso (para la supervisión del correcto funcionamiento).
El sistema de control lo constituye normalmente un equipo electrónico programable, (en la
mayoría de casos un autómata programable industrial) que se programa para que active y
desactive los actuadores en los momentos adecuados en función de las señales de los sensores.
4.3.1 Actuadores y preactuadores.
4.3.1.1 Concepto de actuador.
Se llaman actuadores a aquellos elementos capaces de producir un efecto sobre el proceso.
Los más habituales son:
•
Cilindros neumáticos e hidráulicos. Producen movimientos lineales.
•
Motores (actuadores de giro) neumáticos e hidráulicos. Producen movimientos de giro
mediante energía hidráulica o neumática.
•
Válvulas. Pueden ser de mando directo, motorizadas, electroneumáticas, etc. Sirven
para regular el caudal de gases y líquidos.
•
Resistencias calefactoras. Sirven para calentar.
•
Motores eléctricos. Producen movimiento de giro. Los más utilizados son de
inducción, de continua, brushless y paso a paso. Bombas, compresores y ventiladores.
Accionados normalmente por motores eléctricos de inducción.
4.3.1.2 Concepto de preactuador
El sistema de control produce como salida una señal eléctrica que es la que debe activar el
actuador. El preactuador es el elemento que actúa de interfaz, recibiendo como entrada la señal
eléctrica y activando sobre el actuador. Los más habituales son:
•
Electroválvulas. Son los preactuadores de los cilindros y actuadores de giro neumáticos
e hidráulicos.
33
•
Relés y contactores. Sirven para conectar y desconectar actuadores eléctricos como
resistencias calefactoras o motores.
•
Arrancadores estáticos. Sirven para conectar o desconectar motores eléctricos
limitando las corrientes de arranque.
•
Equipos de control de motores eléctricos. Sirven para controlar los distintos tipos de
motores, permitiendo conectarlos o desconectarlos y regular su velocidad de giro. El
más común es el variador de frecuencia.
4.3.1.3 Clasificación de actuadores
Los actuadores o preactuadores se clasifican según el rango de valores que pueden tomar
en:
•
Actuadores binarios ó actuadores todo/nada. Solo tienen dos estados posibles:
activo ó inactivo. El sistema de control (autómata) actúa sobre ellos con una señal
digital. Entre éstos están: cilindros con electroválvulas todo/nada, resistencias
calefactoras con relés o contactores, motores eléctricos con contactores o arrancadores
estáticos, válvulas todo/nada (que solo pueden estar totalmente abiertas o cerradas).
•
Actuadores continuos ó proporcionales. Tienen un rango muy amplio de posibles
valores. El sistema de control (autómata) actúa sobre ellos con una señal continua
analógica. Entre éstos están: válvulas proporcionales, que pueden tener aperturas
intermedias,
motores eléctricos con equipos de control de velocidad, cilindros
posicionadores.
4.3.2 Sensores
Los sensores son elementos que captan propiedades físicas del proceso (como presencia de
objetos, velocidad, temperatura, etc.) y producen una señal eléctrica en función de estas
propiedades. Lo normal es que se conecten directamente al sistema de control (autómata),
aunque pueden conectarse directamente a un elemento actuador en sistemas muy sencillos.
34
4.3.2.1 Tipos de sensores.
4.3.2.1.1 Sensores binarios (detectores)
•
Detectores de proximidad Los detectores de proximidad se utilizan para detectar la
presencia de un objeto o pieza móvil de un mecanismo.
•
Detectores de nivel de líquido: Se utilizan para comprobar si el nivel de un depósito
ha superado o no una determinada posición. Pueden ser mecánicos (flotador más
interruptor), resistivos (si el líquido es conductor), capacitivos, etc.
•
Detectores de temperatura (termostatos): Se utilizan para comprobar si la
temperatura ha superado o no un determinado valor. El más simple es el interruptor
bimetálico, aunque pueden basarse en otras formas de medición.
•
Detectores de presión (presostatos): Se utilizan para comprobar si la presión de un
sistema ha superado o no un determinado valor.
•
Detectores de caudal: Se utilizan para comprobar si el caudal de un conducto ha
superado o no un determinado valor.
•
Detectores de contacto: No necesitan alimentación. La salida es un contacto que se
cierra por el efecto mecánico directo del objeto detectado. Los finales de carrera, o los
detectores de nivel flotante son ejemplos de este tipo.
•
Detectores con salida a relé: Se alimentan normalmente a 24 V de continua. La salida
es el contacto de un relé que se cierra cuando se activa el detector.
•
Detectores a 2 hilos: Pueden tener alimentación en continua (24Vdc) o alterna
(220Vac). Se comportan como un contacto no ideal de forma que los mismos hilos que
tienen la alimentación sirven para dar la señal de detección.
•
Detectores de 3 hilos con salida a transistor: La alimentación es de 24 V de
continua, y la salida es un transistor (NPN o PNP) que se satura cuando se activa,
estando en corte cuando está inactivo.
4.3.2.1.2 Sensores continuos (transductores).
Los sensores continuos son aquellos que dan una señal de salida proporcional a la
magnitud que miden. Existen sensores para medir todo tipo de magnitudes físicas. Las más
usuales son:
•
Sensores de posición (angular o lineal).
35
•
Sensores de velocidad (angular o lineal).
•
Sensores de aceleración o de fuerza.
•
Sensores de temperatura.
•
Sensores de nivel.
•
Sensores de presión.
•
Sensores de caudal.
Un sensor continuo da una señal de salida proporcional a la magnitud medida. Por lo tanto
puede tomar un valor cualquiera dentro de un rango continuo de valores. Este rango puede ser
infinito (sensores analógicos) o finito (sensores digitales).
En función del tipo de salida se puede distinguir entre:
•
Salida analógica en tensión. El rango suele ser de 0 a 10V o de 0 a 5V.
•
Salida analógica en corriente. El rango suele ser 4 a 20 mA ó 0 a 20 mA.
•
Salida en frecuencia. Suele ser una señal cuadrada de frecuencia proporcional a la
magnitud medida.
•
Salida digital. El sensor da la medida como un número binario de una resolución
determinada. Son habituales resoluciones de 10 bits o de 12 bits.
•
Salidas especiales (codificadores, resolvers). Son señales especiales que por medio de
un circuito electrónico especial permiten medir la posición relativa o absoluta de un
eje.
4.4 Control en lazo abierto y en lazo cerrado.
Un sistema de control se dice que funciona en lazo cerrado cuando recibe información del
proceso por medio de las señales de los sensores, y en función del valor de éstas, decide el
valor de los actuadores. La figura 4.1 muestra un control en lazo cerrado.
Un sistema de control se dice que funciona en lazo abierto (figura 4.2) si no recibe
información del estado del proceso por no tener sensores que le proporcionen dicha
información:
36
Figura 4.2: Lazo abierto
En este caso el sistema de control decide a priori los valores que deben ir tomando los
actuadores basándose únicamente en lo que se quiere que haga el proceso, pero sin tener en
cuenta cuál es la situación real del mismo. El inconveniente es que si sucede algo imprevisto
en el proceso, el sistema de control no se entera, por lo que el funcionamiento puede ser
erróneo.
Prácticamente la totalidad de procesos industriales controlados de forma automática,
funcionan en lazo cerrado, es decir, incorporan sensores. La utilización de información del
proceso actualizada permite al sistema de control corregir sus acciones para compensar
cualquier suceso imprevisto.
4.5 Sistema andon
Andon es un sistema de comunicación visual y auditivo el cual muestra información
acerca de las condiciones de funcionamiento de la línea de producción.
El Andon es un sistema utilizado para alertar de problemas en un proceso de producción.
Da al operario o a la máquina automatizada la capacidad de detener la producción al
encontrarse un defecto y de continuarla cuando se soluciona.
Motivos comunes para el uso de la señal Andon pueden ser: falta de material, defecto
creado o encontrado, mal funcionamiento del utillaje o la aparición de un problema de
seguridad.
La complejidad de un sistema Andon puede ser variable. La forma más simplificada es la
de una columna de luces de varios colores. Una de ellas representa el estado OK en el que la
37
producción transcurre de forma normal, respetando la cadencia de producción estándar y sin
problemas de calidad, seguridad, etc. Las otras representan cada una de las categorías de fallo
que se quieran identificar y se encienden cuando se produzca un fallo de la categoría
correspondiente.
4.5.1 Lo que hace un qué sistema de andon:
•
Andon permite acciones correctivas oportunas alertando al personal cuando ocurren las
condiciones anormales.
•
Permite que los líderes del equipo pasen menos tiempo y esfuerzo supervisando la
situación, y más tiempo solucionando las anormalidades.
•
Permite que los líderes de los equipos de trabajo supervisen al equipo y al personal con
más eficacia.
4.5.2 Lo que un sistema andon no hace:
•
No soluciona las anormalidades
•
No evita que todos los defectos sean pasados adelante.
•
No substituye la buena comunicación verbal entre los grupos de trabajo.
•
No quita la necesidad de la protección durante la producción.
4.5.3 Ventajas de andon
•
Controla la producción
•
Los operadores tienen la capacidad de parar la espera de la llamada
•
Los operadores pueden divulgar averías inmediatamente y las contramedidas se pueden
poner en ejecución en la fuente
4.6 Controlador lógico programable
El controlador lógico o autómata programable (PLC, por sus siglas en inglés) es el cerebro
del sistema de control. Recibe las señales procedentes de los sensores y dispositivos de
entrada, y las interpreta para decidir cuál salida tiene que accionar, si es necesario.
38
Las redes de datos vinculan los distintos autómatas que intervienen en un proceso
productivo, para coordinar su funcionamiento conjunto. Las redes pueden ser Ethernet,
Profibus y otras, tanto de área local (LAN) como extendida (WAN).
Los dispositivos de actuación o actuadores convierten las señales eléctricas de salida del
controlador lógico en acciones físicas sobre el sistema controlado. Pueden ser motores de
velocidad variable, contactores, válvulas.
Los dispositivos de indicación permiten que el autómata vaya informando al operador el
estado del proceso o las variables del mismo, mediante dispositivos como pantallas de cristal
líquido, tubos de rayos catódicos, impresoras, alarmas.
4.6.1 Estructura y funcionamiento del autómata
El autómata programable es un dispositivo electrónico destinado a controlar las
operaciones de cualquier proceso de producción. Tiene una gran capacidad de adaptación y
con un simple ajuste del programa, cualquier producto o sistema de producción puede
sustituirse por otro para adecuarse a las necesidades de la empresa en cada momento. La figura
4.3 muestra la arquitectura de un autómata programable.
Figura 4.3: Arquitectura del PLC
39
Los autómatas internamente están constituidos por un conjunto de tarjetas o circuitos en
los que se han montado diversos circuitos electrónicos integrados. Las conexiones entre
tarjetas tienen lugar a través de un circuito impreso llamado bus de datos situado generalmente
en la parte posterior. Las partes principales que componen un autómata son: el procesador, la
memoria, las tarjetas de E / S, la interfase o consola de programación, el puerto de
comunicaciones y la fuente de alimentación.
La unidad central de procesos o CPU contiene habitualmente el procesador y la memoria.
El procesador está formado por el microprocesador y el reloj. Alrededor del microprocesador
se sitúan varios circuitos integrados, principalmente la memoria ROM del sistema destinada a
que el microprocesador realice las tareas propias del procesador del autómata.
La CPU es el cerebro de la máquina, siendo ahí donde se interpretan las instrucciones del
programa. De su potencia depende el grado de complejidad de los automatismos que pueden
ser resueltos y la facilidad con que se efectúa la programación. Las tareas de la CPU
comprenden:
•
Adquisición y actualización de los estados de las señales de E / S.
•
Interpretación de las instrucciones del programa de usuario.
•
Vigilancia y diagnóstico del funcionamiento del equipo.
•
Comunicación con las distintas partes de la unidad central mediante bus o barras de
datos.
•
Comunicación con periféricos y otros autómatas.
El procesador del equipo lee e interpreta las instrucciones del programa grabado en
memoria, y deduce de él las operaciones a efectuar. Es una unidad que básicamente realiza
instrucciones lógicas AND, OR, etc.
Los programas actuales han dejado de lado los controles proporcionales, derivativos e
integrales (PDI) que caracterizaban a los controladores neumáticos, para volcarse a los
controles secuenciales digitales.
40
En estos últimos no sólo se consideran los valores actuales de las magnitudes controladas,
sino también se evalúan los estados anteriores (registro cronológico de eventos) para predecir
mejor la evolución del sistema y ordenar las acciones correctivas convenientes. En algunos
casos se establecen "recetas" que ante alteraciones previsibles le permiten responder de una
forma determinada por el programador. Los programas pueden tener diferentes modos de
trabajo: lista de instrucciones booleanas, esquema de contactos o esquemas de funciones.
En función del programa contenido en la memoria, y en el momento deseado, el
procesador elabora y transmite las órdenes de las salidas hacia los actuadores. Las funciones
tienen lugar de forma secuencial, los valores de las entradas suelen ser tenidos en cuenta en el
momento de su utilización, y las salidas se activan a medida que tienen lugar los cálculos y en
función de su resultado. Así el ciclo simple de la CPU comprende:
•
Lectura del direccionamiento de cada uno de sus módulos periféricos.
•
Comprobación del estado de las entradas.
•
Lectura del programa.
•
Tratamiento de instrucciones de programación
•
Activación o desactivación de las salidas según este programa.
•
Actualización de las salidas y reinicio del ciclo.
•
La memoria es el dispositivo o soporte tecnológico capaz de almacenar información
binaria (ceros o unos). Esta organizada en palabras y registros constituidos por cierto
número de dígitos binarios (8, 12, 16 ó 32 bits).
Hay distintos modelos constructivos de memorias:
•
RAM. (Memoria de acceso aleatorio) De lectura y escritura. Se puede leer o escribir en
ellas, pero pierden su contenido cuando le falta la energía.
•
ROM. (Memoria de sólo lectura) Se puede acceder a su contenido pero no escribir en
ella. Su contenido se mantiene cuando le falta la energía.
•
EPROM. Es una ROM borrable a través de rayos UV y programable eléctricamente.
•
EEPROM. Es una ROM borrable y programable eléctricamente.
41
Según su función, la memoria se divide en:
•
La memoria de sistema (Ejecutiva - Scratch - Pad) es sólo de lectura (ROM) y no
resulta accesible al usuario. En la misma se almacenan los programas ejecutivos o
firmware y un espacio de memoria de almacenamiento temporal intermedio utilizado
por dichos programas.
•
La memoria de datos (Tabla E / S - Relés internos) es una memoria de acceso aleatorio
(RAM) donde se almacena información del estado de E / S, estados internos
intermedios ó auxiliares y los datos del número.
•
En la memoria del usuario (Registro de Datos - Instrucciones del Programa de control
(puede ser una RAM, EPROM ó EEPROM)) se almacenan las instrucciones del
programa de control.
Cada entrada, salida, registro de datos o variable interna lleva asociada una dirección en
memoria. Existe una correspondencia directa entre las direcciones de la tabla de memorias de
E / S y los módulos exteriores de entradas y salidas.
Siempre hay que tener en cuenta esta correspondencia en la programación, ya que el
procesador acude a las direcciones de la tabla de entrada y salidas para tomar el estado de las
variables que se almacenan como 1 cuando existe tensión en el borne del circuito de entrada o
como 0 cuando no la hay.
El sistema de entrada/salida (E/S) de un autómata tiene dos funciones principales:
1 - Adaptar la tensión de trabajo de los dispositivos de proceso a la de los elementos
electrónicos del autómata y viceversa.
2 - Proporcionar una adecuada separación eléctrica entre los circuitos lógicos y de
potencia.
Las informaciones que se reciben del proceso toman el nombre de entradas y las acciones
de control sobre el proceso toman el nombre de salidas.
42
Los módulos de E/S discretos (de todo o nada) están destinados a la generación o
captación de señales hacia o de dispositivos con dos estados que corresponderán a la ausencia
o presencia de tensión, mientras que los módulos de E/S analógicos están destinados a la
conversión de una magnitud analógica en una digital, para que pueda ser procesada por la
CPU.
Tanto los módulos de entrada como los de salida están disponibles con diferentes
configuraciones en cuanto al número de circuitos (8, 16, 32 bits), en cuanto a la tensión de
entrada (libres de tensión, 24V cc/ca, 48V cc/ca, 110V cc/ca, 220V ca) y en cuanto al tipo de
salida (relé, transistor, triac).
La interfase de programación actualmente consta de una simple sección de E/S de datos a
la que se conecta una terminal de mano o una computadora portátil con el software apropiado.
En algunos casos también se instala una pantalla de cristal líquido sensible al tacto o
similar, que permite realizar ligeras modificaciones en forma local, controlando el acceso
según el nivel del usuario.
El adaptador o puerto de comunicaciones establece la vinculación con la red de datos, para
intercambiar información con otros autómatas.
La fuente de alimentación brinda la energía eléctrica necesaria para el funcionamiento del
sistema de control. En algunos procesos críticos, se dispone de un sistema de energía
ininterrumpible (UPS).
Los autómatas pueden construirse en dos configuraciones diferentes: modular y compacta.
En la configuración compacta todos sus elementos, (CPU, fuente de alimentación,
memorias y E/S) se integran en un solo bloque. Esta configuración se caracteriza por su bajo
costo, reducido volumen y facilidad de montaje.
En la configuración modular sus elementos se disponen en diferentes partes o módulos.
Con este modelo constructivo se logra una gran flexibilidad para ampliar la cantidad de E/S,
43
resultando
más
apropiado
para
el
control
de
grandes
instalaciones.
Este tipo de configuración tiene dos formas de estructura:
•
Estructura americana: Separa las E / S del resto del autómata, dejando en un bloque
compacto la CPU, las memorias y la fuente de alimentación.
•
Estructura europea: Separa todos los módulos, uno para cada función. La unión de
estos se realiza mediante un rack.
En los sistemas modernos de control, generalmente los autómatas programables forman
parte de un sistema de control, supervisión y adquisición de datos (SCADA) mayor.
Para efectuar tal supervisión en un amplio rango de aplicaciones en diferentes tipos de
instalaciones, en la actualidad se utilizan programas que funcionan bajo plataforma Windows
9x/NT.
Los mismos presentan una interfaz con distintos objetos de pantalla, como íconos,
pulsadores, textos, alarmas, animaciones, gráficos de barras, etcétera; que permiten crear,
mantener y modificar sistemas SCADA en una forma rápida, fácil e intuitiva.
Dada la evolución histórica que han tenido los autómatas programables, es común que en
las grandes líneas de producción se encuentren instalados controladores de distintas marcas y
generaciones, que utilizan diferentes protocolos e interfases de comunicación (RS232, RS485,
y varios sistemas propietarios de fibra óptica y onda portadora).
Por lo tanto, los programas y la red de datos deben brindar una adecuada conectividad
entre los distintos modelos de PLC de manera que se puedan intercambiar datos sin cambios
en el firmware. En algunos casos deben insertarse adaptadores (gateways) que traducen el
protocolo del PLC al de la red.
Estos sistemas pueden configurarse en una arquitectura cliente-servidor o en una
arquitectura usuario-usuario, donde cada PLC recibe y emite órdenes. En sistemas de gran
dispersión geográfica, como las redes de alta tensión, además se introducen unidades de
terminal remota (RTU) que reúnen todas las informaciones disponibles en los PLC a nivel
44
local y las envían a las restantes. Tales comunicaciones se realizan mediante paquetes de datos
o telegramas que llevan las informaciones correspondientes y un indicador (flag) de la
criticalidad y prioridad del mensaje, según una jerarquía determinada previamente.
En los últimos años se ha venido imponiendo el uso de comunicación mediante el
protocolo TCP/IP de uso en Internet. Esto brinda la posibilidad de visualizar datos, alarmas y
eventos del PLC es de el navegador Web o el programa de Telnet de una PC remota. Además,
pueden enviarse órdenes y modificar programas, previa comprobación del nivel de acceso
autorizado al operador.
Dada la amplia aceptación y extension del uso del protocolo TCP/IP en distintos tipos de
actividades, es posible que en el futuro todas las redes de autómatas programables empleen
dicho protocolo, dejándose de lado los diferentes sistemas propietarios.
4.7 Topología de red
La arquitectura o topología de red es la disposición física en la que se conectan los nodos
de una red de ordenadores o servidores, mediante la combinación de estándares y protocolos.
Define las reglas de una red y cómo interactúan sus componentes. Estos equipos de red
pueden conectarse de muchas y muy variadas maneras. La conexión más simple es un enlace
unidireccional entre dos nodos. Se puede añadir un enlace de retorno para la comunicación en
ambos sentidos. Los cables de comunicación modernos normalmente incluyen más de un
cable para facilitar esto, aunque redes muy simples basadas en buses tienen comunicación
bidireccional en un solo cable.
En casos mixtos se puede usar la palabra arquitectura en un sentido relajado para hablar a
la vez de la disposición física del cableado y de como el protocolo considera dicho cableado.
La topología de red la determina únicamente la configuración de las conexiones entre
nodos. La distancia entre los nodos, las interconexiones físicas, las tasas de transmisión y/o los
tipos de señales no pertenecen a la topología de la red, aunque pueden verse afectados por la
misma.
45
Las topologías más comúnmente usadas son las siguientes:
4.7.1 Topologías físicas
•
Una topología de bus usa un solo cable backbone que debe terminarse en ambos
extremos. Todos los hosts se conectan directamente a este backbone.
•
La topología de anillo conecta un host con el siguiente y al último host con el primero.
Esto crea un anillo físico de cable.
•
La topología en estrella conecta todos los cables con un punto central de
concentración. Una topología en estrella extendida conecta estrellas individuales entre
sí mediante la conexión de HUBs o switches. Esta topología puede extender el alcance
y la cobertura de la red.
•
Una topología jerárquica es similar a una estrella extendida. Pero en lugar de conectar
los HUBs o switches entre sí, el sistema se conecta con un computador que controla el
tráfico de la topología.
•
La topología de malla se implementa para proporcionar la mayor protección posible
para evitar una interrupción del servicio. El uso de una topología de malla en los
sistemas de control en red de una planta nuclear sería un ejemplo excelente. Como se
puede observar en el gráfico, cada host tiene sus propias conexiones con los demás
hosts. Aunque la Internet cuenta con múltiples rutas hacia cualquier ubicación, no
adopta la topología de malla completa.
También hay otra topología denominada árbol.
4.7.2 Topologías lógicas
La topología lógica de una red es la forma en que los hosts se comunican a través del
medio. Los dos tipos más comunes de topologías lógicas son broadcast y transmisión de
tokens.
•
La topología broadcast simplemente significa que cada host envía sus datos hacia todos
los demás hosts del medio de red. No existe una orden que las estaciones deban seguir
para utilizar la red. Es por orden de llegada, es como funciona Ethernet.
46
•
La topología transmisión de tokens controla el acceso a la red mediante la transmisión
de un token electrónico a cada host de forma secuencial. Cuando un host recibe el
token, ese host puede enviar datos a través de la red. Si el host no tiene ningún dato
para enviar, transmite el token al siguiente host y el proceso se vuelve a repetir. Dos
ejemplos de redes que utilizan la transmisión de tokens son Token Ring y la Interfaz de
datos distribuida por fibra (FDDI). Arcnet es una variación de Token Ring y FDDI.
Arcnet es la transmisión de tokens en una topología de bus.
4.8 Arquitectura de comunicación
La arquitectura de comunicación se elige según las necesidades de la conexión en red.
Debe tener en cuenta las siguientes consideraciones:
•
Tipo de información que se envía/recibe
•
Rendimiento del sistema
•
Distancia/tamaño de la aplicación
•
Redes disponibles
•
Expansión futura
Existen tres tipos de redes principales:
a) Redes de información
•
Proporciona un vínculo entre la fábrica y los sistemas de ejecución de fabricación.
•
Se conecta a las computadoras principales de múltiples vendedores.
•
Tiene la capacidad de transferir archivos de datos de tamaño grande.
•
Es compatible con las herramientas estándar de administración de redes y resolución
de problemas.
b) Redes de control
•
Ofrece rendimiento en tiempo real.
•
Es determinista y repetible.
•
Es compatible con la transmisión de mensajes entre dispositivos similares.
•
Se conecta a los controladores programables, computadores personales, dispositivos de
interfaz de operador-máquina, variadores, dispositivos de movimiento, etc.
•
Es compatible con la programación y configuración de dispositivos
47
c) Redes de dispositivos
•
Reduce los gastos de cableado puesto que no es necesario que los dispositivos se
conecten directamente a un controlador programable.
•
Es compatible con los diagnósticos a nivel de dispositivo
•
Se conecta a los dispositivos de múltiples vendedores.
4.9 Alternativas de redes para brindar soluciones
Entre los productos de control y de comunicación que ofrece Allen-Bradley, nos ofrece las
alternativas de redes presentadas a continuación, ya que están.
4.9.1 Red Ethernet
La red Ethernet TCP/IP es una red de área local diseñada para el intercambio de alta
velocidad de información de entre las computadoras y los dispositivos asociados. El alto ancho
de banda (10Mbps a 100Mbps) de la red Ethernet permite que muchas computadoras,
controladores y otros dispositivos se comuniquen a través de largas distancias.
En la capa de información la red Ethernet proporciona acceso de los sistemas n toda la
empresa a los datos de la planta.
La red ethernet le proporciona muchas posibilidades para maximizar la comunicación
entre la gran variedad de equipos disponibles de los vendedores. TCP/IP es el protocolo usado
en Internet.
Posee las siguientes características:
•
Capa de información
•
Intercambio de información a alta velocidad
•
Alto ancho de banda
•
Usado por la Internet
En la figura 4.1 se presenta las tecnologías ethernet.
48
Tecnología
Velocidad de
transmisión
Tipo de cable
Distancia
máxima
Tipología
10Base2
10 Mbps
Coaxial
185 m
Conector T
10BaseT
10 Mbps
Par Trenzado
100 m
Hub o Switch
10BaseF
10 Mbps
Fibra óptica
2000 m
Hub o Switch
100BaseT4
100Mbps
Par Trenzado
(categoría 3UTP)
100 m
Half Duplex(hub) y Full
Duplex(switch)
100BaseTX
100Mbps
Par Trenzado
(categoría 5UTP)
100 m
Half Duplex(hub) y Full
Duplex(switch)
100BaseFX
100Mbps
Fibra óptica
2000 m
No permite el uso de
hubs
1000BaseT
1000Mbps
4 pares trenzado
(categoría 5UTP)
100 m
Full Duplex (switch)
1000BaseSX
1000Mbps
Fibra óptica
(multimodo)
550 m
Full Duplex (switch)
1000BaseLX
1000Mbps
Fibra óptica
(monomodo)
5000 m
Full Duplex (switch)
Tabla 4.1: Tecnologías Ethernet
4.9.2 Red DeviceNet
Una red DeviceNet en un vínculo de comunicación abierto de bajo nivel que proporciona
conexiones entre los dispositivos sencillos industriales (tales como los detectores y
accionadotes) y los dispositivos de alto nivel (tales como los controladores).
Esta
red
49
abierta está basada en la tecnología estándar de red de área de controlador (CAN) y ofrece un
nivel de interoperación entre dispositivos similares provenientes de diversos vendedores. Una
red DeviceNet reduce:
•
Los gastos de instalación.
•
El tiempo de puesta en marcha y habilitación.
•
El tiempo improductivo del sistema y de la máquina.
Una red DeviceNet proporciona las siguientes ventajas debido a sus características:
•
Interoperación, los dispositivos sencillos de múltiples vendedores que cumplen con las
normas DeviceNet son intercambiables, lo cual le proporciona flexibilidad y selección.
•
Redes comunes, una red abierta proporciona soluciones comunes para el usuario final
y reduce la necesidad de ser compatible con una gran variedad de redes de dispositivo.
•
Menores gastos de Mantenimiento, los dispositivos se pueden desmontar y reemplazar
sin interrumpir el funcionamiento de otros dispositivos.
•
Cableado económico, un solo cable proporciona las comunicaciones y la alimentación
eléctrica de 24V. La instalación de dispositivos conectados a la red es más económica
que el cableado de E/S tradicional.
Posee las siguientes características: Capa de dispositivos, norma abierta, velocidades de 125,
250 y 500Mbps, se conecta directamente a los dispositivos de bajo nivel.
Algunas otras redes que también nos ofrece Allen- Bradley, consideradas para la
realización del proyecto ya que son utilizadas en otras partes de la empresa son: ControlNet,
Red data highway plus, Red remote I/O, Red serial (punto a punto), Red Hart sobre Bell 202.
4.10
RSView32
RSView32 es un software basado en HMI para la supervisión y control automático de las
máquinas y procesos. El mismo proporciona conectividad sin precedente con otros productos
de software de Rockwell, productos de Microsoft, y aplicaciones de terceros.
Provee las herramientas para máxima la productividad, incluyendo rutinas de simulación,
edición individual de objetos en grupo, animación, actualizaciones online, y permite importar
fácilmente los gráficos.
50
Figura 4.4: Ejemplo RSView32
En resumen, un sistema de control está definido como un conjunto de componentes que
pueden regular su propia conducta o la de otro sistema con el fin de lograr un funcionamiento
predeterminado y se clasifican según su comportamiento en: sistema de control de lazo abierto
y sistema de control de lazo cerrado.
La información sobre los cambios del proceso es captada por los sensores es procesada por
el sistema de control dando lugar a las acciones necesarias, que se implementan físicamente
sobre el proceso por medio de los actuadores.
En los sistemas modernos de control, generalmente los autómatas programables forman
parte de un sistema de control. La arquitectura de comunicación se elige según las necesidades
de la conexión en red. Por último, el software RSView32 permite el monitoreo a través de una
pantalla de las máquinas y los procesos.
Estos conceptos, facilitaron el entendimiento del proyecto durante la realización de la
pasantía.
51
CAPITULO V
MARCO METODOLÓGICO
5.1 Nivel de investigación
El nivel de investigación se refiere al grado de profundidad con que se aborda un objeto o
fenómeno. Para poder justificar el nivel adoptado en este trabajo es preciso conocer la
clasificación propuesta por Arias (1999), representada en la figura 4.1.
Figura 5.1 Clasificación del nivel de investigación
En función de esta clasificación el nivel de investigación es de tipo descriptiva, ya que
según Arias “consiste en la caracterización de un hecho, fenómeno o grupo con el fin de
establecer su estructura y comportamiento” (Arias, 1999, p.46).
Esta fase del proyecto tuvo una duración aproximada de 2 semanas y abarcó la
familiarización con el pintado de piezas plásticas para poder describir cual es el proceso
utilizado en GMV, así como el estudio del sistema Andon a utilizar y su funcionamiento en
otras áreas de producción anteriormente implementado. Esto permitió realizar el análisis de las
variables a monitorear y posteriormente establecer los protocolos del sistema Andon a instalar.
5.2 Diseño de investigación
El diseño de investigación es la estrategia que adopta el investigador para responder al
problema planteado. Según la estrategia que sea empleada, la clasificación del diseño de
investigación propuesta por Arias (1999) se observa en la figura 5.2.
52
Figura 5.2 Clasificación del diseño de investigación
Estratégicamente la presente investigación es realizada en dos etapas, una primera etapa
documental y una segunda etapa de campo.
La investigación documental “es aquella que se basa en la obtención y análisis de datos
provenientes de materiales impresos u otros tipos de documentos” (Arias, 1999, p.47).
Las primeras actividades de la investigación están representadas por la búsqueda de
información respecto un estudio de la arquitectura de adquisición de datos para control de
procesos y estudio del sistema Andon. También se hizo una revisión de los estándares de la
empresa que aplica en estos casos así como memorias descriptivas de sistemas Andon
instalados en otras áreas de producción. De la misma manera se usaron las consultas
bibliográficas y el Internet como herramientas complementarias de información para consumar
la obtención de datos necesarios, caracterizando la investigación documental.
La investigación de campo “consiste en la recolección de datos directamente de la realidad
donde ocurren los hechos, sin manipular o controlar variable alguna” (Arias, 1999, p.48).
El trabajo de recolección de información sobre los requerimientos de la empresa.,
mediante recorridos continuos en diferentes áreas de producción así como el área de piezas
plásticas actuales para recopilar de datos sobre los sistemas ya existentes.
5.3 Sistema andon
Una vez que se cumplió la etapa de investigación y documentación se siguió el siguiente
procedimiento para el diseño del sistema a instalar y de esta manera dividir el proceso en
pasos manejables.
53
5.3.1 Identificación zonas o estaciones de trabajo:
El área de pintado de piezas plásticas está dividida en diferentes zonas o estaciones donde
se llevan a cabo las actividades que permiten establecer cuales son el tipo de llamadas de
ayudas necesarias en el sistema.
5.3.2 Determinación de las condiciones que deben ser medidas:
Esta etapa permitió determinar la estructura de la ayuda y definir los roles que debían
seguir los miembros del equipo de trabajo en el uso del sistema. También se establecieron las
necesidades de visualización del sistema.
5.3.3 Definición de la ubicación de los puntos de llamada y visualización
Una vez definidos el tipo de llamadas y la estructura de ayuda, se estableció la ubicación
de los dispositivos para efectuar las llamadas, los puntos de visualización y ubicación de
alarmas del sistema.
5.3.4 Escogencia de los equipos, los protocolos de comunicación y el software
Para la escogencia de los equipos a utilizar se tomó en cuenta las condiciones y la
estructura como se construyó
del área de piezas plásticas, así como los costos de los
dispositivos.
Para los protocolos de comunicación y software, se tomó como referencia los protocolos y
software utilizados comúnmente en la instalación de este tipo de sistemas en GMV, evaluando
las similitudes entre esos sistemas y el sistema a instalar y las ventajas que el uso de estos
protocolos y sistemas representa.
5.4 Sistema de control del proceso de pintado de piezas plásticas
Al igual que con el sistema ANDON, para el diseño del sistema de control se siguió un
procedimiento similar.
54
5.4.1 Identificación de los puntos de medición de las variables del proceso
A través del recorrido y la familiarización con el proceso de pintado de piezas plásticas, se
logró identificar todas las posibles variables a medir según cada zona en las que se el proceso.
En esta etapa se realizó además un estudio de las variables prioritarias a monitorear.
5.4.2 Identificar dispositivos de medición y control
Con la identificación de las posibles variables a medir, se identificaron los diferentes
dispositivos que serían necesarios para la medición y control de dichas variables. En esta etapa
se estudió la posibilidad de reducir el número de dispositivos a ser utilizados sin dejar de
monitorear la misma cantidad de variables, es decir, buscar que un mismo dispositivo pudiera
medir más de una variable. Se analizó el costo de los dispositivos.
5.4.3 Escogencia de equipos, protocolos y software para el proyecto
Tomando en cuenta la prioridad y los costos de los dispositivos, se escogió finalmente las
variables a monitorear y los dispositivos a utilizar. Se establecieron las características
principales que deben cumplir los dispositivos según las necesidades del sistema, y para
algunos se establecieron las marcas a utilizar según el estándar de GMV (Ej: PLC debe ser
Compactlogix)
Para los protocolos de comunicación y software, se tomó como referencia los protocolos y
software utilizados comúnmente en la instalación de este tipo de sistemas en GMV, evaluando
las similitudes entre esos sistemas y el sistema a instalar, así como las ventajas que representa
el uso de estos protocolos y sistemas.
5.5 Fase de documentación
En esta fase se realizó la documentación del proyecto para la empresa, básicamente
realización de la memoria descriptiva del sistema ANDON, y la memoria descriptiva de los
parámetros de programación, los requisitos de visualización, medición y control del sistema de
control. Se creó el lineamiento definitivo del proyecto, lo cual incluyó plano definitivo,
55
diagrama de conexión, especificaciones generales, cómputo métrico y estimación de costos del
proyecto.
En síntesis, el procedimiento que se siguió para realizar el proyecto fue el estudio de las
variables a medir y de los requerimientos del proyecto, se definieron los dispositivos y
protocolos de comunicación, se identificaron las zonas de trabajo y se precisó la ubicación de
los equipos. Finalmente se elaboró un manual de requerimientos que será entregado por la
empresa al proveedor para la implementación del proyecto.
56
CAPITULO VI
SISTEMA ANDON Y SISTEMA DE CONTROL
En este capítulo se describe el proceso productivo que se realiza en la planta de pintado de
piezas plásticas de GMV para luego explicar las especificaciones de diseño del sistema de
control y sistema andon aplicado a este proceso.
6.1 Descripción del proceso productivo del pintado de piezas plásticas
El proceso de pintado de piezas plásticas en General Motors Venezolana C. A., consta de
varias etapas las cuales se describen a continuación:
6.1.1 Limpieza
El proceso de limpieza consiste en la eliminación de cualquier sustancia contaminante que
pueda afectar la adhesión del fondo a la superficie de la pieza plástica.
Este proceso consta de dos etapas: la primera de soplado con aire comprimido a fin de
eliminar el polvo originado por el lijado de la pieza, mientras que en la segunda etapa, se
utiliza el producto Desengrasante 2319S “Plastic-Prep” del proveedor DuPont con un paño
tubular “Chicopee” o un paño 3M “Detalling Cloth”. Se debe pasar el paño humedecido con
el desengrasante por toda la pieza, removiendo todo aquel sucio, polvo o partícula extraña que
haya en la superficie de la pieza.
6.1.2 Promotor de adhesión
Este producto es aplicado con la finalidad de promover y preparar la superficie plástica
para que haya anclaje del fondo sobre la pieza. Se tiene que aplicar una mano de promotor a
cada pieza.
6.1.3 Aplicación de base
Consiste en la aplicación de dos manos de base color a cada pieza. Entre cada mano de
aplicación debe haber un oreo de 1 minuto mínimo.
57
6.1.4 Aplicación de clear
Consiste en la aplicación de dos manos de Clear a cada pieza para mejorar la apariencia de
la misma.
Entre cada mano de aplicación debe haber un oreo de 1 minuto mínimo. En la figura 6.1,
puede visualizarse parte del proceso.
Figura 6.1: Parte del proceso del pintado de piezas plásticas.
6.1.5 Oreo – Flash Off
El oreo o tiempo de “flash off”, es el tiempo dado para la liberación o evaporación de
solventes rápidos de las pinturas.
Debe darse tiempo para que la adhesión actúe sobre la superficie plástica, preparándola
para que haya adherencia entre la misma y la pintura a aplicar.
6.1.6 Horneado/Curado
Es la etapa en la que la película se seca y cura sobre la pieza en un ambiente controlado.
El tiempo estipulado es de 30 minutos a 60°C. El horno en el área de piezas plásticas se divide
en 3 zonas: 1 de radiación y 2 de Convección.
58
•
Zona de radiación: Los paneles de radiación a cierta distancia de la superficie a secar,
y la radiación emitida atraviesa el aire sin elevar la temperatura ambiental. La película
de pintura apenas absorbe energía de radiación, la atraviesa y llega hasta la pieza, que
sí absorbe la radiación y se calienta. Este calentamiento se trasmite a la película de
pintura, de manera que el secado se realiza de dentro hacia fuera, al contrario de lo que
sucede con el sistema convencional.
•
Zonas de convección: en esta zona, la transferencia de calor se produce a través del
desplazamiento de materia entre regiones con diferentes temperaturas. En este caso, se
provoca el flujo de aire sobre la superficie sólida por medio de una fuerza externa
como lo es un ventilador.
Figura 6.2: Salida De Las Piezas Del Horno
6.1.7 Revisión de acabado
En la revisión y acabado final (figura 6.3), el operador debe chequear toda la superficie
pintada, de manera de detectar cualquier irregularidad tal como, sucios, escurridos, llagas,
fallo de fondo (Deficiencia en la cantidad de producto aplicado), rayas, rugosidad, etc.
59
Figura 6.3: Revisión De Las Piezas Plásticas
6.2 Sistema de control
6.2.1 Requerimientos generales del sistema de control
El sistema debe controlar el correcto funcionamiento del proceso de pintado de piezas
plásticas, a través de la inspección de las siguientes variables: funcionamiento de motores,
control del horno, control de la temperatura del aire (sala de mezcla y temperatura del
proceso), control de la humedad dentro de la cabina, señales del sistema Andon y operación
del conveyor.
6.2.2 Requisitos para la instalación del sistema de control
Para la correcta instalación del sistema de control debe tenerse en cuenta:
•
Plan detallado de la implementación.
•
Parámetros claros de funcionamiento de los equipos o dispositivos.
•
Definición de los parámetros para la operación segura.
•
Establecimiento de un sistema estandarizado de solución de problemas.
•
Definición de las redes de comunicación a utilizar.
60
6.2.3 Alcance
Este sistema abarcará el control del área de pintado de piezas plásticas, de General Motors
Venezolana C. A., incluyendo la sala de mezclas y todas las zonas que el proceso comprende.
6.2.4 Propósito del sistema de control
Los siguientes, son los propósitos de la instalación de un sistema de control en el área de
piezas plásticas:
•
Proveer un sistema de control efectivo que mejore la productividad tanto del proceso
como la calidad de los productos producidos.
•
Asegurar la operación segura del equipo industrial.
•
Incrementar la productividad del proceso de pintado de piezas plásticas aumentando
tiempo entre fallas y disminuyendo el tiempo de reparación.
•
Proveer un diseño lo suficiente flexible como para incorporar cambios en el proceso.
6.2.5 Componentes del sistema de control
•
PLC: dispositivo electrónico programable que permite el control en tiempo real del
sistema.
•
Computadora o PC: permite la visualización y control de los eventos del proceso.
•
Sensores: permiten la medición de los parámetros involucrados en el proceso. Entre los
sensores encontramos digitales y analógicos.
•
Variadores de Frecuencia: permiten variar la velocidad del conveyor a través de las
señales enviadas por el PLC
•
Base de datos: aquí se quedan los registros de los eventos ocurridos en el proceso.
6.2.6 Funcionamiento del sistema
Durante el proceso de pintado de las piezas plásticas, el sistema permitirá visualizar en
vivo desde la sala de control, en la computadora o PC, el desarrollo del proceso. La
combinación de los sensores, actuadores y el PLC permitirán la medición y control del
proceso, y en caso de emergencia será enviada una señal de alarma para la resolución del
mismo. Este sistema tendrá conexión con las luces y alarmas del sistema Andon.
61
Adicionalmente, el sistema permitirá realizar paradas de emergencia en la producción, y
llevar un registro del tiempo y tipo de acontecimiento ocurrido.
6.2.7 Parámetros de implementación del sistema de control
Una vez estudiado el proceso, se definieron los parámetros que deben regir la
implementación del sistema de control:
6.2.7.1 Conveyor
Es el sistema mecánico usado para mover los vehículos que contienen las piezas plásticas a
lo largo de las diferentes zonas en el proceso de pintado. Existen dos conveyor en este
proceso: uno que recorre la cabina de pintura (figura 6.4) y uno que realiza el recorrido del
horno.
Figura 6.4: Conveyor a la entrada de la cabina
Las velocidades de los mismos son las siguientes:
Velocidad 1: 0.9 m/min: cabina
Velocidad 2: 0.9 m/min: horno.
62
Además, estas velocidades deben ser variables de acuerdo a las señales enviadas por el
PLC.
Las variables a controlar en esta zona son: el arranque y parada de los motores, las
velocidades del conveyor.
-Requerimientos principales de medición:
•
Para cada conveyor se deberá instalar variadores de frecuencia que permitan medir y
variar la velocidad de los mismos.
-Requerimientos de visualización:
•
Se debe visualizar desde sala principal de control: la velocidad de los conveyor en
[UPH].
•
Se debe visualizar el estado de funcionamiento: ON/OFF.
-Requerimientos de control:
•
Se requiere controlar el arranque y parada de ambos transportadores, así como variar la
velocidad de los mismos, desde la sala principal de control y desde el tablero de
control correspondiente.
•
En caso de fallo de algún conveyor, debe enviarse una señal de alarma al sistema.
Adicionalmente deberá sonar la melodía y encenderse la luz correspondiente a
Mantenimiento en la caja de luces del sistema Andon. Una vez resuelto el problema, el
reset se realizará en el tablero de control correspondiente al conveyor.
6.2.7.2 Casa de aire
El aire, a través de un ventilador o supplyfan, circula desde el techo de la cabina hacia el
suelo de la misma. Esta circulación forzada de aire, vertical y hacia abajo, es la encargada de
arrastrar los restos de pulverización aerográfica. Está ubicada sobre la cabina de pintura, tal y
como se muestra en la figura 6.5.
63
Figura 6.5: Vista de la casa de aire
Las variables a controlar en esta zona son: arranque y parada del motor del ventilador o
supplyfan.
-Requerimientos de medición:
•
Se debe verificar el encendido del supplyfan
-Requerimientos de visualización:
•
Se debe visualizar en la sala principal de control el estado de funcionamiento ON/OFF
del supplyfan.
-Requerimientos de control:
•
Se requiere controlar el arranque y parada del motor del supplyfan desde la sala
principal de control y desde el tablero de control correspondiente.
64
•
En caso de falla o parada del motor se debe detener el proceso de pintura, continuar
con el horneado y debe enviarse una señal de alarma al sistema. Adicionalmente
deberá sonar la melodía y encenderse la luz correspondiente a Mantenimiento en la
caja de luces del sistema Andon. Una vez resuelto el problema, el reset se realizará en
el tablero correspondiente.
6.2.7.3 Cabina de pintura
La cabina es un componente fundamental en el taller de pintura. Esta cabina de pintura
cuenta con cinco (5) extractores que permiten crear el ambiente idóneo para un repintado de
calidad.
Figura 6.6: Salida de los extractores
El aire dentro de la cabina circula desde arriba hacia abajo, creando un flujo vertical y
descendente que garantiza la adecuada renovación de aire del interior de la cabina. El caudal
65
de aire para la cabina debe ser 30.000 m3/h, con una velocidad vertical de aire de 0,3 m/s. El
diseño de la cabina ha de asegurar que en esta circulación de aire no se produzcan
turbulencias, para garantizar que los restos de pintura se dirijan directamente a la zona
enrejillada del suelo. La figura 6.7 muestra una vista de la cabina de pintura.
Figura 6.7: Vista cabina de pintura
Las variables a controlar en esta zona son: temperatura y humedad del aire, velocidad del
aire, arranque y parada de los motores de los extractores.
-Requerimientos principales de medición:
•
Se requiere de un termohigrómetro que permita medir la temperatura del aire y la
humedad, en un punto ubicado de tal manera que permita tomar una muestra
representativa de la humedad y la temperatura dentro de la cabina.
•
Se requiere medir el flujo vertical del aire dentro de la cabina en cada una de las
siguientes zonas: primer, base y clear.
•
Se debe verificar el encendido de cada uno de los cinco (5) extractores.
66
-Requerimientos de visualización:
•
Se debe contar con un indicador visual que permita visualizar en la cabina la
temperatura y la humedad en tiempo real.
Se debe visualizar en la sala principal de control:
•
El estado de funcionamiento ON/OFF de los extractores.
•
La temperatura en [˚C], la humedad en [%HR]. Esto debe poder visualizarse dentro de
la cabina y en la sala de control.
•
El flujo del aire en FPS y en MS.
•
Se requiere además el uso de gráficos e históricos para visualizar la temperatura. Los
históricos deben respaldarse al cierre de cada turno, en formato Excel, de modo
automático.
-Requerimientos de control:
•
Se requiere controlar el arranque y parada de los motores de cada extractor desde la
sala principal de control y desde el tablero de control correspondiente.
•
En caso de parada o falla de alguno de los extractores, se deberá activar una alarma.
Adicionalmente deberá sonar la melodía y encenderse la luz correspondiente a
Mantenimiento en la caja de luces del sistema Andon. Una vez resuelto el problema, el
reset se realizará en el tablero correspondiente.
6.2.7.4 Fosa de la cabina
En esta zona se lleva a cabo el tratamiento del agua usada en el proceso para capturar la
pintura perdida, se generan las cortinas de agua, se hace un lavado del aire, clarificación del
agua y se ubica el tanque que contiene el agua que se recircula en el proceso. Cuenta con dos
(2) bombas para generar la cortina de agua.
Las variables a controlar son: arranque y parada de los motores de las bombas.
-Requerimientos principales de medición:
•
Se debe verificar el encendido correspondiente a las bombas de la cabina de agua.
67
-Requerimientos de visualización:
•
Se debe visualizar en la sala principal de control: el estado de funcionamiento ON/OFF
de bombas.
-Requerimientos de control:
•
Se requiere controlar el arranque y parada de los motores de las bombas desde la sala
principal de control y desde el tablero de control correspondiente.
•
En caso de parada o falla de alguno de los motores de las bombas, se debe enviar una
señal de alarma al sistema. Adicionalmente deberá sonar la melodía y encenderse la
luz correspondiente a Mantenimiento en la caja de luces del sistema Andon. Una vez
resuelto el problema, el reset se realizará en el tablero correspondiente.
6.2.7.5 Flash Off
Esta zona (figura 6.8) cuenta con un (1) extractor para la liberación de los solventes. Las
variables a controlar son: el arranque y parada del motor del extractor.
Figura 6.8: Zona Flash Off a la entrada del horno.
68
-Requerimientos principales de medición:
•
Se requiere verificar el encendido del extractor de flash off.
-Requerimientos de visualización:
•
Se debe visualizar, desde la sala principal de control, el estado de funcionamiento
ON/OFF del extractor de flash off.
-Requerimientos de control:
•
Se requiere controlar el arranque y parada del motor del extractor desde la sala
principal de control y desde el tablero de control correspondiente.
•
En caso de falla o parada del extractor se debe enviar una señal de alarma al sistema.
Adicionalmente deberá sonar la melodía y encenderse la luz correspondiente a
Mantenimiento en la caja de luces del sistema Andon. Una vez resuelto el problema, el
reset se realizará en el tablero correspondiente.
6.2.7.6 Horno zona 1 (radiación)
Esta zona (figura 6.9) se cuenta con un (1) motor quemador que genera la llama y un (1)
motor recirculador de aire.
Figura 6.9: Horno Zona De Radiación
69
Las variables a controlar son: temperatura del horno, arranque y parada de los motores del
quemador y el recirculador de aire.
-Requerimientos principales de medición:
•
Se requiere una conexión de la señal proveniente del sistema de medición de
temperatura del horno.
•
Se requiere conexión de la señal proveniente de la fotocelda ultravioleta del quemador
para confirmar el encendido del mismo.
•
Se requiere verificar encendido de los motores del quemador y el recirculador de aire.
-Requerimientos de visualización:
Se debe visualizar desde sala principal de control:
•
El estado de funcionamiento ON/OFF de los motores correspondientes al quemador y
del recirculador.
•
La temperatura en [˚C], en gráficas e históricos. Los históricos deben respaldarse al
cierre de cada turno, en formato Excel, de modo automático.
-Requerimientos de control:
•
Se requiere controlar, desde la sala principal de control y desde el tablero
correspondiente, arranque y parada de los motores.
•
En caso de parada o fallo de los motores correspondientes al quemador o al
recirculador deberá detenerse el proceso de pintado, más no el transportador y se debe
enviar una señal de alarma al sistema. Adicionalmente deberá sonar la melodía y
encenderse la luz correspondiente a Mantenimiento en la caja de luces del sistema
Andon.
6.2.7.7 Horno zona 2 y zona 3 (convección)
Para cada zona se cuenta con un (1) motor quemador que genera la llama, un (1) motor
recirculador de aire y un motor ventilador. La figura 6.10 presenta la zona de convección.
Las variables a controlar son: temperatura del horno, arranque y parada de los motores del
ventilador, quemador y el recirculador de aire.
70
Figura 6.10: Horno zona de convección
-Requerimientos principales de medición:
•
Se requiere una conexión de la señal proveniente del sistema de medición de
temperatura del horno.
•
Se requiere conexión de la señal proveniente de la fotocelda ultravioleta del quemador
para confirmar el encendido del mismo.
•
Se debe verificar el encendido de los motores del ventilador, quemador y el
recirculador de aire.
-Requerimientos de visualización:
Se debe visualizar desde sala principal de control:
•
El estado de funcionamiento ON/OFF de los motores correspondientes al quemador, el
ventilador y del recirculador de aire.
•
La temperatura en [˚C], en gráficas e históricos. Los históricos deben respaldarse al
cierre de cada turno, en formato Excel, de modo automático
71
-Requerimientos de control:
•
Se requiere controlar, desde la sala principal de control y desde el tablero
correspondiente, arranque y parada de los motores.
•
En caso de parada o fallo de los motores correspondientes al quemador, ventilador o al
recirculador deberá detenerse el proceso y se activará una alarma. Adicionalmente
deberá sonar la melodía y encenderse la luz correspondiente a Mantenimiento en la
caja de luces del sistema Andon.
6.2.7.8 Túnel de enfriamiento
Es la zona donde, a través del soplado de aire, se enfría la pieza al salir del horno para
luego ser revisada.
En esta zona (figura 6.11) se cuenta con (2) ventiladores para el soplado del aire y un (1)
extractor. En la figura 6.11 se muestran las boquillas por donde sale el aire soplado que enfría
las piezas.
Figura 6.11: Túnel de enfriamiento.
72
Las variables a controlar son: arranque y parada de los motores de los ventiladores y del
motor del extractor.
-Requerimientos principales de medición:
•
Se debe medir la señal de encendido correspondiente a los motores de los ventiladores
y la señal de extractor.
-Requerimientos de visualización:
Se debe visualizar en la sala principal de control:
•
El estado de funcionamiento ON/OFF de los motores de los ventiladores.
•
El estado de funcionamiento ON/OFF del motor del extractor
-Requerimientos de control
•
Se requiere controlar el arranque y parada de los motores de los ventiladores y del
extractor desde la sala principal de control y desde el tablero de control
correspondiente.
•
En caso de parada o fallo de los motores se activará una alarma. Adicionalmente
deberá sonar la melodía y encenderse la luz correspondiente a Mantenimiento en la
caja de luces del sistema Andon.
6.2.7.9 Sala de mezcla
Es el lugar donde se almacena, dispensa y se mezclan los materiales para la pintura. Aquí
se contará con doce (12) sistemas de pintura.
Las Variables a controlar son: temperatura y humedad del aire, temperatura de cada
sistema de pintura.
-Requerimientos principales de medición:
•
Se requiere medir la temperatura y humedad del aire dentro de la sala de mezcla.
•
Se requiere de un medir la temperatura de cada sistema de pintura
73
-Requerimientos de visualización:
Se debe visualizar en la sala principal de control:
•
La temperatura de cada sistema de pintura en [˚C]
•
La temperatura del aire en [˚C]
•
La humedad del aire en [%HR]
-Requerimientos de control:
•
En caso de alguna emergencia, se debe detener el paso de pintura desde los sistemas
hacia la cabina a través de un control único centralizado.
6.2.8 Comunicaciones
La red de comunicaciones para conectar los dispositivos al PLC será DeviceNet. El PC
o computador se debe conectar al PLC usando una red Ethernet.
El siguiente diagrama de la figura 6.12, incluye los dispositivos y sensores (termostatos
de los sistemas de pintura) del sistema de control del área de piezas plásticas.
PC
Ethernet
PLC
DeviceNet
Dispositivos de campo
termohigrómetro
Sensores
Variador
transportador
horno
Variador
transportador
cabina
Figura 6.12: Diagrama de conexión sistema de control
74
6.2.9 Parámetros de programación
6.2.9.1 Archivo de interfase y archivo de datos:
La programación de las pantallas y la elaboración de los reportes de los eventos del
sistema de control, se realizará utilizando el software RSView32. Esto permitirá observar el
estado de cada una de las variables del sistema (tales como funcionamiento de motores,
medición de sensores, etc.) en tiempo real.
Todo evento detectado, generará reportes asociados al proceso con respaldo al cierre de
cada turno de operaciones en Microsoft Excel. En caso de parada, se contabilizará el tiempo y
se indicarán las causas del fallo.
6.2.10 Características de los dispositivos
6.2.10.1 Sensores:
•
Todos los sensores a utilizar deben ser antiexplosivos.
•
El termohigrómetro y los medidores de velocidad de aire deben ser devicenet.
•
Se debe verificar que todos los ventiladores y extractores cuenten con sus respectivos
presoswitch.
6.2.10.2 Variadores de frecuencia:
•
Marca: Allen Bradley, serie Powerflex
•
DeviceNet
6.2.10.3 PLC
Para determinar el hardware más apropiado para la aplicación, se tomaron en cuenta los
parámetros de control presentados anteriormente, la redes a utilizar y el estándar de GMV en
cuanto a la marca del equipo, según el cual el controlador debe ser Compactlogix de Allen
Bradley.
Ya que se utilizará la red Ethernet, el controlador a utilizar será el CompactLogix 1769
L32E.
Para la red DeviceNet se usará el controlador junto con el módulo escáner Compact
deviceNet: 1769-SDN.
75
Figura 6.13: Módulo escáner deviceNet
Este PLC tiene la suficiente capacidad para
manejar los dispositivos de campo
contemplados en el sistema de control, así como los dispositivos del sistema Andon de piezas
plásticas. Más adelante se presentan en las tablas 6.1 y 6.2 las entradas y salidas del sistema
de control.
Adicionalmente, la empresa deja abierta la posibilidad de usar un PLC con mayor capacidad,
como el CompactLogix 1769 L35E Allen Bradley, el cual se pedirá como cotización de un
equipo adicional (ver apéndice B). Las características de la serie Compactlogix se presentan en
el apéndice E.
6.2.10.4 Computador personal (PC)
La computadora principal, la cual servirá para monitorear el funcionamiento del proceso
de pintado, debe cumplir con las siguientes características:
•
Se requiere que se conecte un Computador Personal (PC) marca HP, al PLC que
permita realizar programación, insertar mensajes, entre otras funciones.
•
El proveedor es responsable de conectar el PC al PLC y realizar las configuraciones
requeridas para establecer la comunicación entre el PC y el PLC.
•
El computador estará ubicado en la sala de control
•
El computador debe conectarse a la red interna de GMV.
•
Esta computadora será utilizada para el andon como para el sistema de control.
Las características del PC a utilizar es el siguiente:
•
CPU Intel Pentium 4º superior, 2.8 GHz
76
•
1Gbyte de RAM o más.
•
Resolución de Pantalla 1024 x 768
•
PC4200 512 MB DDRAM 533 MHz
•
disco duro 250 Gbytes UDMA 7200 RPM
•
Monitor de 17” SVGA Color o mayor.
•
Teclado PS/2 / Windows 2000 o superior/ mouse
•
Puertos USB: 4 unidades
•
Puerto Serial: 01 unidad
•
Puerto paralelo: 01 unidad.
•
Puerto de comunicación ethernet.
6.2.11 Tablas de entradas y salidas del sistema
A continuación se presenta una tabla con las entradas y una tabla con las salidas del sistema de
control.
77
Ubicación
E
T
R
A
D
A
S
Elemento a controlar
Transportador
Casa de aire
Cabina de Pintura
Variadores de frecuencia
Motor SUPF
Termohigrómetro
Motor EXT1
Motor EXT2
Motor EXT3
Motor EXT4
Motor EXT5
Motor B1
Fosa de la Cabina
Motor B2
Motor FO
Flash off
Motor RECZ1
Horno: zona 1 (Radiación)
Motor SQZ1
Fotocelda ultravioleta
Termocupla
Motor EXTZ2
Horno: zona 2 (Convección)
Motor SUPZ2
Motor SQZ2
Fotocelda ultravioleta
Termocupla
Motor EXTZ3
Horno: zona 3 (Convección)
Motor SUPZ3
Motor SQZ3
Fotocelda ultravioleta
Termocupla
Motor SUP1
Túnel de enfriamiento
Motor SUP2
Motor EXT
Termohigrómetro
Sala De Mezcla
Termostato (12)
Sistema contra incendio
Push button
Alimentación
Descripción
Tipo de señal
480VAC
440VAC
0-10V
440VAC
440VAC
440VAC
440VAC
440VAC
440VAC
440VAC
440VAC
440VAC
440VAC
0-5VDC
0-10V
440VAC
440VAC
440VAC
0-5VDC
0-10V
440VAC
440VAC
440VAC
0-5VDC
0-10V
440VAC
440VAC
440VAC
0-10V
0-10V
Control de velocidad
Estado de funcionamiento: ON/OFF
Medición de temperatura del aire y humedad
Estado de funcionamiento: ON/OFF
Estado de funcionamiento: ON/OFF
Estado de funcionamiento: ON/OFF
Estado de funcionamiento: ON/OFF
Estado de funcionamiento: ON/OFF
Estado de funcionamiento: ON/OFF
Estado de funcionamiento: ON/OFF
Estado de funcionamiento: ON/OFF
Estado de funcionamiento: ON/OFF
Estado de funcionamiento: ON/OFF
Encendido de la llama
Medición de temperatura del aire
Estado de funcionamiento: ON/OFF
Estado de funcionamiento: ON/OFF
Estado de funcionamiento: ON/OFF
Encendido de la llama
Medición de temperatura del aire
Estado de funcionamiento: ON/OFF
Estado de funcionamiento: ON/OFF
Estado de funcionamiento: ON/OFF
Encendido de la llama
Medición de temperatura del aire
Estado de funcionamiento: ON/OFF
Estado de funcionamiento: ON/OFF
Estado de funcionamiento: ON/OFF
Medición temperatura del aire
Medición temperatura de la pintura
Analógica
Digital
Analógica
Digital
Digital
Digital
Digital
Digital
Digital
Digital
Digital
Digital
Digital
Analógico
Analógico
Digital
Digital
Digital
Analógica
Analógica
Digital
Digital
Digital
Analógica
Analógica
Digital
Digital
Digital
Analógico
Analógico
110VAC
Paso de pintura a la cabina
Digital
Tabla 6.1: Entradas del sistema de control
78
S
Ubicación
Elemento a controlar
Alimentación
Descripción
Tipo de
señal
Casa de aire
Cabina de Pintura
Motor SUP
Motor EXT1
Motor EXT2
Motor EXT3
Motor EXT4
Motor EXT5
Motor B1
Motor B2
Motor FO
Motor SQZ1
Motor RECZ1
Motor SQZ2
Motor RECZ2
Motor SUPZ2
Motor SQZ3
Motor RECZ3
Motor SUPZ3
Motor SP1
Motor SP2
Tablero motores bombas Sala De
Mezcla
Push button
440VAC
440VAC
440VAC
440VAC
440VAC
440VAC
440VAC
440VAC
440VAC
440VAC
440VAC
440VAC
440VAC
440VAC
440VAC
440VAC
440VAC
440VAC
440VAC
440
Arranque / Parada
Arranque / Parada
Arranque / Parada
Arranque / Parada
Arranque / Parada
Arranque / Parada
Arranque / Parada
Arranque / Parada
Arranque / Parada
Arranque / Parada
Arranque / Parada
Arranque / Parada
Arranque / Parada
Arranque / Parada
Arranque / Parada
Arranque / Parada
Arranque / Parada
Arranque / Parada
Arranque / Parada
Arranque/Parada de los motores
Discreta
Discreta
Discreta
Discreta
Discreta
Discreta
Discreta
Discreta
Discreta
Discreta
Discreta
Discreta
Discreta
Discreta
Discreta
Discreta
Discreta
Discreta
Discreta
Discreta
110VAC
Habilitar/Deshabilitar paso de pintura a la
cabina
Discreta
A
Fosa de la Cabina
L
I
D
A
Flash off
Horno: zona 1
(Radiación)
Horno: zona 2
(Convección)
Horno: zona 3
(Convección)
Túnel de enfriamiento
S
Sistema contra
incendios
Tabla 6.2: Salidas del sistema de control
79
6.3 Sistema andon
El sistema Andon para el proyecto de piezas plásticas de General Motors Venezolana,
C.A. cuenta con los siguientes requerimientos generales:
6.3.1 Requerimientos básicos del sistema andon piezas plásticas:
•
Estaciones de llamado por medio de botoneras de fácil acceso para la acción de:
llamado de asistencia del líder de trabajo (LET) y llamado de seguridad (parada de
emergencia).
•
Debe poseer la opción de paro del conveyor. En caso de llamada y si el problema no
ha sido resuelto, el sistema debe detener el conveyor en el punto establecido. En caso
de emergencia, debe detenerse inmediatamente.
•
Debe existir un concepto estructurado que deje claramente definido los roles y
responsabilidades relacionados al área de producción.
•
Debe permitir el re-direccionamiento de llamados hacia otras áreas de interés.
•
Debe permitir el registro de tiempo y tipo de llamadas en una base de datos.
6.3.2 Requisitos para instalar el sistema andon
•
Plan detallado de la implementación: Al implementar el programa muchos problemas
se harán visibles, motivo por el cuál se necesitaran de recursos adicionales para
manejarlos.
•
Establecimientos de equipo de trabajo: Tanto los miembros como el líder del grupo
deben estar entrenados en todas las operaciones.
•
Velocidad de la línea de trabajo constante Para que los operarios terminen su labor
dentro del tiempo de ciclo y se habitúen al ritmo de trabajo.
•
Operaciones estandarizadas: Cuando existen operaciones específicas de algunos
modelos u opciones las cuales requieren mayor tiempo de ejecución que las
operaciones normales, el operador es forzado a activar el sistema frecuentemente.
•
Unificación de criterios de calidad.
•
Determinación de los puntos fijos de parada en la línea.
•
Definir estaciones de trabajo.
•
Establecimiento de un sistema estandarizado de solución de problemas.
80
6.3.3 Propósito del sistema andon
•
Llamado de asistencia.
•
Llamado de paro de emergencia.
•
Solicitud de asistencia de otras áreas involucradas en el proceso (Mantenimiento y
Materiales).
•
Prevención de la ocurrencia de defectos y/o paso de los mismos al siguiente eslabón
del proceso.
•
Registro contabilizado de llamadas.
6.3.4 Componentes del sistema andon de piezas plásticas
•
PLC: dispositivo que permite el control del sistema.
•
Sensores y Botoneras: permiten al miembro del equipo de trabajo (MET), realizar
llamado de ayuda desde el área de producción.
•
Sensores “Fixed Stop Position” (FSP): son sensores que permiten marcar el punto
donde el conveyor deberá detenerse si se ha realizado algún llamado de ayuda y el
problema no ha sido resuelto.
•
Caja de música y Altavoz: permiten emitir el sonido correspondiente al tipo de llamado
efectuado en la línea de producción.
•
Base de datos: aquí se quedan los registros de llamadas efectuadas y tiempos de parada
en la línea.
•
Caja de luces y opteleras: permiten visualizar las zonas donde se realizó el llamado así
como el tipo de llamado efectuado en la línea. Las opteleras están compuestas por
luces estroboscópicas de diferentes colores.
6.3.5 Lógica del sistema
La lógica que debe seguir el sistema Andon, es la presentada en el diagrama de flujo de la
figura 6.14.
81
A
inicio
Contadores y temporizadores van a
cero
B
Leer N° unidades del día.
Leer estado de botones
No
No
Está
Botón emergencia
ON?
Está
botón Andon
ON?
Si
Display indica estación afectada
En LEDs amarillos.
Inicio melodía Andon.
Si
No
Dolly de piezas plásticas viene al
punto de parada
FSP?
Se detiene el Conveyor.
TP inicio. Display indica
la estación afectada en LEDs
rojos. Sonido de emergencia
(alarma).
No
Si
A
Se resolvió la
emergencia?
Si
Si
No
Conveyor se detiene. TP inicia.
Display indica la estación
Afectada en color rojo. Melodía
acelera
Está botón Andon
OFF?
Si
Si
Botón Maestro
OFF?
Registro de data.
Contador TA se añade al
tiempo
añadidodealparada.
contador TA.
Temporizador TP se va a
cero.
No
B
Si
Está
botón Andon
OFF?
Registro de data. Se
añade tiempo de
parada. contador TA
Temporizador TP se
va a cero.
Fin
B
Figura 6.14: Diagrama de flujo: lógica andon
El contador TP lleva el registro del “tiempo de parada” de la unidad y en el contador TA
el “tiempo acumulado” de parada una vez que la parada termina.
6.3.6 Funcionamiento del sistema
El sistema incluye la colocación de los sensores y una botonera central en el área de
pintado de piezas plásticas, a lo largo de las diferentes zonas, en cada estación de trabajo, las
cuales podrán ser activadas manualmente.
Cuando un operador detecta un problema, activa el sensor de llamado de LET, en su
misma estación de trabajo. Una luz de alerta, correspondiente a esa estación se enciende en la
82
caja de luces y con ello una melodía. Adicionalmente se enciende una optelera la cual indicará
el tipo de llamado realizado.
6.3.6.1 Caso 1: reporte y solución del problema
Si el problema es resuelto antes de que el conveyor llegue al punto FSP, el operador puede
accionar nuevamente el sensor de llamado y de esta manera hacer reset de la llamada,
logrando que la melodía se detenga y se apaguen las luces de alerta, dando a entender que el
proceso sigue sin irregularidades. Una vez hecho esto, se hace un registro del evento ocurrido,
indicando el tipo de llamada y el tiempo transcurrido.
6.3.6.2 Caso 2: reporte y NO solución del problema
En caso de que el conveyor llegue a la zona de FSP, se activará un sensor que enviará una
señal que provocará la parada del conveyor. En la caja de luces, la luz de alerta cambiará
indicando parada, se encenderá la optelera de igual manera y se activará una melodía
diferente. Una vez hecho esto, se hace un registro del evento ocurrido, indicando el tipo de
llamada y el tiempo transcurrido.
6.3.6.3 Caso 3: llamada de mantenimiento
Si el LET al evaluar el problema, verifica que este concierne a mantenimiento (por
ejemplo fallo de los equipos), activa el botón de la botonera central, para realizar el llamado al
departamento de mantenimiento. Se activa la optelera de mantenimiento, permanece la luz de
la caja de luces correspondiente a la zona. Una vez hecho esto, se hace un registro del evento
ocurrido, indicando el tipo de llamada y el tiempo transcurrido.
6.3.6.4 Caso 4: llamada de materiales
Si el LET al evaluar el problema, verifica que este concierne a materiales (por ejemplo
falta de pintura), activa el botón de la botonera central, para realizar el llamado al
departamento de materiales. Se activa la optelera de materiales, permanece la luz de la caja de
luces correspondiente a la zona. Una vez hecho esto, se hace un registro del evento ocurrido,
indicando el tipo de llamada y el tiempo transcurrido.
83
6.3.6.5 Caso 5: parada de emergencia
De ser necesaria una parada de emergencia, se debe activar de emergencia de la botonera
central para detener en forma inmediata el conveyor. La luz de alerta indicará la parada de
emergencia, se encenderá la optelera y se activará el tono de emergencia. Una vez hecho esto,
se hace un registro del evento ocurrido, indicando el tipo de llamada y el tiempo transcurrido.
6.3.7 Objetivos de las luces, melodías y caja de luces.
A través de la visualización y el sonido, el sistema Andon alerta a los miembros del
equipo, líderes, personal de mantenimiento y demás personas que pudieran canalizar o
resolver un problema específico en las estaciones de trabajo.
Cuando un operador detecta un problema, el sistema de alerta puede ser activado en un
periodo corto de tiempo, logrando así que el líder en conjunto con todos los miembros de su
equipo, personal de mantenimiento y otros líderes, sean capaces de apoyarlo rápidamente para
tratar de resolver el problema lo más pronto posible, antes de que ocurra una parada de línea.
Las caja de luces, al indicar la zona donde se detecta el problema, reduce la pérdida tiempo
para conocer el área en donde ocurre el mismo, brindándole la oportunidad al personal de
mantenimiento, líderes de equipos de trabajo y otros, conocer el área exacta a la cual se deben
dirigir.
6.3.8 Comunicaciones
Para la red de comunicaciones se estudiaron dos posibilidades. La primera opción (figura
6.15) es que la red de comunicaciones para conectar los dispositivos de campo, tales como
botoneras, cornetas, opteleras y sensores, al PLC será DeviceNet. El PC o computador se debe
conectar al PLC usando una red Ethernet.
84
PC
Ethernet
PLC
DeviceNet
Dispositivos de campo
Botonera Sensores Opteleras Altavoz
Figura 6.15: diagrama de conexión sistema andon. Opción 1
Sin embargo, se deja abierta la opción, para ser cotizada como elemento adicional (ver
apéndice A), de usar un cable convencional que conecte a los dispositivos de campo el PLC,
tal y como se muestra en el esquema de la figura 6.16:
PC
Ethernet
PLC
Cableado
convencional
Dispositivos de campo
Botonera Sensores Opteleras Altavoz
Figura 6.16: diagrama de conexión sistema andon. Opción 2.
85
6.3.9 Parámetros para la programación
6.3.9.1 Reportes en RsView 32
La programación de las pantallas y la elaboración de los reportes de los eventos del
sistema Andon, se realizará utilizando el software RSView32. Esto permitirá observar el
estatus del sistema Andon en tiempo real.
Con la data recolectada por los eventos, tanto de llamado de líder como los de parada de
línea, el sistema RS View 32 generará reportes y gráficos asociados al proceso con respaldo
al cierre de cada turno de operaciones en Microsoft Excel.
Además, el sistema debe registrar en la base de datos todas las llamadas hechas desde cada
botonera, así como, almacenar la información sobre el tiempo de la llamada cuando se produce
una llamada de materiales, una llamada de mantenimiento, llamado de asistencia del líder de
trabajo, parada general o una parada de emergencia.
Adicionalmente, permitirá el ingreso del número de unidades producidas en el turno y el
día.
La pantalla del sistema mostrará:
•
Lista total de paradas por zona (horas:minutos:segundos)
•
Información registrada en el archivo: número de paradas, comienzo del reporte (día y
hora), unidades producidas, duración del turno, número de unidades que deben ser
producidas en el turno, diferencia de unidades producidas.
•
Lista de los eventos producidos tales como paradas, duración de cada evento, motivo
(la cual puede ser reescrita). Persona a cargo del turno. Opción para cambiar de turno y
continuar con el mismo archivo
•
Opción para ver un archivo antiguo, previo o crear uno nuevo.
•
Opción para editar las paradas.
•
Opción para fraccionar el tiempo de una parada por distintas causas.
En la figura 6.17 se presenta un ejemplo de lo que podría ser la pantalla de visualización del
sistema andon.
86
Figura 6.17: Ejemplo pantalla de visualización del sistema andon
6.3.9.2 Eventos del sistema andon
A continuación se muestran
los eventos que deben ser programados para el
funcionamiento del Andon de piezas plásticas:
A) Llamada de andon de producción
1: MET acciona el sensor para el llamado
2: Se enciende la luz de la optelera
3: Se activa la melodía del LET
4: Se enciende en la caja de luces (en amarillo) la zona que realiza el llamado
5: EL sensor FPS se activa.
6: El transportador continúa en movimiento
7: El contador interno registra el evento y lleva a base de datos
87
A.1) Si desactivo el andon antes de llegar al fps
1: LET desactiva el llamado
2: Se apaga la luz de la optelera
3: Se apaga la melodía
4: Se apaga la luz de la caja de luces
5: El sensor FPS se desactiva
6: El transportador continúa en movimiento
7: El contador interno registra el evento y lleva a base de datos
A.2) Si no se desactivo el andon antes de llegar al fps
1: Se detiene el conveyor
2: En la caja de luces se enciende, en rojo sólido, la zona que está parada
4: La melodía del LET se mantiene sonando
5: Continua encendida la optelera de la estación
6: El contador interno registra el evento y lleva a base de datos
Cuando el problema este resuelto, el LET desactiva el Andon accionando por segunda
vez el sensor para el llamado. Todo vuelve a la condición normal. Se muestra el tiempo total
de duración de la parada y el tiempo total acumulado de parada.
B) Llamada de andon de mantenimiento
1: LET presiona botón naranja de la botonera central
2: Se enciende la optelera color naranja de la caja de luces
3: Se activa la melodía de mantenimiento
4: Permanece encendida la zona de la caja de luces.
5: Se activa el FPS
6: El transportador continúa en movimiento
7: El contador interno registra el evento y lleva a base de datos.
88
B.1) Si desactivo el andon antes de llegar al fps
1: Se apaga la optelera
2: Se detiene la melodía de mantenimiento
3: Se apaga la luz de la zona.
4: El contador interno registra el evento y lleva a base de datos
B.2) Si NO se desactivo el andon antes de llegar al fps
1: Se detiene el conveyor
2: En la caja de luces se enciende en rojo sólido la zona que esta parada
3: La melodía de mantenimiento continúa sonando
4: Continua encendida la zona en la caja de luces.
5: El contador interno registra el evento y lleva a base de datos
El llamado de mantenimiento se desactiva una vez el MET de mantenimiento presiona de
nuevo el botón anaranjado y todas las funciones vuelven a estado normal. Se registra el tiempo
total de duración de la parada y el tiempo total acumulado de parada.
C) Llamada de andon de materiales
1: LET presiona botón azul de la botonera central
2: Se enciende la luz de la optelera de materiales
3: Se activa la melodía de Materiales
4: Permanece encendida la optelera de la estación
5: Se activa el FPS
6: El transportador continúa en movimiento
7: El contador interno registra el evento y lleva a base de datos
89
C.1) Si desactivo el andon antes de llegar al fps
1: Se apaga la optelera de materiales
2: Se detiene la melodía de materiales
3: Desaparece le mensaje de la pantalla
4: Se apaga la zona de la caja de luces
5: El contador interno registra el evento y lleva a base de datos
C.2) Si NO se desactivo el andon antes de llegar al fps
1: Se detiene el conveyor
2: En la caja de luces se enciende en rojo sólido la zona que esta parada
3: La melodía de materiales continúa sonando
4: Continua encendida la optelera de la estación
5: El contador interno registra el evento y lleva a base de datos
El llamado de materiales se desactiva una vez el MET de materiales presiona de nuevo el
botón azul y todas las funciones vuelven a estado normal. Se registra el tiempo total de
duración de la parada y el tiempo total acumulado de parada.
D) Llamada de andon – parada de emergencia
1: LET presiona el botón rojo ubicado en la botonera central
2: El transportador de cabina se detiene
3: Se enciende en la caja de luces en rojo la zona donde se efectuó el llamado.
4: Se activa el tono de emergencia
5: El contador interno registra el evento y lleva a base de datos
90
Cuando el problema este resuelto, el LET desactiva el Andon presionando el botón rojo
nuevamente vuelve a condición normal. Se registra el tiempo total de duración de la parada y
el tiempo total acumulado de parada.
6.3.10 Características de los dispositivos
6.3.10.1 Botoneras y sensores
•
Existirán dos tipos de accionamiento para realizar las llamadas. Los Sensores tipo 1,
(figura 6.18) serán un sensor de proximidad inductivo, activado a través de un material
metálico (tarjeta, chapa, etc.) para la llamada del Líder de Equipo de Trabajo (LET).
Deben ser para ambientes donde se manejan componentes peligrosos. Cada estación
debe tener un sensor tipo 1 (Ver punto 6.4).
•
Una botonera colgante (botonera tipo 2 en la figura 6.18) será de ubicación céntrica
para re-direccionamiento de llamadas a otras áreas como mantenimiento y materiales y
llamada de seguridad (parada de emergencia).
•
En cumplimiento con los estándares de la empresa, los sensores deben ser marca Turck
IG0334 IGA2008UARKA/SC/SL/LS 100AK IFM Electronic-M18 y la botonera
colgante debe ser marca Allen-Bradley.
Llamada a LET
Sensor tipo 1
Mantenimiento
(naranja)
Materiales (azul)
Parada de
emergencia
Botonera Tipo 2
Figura 6.18: Tipos de accionamiento del sistema andon
6.3.10.2 Caja de luces
•
Cantidad: 1 unidad.
•
Debe ser fabricada por el proveedor.
91
•
Consiste en una caja metálica doble cara la cual tiene 8 divisiones. Contiene 4 luces
estroboscópicas
de diferentes colores (rojo, naranja, azul y amarillo) la cual se
corresponde con el tipo de llamada.
•
Debe ser hecha de marco metal. (marco y chapa metálica de 1,5 mm)
•
Se le debe pegar unas calcomanías rotuladas para indicar la zona donde se hace el
llamado.
•
Debe ser doble cara.
•
Debe ser hecha de lámina traslucida que permita visualizar cuando la luz
correspondiente a la zona está encendida.
•
Las zonas deben poder iluminarse de color amarillo cuando es llamado y color rojo
cuando sea parada.
•
Las letras son de tipo Trebuchet MS, 8 cm de alto.
•
Se debe contemplar el cableado y la instalación de la misma.
•
Debe ser a prueba de explosión.
•
Debe estar debidamente fondeada y pintada para evitar la corrosión (color blanco)
•
Debe ser de fácil mantenimiento y remoción.
•
Debe tener una tapa removible para realizar el mantenimiento y cambio de dispositivos
y cables.
•
Cada división debe estar debidamente ventilada.
•
Las cajas de luces deben suspenderse de la estructura utilizando pernos y guayas de
seguridad.
6.3.10.3 Opteleras
•
El proveedor debe suministrar e instalar las opteleras.
•
Marca: Allen bradley
•
A prueba de explosión.
•
1 Luz estroboscópica rojo de 90mm.
•
1 Luz estroboscópica naranja de 90mm.
•
1 Luz estroboscópica azul de 90mm.
•
1 Luz estroboscópica amarilla de 90mm
•
Todas las uniones, sellos, acoples y cableado deben ser a prueba de explosión.
92
Figura 6.19: Caja de luces y opteleras del sistema andon
La distribución de las zonas es tal y como se muestra más adelante en el punto 6.3.13.
Adicionalmente, la empresa pedirá cotizar el uso de opteleras más grandes: 120 mm (ver
apéndice A).
6.3.10.4 Alarmas y melodías
•
Se contará con una caja de música conectada a un altavoz.
•
Marca: Electromatics Products INC, Número de parte: EMMB3A1XAGX, o una
similar.
•
Existirán 2 tipos de sonido, las cuales se corresponde con el tipo de evento. La parada
de emergencia sonará en forma de alarma y la llamada sonará en forma de melodía.
Cada alarma y melodía deberá sonar a 80 db. La melodía permanecerá activa durante
un minuto y se apagará. Luego alternadamente se activará de la misma manera, cada 1
minuto.
•
Todas las uniones, sellos, acoples y cableado deben ser a prueba de explosión.
Luz
Evento
Tipo
Rojo
Parada de Emergencia
Alarma
Amarillo
LET
Melodía
Naranja
Llamada de mantenimiento
Melodía
Azul
Llamada de materiales
Melodía
Tabla 6.3: Luces, eventos y melodías.
93
6.3.10.5 Sensores para parada de línea en fps
•
Marca: Turk IG0334 IGA2008UARKA/SC/SL/LS 100AK IFM Electronic-M18
•
Tipo: Inductivo de proximidad.
•
Se deberá colocar un sensor con el objeto de detener el conveyor si está activada
alguna llamada del Andon. El vehiculo debe detenerse en la marca FPS que estará
ubicada dentro de la cabina en el 70% del recorrido de la zona donde sea ubicado.
6.3.10.6 Computador personal (PC)
La misma computadora utilizada en el sistema de control
6.3.10.7 PLC
Debe ser el mismo usado para el sistema de control.
6.3.11 Características Para el funcionamiento eficiente del sistema andon.
•
El operador debe tener la habilidad de activar el interruptor, rápidamente desde
cualquier punto de su área de trabajo.
•
Cuando la señal del sistema es activada, tanto la parte visual como la auditiva tienen
que identificar claramente el área en donde esta existiendo el problema.
•
La línea deberá detenerse automáticamente en el “fixed stop position” en caso de no
ser resuelto el problema
•
El operador debe tener la habilidad de “resetear” el sistema, lo que significaría que se
detengan las señales de alerta y vuelva a comenzar en ciclo normal el sistema.
•
El sistema debe poseer dispositivos para probar el funcionamiento de luces y altavoces.
•
El personal de soporte debe estar en un lugar estratégico, para poder atacar los
problemas rápidamente.
•
El sub-sistema de manejo de base de datos debe tener archivados, el número de
paradas llevadas a cabo por cada área.
94
6.3.12 Problemas por los cuales se puede activar el sistema andon
Una gran variedad de problemas pueden ser comunicados mediante el uso del sistema
Andon. Frecuentemente los miembros de los equipos activan el sistema porque no pueden
completar su trabajo en el ciclo de tiempo determinado.
Se puede activar el sistema para reportar déficit de material, calidad del material,
problemas con los equipos, problema con el proceso o accidentes de los
6.4 Ubicación de los dispositivos del sistema andon y del sistema de control
El área de piezas plásticas está dividida en zonas de la siguiente manera:
Zona
Ubicación
Zona 1 (Z1)
Área de Carga de Piezas.
Zona 2 (Z2)
Zona de PRE-Limpieza.
Zona 3 (Z3)
Zona aplicación Promotor.
Zona 4 (Z4)
Zona aplicación Base.
Zona 5 (Z5)
Zona aplicación Clear.
Zona 6 (Z6)
Área de Finesse
Tabla 6.4: Distribución de zonas área piezas plásticas
A continuación, la figura 6.19 muestra cual será la ubicación de los dispositivos del
sistema Andon: botonera central, sensores inductivos para accionamiento de llamada, caja de
luces y opteleras. También se presentan la ubicación del tablero de control, en cual se ubicará
el PLC y el Computador Personal o PC ubicado dentro de la mezzanina del área de trabajo, la
cual servirá de sala de control.
95
Z6
Z1
Z2
Z3
Z4
Z5
Figura 6.20: Layout con zonas del área de piezas plásticas
Los sensores inductivos para el accionamiento de llamadas del sistema Andon estarán
colocados fuera de la cabina detrás del vidrio tal y como se muestra en la figura 6.21:
Figura 6.21: Sensores para el llamado del sistema andon
96
El material metálico que sirva para activar el sensor (chapa, tarjeta, etc) deberá colocarse
de forma similar a la mostrada en la figura 6.21, permitiendo el fácil acceso al operador.
Figura 6.22: Material metálico para accionamiento de sensor
En cuanto al sistema de control, los variadores de frecuencia estarán ubicados dentro de
los tableros de control de los conveyor, lo cuales ya están en el área de piezas plásticas.
Los medidores de velocidad del aire, estarán ubicados dentro de las cabinas a 1,5 metros
del techo, en el medio de las zonas Z3, Z4 y Z5, cuidando de no interferir con el área de
trabajo.
Los termohigrómetros se situarán según las especificaciones técnicas de los mismos,
dentro de la cabina, en un área que asegure una toma representativa de la muestra.
Los doce (12) termostatos se ubicarán en cada uno de los sistemas de pintura dentro de la
sala de mezcla.
6.5 Análisis de costo
Finalmente, se realizó un análisis de costo de la implementación del sistema de control y
del sistema andon por separado. Para ello, se consultaron los precios de algunos dispositivos
en catálogos que posee la empresa, mientras que otros se investigaron a través de Internet y
consultas directas con los proveedores.
97
El costo total determinado para la implementación del sistema andon es de $8.202,95 (ver
apéndice C), mientras que el costo para el sistema de control es de $42,688.62 (ver apéndice
D). Es importante resaltar que estos resultados incluyen mano de obra.
Estos precios sirven de referencia para la empresa y debido a ciertos factores económicos
pueden variar a la hora de la instalación de ambos sistemas.
98
CAPITULO VII
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
A continuación se presentan las conclusiones obtenidas luego de haber realizado el diseño
del sistema de control y el diseño del sistema andon concerniente a el área de pintado de
piezas plásticas de General Motors Venezolana, También se ofrecen algunas recomendaciones
que ayudarán a mejorar el diseño para poder implantarlo posteriormente.
Conclusiones
•
La realización de este proyecto permitió conocer cual es la importancia en la medición
y control de las variables que influyen en una línea de producción, ya que esto
garantiza la calidad en los productos producidos, mejora la efectividad de la
producción, disminuye o controla los daños hacia el medio ambiente y permite un
ambiente de trabajo seguro para los operadores.
•
En cuanto al sistema Andon de luces, sonido y señales electrónicas, debe ser usado
como apoyo para el operador para llevar a cabo sus labores. Además, debe ser
diseñado basándose en el análisis detallado de áreas en donde las perdidas de tiempo
puedan ser erradicadas.
•
En relación al sistema de control, este fue diseñado de manera que garantice el control
del proceso de pintado de piezas, tomando en cuenta las variables claves que
intervienen y sin las cuales el proceso no podría llevarse a cabo.
•
El diseño de una interfaz gráfica facilita la visualización de los parámetros
monitoreados, ya que permite observar al supervisor del área, el tipo de eventos o
alarmas que puedan generarse durante el proceso, así como el registro del mismo en
una base de datos.
•
El éxito del buen funcionamiento del sistema depende de un equipo de trabajo
competente y organizado así como de un buen mantenimiento.
99
Recomendaciones
•
Una vez puesto en marcha tanto el sistema de control como el sistema Andon del área
de piezas plásticas de GMV se deben realizar evaluaciones continúas a los dispositivos
para garantizar que los mismos estén en perfectas condiciones y no fallen en caso de
ocurrencia de un evento.
•
Al momento de realizar cualquier diseño, sobretodo en una empresa como GMV, se
debe tomar en cuenta las normas y estándares propios de la empresa que rigen dicho
diseño. Esto es debido a que, dichas empresas puedan tener contratos con proveedores
determinados (por ejemplo al momento de escoger la marca de los equipos) o en el
caso de la instalación de algún sistema, ya se tengan normas establecidas con
anterioridad.
•
Para el diseño de un sistema Andon, es muy importante recordar que para que sea
efectivo debe ser fácil de usar para el operador, de manera que permita un fácil
reconocimiento del problema dándole la oportunidad de actuar al personal
rápidamente.
•
Para el diseño de un sistema de control automatizado, es recomendable investigar
sobre nuevos software creados para facilitar el diseño de los mismos, como por
ejemplo el Integrated Architecture Builder de Rockwell Automation.
100
Apéndice A
Cómputo métrico: sistema andon
N°
1
2
Andon piezas plásticas 1525
Suministro e instalación del cableado (deviceNet), incluyendo la estructura
de soporte metálico y el sistema de pintura anticorrosivo correspondiente
al esquema 1
Suministro e instalación de botonera colgante Allen Bradley de tres
botones
Suministro e Instalación computadora HP
3
Unidades
Cantidad
Metros
lineales
-
Pieza
1
-
1
3.1
Suministro computadora personal
Pieza
1
3.2
Instalación de la computadora
Servicio
1
3.3
Transformador 480V/120V
Pieza
1
3.4
Recinto para PC.
Pieza
1
3.5
Recinto para el sistema de fuente de energía
Pieza
1
3.6
Protección, accesorios, bloques terminales (Terminal blocks)
Piezas
1
3.7
Sistema de programación para la PC (archivo de Interfaz (RSview
32) y archivo de reporte de datos (Excel))
Servicio
1
Pieza
1
(GMV suministrá la licencia para RSview32 and RSLinx)
Suministro de altavoz e instalación de alarma hábil de reproducir
diferentes melodías (3 melodías) y 1 alarma
(ELECTROMATIC PRODUCTS INC, EMMB3A1XAGX)
Suministro e Instalación de 7 sensores de proximidad
4
5
( Sensor inductivo IG0334 IGA2008UARKA/SC/SL/LS-100AK IFM Electronic-M18,
marca Turck) 1 sensor para FSP y 6 sensores para llamada Andon.
Pieza
7
6
Suministro e instalación de caja de luces
-
1
6.1
Luces estroboscópicas (80mm)
Pieza
4
6.2
Caja metálica doble cara, con 6 divisiones
Pieza
1
101
N°
Adicionales
Unidades
Cantidad
1
Luces estroboscópicas (120mm)
Pieza
4
2
Suministro e instalación del cableado convencional, incluyendo la
estructura de soporte metálico y el sistema de pintura anticorrosivo
correspondiente al esquema 2
Metros
lineales
-
102
Apéndice B
Cómputo métrico: sistema de control
N°
Sistema de Control piezas plásticas 1525
Unidades
Cantidad
1
Suministro e instalación del cableado DeviceNet, incluyendo la
estructura de soporte metálico y el sistema de pintura anticorrosivo
Metros
lineales
-
2
Suministro e instalación del PLC
-
1
2.1
Suministro PLC CompacLogix 1769 L32E Allen Bradley
Pieza
1
2.2
Suministro e instalación de módulos de I/O
Pieza
-
2.3
Transformador 480V/24V
Pieza
1
2.4
Recinto para el sistema de fuente de energía
Pieza
1
2.5
Protección, accesorios, bloques de conectores (Terminal blocks)
-
1
2.6
Sistema de programación del PLC: instalación total del sistema y
puesta en marcha del mismo.
Servicio
1
3
Suministro e Instalación de sensor de temperatura y humedad (termo
higrómetro) deviceNet para cabina
Pieza
2
4
Suministro e instalación de 2 variadores de frecuencia DeviceNet para
conveyor de cabina y conveyor de horno.
Powerflex modelo:
Pieza
2
5
Suministro e instalación de sensores medidores de flujo de aire
devicenet para cabina
Pieza
3
6
Instalación de 12 sensores de temperatura para sistemas pintura (para
sala de mezcla)
Pieza
12
7
Suministro e instalación de un tablero de control para ubicar PLC (debe
comprender mano de obra, materiales y equipos)
Servicio
1
N°
Adicionales
Unidades
Cantidad
1
Suministro PLC CompacLogix 1769 L35E Allen Bradley
Pieza
1
103
1.1
1.2
Suministro e instalación de módulos de I/O
Protección, accesorios, bloques de conectores (Terminal blocks)
Pieza
-
-
1
104
Apéndice C
Análisis de precios de sistema Andon Plastic
Parts Paint Shop
Partida
Unidad
Cantidad
Costo
unitario
Costo
1. Instalación del sistema de ramales de tubería y botoneras
Horas hombre instalación
Ml
Pza
Ml
Pza
Pza
Pza
Pza
Hr -Hb
Gastos indirectos de instalación, ingeniería de detalle y gastos
administrativos de instalación
%
Tubería conduit aluminio dia 3/4"
condulet 3/4" "L"
Angulo 1" soporte de Optelera y tubería
Botoneras
Opteleras
Sensores inductivos de proximidad
Soportaría
50
10
12
1
4
7
50
120
$4,00
$4,00
$8,00
$300,00
$200,00
$50,00
$5,00
$4,50
$200,00
$40,00
$96,00
$300,00
$800,00
$350,00
$250,00
$540,00
1
15%
$356,40
$2.732,40
$0,25
$10,00
$1.000,00
$4,50
$75,00
$60,00
$1.000,00
$540,00
15%
$251,25
$1.926,25
$4,00
$4,00
$25,00
$4,00
$4,50
$1.600,00
$200,00
$200,00
$250,00
$400,00
$432,00
$1.600,00
15%
$462,30
$3.544,30
Total=
2.Instalación hasta el sistema PLC-CPU:
Horas hombre instalación
Ml
Ml
Un
Hr -Hb
Gastos indirectos de instalación, ingeniería de detalle y gastos
administrativos de instalación
%
Cableado normal 18/0
Cableado DeviceNet
Computador
300
6
1
120
1
Total=
altavoces.
Altavoces
Ml
Pza
m2
Ml
Hr -Hb
Un
Gastos indirectos de instalación, ingeniería de detalle y gastos
administrativos de instalación
%
Tubería conduit aluminio dia 3/4"
condulet 3/4" "L"
pintura MO+Sistema
Cableado
Horas hombre instalación
50
50
10
100
96
1
1
Total=
TOTAL
$8.202,95
105
Apéndice D
Análisis de precios de Panel de Control
Partida
unidad
cantidad
Costo
unitario
Costo
Instalación del sistema PLC, PC
Horas hombre instalación
Un
Un
Un
Un
Un
Un
Un
Hr -Hb
Gastos indirectos de instalación, ingeniería de detalle y gastos
administrativos de instalación
%
Case eléctrico
chasis Compac Logix 7 slot
Módulos E/S (Analógicos y digitales)
Flex I/O
PLC
Fuente de alimentación
Elementos internos del case eléctrico
1
1
1
2
1
2
2
120
$3.000,00
$400,00
$1.500,00
$2.000,00
$5.000,00
$700,00
$700,00
$4,50
$3.000,00
$400,00
$500,00
$4.000,00
$5.000,00
$1.400,00
$1.400,00
$540,00
1
15%
$2.436,00
Total=
$18.676,00
Programación del sistema. (todo el sistema)
Manuales
Serv
Serv
Un
1
1
2
$9.000,00
$1.000,00
$500,00
$9.000,00
$1.000,00
$1.000,00
Gastos indirectos de instalación, ingeniería de detalle y gastos
administrativos de instalación
%
1
15%
$1.650,00
$12.650,00
50
50
2
100
96
1
3
2
3
12
$4,00
$4,00
$1.500,00
$4,00
$4,50
$500,00
$500,00
$800,00
$170,00
$40,00
$200,00
$200,00
$3.000,00
$400,00
$432,00
$500,00
$1.500,00
$1.600,00
$510,00
$480,00
1
20%
$1.764,40
Programación
Puesta a punto
Total=
Instalación dispositivos de control
Tubería conduit aluminio dia ¾"
condulet 3/4" "L"
variadores de frecuencia DeviceNet
Cableado
Horas hombre instalación
Indicador visual de temperatura/humedad
medidor de flujo de aire DeviceNet
termohigrómetro DeviceNet
Termocuplas
termostato para tanque de pintura
ml
pza
Un
ml
Hr -Hb
Un|
Un
Un
Un
Un
Gastos indirectos de instalación, ingeniería de detalle y gastos
administrativos de instalación
%
Total=
$10.580,40
Instalación hasta el sistema PLC-CPU:
Horas hombre instalación
ml
ml
Hr -Hb
Gastos indirectos de instalación, ingeniería de detalle y gastos
administrativos de instalación
%
Cableado normal 18/0
Cableado control net
300
6
120
$0,25
$10,00
$4,50
$75,00
$60,00
$540,00
1
15%
Total=
$101,25
$776,25
TOTAL
$42.688,65
106
Apéndice E
Características controladores serie compactlogix de allen-bradley
107
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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edición). Caracas - Venezuela: Editorial Písteme, C.A.
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108
[10] Control system hardware design standards for GM Control, Robotics and Welding. 2001
[11] Industrial Controls Catalog. Allen-Bradley. Noviembre 2000
[12] Bid Specifications Phase 2, Plastic Parts Paint Plant. General Motors Venezolana. C. A.
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http://literature.rockwellautomation.com/idc/groups/literature/documents/qs/iasimpqs001_-es-p.pdf Consultado el 10/08/07
[14] Compact I/O DeviceNet Scanner Module, Catalog Number 1769-SDN. Disponible en:
http://literature.rockwellautomation.com/idc/groups/literature/documents/um/1769um009_-en-p.pdf Consultado el 10/08/07