UNIVERSIDAD DON BOSC OFAC U LTA D D E I N G E N I E R Í A ESCUELA DE ELECTRÓNICA AUTOMATAS PROGRAMABL ES ING. ROB E RTO CASTI LL O P ROY E C T O D E C Á T E D R A : EMBOTELLADORA DE VIN OS RO B E R T O J O S É AC E V E D O G R A N A D O S RO B E T O J O S É A LVA R E N G A G A M E RO J O S É A B R A H A M AV I L É S YA N E S M A R I O E N R I QU E R I V E R A M É N D E Z J O S É A R T U RO T I C A S L A R A E R N E S T O J O S É V I L L AV I C E N C I O BA R R E R A AG 0 9 0 3 1 8 AG 0 9 0 1 8 8 AY 0 9 0 3 8 2 RM090186 TA 0 8 0 4 9 5 VB090276 E L E CT RÓ N IC A I CIUDADELA DON BOSCO SÁBADO 18 DE MAYO DE 2013 Introducción El exigente ritmo de trabajo y de vida actual demanda que la producción de bienes y servicios sea cada vez más eficiente, rápida y controlada. Es por esto que cada vez más se demanda a la tecnología, a los procesos, a la producción, a la transmisión, entre otros, que sean dinámicas y busquen ser eficientes además de sencillas. A lo largo del curso hemos visto cómo automatizar un proceso determinado iniciando con la solución más sencilla y simple, y luego hemos adaptado el conocimiento obtenido para volver dicho proceso cada vez más enfocado hacia el operario. De este modo, no sólo se logra resolver el problema inicial o controlar la situación deseada, sino que podemos prever las necesidades o acciones pertinentes ante una situación de emergencia, mantenimiento, falta de recursos, control de calidad, entre otros. Según lo mencionado anteriormente acerca del curso, es requerido que los conocimientos obtenidos sean ocupados para desarrollar un proyecto que demuestre nuestras capacidades y destrezas. Se optó por desarrollar el control de una estación de embotellamiento de vino, específicamente en el área de llenado y rotulado de las botellas. El proyecto posee la limitación de ser exclusivamente teórico; sin embargo, debe presentarse una solución al problema detallando los componentes que ocuparíamos en caso de ser necesaria la implementación física del mismo. A continuación, pasamos a describir los objetivos del proyecto; las limitantes; la descripción del marco teórico, donde incluimos los componentes a ocupar; la explicación del funcionamiento del programa; y las referencias ocupadas. Objetivos ● Presentar una solución completa para el proceso de embotellado y etiquetado. ● Determinar la clase de elementos que podemos utilizar. ● Presentar las acciones respectivas para los casos de mantenimiento y emergencia. ● Detallar los procesos incluidos en el programa. Marco Teórico En la siguiente sección presentamos una breve explicación del proceso que generalmente lleva el embotellamiento de vino; además, se expondrá la resolución del programa y finalmente se presentan los sensores y actuadores que se desean utilizar. Embotellamiento de vino El primer paso en el embotellamiento de vino es el despaletizado, donde las botellas vacías son removidas del envoltorio original con el cual fueron entregadas por el fabricante, de modo que las botellas puedan manipularse individualmente. Posteriormente, las botellas son lavadas con agua filtrada o aire, durante este proceso suele inyectárseles dióxido de carbono para reducir el nivel de oxígeno dentro de las botellas. Luego, la botella pasa a la máquina de llenado donde el vino es insertado junto con una pequeña cantidad de gas inerte (CO2 o nitrógeno) en la parte superior al nivel del vino para eliminar oxígeno. La botella es luego conducida a la máquina encorchadora donde un corcho comprimido es empujado dentro de la botella. Mientras la botella es encorchada, la encorchadora extrae el aire contenido aún en la botella formando una cámara de aire de presión negativa. Este proceso remueve el oxígeno remanente ya que el oxígeno puede echar a perder el vino por oxidación. Una cámara de presión negativa también contrarrestará la presión creada por la expansión térmica del vino y puede prevenir que el corcho sea expulsado de la botella. Algunas embotelladoras incorporan un detector de llenado que rechaza las botellas que no cumplan con el nivel adecuado. En algunos casos se añade además un detector de metales. Después de haberse llenado y encorchado, se aplica una lámina plástica metalizada al cuello de la botella. Luego, la botella se envía a la máquina etiquetadora donde es apropiadamente etiquetada incluyendo número de lote, fecha y hora del embotellado, entre otros. Finalmente, el producto es embalado para ser distribuido y vendido. 5 Q0.6 Q0.0 I0.3 I0.3 Q0.4 I0.7 K-14 K-00 Significado Botella en la estación de llenado Botella en la estación de encorchado Botella en la estación de etiquetado de cuello Botella en la estación de etiquetado de cuerpo Sensor para botella obscura Sensor para botella blanca Sensor de estación lista Llenado de vino tinto Llenado de vino blanco Encorchado Etiquetado de cuello de vino tinto Etiquetado de cuello de vino blanco Etiquetado de cuerpo de vino tinto Etiquetado de cuello de vino blanco Actuador de motor de banda Tecla OK Tecla 0 .2 Q0.4 Q0.5 I0.1 Q0.Grafcet Variable I0.2 I0.1 I0.6 Q0.0 Q0. Programas Arranque . Secuencia . . . . Salidas . Mantenimiento . . . Mensajes . . . Mensajes a mostrar Mensaje de inicio de proceso La botella llega a la etiquetadora de cuello La botella llega a la estación de llenado La botella llega a la etiquetadora de cuerpo La botella alcanza la estación de encorchado La botella termina el proceso de llenado . . Mensaje de mantenimiento predictivo de la llenadora de vino blanco Mensaje de mantenimiento para la etiquetadora de cuello de vino blanco. Mensaje de mantenimiento para la etiquetadora de cuello de vino tinto. Mensaje de mantenimiento predictivo de la llenadora de vino tinto.Conteo de botellas Mensaje de mantenimiento para la encorchadora. Banda reactivada . Proceso reanudado (boton de paro liberado) Mensaje de mantenimiento para el motor de la banda transportadora. Paro momentáneo activado Mensaje de mantenimiento para la etiquetadora de cuerpo de vino blanco. Estación lista.Mensaje de mantenimiento para la etiquetadora de cuerpo de vino tinto. el PLC indica el retraimiento la encorchadora y reactivación de la banda transportadora.1) se le indica al PLC que ha alcanzado dicha estación y éste detiene la banda transportadora y activa la encorchadora (Q0.0) o una dispensadora para el vino blanco (Q0. el sensor de presencia I0.6 el que indica que el etiquetado de cuerpo ha terminado y las etiquetadoras se retraigan y la banda vuelva a funcionar. ya que no es posible usar el mismo pues el producto podría contaminarse y alterar su calidad. Cuando la botella llega a la estación etiquetadora de cuello. Según el tipo de botella se activa la etiquetadora de cuerpo necesaria siendo Q0. es decir. el sensor I0.5 las entradas correspondientes a cada tipo). Nuevamente.5 indican que etiqueta se colocará.6).6 indica cuando la etiqueta de cuello está lista. En este momento. El sensor I0. la botella alcanza la estación de encorchado. se apagan las dispensadoras y se retraen.0) de la botella como el tipo al que pertenece (botella oscura o clara. los sensores detectan tanto la presencia (I0.6 determina cuando ha terminado el encorchado y. es decir.4 e I0. en dónde. el PLC activará el actuador correspondiente. Este proceso independiente del tipo de botella.2).4 e I0. una dispensadora para el vino tinto (Q0. siendo I0.7) y las botellas que se encuentren sobre ella inician el movimiento a través de la línea de producción. Nuevamente. nuevamente. es el sensor I0.3 indica el paro de la banda y los sensores de tipo de botella I0.3 ó Q0. el sensor de presencia I0. Al momento en que el sensor que indica que la estación está lista (I0. dependiendo del tipo de botella. permitiendo al PLC que retire la etiquetadora que se encuentre funcionando y reactive la banda.5) indican al PLC que es tiempo de detener la banda y activar la etiquetadora de cuello respectiva (Q0.1).4 para botellas de vino tinto o de vino blanco respectivamente). en la cual.5 la etiquetadora de cuerpo de botellas de vino tinto y Q0. Luego.4 e I0. . la botella sigue moviéndose por la línea hasta que alcanza la estación de etiquetado de cuerpo. se reactiva la banda transportadora y la botella sigue su proceso. por medio de un sensor de presencia (I0. la botella se ha llenado.6 la etiquetadora de cuerpo de vino blanco. Cuando la botella de vino alcanza la estación de llenado. Al presionar dicha tecla la banda transportadora (o el motor que la controla) es activada (Q0.Explicación del funcionamiento Como primer paso para el inicio del proceso de embotellado el PLC espera que un operario lo inicie al presionar la tecla del teclado del PLC “Inicio” (K -14).2 y los sensores que determinan el tipo de botella (I0. Ya que el llenado ha terminado. Se han colocado mensajes que indiquen a los operarios el punto en que el proceso se encuentra en todo momento. el registro que se lleva es un “temporizador” o control de las horas de funcionamiento del motor mismo. cada uno de los conteos sean reiniciados. encorchadoras y etiquetadoras de cuello y cuerpo) que permitirán conocer o predecir el malfuncionamiento de los mismos. por lo que se mantendrán en pantalla (aparecen otros mensajes pero vuelve a aparecer el indicador de mantenimiento casi al instante). Debido a que los mensajes que se indican en el punto anterior no pueden mantenerse en pantalla eternamente. guardando el punto en que se encuentra y. ya que la activación de la banda va ligada al funcionamiento de un motor. existe un mensaje que indica que cada uno de los procesos ha terminado y que la banda está siendo reactivada. permitiendo llevar un nuevo control para los . Cada uno de los dos puntos anteriores requieren que se le indique al operario cuando son alcanzados los estados o puntos de mantenimiento (mantenimiento predictivo). Existen registros que llevan un conteo de la cantidad de veces que cada actuador se activa (dispensadoras de vino. en el caso del programa se utiliza un botón o tecla del PLC.En este punto. la botella está lista y sale de la línea de producción. Este deberá mantenerse presionado y será capaz de detener el proceso en cualquier punto. encorchadoras y etiquetadoras) o mantenimiento (para el caso del motor que controla la banda). se ha ideado un método para que. dicho paro es momentáneo (K-00). que al ser soltado. ayudando de esta forma a predecir o indicar a los operarios cuando es recomendable realizar un mantenimiento adecuado. permitiendo a la vez que otra botella ingrese y todo el proceso vuelva a comenzar. por lo que al alcanzar los valores determinados para cada actuador se muestra en la pantalla del PLC que el fin de la vida útil de un actuador en particular esta por ser alcanzado y requiere reemplazo (en el caso de las dispensadoras. retomará el proceso en el último punto que se encontrara (se recomienda el uso de un pulsador de “hongo”. Estos mensajes tienen cierta “prioridad” sobre el resto. A la vez. Consideraciones especiales Existe un botón de paro en el proceso. sin embargo es posible utilizar una de las entradas del modulo de expansión). para la aplicación de éste tipo de paros. tanto el inicio del proceso (al presionar la tecla OK del teclado del PLC) como cuando alcanza cada una de las estaciones que componen la línea de producción y cuando la botella está terminada o lista para salir de la línea. Con la banda transportadora se da un caso especial. al momento de realizarse una sustitución o mantenimiento de los actuadores. se debe presionar un botón o tecla del PLC que detenga momentáneamente el proceso (K-00). tanto de botellas de vino tinto como de botellas de vino blanco y el total de botellas (la suma de los dos primeros casos). nuevos elementos utilizados. los contadores involucrados se reiniciarán y el proceso podrá continuar con regularidad. Al “soltar” dicho paro momentáneo. En este caso. . se lleva un conteo. Ya que es necesario llevar un registro del número de botellas que salen de la línea. es decir. el operario podrá visualizar en pantalla el registro de las botellas. al presionar la tecla K-02 del PLC. Este conteo no se mostrará en pantalla continuamente pues no es un dato que lo requiera ver en todo momento. es por esto que se permite que mediante el actuar del operario sea mostrado. al ser mostrado en pantalla cualquiera de los mensajes anteriores. dándole tiempo a los operarios para realizar las acciones necesarias. Datos del sensor ColorMax-1000 Verifica la presencia de objetivos que pueden ser diferenciados por el color. montaje interior o exterior. ya que dependiendo del color que tenga (verde o blanco) esta se llenara con vino tinto o vino blanco y se le colocarán etiquetas que correspondan según el tipo. Reconoce 15 colores. Alimentación: de 5 a +12Vcc +/-5%. así que usted puede maximizar el ritmo de fabricación. . Lo que es más. Pre-cableados o conector aéreo M12 x 1mm. Presión de trabajo: 5bar. No hay necesidad de reprogramar al cambiar configuraciones. Especificaciones: Serie LL / LLE en plástico para rangos de temperatura de -25 a +80°C ó de -40 a +125°C de diseño compacto y salida digital (TTL). Un sensor de color ColorMax-1000 ™ permite al equipo ver hasta 15 colores y la intensidad RGB. ColorMax-1000-15HEX4 Este sensor es para detectar colores y esta diseñado para aplicaciones de automatización por lo que lo hemos seleccionado para la detección del tipo de botella. Salida: por transistor NPN (TTL) 10mA @25°. la tecnología innovadora mejora la sensibilidad y la velocidad. más rápido y con mayor control.Sensores Sensores ópticos plásticos de nivel de líquidos series LL y LLE Honeywell Estos sensores pueden ser utilizados para detectar la diferencia en altura del vino y al llegar al nivel de referencia enviar una señal para detener el llenado. Rosca a proceso: M12 x 1mm o tipo botón. que permite un control más estricto. las máquinas y los operadores pueden ver no sólo qué color. Datos técnicos: . Velocidad de muestra de 2 a 5 veces más rápido . Ahora. Sofisticados algoritmos ignoran brillo Configuración basada en PC. pero la cantidad de colores . bloquear cambios no autorizados ColorMax-I / O Accesorio para el ColorMax que permite al cliente interactuar con el ordenador o PLC. La resolución más alta y las especificaciones de repetibilidad en la industria. pero el ™ -1000 ColorMax también da salida a los valores analógicos para cada lectura RGB.para la fabricación rápida. El único sensor de color en un paquete M30.Color tradicional salida de sensores sólo una "coincidencia / no coincidencia" condición. La distancia de conexión respecto a un determinado material es tanto mayor cuanto más elevada sea su constante dieléctrica.500 Hz permite su utilización en procesos muy rápidos. La luz roja utilizada facilita la orientación durante la puesta en marcha. compuesto por fotocélula con filtro de polarización (O5G500) y un reflector muy fino (E20722). Puesta en práctica Este novedoso sistema. etc) nivel mínimo y nivel máximo. viscoso. es ideal para la detección de materiales PET y vidrio. Utilizamos una matriz de sensores para detectar que todas las botellas llevan su respectivo tapón. Podemos montar dos sensores capacitivos sobre un tubo de vidrio ó plástico en un contenedor para detectar nivel de líquidos o de producto (polvo. Sensor Capacitivo para detección de tapado en botellas Los sensores capacitivos reaccionan ante metales y no metales que al aproximarse a la superficie activa sobrepasan una determinada capacidad. Ventajas para el cliente El sistema se puede poner en marcha de inmediato al ser un sistema "Plug & Play". La elevada frecuencia de conmutación de más de 1.Sensor fotoeléctrico para detección de botellas Con el uso de este sensor podremos monitorear la posición de las botellas y ejecutar las acciones requeridas según el lugar en el que estén colocadas. . granulado. Esta elevada frecuencia de conmutación es aplicable en todo el rango de temperatura. KAS-40 (Capacitivos NAMUR) Datos técnicos . .Sensor de etiquetado: Sensor de etiquetas y empalmes esp-4 Características principales 3 métodos de Teach-in para poder ajustar el sensor individualmente para cada tarea Retardo de reacción<300 µs para usar con elevadas velocidades de banda y etiquetado Detección de empalmes también para materiales de banda gruesos para cubrir un amplio espectro de materiales Variante con un emisor y un receptor muy compactos en casquillo roscado M12 para requerimientos de espacio mínimos Aspectos básicos Sensor de etiquetas y empalmes en un solo equipo uno para todos los casos de aplicación 2 salidas de conmutación para detección de etiquetas/empalmes y monitoreo de roturas de banda Parametrizable con LinkControl como elemento de ayuda opcional para la instalación y la puesta en servicio Descripción Un emisor de ultrasonidos emite desde abajo hacia el material de soporte con una secuencia de impulsos rápida. Esos impulsos ultrasónicos causan vibraciones en el material de soporte de modo que en el lado opuesto llega una onda acústica muy debilitada. El receptor recibe esa onda acústica y la evalúa. Máquina llenadora de vino Las máquinas llenadoras de botellas. Todas las máquinas se componen de un depósito acumulador del líquido a embotellar. el líquido es empujado hacia los elementos de llenado. tienen por principal misión introducir el mosto o vino en el interior de las botellas. o por vacío en la botella. o por presión en el depósito. El esp-4 evalúa esa diferencia en las señales. al sistema de boquillas de llenado utilizadas. Las diferencias entre estas máquinas se deben en su mayor parte. pudiendo estar colocados en línea en las máquinas manuales. generalmente situado en la parte superior de la embotelladora. Llenadora de pistones comandados. La diferencia entre el material de soporte y la etiqueta o el material en rollo y el empalme puede ser muy pequeña. así como también garantizar las condiciones de estabilización de los vinos embotellados. y por fin de un conjunto de grifos. El material de soporte emite un nivel de señal distinto al de la etiqueta o el empalme. Dependiendo del sistema de boquillas utilizado podemos clasificarlas en: Llenadoras de cubilete. . Llenadoras volumétricas: estas máquinas introducen un volumen fijo predeterminado por el operario dentro de las botellas. alcanzando un nivel adecuado en función de la capacidad nominal de las mismas y de su temperatura. caños o boquillas de llenado. también llamadas embotelladoras. o bien en circunferencia en las embotelladoras semiautomáticas y automáticas. si las botellas poseen distintos volúmenes debido al proceso de fabricación se observará que el llenado final de las botellas no será uniforme. así como también de un sistema de circulación de botellas en las máquinas semiautomáticas o automáticas. donde por acción de la gravedad. Llenadora de pistones fijos. Etiquetado Máquina capsuladora etiquetadora adhesiva: para todo tipo de botellas cilíndricas Maquinaria Moderna dispone de la máquina capsuladora etiquetadora adhesiva Mercure II. Llenadoras isobarométricas. Llenadoras de presión diferencial. Permite el capsulado y la colocación de una etiqueta de cuerpo en todo tipo de botellas cilíndricas (diámetro de 55 a 105 mm).Llenadoras de nivel constante: estas máquinas varían el volumen de llenado. está equipada con una cadena de alimentación y de una mesa de acumulación rectangular en la salida. por lo que resuelven el problema de las llenadoras volumétricas. De construcción integral en inoxidable. Podemos clasificarlas en: Llenadoras de sifonado. Brinda la posibilidad de adaptación de 2 cabezales de colocación suplementarios. Posee gestión .Capsuladora de 2 cabezales rotativa con movimiento asimétrico y regulación eléctrica de la altura de capsulado. Se incluyen mecanismos de seguridad según normativa vigente. La máquina monobloc de etiquetado capsulado está montada sobre 4 pies. corcho espumoso. entrando en la misma mediante un sistema de estrellas de entrada. el corcho tiende a recuperar su tamaño inicial y se produce una elevada fricción con el vidrio. cabezudo. Obteniéndose una presión interior elevada. Cuenta con contador y descontador de botellas automático. plástico a presión. Por el contrario. Desde la tolva superior de tapones. pues cuando se hace lentamente. farmacia. etc. alimentación. cuando la velocidad de taponado es muy elevada. La regulación y la memorización de los datos de etiquetado es por medio de un programador digital. guala. con parada de la máquina automática en caso de apertura de puertas para realizar una intervención. con posibilidad de memorizar los reglajes relativos a cada tipo de botella y de etiqueta. pudiendo provocar una deformación o rotura del tapón. aceite. Se pueden fabricar máquinas para todo tipo de tapones: corcho cilíndrico. vis de entrada botella y una altura máxima de las etiquetas de 170 mm (220 mm bajo demanda). un descensor aplica el correspondiente tapón en la botella y el cabezal cerrador termina el taponado del envase. pilfer aluminio. corona. el tapón tiende a hundirse excesivamente en el cuello de la botella y la presión interior es más reducida. además de quedarse una parte del tapón fuera del cuello. bidul… Están construidas con materiales de primera calidad (acero inoxidable AISI-304 y materiales alimentarios) y protegido con cabina según normas CEE. Tapadora de corcho GEMINI/R La introducción del tapón dentro de las botellas debe realizarse a una cierta velocidad de taponado. 1 motor con variador electrónico de velocidad. plástico con rosca. Taponado de corcho Las taponadoras automáticas monocabezal (o de varios cabezales) son máquinas de última tecnología adaptada para el cerrado de botellas para la industria del vino. . Las botellas llegan a la taponadora por medio de una cinta transportadora. stelvin.automática de la longitud de las etiquetas por fibra óptica. que su parte exterior quede exactamente a ras de su boca o como máximo 1 mm por debajo.5 Kg/cm2 en el momento del embotellado.Introducción del tapón rápida: una velocidad media en un cabezal múltiple es de 1250 botellas/hora. pues el cierre es peor y la presión interior puede llegar a ser excesiva.Compresión del tapón lenta . La presión interior normal del vino embotellado suele ser de 1. La penetración del tapón en el cuello de la botella debe ser tal. y tampoco hundido.Los parámetros que conducen a un taponado correcto es: . con lo que podremos regular la velocidad de circulación de las botellas y realizar paros cuando detengamos el motor. Banda transportadora Para transportar las botellas de vino por los diferentes sectores utilizaremos una banda transportadora que se controle mediante un motor. Cuando la presión interna es mayor que la externa.Humedad del tapón de 7 a 8 % .Cadencia del taponado (distribución) . . no hay riesgo de derrames. reduciéndose con el tiempo. nunca sobresaliendo (deficiente aspecto y se pierde eficacia en el cierre). com/2012/01/embotelladoras-o-maquinasllenadoras-de.com/ http://www.rechner-sensors.blogspot.html http://www.html http://www.html .ifm.Bibliografía http://www.com/ifmes/web/apps-by-industry/optical-sensor-for-thedetection-of-pet-bottles.com/colormax.net/es/productos/category/49/sensores-opticosde-nivel-de-liquidos/optoelectronicos-ir-uv-rgb/sensores-opticos-de-nivel-deliquidos-plasticos-series-ll-y-lle-honeywell http://urbinavinos.emxinc.sensorstecnics.
Report "Embotelladora de vino_AG090318_AG090188_AY090382_RM090186_TL080495_VB090276"