PROPUESTA DEL SISTEMA DE CONTROL PARA UNA MÁQUINA DE INYECCIÓN DE PLÁSTICO
Páginas: 48 (11882 palabras)
Publicado: 8 de enero de 2016
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y
ELÉCTRICA
UNIDAD PROFESIONAL ADOLFO LÓPEZ MATEOS
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA EN CONTROL Y
AUTOMATIZACIÓN
PROPUESTA DEL SISTEMA DE CONTROL PARA
UNA MÁQUINA DE INYECCIÓN DE PLÁSTICO
T E S I S
QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE
INGENIERO EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN
PRESENTAN
EDUARDO MIGUEL DÍAZ
PERLA CARMINA SALDAÑA HERNÁNDEZASESORES
M. en C. RENÉ TOLENTINO ESLAVA
Ing. RICARDO HURTADO RANGEL
México, D. F.
Agosto 2011
PROPUESTA DEL SISTEMA DE CONTROL PARA UNA MÁQUINA DE INYECCIÓN DE PLÁSTICO
CONTENIDO
RESUMEN
i
INTRODUCCIÓN
ii
OBJETIVO
iv
RELACIÓN DE FIGURAS
v
RELACIÓN DE TABLAS
vii
1. MÁQUINA DE INYECCIÓN DE PLÁSTICO
1
1.1.
Estado Actual de Producción de Transformaciones Universales
2
1.2.
Unidadesde la Máquina de Inyección
3
1.2.1. Unidad de control
5
1.2.1.1. Temperatura
5
1.2.1.2. Presión
6
1.2.1.3. Tiempo
6
1.2.2. Unidad de inyección
7
1.2.3. Unidad de cierre
10
1.2.4. Unidad de potencia
12
1.3. Materia Prima para el Moldeo de Plástico por Inyección
15
1.3.1. Termoplásticos
16
1.3.2. Termoestables
16
2. CONDICIONES ACTUALES DE LA MÁQUINA BATTENFELD 17
2.1.Instrumentación
18
2.1.1. Termopar
18
2.1.2. Sensor de proximidad
19
2.1.3. Motor Hidráulico
20
PROPUESTA DEL SISTEMA DE CONTROL PARA UNA MÁQUINA DE INYECCIÓN DE PLÁSTICO
2.1.4. Bomba
21
2.1.5. Válvulas
22
2.1.6. Resistencia Eléctrica
24
2.2. Control Actual de Variables
25
2.2.1. Control de temperatura
27
2.2.2. Control hidráulico
28
3. PROPUESTA DE CONTROL MEDIANTE UN PLC
3.1.Propuesta de Control de Variables
29
30
3.1.1. Temperatura
30
3.1.2. Presión
35
3.2. Selección del PLC
38
3.3. Ciclo de Inyección
39
3.4. Número de Entradas y Salidas
41
3.5. Selección de Módulos de Expansión
42
3.6. Configuración de Módulos
43
3.7. Escalamiento de Variables
46
3.8. Programación en RS Logix 500
47
3.8.1. Programación del control de temperatura
50
3.8.2.Programación del control de presión
51
3.8.3. Secuencia del programa
52
3.9. Costos
53
CONCLUSIONES
58
BIBLIOGRAFÍA
61
ANEXO. PROGRAMA EN ESCALERA
DEL CICLO DE INYECCIÓN
64
PROPUESTA DEL SISTEMA DE CONTROL PARA UNA MÁQUINA DE INYECCIÓN DE PLÁSTICO
RESUMEN
Se desarrolló la propuesta de control de una máquina de inyección de
plástico marca Battenfeld de la empresa Transformaciones Universales.La
renovación del sistema de control era necesaria, pues la máquina presentaba
inconvenientes de producción y mantenimiento; los tiempos de producción eran
extensos, el porcentaje de piezas defectuosas era elevado, y los paros por fallo
eran frecuentes.
El desarrollo de este trabajo se basó en tres puntos clave: conocimiento de
la máquina, análisis de condiciones actuales y desarrollo del sistemade
control. En el análisis de condiciones actuales, se abrió la cabina del sistema
hidráulico con el fin de identificar la instrumentación disponible, como son
sensores y actuadores. Una vez que se registraron los requerimientos de
control, se seleccionó el controlador lógico programable (PLC), que cumplía con
los requerimientos del sistema. Los aspectos a cubrir de la propuesta de control
son lossiguientes: la secuencia del ciclo de inyección, el control de temperatura
y el control hidráulico, encargado de realizar el accionamiento de los pistones
de acuerdo al ciclo de moldeo. La secuencia del ciclo de inyección fue
programada mediante técnica GRAFCET, en lenguaje escalera, y permite al
usuario
seleccionar tres modos de
operación:
manual, automático
y
semiautomático. El control detemperatura se propuso mediante un
controlador PID.
Como la función de transferencia de la máquina no cumplió las
características de sintonización requeridas por los métodos existentes, la
sintonización del PID fue realizada a través de una simulación en MatLab a
prueba y error. Con el control actual de temperatura (On-Off) la señal de
acción es lenta; la técnica PID brinda mejores resultados...
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y
ELÉCTRICA
UNIDAD PROFESIONAL ADOLFO LÓPEZ MATEOS
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA EN CONTROL Y
AUTOMATIZACIÓN
PROPUESTA DEL SISTEMA DE CONTROL PARA
UNA MÁQUINA DE INYECCIÓN DE PLÁSTICO
T E S I S
QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE
INGENIERO EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN
PRESENTAN
EDUARDO MIGUEL DÍAZ
PERLA CARMINA SALDAÑA HERNÁNDEZASESORES
M. en C. RENÉ TOLENTINO ESLAVA
Ing. RICARDO HURTADO RANGEL
México, D. F.
Agosto 2011
PROPUESTA DEL SISTEMA DE CONTROL PARA UNA MÁQUINA DE INYECCIÓN DE PLÁSTICO
CONTENIDO
RESUMEN
i
INTRODUCCIÓN
ii
OBJETIVO
iv
RELACIÓN DE FIGURAS
v
RELACIÓN DE TABLAS
vii
1. MÁQUINA DE INYECCIÓN DE PLÁSTICO
1
1.1.
Estado Actual de Producción de Transformaciones Universales
2
1.2.
Unidadesde la Máquina de Inyección
3
1.2.1. Unidad de control
5
1.2.1.1. Temperatura
5
1.2.1.2. Presión
6
1.2.1.3. Tiempo
6
1.2.2. Unidad de inyección
7
1.2.3. Unidad de cierre
10
1.2.4. Unidad de potencia
12
1.3. Materia Prima para el Moldeo de Plástico por Inyección
15
1.3.1. Termoplásticos
16
1.3.2. Termoestables
16
2. CONDICIONES ACTUALES DE LA MÁQUINA BATTENFELD 17
2.1.Instrumentación
18
2.1.1. Termopar
18
2.1.2. Sensor de proximidad
19
2.1.3. Motor Hidráulico
20
PROPUESTA DEL SISTEMA DE CONTROL PARA UNA MÁQUINA DE INYECCIÓN DE PLÁSTICO
2.1.4. Bomba
21
2.1.5. Válvulas
22
2.1.6. Resistencia Eléctrica
24
2.2. Control Actual de Variables
25
2.2.1. Control de temperatura
27
2.2.2. Control hidráulico
28
3. PROPUESTA DE CONTROL MEDIANTE UN PLC
3.1.Propuesta de Control de Variables
29
30
3.1.1. Temperatura
30
3.1.2. Presión
35
3.2. Selección del PLC
38
3.3. Ciclo de Inyección
39
3.4. Número de Entradas y Salidas
41
3.5. Selección de Módulos de Expansión
42
3.6. Configuración de Módulos
43
3.7. Escalamiento de Variables
46
3.8. Programación en RS Logix 500
47
3.8.1. Programación del control de temperatura
50
3.8.2.Programación del control de presión
51
3.8.3. Secuencia del programa
52
3.9. Costos
53
CONCLUSIONES
58
BIBLIOGRAFÍA
61
ANEXO. PROGRAMA EN ESCALERA
DEL CICLO DE INYECCIÓN
64
PROPUESTA DEL SISTEMA DE CONTROL PARA UNA MÁQUINA DE INYECCIÓN DE PLÁSTICO
RESUMEN
Se desarrolló la propuesta de control de una máquina de inyección de
plástico marca Battenfeld de la empresa Transformaciones Universales.La
renovación del sistema de control era necesaria, pues la máquina presentaba
inconvenientes de producción y mantenimiento; los tiempos de producción eran
extensos, el porcentaje de piezas defectuosas era elevado, y los paros por fallo
eran frecuentes.
El desarrollo de este trabajo se basó en tres puntos clave: conocimiento de
la máquina, análisis de condiciones actuales y desarrollo del sistemade
control. En el análisis de condiciones actuales, se abrió la cabina del sistema
hidráulico con el fin de identificar la instrumentación disponible, como son
sensores y actuadores. Una vez que se registraron los requerimientos de
control, se seleccionó el controlador lógico programable (PLC), que cumplía con
los requerimientos del sistema. Los aspectos a cubrir de la propuesta de control
son lossiguientes: la secuencia del ciclo de inyección, el control de temperatura
y el control hidráulico, encargado de realizar el accionamiento de los pistones
de acuerdo al ciclo de moldeo. La secuencia del ciclo de inyección fue
programada mediante técnica GRAFCET, en lenguaje escalera, y permite al
usuario
seleccionar tres modos de
operación:
manual, automático
y
semiautomático. El control detemperatura se propuso mediante un
controlador PID.
Como la función de transferencia de la máquina no cumplió las
características de sintonización requeridas por los métodos existentes, la
sintonización del PID fue realizada a través de una simulación en MatLab a
prueba y error. Con el control actual de temperatura (On-Off) la señal de
acción es lenta; la técnica PID brinda mejores resultados...
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