automatizacion planta de hilandería
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INDUSTRIA TEXTIL FILASUR
MODERNIZACIÓN DE UNA EMPRESA TEXTIL DE HILANDERÍA, DENTRO DE UN ENTORNO DE SUPERVISIÓN Y ADQUISICIÓN DE DATOS
SUPERVISIÓN Y ADQUISICIÓN DE DATOS
AUTOMATIZACIÓN EN MÁQUINAS TEXTILES
PROCESOS DE HILATURA
APERTURA Y LIMPIEZA
CARDADO
ESTIRADO
PEINADO
MECHERA
CONTINUA
RETORCEDORA
Algodón
Cono de hilo
APERTURA Y LIMPIEZA CARDA MANUAR I MANUAR II
MECHERA CONTINUA BOBINADORA TINTORERIA
HILANDERÍA SISTEMA CARDADA
*Sistema peinada
*Convencional
*Moderno
Ne <36
APERTURA Y LIMPIEZA CARDA MANUAR I REUNIDORA DE CINTAS
MECHERA MANUAR II
BOBINADORA
TINTORERIA
CONTINUA PEINADORA
HILANDERÍA SISTEMA PEINADA
*Sistema cardada
*Convencional
*Moderno
Ne >36
DEPARTAMENTO DE CONTROL DE CALIDAD
DEPARTAMENTO DE MANTENIMIENTO GENERAL
CRITERIOS PARA MODERNIZAR
DEFECTOS DE CALIDAD
¿PORQUE – PORQUE? ¿COMO - COMO?
Diagrama del cómo se resolverán los defectos de calidad en los productos de hilandería
Diagrama del por qué ocurren defectos de calidad de los productos de hilandería.
DIAGRAMA PARA LA SECCIÓN DE HILATURA
DIAGRAMA DE ISHIKAWA PARA LA SECCIÓN DE HILATURA
1 Planteamiento
Ventajas Se mantiene las mismas operaciones del proceso. la empresa no deberá capacitar a los operarios de producción, ni a los técnicos del
mantenimiento general. Desventajas Se mantienen los problemas por fallas mecánicas por el uso de la maquinaria. Se elimina la posibilidad de incluir esta máquina en el proceso de modernización
global de la planta al seguir operando con equipos obsoletos. Los técnicos de mantenimiento general deberán poseer bastante experiencia en la
reparación de estos equipos (cambio de repuestos) El tiempo empleado en el mantenimiento regular de estas máquinas sigue siendo el
mismo.
Máquinas son de los años 90 y ya no se fabrican. No hay soporte en repuestos en general.
Situación actual
Planteamiento Mandar a fabricar elementos de transmisión
mecánica y órganos de trabajo
Ventajas Mejoran la calidad del producto producido y mayor control en la operatividad de las
máquinas de hilandería. Existe soporte de repuestos en el parque de maquinarias de hilandería. El tiempo empleado en el mantenimiento regular de estas máquinas se reduce. Menor costo económico que máquinas de fabricación recientes nuevas. Desventajas Disminuyen pero no eliminan los futuros problemas por fallas mecánicas normales por el
uso de la maquinaria repotenciada. Los técnicos de mantenimiento general deberán capacitarse y poseer bastante
experiencia en la reparación de estas nuevas máquinas, que vienen con otras tecnologías (cambio de repuestos).
Deberá disminuirse la velocidad de producción de las máquinas, operaran en un 60 % de su valor normal, por ser máquinas repotenciadas, para así mantener la calidad del producto de salida.
Planteamiento 2
Renovar la maquinaria, con máquinas de segunda mano repotenciada de los años 2005.
Planteamiento
Ventajas Se mejora ostensiblemente la producción, el control y la adquisición y registro de
datos del proceso de hilatura. Supera y asegura la calidad del producto de salida y se evita producir producto fallado
(mermas). Se elimina el mantenimiento que realizaban a los antiguos y complejos mecanismos. Al usar tecnología de punta, se mantiene abierta la posibilidad de incluir esta
máquina en cualquier proyecto de modernización de la planta de hilatura. Permite la posibilidad que los datos adquiridos puedan ser observados en tiempo real
por cualquier funcionario de la empresa, utilizando la red interna de computadoras de la empresa o través del internet en cualquier parte del mundo.
Desventajas Se deberá invertir en máquinas nuevas y tecnología. La utilización de tecnología moderna requiere que los operarios de máquina, técnicos
de mantenimiento general, técnicos de hilandería, y laboratoristas sean capacitados adecuadamente.
Una vez planteado las soluciones la empresa decidió optar por el tercer planteamiento
Planteamiento 3
Renovar la maquinaria actual, con maquinaria de última generación controlados por PLC, variadores de frecuencia, control SCADA y un sistema de comunicación vía Ethernet o PROFIBUS.
Planteamiento
DEFINICIONES Y CONCEPTOS BÁSICOS EN LA HILANDERÍA
Número de fibras en la sección del hilo, Nf
FIBRAHILO MicxNe
15000Nf
Recta del mínimo número de fibras
Parámetros estadísticos en hilatura
n
Nei
Ne
n
1i
n
)NeNei(
Ne
n
1i
2
100x
eN%CV
CONTROL ON LINE
CV Limite
Nf
100LimiteCV
CV Real
Índex de Regularidad I
LimiteCV
alReCVI
Regularimetro USTER
Estiraje Mecánico Em Es la relación de velocidad del cilindro de salida y el cilindro de entrada .
2
112
3
223
V
VE;
V
VE
ParcialesEstirajes
3
113
V
VE
TotalEstiraje
231213 EEE
opiedadPr
Estiraje calculado Ec
DxNm
NmEDx
Ne
NeE
E
Sc
E
Sc
Sistema Indirecto
Sistema directo
DxKtex
KtexEDx
Tex
TexEDx
Dtex
DtexEDx
Den
DenE
S
Ec
S
Ec
S
Ec
S
Ec
Condición de regulación del estiro
MC EE
MecánicoEstirajeCalculadoEstiraje
Torsión Mecánica Es la relación de RPM del órgano torcedor (aleta, cursor, rotor) y la velocidad del cilindro de salida en m/min o en pulgadas.
min/mVs
torcedorRPMm/Tv
min/"Vs
torcedorRPM/"Tv
37.39/"Tvm/Tv
Torsión calculada Valor teórico que se aplica a la torsión mecánica, y se expresa también en Tv/m o Tv/”:
ee N/"T mm Nm/T
inglesatorsióndetetancons:
metricatorsióndetetancons:
e
m
Condición de regulación de la torsión
METRICACALCULADA
METRICACALCULADA
/"T/"T
m/Tm/T
MecánicaTorsiónCalculadaTorsión
37.39/"Tvm/Tv
Torsiómetro
SISTEMA DE CONTROL AUTOMÁTICO
Control de lazo abierto
DEFINICIONES Y CONCEPTOS BÁSICOS EN LA AUTOMATIZACIÓN
SISTEMA DE CONTROL AUTOMÁTICO
Control de lazo cerrado
Drives para Motores
VARIADOR DE FRECUENCIA “INVERTER”
Variador PowerFlex® 753
PLC Allen-Bradley ML 1500
PLC Allen-Bradley ML 1500
Controladores lógicos programables “PLC”
Cableado fisico
Cableado Lógico
Controladores lógicos programables “PLC”
Aplicación del PLC
Interfaz Hombre-Máquina HMI
SCADA (Adquisición, supervisión y control de datos)
Múltiples Unidades de Terminal Remota RTU o Estaciones Externas Estación Maestra y Computador con HMI. Infraestructura de Comunicación.
Se utiliza para la integración de procesos lejanos geográficamente distribuidos.
PARTES
SCD Sistema de Control Distribuido se utiliza normalmente en áreas confinadas dentro de la planta, redes de alta velocidad .
El OPC (OLE FOR PROCESS CONTROL)
Estándar de comunicación en el campo del control y supervisión de procesos industriales. Basado en una tecnología Microsoft. Ofrece un interface común para comunicación. Permite que componentes software individuales interaccionen y compartan datos. La comunicación OPC se realiza a través de una arquitectura Cliente-servidor.
La Fundación OPC está formada por: Siemens, Fisher, Intuitive, OPTO 22, Intellution, Rockwell, etc.
Redes Industriales
Red Industrial Ethernet
Es una red estándar basada en la norma IEEE802.3 Diseñada para la industria: equipos robustos e instalaciones inmunes al ruido. Trabajan a nivel de célula, pero con una enorme potencialidad para entrar al nivel de los
buses de campo utilizando protocolos normalizados como ISO y TCP/IP.
CARACTERÍSTICAS DE LA RED ETHERNET
RED MODBUS
Protocolo de comunicaciones situado en el nivel 2 del Modelo OSI “Nivel de enlace”. Basado en la arquitectura maestro / esclavo o cliente / servidor. Diseñado en 1979 por Modicon para su gama de controladores lógicos programables (PLCs). Es una red pública, fácil implementación y requiere poco desarrollo Maneja bloques de datos sin suponer restricciones.
Red Profibus
Estándar originado en normas alemanas y europeas DIN 19245 /EN 50170. Cumple también con el modelo OSI de 7 niveles y las normas ISA/IEC. Utilizado en aplicaciones de alta velocidad de transmisión de datos entre
controladores de I/O y complejas comunicaciones entre PLC. Tal es así que para diferentes tipos de comunicación presenta distinto tipos de
soluciones, los cuales satisface con tres implementaciones separadas y compatibles entre ellas FMS, DP, PA.
Características de la red profibus
Está diseñado para la comunicación con sensores y actuadores, donde importa la velocidad sobre la cantidad de datos (tiempo del ciclo del bus < 10 ms)
Red Profibus DP
Red Profibus PA Diseñado para la automatización de procesos, utilizando la norma IEC 1158.2 para el nivel físico el mismo bus suministra energía a los dispositivos de campo. Utiliza el mismo protocolo de transmisión que el DP, ambos pueden ser integrados en la red con el uso de un segmento acoplador.
Red Profibus FMS. Es la más completa y está diseñada para proveer facilidades de comunicación entre varios controladores programables como PLCs y PCs (Red de celdas) y acceder también a dispositivos de campo (Tiempo de ciclo del bus < 100 ms).
Red AS-i
Está especialmente diseñado para el nivel más bajo para de procesos de automatización en las instalaciones de industriales.
Su principal ventaja es que reduce el mazo de cables en un solo cable, condición suficiente para ser utilizado en cualquier diseño de red industrial.
Interconexión de redes Repetidor(HUB)
El objetivo del repetidor es la regeneración de las señales eléctricas y garantizar las conexiones entre los elementos de una red. Operan en el nivel 1 físico del modelo OSI
Además puede aprovechar para convertir la norma física (RS-232, RS-422, RS-485, etc.) o bien el sistema de cableado (coaxial, para trenzado UTP o FTP, FO, etc.)
Puente o Bridge
Es un dispositivo que posee alguna inteligencia, y realiza una serie de operaciones básicas en la red.
Los Bridge actúan a nivel físico y de enlace de datos del modelo OSI en Capa 2. Son capaces de almacenar y reenviar las tramas recibidas en función del
contenido de las mismas. Su principal aplicación es de unir dos redes del mismo tipo.
Encaminador o Router
Son dispositivos software o hardware que se pueden configurar para encaminar o convertir paquetes entre sus distintos puertos utilizando la dirección lógica correspondiente.
Operan en el nivel 3 de OSI. Lo que hace es unir dos redes de diferente configuración o estructura pero que
trabajen en el mismo protocolo.
Gateway (Puerta de enlace)
Un gateway (puerta de enlace) es un dispositivo que permite interconectar redes con protocolos y arquitecturas diferentes a todos los niveles de comunicación. Su propósito es traducir la información del protocolo utilizado en una red al protocolo usado en la red de destino. Son router que tienen programas adicionales
Normas físicas
MÁQUINAS DE APERTURA Y LIMPIEZA
Proceso Hilatura
MÁQUINAS DE APERTURA Y LIMPIEZA
BATÁN Vista seccional
AUTOREGULADOR MECÁNICO DEL BATÁN
AUTOREGULACIÓN MECÁNICA
BATÁN Cinematismo Actual
Tabla de estiraje
Wc1785609.031
22x
65
15x
65
15x
27
18x
48
Wcx
1
1x
1
90x
44
47x
65
230E
BATÁN Cinematismo Nuevo
1ARROLLADOR
1ARROLLADOR
N0272944.0V
230.014.331
22
65
15
65
15NV
2RALIMENTADO
2RALIMENTADO
N002123.0V
065.014.347
44
90
1NV
Velocidad Alimentación
Velocidad Salida
Estiraje Mecánico
2
1
2
1
RALIMENTADO
ARROLLADOR
N
N856.12
N002123.0
N027294.0Em
V
VEm
900 Rpm
ETHERNET
ETHERNET
ETHERNET
RED ETHERNET PARA EL NUEVO BATÁN
CARDA DE CHAPONES “Card”
Proceso Hilatura
CARDA Vista seccional
CARDA Cinematismo Actual
TABLA DE VELOCIDAD DE SALIDA
CARDA Cinematismo Nuevo
2
2
N05829.0Vs
055.014.330
30
19
38
29
20
63
37
300
125NVs
min/mSalidadeVelocidad
3
3
N0022352.0Vd
160.014.359
21
80
1
30
30NVd
adordesenrrollCildelVelocidad
1GT
11GT
N25.0N
N25.0100
25NN
TamborGrandelRPM
3
2
3
2
N
N078.26E
N0022352.0
N05829.0E
Vd
VsE
TotalEstiraje
PROFIBUS
Red Ethernet – Profibus para la Carda C70DM Rieter
PROFIBUS
PROFIBUS
ESTIRADORA MANUAR “Draw Frame”
Proceso Hilatura
Manuar Vista seccional
Manuar Cinematismo Actual
saC
Kx
a
e
Va
VsEm
ManuarEstiraje
2PPS
2PK85.8Em
35
28
20
80
2PPS
2PK
23
28
20
20
33
75Em
Manuar Cinematismo Nuevo
)586.0Nmc
N413.0(
1
2PPS
2PK2.5Eaut
35
28
20
47
)586.0Nmc
N413.0(
1
2PPS
2PK
23
28
20
20
33
75Eaut
adorautorregulEstiradoralC
Kx
a
s
Va
VsE
2
2
sa
2PPS
2PK876.8Em
35
28
20
47
586.0
1
2PPS
2PK
23
28
20
20
33
75Em
C
Kx
a
s
Va
VsEm
0NsolSi
sa
Manuar Curva de autoregulación
Red Ethernet para la Estiradora RSB 45DM
REUNIDORA DE CINTA “Unilap”
PEINADORA (“Comber”)
Proceso Hilatura
MECHERA(Pabilera) (“Roving Frame”)
Proceso Hilatura
Mechera o Pabilera Vista seccional
Mechera (Pabilera) Cinematismo Actual
C
B25.1
40
B
C
50
27
27E
Conducidos
sConductorexE
V
VE
TotalEstiraje
total
1d3d3d
1dtotal
2d
1dtotal
Tabla de estiraje total
D
5671.1428m/vT
24
48
40
40
D
27
70
157
001.02714.3
1mvT
Conducidos
sConductorex
027.0
1m/vT
V
aletaRPMm/vT
m/vTorsión
aleta1d
1
Tabla de Torsión v/m.
F2.090
35x
46
Fx
100
10x
58
13x
44
42x
146
238x
70
157x2.10x15x
27
54P
C
KxTxZxP
ndoSimplifica
V
Vcarro14.3P
EspirasdePaso
CARRO1dCC
CE
CT
1d
CT
Tabla del paso de espiras
Mechera (Pabilera) Cinematismo Nuevo
123
11
23
23
3
223
040
0404233
54
32
33
S
SS
P.E
P.P
E
C
KE
Ts
Ks.E
Ts
KsE
C
KE
24
20
84
32
32
23
13
13
3
113
2
2
0430
032014370
30
N.Vs
..NVs
1
1
22741
30
32
22
22
73
84
230
230
N.Naleta
NNaleta
2
1
2
1
54428
0430
22741
N
N.m/Tv
N.
N.
Vs
Naletam/Tv
min/mmN.Vcarro
.NVcarro
4
4
4651
4292840
20
90
1
min/mN.Vplegado
..NVplegado
m.mmvaciócarreteSí
3
3
030
06014330
32
22
22
74
88
31
15
16
321
58
230
06060
rpm426.3c/N3
rpm.N 91204
Pre-Estiraje
Estiraje
Mechera (Pabilera) Cinematismo Nuevo
Velocidad de salida
RPM de aleta
Torsión v/m
Velocidad de Carro porta bobina
Velocidad de Plegado
Red Ethernet – Profibus de Mechera (Pabilera) F15DM de Rieter
PROFIBUS
CONTINÚA DE ANILLOS (“Ring Frame”)
OE Proceso Hilatura
Continua de anillos
Vista seccional Cinematismo Actual
Cinematismo Actual
xPSTD
C04886.0E
42
121x
30
PSTx
D
Cx
43
112
32
48
27
27E
C
KE
23
13
13
3
1
13
Estiraje
xPTB
A12m/Tv
24
203x
27
60x
42
87x
40
PTx
B
A
40
42
027.0x14.3
1m/Tv
huso1cilC
K
1x
1m/Tv
m/VTorsión
Torsión
Tabla de Estiraje
Tabla de Torsión
Cinematismo Nuevo
3
3
N000628.0Va
025.014.3100
20
25
1NVa
Velocidad entrada
2
2
007850
025014310
1
N.Vs
..NVs
3
2
N
N5.12Em
Va
VsEm
1
1
058
25
230
240
210
N.Nhuso
NNhuso
2
1
N
N477.1025m/Tv
Vs
Nhusom/Tv
Velocidad salida
Estiraje
Torsión
RPM huso (cursor)
Red Ethernet para la Continua de Anillos G32DM de Rieter
OPEN END
Continua
BOBINADORA
RETORCEDORA
Monitoreo Actual (convencional)
Monitoreo Nuevo (Moderno)
EVALUACIÓN TECNOLÓGICA
Costo de máquinas y equipos
Costo de mano de obra
Pago de la Inversión
Se hizo el préstamo a una entidad bancaria de $ 5’050,000.00, lo cual será pagado en 36 meses con un interés rebatible del 2.5%. Las cuotas mensuales serán de $ 214,348.46
Relación Pagos e Ingreso bruto
LOGICA CABLEADA
PLC
FUNCIONES MATEMATICAS
FUNCIONES MATEMATICAS
VARIADOR DE FRECUENCIA
PLC
PROGRAMACIÓN DEL PLC
FactoryTalk View Machine Edition
FactoryTalk View Machine Edition
FactoryTalk View Machine Edition
FactoryTalk View Machine Edition