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Universidad de San Carlos de Guatemala Facultad de Ingeniera Escuela de Ingeniera Mecnica Elctrica

AUTOMATIZACIN DE UNA INYECTORA DE PLSTICO

HARLEY WILLIAM JERNIMO MORALESASESORADO POR

ING. JOS GUILLERMO BEDOYA BARRIOSGuatemala, abril de 2005.

1

UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

FACULTAD DE INGENIERA

AUTOMATIZACIN DE UNA INYECTORA DE PLSTICO

TRABAJO DE GRADUACIN

PRESENTADO A JUNTA DIRECTIVA DE LA FACULTAD DE INGENIERA POR HARLEY WILLIAM JERNIMO MORALES ASESORADO POR ING. JOS GUILLERMO BEDOYA BARRIOS

AL CONFERRSELE EL TTULO DE INGENIERO MECNICO ELECTRICISTA

GUATEMALA, ABRIL DE 2005

2

UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA FACULTAD DE INGENIERA

NMINA DE JUNTA DIRECTIVA DECANO VOCAL I VOCAL II VOCAL III VOCAL IV VOCAL V SECRETARIO Ing. Sydney Alexander Samuels Milson Ing. Murphy Olympo Paiz Recinos Lic. Amahn Snchez lvarez Ing. Julio David Galicia Celada Bach. Kenneth Issur Estrada Ruiz Bach. Elisa Yazminda Vides Leiva Ing. Carlos Humberto Prez Rodrguez

TRIBUNAL QUE PRACTIC EL EXAMEN GENERAL PRIVADO DECANO EXAMINADOR EXAMINADOR EXAMINADOR SECRETARIO Ing. Sydney Alexander Samuels Milson Ing. Pablo Rodolfo Ziga Ramrez Ing. Gustavo Benigno Orozco Godnez Ing. Marvin Marino Hernndez Fernndez Ing. Pedro Antonio Aguilar Polanco

3

HONORABLE TRIBUNAL EXAMINADOR

Cumpliendo con los conceptos que establece la ley de la Universidad de San Carlos de Guatemala, presento a su consideracin mi trabajo de graduacin titulado:

Automatizacin de una inyectora de plstico

Tema que me fuera asignado por la Direccin de la Escuela de Mecnica Elctrica, con fecha 11 de octubre de 2002.

Harley William Jernimo Morales

4

AGRADECIMIENTO

Al ingeniero Jos Ricardo Cordn, que con sus conocimientos y experiencia en el ramo de las automatizaciones, colabor e hizo posible el desarrollo del presente trabajo de graduacin. Al ingeniero Jos Guillermo Bedoya Barrios, por su orientacin, confianza y por proporcionarme los conocimientos que he adquirido a travs de su esfuerzo.

5

DEDICATORIAA DIOS Padre Universal Por las bendiciones y la luz divina con que gua mi camino. A MIS PADRES Augusto Jernimo Sis y Mara del Carmen Morales Romn de J. Por su amor y apoyo incondicional, por ser un ejemplo a seguir y sin cuyo esfuerzo no habra alcanzado esta meta. A MIS HERMANOS Auggie, Mnica Fabiola y Moiss Salvador. Con amor fraternal. A MI SOBRINO Pablo David Jernimo Guzmn Que sea un ejemplo para l. A MIS ABUELOS Agustn Jernimo (QEPD) Estanislada Sis (QEPD) Alejandra Xitumul Adrin Morales (QEPD) Pedrina Romn Con infinito amor. A MIS TOS Y PRIMOS A MIS AMIGOS Con mucho cario. Emilio Lpez, Ludwing Tun, dgar Manzo, Carlos Fuentes, rick Ralda. Por su sincera amistad. A LA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA por el ms generoso de los obsequios: La enseanza.

6

NDICE GENERAL

NDICE DE ILUSTRACIONES LISTA DE SMBOLOS GLOSARIO RESUMEN OBJETIVOS INTRODUCCIN 1. INYECTORAS DE PLSTICO 1.1. Introduccin 1.2. Proceso de productos plsticos, ciclo de trabajo 1.3. Partes importantes de la mquina de inyeccin de plstico 1.3.1. Cmara de plastificacin 1.3.2. Prensa de molde 1.3.3. Botadores 1.3.3.1. Mecnicos 1.3.3.2. Hidrulicos 1.3.3.3. Neumticos 1.3.4. Sistema hidrulico 1.3.4.1. Bomba hidrulica 1.3.4.2. Vlvulas de control de presin 1.3.4.3. Vlvulas de control de flujo 1.3.4.4. Vlvulas direccionales 1.3.5. Sistema de control 1.3.5.1. Modo manual 1.3.5.2. Modo semiautomtico

IV VI VII XIII XV XVI 1 1 4 6 6 8 10 10 10 11 11 14 17 18 19 23 24 24

I

1.3.5.3. Modo automtico 1.4. Materia prima 1.5. Clasificacin de mquinas de inyeccin 1.6. Preparacin de la mquina para producir 2. AUTMATAS, (CONTROL LGICO PROGRAMABLE, PLC)

24 25 26 27 29 29 31 37 43 44 46 47 49 51 52 54 55 55 56 57 58 60 60 61 61 64 65 65

2.1. Introduccin 2.2. Estructura 2.3. Comunicacin 2.4. Software industrial 2.4.1. Grfico secuencial de funciones (grafcet) 2.4.2. Lista de instrucciones 2.4.3. Texto estructurado 2.4.4. Diagrama de contactos 2.4.5. Diagrama de funciones 2.5. Hardware industrial 2.6. Medicin de parmetros fsicos 2.6.1. Microinterruptores 2.6.2. Sensores inductivos 2.6.3. Sensores capacitivos 2.6.4. Sensores de reluctancia variable 2.6.5. Sensores fotoelctricos 2.6.6. Neumticos de proximidad 2.6.7. Sensores ultrasnicos 2.6.8. Sensores magnticos 2.6.9. Encoders 2.6.10. Sensores de presin 2.6.11. Sensores de nivel 2.6.12. Sensores de temperatura

II

2.6.13. Termopares 2.6.14. RTD 2.6.15. Termistores 2.6.16. Sensores de flujo 2.7. Adquisicin de datos 3. AUTOMATIZACIN

65 66 66 67 68 71 71 72 73 76

3.1. Por qu automatizar? 3.2. Costos de la automatizacin 3.3. Tiempo requerido para la automatizacin 3.4. Ventajas y desventajas de la automatizacin 4.

AUTOMATIZACIN DE UNA INYECTORA DE PLSTICO, 400TD 77 77 77 82 83 84 90 93 95 109 110 112 113 114 115 116

4.1. Pasos para la automatizacin de una inyectora 4.1.1. Conocer el proceso de trabajo de la inyectora de plstico 4.1.2. Determinar las variables de control de la inyectora de plstico 4.1.3. Diseo de mecanismos para el control de variables 4.1.4. Diseo de entradas y salidas del autmata 4.1.5. Eleccin del hardware 4.1.6. Diseo del panel de control 4.1.7. Diseo del software 4.1.8. Instalacin 4.1.9. Mecanismo para poner a funcionar el nuevo sistema de control 4.1.10. Graduacin de algunos dispositivos 4.1.11. Controlar el funcionamiento CONCLUSIONES RECOMENDACIONES BIBLIOGRAFA

III

NDICE DE ILUSTRACIONES

FIGURAS

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Mquina por moldeo por inyeccin Tornillo sinfn Mecanismo de cierre de una MMI Circuito hidrulico Pistn hidrulico Rotor dirigido por un rbol Simbologa de vlvulas de control de presin Variantes de vlvulas de control de flujo hidrulico Vlvula direccional Diagrama PVT para polmeros Diagrama hidrulico con una bomba de 20 GPM Estructura del autmata Ciclo scan del autmata programable Topologa de redes Grfico secuencial de funciones Elementos bsicos de un programa AWL

2 7 9 12 13 16 18 19 20 21 23 31 34 39 45 46

IV

17 18 19 20 21 22 23

Ejemplo de programacin en texto estructurado Ejemplo de programacin a base de LD Elementos bsicos de diagrama de funciones Diagrama de conexin de entradas analgicas para una MMI Diagrama de conexin de entradas digitales para una MMI Diagrama de conexin de salidas digitales del autmata Grafcet de funcionamiento para el ciclo de una MMI

47 50 51 85 87 89 96

TABLAS I II III IV V VI VII VIII IX Bombas hidrulicas Datos de polmeros Tipos de termopares Tiempo y costo de la automatizacin Electrovlvulas de una MMI 400TD mod 75 Variables de entradas analgicas de una MMI 400TD mod 75 Variables de entrada digital de la MMI 400TD mod 75 Salidas digitales de la MMI 400TD mod 75 Opciones de PLCs de posibles opciones para la automatizacin de la MMI 15 25 66 75 82 85 86 88 91

V

LISTA DE SMBOLOS

Smbolo MPa PSI Mlbf GPM Min Seg DCV VAC V

Significado Megapascales Libras por pulgada cuadrada Megalibras fuerza Galones por minuto Minutos Segundo Voltios corriente directa Voltios corriente alterna Voltio Constante pi, igual a 3.1416

VI

GLOSARIO

Actuadores

Elementos externos al autmata que ejecutan las rdenes dadas por l y que se conectan a las tarjetas de salida. Se dice de una transmisin en la que el receptor se resincroniza, es decir, regula su reloj sobre el emisor a cada inicio de carcter. (Programable logic controller, por sus siglas en ingls). Es un equipo electrnico, programable en lenguaje no informtico, diseado para controlar en tiempo real y en ambiente de tipo industrial, procesos secuenciales.

Asncrona

Autmata programable PLC

Bit

Unidad mnima de informacin en el sistema binario dentro de un ordenador y que puede tomar valores de 0 y 1. 1 Megabit = 1.000.000 bites. Equivale a 8 bits. (1 Byte=8bit). Unidad de medida en el almacenamiento de memoria. Equivalencias: 1 Kbyte = 1.024 bytes; tambin 1 K = 1.024 bytes. 1 Megabyte = 1.000.000 bytes.

Byte

VII

Bus

Enlace comn. Va a la que varios elementos de un ordenador pueden estar conectados en paralelo de tal forma que puedan pasar seales entre s. Sistema de transmisin de informacin que permite transmitir varias seales digitales a la vez, sobre hilos diferentes (por ejemplo, 16 32 bits a la vez en el caso de los BUS de ordenadores). Estos BUS disponen en general de hilos suplementarios que permiten el control de la transmisin.

Bus paralelo

Bus serie

Sistema de transmisin de informacin en el que estas informaciones, incluidas las de control, se transmiten sucesivamente una tras otra. Camino por el que circulan informaciones; va que permite transferir datos. Conjunto de reglas que establecen una

Canal

Codificacin

correspondencia entre dos conjuntos de elementos. Elementos externos del autmata: Teclado. Equivalente al teclado de una mquina de escribir y sirve para transmitir rdenes y programar. Monitor. Pantalla en la que aparecen caracteres, grficos, programas, esquemas, etc. y que son complementarios

Componentes perifricos

VIII

Impresora. Calculador. la gestin.

Aparato en el que escriben los Aparato que gestiona la funcin de

mensajes emitidos por el autmata. varios autmatas, permitiendo realizar el control de

Convertidor analgico/digital

Dispositivo electrnico que convierte una seal analgica en seal digital. RAM. (Randomaccess memory, por sus siglas en ingls). Memoria de acceso aleatorio. Dispositivo semiconductor de memoria de escritura y lectura cuyo elemento bsico consiste en una sola celda capaz de almacenar un bit de informacin. Se borra al faltarl