Student Projects
Universidad Autónoma de la Ciudad de México
IztAI-ISEI
Plantel Casa Libertad, 09620, México D.F.
Teléfono: (52) 55 5858 0538
Autor(es): Feliciano Muñoz Miguel Ángel, Casado Carranza Víctor.
Asesores: Noriega Pineda Daniel., Dávila Jáuregui Amaranto de Jesus, Castillo Sánchez Adrian .Miguel.
Productos: tanque contenedor de 10lts, cisterna de 15lts, PLC’s LOGO 230RC, Robot Manipulador “Mentor” de Feedback, USB 6009 de National Instrument, PCI 6221 de Nationl Instruments, Software LaBVIEW student editión de National Instruments, banda trasportadora, sensor de nivel basado en potenciómetro, sensor de nivel optico, PC de escritorio, pistones neumáticos Festo.
El Reto: Ofrecer una alternativa económica en materia de equipos didácticos para cursos de automatización y control, para crear condiciones de laboratorio que permita acercar a los estudiantes a un ambiente de tipo industrial.
La Solución: la Academia de Ingeniería en Sistemas Electrónicos Industriales de la UACM, Casa Libertad, inició el proyecto de diseñar un Sistema de Manufactura Flexible (SMF), esto es, un pequeño sistema de manufactura compuesto de tres bloques completamente modulares.
Palabras clave: Proceso flexible, Automatización, Sistema de Manufactura Flexible (SMF).
Introducción
De acuerdo a Balschen et al. (Balschen, 1981), un buen laboratorio experimental debepermitir demostrar las ideas teóricas de importancia, reflejar lo más fielmente posible los problemas de la vida real, ofrecer experiencias visuales y auditivas, poseer escalas temporales más acordes a la realidad, ofrecer seguridad, ser fácil de comprender y de utilizar y, claro está, ser económico.
El sistema diseñado por la academia consta tres bloques completamente modulares basados en un robot de cinco grados de libertad tipo industrial, una banda transportadora y un sistema hidráulico de suministro. La modularidad busca no sólo equipar a cada bloque con su propio sistema de control, comunicación y automatización, sino también ofrece la oportunidad de agregar nuevos bloques y extender la propuesta hasta formar una línea de producción. El presente trabajo reporta los resultados de la primera etapa en la construcción del prototipo.
La estructura general del SMF
Este SMF se compone de los siguientes tres bloques:
1) Suministro hidráulico. Este bloque consiste de un sistema de suministro de líquido para el llenado de recipientes.En su primera etapa se tiene el objetivo de mantener el nivel de líquido de este suministro en un nivel constante.
2) Transporte, llenado y control de calidad. Esta etapa se basa en una banda transportadora horizontal a lo largo de la cual se busca el llenado de recipientes y/o la selección de los mismos de acuerdo a indicadores de calidad preestablecidos.
3) Selección. En esta etapa se busca la clasificación de los recipientes para su posterior almacenaje y/o empaquetado.
En esta primera etapa del proyecto, el propósito de la celda consiste en seleccionar piezas cilíndricas de dos tamaños distintos, de entre tres tamaños posibles, para su posterior clasificación, al mismo tiempo que el nivel de líquido del suministro se mantiene constante mientras le es extraído líquido a un ritmo constante.
Para resolver el problema, se propone la siguiente secuencia de eventos:
- Despacho manual de los envases cilíndricos.
- Identificación automática del tamaño del envase que ha sido colocado en la banda.
- Selección de envases de tamaño viable de entre tres posibles tamaños. Re-direccionamiento de los envases rechazados, por medio de un embolo neumático, hacia otra parte del proceso.
- Sujeción del envase viable, mediante un embolo neumático, para ser manipulado por el robot.
- Traslado del envase viable a través de un brazo robótico hacia un plato giratorio.
- Clasificación automática del envase en función de su tamaño.
- Control del nivel de un sistema tanque-cisterna.
- Señalización del funcionamiento y alarmas del sistema.
- Monitoreo de las variables de salida y entrada en todo el sistema.
El control maestro del Sistema Flexible de Manufactura se encuentra centralizado en una única PC de escritorioPentium 4, a 2.4 GHz, con 512 MB de RAM. La computadora está cargada con el software de LABVIEW y cuenta con una tarjeta PCI 6221 y una tarjeta USB 6009, todos ellos de National Instruments. El software y hardware mencionados fueron escogidos debido a su capacidad para la implementación de herramientas virtuales con fines de monitoreo y control por medio de interfaces graficas, además de su costo accesible. Básicamente, las tarjetas monitorean el estado del tanque-cisterna, el sensor que identifican los tamaños de las piezas, así como el funcionamiento del motor de la banda, el manipulador MENTOR y los dos pistones neumáticos Festo, además del monitoreo del servomotor del plato giratorio.
Conclusiones
Se desarrollo un sistema prototipo de manufactura flexible capaz de estudiar e implementar sistemas de sensores, actuadores, control, automatización, comunicación y monitoreo con una baja inversión aprovechando equipo e infraestructura ya existente, complementando con agregados manufacturados de forma específica. Se ha creado un sistema flexible de manufactura que es capaz de interactuar con diferentes tecnologías y sistemas de diferentes marcas, demostrando que es posible extender sus capacidades para interactuar con la mayoría de las tecnologías actuales implementadas
en la industria.
Trabajo Futuro
Actualmente se está desarrollando un robot manipulador de altas prestaciones y bajo costo con en el fin de reemplazar el Robot MENTOR de Feedback. Así mismo, se dará inicio al desarrollo de un sistema automático de suministro de envases, la implementación de un sistema automático de embalaje y de almacenamiento matricial.
Referencias
Balschen, J., Handlykken, M., y Tyss, A. (1981). The need for laboratory experiments in control engineering education. Proc. 8th IFAC Triennial World Congr., Tokyo.
ISA 5.4 1991 (1991) Instrument Loop Diagrams.
Piedrafita, R. (2004). Ingenieria de la Autiomatizacion Industrial (Segunda ed.). México D.F., México: Alfaomega.
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