DESARROLLO DE UNA PLATAFORMA PARA LA EJECUCIÓN DE MANUFACTURA (MES), ACORDE AL ESTÁNDAR INTERNACIONAL, PARA

EL LABORATORIO DE CONTROL DE PROCESOS 20A DEL CENTRO DE ELECTRICIDAD Y AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL CEAI - SENA.

JUAN SEBASTIÁN OBONAGA RUBIANO (2120437) JUAN DAVID GUERRERO MENA (2116467)

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE OCCIDENTE FACULTAD DE INGENIERÍA

DEPARTAMENTO DE AUTOMÁTICA Y ELECTRÓNICA PROGRAMA INGENIERÍA MECATRÓNICA

SANTIAGO DE CALI 2018

DESARROLLO DE UNA PLATAFORMA PARA LA EJECUCIÓN DE MANUFACTURA (MES), ACORDE AL ESTANDAR INTERNACIONAL , PARA

EL LABORATORIO DE CONTROL DE PROCESOS 20A DEL CENTRO DE ELECTRICIDAD Y AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL CEAI - SENA.

JUAN SEBASTIÁN OBONAGA RUBIANO JUAN DAVID GUERRERO MENA

Pasantía institucional Para optar al título de Ingeniero Mecatrónico

Director

WILLIAM GUTIÉRREZ MARROQUÍN Licenciado en Matemáticas y Física

Ms. Automática de la universidad del valle

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE OCCIDENTE FACULTAD DE INGENIERÍA

DEPARTAMENTO DE AUTOMÁTICA Y ELECTRÓNICA PROGRAMA INGENIERÍA MECATRÓNICA

SANTIAGO DE CALI 2018

3

Nota de aceptación:

Aprobado por el Comité de Grado en cumplimiento de los requisitos exigidos por la Universidad Autónoma de Occidente para optar al título de Ingeniero Mecatrónico Jimmy Tombé Jurado

Santiago de Cali, 26 abril de 2018

4

“El futuro mostrará los resultados y juzgará a cada uno de acuerdo a sus logros”

Nikola Tesla

5

AGRADECIMIENTOS

En primer lugar, quiero agradecer a Dios por permitirme vivir y cumplir un peldaño más en mi vida, por estar siempre a mi lado y siempre para mí y escuchar mis oraciones y darme la fortaleza para levantarme día a día y salir adelante.

Doy gracias a mis padres, María Eugenia Mena y Oscar Marino Guerrero, por haberme dado la oportunidad de vivir y estudiar, por los valores inculcados a lo largo de mi vida, y depositar su confianza en mí, por ser mi motor para salir adelante y superarme día a día, espero siempre ser un orgullo padre y decirle que este título es principalmente gracias a ustedes, 2 seres maravillosos que se levantan para darme lo mejor los amo con todo mi corazón.

A mis abuelos Graciela Aguirre y Oscar Guerrero que me acogieron en su hogar y no me arrepiento de haberme criado con ustedes los amo demasiado y disfruto de la oportunidad de poder compartir con ustedes los amo.

A mi segunda mama Martha Lucia Guerrero la cual es mi tutora desde muy pequeño y siempre está ahí en los momentos más difíciles de mi vida y a pesar de su carácter siempre encontré una palabra amorosa de parte de ella, a mi tío Jairo Fernando Guerrero que es mi ejemplo a seguir es la persona que más admiro, por su empeño y dedicación en todo lo que hace, fuiste el promotor de que yo escogiera esta carrera tan maravillosa gracias por sus sabios consejos, y por la confianza que tienes en mí y a mi Tío Diego Javier Guerrero la persona encargada de animar mis dia tristes con sus chanzas su riza, sus historias sus consejos y sus buenos deseos los amo a todos por estar siempre para mi prometo no defraudarlos.

Agradezco a mi familia Mena Herrera, que a pesar de no criarme con ellos siempre los tengo presentes en mi camino, y día a día me esfuerzo para darle una mejor calidad de vida que sepan que pueden confiar en mí, que llegar a este punto de mi vida de ser profesional fue gracias a ustedes por sus sabias palabras y consejos.

A mis dos hermanos Camilo Mena y Andres Felipe Guerrero, que mi esfuerzo y mi ausencia de la vida de ellos, nos traerán grandes frutos en el futuro, que los amo y siempre pueden contar conmigo, quiero ser fuente de inspiración de ustedes y que salgan adelante en sus estudios.

6

A Valentina Campo a la mujer que llego a mi vida hace 5 años y siempre está ahí para darme apoyo en los momentos más difíciles, ser mi confidente y mi colega te agradezco por todo y espero poder compartir ese logro contigo te amo.

A mi compañero inseparable Max mi mascota, el cual llego para alegrar mi vida con sus locuras y travesuras, su compañía en las noches de estudio siempre fue ese apoyo para no desfallecer en las madrugadas.

Al docente William Gutiérrez Marroquín por haber depositado su confianza en nosotros, por todo su tiempo y dedicación en este periodo de trabajo, al Ingeniero Armando Uribe por brindarnos su conocimiento y darnos la mano en esta última etapa del proyecto son.

A la UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE OCCIDENTE por brindarme sus instalaciones para poder formarme primero como persona y como un profesional a todo su plantel de laboratoristas, por ayuda y colaboración a lo largo de la carrera, al servicio nacional de aprendizaje SENA que nos abrió sus puertas y nos puso a cargo sus instalaciones para poder culminar tan importante proyecto.

A mi amigo Juan Sebastián Obonaga compañero de tesis por su excelente amistad, su compañía en esta etapa de la vida por sus palabras alentadoras y siempre estar ahí, espero poder compartir grandes hazañas y ver que nos depara el futuro.

Finalmente agradezco a todos mis amigos, compañero que han formado parte de mi vida a las que me encantaría agradecerles por sus amistad, consejos, apoyo y compañía en los momentos más difíciles de mi vida, y sin importar donde estén los llevo en el corazón y gracias por haber formado parte de mi vida y por todo lo que me han brindado no me queda más que decir gracias.

Juan David Guerrero Mena

7

Antes que nada, le doy agradecimiento a Dios por darme la sabiduría, la fortaleza y la bendición para alcanzar este importante logro en mi vida, por ser mi fortaleza en momentos de debilidad y por qué en cada etapa de mi carrera siempre pude ver su presencia.

Agradezco a mis padres, pilares fundamentales en mi vida, Belisario Obonaga y Esperanza Rubiano, solo me queda darles las gracias por tanto y decirles que este logro es gracias a ustedes es el reconocimiento a todo el esfuerzo que hacen cada día por buscar el bienestar para mí y para mis hermanos, gracias por darme todo su apoyo ,por siempre estar ahí cuando los necesite, por iluminar mi camino y darme la pauta para poder llegar a este punto de mi vida , gracias porque cada momento que he pasado junto a ustedes me ha formado y me han hecho la persona que soy ahora, cada consejo y cada palabra que ustedes me han dado me van a acompañar todos los días de mi vida , los amo padres muchas gracias por creer en mí.

A mi hermana Estephania Obonaga, quiero agradecerte por siempre ser mi amiga y mi confidente, este logro que hoy cumplo en mi vida también es gracias a ti por todos tus consejos, porque siempre has sido para mí más que una hermana una amiga en quien puedo confiar, has sido muy fuerte en los momentos difíciles y por eso te admiro mucho, sigue adelante hermana con todos tus proyectos y metas, estoy muy orgulloso de ti y se que vas a llegar muy lejos, te amo hermana.

A mi hermano Daniel Obonaga, también quiero agradecerte y decirte que te admiro porque a pesar de todo lo que hemos vivido has logrado salir adelante, te espera un largo camino por recorrer, pero recuerda que la vida te va a recompensar todos los sacrificios que hagas ahora, estoy muy orgulloso de ti y sé que vas a lograr ser un gran ingeniero, lucha por tus sueños, te amo hermano.

Quiero también agradecer a todos los profesores que desde primer semestre me formaron profesionalmente, gracias a la universidad autónoma de occidente por ser mi segunda casa, porque fue ahí donde viví indudablemente los mejores momentos de mi vida, agradezco al profesor William Gutiérrez Marroquín por su amistad y dirección en este trabajo, por su dedicación en cada asesoría que nos brindo y por toda su colaboración, también al ingeniero armando Uribe por toda su colaboración y asesoría durante todo este proceso.

Agradezco también al Servicio Nacional De Aprendizaje SENA por abrir sus puertas y habernos permitido la oportunidad de desarrollar nuestro proyecto en sus instalaciones, por el apoyo y todas las facilidades que nos fueron otorgadas en esta la institución.

8

A todos mis amigos que hicieron parte de mi vida durante mi carrera, por haber echo de mi vida universitaria un trayecto de vivencias que nunca olvidare, a mi amigo y compañero de esta tesis juan David Guerrero, gracias por luchar junto a mi durante todo este tiempo, por tu amistad y apoyo, también a una maravillosa mujer que hoy acompaña mi vida, María Isabel Jaramillo, y que hoy al cumplir esta meta tengo la fortuna de tenerla a mi lado.

A todos y a cada uno de ustedes muchas gracias, este logro es gracias a ustedes

Juan Sebastián Obonaga Rubiano.

9

CONTENIDO

pág.

RESUMEN 20

INTRODUCCIÓN 21

1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 22

2. JUSTIFICACIÓN 23

3. OBJETIVOS 25

3.1 OBJETIVO GENERAL 25

3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 25

4. ANTECEDENTES 26

5. MARCO CONCEPTUAL 29

5.1 PLANTAS DIDÁCTICAS FESTO DEL CENTRO DE ELECTRICIDAD Y AUTOMATIZACIÓN CEAI-SENA 29

5.1.1 Estación De Filtración FESTO 30 5.1.2 Estación De Reactor FESTO 31 5.1.3 Estación De Mezcla FESTO 32 5.1.4 Estación De Llenado FESTO 33 5.1.5 Sistema De Producción A Través De La Integración De Las Plantas FESTO 34 5.2 SISTEMAS DE PRODUCCIÓN Y MANUFACTURA 35

5.2.1 Estructura Física Y Tipos De Producción 36 5.3 NIVELES DE LA AUTOMATIZACIÓN. 36

5.4 SISTEMAS DE INTEGRACIÓN DE INFORMACIÓN 39

5.4.1 Sistema de ejecución de manufactura (MES). 39

10

6. METODOLOGÍA 44

6.1 FASE DE PLANIFICACIÓN-ETAPAS DEL PROYECTO 44

7. DEFINICION DEL SERVIDOR WEB 45

7.1 DEFINICIONES BÁSICAS DE SISTEMAS CLIENTE–SERVIDOR 45

7.1.1 Arquitectura cliente-servidor 45 7.1.2 Partes Que Componen El Sistema 45 7.1.3 Características de la arquitectura cliente/servidor 46

8. DEFINIR LA APLICACIÓN INFORMÁTICA Y EL LENGUAJE DE PROGRAMACIÓN MÁS ADECUADOS PARA LA IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA MES 48

8.1 IDENTIFICACIÓN DE LOS LENGUAJES DE PROGRAMACIÓN 48

8.1.1 Lenguaje PHP 48 8.1.2 Language Perl 49 8.1.3 Selección Final Del Lenguaje De Programación Para La Implementación Del Sistema MES 49 8.2 IDENTIFICACIÓN DE LOS EDITORES DE TEXTO EXISTENTES QUE SOPORTEN EL LENGUAJE DE PROGRAMACIÓN SELECCIONADO 50

8.3 DEFINIR CRITERIOS DE SELECCIÓN DEL SOFTWARE 50

8.4 MATRIZ DE SELECCIÓN 51

8.4.1 Comparando Los Criterios En La Matriz De Pares. 51 8.4.2 Comparando Las Opciones De Editores 52 8.5 SELECCIÓN FINAL LA APLICACIÓN INFORMÁTICA MÁS ADECUADA PARA LA IMPLEMENTACIÓN DEL SERVIDOR WEB 57

9. IDENTIFICACION DE LOS PROCESOS E IMPLEMENTACIÓN DE LOS SISTEMAS DE CONTROL DE CADA UNA DE LAS PLANTAS 58

9.1 ESTRUCTURA FÍSICA Y TIPO DE PRODUCCIÓN EN LA DISTRIBUCIÓN DE LAS PLANTAS 58

9.2 CARACTERÍSTICAS DEL PLC FESTO CPX-CEC 59

9.2.1 Software de programación PLC CPX-CEC FESTO 59 9.3 COMUNICACIÓN DE RED ENTRE LAS PLANTAS 60

11

9.4 ESTACIÓN DE FILTRADO 62

9.4.1 Listado Y Descripción De Sensores Planta De Filtrado 63 9.4.2 Listado Y Descripción De Actuadores Planta De Filtrado 64 9.5 LISTADO FINAL DE SENSORES Y ACTUADORES (DIRECCIONES-VARIABLES - PLC FESTO) 66

9.6 DEFINICIÓN E IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL ESTACIÓN FILTRADO 68

9.6.1 Definición De Las Variables A Controlar 68 9.6.2 Definición Lazo De Control 69 9.6.3 Modelado del sistema 70 9.7 IMPLEMENTACION DEL GRAFCET ESTACION FILTRADO 81

9.8 SISTEMA DE SUPERVICION HMI ESTACION FILTRADO 81

9.9 ESTACIÓN REACTOR 83

9.9.1 Listado Y Descripción De Sensores Planta De Reactor 84 9.9.2 Listado Y Descripción De Actuadores Planta De Reactor 84 9.10 LISTADO FINAL DE SENSORES Y ACTUADORES (DIRECCIONES-VARIABLES - PLC FESTO REACTOR) 86

9.11 DEFINICIÓN E IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL ESTACIÓN REACTOR 86

9.11.1 Definición De Las Variables A Controlar 86 9.11.2 Definición Lazo De Control 87 9.11.3 Modelado del sistema 88 9.12 IMPLEMENTACION DEL GRAFCET ESTACION REACTOR 89

9.13 SISTEMA DE SUPERVICION HMI ESTACION REACTOR 89

9.14 ESTACIÓN DE MEZCLA 91

9.14.1 Listado Y Descripción De Sensores Planta Mezcla 92 9.14.2 Listado Y Descripción De Actuadores Planta De Mezcla 92 9.15 LISTADO FINAL DE SENSORES Y ACTUADORES (DIRECCIONES-VARIABLES - PLC FESTO MEZCLA) 93

9.16 AUTOMATIZACIÓN PLANTA DE MEZCLA 94

9.16.1 Proceso Anterior de la planta de mezcla 94

12

9.17 LISTADO FINAL DE SENSORES Y ACTUADORES LUEGO DE LA AUTOMATIZACION (DIRECCIONES-VARIABLES - PLC FESTO MEZCLA) 101

9.18 IMPLEMENTACION DEL GRAFCET ESTACION MEZCLA 102

9.19 SISTEMA DE SUPERVISIÓN HMI ESTACION MEZCLA 103

9.19.1 Diagrama P&ID de la planta de llenado Automatizada 104 9.19.2 Listado y descripción de sensores planta llenado 105 9.19.3 Listado y descripción de actuadores planta de llenado 106 9.20 DEFINICIÓN E IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL ESTACIÓN LLENADO 107

9.20.1 Definición De Las Variables A Controlar 107 9.20.2 Definición Lazo De Control 108 9.20.3 Modelado del sistema 109 9.20.4 Resultado Toma De Datos Y Modelado Del Sistema 109 9.21 IMPLEMENTACIÓN DEL GRAFCET ESTACIÓN LLENADO 111

9.22 SISTEMA DE SUPERVICION HMI ESTACION LLENADO 111

10. DEFINICIÓN DE LA ESTRUCTURA DEL APLICATIVO A PARTIR DE LA ESTRUCTURA DEL SISTEMA MES. 114

10.1 DEFINICIÓN DE LOS COMPONENTES DEL MES A IMPLEMENTAR 114

10.1.1 Registro De Usuario 114 10.1.2 Registro De Recetas 114 10.1.3 Registro De Ordenes De Producción 114 10.1.4 Adquisición Y Recolección De Datos 115

11. DESARROLLO DEL APLICATIVO DEL SISTEMA MES EN EL SOFTWARE DE PROGRAMACIÓN SELECCIONADO 116

11.1 DESARROLLO UML DEL APLICATIVO 117

11.2 INTERFAZ DEL APLICATIVO GUI 119

11.3 DOMINIO Y SERVIDOR WEB DEL APLICATIVO 121

11.4 BASE DE DATOS DEL APLICATIVO MYSQL 122

11.5 COMUNICACIÓN BDD MYSQL APLICATIVO 127

13

11.6 COMUNICACIÓN APLICATIVO – SISTEMA DE CONTROL 128

12. PRUEBAS DEL SISTEMA 129

12.1 OBJETIVOS DE LA PRUEBA 129

12.2 RESULTADOS PRUEBA PEDIDO PRODUCCIÓN 130

12.2.1 Inicio De Sesión-Registro De Usuario 131 12.2.2 Conexión Del Aplicativo A La Base De Datos 132 12.2.3 Ingreso Nueva Orden de Producción- Registro de la Receta 133 12.2.4 Verificación Del Pedido En El Módulo Gestión De Producción 135 12.2.5 Inicio De Producción Del Pedido 136 12.2.6 Trazabilidad Del Producto En El Proceso 137 12.2.7 Resultados De La Prueba Realizada 138

13. CONCLUSIONES 140

BIBLIOGRAFÍA 143

ANEXOS 146

14

LISTA DE FIGURAS

pág.

Figura 1.Esquema del sistema MES de SIMENS bajo el manejo del sistema SIMATIC IT. 27

Figura 2.Pirámide de la automatización, presentado por la empresa CHROMA 27

Figura 3.Topología del Sistema de información MES de la empresa CHROMA basado en la nueva generación 28

Figura 4.Estación De Filtrado de FESTO 30

Figura 5.Estación de Reactor FESTO 31

Figura 6.Estación de Mezcla FESTO 33

Figura 7.Estación de llenado FESTO 34

Figura 8.Sistema de producción a través de la integración de las plantas FESTO 35

Figura 9.Distribución por Producto. 36

Figura 10.Pirámide De La Automatización. 37

Figura 11.Modelo Sistema de Ejecución de Manufactura -MES. 41

Figura 12.Arquitectura sencilla cliente - servidor. 46

Figura 13.Configuración Variables de RED 61

Figura 14.Diagrama P&ID de la planta Filtrado 62

Figura 15.Planta o proceso (Regulación de Presión) Estación de Filtrado 69

Figura 16.Planta o proceso (Regulación de Presión) Estación de Filtrado. 70

Figura 17.Comunicación entre MATLAB-OPC-CODESYS 71

Figura 18.Comunicación entre MATLAB-OPC-CODESYS 72

Figura 19.Elección del OPC en MATLAB 73

Figura 20.GRAFCET T_DATOS sistema en lazo Abierto 75

Figura 21.Asignación de la Entrada del PLC en la variable PRESION 76

Figura 22.Escalado de presión a través del bloque de funciones LIN_TRAFO 76

15

Figura 23.Escalado de la entrada a través del bloque de funciones LIN_TRAFO 77

Figura 24.Cambio Tipo de Variable A través de la función REAL_TO_INT 77

Figura 25.Diagrama Bloques Funciones Realizadas En El Programa 78

Figura 26.Programa MATLAB lazo abierto para la toma de datos 79

Figura 27.HMI Planta De Filtrado 82

Figura 28.Diagrama P&ID De La Planta De Reactor 83

Figura 29.Planta o proceso (Regulación de Temperatura) Estación de Reactor 87

Figura 30.Lazo Cerrado Del Sistema 88

Figura 31.HMI Planta De Reactor 90

Figura 32.Diagrama P&ID de la planta de Mezcla 91

Figura 33.Planta de Mezcla sin automatizar 95

Figura 34.Diagrama P&ID de la planta de Mezcla Automatizada 97

Figura 35.Electroválvulas solenoides. 100

Figura 36.Relé Phoenix Contac PLC BSC 24dc 21 instalado en la planta 100

Figura 37.Planta de llenado automatizada. 101

Figura 38.HMI Planta De Mezcla 103

Figura 39.Diagrama P&ID de la planta de llenado Automatizada 104

Figura 40.Planta o proceso (Regulación de Nivel) Estación de Llenado 108

Figura 41.Lazo Cerrado Del Sistema 109

Figura 42.HMI Planta de llenado 112

Figura 43 Estructura final del sistema de control 112

Figura 44. Módulos sistemas MES 115

Figura 45. Componentes globales sistema MES 116

Figura 46 . Descripción global del UML del aplicativo MES 117

Figura 47. Descripción de las clases del UML con sus respectivos atributos y métodos 118

Figura 48. Módulos del aplicativo MES 119

Figura 49. Descripción Global De Los Protocolos De Comunicación Del Sistema De Ejecución Para La Manufactura 121

16

Figura 50.Componentes Y Funcionamiento Del Software Stacks 122

Figura 51. Módulos base de datos 124

Figura 52.Estructura de la Base de Datos 125

Figura 53. Tabla referente a los sensores de la estación de Filtrado 125

Figura 54. Tabla de solicitud y producción 127

Figura 55. Panel de ingreso al aplicativo MES 132

Figura 56. Mensaje Para Establecer La Comunicación 133

Figura 57. Conexión a la base datos 133

Figura 58.Generación de producto para añadir un pedido 134

Figura 59. Módulo de gestión de producción 135

Figura 60. Mensaje de pedido agregado 136

Figura 61. Módulo de gestión de producción inicio del pedido 136

Figura 62. Trazabilidad del producto en el proceso 137

Figura 63. Trazabilidad de un producto puesto en marcha en tiempo real 138

17

LISTA DE TABLAS

pág.

Tabla 1.Editores De Código Para El Desarrollo De Aplicativos Web PHP 50

Tabla 2.Comparación de criterios en matriz de pares 52

Tabla 3.Factor de ponderación de cada criterio. 52

Tabla 4.Comparación de las opciones de editor de código con respecto al criterio de Soporte de PHP. 53

Tabla 5.Comparación de las opciones de editor de código con respecto al criterio de tipo de licencia. 53

Tabla 6.Comparación de las opciones de editor de código con respecto al criterio de Fácil Instalación. 53

Tabla 7.Comparación de las opciones de editor de código con respecto al criterio de Adaptabilidad. 54

Tabla 8.Comparación de las opciones de editor de código con respecto al criterio de Diseño de la Interfaz. 54

Tabla 9.Comparación de las opciones de editor de código con respecto al criterio de Actualización. 55

Tabla 10.Comparación de las opciones de editor de código con respecto al criterio de Escalabilidad. 55

Tabla 11.Matriz de selección final. 56

Tabla 12.Porcentajes finales 57

Tabla 13.Direcciones y Asignación de variable Entradas y Salidas Estación Filtrado 67

Tabla 14.Direcciones y Asignación de variable Entradas Estación Filtrado 74

Tabla 15.Direcciones y Asignación de variable Entradas Estación Filtrado 76

Tabla 16.Entradas y Salidas al PLC planta Reactor 86

18

Tabla 17.Entradas y Salida al PLC planta Mezcla 94

Tabla 18.Entradas y Salidas al PLC planta Mezcla 102

Tabla 19. Listado de un producto no Predeterminado 131

Tabla 20.Descripción técnica de la válvula de bola de 2 vías 153

Tabla 21.Descripción Simbólica Electroválvulas 153

Tabla 22.Descripción técnica del sensor optoelectrico 155

19

LISTA DE ANEXOS

pág.

ANEXO A.CRONOGRAMA DEL PROYECTO 146

ANEXO B.DESCRIPCIÓN TÉCNICA SENSORES Y ACTUADORES 148

ANEXO C.INSTRUCTIVO APLICATIVO SISTEMA MES 158

20

RESUMEN

algunos Institutos de formación profesional en tecnologías industriales disponen de equipos didácticos con características industriales, en estos equipos los docentes o instructores deben generar actividades de aprendizaje que permitan a los aprendices alcanzar competencias para generar un adecuado desempeño en los ambientes industriales de las fábricas de la región o del país.

Las pantas de manufactura flexible permiten establecer actividades formativas en las áreas de electricidad, electrónica, sensores, actuadores, programación de controladores, sistemas neumáticos e hidráulicos y comunicaciones industriales, esta gran versatilidad las convierte en un excelente material de estudio en carreras tecnológicas o de ingeniería.

El centro de electricidad y automatización industrial del SENA posee un sistema MPS FESTO de manufactura didáctica, en el cual se desarrollan actividades de formación hasta el nivel tres de la pirámide de automatización, con el propósito de disponer de una herramienta para adelantar actividades en el nivel de gestión, se propone inicialmente desarrollar un sistema para la gestión de la manufactura MES, herramienta fundamental para abordar posteriormente estrategias de gestión de la producción. Además, los estudiantes tendrán la posibilidad de enriquecer su conocimiento llevándolos a seleccionar la mejor posibilidad de manejar un proceso industrial óptimo de un problema planteado en el entorno industrial, para establecer las condiciones necesarias para la implementación de una estrategia de control.

De acuerdo con lo expuesto en párrafos anteriores se requiere el desarrollo de un sistema MES con el objeto de generar competencias en los aprendices y así cubrir las necesidades de la industria manufacturera, bajo la premisa de la integración y uniformidad de los datos, proporcionando la información necesaria para optimizar los sistemas productivos desde el lanzamiento de la orden de fabricación ,hasta el producto acabado, aportando beneficios específicos que se focalizan en las actividades de producción

Palabras clave: Sistema MES, OPC, DDE ,Base de Datos , cliente-Servidor, Trazabilidad , localhost , Sistema MPS .

21

INTRODUCCIÓN

En todo el mundo, cada empresa de fabricación se organiza de manera diferente y utiliza diferentes sistemas de automatización. Estas presentan procesos de automatización que se han extendido en todos los niveles de las organizaciones, con el fin de generar ventajas competitivas y adquirir una posición favorable en relación a la competencia dentro del mercado.

En la actualidad una de las opciones para generar una ventaja competitiva en las industrias es adoptar un sistema que permita la comunicación continua entre los sistemas de fabricación y los sistemas de gestión empresarial (Manufacturing Execution System), estos sistemas se han desarrollado con el objeto de cubrir las necesidades de la industria manufacturera, bajo la premisa de la integración y uniformidad de los datos, proporcionando la información necesaria para optimizar los sistemas productivos desde el lanzamiento de la orden de fabricación ,hasta el producto acabado, aportando beneficios específicos que se focalizan en las actividades de producción.

Al recoger las informaciones a medida que se ejecuta el pedido, los conocimientos de la empresa se formalizan y nutren una base de datos que permitirá todo tipo de análisis, convirtiendo la integración de la información en un objetivo estratégico dentro de las mismas, ya que es imperante para la toma de decisiones y correcta ejecución de la producción.

Es por esto que se propone una plataforma para la ejecución de manufactura didáctica que permita al centro de electricidad y automatización industrial CEAI del servicio nacional de aprendizaje SENA, formar profesionales técnicos ,tecnológicos y complementarios con conocimientos sobre los sistemas de ejecución de manufactura , ya que muchas empresas están buscado nuevos profesionales y herramientas tecnológicas que permitan optimizar los procesos operativos internos, ahorrar costos y ser más eficientes, lo que les traería como consecuencia un mejor posicionamiento y la atracción o conservación de clientes obteniendo una mejor competitividad y producción con los mercados globalizados .

22

1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Colombia en la actualidad está pasando por un cambio de revolución industrial conocida como industria 4.0, lo que busca es integrar un mundo físico y virtual, todo esto proporciona unas capacidades de integración de hombre- máquina. Por tal motivo la entidad del Servicio Nacional de Aprendizaje SENA, que funciona en permanente alianza entre gobierno, empresarios y trabajadores, con el fin de lograr la competitividad de Colombia y mejorando la formación de los aprendices, de esta manera el Centro de Electricidad y Automatización Industrial (CEAI) regional valle dentro de sus infraestructura cuenta con un laboratorio donde se imparte formación a nivel técnico y tecnológico en automatización Industrial el cual cuenta con plantas didácticas de la marca FESTO que permiten simular procesos similares a los presentes en la industrial.

Como parte de los desarrollos curriculares de los programas de formación que en el centro se ofertan se requiere contar con herramientas didácticas que permitan desarrollar competencias en los instructores y aprendices en temáticas de sistemas de gestión de manufactura MES.

Por consiguiente, se identifica la falta de un sistema de gestión de la producción que permita dar respuesta a todos los eventos generados en un sistema de manufactura como disponibilidad de materiales, equipos, materias primas, direccionar el flujo de la producción, informes en tiempo real, datos estadísticos, entre otras.

Adquiriendo así nuevos conocimientos tecnológicos para los aprendices, sobre cómo se mueven en la actualidad las empresas a nivel mundial, y a lo que la industria colombiana le apunta en un futuro, siendo esta una solución que ayuda a perfeccionar los procesos de fabricación de una empresa, la cual ayuda a fomentar la comunicación y la optimización, buscando de esta manera que la eficiencia de las industrias colombianas y el interés de los aprendices vaya en aumento.

23

2. JUSTIFICACIÓN

Este proyecto se realiza con el fin de brindar al centro de electricidad y automatización industrial CEAI-SENA y su laboratorio de control de procesos, una herramienta didáctica que permita formar a los aprendices en los sistemas de gestión para la manufactura MES, esta formación les brinda ventajas competitivas tanto a los aprendices como las empresas donde implementen o gestionen un sistema de este tipo.

La industria colombiana actualmente busca nuevos profesionales y herramientas tecnológicas que permitan optimizar los procesos operativos internos, ahorrar costos y ser más eficientes, esto les traería como consecuencia un mejor posicionamiento y la atracción o conservación de clientes obteniendo una mejor competitividad y producción con los mercados globalizados.

A lo largo de los últimos diez años, la implantación de este tipo de sistemas de automatización ha tenido un enorme avance tecnológico que ha permitido que muchos países sobre salgan en la producción de sus productos; Sin embargo, en Colombia no se ha implementado del todo bien la automatización en sus fábricas ya que “El éxito de la tecnología depende de la mano que maneja la herramienta. Si uno pone un violín Stradivarius en manos de un niño de seis años, no puede pretender escuchar música bella. Lo mismo ocurre con una herramienta tecnológica. Puede servir para hacer cosas maravillosas, pero en manos de un usuario no calificado no sirve para nada Para el año 2020 se proyecta que el grado de automatización en el sector empresarial colombiano será de entre el 25% al 30%, lo cual implica un enorme reto en materia de apropiación de la tecnología y mejoramiento de las competencias de los empleados.1

Según una encuesta aplicada por Deloitte a nivel global, los ejecutivos indican que su principal prioridad ahora y en los próximos años es la mejora continua del proceso y el incremento de los niveles de automatización. Justamente el

1 Sin marcha atrás: La automatización será una realidad en Colombia en 2020 [en línea]. En: dinero - Marzo 13 2017 [Consultado: 21 de junio de 2017]. Disponible en internet: https://goo.gl/c1GjW8

24

30% de ellos consideran como la prioridad tecnológica la automatización de procesos frente a implementar software analítico y computación en la nube.2

Es por esta razón la importancia de formar profesionales técnicos y tecnólogos en los sistemas de automatización de gestión para la manufactura MES ya que estos permiten una comunicación bidireccional entre los sistemas de gestión empresarial y los sistemas de fabricación de la industria esto quiere decir que este sistema se alimenta en tiempo real y en línea de datos provenientes de otros sistemas (historiadores de proceso, HMI/SCADA, servidores OPC, bases de datos relacionales como Oracle, SQL Server, etc.), y los convierte en información para la toma de decisiones.

La contribución más importante de los sistemas MES es que unifica los procesos de manufactura centrales con un sistema de valor de entrega enfocado en los requerimientos y demanda de los clientes. Ofrece información acerca de las actividades de producción, brindando apoyo al proceso de decisión a través de la empresa, debido a la flexibilidad, la ejecución de tiempo real, la retroalimentación y control de un extenso rango de procesos relacionados con la manufactura, un mejor encuentro con los requerimientos futuros del mercado.

Formas a los aprendices del centro de automatización y control del SENA en los sistemas MES permite a la industria manufacturera de Colombia la implementación y puesta en marcha de sistemas que llevaran a este sector económico del país a ser más competitivos internacionalmente pues esto los llevaría a una evolución de la industria convencional o actual a la industria 4.0.

2Ibid.,Disponible en internet https://goo.gl/c1GjW8

25

3. OBJETIVOS

3.1 OBJETIVO GENERAL

•Desarrollar un aplicativo MES (Sistema de Ejecución de Manufactura), que permita responder a las necesidades del sistema didáctico de producción del laboratorio de control de procesos 20A del SENA-CEAI.

3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

•Determinar las especificaciones técnicas de cada una de las estaciones del sistema de producción didáctico. •Implementar los sistemas de control de cada una de las estaciones con el fin de responder a cada una de las secuencias del proceso. •Definir los requerimientos del sistema MES, con base a las exigencias del usuario. •Desarrollar el aplicativo MES con cada uno de sus componentes teniendo en cuenta las especificaciones de diseño.

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4. ANTECEDENTES

La industria en Colombia ha buscado ir a la vanguardia de las grandes empresas a nivel mundial, por esta razón en la actualidad se busca la integración de todas las áreas a nivel empresarial, para aumentar la productividad y de esta manera ser más competitivos tanto a nivel nacional e internacional. Para el desarrollo de este proceso se enfatizan en la pirámide de la automatización, la cual enlaza los procesos de producción que van al interior de la empresa con los sistemas de gestión de la empresa más conocido como sistema de ejecución de manufactura (MES), la cual es empleada en las empresas para la contribución y ejecución del plan de fabricación de la empresa.3 La necesidad de las empresas colombianas y de otros países por tener un mayor rendimiento en sus procesos de producción ha llevado a que en el mercado se encuentren varias compañías, las cuales vendan un paquete completo del sistema de ejecución de manufactura, entre estas empresas encontramos a SIMENS, la cual ofrece un sistema personalizado para acceder a toda la información del proceso en tiempo real de toda la empresa.

SIMENS :Maneja el sistema SIMATIC IT4, la cual es un MES sofisticado, que maneja el estándar de la norma ISA SP95, la cual es la encargada de lograr la integración total de los sistemas de información, control y gestión de las empresas de manufactura, de esta manera permite a las empresas impulsar la eficiencia de la producción, proporciona transparencia y optimiza la capacidad de respuesta de la fabricación del producto, y de igual manera esta permite a los fabricantes modelar, visualizar y armonizar los procesos empresariales globalmente5.(Ver Figura 1) . Lo que busca la empresa SIMENS es una conexión entre los procesos, las personas y las tecnologías de esta manera tener una empresa verdaderamente digital, es decir que mediante aplicaciones móviles podamos monitoreas nuestra compañía, manejar productos, Y los datos de la planta, y compartir éstos entre las varias partes de una organización de fabricación, será un facilitador dominante para capitalizar en la velocidad, la eficacia y las ganancias.

3 ARMESTO QUIROGA, José Ignacio. Instalaciones de Sistemas de Automatización y Datos [en línea]. Cuidad de Vigo [Consultado: el 12 de junio de 2017]. Disponible en Internet http://www.disa.uvigo.es/

4 MES (Manufacturing Execution System): Responda en tiempo real [en línea]. SIMENS. [Consultado: 12 de junio de 2017]. Disponible en internet https://goo.gl/T2RVQV

5VILLALOBOS, Vanessa y FIGUEROA, José. Norma ISA SP95 [diapositivas]. Slideshare. Maturín, Venezuela. marzo 2014, diapositiva 5. [Consultado: 12 de junio de 2017]. Disponible en Internet https://goo.gl/TYTV3J

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Figura 1.Esquema del sistema MES de SIMENS bajo el manejo del sistema SIMATIC IT.

FUENTE: SIMENS. Optimizing production to improve efficiency, flexibility and time-to-market. [Imagen] Disponible en internet: https://goo.gl/eyVSkF

CHROMA: Un fabricante líder mundial de soluciones electrónicas completas de prueba y medición para la industrias comerciales, automotriz, militar y gubernamental6, presenta una alternativa MES para las compañías basado en el modelo sajet, (Ver Figura 2) .El cual dentro de sus características principales encontramos que ofrece la trazabilidad de procesos de producción, una supervisión completa de los productos, conexión con los PLC, control estadístico de los procesos, informe en tiempo real entre otras características que ofrecen. Figura 2.Pirámide de la automatización, presentado por la empresa CHROMA

FUENTE: CHROMA. Manufacturing Execution Systems (MES) Model Sajet [imagen] Disponible en internet: https://goo.gl/kauyb7

6 Manufacturing Execution Systems (MES) Model sajet. [en línea]. CHROMA. [Consultado el 12 de Junio de 2017] Disponible en internet: https://goo.gl/kauyb7

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Lo que busca la empresa, es no quedarse con un sistema de ejecución de manufactura tradicional, que este consiste en solo en la recopilación de datos y análisis de informes, pero no satisface los requisitos tanto de la empresa, y de los clientes, la compañía busca una plataforma MES, la cual su sistema de fabricación cubra funciones de Computer integrated Manufacturing (CIM), dicho de otro modo CHROMA busca el control automatizado de la planta mediante análisis masivos de datos en tiempo real (Ver Figura 3). Para mejorar la calidad de producto y de esta manera satisfacer al cliente, reduciendo costos de elaboración y aumentar la producción. Figura 3.Topología del Sistema de información MES de la empresa CHROMA

basado en la nueva generación

FUENTE: CHROMA. The best choice of new generation manufacturing information system [Imagen] Disponible en Internet: https://goo.gl/iQZDJm La nueva generación de la compañía CHROMA, está basado en el sistema sajet MES, que esta puede ayudar a la fábrica a procesar órdenes de trabajo, monitorear estaciones de trabajo, rastrear y gestionar inventarios, así como para llevar a cabo inspecciones de calidad y gestión de condiciones de excepción (ver Figura 4). Al igual permite a los usuarios averiguar el número de lote, la fecha de entrega y la cantidad de componentes pasivos utilizados en un producto del proveedor. .

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5. MARCO CONCEPTUAL

En esta sección se realiza un resumen general de las plantas dispuestas en el laboratorio de control de procesos del CEAI, así como su integración para la producción , con el objetivo de conocer el sistema de producción implementado con la integración de las mismas, seguido a esto se realiza un análisis de los sistemas de producción y sus componentes como el flujo de producción ,la estructura física y tipos de producción etc. esto con el fin de identificar el sistema de producción con el que se cuenta . Así mismo se realiza una investigación sobre algunos componentes de la automatización industrial, esta investigación además de brindar una ubicación jerárquica del sistema MES dentro de los sistemas de automatización industrial también proporciona conocimiento sobre los componentes de un sistema de automatización industrial, así como los requisitos de los sistemas integrados de información y automatización, conceptos claves para el desarrollo del proyecto. Finalmente se realiza un análisis completo de los sistemas de gestión de manufactura con el fin de conocer sus componentes, funcionamiento y operación. 5.1 PLANTAS DIDÁCTICAS FESTO DEL CENTRO DE ELECTRICIDAD Y AUTOMATIZACIÓN CEAI-SENA

En el laboratorio de control de procesos del centro de electricidad y automatización industrial del servicio nacional de aprendizaje SENA se cuenta con cuatro plantas didácticas FESTO, estas plantas están integradas de tal forma que permiten la simulación de un proceso productivo de bebidas. Los laboratorios de control de proceso recrean todo un proceso productivo automatizado en una industria manufacturera con equipos a la vanguardia en el área, cuyo aprendizaje servirá para que los aprendices lo implementen en las industrias que no la posean o “Si las empresas los tienen, puedan trabajar en estas prestando servicios de mantenimiento”, aseguró David López Alzate, instructor del centro de automatización industrial de la regional Caldas.7 La MPS es una máquina de control de flujo integrada por varias estaciones que Conforman el proceso, la máquina describe un modelo productivo definido por los 7 Convenio con FESTO logra tecnología de punta [En línea]. SENA. [Consultado el 22 de Junio, 2017]. 03 de diciembre de 2013. Disponible en internet: https://goo.gl/XoWHng

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Siguientes subprocesos: Filtrado, Mezcla, Reactor, Embotelladora. Los subprocesos en su orden específico dan como resultado un producto terminado, en este orden de ideas la materia prima tiene que completar todos los subprocesos para así transformarse en producto terminado en las especificaciones requeridas. 5.1.1 Estación De Filtración FESTO8

La estación de filtrado filtra líquidos que son bombeados del primer depósito al segundo haciéndolo pasar a través del filtro utilizando una válvula de compuerta. El líquido filtrado llega al segundo depósito a través de una válvula de mariposa con actuador neumático semi-giratorio, final mente este líquido filtrado puede bombearse a la siguiente estación utilizando una bomba aparte. El filtro puede enjuagarse utilizando un programa de enjuague adicionando aire comprimido regulado a través del filtro para liberar la suciedad depositada.

Figura 4.Estación De Filtrado de FESTO

Fuente: SCHELLMANN, Bernhard y HELMICH, Jürgen. Estación De Mezcla [CD]. En: Manual de usuario, Festo Didactic GmbH & Co. KG .Denkendorf Alemiania. 2006. p. 1.

8 Automatización De Procesos Y Técnica De Regulación Estación de filtrado [en línea] En: SCHELLMANN, Bernhard ,HELMICH, Jürgen. FESTO. [Consultado el 15 de Junio, 2017]. 2009. p.28 Disponible en internet: https://goo.gl/7hHHvW

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En esta planta varios sensores detectan el nivel de llenado de cada uno del depósito. Esto permite hacer ejercicios de regulación, desde la sencilla supervisión de bombas hasta el desarrollo de un proyecto de regulación completo que integre procesos complejos. La regulación de la presión asegura una alta calidad de filtrado durante el proceso. El sensor de presión con display LCD, salida analógica y salida conmutada, suministra siempre el valor de exacto de la variable análoga.

5.1.2 Estación De Reactor FESTO9

La estación de reactor eleva la temperatura de un líquido según la receta seleccionada, se activan diferentes perfiles de temperatura con diferentes tiempos de agitación. Una bomba de enfriamiento (accesorio opcional) se activa para enfriar el líquido. El líquido templado puede bombearse a la siguiente estación utilizando una bomba aparte.

Figura 5.Estación de Reactor FESTO

Fuente: SCHELLMANN, Bernhard y HELMICH, Jürgen. Estación De Reactor [CD]. En: Manual de usuario, Festo Didactic GmbH & Co. KG .Denkendorf Alemiania. 2006. p. 1. 9 Ibíd., p.32.

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Varios sensores detectan el nivel de llenado del depósito en la estación del reactor. Esto facilita los ejercicios de regulación, desde la sencilla supervisión de bombas hasta el desarrollo de un proyecto de regulación completo que integre procesos complejos. Seguimiento exacto de los diferentes perfiles de temperatura al activar las recetas, por medio del regulador de temperatura. El sensor de temperatura (termo resistencia PT100) suministra una señal de 0 – 10 V a través del transductor de medida. Calentamiento y agitación Las operaciones clave básicas en muchos sistemas de ingeniería de procesos incluyen calentamiento y agitación. Los componentes de la estación reactor están diseñados para permitir una amplia gama de experimentos en este campo.

5.1.3 Estación De Mezcla FESTO10

Esta estación mezcla productos de tres depósitos según diferentes recetas. El líquido de uno de los tres depósitos es bombeado al depósito principal de forma controlada abriendo la respectiva válvula de bola de dos vías. La mezcla terminada puede bombearse a la siguiente estación por medio de una segunda bomba – o bombearse de nuevo al depósito.

10 Ibíd., p.30.

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Figura 6.Estación de Mezcla FESTO

Fuente: SCHELLMANN, Bernhard y HELMICH, Jürgen. Estación De Mezcla [CD]. En: Manual de usuario, Festo Didactic GmbH & Co. KG. Denkendorf Alemiania. 2006. p. 1. Utilizando un caudal constante, las materias primas se combinan en la estación de mezcla según una receta. El caudal es registrado por medio de un sensor de caudal electrónico con impulsor y visualizado adicionalmente utilizando un caudalímetro. La señal de salida del sensor se convierte a una señal estándar de 0 – 10 V. La estación de mezcla puede también accionarse por medios binarios Utilizando el comparador integrado. 5.1.4 Estación De Llenado FESTO11

La estación de llenado llena botellas con líquido. El líquido es bombeado en el recipiente de dosificación desde el depósito. Las botellas son transportadas a la estación de llenado por medio de transportadores. Un separador neumático separa las botellas. Las botellas se llenan con diferentes cantidades desde el depósito dosificador, según la receta seleccionada.

Ibíd., p.34.

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Figura 7.Estación de llenado FESTO

Fuente: SCHELLMANN, Bernhard y HELMICH, Jürgen. Estación De Llenado [CD]. En: Manual de usuario, Festo Didactic GmbH & Co. KG .Denkendorf Alemiania. 2006. p. 1. [Consultado. 15 de junio de 2017]. Disponible en internet. www.festo-didactic.com El nivel de llenado del depósito dosificador es detectado en la estación de llenado utilizando un sensor analógico de nivel. El control regula el nivel de llenado al valor de consigna requerido a través de la bomba de regulación continua (0 – 10 V). El nivel de llenado en el depósito dosificador se mantiene constante durante el llenado, lo que optimiza la calidad del proceso de llenado. 5.1.5 Sistema De Producción A Través De La Integración De Las Plantas FESTO

La integración de las cuatro plantas mencionadas anteriormente simulan un proceso de producción de bebidas donde la materia prima es el agua y los saborizantes para cada producto , como se muestra en la figura 10, en primera instancia se filtra el agua proveniente de un depósito de agua contaminada a través del filtro de la primera estación de filtrado FESTO, seguido a esto el agua filtrada pasa a través de una tubería a la segunda estación de reactor ,donde el agua filtrada pasa a ser calentada y agitada en un depósito de almacenamiento , a continuación el agua

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filtrada pasa a la estación de mezcla donde es mezclada con tres saborizantes , esta mezcla depende directamente del producto solicitado , finalmente pasa a la estación de llenado donde la bebida está en un contenedor y un dosificador se encarga en poner cierta cantidad de bebida en unos pequeños contenedores que se encuentran en una banda transportadora.

Figura 8.Sistema de producción a través de la integración de las plantas FESTO

Fuente: SCHELLMANN, Bernhard y HELMICH, Jürgen. Sistema de producción MPS [CD]. En: Manual de usuario, Festo Didactic GmbH & Co. KG .Denkendorf Alemiania. 2006. p. 1. [Consultado. 15 de junio de 2017]. Disponible en internet. www.festo-didactic.com

5.2 SISTEMAS DE PRODUCCIÓN Y MANUFACTURA

Un sistema de producción o manufactura es un sistema que toma un insumo y lo transforma en una salida o producto con un valor inherente. En el caso de las grandes industrias toman un insumo o materia prima y la pasan por un proceso de transformación con el fin de lograr en la salida un producto final.

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5.2.1 Estructura Física Y Tipos De Producción 12

El proceso de conversión de materiales se lleva a cabo en la planta de producción, que está diseñada para facilitar la conversión. El volumen de producción y la variedad de productos determina el tipo de diseño, o distribución de la planta (layout), teniendo en cuenta esto se puede intuir que el proceso para la producción de 50 productos idénticos será distinto a uno de producir 5000 productos, además producir el mismo número de productos. Planta De Distribución Intermitente Una distribución de planta representativa para una planta de producción intermitente es una distribución por proceso en la que se agrupan maquinas similares. Planta de distribución continua Una planta de distribución continua emplea una distribución por producto. El equipo siempre se coloca de manera que el producto siempre siga la misma ruta a través de la planta como se observe en la Figura 11. Donde el producto 1 y el producto 2 siempre siguen la misma ruta. Figura 9.Distribución por Producto.

Fuente: SIPPER, Daniel y BULFIN, Robert L. Distribución por Producto [imagen] Planeación y Control de la Producción. México, Distrito Federal, McGraw-Hill, 1998. p. 11. 5.3 NIVELES DE LA AUTOMATIZACIÓN.

La automatización de los procesos productivos es uno de los aspectos que más ha evolucionado en la industria desde sus comienzos. La integración de tecnologías

12 SIPPER, Daniel y BULFIN, Robert L. Planeación y Control de la Producción. México, Distrito Federal, McGraw-Hill, 1998. P.36

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clásicas como la mecánica y la electricidad con otras más modernas (electrónica, informática, telecomunicaciones, etc.) está haciendo posible esta evolución. Esta integración de tecnologías queda representada en la llamada "pirámide de automatización", que recoge los cinco niveles tecnológicos que se pueden encontrar en un entorno industrial. Las tecnologías se relacionan entre sí, tanto dentro de cada nivel como entre los distintos niveles a través de los diferentes estándares de comunicaciones industriales.13 La incorporación al entorno industrial de los Avances Tecnológicos proporciona: Aumento de la productividad, aumento de la calidad del producto, disminución del tiempo de respuesta a cambios del mercado y reducción significativa de costos. Figura 10.Pirámide De La Automatización.

Fuente: SMC INTERNATIONAL TRAINING. Pirámide de la Automatización [Imagen]. Automatización disponible en Internet: https://goo.gl/mqHNuL En esta pirámide se evidencian diferentes niveles dentro del proceso industrial. la existencia e interrelación entre los diferentes niveles es posible gracias a las redes de información y los grandes avances computacionales. 13 Automatizacion. [en línea]. SMC. [Consultado el 12 de Junio de 2017] Disponible en internet: https://goo.gl/mqHNuL

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Nivel 1: La base de la pirámide, el nivel elemental, está formada por toda la instrumentación y accionamientos de terreno; como sensores de nivel, temperaturas, variadores de velocidad, válvulas y otros. esta instrumentación entrega sus señales hacia el nivel jerárquico superior o nivel 2. Nivel 2: También conocido como control de célula. en dicho nivel se encuentran los PLC’S (dispositivos que se analizaran en detalle más adelante) y controladores, encargados de la regulación, el control de secuencias y los enclavamientos de seguridad y operación del proceso. las señales llegas desde el nivel inferior vía cableado o en algunos casos vía redes de comunicación dedicadas. Nivel3: Nivel de supervisión y adquisición de datos. donde se recoge en tiempo real toda la información generada en el nivel de control, esta del proceso enclavamientos, variables asociadas a los lazos de control y otros. Las principales tareas de este nivel son la supervisión integral del proceso, la optimización de la operación y el mantenimiento preventivo. es en este nivel donde se almacena en una base de datos la información del proceso. un operador puede en todo momento generar las consignas para todos los lazos del proceso. Nivel 4: El nivel 4 es el nivel de la gestión para la manufactura. Permite la planificación de la producción, facilita la ingeniería de proceso, al dar a los responsables información global actualizada de todo el proceso productivo en este nivel pueden identificarse tanto falencias como cuellos de botella u otros como fortalezas de las distintas etapas del proceso productivo. Todo esto se logra teniendo en este nivel, que esta comunicado vía redes a los tres niveles de una o más plantas, información en tiempo real. los responsables de la planificación pueden tomar decisiones en base a los stocks disponibles y pedidos de productos para activar o no las diferentes etapas de la producción de manera coordinada, basándose en información que les está llegando directamente del sistema MES, el control de calidad puede llevarse a cabo de manera más eficiente, con información almacenada que puede revisarse cuando sea necesario. Nivel 5: Este nivel de manejo corporativo. permite la planificación corporativa, la administración de los recursos y la optimización de las finanzas. todo esto se logra teniendo en este nivel que esta comunicado vía redes a los 4 niveles de una o más plantas, información en tiempo real de lo que está pasando globalmente. así, en base a información actual los responsables del manejo corporativo de la empresa o grupo de empresas relacionadas pueden, de acuerdo con las políticas corporativas vigentes, enviar las señales correctivas a las diferentes empresas.

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5.4 SISTEMAS DE INTEGRACIÓN DE INFORMACIÓN

La integración de información desde el nivel de gestión hasta el piso de planta cubre una gran cantidad de áreas de conocimiento que varían principalmente del enfoque propuesto, la profundización requerida y las características de aplicación. Existen varios modelos de integración presentados en la literatura. Generalmente, el intercambio de datos entre los diferentes niveles es realizado de forma manual o en algunos casos semiautomáticos, esto se debe generalmente a que no se cuenta con la infraestructura adecuada.14 En el nivel superior de la pirámide ilustrada, las operaciones se realizan con grandes volúmenes de información y con un espacio temporal de horas, días, meses e inclusive años. A diferencia de los niveles intermedio e inferior en los cuales el volumen de información es inferior, pero el espacio temporal es de minutos, segundos o fracciones de estos. La información del piso de planta en tiempo real es crucial para las operaciones de manufactura diaria y su disponibilidad mejora la agilidad del sistema de gestión para la oportuna toma de decisiones. El tema de integración en este capítulo será abordado de forma descendente iniciando en el nivel de gestión con el ERP y finalizando en el piso de planta con el procesamiento de eventos y las CPN como herramienta de formalización. 5.4.1 Sistema de ejecución de manufactura (MES).

Los Sistemas de Ejecución de Manufactura más conocidos por MES (Manufacturing Execution System) son sistemas que permiten gestionar los diferentes procesos de un sistema productivo. El enfoque del MES está en cerrar la brecha de información entre el piso de planta y el nivel de gestión. Su punto clave era ofrecer mejor control y visibilidad a través de la recolección y análisis de datos en tiempo real. El núcleo fuerte del MES radica en la interfaz entre

14 S. KARNOUSKOS, O. BAECKER, L. M. De Souza y P. Spie,.Integration of SOA-ready Networked Embedded Devices in Enterprise Systems via a Cross-Layered Web Service Infrastructure, » de IEEE Conference on Emerging Technologies and Factory Automation, Patras, 2007

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el piso de planta y la gestión 15.El MES ha transformado las unidades de manufactura convencional en modernos centros de servicios y se enfoca más en mejorar las capacidades del proceso que las capacidades de producción. Ha ayudado a las empresas a alcanzar alta productividad y reducir los costos en corto tiempo. Existen varios modelos de referencia de un sistema MES creados por organizaciones tales como la Manufacturing Enterprise Solutions Association (MESA), ISA, NAMUR, y la alemana VDI. Uno de los modelos más aceptados es el propuesto por la asociación MESA presentado en la Figura 11, el cual ha sido substancialmente revisado y actualmente tiene un enfoque corporativo que no solo tiene presente las operaciones de producción, sino que también incluye las operaciones de negocio y las iniciativas estratégicas. Una detallada explicación del alcance y contenido de cada función se puede consultar en ISA 95, parte 316 . La implementación de un MES varía según el tipo de industria, aunque también entre diferentes plantas, el énfasis en las funciones del MES puede ser diferente.

15 R. ELLIOTT, Manufacturing Execution System (MES) An Examination of Implementation Strategy, M.S. thesis, California: Faculty of California Polytechnic State University, 2013 p36

16 ISA, ANSI/ISA-95.00.03-2005 Enterprise-Control System Integration Part 3: Activity Models of Manufacturing Operations Management, North Carolina: ISA, 2005.p35

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Figura 11.Modelo Sistema de Ejecución de Manufactura -MES.

Fuente: Manufacturing Enterprise Solutions Association, MESA Model, 2008. [En línea]. [Consultado 22 de junio de 2017]. Disponible en línea: https://goo.gl/53S6F6 A continuación, se describe brevemente algunas de sus funciones principales17: -Trazabilidad de productos y genealogía: gestiona la información del ciclo de vida en la producción del producto.

-Gestión de procesos: involucra directamente y sigue el flujo de trabajo a través de la planta, creando alarmas en caso de desviaciones y proporcionando soporte a decisiones para corregir las desviaciones o reacciones sobre otros eventos, incluyendo aprobaciones de flujos de trabajo y gestión del progreso.

17 M. Naedele, H.-M. CHEN, R. Kazman, Y. CAI, L. Xiao y C. Silva, Manufacturing execution systems: A vision for managing software development, En: The Journal of Systems and Software, vol. 101, p. 59-68, 2015

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-Adquisición y recolección de datos: gestiona la recolección de información ya sea generada directamente en los equipos, procesos o por otros módulos e interfaces.

-Gestión de calidad: almacenamiento y seguimiento de medidas de calidad de los parámetros de trabajo de los productos y procesos, comparándolos contra los objetivos, y disparando reacciones sobre medidas por fuera de especificaciones.

-Gestión de mano de obra: dirige y rastrea la disponibilidad y uso del personal de producción basado en competencias y calificaciones como también las restricciones tales como ausentismo.

-Despacho de unidades de producción: mientras la asignación de recursos cumple con coordinar tareas con el ejecutor adecuado, el despacho cumple con la decisión de cuál es la siguiente tarea que realizar, dada la prioridad, dependencia, y recursos.

-Programación (operaciones detalladas): involucra la secuencia óptima de tareas considerando las capacidades de los recursos finitos y otras restricciones.

-Gestión de mantenimiento: involucra la recolección estadística en el rendimiento de la herramienta y el tiempo de actividad, y la planeación de trabajos de mejora e inversiones.

Los módulos o funciones del MES se pueden implementar de forma independiente con base en las necesidades de la compañía. Las principales motivaciones de la implementación de un MES son:

-Incremento en la confiabilidad y oportunidad de la información en los procesos.

-Medición del rendimiento de las unidades de producción.

-Oportuna gestión de los inventarios.

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-Gestión de calidad en tiempo real.

-Rápida respuesta ante dificultades presentadas en el proceso productivo.

-Apoyo en la gestión de mantenimiento

-Trazabilidad de los productos que contribuye con cumplimento de estándares internacionales.

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6. METODOLOGÍA

El proyecto del sistema MES se desarrolla teniendo en cuenta el ciclo de vida de todo proyecto que se estructura en torno a cinco fases: inicio, planificación, ejecución, seguimiento y cierre. La fase de inicio se desarrolló anteriormente definiendo el título, justificación y los objetivos que se pretenden conseguir. En la fase de planificación se establecen las acciones que se llevarán a cabo durante el proyecto y su calendarización por etapas en el tiempo, esto se desarrolla a través de un cronograma o diagrama de GANTT. En etapa de Ejecución y monitorización se ejecutan cada de una de las tareas que fueron programadas, teniendo en cuenta que se cumplan los tiempos y la planificación de cada una. Finalmente, en el Cierre del proyecto se concluyen oficialmente las tareas de este y se puede realizar una valoración final del éxito del proyecto. 6.1 FASE DE PLANIFICACIÓN-ETAPAS DEL PROYECTO

En la primera etapa del proyecto, como se observa en ANEXO A tarea 1, se definirá el servidor WEB donde se soportará el aplicativo del sistema MES, teniendo en cuenta que sus características se ajusten a las necesidades del proyecto.

Para la segunda etapa del proyecto (Ver ANEXO A tarea 2) se define el editor de código y el lenguaje de programación más adecuado para la implementación del sistema MES.

En la tercera etapa del proyecto (Ver ANEXO A tarea 3) se evalúa el estado del sistema de manufactura MPS, se caracteriza cada una de las plantas identificando todos sus componentes entre sensores y actuadores, además se identifican cada una de las variables a controlar y se implementan los controladores correspondientes; seguido a esto en la cuarta etapa del proyecto (Ver ANEXO A tarea 4) se definen los módulos que van a componer el sistema MES.

En la quinta etapa (Ver ANEXO A tarea 5) se desarrolla el aplicativo del sistema MES teniendo en cuenta los módulos seleccionados anteriormente y se configura la base de datos, finalmente en la sexta etapa del proyecto se realiza la validación del sistema y se realiza una valoración final del proyecto.

7. DEFINICION DEL SERVIDOR WEB

7.1 DEFINICIONES BÁSICAS DE SISTEMAS CLIENTE–SERVIDOR

Antes de entrar en materia, se debe de conocer detalladamente todo lo que está detrás de una estructura MES, empezando como una estructura que se ve a diario, que es la organización cliente- servidor informático, el cual es un sistema distribuido entre múltiples Procesadores donde hay clientes que solicitan servicios y servidores que los proporcionan, un caso muy particular es una red de internet de nuestros hogares. La Tecnología Cliente/Servidor, es un modelo que implica productos y servicios enmarcados en el uso de la Tecnología de punta, y que permite la distribución de la información en forma ágil y eficaz a las diversas áreas de una organización18. 7.1.1 Arquitectura cliente-servidor

La Arquitectura Cliente-Servidor es un modelo para el desarrollo de sistemas de información en el que las transacciones se dividen en procesos independientes que cooperan entre sí para intercambiar información, servicios o recursos. Se denomina cliente al proceso que inicia el diálogo o solicita los recursos y servidor al proceso que responde a las solicitudes. En este modelo las aplicaciones se dividen de forma que el servidor contiene la parte que debe ser compartida por varios usuarios, y en el cliente permanece sólo lo particular de cada usuario.19 7.1.2 Partes Que Componen El Sistema

Cliente: Programa ejecutable que participa activamente en el establecimiento de las conexiones. Envía una petición al servidor y se queda esperando por una respuesta. Su tiempo de vida es finito una vez que son servidas sus solicitudes, termina el trabajo. Servidor: Es un programa que ofrece un servicio que se puede obtener en una red. Acepta la petición desde la red, realiza el servicio y devuelve el resultado al 18 ÁLVAREZ, Sara. Arquitectura cliente-servidor. [en línea]. Desarrolloweb (30 de agosto 2007). [Consultado el 19 de julio 2017]. Disponible en internet https://goo.gl/nLG9Re

19 Cliente Servidor. [en linea]. ECURED. [Consultado el 19 de julio 2017]. Disponible en internet https://goo.gl/GeBWPc

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solicitante. Al ser posible implantarlo como aplicaciones de programas, puede ejecutarse en cualquier sistema donde exista TCP/IP y junto con otros programas de aplicación. El servidor comienza su ejecución antes de comenzar la interacción con el cliente. Su tiempo de vida o de interacción es “interminable”.

Figura 12.Arquitectura sencilla cliente - servidor.

FUENTE: UPWORK. Choosing the Right Software Stack [imagen] [Consultado el 19 de julio 2017]. Disponible en internet: https://goo.gl/S2xv5D

7.1.3 Características de la arquitectura cliente/servidor

En la arquitectura C/S el remitente de una solicitud es conocido como cliente. Sus características son: -Es quien inicia solicitudes o peticiones, tienen por tanto un papel activo en la comunicación (dispositivo maestro o amo). -Espera y recibe las respuestas del servidor. -Por lo general, puede conectarse a varios servidores a la vez. -Normalmente interactúa directamente con los usuarios finales mediante una interfaz gráfica de usuario. Al receptor de la solicitud enviada por el cliente se conoce como servidor. Sus características son: -Al iniciarse esperan a que lleguen las solicitudes de los clientes, desempeñan entonces un papel pasivo en la comunicación (dispositivo esclavo).

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-Tras la recepción de una solicitud, la procesan y luego envían la respuesta al cliente Por lo general, acepta las conexiones de un gran número de clientes (en ciertos casos el número máximo de peticiones puede estar limitado). En la arquitectura C/S sus características generales son: -El Cliente y el Servidor pueden actuar como una sola entidad y también pueden actuar como entidades separadas, realizando actividades o tareas independientes. -Las funciones de Cliente y Servidor pueden estar en plataformas separadas, o en la misma plataforma.

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8. DEFINIR LA APLICACIÓN INFORMÁTICA Y EL LENGUAJE DE PROGRAMACIÓN MÁS ADECUADOS PARA LA IMPLEMENTACIÓN DEL

SISTEMA MES

8.1 IDENTIFICACIÓN DE LOS LENGUAJES DE PROGRAMACIÓN

Para la implementación del sistema MES se utilizará un lenguaje de alto nivel, el cual es principalmente para crear programas informáticos que puedan solucionar distintitos tipos de necesidades. Únicamente se hará la identificación de dos tipos de lenguaje, PHP y lenguaje PERL tabla1 esto debido a que el intérprete de código que usa el servidor web seleccionado solo soporta estos dos tipos de lenguajes. 8.1.1 Lenguaje PHP

El lenguaje PHP (PHP: Hipertext Preprocessor) es un lenguaje interpretado con una sintaxis similar a la de C++ o JAVA. Aunque el lenguaje se puede usar para realizar cualquier tipo de programa, es en la generación dinámica de páginas web donde ha alcanzado su máxima popularidad. Suele incluirse incrustado en páginas HTML (oXHTML), siendo el servidor web el encargado de ejecutarlo20. Algunas características son: Es un lenguaje libre. Puede descargarse Está disponible para muchos sistemas (GNU/Linux, Windows, UNIX, etc). Tiene una extensa documentación oficial en varios idiomas Al ejecutarse en el servidor, los programas PHP lo pueden usar todo tipo de máquinas conto do tipo de sistemas operativos.

PHP se ejecuta en el servidor, por eso nos permite acceder a los recursos que tenga el servidor como por ejemplo podría ser una base de datos. El programa PHP es ejecutado en el servidor y el resultado enviado al navegador.

20 Manual De PHP [en línea]. En: ACHOUR, Mehdi. BETZ, Friedhelm. PHP. Edicion Peter Cowburn,1997 p.10 -100. [Consultado 3 de agosto 20017]. Disponible en internet: http://php.net/manual/es/index.php

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El resultado es normalmente una página HTML pero igualmente podría ser una página WML. Al ser PHP un lenguaje que se ejecuta en el servidor no es necesario que su navegador lo soporte, es independiente del navegador, sin embargo, para que las páginas PHP funcionen, el servidor donde están alojadas debe soportar PHP21. 8.1.2 Language Perl

Perl (Practical Extraction and Report Language. Es un lenguaje de propósito general, de alta portabilidad y es la herramienta principal que utilizan los webmasters para implementar programación a través de la interfase CGI ,En Perl prácticamente, es posible programar casi cualquier problema; comunicaciones entre computadoras, bajo protocolos TCP/IP (Protocolo de control de transmisión/Protocolo de Internet); aunque su punto débil es que no alcanza las velocidades ofrecidas por lenguajes como el C, Perl es un excelente lenguaje destinado al aprendizaje y el desarrollo de prototipos de modelos de software22. 8.1.3 Selección Final Del Lenguaje De Programación Para La Implementación Del Sistema MES

Por las características técnicas que tiene este lenguaje de programación, se decidió trabajar bajo el lenguaje PHP, debido a que maneja un estilo clásico, es decir que es un lenguaje de programación con variables, sentencias condicionales y funciones convencionales, entre otras, también es un lenguaje que se ejecuta en el servidor, por ende, es muy independiente del navegador. Es un lenguaje portable, esto nos permite trabajarlo en cualquier sistema operativo y en cualquier ambiente web, la capacidad de conectarse con la base de datos es muy rápida, además la sintaxis empleada por PHP es más cómoda que la que emplea Perl y al tener gran colección de funciones implementadas en librerías estas aceleran el proceso de desarrollo de cualquier proyecto online que se esté ejecutando.

21 DUARTE, Palomo.Programación en PHP a través de ejemplos [en línea]. Inclusión de código PHP en una página HTML. [Consultado: 3 de agosto de 2017]: Disponible en: https://goo.gl/9f36qZ

22 F. BORDIGNON, G. TOLOSA, F. LORGE. Guía Introducción al Lenguaje Perl [en línea]. Introducción al Lenguaje. [Consultado: 3 de agosto de 2017]: Disponible en internet: https://goo.gl/uoqFvB

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8.2 IDENTIFICACIÓN DE LOS EDITORES DE TEXTO EXISTENTES QUE SOPORTEN EL LENGUAJE DE PROGRAMACIÓN SELECCIONADO

Los editores de código son programas que nos ayudan a gestionar el código fuente de nuestros proyectos. Son ideales cuando se trabaja con diferentes lenguajes de programación, alternándolos o en un solo proyecto Lo que hacen los editores de código es facilitarnos la tarea, de maneras distintas según cada uno de ellos.23. Dentro del mercado existen muchos aplicativos que permiten la programación de aplicativos web en PHP, estos difieren unos con los otros debido a algunas características técnicas que tiene cada uno, dentro de los más conocidos se encuentran el Dreamweaver, netbeans , notepad++ y atom . Tabla 1.Editores De Código Para El Desarrollo De Aplicativos Web PHP

DREAMWEAVER ATOM NOTEPAD++ NETBEANS

8.3 DEFINIR CRITERIOS DE SELECCIÓN DEL SOFTWARE

Para la selección de uno de estos editores de texto se definieron algunos criterios de selección que nos permite evaluar cada uno de estos softwares estos criterios de selección son: -Soporte del lenguaje PHP: indica que la herramienta o editor de texto soporta el lenguaje de programación PHP para desarrollo de aplicativa web

-Tipo de licencia: indica si la herramienta es de libre uso o se debe pagar por ella. Es necesario verificar si la herramienta está licenciada como GPL o si es comercial; en este último caso se debe identificar si ofrece una versión trial, bien sea para usar por un tiempo o con limitación en el uso de las funcionalidades.

23 SOLER, Joan. Los mejores Editores de Código [en línea]. MOSAIC (22 de marzo de 2017). [Consultado el 04 de agosto de 2017]. Disponible en internet: https://goo.gl/VsajqW

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-Facilidad de instalación: hace referencia a la disponibilidad de los insumos necesarios para la instalación de la herramienta, entre ellos se encuentran la fácil ubicación de los archivos de instalación, acceso a la documentación para la instalación, especificación de otras aplicaciones necesarias para el correcto funcionamiento de la herramienta, entre otros

-Adaptabilidad: capacidad de la herramienta de trabajar en diferentes entornos (web, móvil, escritorio) y sistemas operativos.

-Diseño de la interfaz: la presentación gráfica de la herramienta es agradable, el entorno de trabajo de la herramienta permite una fácil navegación y ubicación de los elementos que la conforman.

-Actualización: hace referencia a la fecha en la cual se generó la última versión de la herramienta y a si se encuentran disponibles las diferentes versiones con su respectiva fecha.

-Escalabilidad: capacidad de ampliar o modificar las funcionalidades que ofrece la herramienta, bien sea para mejorarla o personalizarla, sin perder el objetivo para el cual fue construida.

8.4 MATRIZ DE SELECCIÓN

Es necesario tomar una decisión sobre que editor de código es idóneo para la implementación del sistema MES, al implementar una matriz de selección es posible identificar que software se ajusta más a estos criterios. 8.4.1 Comparando Los Criterios En La Matriz De Pares.

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Tabla 2.Comparación de criterios en matriz de pares

PHP TDL FDI ADP DDI ACT ESC SUMA Soporte PHP 10 10 5 10 5 10 50 Tipo de licencia 1/10 5 1 10 5 10 31.1 Fácil Instalación 1/10 1/5 1 5 5 10 21.3 Adaptabilidad 1/5 1 1 10 5 5 22.2 Diseño Interfaz 1/10 1/10 1/5 1/10 1/5 1/5 0.9 Actualización 1/5 1/5 1/5 1/5 5 1/5 6 Escalabilidad 1/10 1/10 1/10 1/5 5 5 10.5 Suma Total 142

(FP) factor de ponderación de cada criterio

Tabla 3.Factor de ponderación de cada criterio.

Criterio de selección Factor de ponderación (FP) Soporte PHP 0.3521

Tipo de licencia 0.2190 Fácil Instalación 0.1500 Adaptabilidad 0.1563

Diseño Interfaz 0.0063 Actualización 0.0422 Escalabilidad 0.0739

8.4.2 Comparando Las Opciones De Editores

Una vez generado el factor de ponderación de cada criterio de selección se procede a comparar cada una de las opciones de editores de código con respecto a cada uno de los criterios de selección esto da una idea de que tanto cumplen estas aplicaciones cada criterio de selección.

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Tabla 4.Comparación de las opciones de editor de código con respecto al criterio de Soporte de PHP.

Soporte PHP DW ATOM NOTEPAD NETBEANS SUMA PESO DW 1 1 1 3 0.250 ATOM 1 1 1 3 0.250 NOTEPAD++ 1 1 1 3 0.250 NETBEANS 1 1 1 3 0.250 12 1

En la tabla 4 se realiza una comparación de las opciones de editor de código con respecto al criterio de soporte PHP, se puede observar que todas las opciones tienen igual calificación, esto se debe a que estos softwares soportan varios lenguajes de programación web entre estos el lenguaje PHP. Tabla 5.Comparación de las opciones de editor de código con respecto al criterio de tipo de licencia.

Tipo de Licencia DW ATOM NOTEPAD NETBEANS SUMA PESO DW 1/10 1/10 1/10 0.3 0.0076 ATOM 10 1 1 13 0.330 NOTEPAD++ 10 1 1 13 0.330 NETBEANS 10 1 1 13 0.330 39.3 1

En la tabla 5, se puede observar que el editor de código DW presento una calificación baja, el motivo es que, para adquirirlo con todas sus funciones los usuarios deben de pagar por él. Su compañía adobe exige que antes de conseguirlo deben de registrarse en la página luego realizar el pago y así poder descargarlo en su versión completa. Tabla 6.Comparación de las opciones de editor de código con respecto al criterio de Fácil Instalación.

Fácil Instalación DW ATOM NOTEPAD NETBEANS SUMA PESO DW 1/10 1/10 1 1.2 0.027 ATOM 10 1 10 21 0.472 NOTEPAD++ 10 1 1/10 1.2 0.027 NETBEANS 1 1/10 10 21 0.472 44.4 1

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En la tabla 6, se puede observar que ATOM y NOTEPAD++ obtienen una calificación igual esto debido a que el proceso de instalación de estos editores de código es intuitiva y muy fácil de realizar, en contraste a algunos editores de código que tienen un proceso de instalación bastante complejo. Tabla 7.Comparación de las opciones de editor de código con respecto al criterio de Adaptabilidad.

Adaptabilidad DW ATOM NOTEPAD NETBEANS SUMA PESO DW 1/5 1/5 1 1.4 0.0425 ATOM 5 5 1/10 10.1 0.3069 NOTEPAD++ 5 1/5 5 10.2 0.3100 NETBEANS 1 10 1/5 11.2 0.3404 32.9

En la tabla 7, el editor de código NETBEANS obtuvo una mayor calificación respecto a los demás esto debido a que es un software multiplataforma que permite ser instalado en cualquier entorno lo que muestra una demarcada superioridad. Tabla 8.Comparación de las opciones de editor de código con respecto al criterio de Diseño de la Interfaz.

Diseño de la interfaz DW ATOM NOTEPAD NETBEANS SUMA PESO DW 1/10 1/5 1/10 0.4 0.0112 ATOM 10 1 1 13 0.3651 NOTEPAD++ 5 1 1/5 6.2 0.1741 NETBEANS 10 1 5 16 0.4494 35.6

En la tabla 8 se puede observar que el editor de código NETBEANS tiene mayor calificación respecto a los demás aplicativos, esto debido a que NETBEANS cuenta con una interfaz elegante y muy agradable al usuario, totalmente intuitiva.

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Tabla 9.Comparación de las opciones de editor de código con respecto al criterio de Actualización.

Actualización DW ATOM NOTEPAD NETBEANS SUMA PESO DW 1/5 1 1/5 1.4 0.0404 ATOM 5 10 1 16 0.4624 NOTEPAD++ 1 1/10 1/10 1.2 0.0346 NETBEANS 5 1 10 16 0.4626 34.6

En la tabla 9 se puede observar que el editor de código ATOM tiene mayor calificación respecto a los demás aplicativos, esto debido a que Github la empresa desarrolladora de este software está en constante actualización de su software y al ser ATOM uno de sus mejores editores promete muchas actualizaciones a futuro.

Tabla 10.Comparación de las opciones de editor de código con respecto al criterio de Escalabilidad.

Escalabilidad DW ATOM NOTEPAD NETBEANS SUMA PESO DW 1/10 1/5 1 3.1 0.0719 ATOM 10 1 1/5 12.5 0.2900 NOTEPAD++ 5 1 5 11 0.2552 NETBEANS 10 5 1/5 16.5 0.3828 43.1

Finalmente, en la tabla 10 se puede observar que en el criterio de escalabilidad NETBEASN es superior.

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Tabla 11.Matriz de selección final.

PHP TDL FDI ADP FP PO FP PO FP PO FP PO

DW 0.352 0.250 0.219 0.007 0.150 0.027 0.156 0.042 0.088 0.0015 0.004 0.0065

ATOM 0.352 0.250 0.219 0.330 0.150 0.472 0.156 0.306 0.088 0.072 0.004 0.047

NOTEPAD++ 0.352 0.250 0.219 0.330 0.150 0.027 0.156 0.310 0.088 0.072 0.070 0.0483

NETBEANS 0.352 0.250 0.219 0.330 0.150 0.472 0.156 0.340 0.088 0.072 0.070 0.053

DDI ACT ESC Puntaje Final FP PO FP PO FP PO

DW 0.006 0.011 0.042 0.040 0.073 0.071 0.1131 0.0002 0.0016 0.0051

ATOM 0.006 0.365 0.042 0.462 0.073 0.290 0.3202 0.0021 0.504 0.0211

NOTEPAD++ 0.006 0.174 0.042 0.034 0.073 0.255 0.1738 0.00104 0.0014 0.018

NETBEANS 0.006 0.449 0.042 0.462 0.073 0.382 0.3905 0.00026 0.504 0.0029

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Tabla 12.Porcentajes finales

OPCION DE SOFTWARE PROCENTAJE FINAL DW 11.51 % ATOM 32.02 % NOTEPAD++ 17.38 % NETBEANS 39.05%

8.5 SELECCIÓN FINAL LA APLICACIÓN INFORMÁTICA MÁS ADECUADA PARA LA IMPLEMENTACIÓN DEL SERVIDOR WEB

Finalmente, como se puede observar en la matriz de selección final (Tabla 12), las aplicaciones que más se ajustan a nuestros criterios de selección son ATOM Y NETBEANS. En conclusión, se seleccionó el software NETBEANS debido a que es uno del software más robusto de su tipo y en las matrices de selección tuvo una calificación de 39.05% con respecto a los criterios de selección planteados cumplimento en mayor medida los mismos.

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9. IDENTIFICACION DE LOS PROCESOS E IMPLEMENTACIÓN DE LOS SISTEMAS DE CONTROL DE CADA UNA DE LAS PLANTAS

Para el desarrollo del proyecto, es necesario conocer las características técnicas de cada una de las plantas FESTO MPS®PA, esto con el fin de lograr identificar los procesos realizados por cada una de ellas y como a través de los sensores y actuadores es posible llegar a cumplir cada una de estas tareas. Para esto es conveniente descomponer cada una de las plantas, con el fin de conocer con detalle cada uno de los componentes de estas. Empezando de manera secuencial con la descripción del proceso de filtrado, el cual es uno de los procesos que garantiza la calidad del líquido, hasta llegar al final de la línea de producción. Una vez se ha realizado el análisis detallado de cada una de las plantas es posible lograr identificar los lazos de control que se encuentran inmersos en cada uno de los procesos y así poder estimar un modelo matemático que describe el comportamiento de las variables análogas presentes en cada uno de los procesos y de esta manera poder calcular e implementar un controlador que permita tener el control sobre las variables análogas. 9.1 ESTRUCTURA FÍSICA Y TIPO DE PRODUCCIÓN EN LA DISTRIBUCIÓN DE LAS PLANTAS

Conocer la estructura física y el tipo de producción en la integración de las plantas es fundamental antes de realizar un análisis detallado de cada una de ellas, pues el alma de cualquier sistema de producción es el proceso de manufactura, un proceso de flujo con dos componentes muy importantes: materiales e información24 Para lograr identificar el tipo de producción de todo el sistema MPS FESTO (Integración de las cuatro plantas), fue necesario realizar un análisis de cómo estaba ingresando la materia prima al proceso y como esta sigue una ruta a través de cada uno de los procesos y se transforma dentro de la línea de producción.

De esta manera se identificó que la materia prima que nutre todo el sistema de producción solo ingresa en la fase inicial de todo el proceso, es decir en la planta de filtrado, de ahí una vez realizado este proceso va siguiendo un proceso secuencial en cada una de las plantas, esto quiere decir que en el sistema MPS la 24 SIPPER, Daniel y BULFIN, Robert L. Planeación y Control de la Producción. México, Distrito Federal, McGraw-Hill, 1998. p. 7.

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materia prima sigue una misma ruta secuencial sin importar el producto solicitado , pues en proceso de mezcla los componentes que se van a mezclar difieren no en su composición sino en su temperatura .

Finalmente debido al análisis realizado a todo el proceso de manufactura del sistema MPS FESTO fue posible identificar que sigue un proceso de producción continuo, el producto va pasando por una serie de procesos, filtrado, reactor, mezcla y llenado, de forma continua, sin que apenas se produzcan interrupciones en el desarrollo del proceso productivo y siempre se realizan las mismas operaciones, en las mismas plantas, que guardan la mínima distancia entre ella para evitar demoras.

En este proceso, cada vez que se realiza una tarea sobre el producto, pasa a la tarea siguiente y así sucesivamente, es decir la producción se realiza de manera secuencial, por lo que siempre hay un producto que está empezando a ser fabricado, mientras otro está terminándose y varios más en curso de fabricación

9.2 CARACTERÍSTICAS DEL PLC FESTO CPX-CEC

EL laboratorio de control de procesos cuenta con PLC FESTO CPX-CEC para el control de las plantas y otros procesos , estos PLC permiten amplias funciones para los sistemas de control, maneja un software CODESYS el cual nos permite una programación IEC 61131-3 una comunicación a través de Ethernet, Modbus/TCP, posee un remote controller Field Bus, a la ves posee unas ventajas para los usuarios y es que tiene ciclos más cortos, se le pueden añadir más actuadores conectables, establece la compatibilidad con casi todo los sistemas de control existentes en el mercado, maneja un protocolo CODESYS nivel 2, tiempo aproximado de funcionamiento aproximadamente de 200 µs tiene un lenguaje de programación de texto estructurado y diagrama de funciones. 9.2.1 Software de programación PLC CPX-CEC FESTO

La programación de los PLC CPX-CEC Festo se realizó por medio del software CodeSys el cual es una plataforma unificada para la programación de autómatas y controladores. CodeSys es un software que utiliza el estándar de programación de PLC IEC 61131-3 es decir que el software maneja 5 diferentes formas de programación, estos lenguajes son:

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Lenguaje escalera (LD- Ladder Diagram) Diagrama de bloques de funciones (FBD- Funtion Block Diagram) Texto estructurado (ST- Structured Text) Lista de instrucciones (IL-Intruction List) Bloques de función secuenciales (SFC -Sequential Function Chart) CodeSys nos permite tener un editor HMI para programar interface gráficos para las pantallas de las plantas, de igual forma nos permite realizar el programa del controlador en un mismo software.25 9.3 COMUNICACIÓN DE RED ENTRE LAS PLANTAS

Debido a que las cuatro plantas están configuradas para que trabajen de manera individual, cada una planta cuenta con un PLC independiente, pero para el desarrollo de este proyecto y para que estas trabajen de una manera secuencial es necesario que entre ellas compartan información importante que va a permitir que una vez se termine un proceso dentro de la línea de producción inmediatamente inicie el otro proceso hasta finalizar los 4 procesos de toda la línea productiva. Para lograr lo anterior es necesario crear una red entre las plantas para que comuniquen información entre ellas, esto es necesario realizarlo a través de una configuración cliente servidor donde una de las plantas va a ser el servidor y las demás son clientes, con la diferencia que cada una de ellas debe de estar en la capacidad leer y escribir sobre las variables emitidas.

Inicialmente se definió que el PLC de la planta de filtrado va a actuar como servidor de las demás, por esta razón al crear el proyecto de programa en CODESYS es necesario configurar algunos parámetros del mismo para que se genere un archivo .txt donde se van a almacenar las variables que van a ser compartidas, este archivo es recomendable guardarlo en la carpeta donde van a ser guardados los demás

25 8 razones para aprender a programas codeSys. [en Línea]. Automatización industrial, robótica e industrial 4.0. (27 de noviembre de 2015). [Consultado el 16 de 2018] Disponible en Internet: https://goo.gl/sCHuPg

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proyectos de cada planta, todo este proceso se realizó como se muestra en el manual de usuario del PLC y Codesys.26

Una vez desarrollado esto al momento de crear un nuevo proyecto para cada una de las plantas en necesario generar en la sección de variables globales un nuevo objeto, en la sección de enlace de archivos buscar y seleccionar el archivo .txt que se creó en proyecto de la plata de filtrado como se muestra en la figura 18.

Figura 13.Configuración Variables de RED

Este proceso se realiza en cada una de las plantas siguientes con el fin de que las variables creadas como variables de red puedan ser comunicadas entre las plantas, esto permite que exista un intercambio de información entre ellas lo que conlleva a que los procesos se puedan realizar de manera secuencial.

26 Smart Software Solutions Target, Settings in Category Network functionality .[en linea].User Manual for PLC Programming with CoDeSys. [Consultado el 28 de noviembre, 2017]. Disponible en https://goo.gl/C2aX16

9.4 ESTACIÓN DE FILTRADO Figura 14.Diagrama P&ID de la planta Filtrado

A partir del diagrama P&ID de la planta de filtrado, es posible identificar cada uno de los elementos que la componen, así mismo conocer la locación de los sensores y actuadores, por otro lado, permite identificar el flujo del proceso que se realiza para pasar agua del depósito B101, al depósito B102, ver figura 14. Dentro de este diagrama podemos apreciar todos los sensores y actuadores que hacen parte de la planta, los cuales serán explicados en este capítulo, donde se verán su respectiva ficha técnicas y su función que cumplen dentro del proceso. 9.4.1 Listado Y Descripción De Sensores Planta De Filtrado

9.4.1.1 Sensor de posición capacitivo

De acuerdo con el diagrama P&ID de la estación de filtrado, ver figura 14, la planta cuenta con cuatro sensores de posición capacitivos, (LS101, LS102, LS103,LS104), estos como se evidencia en el diagrama se encuentran ubicados a un costado de los depósitos de agua, (B101, B102), hay que mencionar que los mismos están montados en una barra perfilada mediante escuadras de fijación y son ajustados mecánicamente a lo largo de las barras perfiladas con el fin de sostener su posición a un nivel mínimo y máximo como se puede observar en la figura 14 . Su función dentro del flujo del proceso es indicar el nivel mínimo del depósito, y en la parte superior indicar el nivel de llenado máximo, en el caso que los dos estén activos es debido a que el depósito de agua se encuentra lleno27, la descripción técnica de este sensor es posible encontrarla en el anexo B Descripción simbólica y técnica del detector de posición capacito. 9.4.1.2 Sensor de presión SDE1 con indicador

Así mismo partir del diagrama P&ID de la estación de filtrado, ver figura 14, encontramos que la planta cuenta un indicador de presión y controlador (pressure indicator and controller) PIC101 y que de acuerdo con el flujo del proceso este únicamente entra en operación cuando el operario da la orden que se le realice la operación de enjuague, es decir limpiar el filtro F101 aplicando aire comprimido de presión regulada. 27 Automatización De Procesos y Técnicas De Regulación Estación Filtrado [archivo computador]. FESTO. p22.

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Su función es detectar analógicamente la presión de aire mediante un sensor de presión piezorresistivo y convertirla en una señal eléctrica, este valor se ve reflejado en el display del indicador ver anexo B Descripción técnica y simbólica del sensor de presión. Su ubicación dentro de la planta es, como se evidencia en su diagrama P&ID ver figura 14, inmediatamente después de la válvula proporcional PROP_V esto debido a que es necesario conocer el valor de la presión de aire que es regulado por esta válvula, la descripción de este sensor se encuentra en el anexo B. 9.4.1.3 Sensor de posición válvula corredera neumática

De igual modo basados en diagrama P&ID de la estación de filtrado, ver figura 14, se identificó que la planta cuenta con una válvula de corredera V102, esta válvula cuenta con sensores que encuentran en la parte exterior de la válvula, los cuales indican cuando la válvula de compuerta se encuentra abierta o cerrada, estos dos sensores son indispensables en todo el proceso debido a que es necesario conocer el estado de la válvula para lograr pasar liquido de un depósito a otro, la descripción de estos dos sensores en encuentra en el anexo B Descripción simbólica y técnica de la válvula corredera . 9.4.2 Listado Y Descripción De Actuadores Planta De Filtrado

9.4.2.1 Bomba de agua sucia/ Bomba de la estación adicional

Una vez identificados los sensores que componen la planta es necesario identificar los actuadores que hacen parte de esta, siguiendo la misma dinámica, se identificó a través del diagrama P&ID, ver figura 14, que la estación de filtrado cuenta con dos bombas centrifugas. La bomba P101 transporta el agua contaminada hacia el filtro, F101, para finalmente llegar al depósito de agua limpia B102 como se puede observar en la figura 14. La bomba P102 transporta el líquido a la siguiente estación o la regresa al depósito de agua limpia B102, cumpliendo con la rutina de enjuague del filtro, estas dos acciones dependen directamente de la posición en que se encuentra la válvula de bola de 3 vías V105 como se observa en la figura 14, la descripción técnica de las válvulas se puede encontrar en el anexo B Descripción simbólica y técnica de la bomba centrifuga.

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9.4.2.2 Agitador

En la figura 14, es posible identificar que el tanque B101 cuenta en su interior con el agitador R104, este, con un motor de 24 VDC, está ubicado en la parte superior del depósito de agua contaminada, con el fin de ser activado cuando se realiza el proceso de filtrado. Su función dentro del proceso es generar movimiento de las partículas en el depósito de agua contaminada B101 generando un flujo axial de gran efecto de mezclado como se puede observar en la figura 14, con el fin de no dejar partículas reposadas en el depósito, el caudal rotativo alrededor del eje del agitador es mínimo, por ello, el líquido se mezcla principalmente a raíz de flujo vertical∗, La descripción técnica de este actuador se encuentra en el anexo B Descripción simbólica y técnica del agitador. 9.4.2.3 Válvula de bola de 3 vías de accionamiento neumático

En el diagrama P&ID de la figura 14, se observa que la planta cuenta una válvula de bola de 3 vías V105, dos de estas vías abren paso al caudal mediante accionamiento neumático. La función de esta válvula dentro del flujo de proceso es permitir el paso de agua a la siguiente estación o permitir una recirculación del agua en el deposito B102. La descripción técnica de este actuador se encuentra en el anexo B Descripción simbólica y técnica de la Valvula de 3 vías 9.4.2.4 Válvula de corredera

Como se mencionó anteriormente, se identificó a través del diagrama P&ID de la figura 14 que uno de los actuadores es la válvula de corredera V102, esta válvula trabaja en conjunto con la válvula V103 pues se activan y se desactivan simultáneamente.

∗ Hoja De Datos Agitador. [archivo computador]. FESTO. p1.

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La función de estas válvulas dentro del proceso es controlar el paso de agua proveniente del depósito de agua contaminada, al depósito de agua limpia B102 o controlar el paso de agua limpia al filtro F101 en la rutina de enjuague. La descripción técnica de este actuador es posible encontrarla en el anexo B Descripción simbólica y técnica de la válvula corredera y compuerta.

9.4.2.5 Válvula Proporcional

Finalmente se identificó en el diagrama P&ID, figura 14, que la planta cuenta con una válvula proporcional PROP_V la cual cumple una de las tareas más importantes en la secuencia de enjuague, esto debido a que es el actuador que regula la presión de aire junto con el sensor de presión PIC.

Este actuador se mueve proporcionalmente a la señal eléctrica aplicada a su solenoide regulando el caudal de fluido que pasa a través de este. La señal eléctrica se convierte en un movimiento mecánico de la corredera y el caudal de salida es proporcional al caudal de entrada.∗

Las magnitudes de fuerza o posición como señal de entrada a la válvula resultan en una determinada presión. esto le permite al sistema, generar una función analógica de sentido de marcha, velocidad o fuerza. Simultáneamente se puede fijar la variación en función del tiempo. La descripción técnica de este actuador se encuentra en el anexo B Descripción simbólica y técnica de la válvula proporcional.

9.5 LISTADO FINAL DE SENSORES Y ACTUADORES (DIRECCIONES-VARIABLES - PLC FESTO)

Finalmente, luego de identificar los sensores y actuadores de la planta con todas sus características, se procedió a la identificación de las direcciones de entrada y salida que están asociados a cada uno de ellos en PLC, esto con el fin de asociar a cada dirección una variable con la cual se va a identificar cada uno para así proceder a desarrollar el programa.

∗ Hoja De Datos Válvula Proporcional. FESTO. [archivo computador]. p1.

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Programa CODESYS de FESTO nos permite realizar el programa del PLC en varios tipos de lenguajes de programación, uno de ellos es en grafcet en el cual se va a desarrollar la mayoría de programación de cada una de las plantas, para lograr programar en cualquiera de estos lenguajes de programación que ofrece CODESYS es necesario asignar a cada una de las entradas y salidas del PLC un operando simbólico. Tabla 13.Direcciones y Asignación de variable Entradas y Salidas Estación Filtrado

ENTRADAS-SENSORES Operando Simbólico

Operando Absoluto Descripción

S1B1 AT %IW6:UINT; Sensor de Presión con indicador S1B2 AT %IX2.1:BOOL; Sensor Capacitivo Superior Tanque Agua Contaminada S1B3 AT %IX2.2:BOOL; Sensor Capacitivo Inferior Tanque Agua Contaminada S1B4 AT %IX2.3:BOOL; Sensor Capacitivo Superior Tanque Agua Limpia S1B5 AT %IX2.4:BOOL; Sensor Capacitivo Inferior Tanque Agua Limpia S1B7 AT %IX2.5:BOOL; Sensor de posición Inferior válvula de corredera S1B9 AT %IX2.6:BOOL; Sensor de posición superior válvula de corredera S1B10 Sin dirección Flotador Con Interruptor Tanque agua contaminada S1B11 sin dirección Flotador Con Interruptor Tanque agua Limpia

SALIDAS-ACTUADORES Operando Simbólico

Operando Absoluto Descripción

S1M1 AT %QX0.0:BOOL; Electroválvula S1M2 AT %QX0.1:BOOL; Bomba Tanque Agua Contaminada S1M3 AT %QX0.2:BOOL; Bomba Envió A La Siguiente Estación S1M4 AT %QX0.3:BOOL; Válvula de corredera neumática S1M5 AT %QX0.3:BOOL; Válvula de tres vías y válvula corredera S1M6 AT %QX0.4:BOOL; Válvula de tres vías paso a la siguiente estación S1M7 AT %QX0.5:BOOL; Agitador agua Contaminada

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9.6 DEFINICIÓN E IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL ESTACIÓN FILTRADO

Como se mencionó anteriormente las plantas del sistema MPS FESTO, tienen en sus procesos variables que no son Digitales , si no que por las características de los sensores son variables análogas y sus procesos están controlados por actuadores que permites cerrar un lazo de control , es por esta razón que es necesario lograr realizar una caracterización de los sensores y actuadores que componen este lazo de control con el fin de generar un modelo matemático que describa el comportamiento de dicho sistema . Una vez se tenga el modelo matemático que describe el sistema es posible calcular las constantes de un controlador que permita tener control sobre estas variables análogas, particularmente la estación de filtrado cuenta dentro de su proceso con una variable análoga ubicada en la entrada S1B1 como se evidencia en la tabla 44, pues según el listado final de sensores y actuadores esta es una variable de tipo INT a diferencia de las demás entradas del PLC donde son de tipo BOOL. 9.6.1 Definición De Las Variables A Controlar

La estación de filtrado cuenta con un subproceso donde el filtro es enjugado para liberar la saturación de partículas contaminantes en él , en primer lugar se aplica aire comprimido de poca presión y se hace pasar a través del filtro durante 10 segundos, finalmente se cierra la válvula y se corta el flujo de aire a través del mismo , para lograr esta tarea es necesario inyectar aire comprimido durante un tiempo determinado a un valor de presión determinado, este valor es definido por el operario y depende directamente de la cantidad de partículas contaminantes en él, esto puede ser identificado por el operario de manera visual. Debido a que la planta debe ejecutar este subproceso, cuenta con un sensor de presión y una válvula proporcional, donde dependiendo el valor de presión sensado así mismo se abre o se cierra la válvula, dejando pasar más o menos aire comprimido hacia el filtro, realizando este análisis fue claro identificar que la variable análoga a controlar es la presión de aire, pues entre el sensor de presión y el actuador (válvula proporcional) cierran un lazo de control.

La presión a controlar es una magnitud física que mide la proyección de la fuerza en dirección perpendicular por unidad de superficie, en el caso de sensor depende directamente de la superficie donde se proyecta esa fuerza en el material

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piezoresistivo, y sirve para caracterizar cómo se aplica una determinada fuerza resultante sobre un sistema.

9.6.2 Definición Lazo De Control

Luego de definir que la variable a controlar es el aire comprimido es necesario identificar cada uno de los componentes de este lazo de control que permite llevar a cabo la operación de enjuague del filtro, esta operación se realiza a través de la válvula de presión proporcional que hace las veces de elemento de control o actuador en el sistema, La presión se detecta analógicamente mediante un sensor de presión que contiene en su interior un elemento piezorresistivo y a través de un transmisor de presión convierte esta señal física en una señal eléctrica que va a retroalimentar el lazo de control. Como se observa en la figura la planta o proceso del lazo de control la componen el sensor de presión y la válvula proporcional como actuador del sistema, este sensor y actuador están conectados a la entrada, en el caso del sensor, y a la salida del PLC FESTO, en el caso de la válvula proporcional.

Figura 15.Planta o proceso (Regulación de Presión) Estación de Filtrado

Como el PLC es programado a través del software codesys es posible cerrar el lazo de control, y el set point puede ser ingresado por el operador desde un computador, así mismo en el momento de implementar el controlador se realizaría a través del software de codesys, es por esta razón que el PLC hace parte del lazo de control y es quien administra las señales que recibe, del sensor, y envía, al actuador.

Debido a que en el PLC se encuentra el programa del controlador, se ubica el PLC como controlador del sistema y quien realiza la resta entre la señal sensada y la señal del setpoint, internamente a través de esta resta genera la señal de error que

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ingresa a el controlador y finamente envía la señal de esfuerzo de control al actuador que sería en este caso la válvula proporcional como se observa en la figura 15. Figura 16.Planta o proceso (Regulación de Presión) Estación de Filtrado.

9.6.3 Modelado del sistema

Para el modelado del sistema se optó por sacar un modelo experimental del mismo, sometiéndolo a un conjunto entradas conocidas y midiendo sus salidas, obteniéndose así un modelo experimental. Es decir, se estimó la función de transferencia del sistema a partir de las relaciones entrada-salida. Para lograr estimar este modelo se usaron varias herramientas que permitieron la toma de datos, una de estas herramientas es MATLAB, que permite tomar los datos tanto de la entrada como la salida para guárdalos en dos arreglos y luego procesarlos en el System Identification Toolbox™ de MATLAB así finalmente es posible estimar la función de transferencia del sistema, cabe resaltar que esta toma de datos se realiza en lazo abierto pues es necesario observar el comportamiento de la salida frente a una entrada conocida. Otra de las herramientas que se usaron para lograr obtener estos datos y modelar el sistema fue el software de programación del PLC codesys donde se implementó un programa en lazo abierto de control para así obtener los datos de entrada y salida del sistema , estos datos guardarlos en variables que luego se comunican a MATLAB; lograr compartir variables entre estos dos software individuales es posible gracias al estándar de comunicación OPC que nos permite comunicar MATLAB y CODESYS a través de una arquitectura cliente-servidor.

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De esta manera es posible que los datos obtenidos en el software del PLC puedan ser guardados en un arreglo de MATLAB y así realizar todo el procedimiento de identificación del sistema. 9.6.3.1 Comunicación entre el CODESYS-OPC-MATLAB

Para lograr realizar la toma de datos es necesario poder compartir variables entre codesys y MATLAB, para esto es necesario realizar una conexión entre estos dos software por medio de OPC (OLE for Process Control) este estándar de comunicación en el campo del control y supervisión de procesos industriales, permite que componentes de software individuales interactúen y compartan datos a través de una estructura de cliente servidor , donde el OPC configuration de FESTO hace las veces de servidor mientras que los aplicativos codesys y MATLAB son clientes del mismo , de esta manera es posible que compartan variables entre ellos, como se muestra en la figura 17 el OPC client seria MATLAB y a través de una comunicación TCP/IP al PLC puede obtener las variables que le fueron cargadas en el programa que fue trasferido al PLC. Figura 17.Comunicación entre MATLAB-OPC-CODESYS

Fuente: CODESYS, CODESYS OPC Server V3 Installation and Usage [En linea]. En: Manual de usuario, 3S-Smart Software Solutions GmbH. p. 6. [Consultado. 15 de junio de 2017]. Disponible en Linea https://goo.gl/jxMeua

Para poder lograr esto es necesario una vez creado el proyecto en codesys configurar el software para que emita una lista de símbolos basándose en las variables definidas en la Configuración de símbolo. Por lo general, la lista de símbolos es implícitamente transferido al PLC con la descarga de la aplicación del

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PLC. Esto, sin embargo, también se puede hacer en una transferencia explícita con la descarga de una aplicación secundaria separada en el PLC, que luego se puede manejar por separado.Esto se desarrolló siguiendo la guía del manual de codesys y la ruta que plantea para la configuración de la lista de símbolos, Set object attributes (Project -> Options -> Symbol configuration -> Configure symbol file…)28 al seguir esta ruta se abre una ventana donde es posible elegir las variables a emitir , una vez realizada la elección es necesario habilitar las opciones Export variables of object, Export data entries, Export structure components, Export array entrie, Write Access como se muestra en el manual .29

Una vez se realiza esto es posible observar que al momento de compilar el programa y transferirlo al PLC, el codesys Gateway server inicia emitir las variables seleccionadas para que posteriormente el OPC server pueda captar los valores de estas variables, es decir que la comunicación no se da directamente con la aplicación codesys si no que por el contrario la comunicación con el OPC se realiza directamente con el GATEWAY como se muestra en la figura 18

Figura 18.Comunicación entre MATLAB-OPC-CODESYS

Fuente: CoDeSys OPC-Server V2.0 Installation and Usage Installation and Usage [En linea]. En: Manual de usuario, 3S-Smart Software Solutions GmbH. p. 3. [Consultado. 10 de enero de 2018].Disponible en Linea https://goo.gl/R9jJEF

28 Installation and Usage - Configure symbol file [en línea]. En: CODESYS OPC Server V3. p. 12-15 [Consultado el 5 de enero, 2017]. Disponible en https://goo.gl/jxMeua

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Una vez configurado el codesys para emitir las variables es necesario configurar el OPCserver para su comunicación con el Gateway del PLC , para esto se abre el OPC configuration y se añade una conexión , al añadir la conexión se da clic en editar y aparece una ventana emergente donde automáticamente detecta el proyecto que esa emitiendo el Gateway del PLC , ahí verificamos tanto la dirección IP como el número de variables que está emitiendo si toda esta información concuerda se da clic en OK y ya queda realizada la comunicación entre el OPC y el Gateway del PLC como se indica en el manual.30

Una vez desarrollado toda la comunicación anterior es necesario realizar la comunicación con el cliente el servidos OPC quien es MATLAB , para esto se abre el entorno de MATLAB –SIMULINK y se busca el OPC Toolbox dentro de las opciones de SIMULINK , inicialmente hay que configurar el bloque OPC CONFIG real-time , para esto se da clic en la opción cofigure OPC client , al dar clic sobre esta opción aparece una ventana emergente donde agregaremos una nueva conexión dando clic en ADD , finalmente al dar clic en ADD aparece una ventana emergente donde a través de la opción SELECT seleccionamos el OPC configurator de FESTO y damos clic en OK como se muestra en la figura 19 , de esta manera ya queda configurado MATLAB como cliente del OPC configurator.

Figura 19.Elección del OPC en MATLAB

En Simulink, los bloques OPC Read y OPC Write recuperan y transmiten datos de forma síncrona o asincrónica hacia y desde el servidor OPC DA. Los bloques contienen un administrador de clientes que le permite especificar y administrar el servidor OPC DA, seleccionar elementos y definir tiempos de muestra de bloques, una vez definido eso ya queda lista la comunicación entre MATLAB-OPC-CODESY

30 Installation and Usage Document Version 1.7-Single PLC Configuration [En línea]. CoDeSys OPC-Server V2.0 [Consultado el 15 de enero, 2018]. Disponible en https://goo.gl/R9jJEF

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9.6.3.2 Programa En Codesys Del Sistema En Lazo Abierto Para La Toma De Datos

Como se ha mencionado anteriormente para lograr el modelamiento del sistema es necesario que la toma de datos se realice en lazo abierto esto con el fin de calcular el modelo a partir de las relaciones entrada-salida. Por esta razón tanto en el programa codesys como en el programa MATLAB debe estar desarrollado un sistema de toma de datos en lazo abierto. Debido a que el PLC es quien recibe los valores de las variables del sistema es necesario iniciar a desarrollar el programa en codesys donde se van a declarar las variables que luego serán emitidas al OPC para ser compartidas con MATLAB .De esta forma para el desarrollo de este programa es necesario declarar algunas variables que son fundamentales para este proceso, como lo son las salidas de los actuadores y las entradas de los sensores además algunas variables que hacen parte del proceso , La declaración de estas variables se realiza de forma global con el fin de compartirlas más adelante con el OPC y así poder transferir los datos al MATLAB . De esta manera se declararon las siguientes variables que hacen parte del proceso teniendo en cuenta que las variables del sensor de presión y la válvula proporcional son variables de tipo REAL como se observa en la tabla. Tabla 14.Direcciones y Asignación de variable Entradas Estación Filtrado

Nombre Dirección/Tipo Descripción S1M1 AT %QX0.0:BOOL; Válvula de apertura S1M2 AT %QX0.1:BOOL; Motobomba No.2 V_CORREDERA AT %QX0.3:BOOL; Válvula de corredera PRESION AT %IW6:REAL; Entrada sensor de presión VALVULA AT %QW4:REAL; Salida Válvula Proporcional ENTRADA REAL Referencia (SetPoint) PT_ESCALADO REAL Salida de presión SALIDA_P REAL Salida entrada escalada

Una vez identificados y declaradas cada una de las variables que influyen en el sistema se procedió a él desarrolló del GRAFCET del sistema en lazo abierto ,para este sistema de toma de datos se generó una sola etapa en la cual solo se activa la válvula de corredera que permite el paso de agua del tanque de agua limpia a través del filtro al tanque de agua contaminada, esto es posible tras la activación de la

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motobomba S1M2, así mismo se abre la válvula de paso de aire S1M1 que permite el flujo de aire a la válvula proporcional quien es el elemento final de control. De esta manera se garantiza que el sistema esté trabajando en condiciones normales de operación pues como se ha dicho anteriormente para esta rutina es necesario cumplir con estos parámetros de operación. Figura 20.GRAFCET T_DATOS sistema en lazo Abierto

Como se puede observar en el GRAFCET de la figura 20 los condicionales de las transiciones se encuentran uno en TRUE y el otro en FALSE, esto se debe a que es necesario que el sistema siempre este en la etapa 2, con el fin de que la válvula de corredera, la motobomba y la electroválvula estén activos para poder cumplir con la operación normal de esta rutina. En el programa principal del PLC inicialmente se activa el GRAFCET T_DATOS y seguido a esto se programa las funciones principales que va a cumplir el PLC, la primera función es obtener el valor de la variable presión que es registrada por el sensor de presión y se asigna la variable PRESION, a través de la función MOVE es posible asignar el valor que registra la entrada en esta variable como se observa en la Figura 20, debido a que este sensor nos arroja como datos los bits de entrada al PLC es necesario escalar esta señal para obtener un valor proporcional a los bits de entrada en este caso se trabajó de 0 al 100 % , teniendo en cuenta que el valor mínimo de presión registrado por el sensor en bits es 66 y el valor máximo en bits es 4095.

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Figura 21.Asignación de la Entrada del PLC en la variable PRESION

Para lograr escalar esta variable se cuenta con un bloque de funciones de codesys (LIN_TRAFO ) que permite realizar esta operación, a este bloque ingresa la variable presión y se indica los valores máximos y mínimos en bits que puede llegar a tomar esta variable como se muestra en la figura 21 , así mismo en las posiciones de salida mínima y máxima se indican los valores máximos y mínimos para lograr el escalamiento de esta variable como se muestra en la figura 21. Figura 22.Escalado de presión a través del bloque de funciones LIN_TRAFO

Esto quiere decir que a través del uso de este bloque de función LIN_TRAFO se genera una relación entre los bits de entrada registrados en el PLC y el valor a escalar de la siguiente manera. Tabla 15.Direcciones y Asignación de variable Entradas Estación Filtrado

Variable PRESION Escala Valor mínimo 66 0% Valor máximo 4095 100%

Esta relación nos indica que, a un valor en cuentas de 66, a la salida se tendrá un valor de 0% y a un valor en cuentas de 4095 a la salida se tendrá un valor de 100%, esto indica que el valor de la salida del sistema, es decir el valor sensado, va estar

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en este rango escalado que se guarda en la variable PT_ESCALADO y que luego se va a compartir con MATLAB. De la misma manera es necesario escalar el valor de entrada pues para el actuador (válvula proporcional) es necesario enviar valores en cuentas o BITS, eso quiere decir que la entrada también estará escalada a través de la función LIN_TRAFO de 0 a 100% que sería el valor mínimo y máximo de la entrada ,pero la salida, que se guarda en la variable SALIDA_P, será de 0, que es el valor mínimo de apertura de la válvula en cuentas –BITS, y 4095 que es el valor máximo de apertura de la válvula igualmente en cuentas –BITS como se observa en la figura 22 , de esta manera se envía al sistema un valor de entrada conocido para de esta forma tener los datos de entrada del sistema , esta salida al ser un valor real es necesario convertirla a entero para poder finalmente enviarla como señal de entrada a la válvula como se observa en la figura . Figura 23.Escalado de la entrada a través del bloque de funciones LIN_TRAFO

Figura 24.Cambio Tipo de Variable A través de la función REAL_TO_INT

Una vez se ha desarrollado todo lo anterior ya el sistema está en lazo abierto y queda listo para emitir las variables al OPC.

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Figura 25.Diagrama Bloques Funciones Realizadas En El Programa

9.6.3.3 Programa En MATLAB En Lazo Abierto Para La Toma De Datos

Una vez configurada la comunicación del CODESYS-OPC-MATLAB y desarrollado el programa en lazo abierto en codesys para la toma de datos , es necesario también generar un programa en SIMULIK de MATLAB en lazo abierto para la toma de datos , este programa se desarrolla únicamente con las opciones de READ y WRITE del OPC toolbox además de unos arreglos de datos donde se van a guardar los datos de entrada y salida para de esta manera lograr obtener el modelado matemático del sistema , es decir la función de transferencia de la misma . Como se muestra en la figura 26 se observa que del bloque el OPC READ se obtienen las variables de lectura del PLC es decir los valores de las variables del sensor, estos valores van a ser guardados en el arreglo de datos con el nombre de Entrada, de la misma manera a través del OPC WRITE es posible escribir valores sobre las variables de escritura, es decir los valores de la variable del actuador, finalmente estos valores serán guardados en el arreglo de datos con el nombre de SALIDA.

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Figura 26.Programa MATLAB lazo abierto para la toma de datos

Una vez se desarrolla todo lo anterior es posible iniciar con el proceso de toma de datos, para esto es necesario tener en cuenta que el OPC no debe de ser cerrado y que además el PLC debe de estar en todo momento en modo RUN de tal manera que cuando se compile el programa de MATLAB el OPC y el PLC ya estén trasmitiendo datos. El comportamiento del sistema es posible visualizarlo a través de un scope de MATLAB, donde es posible observar a medid que se toman los datos el comportamiento actual del sistema. 9.6.3.4 Resultado Toma De Datos Y Modelado Del Sistema

Una vez se inició el proceso de toma de datos se envió una entrada conocida a el sistema guardando los datos de entrada y salida en los arreglos anteriormente creados, finalmente se obtuvieron unos datos que al graficarlos fue posible observar el comportamiento del sistema, ver anexo B Graficas controlador simulado, al realizar el análisis de esta grafica se identificó la necesidad de implementar un controlador para evitar que el sistema tenga error en estado estacionario como se observa en la figura donde la entrada es 10% pero en respuesta a esta entrada la planta se ubica en el 5%.

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También es posible identificar que la planta presenta un comportamiento muy similar a un sistema de primer orden, debido a su comportamiento y a las características de la planta es recomendable implementar un controlador PI, además debido a esto al momento de realizar la identificación del sistema a través del System Identification Toolbox es necesario especificar de qué se trata de un sistema de primer orden. Una vez adquiridos todos estos datos, se inicia el System Identification Toolbox de MATLAB y se añaden los arreglos de entrada y salida que se encuentran guardados en el WORKSPACE, realizado esto se estima un modelo matemático que describe el comportamiento de la planta, es necesario tener en cuenta el porcentaje de estimación, en este caso el porcentaje de estimación fue de 85.62% lo que hace que sea una buena toma de datos y por lo tanto una estimación confiable dando como resultado la siguiente FDT.

𝐻𝐻(𝑠𝑠) =0.97082

3.2813𝑠𝑠 + 1 (1)

Esta función de transferencia se graficó junto con los datos adquiridos anteriormente con el fin de validar si el modelo se ajusta o tiene una aproximación bastante cercana al comportamiento real de la planta, efectivamente según los resultados, ver anexo B Sistema en lazo abierto, se puede observar que la planta y el modelo presentan un comportamiento similar a entradas conocidas. Una vez obtenido el modelo matemático es posible calcular e implementar un controlador que permita ejercer control sobre esta variable análoga, esto permite que en el proceso se decida cuál será el estado de esta variable según las necesidades del producto o del operario de la planta.

9.6.3.5 Implementación Y Resultados Del Controlador

Finalmente, con la función de transferencia se calcularon las constantes del controlador PI y se verificaron en una simulación con la función de transferencia como planta, como se observa en el anexo B, en la primera grafica se implementó el controlador únicamente en SIMULINK poniéndolo a prueba con la función de transferencia como planta. Una vez verificado el funcionamiento del controlador simulado se implementó en el programa de CODESYS a través del bloque de PID el controlador y se realizaron las pruebas en el sistema real, como se observa en el anexo B, en la segunda

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grafica se puso a prueba el controlador en el sistema real y en esta se puede observar que tiene un funcionamiento óptimo y la variable está totalmente controlada. 9.7 IMPLEMENTACION DEL GRAFCET ESTACION FILTRADO

Finalmente, luego de haber calculado e implementado el controlador de la variable análoga se procedió a desarrollar el grafcet de control de la planta, este programa es el encargado de ejecutar las acciones secuenciales para cumplir con las tareas de esta planta descomponiendo el proceso en etapas que serán activadas una tras otra. A cada etapa se le asocia una o varias acciones que sólo serán efectivas cuando la etapa esté activa. El cumplimiento de una condición de transición implica la activación de la etapa siguiente y la desactivación de la etapa precedente., en este caso se ejecutan dos secuencias, una es el filtrado donde se da inicio a la producción, y la otra es la secuencia de enjuague que es donde se ejecuta el controlador de la variable análoga. La secuencia de filtrado es donde se inicia el proceso productivo , en esta secuencia únicamente se activa el agitador y pasado un tiempo determinado se activa la motobomba de agua contaminada para hacer pasar el líquido por el filtro , estos dos actuadores se mantienen activos hasta que el sensor superior de agua limpia se activa ,una vez pasa esto se desactivan los dos actuadores y se comprueba a través de la variable de red (READY_REAC) que la estación de reactor esta libre para recibir materia prima , una vez se verifica esto se abre la válvula de bola de tres vías y se envía la cantidad de producto solicitado en el pedido hacia reactor como se muestra en el anexo B. Una vez realizado este proceso se pone activa una variable de red llamada READY-FIL, esta variable que es compartida a través de la red echa anteriormente le indica al a estación de reactor que ya puede iniciar su proceso. 9.8 SISTEMA DE SUPERVICION HMI ESTACION FILTRADO

Una vez desarrollado el grafcet se desarrolló un sistema de supervisión para esta planta donde se pueden observar el estado actual de cada sensor y actuador, a además verificar el comportamiento de la variable análoga (presión) a través de una

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gráfica y un diagrama de barras donde se muestra la presión actual y el setpoint seleccionado como se observa en la Figura 27, este sistema es tan importante como el propio control del proceso por parte del PLC, es la parte que visualiza la información y muestra datos de interés hacia el operador.

Es desarrollo de esta interfaz se realizó tanto en el Codesys como para el aplicativo del sistema MES donde es posible visualizar el estado actual de cada uno de los sensores y actuadores de la planta, teniendo en cuenta también los valores analógicos de la variable presión teniendo en cuenta que En ISO 9241-110, el término interfaz de usuario se define como "todas las partes de un sistema interactivo (software o hardware) que proporcionan la información y el control necesarios para que el usuario lleve a cabo una tarea con el sistema interactivo".

Figura 27.HMI Planta De Filtrado

9.9 ESTACIÓN REACTOR Figura 28.Diagrama P&ID De La Planta De Reactor

La planta de reactor como se puede observar en el diagrama de la figura 39 es quizás la que cuenta con menos sensores y actuadores. Aquí se puede apreciar que únicamente cuenta con un depósito de agua B301, el cual es el encargado de albergar el agua que llega de la estación de filtrado y donde se eleva la temperatura del agua por medio de un calentador W303 como se puede observar en la figura 28. 9.9.1 Listado Y Descripción De Sensores Planta De Reactor

9.9.1.1 Sensores De Posición Capacitivos

cómo se evidencia en el diagrama de la figura 28, esta planta cuenta con dos sensores de posición capacitivos (LS303 , LS302 ), los cuales indican en qué medida se encuentra el deposito B301, la sujeción de estos sensores es, al igual que en la estación de filtrado , a través de una barra perfilada mediante escuadras de fijación que los ajustan mecánicamente a lo largo de las barras perfiladas con el fin de sostener su posición a un nivel mínimo y máximo ,ver la descripción simbólica y técnica en el anexo B Descripción simbólica y técnica sensor posición capacito. 9.9.1.2 Sensor De Temperatura

La estación de reactor cuenta con un indicador y controlador de temperatura, (Temperature indicator and controller), TIC301 como se puede observar en el diagrama de la figura 28, este es quizás el sensor más importante de esta estación debido a que indica la temperatura actual del fluido en el interior del tanque, esto es muy importante pues para poder realizar un control de esta variable es necesario conocer su valor actual. 9.9.2 Listado Y Descripción De Actuadores Planta De Reactor

9.9.2.1 Calefacción

También es evidente en el diagrama de la figura 28 que la planta cuenta con un calefactor W303, y su función dentro del proceso es elevar la temperatura del líquido contenido en el depósito B301. Mediante la modulación de impulsos se conecta y

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desconecta el calentador sumergible la duración de la conexión y desconexión de calentador es la magnitud que determina el rendimiento térmico del reactor31. Este proceso se realiza teniendo en cuenta que la temperatura es uno de los parámetros ambientales más importantes que condicionan el crecimiento y la supervivencia de los microorganismos en el agua, la descripción técnica de este actuador es posible observarla en el anexo B Descripción simbólica y técnica del sensor de temperatura calefacción.

9.9.2.2 Actuadores, Bomba De Refrigeración, Bomba De Paso A La Estación De Mezcla Y Agitador

La planta de rector cuenta con dos bombas centrifugas (P301, P302) como se observa en el diagrama de la figura 28, la bomba P301 cumple la función de refrigerar el sistema dentro del depósito, con el fin de disminuir la temperatura del tanque, esto se realiza por la recirculación del líquido dentro del mismo como se observa en el diagrama P&ID de la planta. la bomba P302, es la que permite el paso del líquido a la estación de mezcla, hace las veces de unión y bombea el líquido hacia los otros depósitos, al ser las mismas motobombas usadas en todo el proceso la descripción técnica de las mimas se pueden ver en el anexo B Descripción simbólica y técnica de la bomba centrifuga y agitador. En cuanto al agitador R304, ver figura 28, este cumple un papel importante dentro del proceso de calefacción debido a que es quien se encarga de hacer circular el líquido en el interior del depósito con el fin de mantener la temperatura uniforme dentro del mismo y así evitar errores de medición por parte del sensor, este agitador al igual que las motobombas es de igual referencia al agitador de la planta de filtrado, por esta razón su descripción técnica se encuentra en el anexo B.

31 Automatización De Procesos y Técnicas De Regulación Estación reactor [archivo computadora]. FESTO.2009. p.18.

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9.10 LISTADO FINAL DE SENSORES Y ACTUADORES (DIRECCIONES-VARIABLES - PLC FESTO REACTOR) Tabla 16.Entradas y Salidas al PLC planta Reactor

ENTRADAS Operando Simbólico

Operando Absoluto Descripción

S3B2 AT %IX2.1:BOOL; Sensor Capacitivo Superior Tanque Agua Principal S3B3 AT %IX2.2:BOOL; Sensor Capacitivo Inferior Tanque Agua Principal S3B1 AT %IW6 :INT; Detector de Temperatura Mediante Resistencia S3B10 Sin dirección Flotador Con Interruptor Tanque agua Principal

SALIDAS Operando Simbólico

Operando Absoluto Descripción

S3M1 AT %QW4:UINT; Calefactor S3M2 AT %QX0.1:BOOL; Bomba Recirculación de Agua tanque principal S3M3 AT %QX0.2:BOOL; Bomba Envió A La Siguiente Estación S3M4 AT %QX0.3:BOOL; Agitador Tanque Principal

9.11 DEFINICIÓN E IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL ESTACIÓN REACTOR

La tarea de la estación reactor es regular la temperatura de un líquido contenido en el depósito. El tramo de regulación de temperatura es un tramo con función de compensación. Considerando que la conversión de la energía térmica se produce lentamente, este tramo tiene una elevada constante de tiempo. Como se observa en el listado final de sensores y actuadores esta estación cuenta con un sensor de entrada análoga que es el IW6 por esta razón es necesario identificar en ella cada uno de los componentes de los lazos de control y de esta manera lograr realizar un control sobre esta variable análoga.

9.11.1 Definición De Las Variables A Controlar

El líquido contenido en el depósito se calienta mediante un calentador en función de la receta de la mezcla y se agita a través del agitador. La temperatura del sistema se capta con un sensor térmico en calidad de valor real. Teniendo en cuenta que el sensor análogo de la planta es el sensor de temperatura se define como variable a controlar la temperatura del líquido contenido en el tanque principal de la estación de reactor.

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9.11.2 Definición Lazo De Control

Luego de definir que la variable a controlar es la temperatura es necesario identificar cada uno de los componentes de este lazo de control que permite elevar la temperatura en el tanque , esta operación se realiza a través de una resistencia o calefactor que hace las veces de elemento de control o actuador en el sistema, La temperatura se detecta analógicamente mediante un sensor que contiene en su interior un elemento resistivo y a través de un transmisor de temperatura convierte esta señal física en una señal eléctrica que va a retroalimentar el lazo de control. Como se observa en la figura 30 la planta o proceso del lazo de control la componen el sensor de temperatura y la resistencia o calefactor como actuador del sistema, este sensor y actuador están conectados a la entrada, en el caso del sensor, y a la salida del PLC FESTO, en el caso la resistencia. Como el PLC es programado a través del software CODESYS es posible cerrar el lazo de control, y el set point puede ser ingresado por el operador desde un computador, así mismo en el momento de implementar el controlador se realizaría a través del software de CODESYS, es por esta razón que el PLC hace parte del lazo de control y es quien administra las señales que recibe, del sensor, y envía, al actuador. Figura 29.Planta o proceso (Regulación de Temperatura) Estación de Reactor

Debido a que en el PLC se encuentra el programa del controlador, se ubica el PLC como controlador del sistema y quien realiza la resta entre la señal sensada y la señal del set point, internamente a través de esta resta genera la señal de error que ingresa a el controlador y finamente envía la señal de esfuerzo de control al actuador que sería en este caso de la resistencia o calefactor como se observa en la figura 30.

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Figura 30.Lazo Cerrado Del Sistema

9.11.3 Modelado del sistema

El modelado del sistema se realizó de la misma forma en la que se realiza el modelado de la planta de filtrado por esta razón la comunicación entre CODESYS-OPC-MATLAB se realizó de la misma manera (ver apartado 10.5.3.1), así que para este sistema también fue necesario desarrollar un programa en lazo abierto tanto en CODESYS como en MATLAB, con el fin de obtener los datos de entrada y salida y así obtener la función de transferencia que modela el sistema, en este caso el porcentaje de estimación fue de 92.62% lo que hace que sea una buena toma de datos y por lo tanto una estimación confiable dando como resultado la siguiente FDT.

𝐻𝐻(𝑠𝑠) =1.1658

1234.4𝑠𝑠 + 1 (2)

Esta función de transferencia se graficó junto con los datos adquiridos anteriormente con el fin de validar si el modelo se ajusta o tiene una aproximación bastante cercana al comportamiento real de la planta, efectivamente según los resultados ,ver anexo ,se puede observar que la planta y el modelo presentan un comportamiento similar a entradas conocidas , se puede observar que la gráfica del sistema real al momento de enviar una entrada conocida ya tiene un valor esto se debe a que el sistema se encuentra a temperatura ambiente y ese valor corresponde a la salida del sensor a temperatura ambiente .

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9.11.3.1 Implementación Y Resultados Del Controlador

Finalmente con la función de transferencia se calcularon las constantes del controlador PID y se verificaron en una simulación con la función de transferencia, como se observa en el anexo B en la primera grafica se implementó el controlador únicamente en SIMULINK poniéndolo a prueba con la función de transferencia como planta, una vez verificado el funcionamiento del controlador simulado se implementó en el programa de CODESYS a través del bloque de PID el controlador y se realizaron las pruebas en el sistema real , como se observa en el anexo . 9.12 IMPLEMENTACION DEL GRAFCET ESTACION REACTOR

Finalmente, luego de haber calculado e implementado el controlador de la variable análoga se procedió a desarrollar el grafcet de control de la planta, este programa es el encargado de ejecutar las acciones secuenciales para cumplir con la tarea de esta planta, en este caso se ejecuta una secuencia en la cual se eleva la temperatura del líquido contenido en el tanque principal a una temperatura determinada por el producto seleccionado. La secuencia de reactor es donde se eleva la temperatura del producto, en esta secuencia únicamente se activa el agitador y pasado un tiempo determinado se activa la resistencia o calefactor a través de bloque PID, estos dos actuadores se mantienen activos hasta que la temperatura llega al setpoint indicado ,una vez pasa esto se desactivan los dos actuadores y se comprueba a través de la variable de red (READY_MEZ) que la estación de mezcla esta libre para recibir materia prima , una vez se verifica esto se activa la motobomba de paso a la siguiente estación y se envía la cantidad de producto solicitado en el pedido hacia mezcla como se muestra en el anexo B . Una vez realizado este proceso se pone activa una variable de red llamada READY-REAC, esta variable que es compartida a través de la red echa anteriormente le indica al a estación de mezcla que ya puede iniciar su proceso. 9.13 SISTEMA DE SUPERVICION HMI ESTACION REACTOR

Una vez desarrollado el grafcet se desarrolló un sistema de supervisión para esta planta donde se pueden observar el estado actual de cada sensor y actuador, a además verificar el comportamiento de la variable análoga (Temperatura) a través

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de una gráfica y un indicador de temperatura actual como se observa en la figura 31, esta interfaz es tan importante como el propio control del proceso por parte del PLC, es la parte que visualiza la información y muestra datos de interés hacia el operador. Para esto se utilizan los HMI (Human-Machine Interface, o Interfaz Hombre-Máquina) y los sistemas SCADA. Figura 31.HMI Planta De Reactor

9.14 ESTACIÓN DE MEZCLA Figura 32.Diagrama P&ID de la planta de Mezcla

En el diagrama P&ID de la estación de mezcla, ver figura 32, se observa que es esta quizás una de las plantas con mayor número de sensores y actuadores, debido a que tiene tres pequeños depósitos (B201, B202, B203) y un depósito principal B204. Se puede observar que el deposito B201 es quien recibe el flujo de agua proveniente de la estación de reactor, si se desea pasar a los tanques B202 y B203, debe de activarse la válvula de bola de dos vías V201, encender la motobomba P202 y el operario manualmente debe de abrir la válvula V205 o V204 como se observa en la figura 32. Observando este esquema es evidente que la producción presenta contratiempos por la intervención del operario en el proceso.

9.14.1 Listado Y Descripción De Sensores Planta Mezcla

9.14.1.1 Detectores De Posición Capacitivos

Como se observa en el diagrama P&ID de la planta de mezcla, figura 32, para evitar desbordes del fluido cada tanque tiene detectores de posición capacitivos que se encuentran a un costado de los depósitos, ubicados en una barra perfilada. El primer depósito, B201, es el único que tiene sensores ubicados en la parte superior e inferior, mientras que los otros dos cuentan con sensores en la parte inferior que indican cuando se alcanza el nivel mínimo. Estos sensores al ser los mismos usados en todo el proceso es posible ver sus características técnicas en el anexo B Descripción simbólica y técnica del sensor de posición capacitivo. 9.14.2 Listado Y Descripción De Actuadores Planta De Mezcla

9.14.2.1 Actuadores, Bomba MIX Y Bomba De Paso A La Estación De Llenado

La planta de mezcla cuenta con dos bombas centrifugas como se observa en la figura 32, la bomba P201 está a cargo del transporte del fluido desde los depósitos de dosificación hacia el deposito principal B204 con el fin de llevar a cabo la operación de mezcla. La bomba P202 transporta el líquido hacia la siguiente estación de llenado, en caso de que la válvula V207 esté abierta y la válvula V209 esté cerrada es posible hacer un retorno del agua a los tanques de dosificación como se observa en la figura 32. Al ser las mismas motobombas usadas en todo el proceso la descripción técnica de

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las mimas se pueden ver en el anexo B Descripción simbólica y técnica de bomba centrifuga y agitador. 9.14.2.2 Válvula De Bola De 2 Vías Con Accionamiento Neumático

En cada una de las salidas de los depósitos se encuentran unas válvulas de bola de dos vías (V201, V202, V203) como se observa en el diagrama P&ID. la función de estas válvulas es permitir o no el paso de agua desde los tanques de dosificación hacia el deposito principal B204 por medio de la motobomba P201 como se observa en la figura 32 Estas válvulas se abren y cierran mediante un sistema de accionamiento neumático.

9.15 LISTADO FINAL DE SENSORES Y ACTUADORES (DIRECCIONES-VARIABLES - PLC FESTO MEZCLA)

Esta planta, como se observa en el diagrama P&ID de la figura 32, cuenta con un sensor de flujo FIC (Flow indicator and controller), este sensor junto con el con el actuador, motobomba P201, permiten realizar un control del flujo que se dirige hacia el deposito principal, debido a que esta operación se realizó a través de temporizadores en GRAFCET y por inconvenientes técnicos con este sensor este no se usó en el proceso, por esta razón no se registró en la entradas y salidas del sistema , y la motobomba P201 se trabajó de manera digital.

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Tabla 17.Entradas y Salida al PLC planta Mezcla

ENTRADAS Operando Simbólico

Operando Absoluto Descripción

S2B3 AT%IX2.2: BOOL; Sensor Inferior Capacitivo Tanque A S2B4 AT%IX2.3: BOOL; Sensor Inferior Capacitivo Tanque B S2B5 AT%IX2.4:BOOL; Sensor Inferior Capacitivo Tanque C S2B2 AT%IX2.1: BOOL; Sensor Superior Capacitivo Tanque A S2B6 AT%IX2.6:BOOL; Sensor Capacitivo Superior Tanque Principal S2B7 AT%IX2.7:BOOL; Sensor Capacitivo Inferior Tanque Principal

SALIDAS Operando Simbólico

Operando Absoluto Descripción

S2M1 AT%QX.0.0: BOOL; Bomba Centrifuga Paso De Agua Tanque Mezcla S2M2 AT%QX.0.1: BOOL; Bomba Centrifuga Paso A La Siguiente Estación S2M3 AT%QX0.2: BOOL; Valvula Salida Tanque A S2M4 AT%QX0.3: BOOL; Valvula Salida Tanque B S2M5 AT%QX0.4: BOOL; Valvula Salida Tanque C

9.16 AUTOMATIZACIÓN PLANTA DE MEZCLA

9.16.1 Proceso Anterior de la planta de mezcla

De acuerdo al diagrama P&ID de la planta de mezcla, figura, y a el proceso anterior de esta planta, es evidente el frecuente contacto del operario con proceso, pues es necesario la apertura de las válvulas manuales, V204, V205 y V206, para lograr la distribución de los ingredientes, provenientes de la estación de reactor, en los depósitos respectivos, siendo esto un factor desequilibrante al momento de optimizar y mejorar la producción. En primera instancia se observa que el fluido proveniente de la estación de reactor llega únicamente al depósito B201, bien sea un ingrediente A, B o C, si es un ingrediente B ,que debe ser almacenado en el depósito B202 , primero llega al depósito B201 donde se almacena el ingrediente A, posterior a esto se debe activar la válvula de dos vías V201 y la motobomba P202, en esta instancia el operario

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debe de realizar el cierre de las válvulas V211,V209,V206 y V204 y la apertura manualmente de las válvulas V210,V207 y V205 con el fin de llevar el ingrediente B hasta su depósito de almacenamiento B202 como se observa en el diagrama P&ID de la estación de mezcla en la figura 32 ,perdiendo así tiempo y costos de producción. Para mejorar los tiempos de producción y eliminar el frecuente contacto del operario con el proceso es de vital importancia automatizar estas llaves manuales por electroválvulas, con el fin de mejorar el proceso de producción, y poder atender todos los pedidos de los clientes. Figura 33.Planta de Mezcla sin automatizar

9.16.1.1 Propuesta de Automatización de la planta de mezcla

Con el propósito de mejorar el proceso de producción de la planta de mezcla, se propone acondicionar tres electroválvulas solenoide de 12 VDC reemplazando de esta manera las válvulas manuales V204, V205 y V206, válvulas que permiten el ingreso de agua a los depósitos B201, B202 y B203 como se observa en la figura 32, por otro lado también se decide realizar un cambio en la estructura de distribución de agua en la planta, eliminando la entrada única al tanque B201, garantizando de esta manera que los ingredientes provenientes de la estación de reactor lleguen a su respectivo depósito ver figura 34 , de esta manera es posible mejorar tiempos de proceso y eliminar el contacto de operario dentro del mismo .

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9.16.1.2 Objetivos de la automatización de la estación mezcla

Como objetivos planteados en esta etapa se desea integrar varios aspectos para mejorar la producción, entre los objetivos principales están . Mejorar la calidad y uniformidad del producto. Minimizar esfuerzos y los tiempos de producción. Mejorar la productividad reduciendo costos de manufactura Realizar un sistema de control óptimo que mejore la producción. Reducir las intervenciones humanas y mitigar los errores humanos. Aumentar la seguridad de los operarios. Aumentar la Flexibilidad de la planta para adaptarse a nuevas recetas.

9.16.1.3 Automatización del sistema

Después de plantear unos objetivos claros, se decido reemplazar las válvulas manuales a electroválvulas solenoides como se observa en la figura 34, dado que automatizar esta parte del proceso aumentara la producción de la planta reduciendo los tiempos de producción en el mismo, adicional a esto mejorara la calidad y uniformidad del producto ya que se mitigarán los errores humanos y finalmente aumentara la seguridad del operario pues no tendrá contacto alguno con el proceso. También se decidió realizar una reestructura a la distribución del agua en la planta eliminando la entrada única al tanque B201 esto reduce en gran manera los tiempos de proceso pues los ingredientes llegan a su respectivo depósito y de ahí pueden pasar al tanque principal como se observa en la figura 34. Finalmente, la respuesta de la planta será más rápida, la entrega de los pedidos se realizará en un menor tiempo y el producto tendrá una mayor calidad. .

Figura 34.Diagrama P&ID de la planta de Mezcla Automatizada

9.16.1.1 Descripción del proceso automatizado

Automatizando la estación de mezcla se adiciona tres actuadores inductivos (electroválvulas V205, V204, V203) como se observa en el diagrama P&ID de la figura 32, reemplazando las válvulas manuales que se observan en el diagrama P&ID de la figura 34, conjunto a esto se adiciono tres relés de estado sólido (PHOENIX) y una fuente de 12 V a 3 A. Adicional a esto el flujo de entrada no llega únicamente a el tanque B201como en el sistema anterior, ver figura 32, por el contrario, en el sistema automatizado el flujo enviado de la estación de rector llega de forma independiente a su respectivo depósito de la estación de mezcla sin necesidad que un operario se vea involucrado abriendo las válvulas de forma manual como se observa en la figura 34, únicamente es necesario realizar el control de estos actuadores a través del software Codesys.

9.16.1.2 Listado, descripción y características de los elementos nuevos del sistema

9.16.1.3 Electroválvulas Solenoide 12 V

Las tres electroválvulas adicionadas a la planta de mezcla, ver figura 34, se mueven mediante una bobina solenoide, estas no tienen más que dos posiciones: abierto y cerrado, Su función dentro del proceso es controlar el flujo de agua proveniente de la estación reactor o de la propia recirculación hacia los depósitos B201, B202 Y B203.

Estas estas electroválvulas por defecto se encuentran normalmente cerradas y se activan cuando a sus terminales es aplicada una tensión de 12V para que el fluido circule a través de ella en una única dirección la descripción técnica de estas válvulas es posible observarla en el anexo B Descripción simbólica y técnica Electroválvula. 9.16.1.4 Fuente de alimentación conmutada Adicional a las válvulas se adiciono una fuente conmutada que es un dispositivo electrónico que transforma energía eléctrica mediante transistores en conmutación. Esta fuente conmutada se instaló con el propósito de alimentar las electroválvulas; esta presenta una serie de características que hace que su uso en el proyecto sea muy útil. Su encendido es inmediato, el costo es muy asequible, resiste a los golpes

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y un factor importante es su larga vida útil además Las ventajas de esta incluyen menor tamaño y peso del núcleo, mayor eficiencia y por lo tanto menor calentamiento. 9.16.1.5 Módulos de Relés

Así mismo se adicionaron tres relés que funcionan como interruptores electrónicos de estado sólido que conmutan un circuito de carga, y un mecanismo de acoplamiento a partir de la señal de control que activa este interruptor sin partes mecánicas. El propósito de estos relés es conmutar el paso de la alimentación (12V) hacia las electroválvulas, cuando una pequeña corriente es aplicada en sus terminales de control. Por ende, estos tres relés se instalaron a tres salidas en el módulo del PLC. 9.16.1.6 Resultados del sistema automatizado.

Como resultado de la automatización se observó una mejora en el funcionamiento de la planta, debido a que se minimizaron los esfuerzos y tiempos de producción, además se aumentó la seguridad los operarios ya que no tienen contacto con el proceso, todo esto lleva a que el sistema mejore la cálida y la uniformidad del producto aumentando así la productividad y reduciendo los costos de manufactura, cumpliendo con los objetivos trazados al iniciar este proceso de automatización. Como consecuencia de este proceso se elimina la presencia de personal en el área de trabajo, la producción aumenta y los tiempos en preparar un producto se minimizan mejorando así la calidad del producto y reduciendo los costos de manufactura.

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En la figura 35 se puede observar la instalación de las tres electroválvulas solenoides, reemplazando las válvulas manuales y eliminando cualquier contacto con las plantas por parte de los aprendices o de cualquier operario. Figura 35.Electroválvulas solenoides.

De igual forma se puede apreciar en la figura 35 la eliminación de la tubería que sumistraba el líquido al depósito únicamente al depósito B201, ahora el líquido que llega de la planta de reactor llega directamente al depósito deseado abriendo las electroválvulas. Figura 36.Relé Phoenix Contac PLC BSC 24dc 21 instalado en la planta

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Figura 37.Planta de llenado automatizada.

Se puede apreciar la planta de llenado ya automatizada con los respectivos elementos que se le añadieron para su mejoramiento, a estos mismo se le realizo su respectivo cableado y conexiones al PLC, al realizar pruebas se observa su correcto funcionamiento y además su forma en que la planta minimiza los tiempos de producción y se cumplieron con los objetivos que se plantearon al iniciar el proceso de sistematización 9.17 LISTADO FINAL DE SENSORES Y ACTUADORES LUEGO DE LA AUTOMATIZACION (DIRECCIONES-VARIABLES - PLC FESTO MEZCLA)

Finalmente, luego de realizar la automatización del sistema es posible elaborar una tabla con todos los sensores y actuadores del sistema, adicionando los actuadores implementados (electroválvulas) y las direcciones de salida que se asignaron a cada uno esto con el fin de realizar el grafect del proceso.

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Tabla 18.Entradas y Salidas al PLC planta Mezcla

ENTRADAS Operando Simbólico

Operando Absoluto Descripción

S2B3 AT%IX2.2: BOOL; Sensor Inferior Capacitivo Tanque A S2B4 AT%IX2.3: BOOL; Sensor Inferior Capacitivo Tanque B S2B5 AT%IX2.4: BOOL; Sensor Inferior Capacitivo Tanque C S2B2 AT%IX2.1: BOOL; Sensor Superior Capacitivo Tanque A S2B6 AT%IX2.6: BOOL; Sensor Capacitivo Superior Tanque Principal S2B7 AT%IX2.7: BOOL; Sensor Capacitivo Inferior Tanque Principal

SALIDAS Operando Simbólico

Operando Absoluto Descripción

S2M1 AT%QX.0.0: BOOL; Bomba Centrifuga Paso De Agua Tanque Mezcla S2M2 AT%QX.0.1: BOOL; Bomba Centrifuga Paso A La Siguiente Estación S2M3 AT%QX0.2: BOOL; Válvula Salida Tanque A S2M4 AT%QX0.3: BOOL; Válvula Salida Tanque B S2M5 AT%QX0.4: BOOL; Válvula Salida Tanque C S2M6 AT%QX0.5: BOOL; Electroválvula Tanque A S2M7 AT%QX0.6: BOOL; Electroválvula Tanque B S2M8 AT%QX0.7: BOOL; Electroválvula Tanque C

9.18 IMPLEMENTACION DEL GRAFCET ESTACION MEZCLA

Finalmente, se procedió a desarrollar el GRAFCET de control de la planta, este programa es el encargado de ejecutar las acciones secuenciales para cumplir con la tarea de esta planta, en este caso se ejecuta una secuencia en la cual se mezcla cada uno de los ingredientes contenidos en los depósitos B201, B202, B203 en el deposito principal esto es determinado por el producto seleccionado o ingresado. En esta secuencia se mezclan cada uno de los ingredientes para conformar el producto, esto se realiza activando las electroválvulas de entrada a los depósitos B201, B202, B203 de acuerdo al ingrediente, seguido a esto se abren cada una de las válvulas de dos vías en la salida de cada depósito S2M3,S2M4,S2M5 y se activa la motobomba S2M1 por un determinado tiempo dependiendo la cantidad de cada ingrediente , finalmente se comprueba a través de la variable de red (READY_LLEN) que la estación de llenado esta libre para recibir materia prima , una vez se verifica

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esto se activa la motobomba de paso a la siguiente estación S2M2 y se envía la cantidad de producto solicitado en el pedido hacia la planta de llenado. Una vez realizado este proceso se pone activa una variable de red llamada READY_MEZ, esta variable que es compartida a través de la red echa anteriormente y le indica al a estación de reactor que ya puede enviar más ingredientes para su mezcla. 9.19 SISTEMA DE SUPERVISIÓN HMI ESTACION MEZCLA

Una vez desarrollado el GRAFCET se desarrolló un sistema de supervisión para esta planta donde se pueden observar el estado actual de cada sensor y actuador como se observa en la figura 38, este sistema es tan importante como el propio control del proceso por parte del PLC, es la parte que visualiza la información y muestra datos de interés hacia el operador. Figura 38.HMI Planta De Mezcla

9.19.1 Diagrama P&ID de la planta de llenado Automatizada Figura 39.Diagrama P&ID de la planta de llenado Automatizada

En el diagrama P&ID de la estación de llenado ver figura 39 encontramos dos tanques, uno principal B401 y un tanque dosificador B402 que es el encargado de contener el producto antes de ser dosificado según sea su presentación, de igual forma el diagrama nos muestra la banda transportadora la cual recrea el proceso final de envasado de todo el sistema como se observa en la figura 39.

9.19.2 Listado y descripción de sensores planta llenado

9.19.2.1 Detectores de posición capacitivos

Como se evidencia en el diagrama P&ID de la planta de llenado, ver figura 39, esta cuenta con sensores similares a los de las otras plantas, que indican el nivel de agua al interior del depósito B401. El propósito de estos sensores, ubicados a un costado del depósito principal, es evitar desbordes del fluido y controlar el nivel del líquido, los detectores de igual forma son capacitivos y están ajustados para que el indique el nivel mínimo y el máximo como se observa en la figura 39. 9.19.2.2 Detector de posición ultrasonido

En la parte superior del depósito B402 se encuentra el sensor ultrasonido o LIC (Level indicador and controller) como se evidencia en la figura 39, el propósito de este sensor es medir el nivel del producto en este depósito, debido a que en todo momento debe de haber producto en el mismo al instante de la dosificación.

9.19.2.3 Sensor opto eléctrico

Esta planta cuenta con tres sensores opto eléctricos que indican la presencia de envases sobre la misma, dando inicio a la banda trasportadora, esta banda traslada los envases para su correcto llenado, debido a que este sensor emite una barrera lumínica, cuando el envase corta esta luz enciende la banda hasta llegar a la parte de llenado, donde se encuentra otro sensor opto eléctrico el cual indica que el envase se encuentra en posición de llenado parando la banda por un tiempo hasta que se llene el recipiente, después de un tiempo la banda se enciende y traslada el envase hasta el final de la banda donde se encuentra otro sensor que indica que ya se realizó el llenado.

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9.19.3 Listado y descripción de actuadores planta de llenado

9.19.3.1 Bombas de llenado.

Como se observó anteriormente en la figura39, la planta de llenado cuenta con una motobomba P401, la cual juega un papel destacado en el proceso de llenado y envasado. El objetivo de esta motobomba, para este caso es mantener constante el nivel del líquido en el depósito B402, siempre y cuando el sistema esté funcionando de modo continuo, es decir se esté llevando a cabo la rutina de llenado, al ser esta motobomba la misma referencia utilizada durante todo el proceso la descripción técnica de la misma se puede encontrar en el anexo B Descripción simbólica y técnica de bomba centrifuga.

9.19.3.2 Válvula dosificadora 2/2 vías

La estación de llenado cuenta con una válvula dosificadora 2/2 vías, esta electroválvula está ubicada a la salida del tanque dosificador B402 como se evidencia en diagrama P&ID de la figura 39, la función de esta válvula es permitir el flujo de producto desde el tanque dosificador B402 hacia los envases ubicados en la banda transportadora, al no tener un elemento de medición de flujo es necesario realizar esta acción teniendo en cuenta el tiempo de dosificación, finalmente la decepción técnica de este actuador es posible encontrarlo en el anexo B Descripción simbólica y técnica de la electroválvula 2/2 vías.

9.19.3.3 Clasificador neumático

Esta planta cuenta con un clasificador neumático que está ubicado a un costado de la banda transportadora, el cual está compuesto por dos cilindros de doble efecto que actúan al mismo tiempo. Su función en el proceso de llenado es frenar los envases que llegan por la cinta transportadora al punto de llenado, una vez los envases están en ese punto el clasificador sostiene su posición hasta que termine la operación de dosificación, seguido a esto se retira la leva y el envase avanza ya lleno con el líquido en su interior.

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9.19.3.4 Cinta De Transporte Con Barrera De Luz Y Motores

La cinta transportadora es básicamente el actuador fundamental de la planta debido a que es la encargada de transportar los envases hasta su proceso final de llenado. La banda transportadora consta de 2 tramos formando así un Angulo de 90o, y su accionamiento consta de tres sensores opto eléctricos y dos motores generadores que se encargan del movimiento de la banda. La cinta de transporte empieza a funcionar solo si sensor opto eléctrico detecta un envase al inicio de la banda, este envase corta la barrera de luz que emite el sensor, encendiendo el motor generador que permaneces conectado a engranes y un tornillo sin fin, para dar inicio al movimiento de la banda transportadora, hasta llegar al clasificador neumático donde se encuentra otro sensor opto eléctrico parando momentáneamente la banda hasta que se realizan los procesos previamente explicados. 9.20 DEFINICIÓN E IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL ESTACIÓN LLENADO

La tarea de la estación de llenado es dosificar el producto en envases previamente predefinidos esto se logra a través del bombeo del producto del depósito principal B401 hacia el depósito de dosificación B402, seguido a esto los envases vacíos avanzan sobre la cinta de transporte. El líquido se vierte en los envases a través de la válvula dosificadora en función de la receta seleccionada, para esto el depósito principal debe contener líquido (el detector de posición inferior debe de estar activo).

9.20.1 Definición De Las Variables A Controlar

En esta estación el líquido se bombea desde el depósito principal hacia el depósito de dosificación, el nivel se detecta mediante un sensor de ultrasonido (valor real) y este deberá mantenerse constante mientras que el sistema funcione de modo continuo, por esta razón deberá regularse el nivel del líquido contenido en el depósito de dosificación definiendo de esta manera que la variable a controlar es el nivel del líquido contenido en el tanque de dosificación B402.

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9.20.2 Definición Lazo De Control

Luego de definir que la variable a controlar es el nivel de líquido en el tanque de dosificación B402 es necesario identificar cada uno de los componentes de este lazo de control que permite que el nivel de líquido en el tanque de dosificación permanezca constante mientras el sistema funcione de modo continuo, esta operación se realiza a través de una motobomba que hace las veces de elemento de control o actuador en el sistema, el nivel del líquido se detecta analógicamente mediante un sensor de ultrasonido y a través de un transmisor convierte esta señal física en una señal eléctrica que va a retroalimentar el lazo de control. Figura 40.Planta o proceso (Regulación de Nivel) Estación de Llenado

Como se observa en la figura la planta o proceso del lazo de control la componen el sensor de ultrasonido y la motobomba como actuador del sistema, este sensor y actuador están conectados a la entrada, en el caso del sensor, y a la salida del PLC FESTO, en el caso la motobomba. Como el PLC es programado a través del software codesys es posible cerrar el lazo de control, y el SETPOINT puede ser ingresado por el operador desde un computador, así mismo en el momento de implementar el controlador se realizaría a través del software de codesys, es por esta razón que el PLC hace parte del lazo de control y es quien administra las señales que recibe, del sensor, y envía, al actuador, como se observa en la figura 41.

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Figura 41.Lazo Cerrado Del Sistema

Debido a que en el PLC se encuentra el programa del controlador, se ubica el PLC como controlador del sistema y quien realiza la resta entre la señal sensada y la señal del SETPOINT, internamente a través de esta resta genera la señal de error que ingresa a el controlador y finamente envía la señal de esfuerzo de control al actuador que sería en este caso la motobomba como se observa en la figura 41.

9.20.3 Modelado del sistema

El modelado del sistema se realizó de la misma forma en la que se realiza el modelado de la planta de filtrado por esta razón la comunicación entre CODESYS-OPC-MATLAB se realizó de la misma manera (ver apartado 10.5.3.1), así que para este sistema también fue necesario desarrollar un programa en lazo abierto tanto en codesys como en MATLAB, con el fin de obtener los datos de entrada y salida y así obtener la función de transferencia que modela el sistema 9.20.4 Resultado Toma De Datos Y Modelado Del Sistema

Una vez se inició el proceso de toma de datos se envió una entrada a el sistema guardando los datos de entrada y salida en los arreglos anteriormente creados en MATLAB , finalmente se obtuvieron unos datos que al graficarlos es posible observar el comportamiento del sistema ver anexo B , al realizar el análisis de esta grafica se identificó la necesidad de implementar un controlador para evitar que el sistema tenga error en estado estacionario como se observa en la figura donde la entrada es 3% pero la planta sobrepasa este set point.

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También es posible identificar que la planta presenta un comportamiento muy similar a un sistema de primer orden, debido a su comportamiento y a las características de la planta es recomendable implementar un controlador PI, además al momento de realizar la identificación del sistema a través del System Identification Toolbox de MATLAB es necesario especificar de qué se trata de un sistema de primer orden. Una vez adquiridos todos estos datos, se inicia el System Identification Toolbox de MATLAB y se añaden los arreglos de entrada y salida que se encuentran guardados en el WORKSPACE, realizado esto se estima un modelo matemático que describe el comportamiento de la planta, es necesario tener en cuenta el porcentaje de estimación, en este caso el porcentaje de estimación fue de 90.62% lo que hace que sea una buena toma de datos y por lo tanto una estimación confiable dando como resultado la siguiente FDT.

𝐻𝐻(𝑠𝑠) =0.97082

3.2813𝑠𝑠 + 1 (3)

Esta función de transferencia se graficó junto con los datos adquiridos anteriormente con el fin de validar si el modelo se ajusta o tiene una aproximación bastante cercana al comportamiento real de la planta, efectivamente según los resultados del anexo se puede observar que la planta y el modelo presentan un comportamiento similar a entradas conocidas.

Con estos resultados es posible calcular un controlador a partir del modelo matemático y de esta manera lograr controlar esta variable, como se mencionó anteriormente debido a las características del sistema se decidió implementar un controlador PI.

9.20.4.1 Implementación Y Resultados Del Controlador PI

Finalmente con la función de transferencia se calcularon las constantes del controlador PI y se verificaron en una simulación con la función de transferencia, como se observa en el anexo B en la primera grafica se implementó el controlador únicamente en SIMULINK poniéndolo a prueba con la función de transferencia como planta, una vez verificado el funcionamiento del controlador simulado se implementó el controlador en el programa de CODESYS a través del bloque de PID y se realizaron las pruebas en el sistema real , como se observa en anexo B, donde se

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puede observar que tiene un funcionamiento óptimo y la variable está totalmente controlada .

9.21 IMPLEMENTACIÓN DEL GRAFCET ESTACIÓN LLENADO

Finalmente, luego de haber calculado e implementado el controlador de la variable análoga se procedió a desarrollar el GRAFCET de control de la planta, este programa es el encargado de ejecutar las acciones secuenciales para cumplir con la tarea de esta planta, en este caso se ejecuta una secuencia en la cual se eleva y mantiene constante el nivel del líquido contenido en el tanque de dosificación B402 una vez sucede esto se activa la secuencia de la banda transportadora teniendo en cuenta los sensores opto electrónicos. La secuencia de llenado es donde se controla en nivel del tanque de dosificación B402 , en esta secuencia únicamente se activa el PID y sistema controla el nivel del tanque a través de la motobomba, mientras el sistema está activo , este actuador se mantiene activo hasta que el nivel llega al SETPOINT indicado ,una vez sucede esto se activa la banda transportadora quien lleva el envase hasta el punto de llenado y a través un temporizador se dosifica el líquido en las cantidades seleccionadas como se muestra en él anexo B. Una vez realizado este proceso se pone activa una variable de red llamada READY-LLEN, esta variable que es compartida a través de la red echa anteriormente he indica que ya termino la producción de ese pedido.

9.22 SISTEMA DE SUPERVICION HMI ESTACION LLENADO

Una vez desarrollado el GRAFCET se desarrolló un sistema de supervisión para esta planta donde se pueden observar el estado actual de cada sensor y actuador a además verificar el comportamiento de la variable análoga (Nivel del líquido en el tanque B402) a través de una gráfica y unas barras donde se muestra el nivel actual y el SETPOINT seleccionado, este sistema de supervisión es tan importante como el propio control del proceso por parte del PLC, es la parte que visualiza la información y muestra datos de interés hacia el operador. Para esto se utilizan los HMI (Human-Machine Interface, o Interfaz Hombre-Máquina) y los sistemas SCADA.

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Figura 42.HMI Planta de llenado

Figura 43 Estructura final del sistema de control

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Como se puede observar en la figura 43 el sistema de control descrito anteriormente está fundamentado en la comunicación de las cuatro plantas a través de una red entre para el intercambio de información, todas las plantas comunican esta información a la planta de filtrado a través del protocolo de comunicación UDP. Este sistema de control suministra información valiosa al aplicativo del sistema MES, cabe resaltar que la información que intercambia el sistema de control y el aplicativo es de tipo bidireccional pues este puede escribir y leer sobre las variables del sistema de control.

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10. DEFINICIÓN DE LA ESTRUCTURA DEL APLICATIVO A PARTIR DE LA ESTRUCTURA DEL SISTEMA MES.

10.1 DEFINICIÓN DE LOS COMPONENTES DEL MES A IMPLEMENTAR Para realizar el aplicativo MES se debe de conocer cuáles son los módulos o componentes que se tienen que desarrollar e integrar al aplicativo y los procesos que se deben de llevar a cabo, de igual forma se hace un recuentro de los procesos globales a desarrollar. 10.1.1 Registro De Usuario

Hace referencia al registro de los operarios que están encargados de operar las plantas o que tienen acceso a la información a través de cuentas de usuario generadas por un administrador, quien brindara a cada usuario una contraseña para el ingreso al sistema, con el fin de llevar una trazabilidad de las operaciones que se realizan por medio de los diferentes usuarios. 10.1.2 Registro De Recetas

Con este módulo se busca tener un registro de toda la información de los diferentes productos y sus características específicas, también se busca ahorrar tiempo y suprimir errores cometidos por la digitación constante de los diferentes valores de los productos en cada estación. Por este motivo solo se ingresa una sola vez la receta y una vez ingresada solo se llama para ser ejecutada, y así podremos hacer una documentación apropiada de cada una de las etapas del proceso. 10.1.3 Registro De Ordenes De Producción

Con este módulo se pretende obtener toda la información necesaria para poder lanzar una orden de producción a la planta y que esta sea capaz de procesarla según los requerimientos que se hayan especificado con anterioridad. Esta parte del aplicativo cumple un papel importante debido a que con este parámetro se puede realizar la trazabilidad del proceso como del producto como tal, es decir en esta etapa se logra resumir todos los registros y de acuerdo con la información que se digita se podrán enterar si a planta está en condiciones de producir o no.

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Como se mencionó anteriormente estos son los registros que llevara el sistema, y se busca enlazar toda la información de la planta todo esto con el fin de procesarla de manera correcta y tener la documentación precia del desarrollo del proceso en sus etapas. 10.1.4 Adquisición Y Recolección De Datos

Con este módulo se gestiona la recolección de información ya sea generada directamente en los equipos, procesos o por otros módulos e interfaces .A través de este módulo es posible generar un registro en el tiempo de los estados actuales de cada uno de los sensores y actuadores de las plantas, eso permite llevar un registro detallado de la operación de cada una de las plantas. Esta es una breve descripción de los módulos que se van a correr en el sistema como se observa en la figura44, el objetivo de la base de datos es enlazar toda esta información más la que el sistema genere en operación, todo esto con el fin de procesarla y enlazarla de la manera correcta. Figura 44. Módulos sistemas MES

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11. DESARROLLO DEL APLICATIVO DEL SISTEMA MES EN EL SOFTWARE DE PROGRAMACIÓN SELECCIONADO

Figura 45. Componentes globales sistema MES

El sistema MES cuenta con tres componentes globales que son primordiales para el funcionamiento del sistema como se observa en la figura 45, para el desarrollo del aplicativo se tiene en cuenta cada uno de estos componentes pues estos son codependientes uno del otro.

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11.1 DESARROLLO UML DEL APLICATIVO

Figura 46 . Descripción global del UML del aplicativo MES

Dentro del aplicativo, desarrollado en software NETBEANS, se tienen siete clases INGRESO, ADMIN_CREDENCIALES, PEDIDOS, GESTION, PLANTA, REPORTE, Y PANEL como se muestra en la figura 46, estas clases son la base del programa y permite dar un modelo detallado de la estructura del mismo, como se observa en la figura 47 estas clases se desarrollaron teniendo en cuenta cada uno de los módulos definidos para el MES y además son la base sobre la cual se soporta la interfaz gráfica del mismo.

Para el módulo de registro de usuario el aplicativo cuenta con la clase Ingreso, donde se encuentra el MAIN, y administrador de credenciales como se observa en la figura 47, estas dos clases trabajan en conjunto con el fin de solicitar el administrador de usuario cada vez que se ejecute el programa y guardar todas las acciones realizadas en el sistema por ese usuario registrado. La clase panel permite interactuar con las demás, pero no quiere decir que esta clase contenga las otras pues las clases trabajan de manera paralela y no existen la herencia entre clases, por otra parte, se tienen dos clases internas que son MYSQL, DDE, estas clases son librerías que permiten la comunicación, ver figura 47, tanto con la base de datos como con la planta MPS

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Figura 47. Descripción de las clases del UML con sus respectivos atributos y métodos

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Como se mencionó anteriormente el componente aplicativo del sistema MES cuenta con otros componentes como los son el programa del aplicativo como tal y su interfaz gráfica, la interfaz esta soportada bajo el código del programa como se observa en la figura 48

Figura 48. Módulos del aplicativo MES

11.2 INTERFAZ DEL APLICATIVO GUI

Para el desarrollo de la interfaz del aplicativo (GUI) se tuvieron en cuenta cada uno de los módulos del sistema MES, que fueron definidos con anterioridad como se observa en la figura 46, cada uno de estos módulos cuenta con una interfaz que están ligadas a través de la interfaz panel principal , estas interfaces están soportadas bajo el código de sus clases respectivas dentro del programa como se observa en la figura 48 ,también fueron tenidos en cuenta varios aspectos que son importantes para el desarrollo de una interfaz o GUI. Cabe destacar que esta interfaz se desarrolló netamente en NETBEANS, software que fue seleccionado con anterioridad. El aplicativo a través de su interfaz gráfica busca apoyar en la consecución de los objetivos del aplicativo en sí, por esta razón el diseño de la interfaz no fue considerada una tarea secundaria, pues es a partir de este dónde se genera la interacción usuario-aplicativo.

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Debido a esto se buscó desarrollar una interfaz que tuviera consistencia en su forma, es decir en la uniformidad, en apariencia, colocación, y comportamiento de todos los componentes que la conforman, como se puede observar en el anexo C instructivo interfaz grafica gui aplicativo. La importancia de este criterio está en que puede reducir el esfuerzo humano para aprender, así como las habilidades requeridas para su aprendizaje.

Adicionalmente también se buscó simplificar las descripciones que ejecutan cierta tarea y se sustituyeron por un elemento visual que representa la acción que se espera que haga el usuario, como se puede observar en el HMI de cada una de las plantas y en el módulo de trazabilidad del proceso anexo C. Para esto se procuró que los elementos visuales se asemejen lo más posible a la vida real y que tengan significado para el usuario pues los sistemas son más usables cuando indican claramente su estado, las posibles acciones que se pueden tomar, y los resultados de las acciones que se hagan con él.

Finalmente se tuvo en cuenta La estética pues es un elemento muy importante en este diseño, este busca que los elementos de la interfaz sean agradables a la vista del usuario, pues por su naturaleza, al ser el GUI un intermediario entre dos entes (máquina-usuario), esta debe ser de carácter dinámico esto quiere decir que a través de la estética y la consistencia se consiguen interfaces amigables, atractiva y que sea fácil de usar a fin de agilizar su trabajo, aspectos que se evidencian en el GUI desarrollado ver anexo C.

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Figura 49. Descripción Global De Los Protocolos De Comunicación Del Sistema De Ejecución Para La Manufactura

11.3 DOMINIO Y SERVIDOR WEB DEL APLICATIVO

La gestión de los datos de entrada a la base de datos se realiza a través de un servidor local o localhost a través del software XAMPP, debido a que este software permite crear servidores locales y además gestionar bases de datos MYSQL la función de este es gestionar la comunicación entre el aplicativo y la base de datos a través de la librería implementada en el aplicativo y de una comunicación bajo el protocolo HTTP como se observa en la figura 45. El servidor web (Apache) entrega los datos al cliente que los solicita, en este caso el cliente es el aplicativo MES. La solicitud del cliente es comunicada al servidor web, mediante el protocolo de transmisión HTTP. Si estos datos solicitados son contenidos estáticos como archivos HTML o imágenes el servidor web procesa esta petición directamente entregándolos al cliente, pero el contenido dinámico, por el contrario, solo lo puede transmitir con ayuda de bases de datos y módulos de programación como se observa en la figura 46. En la base de datos se almacena, de forma eficiente y a largo término, los datos necesarios para que el servidor web, en el momento requerido, pueda recurrir a ellos. Para ello, el servidor emite peticiones con ayuda de las extensiones del

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servidor, que la base de datos procesa y devuelve a las extensiones del servidor. Estas generan, a partir del resultado de la petición y lo envían al servidor web como se muestra en la figura 46 Figura 50.Componentes Y Funcionamiento Del Software Stacks

FUENTE: UPWORK. Choosing the Right Software Stack [imagen] Disponible en internet: https://goo.gl/S2xv5D 11.4 BASE DE DATOS DEL APLICATIVO MYSQL

Para cumplir con el desarrollo adecuando del aplicativo es necesario seguir una serie de pasos que garantizan la integridad de la información de los procesos, una breve descripción de estos pasos seria:

Definición de la base de datos – como la información va a ser almacenada y organizada. Creación de la base de datos – almacenamiento de datos en una base de datos definida. Recuperación de los datos – Cambiar los contenidos de la base de datos. Programación de aplicaciones para el desarrollo de software. Control de la integridad de la base de datos

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•Definición De La Base De Datos

En esta etapa se define cuáles van a ser las tablas que almacenaran los datos y como serán administrados por cada tabla, esto se lleva a cabo por medio del proceso de normalización de los datos, la normalización de los datos es la parte de diseño más importante dado que es el punto desde el cual se edifica toda la estructura de la base de datos, en este orden de ideas resulta ser supremamente importante llevar a cabo el proceso de normalización de la manera indicada pues esto se traduce en la base de datos tenga una Integridad de datos (para que no hayan datos redundantes ni omitidos. De acuerdo a lo anteriormente expuesto y analizando la información a ser tratada, el resultado que se obtuvo fueron las siguientes tablas: •01_filtrado

•02_reactor

•03_mezcla

•04_llenado

•Configuración

•Producción

•Productos

•Solicitud Una vez definidas las tablas a generar y los datos que cada una de ellas va a almacenar se procedió a la creación de la base de datos teniendo en cuenta la estructura de esta definida en esta etapa como se observa en la figura 51.

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Figura 51. Módulos base de datos

•Creación De La Base De Datos Dentro de esta sección se hará referencia a la creación de elementos que componen la base de datos de acuerdo a su estructura como se observa en la figura 52 , estos elementos son en esencia tablas que van a almacenar los datos generados en todo el proceso productivo desde el usuario , operador hasta la mismas planta MPS, con estos elementos la base de datos está en capacidad de operar con la información que se encuentra almacenada en las tablas, a esta altura cabe resaltar la importancia que cobran las consultas en las bases de datos relacionales como esta, esto se debe a que por medio de consultas y haciendo uso de las relaciones entre las tablas es posible generar información de manera rápida y exacta .

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Figura 52.Estructura de la Base de Datos

Como se observa en la estructura de la base de datos, figura 52, se generó una tabla para cada una de las estaciones de la planta MPS, en cada una de estas tablas se almacenarán todos los datos relacionados con el proceso respectivo de la planta, datos que son generados tanto por sensores como por actuadores. Esta información es de gran importancia debido a que se puede conocer el estado de la planta durante el proceso productivo, además, en el caso de la estación de filtrado es posible conocer el nivel de inventario antes de iniciar la producción y además conocer el estado de cada uno de sus sensores y actuadores como se observa en la figura 53.

Figura 53. Tabla referente a los sensores de la estación de Filtrado

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•Almacenamiento De La Información

El almacenamiento de los datos en este caso se presenta desde dos fuentes que son importante reconocerlas, una de ellas es el proceso productivo como tal, desde este por medio de los sensores se envía información al sistema y este es capaz de almacenarla y procesarla, la otra fuente de información es el operario, esta persona ingresa información complementaria para la operación y desarrollo de los procesos. En este orden de ideas se genera una clasificación dentro de la cual se señala que información es suministrada por la maquina como tal y que información es ingresada por el operario: Información suministrada por la maquina o proceso esta información en la base de datos es guardada en las tablas de cada una de las estaciones: Niveles de materias primas en filtrado. Avance de producción. Estado de las estaciones (sensores y actuadores) Información suministrada por el operario esta información en la base de datos es guardada en las tablas de solicitud y producción como se observa en la figura 54

Registro de recetas Registro del ingreso de materias primas (cantidades) Registro de órdenes de producción. Registro de usuarios.

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Figura 54. Tabla de solicitud y producción

Finalmente, el aplicativo a través del protocolo de comunicación HTTP puede consultar o escribir sobre las variables generadas en cada una de las tablas de la base de datos.

11.5 COMUNICACIÓN BDD MYSQL APLICATIVO

Como se observar en la figura 49, tenemos en la parte superior la base de datos BBDD, la cual se conoce como MARIADB que es un sistema de gestión de bases de datos que es derivado del MySQL. El cual cuenta con 2 motores de almacenamientos, en donde se guardan las tablas de información de la base de datos. El aplicativo MES se comunica a la base de datos por medio del protocolo HTTP a la dirección de la base de datos a través de una dirección IP (Internet Protocol), la cual me se especifica donde se encuentra el servidor apache que es un componente del servidor web en la plataforma de MYSQL el cual contiene los lenguajes de programación como PHP, Perl y Python. La comunicación en este caso se da se manera sencilla donde tenemos un cliente y un servidor los cuales articulan intercambios de información entre los clientes Web y los servidores, por ende, podemos observar que el cliente es la base datos y el servidor es el aplicativo MES. La comunicación HTTP se basa en sencillas operaciones de solicitud / respuesta. La base de datos en este caso establece una conexión con el aplicativo MES y se envía un mensaje con los datos de la solicitud.

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11.6 COMUNICACIÓN APLICATIVO – SISTEMA DE CONTROL

Para la comunicación del aplicativo con el sistema de control, en primer lugar, nos centramos en el DDE que por sus siglas en ingles nos traduce intercambio dinámico de dato, el cual permite intercambiar datos a través de un sistema operativo, dicho brevemente el DDE cumple con las funciones de cliente servidor, es servidor del aplicativo y cliente del OPC FESTO.

En primera instancia se trabajó con el software COGEN DATAHUB que en realidad es más completo en su parte funcional este realiza el intercambio de datos dinámicos y se comunica con FESTO OPC por medio de la comunicación OPC el cual nos traduce a OLE for process control, el cual es el enlace de objetos para procesos de control a través de TAGS. Los TAGS de la estación MPS se encuentran en la estación de filtrado y mediante la comunicación TCP es decir ETHERNET son enlazados objetos físicos con OPC para realizar el control de estas variables.

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12. PRUEBAS DEL SISTEMA

Como una de las fases finales del desarrollo del sistema se tiene que desarrollar una prueba para comprobar el correcto funcionamiento del aplicativo, para esta prueba se propone realizar una orden de producción que deberá iniciar desde el sistema MES, posteriormente será ejecutada por las estaciones de la MPS y finalmente toda la información referente al proceso productivo de dicha orden será procesada por el aplicativo, en esta parte se describirá en qué consiste las pruebas que buscan como tal: 12.1 OBJETIVOS DE LA PRUEBA

En primera instancia se tiene que plantear cual son los objetivos de las pruebas, en este caso se quiere probar si el sistema cumple con las siguientes características: Funcionamiento de los aplicativos: se verificara que la base de datos almacene e interprete la información de manera adecuada y que el HMI este en capacidad de operar la maquina ya sea con la información proveniente de la base de datos o de manera independiente, este aspecto se verificara ingresando valores a la base de datos para que sean procesados con la información que ya se encuentra almacenada en el sistema, posteriormente se enviara la información resultante al HMI para que este opere la planta con dicha información. Coherencia e integridad en la información: Confirmar que la información que se transmite de una fuente a otra sea la misma y no se comprometan datos que puedan afectar el desempeño tanto de la planta como del proceso como tal, esto se Comprobara en diferentes etapas que la información que se ingrese sea la información que está siendo usada para la operación de la máquina. Trazabilidad del proceso: El proceso tiene que ser transparente en su proceder, esto quiere decir que el proceso y la información que este genere se debe poder ver en diferentes puntos en la medida que el mismo proceso avance, esta característica se verificara en la revisión de la información en las diferentes etapas, se verificara desde el HMI como desde la base de datos para constatar que la información se está generando y se cuenta con las herramientas para hacer su trazabilidad. Eficiencia en las operaciones: se busca que la planta opere con los valores que se asignan por medio de la programación desde la base de datos y no opere con

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los valores que la planta trae por defecto. Este aspecto se verificará confirmando que la planta esté operando con los valores que se asignaron en la orden de producción, este control se puede ejercer desde el HMI o se puede verificar en los módulos de entrada y salida de los PLC. Documentación apropiada de las operaciones: se busca tener una documentación detallada de cuál es el comportamiento de las variables críticas en el proceso La orden de producción cuando se comience a ejecutar en la maquina comenzara a crear información que debe ser transmitida tanto al HMI como a la base de datos, la documentación de dicha información se tiene que ver en los informes de cada estación y en los formularios respectivos. En el caso específico de estos sistemas la única forma de probar que estos funcionan de acuerdo a las expectativas es poniendo a prueba cada una de sus características, para lograr esto es necesario introducir y generar información en el sistema para que este trabaje y se pueda verificar cual es el resultado de sus operaciones.

12.2 RESULTADOS PRUEBA PEDIDO PRODUCCIÓN

Para poder cumplir con todos los requerimientos anteriormente mencionados la prueba tiene que estar concebida con la información suficiente para poder atravesar por todas las etapas del proceso y poder hacer uso de todas las herramientas que el aplicativo ofrece. Como primer paso se definirán cuáles son los valores de entrada de la prueba, para esto la orden de producción contara con las siguientes características.

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Tabla 19. Listado de un producto no Predeterminado

ORDEN DE PRODUCCION ITEMS

Nombre del cliente Ingenio Manuelita Presentación 100 mL Cantidad (Litros) 2L Tipo de Producto Producto 3 % Insumo A 10 % Insumo B 30 % Insumo C 60 Temperatura A °C 31 Temperatura B 32 Temperatura C 33 Nombre de la receta Producto 3

El sistema tiene que almacenar y procesar toda la información anterior más la información que el proceso genere como lo son el registro de los niveles de los tanques, el comportamiento de estos, el comportamiento de las variables críticas a través del tiempo y demás datos relevantes al proceso productivo. Para iniciar se ingresará la información a la base de datos para comprobar que se esté procesando de manera adecuada, en esta primera etapa se podrá comprobar aspectos como el funcionamiento del aplicativo, la integridad de la información dentro de la base de datos y su correcta documentación. 12.2.1 Inicio De Sesión-Registro De Usuario

Para lograr ingresar toda la información a la base de datos fue necesario primero iniciar sesión en el aplicativo de acuerdo con los usuarios autorizados por el administrador, como se observa en la figura 55, esto demuestra que el aplicativo cuenta con el módulo de registro de usuarios que tiene como fin llevar una trazabilidad de las operaciones que se realizan por medio de los diferentes usuarios y cualquier movimiento que realice este usuario en la planta quedara registrado a su nombre.

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Figura 55. Panel de ingreso al aplicativo MES

En este caso el usuario juan.guerrero inicio sesión en el aplicativo lo que quiere decir que toda la operación de la prueba quedara registrado a este usuario, por esta razón los pedidos que se realicen quedaron registrados a su nombre en el sistema. Como se observa en la figura 47. 12.2.2 Conexión Del Aplicativo A La Base De Datos

Para lograr ingresar los datos de los pedidos es necesario generar la conexión entre el aplicativo y la base de datos para esto es necesario ingresar el usuario, para este caso existen 3 usuarios predeterminados que son, juan.Guerrero, juan.Obonaga o Armado.uribe. Después iremos al menú principal ver anexo C.

Una vez se ingresa al aplicativo y no se ha realizado la conexión con la base de datos, este antes de realizar cualquier acción o abrir un módulo de este avisa a través de una advertencia que no se ha conectado a la base de datos con el fin de realizar la comunicación, aparece un enunciado como el siguiente ver figura 56.

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Figura 56. Mensaje Para Establecer La Comunicación

Al ver este enunciado le decimos que, si deseamos conectarnos con la base de datos, para poder realizar el pedido, posterior a esto aparece el panel ver figura 50 donde debemos ingresar la dirección del servidor, en este caso se tiene un servidor local, el cual está en el ordenador debido a que la red del SENA presenta restricción de páginas. Figura 57. Conexión a la base datos

Finalmente presionamos el botón conectar, nos debe aparecer un enunciado ver figura 57, con este mensaje podemos dar certeza que ya tenemos ingreso la base de datos, la cual nos permite realizar los pedidos de los productos

12.2.3 Ingreso Nueva Orden de Producción- Registro de la Receta

Es de suprema importancia resaltar el papel que juega el registro de la receta, pues la receta contiene los valores con los cuales la planta va a realizar toda la operación

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de producción en cada una de sus estaciones y son la pauta a la cual se tiene que ceñir el proceso, este es el punto de partida de la información con la cual la MPS tendrá que trabajar, hay que mencionar que si el funcionamiento de la maquina es el adecuado estos serán los valores que aparecerán en el HMI. Esta información es de suma importancia ya que con ella se harán las comparaciones sobre el desempeño de los aplicativos y sobre todo se revisará si la operación de estos está comprometiendo la información. En la figura 58 no muestra que la información ha sido guardada con satisfacción, es importante mencionar que toda esta información será utilizada en otros procesos, de manera que esta es una etapa previa que permitirá ver más adelante como la base de datos opera con la información y a su vez permitirá comprobar si dicho funcionamiento es el correcto o no. Como paso a seguir se procede a realizar el registro de la receta. Figura 58.Generación de producto para añadir un pedido

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12.2.4 Verificación Del Pedido En El Módulo Gestión De Producción

Una vez generado el registro de la receta es posible verificar que esta aparezca en el módulo de gestión de producción lo que indica que toda la información de este pedido se guardó satisfactoriamente en la base de datos del sistema, por esta razón al seleccionar el pedido en el módulo de gestión de producción es posible observar los dos pedidos que se realizaron como se observa en la figura 59.

Figura 59. Módulo de gestión de producción

En este punto se puede confirmar que la información ha sido procesada correctamente, esto quiere decir que el proceso que se lleva a cabo no está alterando la información ni está sufriendo de modificaciones por la operación del sistema, una vez verificado el pedido en este módulo es posible enviarlo a la cola de producción, ver figura 59, donde podrá ser gestionado bien sea automáticamente por el sistema o manualmente por el usuario que este manipulando el aplicativo en este caso por juan.Guerrero , como se puede observar en el módulo de gestión de la producción es posible observar el estado del pedido y en cuál de los cuatro procesos se encurta , en este caso como no ha iniciado su producción se encuentra en estado pendiente.

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Figura 60. Mensaje de pedido agregado

Con los resultados que se han obtenido hasta el momento se cumpliría con los requerimientos que hacen referencia al funcionamiento del aplicativo de la base de datos y al requerimiento de integridad de la información, cabe anotar que toda esta información queda en la base de datos y puede ser revisada las veces que sea necesario en caso de que sea necesario profundizar en algún detalle o requerimiento. 12.2.5 Inicio De Producción Del Pedido

En esta parte del proceso es posible ver como la planta de filtrado inicia la producción y como toma los valores de las variables, para ejecutar la orden de producción solo hace falta dar en el botón añadir a la producción, comenzando por la estación de filtrado continuando con la estación de mezcla, reactor y finalmente la estación de embotellado. Figura 61. Módulo de gestión de producción inicio del pedido

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12.2.6 Trazabilidad Del Producto En El Proceso

Una vez iniciada la producción del pedido es posible observar en el módulo de gestión del producción la trazabilidad del producto es decir que este módulo indica en tiempo real en cuál de los cuatro procesos se encuentra con el objetivo de mantener la traza de cada uno de los procesos que intervienen en la manufactura o manipulación del pedido desde el inicio hasta el final, La trazabilidad es aplicada por razones relacionadas una mayor eficiencia en procesos productivos, menores costes ante fallos, mejor servicio a clientes, etc.

Figura 62. Trazabilidad del producto en el proceso

El seguimiento de la cadena de productiva supone una serie de beneficios y mejoras prácticas como pueden ser la garantía de la entrega exacta y la mejora y agilización del proceso asociado a la expedición y recepción de la mercancía a partir de este dato es posible tener un control individualizado por partida y controlar la evolución del producto. Herramienta fundamental del sistema de calidad además esto Permite detectar, acotar y analizar problemas con gran celeridad.

De esta manera se cumple el criterio de trazabilidad pues el proceso y la información que se está generando es posible observarlo en diferentes puntos en la medida que el mismo proceso avance como se observa en la figura 63hasta que este finalice

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una vez finalice el proceso producto el sistema avisa a través de un mensaje que la producción finalizo

Figura 63. Trazabilidad de un producto puesto en marcha en tiempo real

12.2.7 Resultados De La Prueba Realizada

Como resultado de las pruebas y el proceso de desarrollo del sistema se encontró que la operatividad del aplicativo cumple con los requerimientos establecidos para la prueba, esto quiere decir que el aplicativo está en condiciones de funcionar bajo el escenario propuesto en este caso el CEAI el aplicativo cumple con su cometido de capturar y analizar la información, todo esto garantizando la integridad el proceso productivo. Las características técnicas con las cuales se debía cumplir la prueba han sido alcanzadas a satisfacción, su operatividad resulta ser muy simple, la interfaz de los programas está diseñada de una manera que permite intuir cuál es su forma de operar, en este orden de ideas se podría resaltar el hecho de que no es necesario digitar ni una sola línea de programación para operar ninguno de los sistemas, las operaciones ya se encuentran sistematizadas por medio de botones y procedimientos previamente establecidos. Como resultado de la prueba se encuentran varios puntos de interés, el primero de ellos es que la base de datos consigue procesar la información en las dos vías, tanto enviando la información como recibiendo y procesando

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Adicionalmente la información que se obtiene se encuentra en condiciones aptas para ser procesada y analizada por la base de datos, se pudo ver como la información viaja a través de los programas sin comprometer su integridad en ninguna de las instancias, de igual forma se constató como la programación que se generaba desde el aplicativo era debidamente ejecutada por la MPS, esto da como resultado una gestión transversal a lo largo de los procesos. Finalmente, La parametrización que se hizo estuvo de acuerdo con el modelo productivo que se planteó desde un inicio, es necesario aclarar que muchas de las características de dicha parametrización son comunes a todos los procesos lo que ya fundamenta una base para el desarrollo de otras alternativas en la operación del aplicativo. Así mismo se encuentra que los aplicativos son sistemas totalmente abiertos que permiten su total modificación y en el caso que sea necesario se les puede realizar todos los ajustes pertinentes a su previa parametrización, esto en resumen hace de los programas sistemas muy flexibles y los convierte en herramientas valiosas para la operación del proceso.

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13. CONCLUSIONES

Cada una de las plantas FESTO se lograron caracterizar gracias a la documentación suministrada por instructores y sus diagramas P&ID, esto permitió identificar el funcionamiento de cada una de ellas con el fin de conocer las variables del proceso, determinando así las especificaciones técnicas de cada una de las estaciones.

Seguido a esto se implementó el lenguaje estructurado y el lenguaje de programación gráfico con el fin de realizar el control adecuado de cada una de las plantas, respondiendo de esta manera a cada una de las secuencias del proceso. Para el control de las variables análogas fue necesario la identificación del sistema a través del System Identification Toolbox de MATLAB con el fin de modelar matemáticamente el sistema y a partir de este modelo calcular e implementar los controladores respectivos para cada una de las variables análogas.

Por otro lado, una vez desarrollados los sistemas de control se elaboraron los sistemas de supervisión HMI para cada una de las plantas, permitiendo que el operador de cada planta, en ciertas circunstancias, vaya más allá del manejo de la misma y observe el estado del equipo e intervenga en el proceso. La información se suministra a través del aplicativo que utiliza un sistema de visualización.

Por medio de la red implementada entre los PLC de cada una de las plantas, se logró centralizar las señales provenientes de cada uno de ellos, de igual forma se consiguió distribuir la información de manera eficiente desarrollando un sistema que es capaz de operar las cuatro estaciones de manera simultánea y administrar su información sin necesidad de digitar ni una sola línea de código.

La utilización de estándares de comunicación como el OPC, que son protocolos estándares en la industria, garantiza que no existan problemas de compatibilidad entre equipos y pérdidas de información. Por medio de este se logró hacer la transmisión de todas las variables desde el PLC hacia el aplicativo y viceversa.

Para la comunicación de todo el sistema se utilizaron varios estándares de comunicación tanto industriales como como estándares informático, para la comunicación entre los PLC de las plantas se implementó un protocolo de comunicación UDP , también para la comunicación entre el aplicativo y el sistema de control se utilizaron varios protocolos pues fue necesaria la intervención de dos software para este fin , la comunicación entre el OPC FESTO y la planta se logró a través del protocolo TCP y la comunicación entre el COGENT y el aplicativo se

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logró a través del protocolo DDE, Finalmente la comunicación entre el aplicativo y la base de datos se realiza a través del protocolo HTTP .

Una vez se desarrolló los sistemas de control y comunicación se identificó cada uno de los módulos a implementar en el sistema, de acuerdo a las necesidades expuestas por el instructor del laboratorio de control de procesos del SENA –CEAI.

Con los módulos del sistema definidos se procedió a desarrollar el aplicativo teniendo en cuenta cada uno de los requerimientos del mismo, el resultado de esto fue la integración de los tres componentes globales del sistema (APLICATIVO- BBDD-SISTEMA DE CONTROL) con el fin de implementar los módulos del sistema.

Para comprobar el correcto funcionamiento del aplicativo y del sistema en general se realizó una prueba donde se solicitó una orden de producción que inicio desde el aplicativo y fue ejecutada por las estaciones de la MPS , finalmente toda la información referente al proceso productivo de dicha orden fue procesada por el aplicativo obteniendo así resultados positivos frente a la operación del aplicativo, se cumplió con el objetivo principal de generar una herramienta de administración de la información y de operación remota del equipo.

A través del módulo de registro de órdenes de producción se logró obtener toda la información necesaria para poder lanzar una orden de producción, a través de este parámetro fue posible realizar la trazabilidad del proceso como del producto como tal, es decir en este módulo logró resumir todos los registros.

Por otro lado a través del módulo registro de usuarios se logró obtener la información de los usuarios del sistema a través de cuentas de usuario generadas por un administrador, teniendo control sobre cada usuario que ingresa al sistema, con el fin de llevar una trazabilidad de las operaciones que se realizan por medio de los diferentes usuarios.

A su vez el módulo de adquisición y recolección de datos permitió generar un registro en el tiempo de los estados actuales de cada uno de los sensores y actuadores de las plantas, permitiendo llevar un registro detallado de la operación de cada una de estas.

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La operatividad del aplicativo resulto ser muy simple, la interfaz de los programas está diseñada de una manera que permite intuir cuál es su forma de operar, en este orden de ideas se podría resaltar el hecho de que no es necesario digitar ni una sola línea de programación para operar ninguno de los sistemas, pues las operaciones ya se encuentran sistematizadas por medio de botones y procedimientos previamente establecidos.

Para finalizar se puede concluir que desde el ambiente académico es posible plantear soluciones a problemáticas reales que tiene lugar en la industria cotidiana, por medio de este sistema se pudo satisfacer una necesidad especifica cómo es la interconectividad de tecnologías y la transmisión de información a diferentes instancias

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ANEXOS ANEXO A.CRONOGRAMA DEL PROYECTO

Tarea 1. Definición del servidor WEB

Tarea 2. Definir el editor de código y el lenguaje de programación más adecuado para la implementación del sistema MES.

Tarea 6. Conclusiones del sistema.

Tarea 3. Identificación De Los Procesos e Implementación De Los Sistemas De Control De Cada Una De Las Plantas.

Tarea 4. Definir los módulos a implementar en el sistema MES

Tarea 5. Desarrollo del aplicativo del sistema MES en el software de programación seleccionado.

ANEXO B.DESCRIPCIÓN TÉCNICA SENSORES Y ACTUADORES

Descripción simbólica del detector de posición capacitivo.

Cantidad Nombre y referencia Imagen

4 Detector de posición capacitivo

Ref. 6607905597

Descripción técnica del detector de posición capacitivo.

Parámetros Valores Tensión de funcionamiento 12-48 VDC Salida de conmutación PNP, normalmente abierto Distancia nominal (ajustable) 9,5-10 mm Histéresis 1,9-2 mm Corriente máxima de conmutación 200 mA Frecuencia de conmutación 25 Hz Indicadores LED Verde- Amarillo

Descripción simbólica del sensor de presión.

Cantidad Nombre y referencia Imagen

1 Sensor de presión SDE1

Ref. 73726

Descripción Técnica del sensor de presión.

Parámetros Valores Tensión de funcionamiento 15-30 VDC Corriente máxima de salida 150 mA Precisión 2% Conexión Neumática R1/8, R1/4, G1/8 o QS-4 Salida PNP O NPN Fluido Aire comprimido Margen de ajuste de la histéresis 0-0,9

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Descripción simbólica del sensor de posición de válvula corredera.

Cantidad Nombre y referencia Imagen

2

SME-8-SL-LED-24 Sensor de proximidad

Ref. 526622 R813

Característica técnica del sensor de posición.

Parámetros Valores Principio de medición Red Magnético Margen de tensión 10..30 VDC Salida de conmutación Contacto bipolar Función del elemento conmutación Normalmente abierto

Descripción simbólica bombas centrifugas.

Cantidad Nombre y referencia Imagen

2 Unidad de bomba centrifuga Ref. 020060

Descripción Técnica de la bomba centrifuga.

Parámetros Valores Tensión de funcionamiento 24 VDC Potencia 26 W Caudal máximo 10 l/min Peso 0,53 kg Margen de temperatura del Liquido -40 oC ± 100 o C Motor Rodamientos de imán permanente 12/24 V

150

Descripción simbólica del agitador

Cantidad Nombre y referencia Imagen

1 Agitador Ref.GR42X25/24V

Descripción Técnica del agitador

Parámetros Valores Tensión nominal 24 VDC Potencia nominal 50 W R.p.m 800 – 10000 Conexión Cable 2 hilos Duración Aproximada 200 horas

Descripción simbólica de la válvula de 3 vías.

Cantidad Nombre y referencia Imagen

2

Válvula de bola de 3 vías de accionamiento neumático

Ref DAPZ-SB-M-250AC-DR-RO

Descripción técnica de la válvula de 3 vías

Parámetros Valores Margen de tensión de funcionamiento AC 0-250 V Margen de tensión de funcionamiento DC 0-250 V Tensión de aislamiento 250 V Corriente máxima de salida 9.000 mA Principio de medición Inductiva Salida conmutada PNP

151

Descripción simbólica de la válvula corredera y compuerta

Cantidad Nombre y referencia Imagen

1

Válvula de corredera y compuerta neumática

Ref. DAPZ-SB-M-250AC-DR-RO

DLP-100-90-A COPAC

Descripción técnica válvula corredera y compuerta.

Parámetros Valores Cuerpo de presión máxima de trabajo 16 bar Máxima diferencia de presión 3,5 bar Cuerpo de la válvula Acero inoxidable Material compuerta Acero inoxidable Máxima fuerza 14,1 kg

Descripción simbólica de la válvula corredera y compuerta

Cantidad Nombre y referencia Imagen

1 Valvula Proporcional REF VPPE-3-1/8-6-01

Descripción técnica de la válvula proporcional

Parámetros Valores Caudal 850 l/min Tensión 21,6-26,4 V Márgenes de presión 0,15- 6 bar Variantes Señal analógica de tensión de 0-10V Tipo de accionamiento Eléctrico Alimentación Aire

152

Descripción simbólica de sensor de temperatura

Cantidad Nombre y referencia Imagen 1

Sensor de temperatura

Ref. Pt 100

Descripción Técnica del sensor de temperatura Calefacción

Parámetros Valores Velocidad flujo admisible 3m/s Margen de medición -50 oC ± 150 oC Resistencia de medición Pt 100 Entrada Análoga 0-10V

Descripción simbólica de sensor de temperatura

Cantidad Nombre y referencia Imagen

1

Calefactor

Ref. 170713

Descripción Técnica del sensor de temperatura Calefacción.

Parámetros Valores Rendimiento calorífico 1000 W / 230 V AC Alimentación 24 V DC/100 mA Entrada Digital 24 VDC/12 mA Entrada Análoga 0-10V

Descripción simbólica de válvula de bola de 2 vías

Cantidad Nombre y Referencia Imagen

3

Válvula de bola de 2 vías Ref.

DAPZ-SB-M-250AC-DR-RO

153

Tabla 20.Descripción técnica de la válvula de bola de 2 vías

Parámetros Valores Margen de tensión de funcionamiento AC 0-250 V Margen de tensión de funcionamiento DC 0-250 V Tensión de aislamiento 250 V Corriente máxima de salida 9.000 mA

Tabla 21.Descripción Simbólica Electroválvulas

Cantidad Nombre y Referencia Imagen

3 Electroválvula soldine1/2 a 12V

Ref. FPD-270A

Descripción técnica de Electroválvula.

Parámetros Valores Voltaje 12V DC Tipo de Válvula Diafragma Modo de operación Normalmente cerrado Temperatura del fluido 1-100 oC Rosca ½ “

Descripción simbólica Fuente de alimentación

Cantidad Nombre y Referencia Imagen

1

Fuente de alimentación conmutada Ref.

TPS- 1205

Descripción técnica fuente de alimentación

Parámetros Valores Voltaje de salida 12V DC Voltaje de entrada 85 V AC- 265 V AC Corriente máxima 5A Potencia 60 W Frecuencia 60 Hz

154

Descripción simbólica sobre los relés de estado solido

Cantidad Nombre y Referencia Imagen

3 Módulo de relés

Ref. PLC-RSC-24DC/21

Descripción técnica de los relés de estado sólido.

Parámetros Valores Tensión nominal de entrada 24V DC Corriente de entrada típica 9 mA Tiempo de reacción típico 5 ms Tiempo de apertura 8 ms Tensión mínima de activación 5 V (para 100 Ma) Corriente de conmutación mínima 10 mA (para 12 V)

Descripción simbólica sensor ultrasonido

Cantidad Nombre y referencia Imagen

1

Detector de posición ultrasonido Ref.

UB1000-18GM75-E5-V15

Descripción técnica sensor ultrasonido

Parámetros Valores Salida analógica 0-10 V Ondulación residual 10% Margen de medición programado 48-270 mm Línea característica programada En disminución -En aumento Temperatura ambiente -25 – 70 o C

Descripción simbólica sensor optoelectrico

Cantidad Nombre y referencia Imagen

3

Sensor optoelectrico Ref.

soeg-rth-q20-pp-s-2l-ti

155

Tabla 22.Descripción técnica del sensor optoelectrico

Parámetros Valores Tensión de funcionamiento 10-30 VDC Corriente de salida 10 mA Frecuencia de conmutación Hasta 4000 Hz Protección contra inversión polar Si Temperatura ambiente -20- 60 oC

Descripción simbólica electro válvula de 2/2 vías

Cantidad Nombre y Referencia Imagen

1 Electroválvula de 2/2 vías

Ref. I-DE-88075879-00-3467951

Descripción Técnica Electroválvula 2/2 vías

Parámetros Valores Alimentación de tensión 24 VDC Consumo de la bobina 5,5 W Presión de funcionamiento 0-3 bar Temperatura 40 o C Peso 0,21 kg

Descripción simbólica clasificador neumático

Cantidad Nombre y Referencia Imagen

1 Clasificador neumático

Ref. HPV 14-20-A

Descripción técnica clasificador neumático

Parámetros Valores Modo de funcionamiento Doble efecto Diámetro del embolo 10 mm, 14 mm, 22mm Fuerza 45..225 N Temperatura 5 … 60 oC

156

Descripción simbólica Motor generador

Cantidad Nombre y Referencia Imagen

2

Motor Generador NIDE Ref.

404.603

Descripción Técnica Motor generador

Parámetros Valores Alimentación de tensión 24 VDC Torque Nominal 1.00 Nm Potencia Nominal 7.39 W Corriente Nominal 2 A Fuerza Nominal 0.00 Kn

Identificación de los Sistemas y control de las variables análogas

Sistema en lazo abierto (Real-simulado) Filtrado

157

Graficas Controlador Simulado - Controlador Sistema Real Filtrado

Sistema en lazo abierto (Real-simulado) Reactor

158

Graficas Controlador Simulado - Controlador Sistema Real Reactor

ANEXO C.INSTRUCTIVO INTERFAZ GRAFICA GUI APLICATIVO

Una vez desarrollado todo lo anterior, se dio inicio al desarrollo de la interfaz del usuario que se desarrolló netamente en NETBEANS; teniendo en cuenta el módulo de registros de usuarios una vez iniciado el aplicativo la primera interfaz es la solicitud de registro de usuario, esta interfaz solicita el nombre de usuario y la contraseña.

159

En caso de no contar con un usuario se ingresa a la sección de administrar usuarios, una vez se entra a esta sección el aplicativo inmediatamente genera una interfaz donde solicita la contraseña de un súper-usuario o administrador del aplicativo.

Una vez ingresada la contraseña, el aplicativo arroja una interfaz donde es posible observar y gestionar los usuarios creados con anterioridad y sus contraseñas, siguiendo el objetivo del módulo de registro de usuarios, además brinda la posibilidad de generar nuevos usuarios.

160

Podemos observar que se dice ingresar con el usuario de juan.obonaga y la calve es 123456, con esta información sumistraba a la aplicación nos permite ingresar al menú principal.

En esta última etapa nos encontramos en el menú del aplicativo, donde primero debemos conectarnos a la base de datos para establecer la comunicación, y por ultimo ir al botón de nuevo pedido, donde se gestiona el producto que el cliente requiera.

161

Al ingresar al botón de nuevo pedido, el cliente tiene 2 opciones que son, ingresar un producto ya determinado en los cuales encuentra 3 variedades o que el cliente ingresa que cantidad de insumos necesita para crear su producto final, podemos observar que el panel cuenta con dos columnas que dice cantidad y temperatura, estas hace referencia a la cantidad en litros del insumo A y la temperatura que el cliente desee que este su ingrediente , y de esta forma debe de llenar las casillas correspondientes a insumo B y C.

Por último el cliente debe de dar en añadir pedido para que su pedido pase al módulo de gestión de producción.

162

En este módulo se observa que el pedido del cliente se encuentra en espera, basta con presionar el botón añadir a producción, y si la producción se encuentra en manera automática su pedido pasara sin restricciones, o si la producción se encuentra en modo manual, el operario decide que producto mandar esto bajo el parámetro de importancia del cliente o la cantidad a producir por varios clientes.