New Automatització amb PLC duna cèl·lula dinserció automàtica de...

Automatització amb PLC d una cèl·lula d inserció automàtica de llunes en automòbils.

AUTOR: Adolfo Becerra Barrera. DIRECTOR: Ernest Gil Dolcet.

DATA: 06 / 07


2 de 625

Capítol: Índex

Índex. 1 Memòria Descriptiva. ..................................................................................................4

1.1 INTRODUCCIÓ. ................................................................................................................................. 4 1.1.1 Emplaçament.............................................................................................................................. 4 1.1.2 Funcionament General de la Màquina. ..................................................................................... 4

1.2 OBJECTIU DEL PROJECTE. ................................................................................................................ 5 1.3 TITULAR DEL PROJECTE. ................................................................................................................. 5 1.4 DESTINATARI DEL PROJECTE. .......................................................................................................... 5 1.5 REGLAMENTACIÓ I NORMATIVES. ................................................................................................... 5

1.5.1 Normativa de Ford..................................................................................................................... 6 1.5.2 Normativa CE ............................................................................................................................ 6

1.6 SEGURETATS. ................................................................................................................................ 10 1.6.1 Senyals de Seguretat. ............................................................................................................... 11 1.6.2 Anàlisi de Riscs. ....................................................................................................................... 11

1.7 DESCRIPCIÓ DE LA INSTAL·LACIÓ. ................................................................................................. 12 1.7.1 Procés de Treball. .................................................................................................................... 12 1.7.2 Panells d Operador. ................................................................................................................ 13

1.8 DESCRIPCIÓ DE FUNCIONAMENT. .................................................................................................. 20 1.8.1 Posta en Marxa. Connexió i desconnexió. ............................................................................... 20 1.8.2 Mode de Funcionament Manual. ............................................................................................. 21 1.8.3 Mode de Funcionament Automàtic. ......................................................................................... 21 1.8.4 Procés de Treball. Estacions de Treball. ................................................................................. 21

1.9 ELEMENTS ELÈCTRICS I APARELLS ELECTRÒNICS......................................................................... 28 1.9.1 Alimentacions de la Instal·lació............................................................................................... 28 1.9.2 Armari Elèctric. ....................................................................................................................... 29 1.9.3 Perifèria Descentralitzada. (Instal·lació de Camp) ................................................................. 30

1.10 ROBOT........................................................................................................................................... 33

2 Memòria de Càlcul.....................................................................................................36

2.1 PLC. SIEMENS. ........................................................................................................................... 36 2.1.1 Bastidor i Font d Alimentació.................................................................................................. 36 2.1.2 CPU. SIEMENS S7 414-3DP................................................................................................... 37 2.1.3 Tarja de Comunicacions. CP 441-2......................................................................................... 38 2.1.4 Targes d Entrades/Sortides...................................................................................................... 38 2.1.5 Configuració Hardware del Bastidor del PLC. ....................................................................... 39


3 de 625

Capítol: Índex

2.2 INTERCOMUNICACIÓ DELS ELEMENTS DE LA INSTAL·LACIÓ. ......................................................... 39

2.2.1 Profibus DP. ............................................................................................................................ 40 2.2.2 Profibus MPI............................................................................................................................ 46 2.2.3 Comunicació RS 232................................................................................................................ 49 2.2.4 Comunicació amb la Maleta de Programació (PG). ............................................................... 50

2.3 PROGRAMACIÓ DEL PLC. .............................................................................................................. 51 2.3.1 Siemens STEP 7. ...................................................................................................................... 51 2.3.2 Esquema del Programa............................................................................................................ 51 2.3.3 Estructura del Programa. ........................................................................................................ 57

2.4 PROGRAMACIÓ DE LA PANTALLA. ................................................................................................. 64 2.4.1 Siemens ProTool/Pro. .............................................................................................................. 64 2.4.2 Estructura de les Pantalles. ..................................................................................................... 66

2.5 PROGRAMACIÓ DEL ROBOT. .......................................................................................................... 67 2.5.1 KUKA Software de Programació............................................................................................. 67 2.5.2 Esquema del programa. ........................................................................................................... 67 2.5.3 Estructura del Programa. ........................................................................................................ 68

3 Plànols. ........................................................................................................................69

3.1 PLÀNOLS DE LA INSTAL·LACIÓ. ..................................................................................................... 69 3.2 FOTOS I IMATGES DE LA INSTAL·LACIÓ. ........................................................................................ 70

3.2.1 Robot i Garra........................................................................................................................... 70 3.2.2 Estació de Càrrega. Taula Giratòria....................................................................................... 71 3.2.3 Estació d Apliació de Primer................................................................................................... 73 3.2.4 Estació d Apliació de PU......................................................................................................... 75 3.2.5 Carro de la Estació de Rebuig................................................................................................. 77 3.2.6 Estació de Neteja i Purga. ....................................................................................................... 78 3.2.7 Estació d Inserció del Vidre. ................................................................................................... 78

4 Pressupost. ..................................................................................................................80

4.1 QUADRE DE PREUS......................................................................................................................... 80 4.1.1 Disseny..................................................................................................................................... 80 4.1.2 Programació Off-Line.............................................................................................................. 80 4.1.3 Instal·lació. .............................................................................................................................. 80 4.1.4 Opcions. ................................................................................................................................... 81

4.2 RESUM DEL PRESSUPOST. .............................................................................................................. 81

5 Plec de Condicions. ....................................................................................................82

5.1 CONDICIONS GENERALS. ............................................................................................................... 82 5.1.1 Relació de Normes i Reglaments a Utilitzar. ........................................................................... 82 5.1.2 Terminis i dates d Execució. .................................................................................................... 82 5.1.3 Garantia................................................................................................................................... 82 5.1.4 Assistència Tècnica. ................................................................................................................. 83 5.1.5 Modificacions........................................................................................................................... 83

5.2 CONDICIONS TÈCNIQUES. .............................................................................................................. 84 5.2.1 Materials. ................................................................................................................................. 84 5.2.2 Condicions Tècniques d Execució. .......................................................................................... 84

6 Annexes. ......................................................................................................................85

6.1 PROGRAMA DEL PLC..................................................................................................................... 85 6.2 CAPTURA DE LES PANTALLES DEL PANELL D OPERADOR OP 170............................................... 593 6.3 CPU 414-3DP. 6ES7 414-3XJ00-0AB0. DADES TÈCNIQUES...................................................... 618

7 Bibliografia. ..............................................................................................................625


4 de 625

Capítol: Memòria Descriptiva.

1 Memòria Descriptiva.

1.1 Introducció.

En el món industrial actual, automatitzar la producció és un objectiu prioritari per tal d aconseguir millorar tant la qualitat del producte com la reducció dels costos financers, i d aquesta manera ser més competitius en un mercat cada cop més dur i exigent.

En el cas específic del sector de l automòbil trobem dos factors que marquen el ritme d aquestes empreses, un és la necessitat de reduir els costos de producció i l altre és el temps cicle (temps que es triga en fabricar un nou cotxe). Abaratint els costos de producció i reduint el temps que es triga en fabricar cada vehicle s aconseguirà una millora en la competitivitat del producte.

Aquest projecte és l estudi i descripció de l automatització del procés d inserció de les llunes en els vehicles. Aquesta automatització permetrà assolir el temps cicle marcat per la fàbrica i reduir el nombre d operaris destinats a aquest procés.

1.1.1 Emplaçament.

El present projecte és el resultat de la col·laboració amb l empresa ASM-Dimatec Ingeniería S.A. Una comanda realitzada per l empresa Ford Otosan a Turquia, que demana a ASM una màquina que, després d aplicar els productes químics necessaris, insereixi automàticament les llunes davanteres a les carrosseries del nou model de la Ford Transit.

El disseny d aquest projecte s ha dut a terme a les oficines de l empresa ASM, concretament al departament de l oficina tècnica de programació, mentre que la depuració i posta en marxa del mateix s ha realitzat directament a la planta del client, Ford Otosan, a la ciutat de Gölcük, a Turquia.

1.1.2 Funcionament General de la Màquina.

L operari col·locarà el vidre corresponent a la estació de càrrega, un cop col·locat, el robot l agafarà mitjançant unes ventoses que duu instal·lades a la garra, posteriorment i descrivint una trajectòria adequada, el robot passarà el vidre per sota del punt d aplicació del Primer. El Primer és un producte químic que evitarà que es desprengui la cola del vidre.

Un cop realitzada l aplicació del Primer, es realitzarà el mateix procés però ara amb cola. El robot passarà el vidre per sota del punt d aplicació del Poliuretà descrivint una trajectòria adequada. El producte químic utilitzat a mode de cola per enganxar els vidres a les carrosseries es Poliuretà, normalment anomenat PU.

Quan el vidre ja té aplicats tots els productes químics necessaris començarà el procés d inserció, per això, mentre s han aplicat el Primer i el PU, el sistema de visió artificial comença a fer una sèrie de mesures. Arribats a aquest punt, s avalua si s ha produït qualsevol tipus d error en els processos anteriors o si les mesures preses pel sistema de visió artificial son incorrectes. De ser així, el robot descarregarà el vidre a l estació de rebuig amb les corresponents senyalitzacions de que s ha produït un error en el procés. Si tot ha funcionat correctament i el sistema de visió artificial obté unes mesures


5 de 625


correctes, aquest ens enviarà les correccions adients a mode d offset per a determinar amb exactitud el punt d inserció del vidre.

Un cop tenim aquestes dades el robot inserirà el vidre a la carrosseria i es quedarà esperant a l inici d un nou cicle.

1.2 Objectiu del Projecte.

L objectiu d aquest projecte es realitzar un programa per a un PLC de la marca SIEMENS, model S7-400, que controli les diferents parts de la màquina per tal de realitzar el procés d inserció automàtica de les llunes davanteres de les carrosseries que vinguin pel transport de la fàbrica.

1.3 Titular del Projecte.

La màquina descrita en aquest projecte l ha construït l empresa ASM-Dimatec seguint les especificacions marcades per Ford per a respondre a la comanda realitzada per aquesta empresa d una màquina que insereixi automàticament les llunes a un determinat tipus de carrosseria.

Dades del fabricant:

- Fabricant: ASM-Dimatec Ingeniería s.a.

- Adreça: Av. Castellvell nº 14 43206 Reus, Tarragona. C.P. 1008

- Telèfon: 0034 977 338 338

- Fax: 0034 977 318 500

- E-mail: [email protected]

- Web: www.asmgrupo.com

- Nº Comanda: 03/184

1.4 Destinatari del Projecte.

Aquest projecte s ha dut a terme a la planta de Ford a Turquia.

- Client: Ford Otosan Sanayi A.S.

-Adreça: Izmit Gölkük Yolu 14. Km. Kocaeli 41670

- Telèfon: 0090 262 315 69 59

- Fax: 0090 262 315 57 02.

1.5 Reglamentació i Normatives.

Aquesta instal·lació compleix totes les normes de seguretat especificades per les normatives nacionals i internacionals així com les marcades per la normativa CE.

Tan mateix també compleix amb la reglamentació general de l empresa Ford així com les normatives específiques de la planta de Turquia.

http://www.asmgrupo.com


6 de 625


1.5.1 Normativa de Ford

Tot i estar a Turquia, les normatives que segueix aquesta planta són les mateixes que les que compleixen les plantes de Ford a la resta d Europa, com a Saarlouis (Alemanya), Genk (Bèlgica) o València (Espanya). La companyia Ford compleix estrictament les normatives europees que són les que es mostren en el següent punt.

1.5.2 Normativa CE

A continuació es mostra una taula amb les descripcions de les normes CE aplicades en aquest projecte.

Directiva 98/37/CE

Relativa a l aproximació de legislacions dels Estats membres sobre màquines.

Aquesta directiva pretén aproximar entre si la disparitat de regulacions i normes tècniques nacionals sobre seguretat de màquines amb la finalitat de facilitar la lliure comercialització de màquines dintre de la Comunitat i a la vegada evitar que baixin els nivell de protecció contra els riscos derivats de l ús de màquines.

Les disposicions en matèria de disseny i construcció de màquines establertes per la present directiva vindran acompanyades per disposicions específiques sobre prevenció de certs riscos que poden afectar als operaris durant el seu treball, així com per disposicions basades en l organització de la seguretat dels treballadors al lloc de treball.

Les prescripcions necessàries per complir els requisits imperatius i essencials de seguretat i salut referents a les màquines han de substituir a les prescripcions nacionals en la matèria perquè son essencials.

EN 292-1 Seguretat de les màquines. Conceptes bàsics, principis generals per al disseny. Part 1: Terminologia bàsica, metodologia.

Aquesta Norma Europea defineix la terminologia bàsica i específica de mètodes generals de disseny i formula principis i especificacions tècniques, per ajudar als dissenyadors i als fabricants a integrar la seguretat en el disseny de les màquines per ús professional i no professional. També pot ser aplicada a altres productes tècnics que presenten perills semblants.

Es recomana que aquesta norma sigui incorporada en cursos de formació o en manuals destinats a transmetre als dissenyadors, la terminologia bàsica i els mètodes generals de disseny.

EN 292-2 Seguretat de les màquines. Conceptes bàsics, principis generals per al disseny. Part 2: Principis i especificacions tècniques.

Aquesta Norma Europea formula principis i especificacions tècniques, per ajudar als dissenyadors i als fabricants a integrar la seguretat en el disseny de les màquines per ús professional i no professional. També pot ser aplicada a altres productes tècnics que presenten perills semblants.

Es recomana que aquesta sigui incorporada en cursos de formació en


7 de 625


manuals destinats a transmetre als dissenyadors, la terminologia bàsica i els mètodes generals de disseny.

EN 418 Seguretat de les màquines. Equip de parada d emergència, aspectes funcionals. Principis per al disseny.

Aquesta Norma Europea especifica els principis per al disseny de l equip de parada d emergència de les màquines, independentment de les fonts d energia.

EN 775 Robots i manipuladors industrials. Seguretat.

Aquesta Norma Internacional s ha el·laborat degut als perills particulars que existeixen en els sistemes de fabricació automatitzats que incorporen robots manipuladors industrials.

Tot i que els perills son ben coneguts, les fonts dels perills son freqüentment específics d una instal·lació robotitzada concreta. El nombre i els tipus de perills estan directament relacionats amb la naturalesa del procés d automatització i la complexitat de la instal·lació.

Els riscos associats amb aquestos preills depenen del tipus de robot, de la seva aplicació i de la manera en la que està instal·lat, programat, utilitzat i conservat.

Tenint en compte la naturalesa variable dels perills lligats a l aplicació de robots industrials, aquesta Norma Internacional proporciona una guia per garantir la seguretat en el disseny i constricció dels robots. Donat que la seguretat en l aplicació dels robots industrials està influenciada pel disseny i l aplicació de la cèl·lula robotitzada considerada, un objectiu complementari, però també important, és donar recomanacions per la protecció del personal durant la instal·lació, els assaigs de funcionament, la programació, el manteniment i la reparació dels robots i de les cèl·lules robotitzades.

EN 953 Seguretat de les màquines. Proteccions. Requisits generals per al disseny i construcció de proteccions fixes i mòbils.

Aquesta Norma Europea especifica els principis generals per al disseny i construcció de proteccions, fixes o mòbils. Està destinada als fabricants, dissenyadors, normalitzadors i altres parts interessades.

Com a norma de tipus B2, està destinada a l ajut per a l elaboració de normes tipus C, que cobreixen els aspectes detallats per famílies específiques de màquines i per a servir com a document guia en absència d una norma de tipus C apropiada.

D acord amb els requisits de les Normes EN 292-1 i EN 292-2, el dissenyador de la màquina ha d identificar els perills presents a la màquina, procedir a l estimació del risc i reduir el risc mitjançant un disseny inherent segur abans de recórrer a les tècniques de protecció.

EN 954-1 Seguretat de les màquines. Parts dels sistemes de comandament relatives a la seguretat. Part 1: Principis generals per al disseny.

Aquesta Norma Europea proporciona requisits de seguretat i


8 de 625


orientacions sobre els principis per al disseny (referenciats a l apartat 3.11 de la norma EN 292-1:1991) de les parts dels sistemes de comandament relatives a la seguretat. Especifica categories per aquestes parts i descriu les característiques de les seves funcions de seguretat. Això inclou els sistemes programables per qualsevol tipus de màquina i per als seus dispositius de protecció. S aplica a totes les parts dels sistemes de comandament relatives a la seguretat, independentment del tipus d energia utilitzada, per exemple, elèctrica, hidràulica, pneumàtica, mecànica. No especifica quines funcions de seguretat ni quines categories han d utilitzar-se en un cas particular.

S aplica a totes les utilitzacions de les màquines, professionals o no. També es poden aplicar, quan sigui apropiat, a les parts dels sistemes de comandament relatives a les seguretats utilitzades en d altres aplicacions tècniques.

EN 1037 Seguretat de les màquines. Prevenció d una posada en marxa intempestiva.

Aquesta Norma especifica les mesures de seguretat integrades destinades a impedir la posada en marxa intempestiva d una màquina, amb la finalitat de que les intervencions humanes en zones perilloses es puguin realitzar amb seguretat.

Aquesta norma s aplica a la posada en marxa intempestiva de qualsevol tipus de font d energia, es a dir:

- Fonts d alimentació d energia (p.e. elèctrica, hidràulica, pneumàtica)

- Energia acumulada (p.e. per la gravetat, molles comprimides).

- Influències externes (p.e. per efecte del vent).

EN 1050 Seguretat de les màquines. Principis per l avaluació de riscos.

Aquesta norma estableix els principis generals del procediment conegut com avaluació del risc mitjançant el qual, es reuneixen el coneixements i l experiència en el disseny, utilització d incidents, accidents i danys relatius a les màquines amb la finalitat d avaluar els riscos durant totes les fases de la vida d una màquina (veure l apartat 3.11a de la norma EN 292-1)

Aquesta norma dóna indicacions sobre la informació necessària per permetre efectuar l avaluació del risc. Es descriuen procediments per identificar perills, estimar i valorar riscos. L objectiu de la norma és donar consells per a la presa de decisions en la matèria de seguretat de les màquines i sobre el tipus de documentació necessària per verificar l avaluació del risc efectuada.

Aquesta norma no està destinada a proporcionar una llista detallada dels mètodes d anàlisi de perills i d estimacions de riscos donat que d això es tracta en altres àmbits (per exemple, llibres de text i altres documents de referència).


9 de 625


EN 1088 Seguretat de les màquines. Dispositius d enclavament associats a

proteccions. Principis per al disseny i la selecció.

Aquesta norma especifica els principis per al disseny i la selecció, independentment de la naturalesa de la font d energia, dels dispositius d enclavament associats a proteccions (com els definits als apartats 2.23.1 dispositiu d enclavament , 3.22.4 proteccions amb dispositiu

d enclavament i 3.22.5 protecció amb dispositiu d enclavament i bloqueig de la Norma EN 292-1:1991).

També conté requisits específicament destinats als dispositius d enclavament elèctric.

Aquesta norma cobreix les parts de les proteccions que accionen els dispositius d enclavament. Els requisits relatius a les proteccions es donen al projecte de norma pr. EN 953. El tractament del senyal emès pel dispositiu d enclavament que dóna lloc a la parada i immobilització de la màquina és objecte del projecte de norma pr. EN 954-1.

EN 60204-1

Seguretat de les màquines. Equip elèctric de les màquines. Part 1: Requisits generals.

Aquesta part de la Norma CEI 60204 s aplica a la realització de l equip i dels sistemes elèctrics i electrònics de les màquines fixes o amovibles durant el funcionament, incloent un grup de màquines que treballen conjuntament de forma coordinada però excloent aspectes de nivell més alt dels sistemes (per exemple les comunicacions entre sistemes).

1. En aquesta norma, el terme elèctric inclou significats tant elèctrics com electrònics (per exemple equip elèctric significa tant l equip elèctric com l electrònic).

2. En el context d aquesta norma, el terme persona es refereix a qualsevol individu, i inclou a les persones que han estat designades i formades per l usuari o els seu(s) representant(s) per a la utilització i manteniment de la màquina.

L equip cobert per aquesta norma comença al punt de connexió de l alimentació a l equip elèctric de la màquina.

Aquesta part és aplicable als equips o parts de l equip que estan alimentats amb una tensió nominal que no excedeix els 1000 Vca ni el 1500 Vcc i per freqüències nominals que no excedeixin els 200 Hz. Per a tensions i freqüències superiors poden ser necessaris requisits especials.

Aquesta part és una norma d aplicació la finalitat de la qual no és limitar o inhibir els avenços tecnològics. No cobreix tots els requisits (per exemple protecció, enclavament o comandament) que són necessaris o indicats per altres normes o reglamentacions destinades a protegir les persones de perills diferents als elèctrics. Cada tipus de màquina té exigències pròpies que hauran de tenir-se en compte per obtenir una seguretat adequada.

EN 61310-1

Seguretat de les màquines. Indicació, marcat i maniobra: Part 1:


10 de 625


Especificacions per les senyals visuals, audibles i tàctils. Part 1: Requisits generals.

Aquesta part de la CEI 1310 especifica els requisits referents als mètodes visuals, audibles i tàctils per transmetre la informació relativa a la seguretat, en la interfície home-màquina i les persones exposades.

Defineix les regles generals per un sistema de colors, senyals de seguretat, marcats i altres advertències que s utilitzaran per indicar les situacions perilloses i el perills relatius a la salut, i en casos d emergència.

Defineix també la manera de codificar les senyals visuals, audibles i tàctils dels dispositius indicadors i dels òrgans d accionament, amb la finalitat de facilitar la utilització i el comandament segur de les màquines.

Aquesta norma està basada en la CEI 73 relativa a la codificació per colors i mitjans addicionals, però no està limitada als aspectes electrotècnics.

Taula 1. Normatives CE

1.6 Seguretats.

La instal·lació compleix amb totes les normes de seguretat nacionals, internacionals i especificades per la norma CE.

¡¡Atenció!!

Qualsevol funcionament i/o manteniment incorrecte de la instal·lació representa un

perill per al personal.

En el cas d efectuar reparacions o operacions de manteniment s haurà de desconnectar

la instal·lació i assegurar-la contra una arracada accidental.

Es posarà especial atenció a les senyals òptiques i acústiques durant determinades

operacions per evitar qualsevol possible accident.

Tots els dispositius de seguretat de la instal·lació s hauran de comprovar periòdicament

dins del marc assenyalat per la legislació vigent de prevenció d accidents.

El manual de servei ha d estar sempre a l abast del personal al lloc de servei de la

instal·lació.


11 de 625


1.6.1 Senyals de Seguretat.

No observar aquesta indicació pot provocar greus danys a l operari de la màquina, de les persones pròximes a ella o del personal responsable del manteniment.

No observar aquesta indicació pot provocar greus danys a l operari de la màquina, de les persones pròximes a ella o del personal responsable del manteniment.

El senyal ATENCIÓ indica que s han de prendre mesures especials de precaució per evitar desperfectes en el producte.

Una INDICACIÓ conté informació important que facilita o aclareix la utilització de la màquina.

1.6.2 Anàlisi de Riscs.

Com qualsevol altra màquina, aquesta comporta uns riscs per als operaris que la manipulen. Tot i que és impossible eliminar alguns d aquest riscos es tractarà de minimitzar-los al màxim.

Per tal d identificar i valorar aquests perills es realitzarà l anàlisi de riscos. El primer pas serà identificar els elements de la màquina on es poden produir aquests perills. Òbviament tots aquells elements que estan dintre de les proteccions de la instal·lació no comporten un perill per a l operari doncs a l obrir la porta de la instal·lació es talla l alimentació d aquests elements.

PERILL

PRECAUCIÓ

ATENCIÓ

INDICACIÓ


12 de 625


Els elements que comporten un risc per als operaris en aquesta màquina són:

Nº

Situació Tipus de risc Mesura de Prevenció

1 Càrrega de vidres a la taula giratòria Cop de la taula Fotobarreres 2 Entrada del transport de carrosseries Cop del Robot Fotobarreres 3 Sortida del transport de carrosseries Cop del Robot Fotobarreres 4 Recollida de vidres a l estació de rebuig Cop del carro Fotobarreres 5 Canvi de bidó de la doble bomba Atrapament

Taula 2. Anàlisi de riscos i seguretats

1. Per tal d evitar que la taula giri mentre un operari està en el seu radi d acció, es col·locaran unes fotobarreres que detectaran la presencia de l operari impedint aquest moviment. En el cas de que l operari envaeixi aquest espai tallant la fotobarrera mentre gira la taula, aquesta quedarà sense tensió i completament inert.

2. Un operari podria accedir a la màquina pel transport de carrosseries i un cop dins rebre un cop per part del robot. Per tal d evitar-ho es col·locaran unes fotobarreres amb mutting. El funcionament d aquestes fotobarreres és especial, no només detecten el tall del feix de llum que hi ha entre l emissor i el receptor si no que a més disposen d una sèrie de detectors. Aquests tenen la missió de detectar la carrosseria i estan col·locats de tal manera que una persona sigui incapaç d accionar-los a la vegada. D aquesta manera quan una carrosseria arriba a la màquina, acciona simultàniament els detectors els quals pontejaran la fotobarrera mentre passa la carrosseria. Si un operari intentés creuar la fotobarrera al no accionar aquestos detectors, la fotobarrera ho detectaria fent que tots els elements mòbils de la màquina s aturessin a l instant.

3. La part del transport per on surt la carrosseria després d haver-li inserit el vidre comporta el mateix risc que el punt anterior i serà tractat de la mateixa manera

4. El carro de rebuig pot colpejar a un operari que estigui en el seu camp d acció, al igual que en el primer apartat es col·locarà un joc de fotobarreres per evitar la presència d operaris durant el moviment del carro o aturar-lo en cas de que n aparegui un.

5. Durant el canvi de bidó a la doble bomba s ha d introduir manualment el pistó de la bomba dins del bidó per tal de que generi una pressió al bidó que ajudi al bombeig del material. Entre el pistó i el bidó es podria produir una situació d atrapament si l operari aguanta amb la mà la part superior del bidó mentre fa baixar el pistó. Per tal de minimitzar aquest risc s afegiran les senyalitzacions necessàries i s impartiran els cursets pertinents al personal destinat a realitzar aquests canvis de bidó.

1.7 Descripció de la Instal·lació.

1.7.1 Procés de Treball.

La finalitat d aquesta màquina és aplicar els components químics necessaris a la lluna davantera a mode d adhesiu i aïllant a més d inserir-lo a la carrosseria d una manera completament automàtica.


13 de 625


Des del punt de vista del operari, la seva única feina es col·locar el vidre

corresponent al següent vehicle a l estació de càrrega. En cas de que es produeixi una situació incorrecta en el procés el robot rebutjarà el vidre col·locant-lo a l estació de rebuig, llavors l operari serà l encarregat de agafar-lo del carro de rebuig per tal de deixar l estació disponible en cas de que es produeixi un altre error.

A més de tenir cura dels vidres, s haurà de reomplir els dispensadors de material (Primer i PU) quan la màquina ho indiqui mitjançant els missatges d alarmes que apareixen a la pantalla.

1.7.2 Panells d Operador.

Per tal de fer ús de la màquina, estan disposats en llocs estratègics una sèrie de panells d operador amb els polsadors i indicacions lluminoses necessàries. Tot seguit es mostren aquests diferents panells amb la descripció de les operacions que es poden realitzar amb cadascun d ells.

a. Pupitre principal. Des d aquest pupitre es poden dur a terme les següents accions mitjançant aquestos polsadors:

Imatge 1. Pupitre principal

Imatge 2. Polsadors del pupitre principal.


14 de 625


1. Selector Auto/Man. Amb aquest selector es passa la màquina de mode manual

a mode automàtic. Quan la màquina es troba seleccionada per treballar en mode manual, la llum blanca que hi ha damunt del selector s il·lumina de forma intermitent fins que totes les condicions necessàries per operar la màquina en aquest mode són restablertes i resetejades, llavors la llum s il·lumina de forma fixa indicant que el mode manual és operatiu. Quan la màquina treballa en mode automàtic aquesta llum romandrà apagada.

2. Polsador lluminós verd d inici de cicle automàtic. Quan el mode automàtic està seleccionat la llum verda d aquest polsador romandrà apagada mentre no es compleixin totes les condicions funcionals i de seguretat per operar amb aquest mode, per exemple, que estigui la porta de la instal·lació oberta. Un cop restablertes i resetejades aquestes condicions la llum s il·lumina de forma intermitent indicant que el mode automàtic està preparat per ser activat. Al prémer aquest polsador començarà el cicle automàtic i la llum es quedarà fixa indicant aquesta situació.

3. Selector amb/sense PU. Amb aquest selector es possible desactivar l aplicació de PU sobre el vidre. Quan es dóna aquesta situació la llum blanca que hi ha damunt d aquest selector s il·lumina de manera fixa. Quan l aplicació de PU està activada, situació normal, aquesta llum romandrà apagada. Aquesta opció és molt útil durant la programació de la màquina, d aquesta manera es poden fer totes les proves necessàries sense embrutar els vidres.

4. Selector amb/sense Primer. El funcionament d aquest selector és el mateix que el del selector anterior però en aquest cas s activa o desactiva l aplicació del Primer. Aquest selector també té una llum blanca que indica aquesta situació.

5. Polsador lluminós blanc de Reset de defectes. Quan es produeix qualsevol defecte en la màquina, la llum d aquest polsador s encén de forma intermitent, un cop resolt el problema s haurà de prémer aquest polsador per poder recuperar el mode d operació seleccionat, en cas del mode manual, un cop resetejat el defecte aquest s iniciarà immediatament, en el cas del mode automàtic s haurà de prémer el polsador d inici de cicle per continuar amb el cicle.

6. Polsador blau de test de llums. Per tal de saber si s ha fos alguna de les llums dels polsadors, mentre es premi aquest polsador s il·luminaran totes les llums del pupitre.

7. Polsador negre + i - . Aquests polsadors serveixen per realitzar els moviments dels diferents elements de la màquina en mode manual, s han d utilitzar conjuntament amb la pantalla. Per realitzar un moviment en manual s haurà de navegar per les diverses pantalles per tal de seleccionar l element a moure. Un cop seleccionat el dispositiu el posador de + realitzarà el moviment en un sentit i el de - el realitzarà en l altre. Si seleccionem un dispositiu que no té dos possibles sentits, com el motor del paper de l estació de neteja, llavors només l accionarà el polsador de + .

8. Polsador vermell d emergència. Aquest polsador s utilitzarà en cas d emergència. Quan es prem aquest polsador tots els dispositius de la màquina s aturen immediatament. La llum vermella que hi ha damunt del polsador


15 de 625


s il·lumina mentre duri l estat d emergència. Un cop restablerta l emergència, la llum blanca del polsador de reset d emergència farà intermitències indicant que la emergència ha desaparegut però que ha de ser confirmada per poder restablir tot el sistema. Un cop es prem aquest polsador la llum vermella que indica emergència així com la blanca del propi polsador s apagaran.

b. Pupitre d operador de l estació de càrrega.

Imatge 3. Pupitre d operador a l estació de càrrega

1. Selector amb/sense Primer. Aquest selector i la seva corresponent llum tenen la mateixa funció que els del pupitre principal. En aquest cas si l operari carrega un vidre que ja porta aplicat prèviament el Primer, pot desactivar des d aquí aquesta funció de la màquina sense haver d anar al pupitre principal.

2. Polsador lluminós blanc amb/sense calefacció. Si la comunicació amb la PVS, que és la que ens envia les dades dels vehicles que s aproximen a la nostra instal·lació no funciona i ens passen les dades en fulls, es farà servir aquest polsador per indicar-li a la màquina que el vidre a carregar en la taula giratòria ha de ser un vidre calefactat.

3. Polsador lluminós blanc amb/sense mirall retrovisor. Igual que en el cas anterior però ara per detectar la presència del mirall.

4. Polsador lluminós blanc de rebuig de vidre. En el cas de que l operari observi qualsevol incidència en el vidre, per exemple s hagi trencat durant el procés, premen aquest polsador es marcarà el vidre actual com a rebutjat quedant-se la llum encesa, en el moment en que el robot acabi el procés que està realitzant el rebutjarà immediatament. Un cop rebutjat s apagarà la llum.

5. Polsador lluminós blanc de rebuig de carrosseria. Com en el cas anterior però ara amb la finalitat de fer sortir la carrosseria de la màquina sense acabar el cicle.


16 de 625


6. Polsador negre de validació. Amb aquest polsador es valida la càrrega del

vidre en la taula giratòria fent que arrenqui el cicle per al vidre carregat en la cara exterior de la taula.

c. Pupitre de la doble bomba. La col·locació dels elements en aquest pupitre es simètrica per a les bombes A i B

Imatge 4. Pupitre de la doble bomba.

1. Selector bomba auto/man. Amb aquest selector es posa la bomba a treballar en mode automàtic o manual. En mode automàtic la bomba baixarà automàticament per fer una pressió sobre el material que ajudi en el moment del bombeig. Aquest s efectuarà en el moment de la recàrrega del dosificador. En mode manual es podrà operar amb els altres polsadors per tal de fer pujar, baixar o bombejar quan es desitgi.

2. Polsador lluminós blanc pujar. Amb aquest polsador s activa el moviment de pujada de la bomba necessari en el moment de canvi de bidó. Mentre estigui pujant la bomba la llum del polsador estarà encesa.

3. Polsador lluminós blanc engegar motor de bombeig. Amb aquest polsador s acciona manualment el motor de bombeig. En el procés de canvi de bidó, un cop col·locat el nou, sobre la vàlvula manual que hi ha just damunt del l èmbol (o plat seguidor) i s acciona aquest polsador juntament amb el de baixar per fer bombejar el motor i eliminar tot l aire que hagi pogut quedar dintre del sistema en aquest procés de canvi de bidó.


17 de 625


4. Polsador lluminós blanc parar. Amb aquest polsador satura el moviment de

la bomba, ja sigui de pujada o de baixada.

5. Polsador lluminós blanc engegar/parar la calefacció de la bomba. Un cop s ha acabat el bidó, la calefacció de la bomba s apaga automàticament per tal de refredar el bidó i que a l hora de canviar-lo no es cremi ningú. Un cop canviat el bidó s engegarà novament la calefacció del material prement aquest polsador. La llum indicarà si està la calefacció engegada o no, si ho està però la temperatura encara no és la desitjada la llum farà intermitències fins assolir la temperatura.

6. Polsador lluminós blanc baixar. A la inversa del polsador de pujar a diferència que aquest polsador s ha de mantenir polsat donat que es pot produir una situació d atrapament quan l èmbol de la bomba s introdueix al bidó.

7. Llum verda preparada. Aquesta llum romandrà apagada mentre la bomba no estigui en automàtic o no tingui la temperatura correcta.

8. Test de llums. Prement aquest polsador s encenen totes les llums per tal de comprovar si se n ha fos alguna.

9. Polsador negre bufat. A l hora de treure l èmbol del bidó per tal de canviar-lo s ha d introduir aire per tal de no generar un buit dintre del bidó que faria que s arrugués tot i no es pogués treure. Per a introduir aquest aire, es connecta una conducció en un tap que hi ha a l èmbol i prement aquest posador es fa entrar aire dins del bidó.

d. Pupitre estació de rebuig.

Imatge 5. Pupitre de la estació de rebuig


18 de 625


1. Polsador negre de validació. Amb aquest polsador es valida la descàrrega del

vidre a l estació de rebuig fent que es restauri el sistema de seguretat de la fotobarrera permeten que es mogui novament el carro de rebuig.

2. El funcionament de la resta de polsadors i llums ja s ha explicat en anteriors pupitres.

e. Panell de la porta d accés a la instal·lació

1. Polsador lluminós blanc de petició d entrada. Al prémer aquest polsador queda memoritzada o s anul·la una petició d entrada a la màquina. Quan una petició d entrada es du a terme, la llum del polsador parpelleja esperant que el robot arribi a un lloc adient per parar-se. Un cop el robot es para, s anul·la el mode automàtic de la màquina i la llum del polsador es torna fixa. Això indica que es pot entrar amb seguretat a la màquina. Un cop realitzats els treballs necessaris dintre de la màquina i al tancar la porta la llum del polsador s apaga i llavors s encén intermitentment la del reset de defectes. Un cop resetejats els defectes només queda prémer el polsador d inici d automàtic per que el robot segueixi amb el cicle normal.

2. Polsador negre de neteja. Amb aquest polsador es sol·licita un cicle de neteja de la boqueta d aplicació de PU. Al prémer aquest polsador el braç articulat on es troba el capçal d aplicació baixa sobre l estació de neteja per netejar la boqueta i es torna a posar automàticament en la posició de aplicació.

3. Polsador de purga. Al prémer aquest polsador, sempre que l estació d aplicació de PU estigui lliure, el braç articulat on es troba el capçal d aplicació baixa sobre el bidó de purga, s obre la vàlvula d aplicació i s acciona el dosificador a una velocitat fixa per tal de fer circular el material eliminant els possibles grumolls que s hagin originat al estar la màquina parada duran un cert període de temps. Un cop acabada la purga el braç puja, i l estació de neteja es desplaça per realitzar tot seguit un cicle de neteja tal i com s ha descrit en el punt anterior.

4. Balisa lluminosa vermella. Sempre que hi hagi una emergència o estigui oberta la porta aquesta llum estarà encesa. Si la emergència es deguda a que algú ha accionat el polsador seta d aquest panell llavors s il·luminarà de

Imatge 6. Panell de la porta d'accès.


19 de 625


manera intermitent. Tots els panells que tinguin un polsador d emergència tindran aquesta balisa vermella a la part de dalt del pupitre.

f. Panel de fotobarreres del transport

1. Polsador lluminós blanc de reset de fotobarrera. Un cop tallada una fotobarrera, el sistema de seguretat al que està connectada queda caigut fins que es prem aquest polsador, això es així per què qui prem aquest polsador ha d estar segur de que no hi ha ningú dintre de la instal·lació. Mentre el sistema de seguretat de la fotobarrera està caigut la llum d aquest polsador estarà intermitent. Un cop resetejada la fotobarrera el polsador d inici de cicle automàtic s encendrà parpellejant, al polsar-lo continuarà el cicle automàtic.

2. Balisa lluminosa vermella. Indica que la fotobarrera ha estat tallada, romandrà vermella fins que es premi el seu corresponent polsador de reset.

3. Balisa lluminosa verda. Mentre la seguretat de la fotobarrera estigui funcionant aquesta llum estarà engegada senyalitzant aquesta situació.

Imatge 7. Panell de fotobarreres del transport.


20 de 625


1.8 Descripció de Funcionament.

1.8.1 Posta en Marxa. Connexió i desconnexió.

La alimentació principal trifàsica de la màquina passa a través d un interruptor principal de 63 A (15Q2), des de el qual podrem tallar tota la tensió alterna i continua que hi ha a l armari, a excepció de la il·luminació, els endolls, el climatitzador i la CPU del PLC per tal de no perdre el programa.

Per a connectar la màquina per primera vegada o després d una desconnexió de la tensió d alimentació procedirem de la següent manera:

1. Commutar el interruptor principal (15Q2) a la posició ON.

2. Ens assegurarem que estiguin connectats tots els elements de seguretat elèctrica com tèrmics, diferencials i guarda motors.

3. Prémer el polsador de marxa (26S4.1 control ON) que es troba a la porta de l armari principal. Amb això connectem tots els circuits de 24 Vdc de la màquina. Un cop accionada la maniobra, observarem que s encén la llum verda HA000 que indica aquesta circumstància.

4. Esperarem uns moments mentre arrenca tot el sistema de Bus, un cop arrancat tindrem la màquina en un estat d emergència indicat per tots els dispositius instal·lats per aquest motiu com la llum rotatòria, la sirena ...

5. Per a sortir d aquest estat d emergència polsarem tots els polsadors destinats a resetejar i rearmar tots els sistemes de seguretat, ja siguin els resets d emergència o els rearmes de la porta i les fotobarreres.

6. Un cop rearmada la màquina i abandonat l estat d emergència, començaran a funcionar els sistemes de calefacció del material, per tant, haurem d esperar fins que observem a la pantalla que les zones de calefacció han arribat a la temperatura de treball.

7. Quan la temperatura del sistema es la correcta, purgarem el sistema mitjançant el polsador de sol·licitud de purga per comprovar que no existeix cap problema en el sistema de cola.

8. Ara tenim la màquina arrencada i preparada per començar a produir, només manca accionar el selector del panell principal (SE300) a la posició d automàtic. Immediatament la llum del polsador Start Auto (HA301) començarà a fer intermitències. Al accionar aquest polsador (SE310) arrencarà el cicle automàtic de la màquina.

Cada cop que vulguem desconnectar la màquina caldrà seguir les següents indicacions:

1. Esperarem a que la màquina acabi el cicle que estigui en curs. Es molt recomanable esperar a que el robot estigui a la posició Home per a poder arrancar posteriorment la màquina sense problemes.

2. Un cop acabat el cicle, commutarem el selector del panell principal (SE300) a la posició de manual.


21 de 625


3. Amb la màquina en manual aturarem tot el sistema de 24 Vdc de la màquina

accionant el polsador vermell de parada (26S4 Control OFF)

4. Aturat el Bus i tot el sistema, podem accionar el interruptor principal (15Q2) situat a la porta de l armari principal, a la posició OFF per tallar l alimentació de la màquina amb seguretat de no produir problemes en els aparells electrònics.

1.8.2 Mode de Funcionament Manual.

Per manipular la màquina en aquest mode de treball hem de tenir el selector del panell principal (SE300) en la posició de manual. En el mateix panell tindrem una llum que indica que la màquina es troba en aquest estat.

En aquest mode de funcionament podrem realitzar qualsevol dels moviments dels elements de la màquina. Per a fer-ho, caldrà seleccionar a la pantalla quin element és el que desitgem moure i accionar el polsador corresponent etiquetat com a + o - per a realitzar el moviment en un o altre sentit.

D aquesta manera podrem retornar a la posició adequada qualsevol element que hagi quedat en una posició incorrecta degut a una parada anormal del sistema.

1.8.3 Mode de Funcionament Automàtic.

Per manipular la màquina en aquest mode de treball hem de tenir el selector del panell principal (SE300) en la posició d automàtic. En el mateix panell tindrem una llum que si està fixa indicarà que la màquina està realitzant cicles de treball automàtics. Si aquesta llum fa intermitències, indicarà que tenim alguna circumstància que impedeix que la màquina treballi en automàtic o bé que no s ha arrancat el cicle automàtic.

Cada cop que s abandona aquest mode de funcionament haurem de col·locar el selector en la posició de automàtic i accionar el polsador etiquetat com Start Auto per arrencar aquest mode de treball.

En mode automàtic, la manipulació de la màquina es limita a la càrrega de vidres a la estació de càrrega i a la possible recollida d un vidre enviat a l estació de rebuig.

1.8.4 Procés de Treball. Estacions de Treball.

El procés per a la inserció automàtica del vidre passa per una sèrie d estacions en cadascuna de les quals realitza un treball específic sobre el vidre.

Les estacions que componen aquesta màquina son les següents:

1. Estació de càrrega.

2. Estació d aplicació de Primer.

3. Estació d aplicació de PU

4. Estació de rebuig

5. Estació d inserció automàtica.


22 de 625


L estació de càrrega està formada per una taula giratòria de dos cares idèntiques la qual realitza tres funcions principals. La primera es introduir el vidre dins de la cèl·lula girant sobre un eix vertical per a que el robot pugui agafar-lo. La segona és centrar el vidre horitzontal i verticalment, per tal de que el robot l agafi sempre en la mateixa posició, assegurant una correcta aplicació dels materials químics així com una inserció correcta.

El centratge horitzontal es realitza mitjançant un cilindro que fa moure dos topes cap al centre de l estructura fent que els vidres es desplacin quedant centrats en el punt mig. Verticalment, el vidre queda centrat per gravetat al reposar sobre els dos topes inferiors, els quals giren sobre si mateixos per permetre el desplaçament horitzontal del vidre al accionar el cilindro.

La tercera es reconèixer si el vidre carregat en aquesta estació es l adequat per a la carrosseria que s aproxima a la màquina o no, depenen del model a construir el vidre pot portar sistema de calefacció o no.

A més a més, al girar la taula per introduir el vidre dintre de la màquina, queda al costat de l operari l altre cara de la taula per què l operari pugui carregar el vidre pel següent vehicle mentre el robot manipula el vidre pel vehicle actual, una vegada la cara

Imatge 8. Lay-out de la instal·lació

Imatge 9. Taula giratòria


23 de 625


que queda dintre de la màquina es buida i el robot ha marxat de la zona de la taula, es permetrà el gir d aquesta per introduir el nou vidre a la màquina per tal de que el robot no s hagi d esperar a que l operari introdueixi el nou vidre.

A l estació de Primer es a on s aplicarà aquest producte químic al vidre, està formada per una pistola d aplicació (1) i un dipòsit amb un sistema d agitació (2) per tal de tenir el material sempre en moviment. Per evitar que s eixugui el Primer al sistema d aplicació quan fa molt de temps que no s aplica, existeix també un bidó de purga (3).

L aplicació d aquest material es fa mitjançant una pistola amb aire a pressió per aconseguir un efecte d esprai per tal de no aplicar una gran quantitat del mateix, degut a que la finalitat d aquest material és convertir la superfície del vidre en una superfície porosa, de no ser així, el PU, que es el producte que es fa servir com a cola, un cop sec, es desenganxaria del vidre sense gaire esforç.

Quan es vol purgar el circuit, tot el sistema d aplicació baixa mitjançant un cilindre (4) que situa el capçal dintre del bidó de la purga, quan el sistema està llest per aplicar, s acciona el cilindre en sentit contrari per fer pujar tot el carro que porta el sistema d aplicació per col·locar-lo en la posició d aplicació.

Donat que aquest material en repòs te una densitat massa elevada per ser aplicat amb sistema d esprai, s ha de mantindre en moviment en tot moment, per això existeix un cilindro que provoca un moviment de balanceig a l ampolla que conté el material d uns 45º.

A més, ja que aquest material reacciona molt ràpidament amb l aigua, existeix un assecador d aire (5) per eliminar tota la humitat que pugui portar el circuit neumàtic, de no ser per aquest assecador, el primer s eixugaria en poques hores i s embossarien totes les conduccions així com la pistola.

L estació d aplicació de PU es el conjunt de mecanismes i conduccions necessàries per aplicar el material als vidres des de els bidons.

El material s introdueix en la màquina mitjançant uns bidons de 200 litres a la doble bomba, aquesta es un sistema de bombeig en redundància, es a dir, es bombeja el

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

Imatge 10. Estació d aplicació de Primer


24 de 625


material d un dels dos bidons, quan aquest s acaba, automàticament es comença a bombejar el de l altre per que no es pari la màquina mentre es canvia el bidó buit. El material surt de cada una de les bombes cap a un distribuïdor, i des d aquí cap al dosificador. Depenent del material emprat es necessari calefactar tot el sistema de conduccions així com la bomba. Aquesta necessitat ve definida per dos factors principals, la densitat del material o la resistència que presentarà al sistema de bombeig, que és qui el farà fluir fins al dosificador (que pot estar col·locat a una distància de fins a 25m) i la temperatura d aplicació que, depenent del material a utilitzar, pot ser necessari aplicar-lo a altes temperatures doncs cristal·litzarà al refredar-se.

Per tal d aplicar el material a la temperatura adequada, tan a la doble bomba com en totes les conduccions necessàries estan instal·lades unes zones de calefacció formades per una resistència calefactora i un sensor de temperatura (Pt100).

Donat que el sistema de bombeig porta una bomba de doble efecte (bombeja material tant de pujada com de baixada) ens garanteix una quantitat de material fluint per les conduccions, però cada cop que canvia de sentit la bomba es produeix una davallada de pressió i caudal que faria impossible realitzar una aplicació constant, sense forats, sobre el vidre. Per tal d assegurar una aplicació correcta, contínua, i amb la quantitat de material desitjada s utilitza un dosificador elèctric de 550 cc.

El dosificador està format per un servomotor elèctric que fa girar un cargol sense fi, el qual farà avançar un èmbol que espitjarà el material cap a la sortida. Donat que el servomotor està controlat per un regulador de freqüència, podrem controlar en tot moment la velocitat del motor, i per tant, després d una sèrie de càlculs, la quantitat de material obtingut a la sortida adequant aquesta quantitat aplicada a la velocitat del robot.

El punt d aplicació de PU és on s aplica el material que enganxarà el vidre a la carrosseria, la cola. Tot el sistema d aplicació està muntat sobre d un braç articulat mitjançant un cilindro per tal de col·locar el punt d aplicació en dos posicions concretes: la

Imatge 11. Doble Bomba

Imatge 12. Dosificador de 550 cc


25 de 625


posició d aplicació, posició elevada per tal de que el robot col·loqui el vidre per sota, i la posició de neteja i purga, on es realitzarà un manteniment automàtic del punt d aplicació.

Imatge 13. Estació d aplicació de PU

Al final d aquest braç articulat s instal·la el capçal d aplicació. Aquesta part està formada pels següents elements:

1. Una vàlvula de papallona (o vàlvula de bola) per controlar el pas de material. Aquesta vàlvula porta instal·lats dos detectors inductius que indicaran la seva posició, oberta o tancada.

2. El 7è eix del robot. Tot i ser extern al cos del robot, aquest motor està connectat a l armari del robot i forma part del seu control numèric. Serà, així, el robot qui controlarà la velocitat i el sentit d aquest motor.

3. Tot un conjunt d engranatges i conduccions per tal de fer que el material arribi a la boqueta i que aquesta pugui girar segons el moviment del 7è eix.

4. Un bloc de calefacció per tal de escalfar exteriorment tot el conjunt fent que el material flueixi a la temperatura requerida.

5. La boqueta d aplicació es un tub cilíndric per on surt la cola per tal d enganxar-la al vidre. Les dimensions així com el tall triangular de l extrem inferior son especificacions del client per tal d aconseguir l alçada i l amplada adequats en el cordó de cola aplicat per què quan s insereixi el vidre a la carrosseria quedi enganxat correctament.

En la imatge següent es veuen detallats aquets elements.


26 de 625


1. Vàlvula de sortida del material

2. 7è EIX

5. Boqueta d apliació

3. Conjunt d engranatges i conduccións

4. Bloc de calefacció

Imatge 14. Capçal d'aplicació de PU


27 de 625


L estació de neteja i purga es el dispositiu encarregat de fer un manteniment

automàtic de la neteja de la boqueta d aplicació.

Per realitzar la operació de neteja de la boqueta, el braç articulat, on està muntat el capçal d aplicació, baixa mitjançant el cilindre neumàtic, per col·locar la boqueta entre les dos pales folrades d espuma espitjant el paper de neteja col·locat al damunt. Aquestes pales es tanquen l una contra l altre premen la boqueta d aplicació contra el paper, un cop tancat el braç articulat torna a pujar mentre les pales segueixen tancades fent que el paper arrossegui les restes de material que hi pugui haver a la boqueta desprès de les últimes aplicacions. Un cop la boqueta surt de la zona de neteja sobren les pales i s acciona el motor que fa girar la barra giratòria que recull el paper brut a més de desenrotllar el paper net situat en l altre extrem sobre les pales.

Si per qualsevol motiu la màquina està parada durant uns minuts, ja sigui per una pausa de producció o accions de manteniment, per tal de no deixar que s eixugui el material a la boqueta d aplicació automàticament s executarà periòdicament la operació de purga. Per això el carro de l estació de neteja es mourà per les guies mitjançant un cilindre neumàtic per col·locar sota de la boqueta el bidó de purga, un cop l estació es en posició, el braç articulat baixa introduint la boqueta en el bidó, acte seguit s obre la vàlvula d aplicació i es demana al dosificador una quantitat de material a una velocitat fixa per tal de fer fluir el material pel sistema evitant que es formin taps.

Després del cicle de purga s executarà automàticament el de neteja per eliminar el sobrant de material que pugui quedar per tal de no afectar la següent aplicació.

Tan el cicle de neteja com el de purga es poden demanar de forma asíncrona des de una botonera situada al costat de la porta de la instal·lació.

L estació de rebuig es el mecanisme mitjançant el qual es fan sortir els vidres que no son vàlids per la inserció, ja sigui per un problema en l aplicació del Primer o bé del PU així com un problema en la mesura de les càmeres de visió artificial o be per què el vidre no es l adequat per la carrosseria.

Imatge 15. Estació de neteja.


28 de 625


Aquesta estació espera en una posició intermitja per tal de no destorbar els

moviments del robot en el moment de la inserció. En el moment en el que es produeix qualsevol dels problemes esmentats anteriorment, l estació avança fins a la posició de recollida on el robot el deixarà el vidre. Quan el final de carrera que hi ha a l estació detecta la presència del vidre s activarà el buit de les ventoses per tal de subjectar el vidre, un cop els detectors de buit donen senyal, l estació es desplaça sobre les guies mitjançant un motor d una velocitat fins a la posició de descàrrega on s entregarà el vidre a l operari per que el descarregui manualment i procedeixi a la seva inserció manual o be al seu rebuig definitiu.

L estació de inserció automàtica del vidre. Aquest es el lloc on es para el transport de carrosseries. Amb uns cilindres neumàtics es bloquejarà cada carrosseria per tal d evitar que es mogui després de la mesura, un cop la carrosseria està en posició i bloquejada, se li envia un senyal al sistema de visió artificial assenyalant-li que ja pot començar a fer les mesures. Aquest sistema de visió encendrà els focus i prendrà unes fotos del marge de la finestra de la carrosseria per tal de calcular la desviació necessària per la correcta inserció del vidre. Un cop obtingudes les mesures el sistema de visió artificial les envia mitjançant Profibus al PLC, el qual els hi envia al robot per a que faci les correccions necessàries del punt final d inserció.

1.9 Elements Elèctrics i Aparells Electrònics.

1.9.1 Alimentacions de la Instal·lació.

Totes les alimentacions de la instal·lació provenen de l escomesa general trifàsica de 415 Vac amb neutre (N) i terra (PE). La potència nominal de la màquina es de 38 KVA.

Dintre de l armari elèctric es fan les transformacions necessàries per obtenir la tensió de servei de 220 Vac així com la tensió de maniobra de 24 Vdc.

Imatge 16. Estació de rebuig.


29 de 625


1.9.2 Armari Elèctric.

Aquí és on es concentren la majoria dels aparells elèctrics necessaris pel funcionament de la màquina. Com a elements principals cap destacar:

Imatge 17. Armari elèctric. Vista frontal

Imatge 18. Armari elèctric. Vista interior.


30 de 625


a. Transformadors i fonts d alimentació. Hi ha instal·lats dos

transformadors, un de 5 KVA per transformar la tensió de escomesa dels 400 Vac a 220 Vac i alimentar així tota la part de potència de les calefaccions i un de 1 KVA per obtenir la tensió de servei corresponent a la il·luminació, endolls i PLC. Aquest segon transformador està connectat abans de l interruptor principal, de tal manera que puguem disposar de tensió a la il·luminació, endolls i PLC sense haver de connectar tota la part de potència de la màquina. A més, tenim una font d alimentació de 40 A per obtenir la tensió de maniobra de 24 Vdc.

b. Proteccions elèctriques. Estan formades per tot un conjunt de magneto tèrmics i guarda motors necessaris per tal de protegir els elements de consum d una averia o un curtcircuit.

c. PLC. L autòmat d aquesta instal·lació està format per un S7 400 amb els següents elements:

Font d alimentació. PS 407 10A

CPU CPU 414-3 DP

Tarja de comunicacions RS232 CP 441-2

4x targes d entrades DI32xDC 24V

4x targes de sortides DO32xDC24V/0.5A

d. Regulador de freqüència. El regulador de freqüència que controla la velocitat del motor del dosificador es un Indramat DKC 03.1-040-7-FW

e. Proteccions i seguretats. Els sistemes de seguretat de la porta d accés, fotobarreres i polsadors de parada d emergència estan controlats per tot un seguit de relés de seguretat de la casa Pilz.

1.9.3 Perifèria Descentralitzada. (Instal·lació de Camp)

A més de les targes d entrades i sortides existents al rack del PLC hi ha tot un seguit de caixes de camp que contenen mòduls de perifèria descentralitzada on es connecten polsadors, detectors, electrovàlvules i d altres elements que per la seva disposició a la màquina estan massa lluny de l armari. D aquesta manera es concentren tots aquest element en caixes remotes comunicades mitjançant un cable de Profibus amb el PLC

L esquema de bus de la instal·lació es el que es mostra a la pàgina següent:


31 de 625


Imatge 19. Esquema de bus.

A continuació es mostren les caixes de camp que contenen aquest elements de perifèria descentralitzada.

Pupitre principal +A100. En aquest pupitre hi ha connectats els polsadors i les llums del mateix pupitre.

Imatge 20. Pupitre principal. Perifèria descentralitzada

INDRAMAT DP-Addr: 3

Caixa +A122 DP-Addr: 11

PROFIBUS DP


ISRA PC DP-Addr: 40 Caixa +A120

DP-Addr: 90


KUKA DP-Addr: 30

OP 170 MPI-Addr: 3

PROFIBUS MPI


CPU DP-Addr: 1 MPI-Addr:2


32 de 625


Al pupitre de la doble bomba +A105 hi ha connectat tan els polsadors i llums del

propi pupitre com totes les electrovàlvules i detectors necessaris pel funcionament de la bomba així com les targes analògiques que controlen la temperatura de la primera part del circuit de PU.

Imatge 21. Pupitre doble bomba. Perifèria descentralitzada

Caixa de camp a l estació de càrrega +A120. En aquesta caixa hi ha connectades totes les deteccions i actuacions necessàries per al gir de la taula així com dels senyals corresponents a l estació del Primer.

Imatge 22. Caixa estació de càrrega. Perifèria descentralitzada


33 de 625


Caixa de camp a l estació de neteja +A121 i a l estació d aplicació +A 122. A la

caixa +A121 es concentren les senyals de l estació de neteja.

Imatge 23. Esquerra. Caixa estació de neteja. Dreta. Caixa estació d aplicació. Perièria descentralitzada.

A la caixa de la estació d aplicació +A122 es concentren les senyals de la aplicació de PU així com la resta de les temperatures a controlar

1.10 Robot.

Per desplaçar el vidre des del punt de càrrega fins a la inserció es manipula amb un robot de la casa KUKA KR-150 amb una longitud de braç de L=130 mm i una garra amb ventoses, aquest robot està format per 6 eixos rotatiu:

1er eix. A la base del robot. Permet girar tot el conjunt del robot 358º

2on eix. Permet avançar el robot endavant i endarrere.

3er eix. Fa pujar i baixar el braç del robot.

4rt eix. Permet la rotació de l extrem del robot. Es pot programar sense límit però llavors s enrotllaria tot el paquet de cables.

5è eix. Puja i baixa el 6è eix i per tant la garra.

6è eix. Fa girar la garra. A l igual que el 4rt eix es pot programar sense límits però pot causar problemes amb els cables.


34 de 625


Imatge 24. Robot KUKA KR-150 amb garra i pedestal.

1er Eix

2on Eix

3er Eix

4rt Eix

5è Eix

6è Eix


35 de 625


La garra del robot està formada per una sèrie de perfils d alumini que permeten

col·locar i ajustar fàcilment els diferents elements de que disposa la garra. En aquest cas tenim 6 ventoses connectades totes al mateix circuit de buit, un final de carrera de vareta que servirà per detectar la presència de vidre i 12 pins de goma retràctils per molla que serviran per prémer el marge del vidre sobre la carrosseria escampant una mica la cola per tot el marge de la carrosseria.

Imatge 25. Elements de la garra del robot.


36 de 625

Capítol: Memòria de Càlcul.

2 Memòria de Càlcul.

2.1 PLC. SIEMENS.

Les especificacions del client indiquen que la marca del PLC a instal·lar ha de ser SIEMENS, escollirem una PLC de la sèrie 400 per tal d aconseguir que les comunicacions amb els altres elements sigui la més ràpida possible.

Fotografia 1. PLC S7 400

2.1.1 Bastidor i Font d Alimentació.

Per instal·lar el PLC ens farà falta el bastidor universal UR1 de 18 slots (ranures) per tal d allotjar els diferents elements del PLC. Instal·larem l UR1 de 18 slots en lloc de l UR2 de 9 perquè s hi instal·laran un gran nombre de targes que no cabrien al bastidor petit. De entre les fonts disponibles de 4, 10 i 20 A utilitzarem la font de 10 A perquè ja en tindrem prou per alimentar les targes que tenim planejat penjar del rack. La ubicació dels diferents elements a les entrades i sortides tant del bastidor com les de la perifèria descentralitzada s ha decidit a la oficina tècnica elèctrica que és l encarregada del disseny elèctric de les màquines.

Fotografia 2. Esquerra. Bastidor UR1. 18 Slots. Dreta. Font d alimentació PS 407 10A


37 de 625


2.1.2 CPU. SIEMENS S7 414-3DP

El control de les zones de calefacció així com el control de PU a subministrar requereix d un gran número de càlculs en coma flotant i força espai de memòria de programa, per tot això, dintre de la sèrie 400 s ha decidit escollir la CPU 414-3; (6ES7414-3XM05-0AB0). Veure especificacions tècniques a l annex 6.3. CPU 414-3DP. 6ES7 414-3XJ00-0AB0. Dades Tècniques.

Imatge 26. CPU 414-3DP

Aquesta CPU disposa de dos ports de comunicació Profibus. El port X1 és configurable amb per treballar amb dos diferents especificacions de Profibus, MPI o DP mentre que el segon port, X2, només pot treballar com a port de comunicacions Profibus


38 de 625


amb especificació DP. A més d aquestos dos ports de comunicació es pot afegir un tercer port connectant una tarja d expansió al slot per a mòduls d interfície.

2.1.3 Tarja de Comunicacions. CP 441-2.

Per tal d establir l intercanvi de dades amb la xarxa de comunicació superior de la planta de Ford (PVS) i rebre les dades que necessitem per saber les varietats del vidre a instal·lar de les carrosseries que s aproximen a la màquina, hem d afegir una tarja de comunicacions per dotar de connexió RS 232 a la CPU. Per això instal·larem una tarja de comunicacions CP 441 per l intercanvi de dades ràpid per canal sèrie mitjançant connexió punt a punt.

Existeixen dos models de targes de comunicació CP 441. Hem escollit la tarja CP 441-2 per que te una velocitat de transmissió via RS 232 de 115.2 Kbits/s mentre que la velocitat de transmissió de la CP 441-1 és de només 38.4 Kbits/s a més de disposar només d un sol port de

comunicació RS 232. D aquesta manera deixarem l altre port lliure en cas de que algun dia vulguin connectar-hi una impressora.

2.1.4 Targes d Entrades/Sortides.

Donada la localització d alguns elements de la màquina, des de la oficina tècnica elèctrica s ha decidit de dotar al bastidor del PLC amb 128 entrades digitals i 128 sortides digitals. D aquesta manera el PLC tindrà suficients entrades i sortides per connectar-hi tots els elements propers a l armari elèctric a més de complir l especificació del client la qual marca que s ha de deixar com a mínim un 20% d espai de reserva pensant en futures ampliacions o modificacions de la màquina.

Per totes aquestes raons es col·locaran tot seguit de la tarja de comunicació 5 targes de 32 entrades

digitals a 24 V (DI32xDC 24V) i 5 targes de 32 sortides digitals a 24 V protegides fins a un consum màxim de 0.5 A per sortida (DO32xDC24V/0.5A.

Fotografia 3. Tarja de comunicació CP441-2

Fotografia 4. Targes de 32 entrades/sortides


39 de 625


2.1.5 Configuració Hardware del Bastidor del PLC.

Per configurar tots els elements que es connectaran al bastidor del PLC farem servir el software de programació HW Config inclòs amb el paquet de programació Simatic Manager STEP 7 . Aquesta configuració queda tal i com es mostra a la taula següent:

Taula 3. Configuració del bastidor del PLC

A la columna de l esquerra es mostra un número que correspon amb la posició que ocupa el dispositiu connectat al bastidor. Hem deixat la posició 6 buida com a reserva en cas de que algun dia es vulgui connectar una altre carta de comunicació.

2.2 Intercomunicació dels Elements de la Instal·lació.

Aquesta màquina està governada per un autòmat programable S7-400 de Siemens que, a més de controlar una sèrie de targes d entrades i sortides connectades al bastidor, controla un seguit de capçaleres de entrades/sortides del tipus ET200S.

El robot KUKA que hi ha a la instal·lació es programa de manera independent però, donat que necessita del compliment d una sèrie de condicions i moviments per continuar amb el flux del seu propi programa, disposa d una comunicació amb el PLC per l intercanvi de senyals.

La connexió de tots aquest elements es realitza mitjançant un sistema de bus de camp, en aquest cas es farà servir el bus de la casa Siemens, el bus Profibus.

A part d aquest elements existeix una pantalla OP 170 de Siemens com a part de la interfície creada pel diàleg home

màquina. En aquesta pantalla es mostra informació de la màquina, llistats d alarmes, diagnosi d elements, parametritzacions, visualitzacions de les comunicacions entre el PLC i els altres elements de l a instal·lació, així com unes pantalles creades per realitzar moviments manuals i individuals dels elements de la màquina. Aquestes pantalles es poden veure a l apartat 6.2. Captura de les Pantalles del Panell d Operador OP 170. La comunicació entre el PLC i la pantalla es durà a terme mitjançant el port MPI de la CPU.


40 de 625


Externament a la màquina tenim un altre tipus de comunicació amb la xarxa

superior de Ford Otosan anomenada PVS mitjançant una connexió RS232. Amb aquest comunicació el PLC rep la informació de les carrosseries que s aproximen pel transport.

La comunicació entre la CPU i la maleta de programació, que és l ordinador portàtil amb el que es programarà la màquina, es durà a terme mitjançant l adaptador de comunicació sèrie a MPI de la casa Siemens.

2.2.1 Profibus DP.

Aquesta màquina té una sèrie de senyals tant analògics com digitals que han de ser connectats a la CPU per tal de controlar tots els elements de la màquina i fer que faci el treball per al que ha estat dissenyada.

Si haguéssim de connectar totes aquestes senyals directament sobre el bastidor del PLC afegint targes i targes d entrades i sortides digitals i analògiques tindríem una quantitat de cables impossible de connectar a part d augmentar exageradament l espai destinat per al PLC dins de l armari.

Per aquest fet, tot el conjunt de senyals d entrada/sortida que s instal·laran per tota la màquina es connectaran a mode de perifèria descentralitzada mitjançant unes capçaleres concentradores de senyals que son les que realment es comunicaran amb la CPU a través d un sol cable de comunicació, aquest únic cable i el protocol de comunicació establert entre els elements que necessiten un diàleg amb el PLC és el que s anomena bus de camp.

El bus de camp utilitzat en aquesta instal·lació serà el bus Profibus de la casa Siemens perquè és el que ens ha marcat el client en les seves especificacions.

S instal·larà una xarxa de bus Profibus-DP que és una de les especificacions estàndards del protocol Profibus que es basa en una xarxa formada per mestres i esclaus. Aquesta especificació del protocol Profibus, com totes les altres, està basada en una comunicació RS 485. Aquesta xarxa amb especificació DP suporta una velocitat de fins a 12 Mbis/s tot i que inicialment la configurarem a 1,5 Mbits/s que es la velocitat que accepten la majoria d esclaus Profibus, si més endavant fes falta ja estudiarem la possibilitat de pujar aquesta velocitat de comunicació del bus.

Tots el element del bus DP, tant mestres com esclaus, hauran de ser assignats amb una adreça única en tot el bus per poder establir una correcta comunicació entre tots els elements. L adreça més alta configurable en el Profibus-DP es de 126 elements tot i acceptar fins a 128 esclaus entre els dos ports de que disposa la nostra CPU. Per tal de deixar el port X1 lliure per crear una xarxa MPI, connectarem el bus Profibus-DP al port X2 de la CPU. En aquest port es poden connectar fins a un màxim de 96 esclaus DP, si fes falta connectar-hi més afegirem un mòdul de comunicació DP al slot d expansió de que disposa la CPU.

Tenint en comte totes aquestes consideracions passarem a configurar la xarxa de Profibus-DP amb el software de programació HW Config inclòs amb el paquet del SIMATIC Manager STEP 7. En la següent imatge es pot observar com queda la xarxa amb els elements que estan connectats al bus Profibus-DP.


41 de 625


Imatge 27. Configuració de bus Profibus-DP.

A continuació es mostraran un seguit d imatges amb les configuracions dels diferents elements del bus. La configuració del port X2 de la CPU és la següent:

Els paràmetres de la xarxa Profibus-DP són:

Imatge 29. Configuració del bus Profibus-DP

Imatge 28. Configuració del port X2 de la CPU.


42 de 625


Les següents taules són la configuració de cadascun dels esclaus connectats al bus

Profibus-DP:

Taula 4. Configuració esclau Profibus. Adreça 3




43 de 625







44 de 625



Tant el robot com el sistema de visió són ordinadors amb una tarja de comunicació profibus connectada al bus PCI. Indicant l adreça de profibus i el nombre de paraules d entrada/sortida amb que comunicaran n hi ha prou per configurar-les.

El dosificador de PU està format per un regulador DKC 03.3-040-7-FW (Firmware FWA-ECODR3-SMT-01VRS-MS) amb mòdul de comunicació Profibus. Treballa per control de velocitat i la consigna a la que ha de girar el motor es rep en forma d entrades analògiques (0-10V). Aquest senyal analògic té una part que ve del PLC i l altra que ve del robot. Dintre de la configuració del mòdul de funcionament del regulador s ha parametritzat per que sumi internament els dos senyals i que el resultat sigui la velocitat que ha d aconseguir el motor.

El motor utilitzat per aquesta aplicació és un motor de la família MKD d Indramat.

Imatge 30. Motor MKD d'Indramat.


45 de 625


En la següent imatge es mostra el regulador de velocitat DKC d Indramat utilitzat

per controlar el dosificador de PU.

La funció dels diferents connectors de que disposa el regulador és la següent:

1. Connector X1. Alimentació 24Vdc i senyal de preparat.

2. Connector X2. Comunicació sèrie amb un PC.

3. Connector X3. Entrades/sortides analògiques i digitals.

4. Connector X4. Connexió del Resolver del motor.

5. Connector X5. Connexió del circuit entremig del motor i la xarxa.

6. Connector X6. Fre actiu i sonda de temperatura.

7. Connector X7. Mòdul de programació. Paràmetre i firmware.

8. Interfase Profibus.

El mòdul de programació (Firmware) conté els paràmetres relatius a cada aplicació. Depenent del control que vulguem aplicar al regulador haurem d escollir el firmware adequat.

En la següents imatges es mostra el mòdul de programació corresponent a una regulació per velocitat. En aquest mòdul s hi troben els selectors rotatius amb els que configurarem l adreça del regulador dins de la nostra xarxa de Profibus-DP.

X1

X2

X3

X4

8

X5

X6

X7

Imatge 31. Reguldaor DKC 03.3-040-7FW.


46 de 625


Imatge 32. Mòdul de progrmació del regulador Indramat.

2.2.2 Profibus MPI.

Per tal de no sobrecarregar les comunicacions dutes a terme mitjançant el port X2 de la CPU amb el bus de camp Profibus-DP i de no afectar al temps cicle d escaneig de les entrades/sortides de la màquina, connectarem la pantalla de visualització mitjançant una comunicació Profibus-MPI. Aquesta especificació del protocol Profibus només permet la interconnexió d equips mestres a la xarxa, es a dir, serà el bus ideal per mantenir comunicacions amb pantalles d operador, altres PLC s i demés equips mestres que pugui haver a la fàbrica, sense afectar el temps cicle d escaneig d entrades/sortides que es el temps que triga la CPU en avaluar totes les senyals, en el nostre cas, de la xarxa Profibus-DP.

Per a connectar la pantalla de visualització a la CPU mitjançant el bus Profibus-MPI configurarem el port X1 de la CPU i la xarxa MPI tal i com es mostra en les imatges següents:

Imatge 33. Configuració del port X1 de la CPU i del bus Profibus-MPI


47 de 625


Per configurar els elements de la xarxa Profibus-MPI s utilitza el software de

programació NetPro inclòs amb el paquet del SIMATIC Manager STEP 7. Amb aquest programa es configurarà la comunicació MPI així com els elements que estiguin connectats a aquesta xarxa. A més, des de aquest programa es poden configurar totes les possibles comunicacions de la CPU. En la figura següent s observa la configuració de totes les xarxes de comunicació del nostre projecte.

Imatge 34. Configuració de comunicacions amb NetPro.

A la xarxa MPI tindrem la pantalla de visualització i un PC que recollirà en una base de dades tota la informació de les carrosseries que passin per la màquina. Donat que cap dels dos dispositius necessita d una gran velocitat d intercanvi de dades, configurarem la velocitat de la xarxa MPI al valor ajustat per defecte.

Imatge 35. Configuració de la xarxa Profibus-MPI.


48 de 625


Al igual com es defineixen els paràmetres de la xarxa MPI al projecte que després

es carregarà a la CPU, haurem de configurar amb els mateixos paràmetres el programa amb el que transferirem les pantalles del panell d operador. Per configurar el projecte farem servir el software de desenvolupament de SCADA s de SIEMENS ProTool/Pro v6.0 seguint els passos següents:

Imatge 36. Configuració ProTool/Pro. Dispositiu de comunicació.

Imatge 37. Configuració ProTool/Pro. Canal de comunicació amb PLC


49 de 625


2.2.3 Comunicació RS 232.

Per saber quines opcions ha de portar el vidre corresponent a les carrosseries que passen per la màquina, el client ens subministrarà una comunicació RS 232 provinent de la seva xarxa de comunicació superior. Per tal d establir aquesta comunicació configurarem la nostra tarja de comunicació sèrie CP441-2 d aquesta manera:

Imatge 38. Configuració de la tarja CP 441-2.


50 de 625


2.2.4 Comunicació amb la Maleta de Programació (PG).

Per tal de comunicar la CPU amb el PC de programació i poder així transferir el programa i establir una connexió online amb l autòmat per poder així supervisar les operacions del programa, ho farem mitjançant comunicació Profibus-MPI. Utilitzarem un adaptador de connexió sèrie del port COM 1 del ordinador a MPI de la casa Siemens.

Imatge 39. Adaptador PC/MPI

De l ordinador destinat a programar la CPU en direm maleta de programació per la traducció literal de l alemany de com Siemens anomena els ordinadors que tenen preparats per realitzar aquesta comunicació Programm Geräte

Per ajustar la configuració de l adaptador haurem de parametritzar la comunicació mitjançant la eina Ajustar interface PG/PC del SIMATIC Manager STEP 7.

La configuració de l adaptador necessària per establir la comunicació entre la CPU i el PC el la que es mostra a les següents imatges.

Imatge 40. Parametrització de l'adaptador MPI.

Haurem de decidir si volem comunicar-nos amb al PLC via Profibus-DP o bé Profibus-MPI i connectar al port corresponent de la CPU.

S ha de destacar que s han de configurar dos velocitats, la velocitat del bus, tant si és DP com MPI, que es la velocitat de comunicació entre l adaptador i la CPU, com la velocitat de comunicació entre l ordinador i l adaptador. Aquesta última té dos opcions, 19200 Kbits/s o 38400 Kbits/s, haurem de seleccionar a l adaptador la velocitat escollida mitjançant el selector del lateral.


51 de 625


2.3 Programació del PLC.

2.3.1 Siemens STEP 7.

La programació de la CPU es durà a terme amb el software de programació de Siemens STEP 7 S7/M7/C7 v5.3 SP3.

Per realitzar un programa amb el software de Siemens disposem dels següents tipus de blocs:

OB. Blocs d organització. A part de l OB 1, bloc principal que s executa de manera cíclica, la resta son blocs estàndards de Siemens per resoldre estats d excepció o errors.

FB. Blocs de funció. En aquests tipus de blocs és on es generarà el codi del programa. Aquest tipus de bloc pot ser multiinstanciable, es a dir, pot ser cridat diverses vegades al nostre programa per no haver de repetir codi.

FC. Funcions. Igual que els blocs anteriors però aquestos no són multiinstanciables.

DB. Blocs de dades. Blocs destinats a guardar un gran nombre d informació a la memòria del PLC. Aquestos blocs ens ajudaran a estructurar la memòria.

UDT. Tipus de dades. Amb aquestos blocs es poden definir estructures de dades.

VAT. Taules de variables. Aquestos blocs no formen part del programa com a tal, serveixen per crear unes taules amb les variables que es vulgui, d aquesta manera al connectar-nos online amb el PLC podem comprovar ràpidament l estat d un seguit de variables concret.

Utilitzant tots aquestos blocs es crearà un programa per tal de fer que la màquina realitzi la feina desitjada.

2.3.2 Esquema del Programa..

El funcionament de la màquina està format per una sèrie de treballs clarament definits i independents, per això el programa es realitzarà pensant en cadascuna d aquestes zones per separat, tenint en compte que el robot és el nexe d unió entre totes elles. Els diferents processos que realitza la màquina són:

Càrrega, comprovació i introducció de vidres a la màquina.

Descàrrega dels vidres de la taula giratòria.

Aplicació de Primer i purga

Aplicació de PU, purga i neteja.

Rebuig.

Inserció.

A continuació es mostren els diagrames de flux del procés realitzat per cadascuna de les zones de la màquina.


52 de 625


Càrrega, comprovació i introducció de vidres a la màquina. En aquest diagrama

es mostra el procés a realitzar per la màquina des de que l operari carrega un vidre a la taula giratòria fins que aquest és introduït a la màquina.

Diagrama 1. Càrrega, comprovació i introducció de vidres.

Descàrrega dels vidres de la taula giratòria. El robot anirà a la part interior de la taula giratòria per agafar el vidre introduït.

Diagrama 2. Descàrrega de vidres.

Inici

Enviar Nº Programa

al Robot

Obrir Centratge

Presència Vidre Cara Int. & Centratge Tancat

Robot -> PLC Obrir Centratge

NO Presència Cara Interior & NO Robot a Zona Taula

Centratge Obert

PLC -> Robot

Centratge Obert

Inici

Tancar Centratge

Vidre Correcte?

Obrir Centratge

Girar Taula

Alarma

Presència Vidre Cara ext. & Polsador Validació

Centratge Tancat

NO

SI

NO Presència Cara Int. & NO Robot a Zona Taula

Centratge Obert

Taula Girada


53 de 625


Aplicació de Primer i purga. Aquest serà el procés d aplicació de Primer sobre el

vidre i per purgar la boqueta d aplicació quan fa un cert temps que no s aplica Primer impedint que el material es pugui eixugar fent que la aplicació quedi malament.

Diagrama 3. Esquerra. Aplicació de Primer. Dreta. Purga de Primer.

Inici

Agitador OFF

Primer OK?

Alarma

Robot a zona Primer

Ampolla Vertical

NO

SI

Robot -> PLC Obrir Boqueta

NO Robot a zona Primer

Agitador ON

Comprovar Primer

PLC -> Robot Permís Zona

Reset

Obrir Boqueta

PLC -> Robot

Oberta

Robot -> PLC Tancar Boqueta

Tancar Boq. PLC -> Robot

Tancada

Primer OK?

Alarma

NO

SI

Comprovar Primer


Vidre a Rebuig?

NO

SI

PLC -> Robot Aplicar PU

PLC -> Robot Rebutjar


Inici

Agitador OFF

Petició de purga & NO Robot en Zona

Ampolla Vertical

Baixar estació Primer

Estació a baix

Obrir Boqueta t =5 s

Pujar estació

Estació a dalt

Agitador ON

NO Ampolla Vertical


54 de 625


Aplicació de PU, purga i neteja. A més del procés d aplicació de PU sobre el

vidre, en aquesta zona de la màquina també tenen lloc els processos de neteja i purga del sistema d aplicació.

Diagrama 4. Aplicació de PU

Inici

PLC -> Robot

Permís Zona

Prepressió

OK? Alarma

7è Eix a dalt Sistema PU OK NO Netejant NO Putgant

Robot > PLC Petició de Prepressió

NO

SI

Robot -> PLC Obrir Boqueta

Girar Motor Dosificador

PLC -> Robot Prepressió OK

Reset

Obrir Boqueta

Boqueta Oberta

PLC -> Robot

Oberta Dosificar

PU OK?

Alarma

NO

SI

Tancar i Parar Dosificació

Robot -> PLC Tancar Boqueta

Vidre a Rebuig?

NO

SI

PLC -> Robot a Inserció PLC -> Robot

a Rebutjar


&

Alarma

Reset

Time OUT

Alarma

Reset

Sobrepressió

Neteja

Neteja OK


55 de 625


Tant la neteja com la purga del sistema d aplicació de PU són dos processos que es

poden executar assíncronament respecte de tots els altres moviments que pugui estar duent a terme la màquina. Només es tindrà en compte que no s estiguin produint treballs a la zona d aplicació de PU.

Els diagrames de flux corresponents a la neteja i purga del sistema d aplicació de PU són els que es mostren a continuació:

Diagrama 5. Esquerra. Neteja boqueta de PU. Dreta. Purga de PU

Inici

Estació Neteja a Neteja

Petició de Neteja NO Purgant NO Aplicant NO Robot en Zona

Carro en Posició de Neteja

Baixar Braç 7è Eix

Braç 7è Eix a Baix

Tancar Clampes de

Neteja

Clampes tancades

Pujar Braç 7è Eix

Braç 7è Eix a dalt

&

Obrir Clampes de

Neteja

Clampes Obertes

Girar Motor Paper

Paper net sobre l estació

Parar Motor Paper

1

Inici

Estació Neteja a Purga

Petició de Purga NO Netejant NO Aplicacant NO Robot en Zona

Carro en Posició de Purga

Baixar Braç 7è Eix

Braç 7è Eix a Baix

Obrir Boueta

Oberta

Girar Motor Dosificador

Purga acabada

&

Para Motor i Tancar Boqueta

Tancada

Pujar Braç 7è Eix

Braç 7è Eix a dalt

Estació Neteja a Neteja

Carro a Posició de Neteja

Netejar Boqueta

1


56 de 625


Rebuig del vidre. Després de cada procés el robot torna a un punt comú des del

que té programats tots els camins per poder anar a qualsevol zona de la màquina. Si es memoritza que el vidre que hi ha actualment a la garra del robot ha de ser rebutjat, ja sigui per un fallo produït durant l aplicació de Primer o un error en l aplicació de PU i l operari així ho creu convenient o bé per què s ha polsat el polsador del panell d operador de l estació de càrrega per qualsevol raó, quan el robot arribi al punt comú anirà dret a rebutjar el vidre.

En qualsevol dels casos sempre es deixa a decisió de l operari el fet d enviar el vidre a rebuig o no, però s haurà de tenir en compte que si el vidre corresponent a la carrosseria que està actualment a la màquina és rebutjat, s haurà de rebutjar igualment la carrosseria si ja s havia carregat el vidre per a la següent carrosseria.

Per tal de dur a terme el rebuig del vidre s haurà de seguir el procés següent:

Diagrama 6. Rebuig del vidre.

Inici

Carro Rebuig a càrrega.

Vidre a Rebuig & NO Robot zona rebuig

Carro en Posició de càrrega

PLC -> Robot

Permís Zona

Presència al carro

Activació buits

Buit aconseguit

PLC -> Robot

Buits OK

NO Robot en zona

Carro Rebuig a descàrrega

Carro a descàrrega NO Prèsencia Polsador validació

Carro Rebuig a espera

Carro en posició d espera

&


57 de 625


Inserció. Si tot ha anat bé, arribats a aquest punt només resta col·locar el vidre a la

carrosseria. Per fer-ho es seguiran aquest passos:

Diagrama 7. Inserció.

2.3.3 Estructura del Programa.

La programació de la màquina s ha dut a terme segons la següent estructura de crides a blocs, on es programa la part de la màquina desitjada.

En el següent diagrama es pot observar l estructura de crides realitzades al bloc d organització OB1. Aquest és el bloc principal, és el bloc que executarà la CPU quan es trobi en estat de RUN de manera cíclica. Serà aquí per tant on cridarem els diferents blocs programats per controlar totes les parts de la màquina.

En aquest bloc també es programaran d altres crides a blocs estàndards de la programació amb SIEMENS com blocs OB d exepció.

Inici

Activar Visió Artificial

Carrosseria en posició

PLC -> Robot

Inserció

NO Robot a zona inserció

Expulsar carrosseria

NO Carrosseria en posició

Mesura OK?

Alarma

NO

SI

Torna a mesurar?

NO

SI

PLC -> Robot a Rebutjar


58 de 625


Diagrama 8. Estructura del Bloc OB1

FC11. Control de les Llums. En aquest bloc estan programades de marera individual totes les llums de la màquina excepte les que pertanyen a zones estàndards com poden ser les del pupitre de la doble bomba.

FC12. Gestió de totes les alarmes que es poden generar en cadascun dels elements de la màquina.

OB1

FB60 Robot

FB80 ISRA Vision

System

FB100 Control PU

FC11 Llums

FC12 Alarmes

FC15 OP170

Panell OPerador

FC18 General

FC30 Taula Giratòria

FC35 Bloqueig Taula

FC40 Cara 1 Taula

FC50 Cara 2 Taula

FC72 Estació Neteja

FC90 Braç 7è Eix

FC95 Posició Primer

FC96 Agitació Primer

FB111 Calefacció

FB112 Calefacció Aplicació

FC150 Comunicació amb

Transport

FC140 Comunicació amb

Bar Code Reader

FB20 Profibus

Diagnostic

FC55 Estació Rebuig

FC160 Tipus de Vidre

FB210 Comunicació amb

PVS

FB65 Vuits a la Garra


59 de 625


FC15. Comunicació amb el panell d operador OP170. En aquest bloc s agruparan totes les senyals que enviarà el PLC a la pantalla.

FC18. Control general de la instal·lació i modes d operació. En aquest bloc es programen totes aquelles senyals generals de la instal·lació així com les condicions necessàries pels diferents modes de funcionament. Per tal de programar els polsadors d emergència de la màquina es cridarà la funció FB84, que gestiona fins a 8 emergències completament (polsador, reset i llum). Tant mateix, pel control de les seguretats elèctriques, la funció FB85 realitza la gestió de 8 proteccions elèctriques.

Diagrama 9. Bloc FB84. Emergències

Diagrama 10. Bloc FB85. Seguretats elèctriques.

FB20. Diagnosi dels esclaus de Profibus. Cada 0,5 s es comprova l estat d un dels esclaus profibus mitjançant la SFC estàndard de SIEMENS.

FC30. Control del cilindro encarregat del gir de la taula.

FB85 Seguretats Elèctriques

IN_1 Screen_1 IN_2 Screen_1 IN_3 Screen_1 IN_4 Screen_1 IN_5 Screen_1 IN_6 Screen_1 IN_7 Screen_1 IN_8 Screen_1 Before_OK NoK Reset OK

FB84 Emergències

Stop_1 Bit_Screen_1 Reset_1 Lamp_Stop_1 Stop_2 Lamp_Reset_1 Reset_2 Bit_Screen_2 Stop_3 Lamp_Stop_2 Reset_3 Lamp_Reset_2 Stop_4 Bit_Screen_3 Reset_4 Lamp_Stop_3 Stop_5 Lamp_Reset_3 Reset_5 Bit_Screen_4 Stop_6 Lamp_Stop_4 Reset_6 Lamp_Reset_4 Stop_7 Bit_Screen_5 Reset_7 Lamp_Stop_5 Stop_8 Lamp_Reset_5 Reset_8 Bit_Screen_6 Pilz_General Lamp_Stop_6 Anterior_OK Lamp_Reset_6 Reset_General Bit_Screen_7 Lamp_Test Lamp_Stop_7 Blink Lamp_Reset_7

Bit_Screen_8 Lamp_Stop_8

Lamp_Reset_8 NoK

OK


60 de 625


FC35. Control dels cilindres que bloquegen la taula.

FC40. Control de tots els treballs a realitzar a la cara 1 de la taula. Tant la comprovació del vidre carregat així com la crida a la funcions dels moviments d aquesta cara. En aquest cas només hi ha el moviment del centratge horitzontal programat a la FC41.

FC50. Control de tots els treballs a realitzar a la cara 2 de la taula. Tant la comprovació del vidre carregat així com la crida a la funcions dels moviments d aquesta cara. En aquest cas només hi ha el moviment del centratge horitzontal programat a la FC51.

FC55. Control del motor de la estació de rebuig.

FB60. Control i comunicació amb el Robot. A més de totes els senyals necessaris per la comunicació específica d aquesta màquina, cridarem la funció per la part de comunicació estàndard de robots KUKA FB180.

Diagrama 11. FB180. Comunicació estàndard amb Robot KUKA.

FB65. Control dels vuits de la garra del robot. Per controlar cada circuit de buit es cridarà la funció FB195.

Diagrama 12. FB191. Control de circuits de buit.

FC72. Control de la estació de Neteja. El control dels diferents moviments de l estació de neteja està en aquesta FC per similitud amb programes d altres

FB191 Vacuum Control

AUTO LAMPVACUUM HAND LAMPBLOWN A_DOVACUUM VALVEVACUUM A_DOBLOW VALVEBLOWN H_DOVACUUM FAULTWORD H_DOBLOW PRESENCE VACUUMOK CYCLE LAMPBLINK LAMPTEST TIMEVACUUM TIMEBLOWN VALVECFG

FB180 Robot KUKA

T1 I_O_ACT T2 MOVE_ENABLE AUT DRIVES_OFF EXTERN DRIVES_ON I_O_ACTCONF CONF_MESS ALARM_STOP EXT_START USER_SAF PGNO_OUT PERI_REDY PGNO_PARITY STOPMESS PGNO_VALID PRO_ACT ON_PATH PGNO_REQ PGNO_IN APPL_RUN IN_HOME PGNO_TIMER


61 de 625


màquines. Dintre d aquest FC hi ha les crides a cada funció de control de cada moviment per separat.

1. FC70. Cilindre Obrir/Tancar.

2. FC71. Motor de Paper.

3. FC73. Moviment Horitzontal (Neteja-Purga).

4. FC74. Moviment Vertical.

FB80. Control i comunicació amb el Sistema de Visió Artificial ISRA. Al igual que amb el robo, la part de comunicació estàndard amb el sistema de visió es realitza amb la crida FB195.

Diagrama 13. FB195 . Comunicació estàndard amb ISRA.

FC90. Funció de control de posició del braç d aplicació de PU.

FC95. Funció de control de posició del braç d aplicació de Primer.

FC96. Funció de control del moviment d agitació de l ampolla de Primer.

FB100. Control d aplicacions. En aquesta funció es realitzen totes les crides necessàries per controlar l aplicació de Primer i PU. Es realitzaran les crides necessàries de les funcions descrites a continuació:

FB195 ISRA KONTROLLE

AUTO SPS_ISRA_1 KONTROLLE SPS_ISRA_2 START SPS_ISRA_3_4 RESET SPS_ROBBY_X PREGRAMM_NR SPS_ROBBY_Y WAGEN SPS_ROBBY_Z STROBE_TIMER SPS_ROBBY_A START_TIMER SPS_ROBBY_B ISRA_SPS_1 SPS_ROBBY_C ISRA_SPS_2 MESSEN_AKTIV ISRA_SPS_X MESSEN_IO ISRA_SPS_Y ISRA_AUO_IO ISRA_SPS_Z FEHLER ISRA_SPS_A FEHLER_WORT ISRA_SPS_B ISRA_SPS_C


62 de 625


Diagrama 14. FB101. Control d una bomba.

Diagrama 15. FB102. Control d un dosificador

FB102 Control d una Dosificador

Marcha DrvON Reset DrvLib Purga Embrague DLleno DosStart DMedio VUnimoll DVacio VLlenado BoqAbierta PetLlenado VLlenAbierta PrepAct RStart PrepOK RPrep DosPre REmbrague BitFallo ROK PrepMax SinMat PrepMin PresDos SalVisu SondDosOK SalAnalog PresBoq SalBus SondBoqOK PFallo Ciclo PEstado TransOK VarOK BombPrep PrepProg TolProg VelProg VelPur TLlenado ParReal ParMax

FB101 Control d una Bomba

OtraBombaACtiva Arriba OtraBombaPReparada Abajo Manu Motor Auto Act Subir L_Motor Stop L_Arriba Bajar L_Stop MotOn L_Abajo PreVacia L_Preparada Vacia Baliza_Prep Aire Baliza_Activa Soplado Baliza_Vacia Ptei1 Peti2 CalOk Ciclo TLamp


63 de 625


Diagrama 16. FB103. Control de material

Diagrama 17. FB104. Control de Primer

FB111. En aquesta funció es resumeix l estat de totes els elements de calefacció agrupats en les diferents zones de la màquina.

FB112. En aquesta funció es realitza el control de cadascun dels elements de calefacció cridant la funció FB 110 tantes vegades con elements de calefacció hi ha instal·lats a la màquina.

FB104 Control de Primerl

Sin_Primer PrimerOK Auto PrimerON Manu AgitIncl PurDir AitRep PurAuto PFallo PresOK PrimerAbajo RobStart PrimerArriba RobOK AplicacionNoK RobFZona PurgeOK Ciclo Making_Robot_Purge TMov TPur Detector DetPrimerArriba DetPrimerAbajo BidonVacio Robot_En_Home Robot_Peti_Purga ResetFallos Robot_continue

FB103

Control de material Reset CantAct01 SelMat CantAct02 SelCtrl CantAct RHome MaxProg Purga MinProg DLleno CantOK01 AbrBoq CantOK02 DrvOKLib TransOK Ciclo PFallos ConsVel Contador CantProg TolProg SinMat SinCrtl


64 de 625


Diagrama 18. FB110. Control d'una zona de Calefacció.

FC140. En aquesta funció està programada la comunicació via RS232 amb el Lector de Codi de Barres.

FC150. En aquesta funció està programada la comunicació punt a punt amb el transport de vehicles.

FBC210. En aquest funció està programada la comunicació via Ethernet amb els sistema central PVS.

2.4 Programació de la Pantalla.

2.4.1 Siemens ProTool/Pro.

Per programar la pantalla col·locada al panell d operador principal necessitarem el programa ProTool/Pro de SIEMENS. Aquest programa no està inclòs amb el paquet SIMATIC STEP 7.

La pantalla utilitzada com a diàleg home-màquina en aquest projecte es la OP 170 per especificació del client.

Depenent de la pantalla seleccionada pel projecte, el ProTool mostra una sèrie d opcions i eines. Tot i ser una de les pantalles de més baixa gama, s hauran de configurar els següents camps:

FB110 Control d una zona de Calefacció

Marcha Conect SelON ReleEst Reset RelePor Ciclo TempOK PT100 Fallo PresTemp Temper TolSup TempMax TolInf TempMin Kp PFallo Ki Kd


65 de 625


Imatge 41. Pantalla principal ProTool/Pro.

Imatges: aquí és on es dibuixen les diferents pantalles que apareixeran al panell

Avisos: on es configuraran les alarmes i avisos de sistema.

Receptes: si fes falta per la producció, aquí és on es definirien les receptes.

Alertes: Avisadors horaris.

Variables: Definició de totes les variables de comunicació amb el PLC.

Variables multiplexades: Variables que apunten a una direcció del PLC depenent del valor d una altre variable.

Corbes: En aquest apartat es definirien si calgués les variables que necessitéssim graficar.

Gràfics: Imatges importades d altres programes (.bmp, .jpg ...)

Llistat de símbols: Aquí es guardaran llistats de textos que han de canviar depenent del valor d una variable.

Controls: Aquí es defineix la comunicació amb el PLC.

Punters d àrea. Aquí es poden definir punters a zones de blocs de dades (DB) en el nostre cas hem creat un punter que apunta a la DB12, per assignar el valor de les alarmes.


66 de 625


2.4.2 Estructura de les Pantalles.

La estructura de les pantalles creades es la que es mostra en el següent diagrama:

Diagrama 19. Estructura de les pantalles del panell d'operador.

Presentació

Menú Principal

Diagnosi

Parades d emergència

Tèrmics i

guarda motors

(2) Tèrmics i

guarda motors

Seguretats

Profibus

Moviments

Gir de la Taula

Centratge Cara 1

Centratge Cara 2

Neteja

Rebuig

Primer

Buits de la Garra

Paràmetres

Temperatura

Material

Prepressió

Transport

Neteja

BCR/PVS

Zona 1

Zona 2

Zona 3

Transport -> PLC

PLC -> Transport

Bar Code Reader

PVS

Purgar

Robot

Robot a Manteniment

Entrades PLC->Robot

Sortides Robot->PLC

(2) Entrades PLC->Robot

(2) Sortides Robot->PLC

Visió Artificial

Alarmes

(2) Diagnosi Temperatura

Dosificador

Doble Bomba

Temperatura Bomba A

Temperatura Bomba A

(2) Seguretats

(2) Neteja

PVS Data 1 i 2

(3) Sortides Robot->PLC


67 de 625


2.5 Programació del Robot.

2.5.1 KUKA Software de Programació.

El software de programació de KUKA, necessari per programar el robot, ve instal·lat a l ordinador que hi ha dintre de l armari de robot.

Un robot no és res més que 6 eixos de ferro moguts cadascun pel seu corresponent servomotor i tots ells controlats per un programa instal·lat a l ordinador. En el nostre cas se l hi ha afegit un 7è eix al robot que serà extern al cos del propi robot i que ens servirà per programar la velocitat i el sentit de gir de la boqueta d aplicació des del propi software del robot. Eliminant així la comunicació que seria necessària per indicar al PLC que ha de girar la boqueta cada cop que el robot aproxima una de les cantonades del vidre tot seguint l aplicació.

A part de configurar la corresponent comunicació amb el PLC, via profibus en el nostre cas, el software ens permet crear una sèrie de programes que contindran els punts que ha de recórrer el robot així com les entrades que ha de consultar i les sortides que ha d actuar. Aquestos programes podran ser cridats en qualsevol moment i des de qualsevol programa, permeten així programar seguint un anàlisi descendent.

A l hora de realitzar un moviment, el software de programació calcula el moviment que ha de realitzar cada motor per anar del punt on es troba al següent de la manera més ràpida i movent el mínim el eixos. Per tal de fer que el robot descrigui una trajectòria coneguda en cada cicle programarem els punts entremitjos necessaris per estar segurs de que el robot descriu la trajectòria adequada.

Per tal de separar al màxim les zones de treball de la màquina i independitzar-les al màxim, s ha programat el robot per què parteixi i acabi cadascuna de les rutines al mateix punt, que anomenarem punt comú. D aquest manera aconseguim que el robot pugui anar a l aplicació de PU directament de la taula de centratge, o a rebuig si s escau, o be a rebuig directament des del primer sense passar pel PU.

2.5.2 Esquema del programa.

La programació del robot constarà d un programa principal que cridarà les subrutines corresponents quan sigui necessari.

Diagrama 20. Estructura de programa del robot.

Recollida de la taula giratòria

Programa Principal

Des/Activació del Buits de la Garra

Aplicació de Primer

Aplicació de PU

Rebuig Des/Activació del Buits de la Garra

Inserció Des/Activació del Buits de la Garra


68 de 625


2.5.3 Estructura del Programa.

Diagrama 21. Cicle de treball del robot.

Inici

Recollir vidre de

la taula

Nº de Programa <> 0

Avançar a posició de recollida

Rebutjar? SI

NO

Permís zona de la taula

Posició aconseguida & Presència de Vidre

Activar circuits de buits

Buit aconseguit

Robot -> PLC Obrir centratge

PLC -> Robot Centratge Obert

Anar a punt comú

Avançar a aplicació Primer

Permís zona Primer

Aplicar Primer

Boqueta Oberta

Anar a punt comú

Aplicació acabada

Rebutjar? SI

NO

Avançar a aplicació de PU

Permís zona PU

Avançar a aplicació de PU

Prepressió OK

Aplicar PU

Boqueta Oberta

Anar a punt comú

Aplicació acabada

Rebutjar? SI

NO

Avançar a carro de rebuig

Desactivar Buits

PLC -> Robot Buits de rebuig OK

Tornar a Home

NO Buits aconseguits

Avançar a punt d inserció

Afegir Offsets a la posició final

Mesura OK

Tornar a Home

Temps d espera

Carro en posició

Home Position

Home Position


69 de 625

Capítol: Plànols.

3 Plànols.

3.1 Plànols de la Instal·lació.

Plànol 1. Lay-out de la instal·lació


70 de 625

Capítol: Plànols.

3.2 Fotos i Imatges de la Instal·lació.

3.2.1 Robot i Garra.

La manipulació del vidre durant tot el procés, des de que es recull de la estació de càrrega fins a que és inserit a la carrosseria, es du a terme amb un manipulador, anomenat garra o aranya, instal·lat al 6è eix del robot tal i com es mostra a la Imatge 42.

Imatge 42. Robot amb l aranya de manipulació dels vidres.

Imatge 43. Detall de l útil del robot (aranya) per manipular els vidres.


71 de 625

Capítol: Plànols.

Fotografia 5. Detall de la garra del robot.

3.2.2 Estació de Càrrega. Taula Giratòria.

L operari dipositarà el vidre a l estació de càrrega per a que la màquina el tracti i l insereixi automàticament a la carrosseria.

Imatge 44. Estació de càrrega. Taula giratòria.


72 de 625

Capítol: Plànols.

Imatge 45 Detall del centratje del vidre a l estació de càrrega.

Fotografia 6. Taula giratòria de l estació de càrrega.


73 de 625

Capítol: Plànols.

3.2.3 Estació d Apliació de Primer.

El robot es dirigirà a l estació de Primer per aplicar aquest producte al vidre. Aquesta estació té dos posicions, posició de purga (a l esquerra) i posició d aplicació (a la dreta).

Imatge 46. Estació d aplicació del Primer.


74 de 625

Capítol: Plànols.

Fotografia 7. Sistema d aplicació de Primer.

Fotografia 8. Detall del moviment oscil·lant de l ampolla del Primer


75 de 625

Capítol: Plànols.

3.2.4 Estació d Apliació de PU

Arribats a aquesta punt el robot es dirigirà al 7è eix (o estació d aplicació de PU) per aplicar el producte adhesiu al vidre

Imatge 47.Estació d aplicació de cola (PU).


76 de 625

Capítol: Plànols.

Fotografia 9: Capçal d aplicació i 7è eix del robot.

Fotografia 10. Caixa de calefaccions.


77 de 625

Capítol: Plànols.

Fotografia 11. Estació d aplicació de la cola (PU)

3.2.5 Carro de la Estació de Rebuig

Fotografia 12. Estació de rebuig de vidres.


78 de 625

Capítol: Plànols.

3.2.6 Estació de Neteja i Purga.

Fotografia 13. Estació de neteja del capçal d aplicació.

3.2.7 Estació d Inserció del Vidre.

Fotografia 14. Estació d'Inserció del Vidre


79 de 625

Capítol: Plànols.

Imatge 48. Estructura per les càmares de visió artificial


80 de 625

Capítol: Pressupost.

4 Pressupost.

4.1 Quadre de preus.

4.1.1 Disseny.

Pos Descripció Hores Preu/Hora

Preu/Total 001 Disseny d automatització 120 h

35,00

4.200,00

002 Documentació 80 h

30,00

2.400,00

TOTAL

6.600,00

Taula 12. Pressupost del disseny

4.1.2 Programació Off-Line.


Preu/Total 001 Taula giratòria amb centratges horitzontals 15 h

35,00

525,00

002 Estació d aplicació de Primer amb moviment d elevació

15 h

35,00

525,00

003 Doble Bomba 200 l Calefactada 15 h

35,00

525,00

004 Dosificador i capçal d aplicació de PU calefactats

15 h

35,00

525,00

005 Sistema de conduccions de PU calefactats 15 h

35,00

525,00

006 Estació d aplicació de PU 5 h

35,00

175,00

007 Estació de neteja de paper amb bidó de purga

10 h

35,00

350,00

008 Estació de rebuig 15 h

35,00

525,00

009 Comunicació amb sistema de visió artificial (ISRA)

10 h

35,00

350,00

010 Comunicació amb senyals del transport 10 h

35,00

350,00

011 Comunicació amb PVS 20 h

35,00

700,00

012 Armari elèctric de control amb PLC 30 h

35,00

1.050,00

013 Configuració de bus de camp 20 h

35,00

700,00

014 Programació de Robot 150 h

35,00

5.250,00

015 Programació de panell d operador OP170 100 h

35,00

3.500,00

TOTAL

15.575,00

Taula 13. Pressupost de la programació

4.1.3 Instal·lació.


Preu/Total 001 Desplaçament i estància 200 h

14,00

2.800,00

002 Muntatge i arrancada 500 h

35,00

17.500,00

TOTAL

20.300,00

Taula 14. Pressupost de la instal·lació.


81 de 625

Capítol: Pressupost.

4.1.4 Opcions.


Preu/Total

001 Assistència tècnica. 80

35,00

2.800,00

002 Curs d utilització 40

35,00

1.400,00

TOTAL

4.200,00

Taula 15. Pressupost de les opcions.

4.2 Resum del Pressupost.

Pos Descripció Preu 001 Disseny 6.600,00

002 Programació Off-Line 15.575,00

003 Instal·lació 20.300,00

004 Opcions 4.200,00

TOTAL

46.675,00

Taula 16. Resum del pressupost.


82 de 625

Capítol: Plec de Condicions.

5 Plec de Condicions.

5.1 Condicions Generals.

5.1.1 Relació de Normes i Reglaments a Utilitzar.

Les normes a seguir en els diferents processos de la comanda, des de el disseny fins la posada en producció seran les fixades pel client. En el cas de que una situació, objecte o procediment no estigui especificat dins de les normatives, serà dut a terme aplicant la corresponent normativa de la unió europea que estigui vigent en el moment de realitzar el treball en qüestió.

En el cas dels treballs de muntatge i ajust de la màquina, les normatives i reglaments a seguir seran els mes restrictius, entre els del client i el proveïdor, en l àmbit de la seguretat dels treballadors i conjunt de tot el personal que tingui contacte amb qualsevol part del subministrament.

5.1.2 Terminis i dates d Execució.

Al principi del projecte es reuniran ambdós parts per decidir els terminis d execució de cadascuna de les fases del projecte. Les dates de inici de treballs en planta del client així com la de posada en producció, seran fixades pel client seguint el seu calendari d activitats internes.

Amb aquesta reunió s hauran de decidir els terminis i dates següents:

a. Aprovació del disseny.

b. Revisió del muntatge.

c. Acceptació de la màquina.

d. Embalatge i transport de la màquina.

e. Muntatge de la màquina al destí final.

f. Posada en producció.

g. Acceptació final.

Aquests terminis es veuran afectats en la mesura de la valoració que es faci de les possibles modificacions que pugui introduir el client durant el procés de fabricació i posada en producció de la màquina. Si qualsevol d aquest terminis es veu afectat per causes alienes al client es procedirà a realitzar un estudi per tal de decidir l aplicació de possibles multes.

5.1.3 Garantia.

Excepte indicacions contraries especificades a la comanda, la data d inici de la garantia correspon a la data d acceptació de l acord tècnic de posada en fase de producció.

La durada de la garantia i les condicions particulars (garantia de certs òrgans, terminis d intervenció, etc.) consten especificades a la comanda.


83 de 625


En cas de que es comprovi una degradació de les prestacions de certs òrgans o

d elements de la màquina durant el transcurs del període de garantia, i si aquesta degradació és de la responsabilitat del proveïdor, aquest procedirà, pel seu compte, a les modificacions necessàries, dintre del termini sol·licitat pel client, i tot sense introduir pertorbacions a la producció.

La modificació introduïda pel proveïdor únicament es podrà efectuar durant el subministrament, excepte si es respecte les condicions següents:

h. Verificació per part del client de la memòria de càlcul

i. El proveïdor prorroga la garantia de sis mesos per l element considerat.

Si al finalitzar la intervenció no s han aconseguit les prestacions requerides, la responsabilitat del proveïdor es veurà compromesa i les multes corresponents li podrien ser aplicades.

Si durant el període de garantia s ha de procedir al canvi d un element de la màquina de forma urgent, donat que pertorba la producció, el client podrà actuar en la màquina i posar en coneixement del proveïdor aquest fet per telefax.

Els costos del intervenció seran facturats al proveïdor.

5.1.4 Assistència Tècnica.

L assistència tècnica opcional, arribat el cas, podrà ser sol·licitada al proveïdor després de l acord tècnic de posada en fase de producció

L import horari de l assistència tècnica es determinarà a la comanda, per una jornada, una setmana o un més de producció. El personal d assistència tècnica serà un personal qualificat que hagi participat en el desenvolupament i ajust del subministrament.

En cas de que sigui evidenciada una carència, insuficiència d ajust o defecte de disseny del subministrament, el responsable de l operació aturarà l assistència tècnica fins el moment en que el proveïdor hagi introduït les correccions necessàries.

5.1.5 Modificacions.

Es poden introduir modificacions en els subministraments durant les fases de disseny, d execució o de posada en producció segons les següents directrius

a. Modificacions derivades de les evolucions del plec de condicions. Segons l estat d avanç dels estudis i de l execució, aquestes modificacions poden exercir certa influència respecte els preus i els terminis. El proveïdor indica la seva incidència sobre la data d entrega i el pressupost detallat amb l objectiu de permetre al responsable de l operació donar o rebutjar la seva conformitat. S examinaran conjuntament i de mutu acord aquests detalls amb l objectiu de trobar les solucions millor adaptades. En cas de que sigui necessari, les modificacions donaran lloc a la redacció d un complement de la comanda.

b. Les modificacions relatives a la falta de respecte del plec de condicions estaran totalment a càrrec del proveïdor i no hauran d exercir cap influència respecte als terminis de lliurament.


84 de 625


5.2 Condicions Tècniques.

5.2.1 Materials.

Els materials a utilitzar en el muntatge de la màquina estaran especificats en els llistats de materials preferits pel client subministrat abans de realitzar el disseny. En el cas de que qualsevol d aquest materials no compleixi les totes les normatives de seguretat, el client serà notificat d aquest fet i del material emprat com a substitució.

El proveïdor es reservarà el dret d utilitzar els materials que desitgi per aquelles parts de la màquina que s hagin especificat com a part estàndard del producte en la fase inicial del projecte.

5.2.2 Condicions Tècniques d Execució.

En el cas de l execució tècnica de la màquina tant el client com el proveïdor estan obligats a respectar la categoria de seguretat que marca la normativa. En el cas d una instal·lació robotitzada amb moviments d elements amb més de 1 m per minut la instal·lació haurà de certificar una categoria de seguretat del tipus 4.

Per aconseguir aquesta categoria les seguretats estaran connectades a relés amb certificació de seguretat configurats a doble canal. Aquests relés seran els encarregats de tallar l alimentació dels elements susceptibles de moure s en el cas de que un operari pugui estar en situació de perill.

La resta de condicions tècniques aplicades quedaran a decisió del proveïdor excepte en aquelles que així ho indiqui el client durant la fase de disseny de la màquina.

6. ANNEXES

Aquesta part del projecte es pot consultar al fons bibliogràficdel DEEEA.

Demanant el CD als tècnics del DEEEA


625 de 625

Capítol: Bibliografia.

7 Bibliografia.

SIMATIC S7-400 Automation System, CPU. Specifications. Manual. Editorial SIEMENS. Ref A5E00850746-02

SIMATIC PC Adapter, TS Adapter. Quick Reference Guide. Editorial SIEMENS. Ref A5E00078070-02

SIMATIC CP 441 Getting Started Guide. Editorial SIEMENS. Ref C79000-Z7076-C441

Catálogo ST70 SIMATIC. Editorial SIEMENS. Ref. E86060-K4670-A111-A9-7800

ECODRIVE 03, Drive for General Automation. Edición Rexroth Indramat.

New Automatització amb PLC duna cèl·lula dinserció automàtica de...

Documents

Transcript of New Automatització amb PLC duna cèl·lula dinserció automàtica de...