prelimina res

MODERNIZACIÓN DEL SISTEMA ELÉCTRICO DE CONTROL DE LA COMPACTADORA DE VIRUTAS DE ALUMINIO, UBICADA EN LA

PLANTA DE LAMINACIÓN DE CVG ALCASA

AUTOR: Br. María de los A. Lozada

Ciudad Guayana, Julio de 2007

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA“ANTONIO JOSÉ DE SUCRE”

VICE- RECTORADO PUERTO ORDAZDEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

MODERNIZACIÓN DEL SISTEMA ELÉCTRICO DE CONTROL DE LA COMPACTADORA DE VIRUTAS DE ALUMINIO, UBICADA EN LA

PLANTA DE LAMINACIÓN DE CVG ALCASA

LOZADA L., Maria de los ÁngelesModernización del Sistema Eléctrico de Control de la Compactadora de Virutas de Aluminio, ubicada en la Planta de Laminación de CVG ALCASAPlanta de Laminación, 2007.142 págs.Trabajo de GradoUniversidad Nacional Experimental Politécnica “Antonio José de Sucre”. Vicerrectorado Puerto Ordaz. Departamento de Ingeniería Eléctrica.

Tutor Académico: Ing. Euclides LyonTutor Industrial: Ing. Rodríguez

Referencias Bibliográficas: pág. 145

Trabajo de Investigación que se presenta para cumplir como requisito para aprobación de la Tesis de Grado a fin de obtener el Titulo de Ingeniero Electricista en la UNEXPO, Vice-Rectorado Puerto Ordaz.

Ing. Euclides LyonTutor Académico

Ing. Luis RodríguezTutor Industrial

Br. Lozada, Maria de los A.

Ciudad Guayana, Julio de 2007

MODERNIZACIÓN DEL SISTEMA ELÉCTRICO DE CONTROL DE LA COMPACTADORA DE VIRUTAS DE ALUMINIO, UBICADA EN LA PLANTA

DE LAMINACIÓN DE CVG ALCASA

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA“ANTONIO JOSÉ DE SUCRE”

VICE- RECTORADO PUERTO ORDAZDEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

TRABAJO DE GRADO

AGRADECIMIENTOS

A Dios porque cada día me muestra su fidelidad e inmenso amor y porque

este trabajo no hubiese podido realizarse sin su mano poderosa.

A mis padres, Miriam de Lozada y Yony Lozada, porque a lo largo de toda mi

vida me han apoyado y brindado ante todo mucho amor, por ser mis mejores

amigos, por comprenderme y siempre estar allí conmigo, de cerca y de lejos,

son los mejores padres del mundo.

A mi hermanita María Andreina, gracias por darme ánimos y apoyo justo

cuando siento que nadie me entiende, que Dios te bendiga y siempre seas

tan especial.

Al pastor Gustavo Moros, quien en el momento indicado dijo sabias palabras

que fueron el impuso definitivo en regresar a Puerto Ordaz y continuar con mi

carrera.

A mis tutores Euclides Lyon y Luis Rodríguez por brindarme su apoyo y

conocimientos en el desarrollo del presente trabajo. Así como al profesor

Rafael Surga, quien siendo de otra especialidad me brindo sus

conocimientos.

A todo el personal de la Superintendencia de Planificación e Ingeniería de

Mantenimiento Laminación, así como del Taller de Electrónica por permitir

me una estancia agradable y provechosa en la empresa, muy especialmente

a Simón, Eric y Alexis.

Gracias al personal de la National Instruments que a distancia facilitaron sus

conocimientos de LabView, que fue muy importante para el desarrollo de

este trabajo; especialmente a: Felipe Rincón y Arturo Vargas.

A mis amigos Everton Macedo, Rebeca Rivas, Richard De Sousa, Ydania

Ramírez y Deyvi Ortiz, quienes tanto con su amistad y sus conocimientos me

entendieron, animaron y apoyaron en todo este tiempo

Gracias al personal de el Departamento de Admisión y Control de Estudios,

muy especialmente a los profesores Orested Ruiz, Mónica Santoyo y

Elizabeth Longart, quienes siempre me brindaron el apoyo necesario.

Y a todas las personas maravillosas que Dios puso en mi camino y que sin

interés alguno contribuyeron de alguna manera al desarrollo de este trabajo.

A todos:

Muchisimas Gracias!!

DEDICATORIA

A mi Amado y Eterno, Santo y Maravilloso Dios

porque todo lo que soy te lo debo a Ti Señor, Tu

infinita misericordia y fidelidad me sorprenden

cada día, mereces lo mejor de mí, aquí te entrego

el producto de unos meses de estudio como

primicia de todo mi ser.

Gracias por ser mi refugio, mi fortaleza, por

hacerme especial cuando soy despreciada por

otros, porque sin Ti no hubiera logrado nada.

Gracias por ser mi mejor amigo

Toda la Gloria y la Honra sean para Ti. Te amo.

ÍNDICE GENERAL

p.p.

LISTA DE TABLAS........................................................... xiiLISTA DE FIGURAS......................................................... xiiiRESUMEN......................................................................... xvINTRODUCCIÓN............................................................... 1

CAPÍTULO

I EL PROBLEMA

1.1 Planteamiento del Problema…………………………...... 31.2 Formulación del Problema……………………………….. 61.3 Antecedentes del Problema……………………………… 71.4 Objetivos 81.4.1 Objetivo General……………………………………… 81.4.2 Objetivos Específicos………………………………… 91.4 Justificación………………………………………………... 91.5 Delimitación………………………………………………... 101.6 Limitaciones……………………………………………….. 10

II MARCO REFERENCIAL

2.1 Bases Teóricas…………………………………………… 112.1.1 Fundamentación Teórica…………………………….. 112.1.1.1 Automatización Industrial………………………… 112.1.1.2 Autómatas Programables……………………….. 122.1.1.3 Arquitectura básica del PLC ……………………. 132.1.1.4 Autómata programable actual………...………… 142.1.1.4.1 Fuente de Alimentación………………………. 142.1.1.4.2 Tarjetas de Entradas………………………….. 152.1.1.4.3 Tarjetas de Salidas……….…………………... 152.1.1.4.4 Unidad Central de Proceso…………………... 152.1.1.5 Los PLCs Siemens….…………………………… 152.1.1.5.1 Serie S7-200…………………………………… 162.1.1.5.2 Serie S7-300…………………………………… 172.1.1.5.2.1 Construcción mecánica……………………. 182.1.1.5.2.2 Comunicación………………………………. 182.1.1.5.2.3 Comunicación de datos a través de la CP. 19

CAPÍTULO p.p.2.1.1.6 Lenguajes de Programación…………………….. 232.1.1.6.1 Lista de Instrucciones.………………………. 232.1.1.6.2 Texto Estructurado….……………………….. 232.1.1.6.3 Diagrama de Bloques Funcionales………… 232.1.1.6.4 Diagrama de Contactos o Escalera…..…… 232.1.1.7 Sistemas de operación y supervisión………….. 242.1.1.8 Módulos de un sistema SCADA………………... 262.1.2 Contexto Histórico…………………………………… 272.1.2.1 Estructura organizativa de CVG ALCASA…….. 282.1.2.2 Gerencia de Laminación.………………………... 302.1.2.3 Superintendencia de Planificación e Ingeniería

de mantenimiento Laminación…………………. 312.1.3 Fundamentación Conceptual……………………….. 322.1.3.1 ADO……………………………………………….. 322.1.3.2 DDE….………………………………..………….. 322.1.3.3 Dirección IP…………………………..………….. 332.1.3.4 DHCP………………………………..……………. 332.1.3.5 OLE……………………………………………….. 332.1.3.6 OPC..................…………………………………. 332.1.3.7 URL…….…………………………………………. 33

III MARCO METODOLÓGICO

3.1 Tipo de Estudio…………………………………………... 343.2 Diseño de la Investigación……………………………… 353.3 Población y Muestra……….…………………………….. 363.4 Técnicas e Instrumentos de Recolección de Datos...... 373.4.1 Técnicas de Recolección de Datos.......................... 383.4.2 Instrumentos para Recolección de Datos………….. 393.5 Procedimientos de Recolección de Datos y Análisis

de Datos…………………………………………………..39

3.6 Tabulación y Análisis de Datos…………………………. 403.7 Desarrollo procedimental de la ejecución de los

Objetivos…………………………………………………... 413.7.1 Descripción del proceso actual de Compactación

de Virutas de Aluminio………………………………... 413.7.2 Análisis del Sistema de Control del Sistema Actual. 423.7.3 Determinación de los equipos de control y

supervisión que formarán parte de la modernización……………………….........................

43

3.7.4 Programación del Autómata Programable…………. 443.7.5 Programación del Sistema de Supervisión…………. 443.7.6 Elaboración de la propuesta final…………………….. 45

CAPÍTULO p.p.IV ANTECEDENTES DEL ESTUDIO

4.1 Antecedentes del Estudio………………………………. 464.2 Descripción de la Máquina……………...………........... 474.2.1 Datos Recolectados en Campo………..………….. 474.2.2 Datos documentales………………………………… 484.3 Componentes del Equipo Eléctrico……………………. 514.4 Análisis del Sistema de Control actual……………….. 614.4.1 Evaluación de las condiciones actuales y

Explicaciones Tentativas…………………………….... 634.4.2 Posibles tendencias futuras……………………………. 64

IV LA PROPUESTA

5.1 Justificación de la Propuesta…………………………… 665.2 Finalidad y metas de la Propuesta…………………….. 675.3 Determinación de los equipos de control y

supervisión que forman parte de la propuesta………. 675.3.1 Selección del PLC requerido……………………….. 685.3.1.1 Selección de la Serie del PLC…………………… 695.3.1.2 Selección de los módulos del PLC……………… 715.3.1.2.1 Bastidor………………………………………… 735.3.1.2.2 Fuente de Alimentación………………………. 755.3.1.2.2.1 Constitución Física…………………………. 765.3.1.2.2.2 Características Funcionales……………… 765.3.1.2.2.3 Esquemas de Conexión y Principio……… 775.3.1.2.3 Unidad Central de Procesamiento…………... 795.3.1.2.3.1 Constitución Física…………………………. 805.3.1.2.3.2 Especificaciones Técnicas..………………. 805.3.1.2.3.3 Consumo de Energía………………………. 845.3.1.2.4 Tarjetas de Entradas Digitales………………. 855.3.1.2.4.1 Constitución Física…………………………. 855.3.1.2.4.2 Características Funcionales………………. 875.3.1.2.4.3 Esquemas de Conexión.…………………... 885.3.1.2.4.4 Consumo de Energía………………………. 885.3.1.2.5 Tarjetas de Salidas Digitales……………...…. 895.3.1.2.5.1 Constitución Física…………………………. 905.3.1.2.5.2 Características Funcionales………………. 915.3.1.2.5.3 Esquemas de Conexión.…………………... 925.3.1.2.5.4 Consumo de Energía………………………. 935.3.1.2.6 Sistemas de Comunicación………………….. 945.3.1.2.6.1 Constitución Física…………………………. 965.3.1.2.6.2 Características Funcionales………………. 96

CAPÍTULO p.p5.3.2 Determinación de los Equipos a emplear para el

Sistema de Supervisión……………………………. 995.3.3 Programación del autómata considerando los

requerimientos del nuevo sistema de control……. 1005.3.4 Simulación del Programa………..………………….. 1035.3.5 Programación del Sistema Supervisorio………..… 1055.3.5.1 Pantallas de Inicio……………………………… 1085.3.5.1.1 Presentación………………………………….. 1085.3.5.1.2 Arranque del Sistema………………………... 1095.3.5.2 Operación de las Pantallas en Cond. Normales. 1105.3.5.2.1 Proceso General (Operación)………………. 1105.3.5.2.2 Sistema Hidráulico (Operación)…………….. 1125.3.5.2.3 Sistema de Lubrificación de Aspersión…….. 1135.3.5.2.4 Sistema de Cintas Transportadoras………... 1145.3.5.2.5 Autómata Programable………………………. 1155.3.5.3 Pantallas de Alarmas…………………………….. 1165.3.5.3.1 Proceso General (Alarmas)…………………. 1165.3.5.3.2 Sistema Hidráulico (Alarmas)……………….. 1175.3.5.3.3 Sistema de Lubrificación de Aspersión

(Alarmas)……………………………………..118

5.3.5.3.4 Sistema de Cintas Transportadoras (Alarmas)....................................................

119

5.3.5.3.5 Historial de Alarmas (Reportes).……………. 1205.3.5.4 Operación de las Pantallas en Cond. Anormale 1215.3.5.4.1 Falla sobre el mismo Sistema……………… 1225.3.5.4.2 Dos fallas sobre el mismo sistema………… 1235.3.5.4.3 Falla sobre un sistema distinto…………….. 1255.3.5.4.4 Dos o más fallas sobre diferentes sistemas 1265.3.6 Requerimientos para la comunicación entre el

PLC y LabView……………………………………..127

5.3.6.1 Requerimientos de Software…………………. 1275.3.6.2 Requerimientos de Hardware………………… 1305.3.7 Cambios necesarios en los armarios para

adecuación al nuevo sistema de control………… 1325.3.7.1 Modificación de los planos de cableado…….. 1335.3.7.2 Modificación sobre pupitre de mando……….. 1335.3.8 Verificación de repuestos de elementos de control 1365.4 Mantenimiento Preventivo del Sistema de Control…… 1375.5 Personal Requerido para Implementación de Diseño. 1385.6 Pruebas iniciales………………………………………… 1385.7 Recursos necesarios para puesta en marcha………... 1395.8 Estudio de Costos………………...…………………….. 140

CAPÍTULO p.p

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Conclusiones…………………………………………….. 143 Recomendaciones………………………………………. 144REFERENCIAS Referencias Bibliográficas……………………………….. 146 Referencias Electrónicas………………………………… 147

ANEXOS

A.1 Hoja de Observación nº 1……………………………….. 149A.2 Diagrama esquemático de la Compactadora de Viruta 151A.2 Fotografías actuales del Sistema de Compactación…. 153B.1 Hoja de Observación nº 2……………………………….. 161B.2 Hoja de Observación Estructurada…………………….. 163B.3 Entradas y Salidas del Sistema Actual………………… 165C Estructura de llamado de las pantallas diseñadas…… 173D Diagramas de Flujo del Programa del Autómata……... 176E Planos Eléctricos de Cableado…………………………. 190F Representación gráfica de la Estructura del Programa 205G Plano del Armario de Distribución……………………… 207H Paneles Frontales de las pantallas diseñadas………... 209