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El sistema que la empresa
Nexpert, dedicada a la automatización de sistemas para el sector de la
industria vinícola, ha instalado en Segura Viudas, bodega perteneciente al
Grupo Freixenet, controla la velocidad de las diferentes máquinas y de las
cintas de transporte que las une, regulando una acumulación mínima y constante
de botellas en la entrada de cada una de las máquinas, lo que reduce
notablemente el ruido acústico, el esfuerzo mecánico por presión y, al mismo
tiempo, evita desgastes mecánicos y mejora la producción al evitar muchas
paradas innecesarias.
El proceso de expedición de cava
en una línea de alta producción requiere un control preciso de las
acumulaciones y de la velocidad de las botellas. En caso contrario, ante la
parada de una máquina, las botellas empiezan a acumularse rápidamente,
ejerciendo una presión entre ellas y los elementos mecánicos de la misma. Esto
puede producir daños tanto en la botella como en la máquina, sin olvidar el
ruido acústico que ello provoca, y la bajada en el rendimiento de la línea.
Además, una vez degolladas las botellas, deben ser tratadas con suma
delicadeza, al menos durante la parte del proceso en la cual irán sin tapón.
Esto es debido a que cualquier golpe entre ellas puede hacer que el cava
contenido rebose, y la botella pierda considerablemente parte de su contenido.
Para solucionar tales problemas,
la velocidad de todas las máquinas y cintas es variable. Eso se consigue con
convertidores de frecuencia gobernados por un PLC Omron analógicamente en el
caso de las máquinas, y por comunicación RS485 Modbus en el caso de las cintas.
Hay una serie de fotocélulas estratégicamente distribuidas por toda la línea
para controlar acumulaciones. De este modo variamos la velocidad de cintas y
máquinas dependiendo de la acumulación en la entrada y salida de estas. Con
ello aseguramos que todas las máquinas están alimentadas con un flujo constante
y regular de botellas evitando de este modo paradas por falta de ellas. También
logramos que mantengan una pequeña separación entre ellas, no reciban golpes
bruscos ante una acumulación por paro ni sean agitadas ante una aceleración
demasiado rápida
Detalles del sistema
Para lograr dicho control de la
velocidad de la línea en conjunto, es necesario gobernar todas las máquinas y
cintas de transporte a la velocidad que deseemos. Todo ello se logra gracias al
autómata general de la línea, un PLC Omron C200HG que gestiona las señales que
recibe del estado de las máquinas, de las distintas fotocélulas distribuidas
por la línea, y de la velocidad prefijada por el responsable de la línea. El
PLC está equipado con módulos de salidas y entradas analógicas MAD01 y DA004,
que sirven para dar señal de referencia de velocidad a los convertidores de
cada una de las máquinas. La velocidad de las máquinas se ha realizado
analógicamente par poder aprovechar el propio convertidor de cada una de las
máquinas.
Las cintas de transporte
funcionan mediante 30 convertidores de frecuencia Omron 3G3EV. Éstos están
alojados en dos cuadros a parte del cuadro de control, y son gobernados por el
autómata mediante una tarjeta de comunicaciones Omron. En cada convertidor de
frecuencia se ha instalado un modulo de interfaz de este modo con una red RS485
visualizamos mediante el protocolo de comunicaciones MODBUS, el consumo,
tensión y frecuencia de salida, la señal de Run, y el tipo de fallo. También
controlamos la velocidad, la aceleración y la deceleración, y Reset de fallo,
con tiempos de respuesta aceptables. De todos modos la marcha y el fallo sigue
siendo por motivos de seguridad, por contacto independiente desde un relé.
Todo este sistema es
monitorizado, controlado y parametrizado a través de una pantalla táctil
NT620S, desde la cual el responsable de la línea puede variar las velocidades
de las máquinas, cintas de transporte de manera independiente en porcentaje
respecto la velocidad de trabajo prevista; también puede efectuar una gestión
de alarmas, monitorización en tiempo real de cada convertidor, activación en
manual de cintas y máquinas, así como el control de la producción mediante una
gráfica por turno de trabajo.
Asimismo se ha desarrollado un sistema SCADA (Intellution
FIX) enlazado al PLC general por el puerto periféricos mediante un CIF01. Este
programa permite una visualización en tiempo real de la mayor parte de los
datos de la línea, por ejemplo, cantidades de botellas, promedios, niveles de
líquido, tipo de cava producido, etc. Además, una pantalla visualiza una
gráfica de la producción por horas del día. También visualizamos los datos en
tiempo real de las máquinas a las cuales estamos enlazados (Monoblock y Visión
Artificial de nivel). Estos datos son útiles para el control estadístico de la
línea y, una vez almacenados en una base de datos, poder ser consultados
posteriormente mediante un programa informático (Access). Se guardan datos como
por ejemplo el nivel medio de líquido y tapón por turno y producción, defectos
de dosificación, velocidad media, rendimiento, cantidad de paradas, cantidad de
botellas realizada... hasta un total de 122 datos distintos. A través de este
programa podemos extraer una gran variedad de gráficas de los días y horas
deseados, por ejemplo, la producción del día, turno y hora deseados, las
velocidades, paradas, promedios, tiempos de producción, etc., desglosándolo por
turno, tipo de botella y tipo de cava.
En esta línea de expedición de
cava también se han instalado otros sistemas Omron. Uno de ellos es la máquina heladora
de cuellos de botella. Está controlada por un PLC Omron CQM1-CPU45 con 7
módulos de 16 entradas digitales y 6 módulos de 16 salidas digitales que
controla la carga, transporte, inmersión y descarga de las botellas. Este PLC
no está enlazado con el general, sin embargo intercambia alguna señal de
control. El principal reto en esta máquina era poder suministrar al resto de
máquinas de la línea la cantidad de botellas para poder ir a la velocidad
prefijada. De ello se encargan los distintos motores de la máquina, que son
controlados por 10 convertidores de frecuencia Sysdrive de Omron, para lograr
un control de velocidad de los tres carros que cargan, transportan y descargan
la máquina heladora. Por último, una pantalla táctil NT30 servirá para informar
al operario del estado de la máquina, así como para sustituir el enorme panel
de pulsadores que normalmente se requeriría para realizar alguna maniobra de
forma manual.
Otra máquina importante en la
línea es la Monoblock. Esta máquina dosifica el licor que determinará el tipo
de cava que se desea producir. Aquí también interviene un sistema gobernado por
un PLC CQM1que controla una correcta y precisa dosificación. Este PLC sí está
enlazado al general, e intercambia datos sobre el tipo de licor y funcionamiento
en general. Además una pantalla táctil NT31 informa al operario del estado y
velocidad de la máquina, y le permite escoger los distintos tipos de licor que
caracterizarán la variedad de cava que se produzca.
Para garantizar el buen nivel de
líquido en las botellas, se ha instalado un sistema de visión artificial Omron
F150, controlado por un pequeño PLC CPM1A, que gestiona las señales. Además
incluye un monitor TFT LCD Omron F150 M05L en la puerta del cuadro. El sistema
analiza el nivel de líquido y hundimiento del tapón, expulsando todas aquellas
botellas que no superen el control. Envía estos datos numéricamente al autómata
general de la línea para hacer promedios. De esta manera dicho autómata
«conoce» botella a botella el nivel de líquido y tapón, y por lo tanto se
pueden mostrar en tiempo real en la pantalla táctil del sistema y en el
mencionado programa SCADA. Desde la propia pantalla, también se puede prefijar
el nivel deseado tanto de líquido, como de tapón, así como una tolerancia
deseada. El sistema nos da una precisión de hasta un milímetro en la inspección
de las botellas estándar.
Por consiguiente y a modo de
resumen, se ha conseguido que esta línea de expedición de cava mejore su
rendimiento. Ha disminuido el ruido acústico notablemente ya que se evita que
las botellas se golpeen bruscamente en las acumulaciones y se transportan
manteniendo una leve separación entre ellas. Ya que antes de un paro las cintas
y las máquinas deceleran progresivamente, evitamos sensiblemente su desgaste
mecánico. También se ha conseguido una alimentación constante de cada máquina
mediante la regulación de su velocidad, y la de las cintas de transporte, por
lo tanto evitamos paros innecesarios. Con el sistema de visión artificial
aseguramos que la cantidad de cava de cada botella sea la correcta, y que
realmente está tapada firmemente. Otro de los aspectos que han mejorado en
fiabilidad es el control de dosificado de licor. Y para finalizar, con el
programa SCADA podemos visualizar los datos de la línea, realizar un buen
control estadístico y recuperar datos del funcionamiento de la línea de
cualquier fecha.
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[28.01.04]
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