1. PROYECTO DE AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL:
AUTOMATIZACIÓN DE UN PROCESO DE
GALVANIZACIÓN Y FABRICACION
Programación mediante Step 7 de un proceso de galvanización 1
2. Programación mediante Step 7 de la gestión de un proceso de galvanización.
Índice:
1.1 Descripción general de un proceso de galvanización.
1.1.1 Introducción
1.1.2 Etapas del proceso
1.2 Consideraciones para la programación
1.2.1. Introducción
1.2.2. Chequeo
1.2.3. Galvanización
1.2.4. Emergencia
1.2.5. Parada normal
1.2.6. Ejecución/simulación
1.3 GRAFCETS del sistema de control
1.3.1. Función “Chequeo” FC1
1.3.2. Función “Gestion_chequeo” FC2
1.3.3. Función “Grua” FC3
1.3.4. Función “Gestion_galvanizacion” FC4
1.3.5. Función “Emergencia” FC5
1.3.6. Función “Gestion_emergencia” FC6
1.3.7. Función “Parada” FC7
1.3.8. GRAFCET de Producción
1.4 Celda de carga
1.5 Esquema de la situación de los sensores de presencia
1.6 Paneles de control y señales luminosas
1.7 . Guía GEMMA del proceso.
1.8 Código fuente y tabla de símbolos.
1.9 Bibliografía
1.1 Descripción general de un proceso de galvanización
1.1.1. Introducción
La galvanización de metales es un proceso por el cual se recubre la superficie de estos
con una capa de Zinc para proveer al metal de resistencia a la corrosión y oxidación, lo
que supone una mayor vida útil del ítem galvanizado. La adicción de Zinc en la
superficie del acero supone la formación en esta zona de tres capas formadas por una
aleación Zinc-Hierro en distintas proporciones. En la siguiente imagen se muestra una
micrografía de un corte de recubrimiento obtenido por galvanización en caliente.
Programación mediante Step 7 de un proceso de galvanización 2
3. El espesor de estos recubrimientos depende del grosor y de la composición del acero
base, pudiendo estar comprendidos entre 45 μ m, en el caso de piezas de acero con
espesor inferior a 1.5 mm, hasta más de 200 μm en elementos de acero de espesor
grueso (mayor o igual a 6.0 mm).
La Norma UNE EN ISO 1461 especifica las propiedades generales y los métodos de
ensayo de este tipo de recubrimientos galvanizados en caliente. En ella se establecen
asimismo los espesores mínimos permitidos a estos recubrimientos en función del
espesor del acero base de las piezas.
La norma española que define los recubrimientos galvanizados sobre este tipo de piezas
es la UNE 37-507.
La galvanización se suele llevar a cabo por inmersión (también denominada
galvanización al fuego) del ítem a galvanizar en diversas cubas cuyo contenido tiene
distintas funciones o confiere propiedades determinadas al acero. Las sucesivas
inmersiones se realizan mediante un puente grúa que mueve el ítem entre las distintas
cubas
1.1.2. Etapas del proceso
Si bien hay diversas formas de galvanizar aceros, para nuestro estudio hemos elegido un
proceso de galvanización que consta de las siguientes fases
Desengrase:
Esta es la etapa de preparación en la que se somete a las piezas a un primer baño de
limpieza realizado con un desengrasante, permitiendo así la eliminación de aceites
quemados, grasas, cascarillas y oxidación gruesa que pueda traer la pieza fruto de su
proceso de fabricación. No todas las piezas pasan por este proceso sino solamente
aquellas que el operador ha estimado necesario que sufran desengrase durante la
recepción. La forma de inmersión será libre, sin ningún tipo de amarre. Las piezas
sumergidas se conservan a lo largo del proceso en la zona húmeda.
Programación mediante Step 7 de un proceso de galvanización 3
4. Primer enjuague:
Una vez finalizados los procesos anteriores es necesaria la eliminación de cualquier
impureza presente después del desengrase mediante inmersión en agua. Se sumergirán
todas las piezas sin importar si sufrieron desengrase o no para prepararlas para el
siguiente baño sin que existan agentes que lo afecten.
Decapado:
Se realiza con ácido cloro nitroso, también llamada agua regia o fuerte
HNO3 + 3HCl = 3Cl + NO + 2H2O
3Cl + Au = AuCl3
Cl3Au + ClH = [AuCl4] + H+
que ataca las capas de óxido del material. El tiempo de inmersión depende de la acidez
del baño y el estado de la pieza. Mediante este proceso obtenemos piezas libres de
impurezas superficiales. Junto con el ácido se incluye un inhibidor que reducirá la
fuerza del ataque en las piezas para protegerlas así como a los operarios implicados.
Igualmente a los procesos anteriores y debido al tamaño de las piezas la inmersión es
libre, en cubas. Las impurezas presentes se retirarán con unos cepillos de alambre.
Segundo enjuague:
Consiste en la inmersión nuevamente en agua para retirar las partículas de ácido
presentes en la superficie de la pieza preparándola para la siguiente etapa. El efecto del
agua sobre la superficie evita la oxidación de estas y permanecerán, por tanto, en la
cuba hasta que vayan a ser galvanizadas pues de lo contrario presentarían impurezas. El
agua debe estar fresca, sin presencia de partículas de óxido y por lo tanto el cambio del
baño se realizará de forma periódica.
Baño de flux:
Se realiza con una combinación de Cloruro de Amonio y de Zinc disueltos en agua para
lograr así la adherencia metalúrgica del recubrimiento de Zinc. Las sales presentes en
este baño se precipitan y por lo tanto es necesario mezclarlas para obtener un baño
homogéneo y uniforme. Durante esta etapa las piezas grandes, como en el caso que nos
ocupa, son amarradas en gancheras especiales para favorecer la fluencia del Zinc, a las
cubas.
Precalentamiento o secado:
Se realiza usando el calor generado por la chimenea del horno donde se encuentra la
cuba. Las piezas se exponen a este calor para así lograr que el agua presente en ellas se
evapore y solo queden recubiertas con la sal en estado sólido. Este proceso es necesario
para evitar explosiones de Zn generadas por el contacto húmedo con el Zn a
temperaturas de 450 ºC o superiores. Mediante tiempos estándar predefinidos para esta
operación así como a la inspección se sabrá el momento de realizar la inmersión.
Programación mediante Step 7 de un proceso de galvanización 4
5. Debido al tamaño de las piezas no es necesario de consideraciones especiales como en
aquellas de muy gran tamaño que requieren un montaje especial en burros lo más cerca
posible a la chimenea para lograr el calentamiento de éstas.
El control de la temperatura del horno viene incorporado dentro del mismo horno,
puesto que tiene que mantener una temperatura homogenea. Para controlar la
temperatura, el horno dispone de una serie de sensores, los termómetros de infrarrojos
AG TempCheck PLUS de F'IS, ya que al basarse en el espectro de la radiación pueden
controlar con gran precisión un amplio rango de temperaturas
Galvanizado en caliente:
Consiste en sumergir las piezas preparadas con anterioridad en un baño de Zn a 450
grados, con el fin de lograr la adherencia del Zn en la superficie de la pieza a través de
un intercambio químico. El tiempo de inmersión depende del espesor de la pieza y el
final deseado para el recubrimiento así como de exigencias de la normativa (ASTM
A123-ASTM A153). Los tiempos predefinidos más comunes se encuentran definidos.
Enfriamiento:
Posterior al galvanizado las piezas colgadas de las gancheras se mueven para retirar
excesos de Zn evitando goteras fruto de la evacuación del mismo a lo largo de la pieza.
Una vez retirados los excesos las piezas se sumergen en un tanque con agua y se retiran
inmediatamente provocando un enfriamiento y templado del material y por ende la
solidificación del Zinc.
1.2. Consideraciones para la programación
1.2.1. Introducción.
A la hora de definir las condiciones que ha de cumplir el proceso se han tenido en
cuenta preferentemente los requisitos mínimos exigidos en la asignatura de
automatización Industrial para la realización de este estudio. Se ha intentado simular un
proceso lo mas parecido posible a la realidad. No obstante existen ciertas cuestiones,
como por ejemplo la posibilidad de seguir galvanizando piezas que se han quedado en
mitad del proceso (tras una emergencia) o aumentar el número de ítems galvanizados
mediante la inclusión de más puentes grúa, que se han obviado.
Para la simulación de nuestro sistema se han tenido en cuenta las siguientes cuestiones
relativas al proceso:
- Existe un puesto controlado por operarios, ubicado en el lugar adecuado para
la correcta visualización de todo el proceso y las señales luminosas, que
gestiona la totalidad del proceso.
- El sistema siempre funciona de modo semiautomático ya que es necesario
colocar y retirar el ítem galvanizado del puente grúa en cada ciclo
En cuanto a la implementación del control con Step 7, se ha dividido el proceso en
cuatro partes que son expuestas en los puntos 1.2.2, 1.2.3, 1.2.4 y 1.2.5.
Programación mediante Step 7 de un proceso de galvanización 5
6. 1.2.2. Chequeo.
El sistema antes de comenzar el proceso de galvanización propiamente dicho
(movimiento del puente grúa) realiza cuatro comprobaciones:
* Chequeo del volumen de decapante
* Chequeo del volumen de zinc
* Temperatura del decapante
* Temperatura del zinc
En las cubas de decapante y zinc se instala un sensor de temperatura y otro de volumen.
Estos funcionan por lógica que podríamos denominar negativa, es decir, emiten
continuamente una señal al PLC si la temperatura o volumen son los correctos. Si los
valores de temperatura y volumen reinantes en las cubas no son los adecuados, el sensor
no emite señal alguna.
El sistema comienza por tanto chequeando el estado de estos sensores (este chequeo se
ha implementado en GRAFCET mediante una divergencia AND ya que son procesos
simultáneos). Se ha fijado que esta revisión se lleve a cabo cada diez ciclos de
galvanizado (valor que es gestionado por un contador del PLC).
Si los sensores no emiten señal durante el chequeo, se activaran los actuadotes
pertinentes para solucionar el problema. Estos actuadotes son:
* Resistencia eléctrica. Calentamiento del zinc y del decapante
* Bomba de paletas. Relleno de las cubas de zinc y decapante hasta alcanzar el volumen
requerido. Es importante señalar que el relleno de las cubas se lleva a cabo mediante
bombas y no de modo manual debido a la peligrosidad de los líquidos en cuestión, en
especial el decapante, y para estar en consonancia con lo dispuesto en la Directiva de
Seguridad de Maquinas 98/37 CE, apartado 1.1.3.
El sistema detecta cuando es necesario realizar un chequeo (cada 10 ciclos o en el
arranque) y lo indicara mediante una señal luminosa "luz_iniciar_chequeo" (esta luz
también se encenderá al iniciar el sistema). Para dar comienzo al chequeo el operario
debe pulsar el botón “P_chk” que se activa por flanco de subida. Una vez pulsado se
encenderá una señal luminosa que indica que el chequeo esta en curso
"luz_chequeo_en_curso". En este punto se chequearan los distintos sensores citados
anteriormente.
El sistema dispone de un control por tiempo para la ejecución del chequeo. Se ha fijado
un tiempo de 15s (en aras de una simulación factible). Si el chequeo ha terminado de un
modo correcto, es decir, si los parámetros de volumen y temperatura son idóneos (todos
los sensores emiten señal) y no han pasado los 15s, se dará comienzo a la fase de
galvanización. Si por el contrario han pasado los 15s y al menos uno de los sensores no
emite señal, no se podrá iniciar el procesos de galvanización, se encenderá una señal
luminosa que indique este hecho "luz_chequeo_no_ok" y se deberá pulsar el botón
"P_chk_back" tras lo cual el sistema vuelve al estado inicial antes del chequeo (por lo
tanto habrá que realizar un nuevo chequeo pulsando “P_chk”
Programación mediante Step 7 de un proceso de galvanización 6
7. Durante el chequeo, los sensores que no emiten señal tienen asignados luces que
indicaran que algún problema ha acaecido en esta zona. Si el tiempo de chequeo expira
y existe algún parámetro sin ajustar correctamente, se encenderá la luz asociada a dicho
parámetro. Hay, por tanto, cuatro luces para este fin: LUZ_TEM_DEC,
LUZ_TEM_ZN, LUZ_VOL_DEC, LUZ_VOL_ZN.
Todas las señales luminosas son fácilmente distinguibles desde el puesto de mando del
proceso según prescribe la Directiva 98/37 CE, apartados 1.1.2 y 1.2.2.
La implementación del chequeo de sensores se ha resuelto mediante la función
“Chequeo” (FC1), cuyo GRAFCET se incluye en paginas posteriores. Asimismo, la
coordinación en el chequeo es controlado por la función “Gestion_chequeo” (FC2) que
llamara de modo reiterado a FC1.
1.2.3 Galvanización
Tras haberse realizado el chequeo (hecho que se indica mediante la desactivación de
"luz_chequeo_en_curso"), se procede a comprobar el peso del ítem a galvanizar. Para
nuestra aplicación se ha decidido galvanizar ítems en un rango de peso de 3 Kg. hasta
100 Kg. La pulsación del botón P_pesar (activo por flanco de subida), hace que el PLC
compare la señal procedente de la célula de carga (punto 1.4) y la compare con el rango
estipulado. Si el peso esta dentro del rango comentado anteriormente, la galvanización
podrá comenzar. Si por el contrario, el peso esta fuera del rango, se encenderá una luz
que indique este hecho y obligue a retirar el ítem que se pretendía galvanizar. Para la
gestion del pesaje se ha usado la funcion “Pesar” (FC8), coordinada con la función
FC105 “Scale” perteneciente a la librería del Simatic Manager.
Cuando el peso es correcto, el operario debe pulsar el botón "P_galv" que se activa por
flanco de subida. Este pulsador es único para comenzar el proceso (Directiva 98/37 CE,
apartado 1.2.3). Al pulsar este botón se encenderá la luz "luz_galvaniz_en_curso".
Como se ha comentado anteriormente, el proceso de galvanización se lleva a cabo
mediante la reiterada inmersión del ítem en cubas. Estas inmersiones son llevadas a
cabo por un puente grúa. Para la implementación de los movimientos de la grúa se ha
dispuesto la función “Grua” (FC3). El GRAFCET de FC3 se incluye en páginas
posteriores. Este bloque gestiona el movimiento de la grúa desde que el ítem a
galvanizar esta en una cuba hasta que es trasladado a la siguiente y la subsiguiente
temporización. Esquemáticamente se puede definir el papel de esta función del siguiente
modo:
GRUA SUBE—GRUA DERECHA—GRUA BAJA—TEMPORIZACION
Según lo expuesto anteriormente, es fácil deducir que la grúa hará ocho movimientos
como el indicado arriba, por lo tanto habrá 8 llamadas a “Grua”. Estas llamadas se
realizan desde la función “Gestion_galvanizacion” (FC4) que además coordina todos
los movimientos de la grúa así como la vuelta al estado de partida.
Una vez el ítem a galvanizar ha llegado a la zona de enfriamiento debe ser retirado de la
grúa tras un tiempo. El sistema informa de este hecho mediante la señal luminosa
“luz_retirar_item_galvanizado”. Cuando el operario ha liberado la grúa debe pulsar el
botón "P_galv_back" (activo por flanco de subida) para que la grúa vuelva al punto
inicial para proceder a galvanizar otro ítem (movimiento GRUA SUBE—GRUA
IZQUIERDA). Asimismo el contador de ciclos de galvanizado se incrementara en una
unidad. Al pulsar “P_gal_back” se apaga “luz_retirar_item_galvanizado”
Programación mediante Step 7 de un proceso de galvanización 7
8. Cuando la grúa llega al punto inicial, se revisa el estado del contador. Si este registro
contiene el valor de diez, se debe realizar un nuevo chequeo antes de seguir con la
galvanización. Si el valor es inferior a diez, se debe pulsar "P_galv" para iniciar la
galvanización de otro ítem.
1.2.4 Emergencia
La emergencia se ha implementado mediante un sistema de GRAFCET maestro-
esclavo. La pulsación de la seta de emergencia (activa por nivel, Directiva 98/37 CE,
apartado 1.2.4) durante cualquier parte del proceso supone la parada del sistema.
Tras esto se enciende una luz que indica la ocurrencia de alguna emergencia
“luz_emergencia” y se apagaran "luz_galvaniz_en_curso","luz_chequeo_en_curso"
o cualquier otra luz referente a los sensores del chequeo. Cuando se desbloquea la seta
de emergencia (nivel bajo), el sistema no ejecuta el rearme hasta que se pulse el botón
“P_rearme” (activo por nivel), según Directiva 98/37 CE, apartado 1.2.4. En este punto
se enciende “luz_rearme”, tras lo cual el sistema detecta la situación en que se quedo
la grúa en el momento de pulsar emergencia. Según este estado la grúa realizara los
movimientos adecuados para transportar el ítem que se estaba galvanizando hasta la
zona de enfriamiento para que este sea retirado del sistema. Una vez el operario ha
liberado la grúa, debe pulsar el botón P_EMER_back (activo por flanco de subida)
para que la grúa se dirija a la zona de inicio de la galvanización, tras lo cual se apagara
“luz_rearme” y “luz_emergencia”. Tras esto, se ha decidido que se realice un nuevo
chequeo del sistema, independientemente de si se galvanizaron anteriormente 10 ítems.
La gestión de la emergencia se implementado en Step 7 mediante dos funciones:
“Emergencia” (FC5) que gestiona la jerarquía de GRAFCETS y
“Gestion_emergencia” (FC6) que coordina todo lo relacionado con la seta de
emergencia y rearme del sistema
1.2.5 Parada
La parada del proceso se lleva a cabo a través de la pulsación del botón “P_Stop” que
tiene prioridad sobre la puesta en marcha del sistema (según 1.2.4 de la Directiva
98/37). La pulsación de este botón hace que la maquina termine el ciclo que esta
ejecutando para después volver a la posición inicial (parada tras ciclo según estado A2
de la guía GEMMA). La gestión de la parada se ha implementado en Step 7 mediante la
función “Parada”. De forma similar a la emergencia, se ha utilizado un sistema de
GRAFCET maestro-esclavo. Puede ser relevante indicar que el sistema comienza
parado (en OB100 se ha dispuesto así) y por tanto es necesario pulsar el botón
P_inicio_sta para que empiece a funcionar. La pulsación de P_stop supone la
activación de la señal luminosa “Luz_stop” que se mantendrá activa mientras dure el
ciclo de finalización.
1.2.6. Ejecución / simulación
Para la simulación del proceso se han dispuesto tres organizaciones (archivos .lay) que
se corresponden a las fases de chequeo, galvanización y gestión de la emergencia. En
aras de hacer factible la simulación del sistema, los tiempos que permanece el ítem a
galvanizar en las cubas se han fijado a un valor de 10s, excepto en la zona de
enfriamiento donde el tiempo es de 20s.
Programación mediante Step 7 de un proceso de galvanización 8
9. 1.3 GRAFCETS del sistema de control
1.3.1 Funcion FC1. Chequeo.
Nivel 1 y 2
Inicialización
0 FC1
=1
#estado1
#Sensor=0
#Sensor=1
#Luz #Accion
#estado2
#Sensor=1
Finalización FC1
#estado3 #bitdefin=1
=1
Programación mediante Step 7 de un proceso de galvanización 9
10. 1.3.2. Función “Gestion_chequeo”. FC2. Nivel 1
Inicio_chequeo
P_chk↑*Marcha_EM*Marcha_SEM
Estado1_chequeo Watchdog_CHK Contador=0 Luz chequeo en curso ON Luz iniciar chequeo OFF
CHK_VOL_DEC1 Chequeo CHK_VOL_ZN1 Chequeo CHK_TEM_DEC1 Chequeo CHK_TEM_ZN1 Chequeo
BF1 BF2 BF3 BF3
Tout Tout Tout Tout
CHK_VOL_DEC2 CHK_VOL_ZN2 CHK_TEM_DEC2 CHK_TEM_ZN2
(E6) (E7) (E8) (E9)
Fallo chequeo Fallo chequeo Fallo chequeo Fallo chequeo
Fallo chequeo Luz E6*E7*E8*E9*Tout
chequeo no
ok
P_chk_back↑
Inicio galvanizacion
Inicio
chequeo
Programación mediante Step 7 de un proceso de galvanización 10
11. M 0.0 A100.2=1
E120.0↑*M7.1*M7.2
M 0.1 T10 Z1=0 A100.1=1 A100.2=0
FC1 FC1 FC1
M 0.2 FC1 M 0.3 M 0.4 M 0.5
M500.4 M500.5 M500.6 M500.7
T10=0 T10=0 T10=0 T10=0
M0.6
M 0.7 M1.0 M1.2
M1.3 M1.3 M1.3
M1.3
M1.3
M0.6*M0.7*M1.0*M1.2*T10
A100.4
E120.6↑
M 2.0
M 0.0
Programación mediante Step 7 de un proceso de galvanización 11
12. 1.3.3 Función “Gestion de la galvanización” FC3. Nivel 1
Programación mediante Step 7 de un proceso de galvanización 12
13. Inicio Luz chequeo
galvanizacion en curso OFF
Grua
Galvanizado
P_pesar↑
Pesaje Pesar Bit_de_fin_GAL
Grua
Pgalv↑*Peso_ok*Marcha_EM*Marcha_SEM Enfriamiento
Luz
Desengrase Grua Galvanización Bit_de fin_ENF
en curso ON
Contador+1
Bit_de_fin_DES Fin ciclo1
Grua
Enjuague1 Pgalv_back↑
Fin ciclo2
Bit_de fin_ENJ1 Subir grua
Grua
Decapado Sens_ENF_arr
Fin ciclo3
Grua izquierda
Bit_de_fin_DEC
Grua Sens_grua_arr
Enjuague2
Fin ciclo4
Bajar grua
Bit_de_fin_ENJ2
Grua Sens_grua_ab
Fluxado
Nuevo ciclo
Bit_de_fin_FLU
Grua
Secado
Contador<10 Contador=10
Luz
Bit_de_fin_SEC Inicio
Inicio chequeo Galvanización
galvanizacion
en curso OFF
Función “Gestion de la galvanización” FC3. Nivel 2
Programación mediante Step 7 de un proceso de galvanización 13
15. 1.3.4 Funcion “Grua” FC4
Nivel 1
Inicializacion
0
de FC
=1
#estado1 Subir grua
#Sensor_grua_up
#estado2 Grua_derecha
#Sensor_grua_dcha
#estado3 Bajar grua
#Sensor_grua_down
#Temporizador
#estado4
cuba
#temporizador_cuba/#estado4/10S
Finalizacion de
#estado5 FC
#Bit_de_Fin=1
=1
Programación mediante Step 7 de un proceso de galvanización 15
16. Nivel 2
Inicializacion
0
de FC
=1
#estado1 A124.0
#Sensor_grua_up
#estado2 A124.2
#Sensor_grua_dcha
#estado3 A124.1
#Sensor_grua_down
#Temporizador
#estado4
cuba
#temporizador_cuba/#estado4/10S
Finalizacion de
#estado5 FC
#Bit_de_Fin=1
=1
Programación mediante Step 7 de un proceso de galvanización 16
17. 1.3.5 Funcion “Emergencia” FC5
Nivel 1
Gestión _ emergencia
Paro EMER Estado incial
P_emer Bit de fin emer
Marcha
Nivel 2
FC6
M 7.0 F/GP:{0}
E 120.4 M 700.0
M 7.1
Programación mediante Step 7 de un proceso de galvanización 17
18. Apagar luces
Apagar chequeo
Em1 Parar grua galvanización.
en curso
Luz EMER ON
1.3.6 Función FC6
Gestion_emergencia P_rearme * Desbloqueo seta
Nivel 1
Em2 Luz rearme ON
Grua subiendo o bajando Grua a la dcha o a la izda
Em3 Subir grua Em4 Grua a la derecha
Sens_ENF_arr
Algun sensor superior
Em5 Grua a la derecha
Sensor enfriado arriba
Em6 Bajar grua
Sens_ENF_ab
Em7 Activar temporiz
T9/Em7/10seg
Em8
P_EMER_Back↑
Em9 Subir grua
Sens_ENF_arr
Grua a la
Em10 Sens_grua_ab Sens_grua_ab
izquierda
Sensor Grua arriba
Em11 Bajar grua Luz rearme OFF Luz Emer OFF
Sens_grua_ab
Finalizacion FC
Em12
Bit_de_fin_emer=1
Programación mediante Step 7 de un proceso de galvanización 18
19. A100.0=0
M200.1 AB124=0 A100.1=0
A101.0=1
1.3.6 Función FC6
Gestion_emergencia E120.5 * (E120.4=0)
Nivel 2
M200.3 A101.1=1
(M20.2=0) * (M20.3=0) M20.2+M20.3
M200.4 A124.0=1 M200.5 A124.2=1
E125.1+E125.3+ E125.5 E127.1
+E125.7+E126.1+E126.3+
E126.5+E126.7+E127.1
M200.6 A1242.=1
E127.1
M200.7 A124.1=1
E127.0
M201.0 T9
T9/M201.0/10seg
M201.1
E120.1↑
M201.2 A124.0=1
E127.1
M201.3 A124.3=1
E125.1 E125.0 E125.0
M201.4 A124.1=1 A101.1=0 A101.0=0
E125.0
M201.5 Finalizacion FC
Programación mediante Step 7 de un proceso de galvanización 19
20. 1.3.7. Funcion “Parada” FC7
Nivel 1
F/GP:{0}
Luz_stop=1
Parada
normal
P_stop P_inic_sta↑
Marcha
semiautomatica
Nivel 2
F/GP:{0}
A100.3=1
M7.3
E 120.7 M E121.1↑
M 7.2
Programación mediante Step 7 de un proceso de galvanización 20
21. 1.3.8. GRAFCET de producción
Nivel 1
0
P_inic_sta↑*Paro_normal*Marcha_EM
M1
Inicio chequeo
Chequeo
Inicio galvanizacion
Inicio M2
galvanización Galvaniz
Contador=10 Contador<10
1. Inicio Inicio
chequeo galvanización
Programación mediante Step 7 de un proceso de galvanización 21
22. Nivel 2
0
E121.0↑*M7.0
M1
M 0.0
FC2
M2.0
M2
M2.0
FC3
Z1=10 Z1<10
M 0.0 M2.0
Programación mediante Step 7 de un proceso de galvanización 22
23. 1.4. Celda de carga.
Para controlar el peso de los ítems que se van a galvanizar se utiliza un transductor denominado celda
de carga. El modelo seleccionado para esta aplicación así como sus características técnicas se muestran
en las siguientes imágenes:
Programación mediante Step 7 de un proceso de galvanización 23
24. Una célula de carga esta clasificada como un transductor de fuerza. Este aparato convierte la fuerza o
peso en una señal eléctrica. Básicamente su funcionamiento se basa en un detector de deformación.
Este detector varía su resistencia eléctrica cuando es sometido a fatiga o esfuerzo mecánico.
En la programación con Step 7 se ha supuesto que la tarjeta analógica de entrada se unipolar (de 0 a
27648) para la conversión de valores analógicos a digitales.
Programación mediante Step 7 de un proceso de galvanización 24
25. 1.5 Esquema de la situación de los sensores de presencia
Con objeto de proporcionar cierta perspectiva visual sobre el proceso de galvanización, se ha considerado oportuno incluir un somero esquema donde
aparecen las distintas cubas usadas en el galvanizado así como los sensores (con nomenclatura que podríamos definir “de nivel 2”) que gestionan las
distintas posiciones de la grúa. Los movimientos que realiza el puente grúa se indican con sendas flechas bidireccionales.
E125.1 E125.3 E125.5 E125.7 E126.1 E126.3 E126.5 E126.7 E127.1
P_GALV P_GALV_BACK
E125.0 E125.2 E125.4 E125.6 E126.0 E126.2 E126.4 E126.6 E127.0
Enjuague1 Decapado Enjuague2
Anclaje grua Desengrase Fluxado Secado Galvanizado Enfriamiento
Programación mediante Step 7 de un proceso de galvanización 25
26. 1.6 Pulsadores del panel de control y señales luminosas
La siguiente tabla contiene información sobre los pulsadores y señales luminosas que se usan en el
proceso. Esta tabla esta dividida en dos partes: en la primera se hace referencia a los pulsadores
mientras que en la segunda se citan las señales luminosas.
Nomenclatura S7 Descripción / Comentario
Pulsador P_inicio_sta Inicia el proceso general
Pulsador P_chk Inicia chequeo
Pulsador P_chk_back Tras un fallo en el chequeo, el sistema
vuelve al estado anterior a la pulsación de
P_chk
Pulsador P_galv Inicia proceso de galvanización tras un
chequeo exitoso
Pulsador P_galv_back Tras una galvanización exitosa, la grúa
vuelve a su posición inicial para realizar
otro ciclo (marcha semiautomática)
Pulsador (seta) P_emer Genera un evento asíncrono de emergencia.
Se para el sistema
Pulsador P_rearme Inicia rearme del sistema tras la
emergencia
Pulsador P_emer_back Tras retirar la pieza después del rearme de
emergencia, la grúa vuelve a su posición
inicial
Pulsador P_stop Parada normal. Sistema termina el ciclo
que estaba realizando antes de pararse
Pulsador P_pesar Ejecuta el pesado del item a galvanizar
Nomenclatura S7 Descripción / Comentario
Luz Luz_chequeo_en curso Activa mientras se esta llevando a cabo el
chequeo
Luz Luz_chequeo_no_ok Activa si chequeo no se realizo en el
tiempo fijado
Luz Luz_emergencia Activa desde que se pulsa P_emer hasta el
final del rearme
Luz Luz_galvanizacion_en curso Activa mientras se esta ejecutando el
proceso de galvanización propiamente
dicho
Luz Luz_iniciar_chequeo Indica la necesidad de realizar un chequeo
Luz Luz_rearme Activa desde que comienza el rearme hasta
el final del mismo (grúa en la posición
inicial)
Luz Luz_retirar_item_galvanizado Indica que se debe retirar el ítem
galvanizado del puente grúa
Luz Luz_TEM_DEC Indica que el fallo en el chequeo se ha
producido en la temperatura del decapante
Luz Luz_TEM_ZN Indica que el fallo en el chequeo se ha
producido en la temperatura del zinc
Luz Luz_VOL_DEC Indica que el fallo en el chequeo se ha
producido en el volumen de la cuba de
decapado
Luz Luz_VOL_ZN Indica que el fallo en el chequeo se ha
producido en el volumen de la cuba de
decapado
Luz Luz_peso_ok Indica que el peso del ítem a galvanizar es
adecuado
Luz Luz_peso_no_ok Indica que el peso del ítem a galvanizar no
es adecuado
Luz Luz_stop Indica que se pulso parada normal. Se
mantendrá encendida hasta que se finalice
el ciclo antes de parar el sistema
Programación mediante Step 7 de un proceso de galvanización 26
27. 1.7. Guía GEMMA del proceso de galvanización.
A- Procedimientos de parada
F- Proceso en funcionamiento
F2
A1. Parada en Marcha de
A6 Puesta en estado inicial
estado inicial CI preparación
P_inicio_sta
P_emer_back
A5. Preparación A2. Parada pedida P_stop 10 ciclos
tras defecto final de ciclo
P_pesar * P_galv
F1
P_emer=0 * P_rearme
P_emer
D1
Parada de emergencia
Funcionamiento normal
Producción
D- Proceso en defecto
Programación mediante Step 7 de un proceso de galvanización 27
28. 1.7. Código fuente y tabla de símbolos
El código desarrollado con Step 7 para la gestión del proceso de galvanización, así como la tabla de
símbolos generada por el Simatic Manager, se adjuntan en formato electrónico junto con esta memoria.
1.8 Bibliografía
• MANDADO Enrique. “Autómatas programables, entorno y aplicaciones”. Ed Thomson 2005
• GONZALEZ RUEDA Emilio. “Programación de autómatas. SIMATIC S7-300. CEYSA 2004
• Directiva de Seguridad de Maquinas 98/37 CE
Programación mediante Step 7 de un proceso de galvanización 28
