Trabajo de grado · 2014
Máquina para el sembrado automático de semillas
La realización del proyecto permitió la construcción de un prototipo de una máquina para el sembrado automático de semillas mediante la utilización de cilindros neumáticos, electroválvulas, sensores, un PLC y un terminal táctil. El prototipo permite desplazar la bandeja de alvéolos mediante un cilindro neumático con ayuda de un acople mecánico hasta los lugares establecidos para el llenado de sustrato y colocación de la semilla, de una manera homogénea, rápida, dosificada, precisa y repetitiva, en la cual la intervención del hombre queda limitada a tareas de supervisión y control del trabajo realizado, así como al suministro de los insumos. También presenta la posibilidad de cambiar y ajustar los aditamentos necesarios para sembrar semillas de distinto tipo de cultivos.
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Contenido
- 1. OBJETIVOSp. 18
- 1.1. Generalp. 18
- 1.2. Específicosp. 18
- 2. MARCO TEÓRICOp. 19
- 2.1. AUTOMATIZACIÓNp. 19
- 2.1.1. Definiciónp. 19
- 2.1.2. Objetivos de la Automatizaciónp. 19
- 2.1.3. Niveles de la Automatizaciónp. 19
- 2.2. SENSORESp. 20
- 2.2.1. Definiciónp. 20
- 2.2.2. Sensor magnéticop. 20
- 2.3. SIEMBRA EN SEMILLEROSp. 22
- 2.3.1. Definiciónp. 22
- 2.3.2. Tipos de semillerosp. 22
- 2.3.4. Proceso………………………………………………………………p. 23
- 2.4. ELEMENTOS DE INSTALACION NEUMÁTICAp. 25
- 2.4.1. Cilindros neumáticosp. 25
- 2.4.2. Electroválvulasp. 26
- 2.5. CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMABLE (PLC)p. 27
- 2.5.1. Definiciónp. 27
- 2.5.2. Clasificación de los PLCp. 29
- 2.5.5. Lenguajes de Programaciónp. 31
- 2.6. TERMINAL TÁCTILp. 32
- 2.7. PROTOCOLOS DE COMUNICACIÓNp. 34
- 2.7.1. Tipos de Comunicaciones Industrialesp. 35
- 2.8. MÁQUINAS EXISTENTES PARA EL SEMBRADO DE SEMILLASp. 35
- 2.8.1. Máquina manual para el sembrado de semillasp. 35
- 2.8.2. Máquina semiautomática para el sembrado de semillasp. 36
- 2.8.5. Usos en la industriap. 39
- 3. ANÁLISIS DE LAS CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LA MÁQUINAp. 39
- 3.1. INGENIERÍA MECÁNICA Y NEUMÁTICA CONCEPTUALp. 39
- 3.2. INGENIERÍA ELECTRÓNICA CONCEPTUALp. 45
- 3.2.1. Sensorp. 46
- 3.2.2. Sistema de Control.............................…………………………………..………p. 47
- 4. SISTEMA SCADAp. 50
- 4.1. NIVEL DE INSTRUMENTACIÓNp. 50
- 4.1.1. Inventario de Señales del Procesop. 50
- 4.1.2. Instrumentación del procesop. 50
- 4.1.3. Sistema de protección eléctricap. 60
- 4.2. NIVEL RTU/MASTER……p. 61
- 4.2.1. Controlador Lógico Programable TWIDO TWDLCAE40DRFp. 61
- 4.3. NIVEL DE COMUNICACIONESp. 69
- 4.4. NIVEL DE CONTROLp. 70
- 4.4.1. Software TWIDO SUITEp. 70
- 4.4.5. Software VIJEO-DESIGNERp. 92
- 5. PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTOp. 106
- 6. RECOMENDACIONESp. 107
- 7. CONCLUSIONESp. 108
- 8. BIBLIOGRAFÍAp. 109
- Tabla 1. Componentes y materiales del cilindro neumático. [7]p. 26
- Tabla 2. Clasificación de los PLC. [12]…………………………………….…p. 29
- Tabla 4. Lenguajes gráficos de programación de un PLC. [14]p. 31
- Tabla 5. Lenguajes textuales de programación de un PLC. [14]p. 32
- Tabla 6. Tipos de comunicaciones industriales. [17] [18]p. 35
- Tabla 7. Especificaciones técnicas compresor. [22]p. 40
- Tabla 8. Especificaciones técnicas de la válvula control de flujo. [9]p. 43
- Tabla 9. Especificaciones técnicas del cilindro neumático. [7]p. 43
- Tabla 10. Especificaciones técnicas de la electroválvulas 5/2. [8]p. 45
- Tabla 11. Especificaciones técnicas del sensor magnético. [27]p. 46
- Tabla 13. Inventario general de señales de control del prototipo. [29]p. 50
- Tabla 14. Modelo del controlador. [42]p. 62
- Tabla 15. Configuración del PLC TWDLCAE40DRF. [43]……………p. 63
- Tabla 16. Especificaciones de funcionamiento de los PLC compactos. [43]p. 65
- Tabla 17. Especificaciones eléctricas de los PLC compactos. [43]…p. 66
- Tabla 19. Elementos panel 1. [49]p. 98
- Tabla 20. Elementos panel 2. [49]……………p. 100
- Tabla 21. Elementos panel 3. [49]p. 101
- Tabla 22. Elementos panel 4. [49]…p. 102
- Tabla 23. Elementos panel 5. [49]…p. 104
- Figura 1. Pirámide de la Automatización. [3]p. 20
- Figura 2. Sensor magnético. [4]p. 21
- Figura 3. Sensores ópticos. [5]p. 21
- Figura 4. Proceso de siembra en semillerosp. 24
- Figura 5. Cilindro neumático. [7]p. 25
- Figura 6. Electroválvula 5/2- 24V. [8]p. 26
- Figura 7. Válvula control de flujo. [9]p. 27
- Figura 8. Diagrama de bloques del PLC. [10]p. 27
- Figura 9. Controlador lógico programable (PLC). [11]p. 28
- Figura 10. Partes de un controlador lógico programable (PLC). [11]p. 28
- Figura 11. Terminales táctiles. [16]p. 33
- Figura 12. Elementos de un terminal táctil. [16]p. 34
- Figura 13. Sembradora manual. [19]p. 36
- Figura 14. Sembradora semiautomática. [19]p. 37
- Figura 15. Sembradora de tambor. [20]p. 37
- Figura 16. Sembradora a inyección granette. [21]p. 38
- Figura 18. Racores y mangueras en la máquina [23]p. 41
- Figura 19. Prototipo de la máquina [24]p. 41
- Figura 20. Pieza para deslizar la bandeja. [25]…………………………………p. 42
- Figura 21. Válvula control de flujo Airtac. [9]p. 42
- Figura 22. Cilindro neumático Airtac. [7]p. 43
- Figura 23. Motor DC 24V. [26]p. 44
- Figura 24. Electroválvulas 5/2- 24V Airtac. [8]p. 44
- Figura 25. Sensor magnético Airtac. [27]p. 46
- Figura 26. Sensor fotoeléctrico réflex tipo barrera. [28]p. 47
- Figura 28. La máquina para el sembrado automático de semillas [24]…………p. 51
- Figura 29. Componentes de la maquina [30]p. 51
- Figura 30. Cilindro neumático para el desplazamiento de bandejas. [31]p. 52
- Figura 31. Desplazamiento de bandejas. [31]p. 52
- Figura 32. Válvula reguladora de caudal VRC1. [8]p. 53
- Figura 33. Silo del sustrato. [32]p. 54
- Figura 34. Acople para el llenado de sustrato. [33]p. 55
- Figura 35. Vista desde arriba. [33]p. 55
- Figura 36. Sensores magnéticos del cilindro de llenado. [34]p. 56
- Figura 37. Sensor fotoeléctrico réflex tipo barrera del cilindro de llenadop. 56
- Figura 38. Válvula reguladora de caudal VRC2. [8]p. 57
- Figura 39. Silos de las semillas de tabaco. [35]p. 58
- Figura 42. Válvula reguladora de caudal VRC3. [8]……………p. 59
- Figura 43. Interruptor TemBreak XS50CS. [38]p. 60
- Figura 44. Tacos termomagnéticos. [39]p. 61
- Figura 45. Plc Twido TWDLCAE40DRF. [41]p. 62
- Figura 46. Especificaciones del cableado de las E/S. [44]p. 67
- Figura 47. Interfaz del controlador. [45]p. 69
- Figura 48. Pantalla inicial de TwidoSuite. [46]p. 71
- Figura 49. Ventana de la pestaña de “proyecto”. [46]p. 72
- Figura 50. Espacio general de trabajo del TwidoSuite. [46]p. 73
- Figura 51. Ventana de configuración de Hardware “Describir”. [46]p. 74
- Figura 52. Configuración de Hardware Twido. [46]p. 75
- Figura 54. Ventana del editor de programa. [46]p. 77
- Figura 55. Insertar primera sección……………………………………………p. 78
- Figura 56. Sección insertadap. 78
- Figura 57. Introducir títulos, comentarios, etcp. 79
- Figura 58. Instrucciones básicas de la paleta de Ladder. [46]p. 79
- Figura 59. Diagramas de estados del proceso y control del motor. [50]p. 80
- Figura 60. Inicio del proceso. [46]p. 81
- Figura 61. Desplazamiento de las bandejas de alvéolos. [46]p. 83
- Figura 62. Caída de las bandejas de alvéolos. [46]p. 84
- Figura 63. Detección de la bandeja y llenado de sustrato. [46]p. 85
- Figura 64. Salto en caso de no detectar sensor fotoeléctrico (S4). [46]p. 86
- Figura 65. Detección de la bandeja y colocación de la semilla. [46]p. 87
- Figura 66. Salto en caso de no detectar sensor fotoeléctrico (S8). [46]p. 87
- Figura 67. Reinicio del desplazamiento de las bandejas. [46]p. 88
- Figura 68. Contador C2. [46]p. 88
- Figura 69. Sentido inversor de giro del motor. [46]p. 89
- Figura 70. Ciclo del motor inversor. [46]p. 90
- Figura 71. Motor en sentido horario. [46]p. 91
- Figura 72. Control de las salidas en el PLC. [46]p. 91
- Figura 73. Vijeo-Designer y Vijeo-Designer Runtime. [47]p. 92
- Figura 74. Entorno Vijeo-Designer. [47]p. 93
- Figura 75. Ventana inicial Vijeo-Designer. [48]p. 94
- Figura 76. Configuración de un proyecto. [48]p. 95
- Figura 77. Selección del modelo del terminal táctil. [48]p. 96
- Figura 78. Configuración de la red Ethernet. [48]p. 96
- Figura 79. Pantalla principal del proyecto creado. [48]p. 97
- Figura 80. Paneles del proyecto “Sembradora”. [48]p. 97
- Figura 81. Diagrama del panel 1. [48]p. 98
- Figura 82. Pantalla inicial del proyecto. [48]p. 99
- Figura 83. Configuración de la terminal Magelis XBT GT2330. [48]p. 99
- Figura 84. Diagrama del panel 2. [48]p. 100
- Figura 85. Reseña del prototipo. [48]p. 101
- Figura 86. Diagrama del panel 3. [48]p. 102
- Figura 87. Diagrama del panel 4. [48]p. 103
- Figura 88. Objetivo general del proyecto. [48]p. 103
- Figura 89. Diagrama del panel 5. [48]p. 104
- Figura 90. Pantalla de proceso. [48]p. 105
- Anexo A. Presupuesto General del Proyectop. 115