Automatización Industrial con Panasonic PLC FP-X C60TD & HMI GT707

En esta oportunidad les compartiré sobre la experiencia automatizando parte de un proceso industrial hace unos meses y utilice equipos industriales marca Panasonic, dado que considero que conozco bien esta marca en PDAControl tenemos recopiladas una gran cantidad de pruebas e integraciones con hardware como Arduino, ESP8266, ESP32 y otras plataformas IoT.

Existen otros controladores «PLC» y pantallas «HMI» de gran renombre, tal como Allen Bradley o Siemens, Omrom, Mitsubishi, Sneider, Opto22 y Festo, por supuesto Panasonic a nivel de automatización de maquinas es una mezcla de sencillez, practicidad y robustez, técnicamente lo aprendí muy bien y me gusto.

 

En detalle…

Hace unos meses me contacto un colega que tenia un proyecto, sobre unas maquinas de empacado de grano y estaban decidiendo si comprar maquinaria nueva o re-potenciar los controladores y pantallas las maquinas antiguas.
Acepte re-potenciar una maquina y coloque la condición de automatizar con Panasonic, lo considere mas un reto personal y profesional.

La intensión de esta guía es indicar algunas sugerencias y recomendación que yo personalmente considero importantes de la automatización ya sea a nivel industrial principalmente o a nivel maker y por supuesto compartir la experiencia.

El siguiente vídeo es una muestra del proceso de automatización realizada para entrar en contexto, esta es la introducción.

Video Completo:

1. Levantamiento de Información Inicial

Antes de todo realizar un gran levantamiento de información detallado, puede ser simplemente una serie de visitas.

  • Planos.
  • Manuales.
  • Documentación.
  • Levantamiento de señales, variables, sensores y actuadores.
  • Analizar las variables que afecten el proceso.
  • Escuchar a los propietarios del proceso, operarios, equipo de mantenimiento.

Técnicamente en mi caso requerían una copia idéntica de otra maquina, igual de parametrizable y adicional agregar indicadores OEE y fallos.

Solo contábamos con un manual del usuario de la maquina original INDUMAK, donde textualmente indicaban como funcionaba la maquina, ese manual fue de gran ayuda.

2. Medir tu capacidad y disponibilidad

Este es un análisis propio de tu alcance o tu equipo, referente medir la dificultad del proceso y si tienes los conocimientos y competencias para realizarlo.

He visto procesos muy complicados y he determinado no aceptarlos, por los siguientes factores dado el caso:

  • Toman mucho tiempo en implementacion y pruebas, el cliente en caso no pagara este tiempo de desarrollo.
  • Existen aplicaciones que implican competencias o habilidades en determinadas áreas que no tengo conocimiento, ejemplo soldadura y mecánica.
  • Procesos, sistemas o maquinas muy complejos o especializados en los cuales, existen maquina fabricadas para esas funciones determinadas, ninguna adaptación o implementacion similar las igualara.
 

La maquina en mi caso a simple vista aparentemente se ve complicada y compleja, aparte confiaba en mi capacidad y tenia experiencia e influyo bastante el siguiente paso Numero 3 para aceptar el proyecto y ya había determinado lo mas complejo realizar una rutina dinámica de sincronicacion de actuadores, la sincronizacion y ajustes de tiempos fue lo que tomo 5 días, dado que intervenía también un sellado térmico y corte que debía se preciso.

3. Seleccionar el Hardware & Software

Para las selección del hardware recomiendo tener en cuenta lo siguiente:

  1. Tener experiencia previa con el hardware seleccionado, esto ahorrara tiempo en desarrollo e implementacion.
  2. En caso de no tener experiencia y utilizar software/hardware nuevo documentarse y buscar caso e implementaciones en la red.
  3. Soporte técnico por parte del proveedor.
  4. Repuestos y garantías.
  5. Analizar y determinar alcance de proyecto para no sobre dimensionar gastos en hardware innecesarios ejemplo: módulos y expansiones IO.
  6. También analiza si a futuro el proyecto podría expandirse, crecer o integrarse con otros hardware, software.
  7. Costos de licencias de software.
 

En el caso de la automatización que se realizo, referente a la maquina de empaquetado, el proceso original tenia un PLC Micrologix 1200, aunque conozco y he programado Allen Bradley, tengo mas experiencia y maleabilidad en Hardware Panasonic.

PLC FP-X C60 TD

Este es el PLC el FPX C160 TD de Panasonic, tiene 32 entradas digitales y 28 salidas a transistor, 4 potenciometros y puerto Toolport para programación y/o comunicación con HMI y un puerto de USB tipo B para programación, en caso de requerir mas entradas se pueden adicionar expansiones I/O y por ultimo se alimenta 24VDC.

Software de Programación FP-WIN Pro el que yo personalmente prefiero cuenta con varios lenguajes para programar o FP-WIN GR para programación solo en lenguaje LADDER.

Recomendado: Información completa familia Fpx de Panasonic.

HMI GT707 7″

Esta pantalla es la GT707 de Panasonic, tiene 7 pulgadas esa color, táctil un puerto serial RS232 para comunicación serial con el PLC, ranura para tarjeta SD para registro y almacenamiento de datos y recetas, puerto mini-usb para programación.

Software de Programación GTWIN en las ultimas versiones, versión demo máximo 10 pantallas disponible en pagina de Panasonic

Recomendado: Información completa HMI GT707 .

4. Estimar tiempos

Esta parte se debe realizar de manera grupal, si en proyecto intervienen varias personas de varias áreas, ejemplo: equipo de eléctricos, equipo de mecánicos, equipo de programadores.

Siempre se determina un cronograma previo, para mayor exactitud en tiempos realizar este cronograma en conjunto con el cliente y proveedores.

En materia para determinar el tiempo de desarrollo, no subestimar la complejidad de un proceso, por mas simple que sea una aplicación, requiere robustez y seguridad.

En el caso del proyecto anterior, el cliente solicitaba 10 dias para automatizar la maquina, técnicamente programar el PLC y la HMI, el cliente consideraba que solo era cambiarlos y ya, similar a como cambiar un relay «hahahaha», también tenían el factor de producción perdida en contra, es decir no estaban produciendo así que necesitaban la maquina lo mas pronto posible.

Considerando que se debía hacer el programa de cero solo basándose en el funcionamiento de otra maquina similar, se determinaron 15-20 días en programación e implementacion y 10 días adicionales de tiempo de prueba.

Afortunadamente nos tomamos en total 25 dias, 15 dias en implementacion y 10 días netos.

 

4. Modelar Algoritmo de Programación

Basándose en el levantamiento de requerimientos y señales del proceso, realizar un bosquejo en papel, analizando o simplificando el proceso.

Yo personalmente para antes de programar o a generar código específicamente, me tomo un tiempo con papel en mano entendiendo completamente la secuencia del proceso y como debe y/o debería funcionar la aplicación final.

El diagrama de flujo es una herramienta muy recomendada para analizar secuencias.

Luego de tener relativamente claro como debería funcionar, a programar..

Por lo general inicio creando secuencias muy sencillas paso a paso, programar y probar pequeñas partes esa es mi filosofía. por lo general en algunos casos intentan hacer todo un programa gigante y al final probar, pocos casos en los que funciona prefecto, en el caso de PLC o hardware que interviene con variables físicas del mundo real, a diferencia de implementaciones en otros campos o lenguajes de programación, ejemplo: hacer una aplicación web en javascript, HTML en general son entornos bajo control, no va a tener condensación que afecte un cilindro o fallo en una resistencia térmica.

Importante: en un proceso industrial, no solo arriesgamos materia prima o maquinaria también arriesgamos vidas, siempre determino:

  • Paradas de emergencia (locales y remotas)
  • Condiciones iniciales de proceso, antes de iniciar.
  • Condiciones de fallo, ejemplo sensores rotos o fallidos.
  • Condiciones de reinicio en caso de fallas de suministro eléctrico.
  • Menús aprueba de errores de Operario.
  • entre otras posibilidades.
 

Recrear proceso o simular proceso

Por lo general no contamos con los equipos o la infraestructura para recrear completamente un proceso, mi sugerencia es simular, en mi caso no tenia disponible una maquina, sistema con actuadores neumáticos, mecánicos, eléctricos, similar a la maquina real.

Técnicamente realice un código muy genérico del proceso y cuando llegue a planta realice el código real, dado que sufrió varios cambios antes de la versión final, diría que el programa se realizo en planta.

Conclusiones

Desde hace mucho no aceptaba realizar proyectos de automatización mas concretamente proyectos de control en general, dado que el control toma tiempo e influye en muchos riesgos, el caso de la empacadora de grano intervienen;

  • Control de temperatura para sellado de bolsa,
  • Precisión en sellado térmico y corte.
  • Sincronía en sistema de dosificación de producto.
  • Sistema parametrizable de 50 recetas configurable.
  • Parámetros de Calidad de la empresa para aceptar las bolsas empacadas

En el proceso intervienen:

  • Sistema eléctrico: Contactores, Reles Mecanicos, Transformadores, Reles de estado solido y motores.
  • Sistema neumático: Electrovalvulas, Cilindros de doble y simple efecto.
  • Sistemas mecánicos: piñoneria y cajas de reducción para desplazamiento de cilindros.

Prefiero por experiencia seleccionar proyectos que requieren solo monitorizacion, conteo y medición, proyectos que no son de alto riesgo o afecten directamente un proceso.

Determine automatizar esta maquina para demostrar otros productos (PLC) diferentes a los generalmente utilizados y que estaba en el alcance de automatizar el proceso y mejorarlo.

Bueno esa solo es mi opinión y mi experiencia, espero que pueda ser un aporte solo son algunas unas sugerencias y recomendaciones, no tomarlas como reglas solo es en parte mi método y me ha funcionado.

 

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