Projecte d'automatització i control PID d'un procés de mecanització de peces mitjançant PLCs Schneider i HMI amb LabVIEW

Abstract

[VL] Aquest projecte consisteix en l’automatització i control d’un procés de mecanitzat de peces. En la part d’automatització trobem que s’han utilitzat dos PLCs: un TSX Premium i un M241 de Schneider per a implementar els automatismes corresponents. El TSX s’encarregarà de la gestió d’un braç robot la missió del qual es fer arribar les peces en brut i arreplegar les peces conformades, mentre que el M241 és l’encarregat de la part del mecanitzat de la peça i control de les cintes transportadores. Pel que respecta a la part de control, trobem el disseny de dos controls de tipus PI per a la regulació de la velocitat dels motors de les màquines de fresat i trepanat, i de la temperatura d’un sistema de refrigeració del trepant. Un dels controls s’implementa en un autòmat M241 de Schneider i l’altre en un PC utilitzant el software LabVIEW. A més, el sistema és capaç del reconeixement del tipus de peça pel seu color mitjançant una càmera, i depenent d’açò realitza l’operació de fresat i trepanat o sols el trepanat. Per a que l’usuari siga capaç de monitoritzar, supervisar i controlar el procés, es dissenya un HMI fent ús del software LabVIEW. En quant a les comunicacions, per al intercanvi d’informació entre els PLCs s’ha utilitzat el protocol de comunicació Modbus TCP/IP i per a la comunicació amb l’HMI, el protocol OPC. Finalment, per a provar el funcionament del sistema, s’utilitza un prototip de la planta a escala, format per dos maquetes de la empresa Fischer Technik: un braç robot amb configuració cilíndrica i un sistema de cintes amb mecanitzat de peces. A més, també disposem d’un motor de corrent continua per a simular la màquina de trepanat i fresat, i una cèl·lula Peltier per a la refrigeració.

[ES] Este proyecto consiste en la automatización y control de un proceso de mecanizado de piezas. En la parte de automatización encontramos que se han utilizado dos PLCs: un TSX Premium y un M241 de Schneider para implementar los automatismos correspondientes. El TSX se encargará de la gestión de un brazo robot cuya misión es hacer llegar las piezas en bruto y recoger las piezas conformadas, mientras que el M241 es el encargado de la parte del mecanizado de la pieza y control de las cintas transportadoras. Por lo que respecta a la parte de control, encontramos el diseño de dos controles de tipo PI para la regulación de la velocidad de los motores de las máquinas de fresado y taladrado y de la temperatura de un sistema de refrigeración del taladro. Uno de los controles se implementa en un autómata M241 de Schneider y el otro en un PC utilizando el software LabVIEW. Además, el sistema es capaz del reconocimiento del tipo de pieza por su color mediante una cámara, y dependiendo de ello realiza la operación de fresado y taladrado o solo el taladrado. Para que el usuario sea capaz de monitorizar, supervisar y controlar el proceso, se diseña un HMI haciendo uso del software LabVIEW. En cuanto a las comunicaciones, para el intercambio de información entre los PLCs se ha utilizado el protocolo de comunicación Modbus TCP/IP y para la comunicación con el HMI, el protocolo OPC. Finalmente, para probar el funcionamiento del sistema, se utiliza un prototipo de la planta a escala, formado por dos maquetas de la empresa Fischer Technik: un brazo robot con configuración cilíndrica y un sistema de cintas con mecanizado de piezas. Además, también disponemos de un motor de corriente continua para simular la máquina de taladrado y fresado, y una célula Peltier para la refrigeración.

[EN] This project consists of the automation and control of a parts machining process. In the automation part we find that two PLCs have been used: a TSX Premium and a Schneider M241 to implement the corresponding automations. The TSX will be responsible for the management of a robot arm whose mission is to deliver the blanks and collect the formed parts, while the M241 is responsible for the machining part of the piece and control of the conveyor belts. Regarding the control part, we find the design of two PI type controls for the regulation of the speed of the motors of the milling and drilling Machines, and the temperature of a drill cooling system. One of the controls is implemented on a Schneider M241 automaton and the other on a PC using LabVIEW software. In addition, the system is capable of recognizing the type of part by its colour by means of a camera, and depending on it performs the milling and drilling operation or only the drilling. In order for the user to be able to monitor, supervise and control the process, an HMI is designed using LabVIEW software. In terms of communications, the Modbus TCP/IP communication protocol has been used for the exchange of information between the PLCs and the OPC protocol for communication with the HMI. Finally, to test the operation of the system, a prototype of the scale plant is used, consisting of two models of the Fischer Technik company: a robot arm with cylindrical configuration and a belt system with machining of parts. In addition we also have a direct current motor to simulate the drilling and milling machine, and a Peltier cell for cooling.