Sensado de variable analógica y regulación térmica mediante sensor SICK y PLC Vision con pantalla.
SITUACIÓN
Una empresa que maneja una línea de secado de productos requería la automatización de sus hornos de secado. Estos funcionaban de forma manual mediante el accionamiento de una válvula que controla la cantidad de vapor seco proveniente de una caldera, el cual ingresa al horno de secado a un intercambiador de calor. El tiempo de funcionamiento del horno, una vez alcanzada la temperatura deseada, se controlaba por medio de temporizadores, y la temperatura se visualizaba con un termómetro de bulbo ubicado en la carcasa del tanque de secado.
Cada horno opera con diferentes condiciones de tiempo y temperatura, según las necesidades de cada producto. Al realizar los ajustes de forma manual y no contar con un control preciso del proceso de secado, se genera inestabilidad en el proceso, errores de ajuste, consumo excesivo de energía (en forma de vapor) y riesgo de daño tanto en los productos como en los equipos.
DESARROLLO
Como solución, se implementó un sistema de control automático de temperatura utilizando un PLC, con visualización en una HMI de 7”. El sistema recibe la señal de temperatura desde un sensor transmisor/switch de temperatura con display – modelo TBS, con salida analógica de 4–20 mA, la cual es convertida por el PLC en una variable digital que se visualiza en tiempo real en la HMI.
En función del valor medido, el sistema ejecuta acciones automáticas al activar una válvula que regula la cantidad de vapor, según la referencia establecida por el operario en la pantalla HMI y de acuerdo con las necesidades de cada producto. Todo el proceso fue programado en el entorno UniLogic, configurando la lectura analógica, la escala de temperatura y las condiciones de control tipo PID.
Con esta implementación, se obtuvo una respuesta más confiable y rápida que en el control manual, garantizando el cumplimiento de los parámetros de temperatura requeridos, reduciendo errores humanos, optimizando el consumo de combustible y disminuyendo el tiempo total del proceso de secado.
DIAGRAMA DE LA APLICACIÓN
El diagrama muestra la conexión del sensor SICK transmisor/switch de temperatura con display – modelo TBS a la entrada analógica del PLC UniStream USC-B10-RA28, el cual está conectado mediante un cable UTP a la HMI de 7” (DISPLAY USL-070-B05). Desde la HMI, el operario puede visualizar la temperatura actual y realizar los ajustes necesarios para el proceso, como el tiempo de secado y la temperatura de operación. El sistema actúa automáticamente sobre la válvula que controla el flujo de aire caliente, con el fin de mantener la temperatura deseada dentro del horno de secado.
EQUIPOS UTILIZADOS
| Unidades | Referencia | Descripción |
|---|---|---|
| 1 ud. | USC-B10-RA28 | Controlador lógico programable Unistream |
| 1 ud. | USL-070-B05 | HMI 7” Unistream 7″ light Panel. |
| 1 ud. | 6048672 | Switch de Temperatura con Display – TBS. |
| 1 ud. | 2903148 | Fuente de alimentación conmutada en primario TRIO POWER con conexión push-in para el montaje sobre carril, entrada: monofásica, salida: 24 V DC/5 A – TRIO-PS-2G/1AC/24DC/5. |
| 1 ud. | 2096241 | Conector Hembra Recto M12 5 Hilos 10 Metros. |
VENTAJAS
- Integración completa entre sensado, control y monitoreo.
- Interfaz amigable que permite ajuste de parámetros en tiempo real.
- Aumenta la calidad de la producción al tener un control estable de la temperatura.
- Mejora la eficiencia de los procesos de producción, puesto que, al ser automatizado, no requiere de la presencia de personal, solo en caso de algún ajuste específico.
- Con una sola pantalla HMI es posible supervisar y controlar los procesos de varios hornos, optimizando la operación y reduciendo costos al disminuir la cantidad de equipos necesarios.
RESULTADOS
El sistema actualmente funciona de manera estable y precisa, manteniendo la temperatura dentro de los límites establecidos. El operador puede supervisar y ajustar los valores desde la HMI sin necesidad de intervención manual constante. Con la implementación del sistema automatizado de control de temperatura, basado en un PLC Unitronics UniStream USC-B10-RA28 y un sensor SICK TBS (Transmisor/Switch de temperatura con display), se logró una reducción aproximada del 20% en el consumo energético, junto con una mayor estabilidad térmica y confiabilidad del proceso.
El sensor SICK TBS ha demostrado una alta precisión y rápida respuesta en la medición de la temperatura, lo que permite al PLC UniStream ejecutar el control PID con gran exactitud. Controlando la válvula modulante de vapor para que inyecte únicamente la cantidad necesaria de vapor, evitando sobreinyecciones y oscilaciones térmicas que generaban pérdidas energéticas. Como resultado, se obtiene una mayor eficiencia en el uso del vapor, una temperatura más uniforme y una menor exigencia operativa sobre los equipos. El objetivo principal de automatizar y visualizar el control de temperatura se cumple con éxito, contribuyendo a la eficiencia global del proceso industrial.
Adicionalmente, gracias al sistema de manejo de recetas mediante estructuras de Unitronics en VisiLogic, es posible gestionar diferentes recetas de temperatura y parámetros de control para varios hornos desde un solo PLC. De esta manera, el PLC centraliza la información, permitiendo cargar, modificar y enviar configuraciones específicas según la receta seleccionada para cada horno. Esto optimiza el uso de recursos, simplifica la operación y garantiza uniformidad en los resultados de cada proceso térmico. En conjunto, el sistema mantiene la temperatura dentro de los límites establecidos, mejora la eficiencia energética y reduce el desgaste de los equipos, cumpliendo con éxito el objetivo de automatizar, controlar y visualizar el proceso de temperatura, destacando la precisión, flexibilidad y robustez de las soluciones Unitronics y SICK en aplicaciones industriales.
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