Situación
En una planta industrial se requiere contar con varios tanques destinados al procesamiento y mezcla de líquidos. En este caso, el control de nivel se realiza de forma independiente y con poca precisión en cada tanque, sin un sistema centralizado ni monitoreo unificado. Actualmente, la activación del motor de mezclado se realiza mediante un temporizador, y las válvulas de entrada y salida del producto se operan manualmente. Esta situación dificulta la supervisión del proceso, incrementa el riesgo de sobrellenado, genera pérdidas por operación manual y ocasiona retrasos al realizar ajustes individuales en cada tanque.
El objetivo de esta aplicación fue automatizar la medición y el control del nivel, llenado, mezcla y vaciado en tres tanques industriales de 6 metros de altura, con posibilidad de expansión a dos tanques adicionales. Para ello se empleó tecnología SICK para el sensado y Unitronics UniStream para el control, visualización y manejo centralizado de la operación.
Desarrollo
Para la implementación del sistema se utilizó un sensor de nivel SICK UP56, con un rango de medición de 350 mm a 8000 mm mediante tubo de inmersión, ideal para aplicaciones con líquidos industriales. El sensor entrega una señal analógica de alta precisión que es procesada por el PLC UniStream modular, configurado para gestionar los lazos de control y la visualización de forma integrada.
El sistema cuenta con una pantalla táctil modular UniStream de 7”, a color y de alta resolución, que permite visualizar el nivel de cada tanque en tiempo real, ajustar parámetros de operación y activar funciones de mezcla o vaciado, de manera manual o automática. Para ampliar la capacidad del sistema, se integraron módulos de expansión locales con 8 entradas analógicas, 6 salidas analógicas y 16 salidas digitales, los cuales permiten el manejo simultáneo de hasta 6 tanques.
Una vez que el nivel del tanque alcanza el valor establecido, el PLC envía una señal por comunicación Modbus hacia un variador de velocidad, encargado de accionar el motor que realiza la mezcla del contenido. Este proceso garantiza una operación segura, precisa y completamente automatizada. Además, el sistema puede automatizarse completamente controlando el ingreso y la salida del producto según la receta seleccionada, permitiendo una operación estandarizada, eficiente y adaptable a los requisitos de cada proceso.
Diagrama de aplicación
El diagrama muestra un tanque equipado con sensores SICK UP56, conectados a las entradas analógicas del PLC UniStream modular asociado a la HMI USP-070-B10, con comunicación Modbus hacia el variador de velocidad. Desde la HMI de 7”, el operador puede monitorear los niveles, configurar alarmas y controlar manual o automáticamente el sistema de mezcla. Adicionalmente, mediante las salidas a relé del PLC es posible accionar las válvulas de ingreso y salida del producto, permitiendo un control completo del proceso de llenado, vaciado y mezcla de cada tanque.
Tecnologías implementadas
| Unidades | Referencia | Descripción |
|---|---|---|
| 1 ud. | USP-070-B10 | HMI Unistream 7 «, a color, táctil. |
| 1 ud. | UIA-0800N | Módulo ANALOG I/O UNIT, Ai/Av x8,NO ISO. |
| 1 ud. | UIA-0006 | Módulo ANALOG I/O UNIT, Ao/Av x6,ISO. |
| 1 ud. | UID-0016R | Módulo de expansión 16DO A RELE. |
| 1 ud. | 6054786 | Sensor de nivel SICK UP56 con salida analógica. |
| 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 | Cable de conexión entre el plc y el sensor Sick CONECTOR HEMBRA RECTO M12 5 HILOS 10 METROS. |
| 1 ud. | CFW500F77P0T4DB20H00G2 | Convertidor de frecuencia WEG. |
| 1 ud. | CFW500-IOS | Modulo estándar de expansión I/O´s WEG. |
Ventajas del sistema
- Medición precisa de nivel gracias a la alta resolución del PLC Unitronics, capaz de detectar variaciones menores a 1 mm en la señal analógica de entrada, lo que permite identificar cambios muy pequeños en el nivel del líquido (2¹⁴=16324 pasos de resolución).
- Capacidad de expansión para 6 tanques con 3 módulos locales.
- Control automático integral del proceso
- Monitoreo centralizado y visualización gráfica en tiempo real.
- Reducción de errores humanos y mayor eficiencia operativa.
- Flexibilidad mediante el manejo de recetas.
- Escalabilidad para crecimiento futuro.
- Reducción de costos operativos
- Instalación sin intervenciones estructurales mayores
Resultados
El sistema ha mostrado un funcionamiento estable, preciso y confiable. El sensor SICK UP56 ofrece una lectura continua y exacta del nivel, incluso en condiciones industriales exigentes, mientras que la HMI UniStream de 7″, junto con los módulos locales UIA-0800N, UIA-0006 y UID-0016R, permite un control fino y preciso gracias a su alta resolución de 2¹⁴ puntos, garantizando una gestión detallada de todo el proceso.
Gracias al sistema de comunicación Modbus entre el PLC y el variador de velocidad, así como al control automatizado de las válvulas de entrada y salida, se ha logrado una operación totalmente sincronizada de cada lote (batch). Esto ha permitido reducir los tiempos de preparación y mejorar la calidad, estabilidad y velocidad de entrega del producto final. Además, la capacidad de expansión proporcionada por los módulos locales permite controlar hasta seis tanques desde una sola unidad, con posibilidad de ampliación hasta 50 tanques, optimizando espacio, recursos, producción y mantenimiento. La integración entre Unitronics y SICK ha permitido desarrollar una solución modular, escalable y de alta precisión, cumpliendo con éxito el objetivo de automatizar y centralizar el control de nivel, llenado, mezcla y vaciado en tanques industriales, contribuyendo a una mayor eficiencia energética, operativa y productiva del proceso.
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