Tengo que hacer el proyecto de un molino de bolas. Diseño eléctrico, PLC, pantalla, seguridad, pesaje y puesta en marcha. Todo.
Se diseña el circuito eléctrico, se hace el armario, se monta y, por temas de plazos, se empieza la puesta en marcha cuando aún no estaba acabado del todo el montaje. Varios oficios moviéndonos por la instalación a la vez, sin molestarnos. Al tercer día se movió toda la instalación.
Cuento aquí qué lleva dentro y cómo funciona, porque esa cifra de tres días no sale de la suerte. Sale de lo que se hizo antes.
Lo primero es el esquema, y ahí es donde se gasta el tiempo
Trabajé año y medio con el ingeniero de una empresa cliente. Además de un tío cojonudo, es de los profesionales más meticulosos que he conocido. De él aprendí que hay que prestar atención a cada detalle si quieres que un proyecto salga bien. Este molino se ha beneficiado de aquello.
En la etapa de diseño le dedico mucho tiempo. Nunca me han dicho nada, pero sé que es mucho tiempo. Mucho tiempo mirando cada cable, cada dispositivo, cada conexión. En este proyecto salieron 110 dispositivos numerados y 115 mangueras, desde 4×35 mm² para el motor del molino y 4×16 mm² para el del filtro, hasta señal de 10×0,5 mm² a 24 V DC. Cada una con su origen, su destino y su sección justificada.
¿En qué se traduce eso? En que después, en la nave, las cosas salen. El tiempo no desaparece: solo se decide dónde se gasta. O lo gastas delante del papel, o lo gastas con la máquina parada y medio mundo mirándote.
La cadena de proceso
De principio a fin: silo de alimentación con báscula y electroposicionador de descarga → alimentador vibrante → molino → clasificador → turbina → filtro de mangas → válvulas alveolares → tamiz → tubo vibrante → descarga a big bag.
Alrededor: polipasto con su botonera y su seguridad, sistema de engrase con bomba y control de nivel de grasa, ocho válvulas de limpieza del filtro y vibradores en silo, filtro, tolvín de entrada al molino, clasificador y tubo de caída.
El control: un solo rack y nada de periferia remota
La CPU es una SIMATIC 1510SP F-1 PN, que es una CPU de la familia ET 200SP. Eso tiene una consecuencia que conviene entender, porque cambia el mantenimiento: no hay periferia remota. La CPU y todos los módulos van en la misma regleta, uno detrás de otro, y el BusAdapter de dos puertos RJ45 no sirve para colgar periferia, sino para dar el puerto PROFINET con el que la CPU habla con los variadores y con la pantalla.
Un solo rack, con este reparto:
- Cuatro módulos de 16 entradas digitales a 24 V DC
- Tres módulos de 16 salidas digitales a 24 V DC / 0,5 A
- Un módulo de 8 entradas analógicas en corriente, a 2 y 4 hilos, con cinco canales usados: presión y temperatura a la salida del molino, presión de cámara sucia, presión de cámara limpia y confirmación de posición del electroposicionador
- Dos módulos de 8 entradas seguras y uno de 4 salidas seguras, en PROFIsafe
- Un módulo de 2 salidas analógicas en corriente
- Tres módulos de pesaje SIWAREX WP321, uno por báscula
- Y el módulo servidor que cierra la estación
Cinco variadores SINAMICS G120C con PROFINET, de 7,5, 11, 22, 30 y 55 kW: alimentación, molino, clasificador, turbina y tubo vibrante. Los tres grandes trabajando en triángulo.
En potencia, interruptores Schneider ComPacT NSX250H de 250 A con MicroLogic 4.2 Vigi, contactores TeSys Deca y guardamotores GV2ME. En seguridad de puertas, cerraduras Pilz PSENme con enclavamiento.
Y una pantalla de 21 pulgadas con WinCC RT Advanced, que es donde vive todo lo que ve el operario.
El pesaje, que es la decisión que más simplifica el conjunto
Tres básculas: silo, molino y big bag. Y un módulo SIWAREX dedicado a cada una, montado en el mismo rack que el resto de módulos.
Conexión a seis hilos: señal, sensado y excitación, cada uno con su par. El sensado es lo que compensa la caída de tensión en el cable de las células. En una instalación de este tamaño, esa caída no es despreciable, y si no la compensas el peso se te va con la temperatura y con la longitud del cable. Con seis hilos, no.
¿Lo importante de tenerlo así? Que el peso no llega por un bus desde una electrónica externa que hay que ir a mirar en otro sitio. Está en el mismo rack que el programa y se lee como cualquier otra variable. Menos cosas que puedan romperse por el camino y menos sitios donde buscar cuando algo no cuadra.
Los variadores también son sensores
En la pantalla hay una tabla de datos de motores con consumo en amperios, potencia en kW, esfuerzo en Nm y velocidad en Hz de los cinco motores con variador. En pleno trabajo, el motor del molino marcaba 53,1 A, 26,3 kW y 173,1 Nm a 50 Hz.
No hay ningún sensor de par en la instalación. Todo eso sale del variador por PROFINET. Ya lo está midiendo para hacer su trabajo; solo hay que pedírselo y ponerlo donde alguien lo pueda ver. Es información gratis que en muchas instalaciones se queda dentro del variador sin que nadie la aproveche.
Las funciones que se fueron sumando
Un proyecto así no se queda quieto entre la oferta y el arranque. Aparecieron necesidades y se fueron resolviendo una a una. Estas son todas:
- La seguridad completa, esquema y programa, en PROFIsafe.
- Dos cierres de puerta del molino con enclavamiento, más los del clasificador.
- Micro de la compuerta de carga del molino, que no se había mencionado antes y que apareció por el camino.
- Polipasto, con su botonera, su micro de puerta y su seguridad.
- Electroposicionador de descarga del silo, con confirmación de posición por analógica. No preguntas si diste la orden: preguntas dónde está la tajadera.
- Báscula del silo.
- Sistema de engrase con bomba y control de nivel de grasa, arrancando unos segundos cada 24 horas.
- Tubo vibrante de descarga.
- Freno del molino con dos salidas y un presostato. Es un freno biestable: una salida lo activa y otra lo desactiva. Y aquí está lo que me parece bien resuelto: la confirmación no es el estado de la salida, sino la presión. La presencia de presión indica que el freno está realmente aplicado. No preguntas si diste la orden, preguntas si el freno está puesto. Que no es lo mismo.
- Dos detectores de posición y una rutina de posicionado, para parar el molino a 0° y a 180°. El molino no se para donde le pilla: se para donde toca para que la puerta quede accesible. Sin esto, abrir el molino es un ejercicio de paciencia.
- Detector de giro del clasificador. Confirma que el clasificador gira de verdad, no que el variador diga que está dando marcha. Misma filosofía que el presostato del freno: confirmar el efecto, no la orden.
- Los SIWAREX, con el pesaje que he contado arriba.
Ninguna de estas se resolvió con un apaño. Todas llevan su esquema, su programa y, la mayoría, su parte en la pantalla.
La pantalla, que es lo único que la gente de planta va a ver
Aquí es donde un proyecto se gana o se pierde. Puedes tener el mejor armario del mundo, que si el operario no entiende qué pasa, te llamará igual.
El sinóptico es una sola imagen con toda la planta, dibujada sobre los planos reales de la máquina. Sobre cada equipo, tres valores: consigna en Hz, Hz reales y corriente. Y sobre el proceso, los pesos de las tres básculas con su consigna al lado, las depresiones en cinco puntos y las diferenciales calculadas en pantalla, temperatura a la salida del molino, y estados escritos con letras pegados al equipo: cierres asegurados, compuerta asegurada, estado del polipasto, estado del sistema de engrase.
Dos cadenas automáticas independientes, molienda y descarga. Cada una con su marcha, su paro y sus tres modos: automático, manual y manutención. Se puede moler sin descargar y descargar sin moler.
Recetas por producto, con nueve parámetros cada una: peso regulado, peso neto sí o no, velocidad de turbina, de separador, de molino y de alimentación, válvula de turbina y aire falso del separador en mm de columna de agua, tajadera del molino en centímetros y aditivo en ml/min. Se copian de una a otra y se transfieren al PLC. En cabecera, siempre visible, qué receta está en espera y cuál en producción.
Ajustes agrupados por familias, con su código y su unidad, para que quien los toque sepa qué está tocando: los generales (tiempos de limpieza del filtro, aviso previo a arrancar motores, verificación de niveles, auto-silencio de alarma, ciclo de la bomba de engrase), los de molienda (verificación de fuera de tolerancia, paradas por nivel máximo de filtro y de separador, depresión máxima y temperatura máxima a la salida del molino, verificación de tolva vacía) y los de las ocho fluidificaciones, con su tiempo de trabajo y de pausa una a una. Cada fluidificación se puede habilitar o deshabilitar desde la pantalla.
Dos totalizadores independientes, cada uno con acumulado, tiempo y caudal, y cada uno con su propio reset. Uno para el turno y otro para lo que haga falta. Más horas de trabajo y producción del big bag en curso.
El bloque de totalización lo escribí en SCL y hace tres cosas: acumula por tramos, capturando el peso de referencia al arrancar la descarga y sumando la diferencia, para que una parada intermedia no le estropee la cuenta; calcula la media en kg/h sobre tiempo efectivo, avanzando el contador solo cuando el alimentador está realmente operando, para que una parada no diluya la media; y da el caudal instantáneo por ventana deslizante. Al parar la descarga el caudal instantáneo se va a cero, pero la media se conserva para que el operario siga viendo el último valor bueno. Con protección contra valores negativos, porque una báscula oscila y una resta puede salir por debajo de cero sin que pase nada raro.
Tendencias con el peso del molino y sus límites, y grupos configurables como el consumo de motores. Con backup de los datos.
Mantenimiento preventivo: contador de horas por activo, horas actuales contra horas de consigna, para cada uno de los nueve motores.
Programación horaria por turnos, con hora de arranque y de parada automáticas, y validación de coherencia. Si alguien pone la misma hora de arranque que de parada, la pantalla se lo dice en vez de quedarse callada.
Y en el lateral, dos pestañas: los esquemas eléctricos y el manual de usuario, dentro de la propia pantalla. Cuando algo pasa a las tres de la mañana, nadie va a buscar la carpeta.
El diagnóstico, que es de lo que más orgulloso estoy
Esto es lo que separa una instalación que se explica sola de una que hace que te llamen.
Hay pantallas de diagnóstico de entradas y de salidas donde cada señal aparece con tres cosas: su dirección, su designación del esquema eléctrico y su descripción en castellano. Y en verde o rojo, en tiempo real. Algo así:
i4.6 – 024BL10 – Sonda obstrucción entrada molino
El electricista de mantenimiento lee 024BL10 en la pantalla y se va directo a esa página del esquema. No tiene que traducir nada, ni llamarme, ni adivinar.
Y esa designación es la misma en todas partes. Los módulos del PLC se llaman así en el proyecto. Los cinco variadores tienen como nombre PROFINET la designación del esquema. La pantalla de diagnóstico del PLC muestra la estación módulo a módulo, con su referencia y su estado. Un dispositivo, un nombre, en todos los sitios.
Y las alarmas. Son 262 avisos, y no están puestos a lo loco. Cada uno de los nueve motores tiene exactamente la misma plantilla:
- Diez alarmas: interruptor paquete, bloqueo interno, bloqueo de seguridad, confirmación de activación del contactor, térmico del disyuntor, fallo de variador, detector de giro, relé de seguridad no rearmado, bloqueo forzado y fallo de comunicación.
- Cuatro incidencias: falta permiso, bloqueo externo, falta automático y bloqueo aguas abajo.
Esa separación entre alarma e incidencia es importante. Una alarma es «esto está roto». Una incidencia es «esto todavía no puede arrancar, y este es el motivo». Y bloqueo aguas abajo es el enclavamiento hecho visible: el operario ve que un motor no arranca porque el de después no está listo, en vez de quedarse mirando un botón que no hace nada.
Además, cada vez que alguien cambia una constante de ajuste, queda registrado en el histórico con el valor anterior y el nuevo. Si un día la instalación empieza a comportarse raro, hay dónde mirar.
Los tres días
El montaje no estaba terminado cuando empezamos. Eso significa convivir con montadores, electricistas y mecánicos moviéndose por la misma instalación al mismo tiempo, y significa que hay cosas que se prueban antes de que su hermana esté puesta.
Lo que hicimos fue lo aburrido: pruebas de señales, una por una. Cada entrada, cada salida, cada analógica, cada seguridad, con su casilla y su marca. No dar por buena la documentación, sino comprobarla.
Fallos de cableado, ninguno. Cambiamos algún cable de las galgas a los SIWAREX y alguna analógica, que es exactamente para lo que sirven las pruebas de señales: sacar esas cosas de una en una, con calma, antes de que la máquina tenga que producir. Si aparecen el día del arranque, con todo el mundo esperando, ya no son detalles.
Y al tercer día se movió la instalación completa.
Aquí tengo que decir una cosa: trabajo con unos electricistas de primera. Buena parte de que no hubiera sorpresas en el armario es mérito suyo, y hacemos buen equipo. Convivir tres días entre varios oficios sin estorbarse tampoco sale gratis: eso también es organización de otros.
He estado en puestas en marcha de modificaciones o instalaciones en las que no iba literalmente nada. Te quieres morir. Nosotros no hacemos de eso.
Lo que pasó después
La máquina siguió viva, que es lo normal. Y cada cambio quedó documentado, porque el proyecto de PLC se gestiona con control de versiones de verdad (Octoplant, de AUVESY): el cliente te lo entrega en check-out de proveedor y tú tienes que devolverlo explicando por escrito qué has tocado y por qué. Es raro de ver en la industria pequeña de aquí, y es una gozada.
Dos ejemplos de lo que hay escrito ahí:
- Se añadió el hinchado y deshinchado automático del fajín de la descarga con una válvula monoestable, más una ventana emergente en la pantalla para controlarlo en manual, que se abre pulsando directamente sobre la zona del fajín en el sinóptico.
- Se cambió un tipo de válvula alveolar en el clasificador, subió el consumo, y la respuesta fue deshabilitar la función de cambio de sentido en el PLC y quitar el botón de marcha atrás de la pantalla. Menos función, pero coherente con la pieza que hay montada. Y escrito, para que dentro de dos años alguien sepa por qué falta ese botón.
Que la instalación admitiera esos cambios sin tocar nada más no fue casualidad. Se dejó sitio: constantes de ajuste reservadas sin usar, fluidificaciones preparadas y sin habilitar, filas de mantenimiento libres, recetas de sobra. Una instalación que crece siempre crece. La cuestión es si te obliga a rehacer cosas o no.
Qué te puedes llevar de aquí
Si estás pensando en una instalación nueva, en un retrofit o en modificar algo que ya tienes, esto es lo que hago y cómo lo hago:
- El esquema eléctrico se mira cable a cable antes de que nadie coja un destornillador. Es la parte que no se ve en la factura y es exactamente la que se ahorra después en la nave.
- Se comprueba todo antes de necesitarlo. «Está hecho» y «está comprobado» no son lo mismo. Una puesta en marcha rápida no es la que va deprisa: es la que llega con las comprobaciones hechas.
- La instalación tiene que explicarse sola. Diagnóstico de señales con la designación del esquema, alarmas que distinguen entre estar roto y estar esperando, y los esquemas dentro de la pantalla. Si tu gente puede resolverlo sin llamar a nadie, mejor para todos. También para mí.
- Trabajo con buenos electricistas y se nota. Gran parte del mérito de que no haya sorpresas es suyo.
Si algo de esto te suena a lo que necesitas, o simplemente quieres preguntar cómo se haría en tu caso, escríbeme. Sin compromiso y sin prisa.
Este artículo describe un proyecto propio. Se han omitido el nombre y la ubicación del cliente, el direccionamiento real de la instalación y cualquier dato económico.
Ovi — SSERAC. Automatización industrial: programación de PLC, diseño eléctrico, redes industriales y puestas en marcha. Comunidad Valenciana y resto de España.
