Pesa cada pieza, síguela en la cinta y confirma su salida

En cuatro pasos. Una báscula dinámica pesa la pieza con la cinta en marcha. El PLC compara el peso con los límites y le asigna una salida, o el rechazo. Pone la pieza en una cola de seguimiento y sigue su posición en la cinta. Cuando la pieza está delante de su pistón, el PLC abre la electroválvula y el pistón empuja la pieza a la cinta de salida. Un sensor infrarrojo en esa salida confirma que la pieza ha llegado.

La cola es el centro del programa. Las piezas siguen el orden en que salieron de la báscula, cada una con su peso, su salida y su posición. Algunas líneas ponen un sensor delante de cada pistón para dar el momento del empuje. Con seguimiento, la posición en la cola da el momento, y el sensor pasa a la salida, donde confirma el resultado.

Ejecuta el escenario Clasificación normal y mira la cola de seguimiento bajo la cinta.

Con encoder, una rueda de medida sobre la cinta envía impulsos. El PLC los cuenta, así que la posición sigue a la cinta real, también cuando para, frena o vuelve a arrancar. Ejemplo: 500 impulsos por metro dan un paso de 2 mm, y a 0,5 m/s son 250 impulsos por segundo. En el M-Duino 19R+, el encoder va a una entrada aislada con interrupción, I0.5, para que el programa no pierda ningún impulso. Activa su interrupción con los interruptores 3 y 4 del bloque inferior de comunicaciones. Las entradas aisladas aceptan hasta 20 kHz, así que 250 impulsos por segundo dejan mucho margen. Un encoder de un solo canal no ve el sentido de giro: basta para una cinta que solo avanza.

Con tiempo, el PLC multiplica el tiempo desde la báscula por la velocidad nominal de la cinta. No necesita encoder ni otra entrada, y funciona cuando la cinta va a velocidad constante y nunca para con piezas encima. El error crece con la distancia: si la cinta real va un 5 % más lenta, la posición del PLC va un 5 % por delante, y la última salida es la primera que falla. Cuando la cinta para, sigue por inercia, y cuando arranca, acelera en rampa. El temporizador no ve esos metros.

En este simulador, cada pistón empuja una pieza que está a menos de 9 cm de su centro. Ejecuta el escenario Seguimiento por tiempo, luego cambia el seguimiento a Por encoder, o mueve el deslizador de velocidad de la cinta, y compara.

Una salida que se activa no prueba que una pieza se haya movido. La válvula se puede bloquear, la presión de aire puede bajar o el pistón puede empujar a destiempo. Sin un sensor en la salida, el recuento dice que la pieza está clasificada y nadie sabe que ha ido a otro sitio.

En este simulador, el PLC espera 1,5 s después de cada empuje la señal del sensor de esa salida. Si el sensor no se activa, el PLC da una alarma y espera la pieza en el rechazo. Si el sensor del rechazo ve la pieza, el empuje ha fallado: revisa la válvula, el aire y el pistón. Si el sensor del rechazo tampoco la ve, la pieza salió de la cinta por la salida: revisa el sensor de la salida. Tras tres fallos seguidos en la misma salida, el PLC para la cinta principal.

Ejecuta el escenario La válvula no abre, luego prueba el fallo Sensor de la salida 3 sucio y compara los dos mensajes.

Una báscula dinámica necesita un momento con una sola pieza sobre la plataforma, lo bastante largo para una lectura estable. En este simulador la plataforma mide 0,4 m, las piezas miden 0,15 m y el PLC necesita 0,3 s de señal estable. A 0,5 m/s, eso pide al menos 0,35 m del centro de una pieza al centro de la siguiente, unas 85 piezas por minuto con una separación perfecta. Las piezas reales no llegan con una separación perfecta. Lleva el deslizador de entrada a 80 y mira los rechazos sin peso estable.

Una célula de carga da pocos milivoltios, así que la báscula necesita un transmisor de pesaje. En este diseño, el transmisor envía el peso por RS-485 con Modbus RTU y el PLC lo lee como un registro. Elige un transmisor que dé él mismo el peso estable, con un modo de pesaje dinámico o una señal de estabilidad, para que el resultado no dependa del tiempo de consulta del PLC. Haz el cero con la plataforma vacía y calibra el rango con pesas conocidas.

Otra opción es un transmisor con salida de 0-10 V o 4-20 mA en una entrada analógica. Las entradas analógicas del M-Duino 19R+ tienen 10 bits de resolución: unos 1.000 pasos en todo el rango. Con 4-20 mA, añade una resistencia shunt de precisión: 500 Ω da de 2 a 10 V. Para ver también un fallo alto (21 mA o más, NAMUR NE 43), usa un valor menor, como 470 Ω. Esta opción usa una entrada más, así que la línea no tiene entrada libre para la realimentación del relé de seguridad.

Si el peso fija el precio de un envase, la báscula es una clasificadora ponderal automática sujeta a metrología legal: OIML R 51 y, en la UE, la Directiva de instrumentos de medida 2014/32/UE (anexo MI-006).

Lee los casos sobre estas aplicaciones:

• Línea de clasificación de carne: un M-Duino con relés pesa cada pieza en una báscula digital, la clasifica en tres calibres con pistones neumáticos, controla el clima de la sala y envía los recuentos a un servidor. En el caso, un sensor infrarrojo en cada pistón da el momento del empuje. Este simulador sigue la pieza por encoder y usa los sensores para confirmar las salidas. Leer el caso
• Almacén automatizado: un M-Duino 19R+ pesa cada caja a la entrada con una célula de carga y guarda las cajas más pesadas en los niveles más bajos. Leer el caso

Lo que ves en este simulador es un patrón general. Los límites, las velocidades, las distancias y la lista de E/S son ejemplos, no el diseño de una línea real.

1. El punto de disparo y el adelanto

La válvula y el pistón necesitan un tiempo hasta que la placa del pistón llega a la cinta. El PLC abre la válvula un poco antes de que llegue la pieza: distancia de adelanto = velocidad de la cinta × retardo. En este simulador el retardo es de 0,1 s, así que el adelanto es de 5 cm a 0,5 m/s. Con encoder, el PLC mide la velocidad y el adelanto la sigue.

2. Ante la duda, rechazo

Una pieza sin peso estable, una pieza fuera de rango y una pieza que no salió por su salida acaban en el mismo sitio: el rechazo al final de la cinta. No necesita válvula, y una decisión equivocada nunca envía una pieza a una salida buena.

3. Válvulas con relés de interfaz

Las tres válvulas conmutan muchas veces por minuto. Gobiérnalas desde las tres salidas digitales del M-Duino 19R+, cada una con un relé de interfaz, por ejemplo de estado sólido para conmutaciones frecuentes. Cada una de estas salidas da 20 mA como máximo (hoja de datos de la familia M-Duino), y una bobina de válvula necesita más. Elige un relé de interfaz o un relé de estado sólido cuya entrada consuma menos de 20 mA, o un driver de válvula. Pon las tres salidas en modo digital con sus interruptores y aliméntalas con 24 V en QVdc. Deja los ocho relés internos para los contactores de las cintas y la baliza de alarma, que conmutan menos. Cada relé conmuta hasta 4 A a 230 Vac con carga resistiva: mueve el motor con un contactor y añade un filtro RC en las cargas inductivas.

4. Cintas de salida a demanda

La cinta principal funciona siempre. Cada cinta de salida arranca cuando su pistón dispara, como en el caso de clasificación de carne, así no gira en vacío. En este simulador para 5 s después del último empuje.

5. La cola después de un paro o un corte de tensión

Después de un paro normal, el PLC conserva la cola y el encoder conserva la posición, así que la línea vuelve a arrancar sin pérdidas. Después de un corte de tensión, la cola se ha perdido: lleva las piezas de la cinta al rechazo antes de volver a clasificar.

6. La seguridad queda fuera del programa

La parada de emergencia y los resguardos de las cintas y los pistones no deben depender del programa estándar del PLC (IEC 60204-1, ISO 13850). El circuito de seguridad corta los motores y el aire. El PLC lee su estado a través de un contacto de realimentación del relé de seguridad, quita sus órdenes, para la secuencia y registra el evento. Mira enclavamientos de seguridad y parada de emergencia en un PLC.

7. Recuentos desde los sensores

Cuenta una pieza cuando el sensor de su salida la ve, no cuando abre la válvula. Envía totales al servidor, no incrementos, así un corte corto de la red no pierde piezas. Una forma habitual: el servidor lee los contadores como holding registers de Modbus TCP. Mira un mapa de registros para Modbus TCP en un M-Duino.

Esta lista sigue el simulador: una báscula por RS-485, seguimiento por encoder, tres salidas, un rechazo y la realimentación del relé de seguridad.

Las seis entradas están ocupadas. Para una cuarta salida o un pulsador de rearme, elige el M-Duino 38R+, con 12 entradas y 16 relés. Con seguimiento por tiempo, la entrada del encoder queda libre.

Especificaciones completas: M-Duino 19R+ · ficha técnica de la familia M-Duino.

Estos ejemplos cubren partes de este patrón. Algunos usan un ESP32 PLC: la lógica es la misma.

• Contador de impulsos de producción con interrupciones: la base del contaje del encoder
• Control de una electroválvula con una máquina de estados
• Velocidad de la cinta con un variador por Modbus RTU en un M-Duino
• Mapa de registros Modbus TCP en un M-Duino: contadores para el servidor
• Archivos de registro diarios en una tarjeta SD: un registro de piezas en el PLC
• Enclavamientos de seguridad y parada de emergencia en un PLC
• Simulador de monitorización de máquina: recuentos, OEE y alarmas de una máquina

Más ejemplos: PLC Solution Library · todos los simuladores.