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Control Automático de la Fabricación de Pasta Dental.
Dairon Alberto Zapata David- dzapata@eafit.edu.co, Marı́a Lucia Garcı́a Espinosa- mlgarcia@eafit.edu.co
Ketzare Arenas Tobon - karenas@eafit.edu.co, Pablo Villa Jaramillo-pvillaj@eafit.edu.co
I. INTRODUCIÓN
En el presente documento se realizará el control de autom-
atización a una compañı́a de pasta de dientes. KoolSmiles es
una empresa dedicada a la fabricación de pasta de dientes con
una iniciativa ambiental de no plástico, utilizando envases
de vidrio para el producto.Esta inicial se creo puesto que
el empaque de las pastas convencionales no es reciclable
debido a los diferentes tipos de plasticos utilizados. En
la compañı́a se cuenta con dos lı́neas de producción las
cuales se dedican a elaborar la pasta con sabor a menta y
hierbabuena respectivamente. El producto final de la planta
es una caja, las cuales contienen 10 envases de crema dental
sabor a menta o hierbabuena.
Fig. 1. Logo de la compañia
Para la produción de pasta se necesita sal, arena y roca;
estas son adquiridas por la compañia en una minas locales.
También, se necesita adquirir glicerina, y las respectivas
esencias de hierbabuena y de menta. Todas las materias
primas mencionadas se almacenan en tanques con todas
las medidas de protocolo sanitario para el tratamiento de
productos para el uso de humanos.
El proceso comienza cuando se suministra material a los
tanques de arena y roca, estos son dispensados a través
de bandas transportadas hacia la zona de desinfección. De
manera análoga los demás almacenamientos de sal, glicerina,
menta, hierbabuena dispensan el material por tuberı́as hacia
la mezcladora. Allı́ se añade agua purificada y el producto de
arena y roca. Se inicia el proceso de mezclado, obteniendo
pasta de dientes, la pasta se transporta a la cámara de
presurizado donde mantiene su presión y esta en espera
para ser inyectada.Luego de este proceso la pasta pasa a
la máquina de llenado y sellado; la pasta es inyectada en
recipientes de vidrio, los cuales posteriormente seran sellados
y etiquedos. Para su distribución se empacan 10 recipientes
de pasta de dientes de cada sabor en una caja.
El producto tiene como público objetivo tiendas naturistas,
para la venta del producto se maneja una caja de cartón que
contiene 10 frascos de vidrio cada uno contiene 120 ml de
pasta dental con sabor a hierbabuena o menta. La demanda
se establece en 150 cajas de sabor de hierbabuena y 150
cajas de sabor de menta, esto equivale a que la empresa
diariamente debe producir 1500 frascos de pasta de dental
de ambos sabores. En consecuencia, con la demanda que se
planea la empresa se debe maximizar la producción de este
producto, reduciendo los tiempos en los cuales se encuentra
sin producir la máquina, dado que no hay personal que la
maneje. Por esto nace la necesidad de automatizar el proceso
de la compañı́a disminuyendo las intervenciones del hombre
con la máquina. Automatizar el proceso de pasta de dientes
implica reducir tiempos y maximizar la demanda proyectada.
El objetivo principal de la compañı́a es automatizar el pro-
ceso de la creación de pasta de dientes, y por ende maximizar
su demanda y reducir las intervenciones de entre la maquina
y el entorno. Para lograr esto, se implementará el uso de
PLC (Controlador lógico programable), que controlarán los
distintos procesos y subprocesos.
Se va a automatizar los procesos de desinfección, mez-
clado, llenado, empaquetado y transporte de la materia.
Esto se realizará utilizando las máquinas de la compañı́a y
adicionando tanto sensores como actuadores que faciliten y
optimicen el proceso, estos serán a su vez controlados en un
puesto de control. La empresa pretende disminuir costos con
esta automatización, y claramente cumplir con la demanda
requerida, y expandir horizontes.
Por tanto, en este documento, en primera instancia se
expondrá a través de un diagrama de flujo de materia lo
que ocurre en cada fase de la elaboración del producto,
adicionalmente se encuentra el layout empresa, con una
descripción de cada proceso asociado a las máquinas allı́
dispuestas, un diagrama tipo SCADA (Supervisión, Con-
trol y Adquisición de Datos )de los sensores, actuadores
y su IHM(Intefaz Hombre Maquina), también se hallan
los protocolos, las MEFs y se realiza una implementación
de estas a través de MATLAB SIMULINK. El proyecto
para la compañia Koolsmiles se divide en las secciones
de: Descripción del proceso, Instrumentación, Protocolo,
Implementación, y Conclusiones .
II. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO
A. Diagrama De Flujo de Materia
Fig. 2. Diagrama De Flujo De Materia
B. Proceso Productivo
La compañı́a KoolSmiles apoya la economı́a de la región
obteniendo su materia prima (roca, arenas, sal) de las zonas
aledañas a la fábrica. Impulsando los mineros locales. Para
obtener la glicerina, hierbabuena y menta la empresa cuenta
con un convenio con una Empresa quı́mica de la región que
entrega esta materia en forma de esencia. En la fábrica se
cuenta con dos lı́neas de producción de pasta de diente menta
y hierbabuena las cuales realizan su proceso simultáneamente
de forma independiente, lo que ocasiona que al final se logre
un empacado de 10 frascos por cada caja. La automatización
de la planta se realiza a través de un panel de control, donde
se vigila cada proceso y subproceso. Cada linea tiene los
siguientes subsistemas:
• Se cuenta con depósitos para almacenar roca y arena,
los cuales posteriormente deben de entrar a una zona de
desinfección, luego continua su camino hasta la zona de
mezclado.
• También se hallan depósitos para almacenar, la sal,
glicerina y menta. Cuando inicia el proceso estas mate-
rias son transportadas a través de tuberı́as hasta la zona
de mezclado.
• Una vez la materia prima llega a la zona de mezclado,
se inicia el proceso de mezclar para unificar las materias
y ası́ lograr una consistencia en la pasta de dientes.
• Luego pasa a través de tuberı́as, hasta una presurizadora
donde se almacena hasta que es requerida para el
proceso de llenado.
• En la compañı́a se cuenta con un depósito de frascos
de vidrio, los cuales son transportados a través de una
banda transportadora hasta el proceso de llenado.
• En llenado se inyecta 120 ml de pasta de dientes a cada
frasco de vidrio, los cuales posteriormente son sellados
a través de la colocación de su tapa por medio de un
pistón. Luego continuará su camino hasta etiquetado.
• Cuando se halla en la zona de etiquetado el frasco
adquiere su etiquetada a través de un rodillo, luego el
frasco se transporta a través de bandas transportadoras
hasta la zona de empacado.
• Se cuenta con un armador de cajas que recibe cartón con
dobleces y las convierten en cajas listas para el llenado
con los frascos de crema dental, las cajas se transportan
a través de una banda transportadora hasta la zona de
empacado.
• Luego de que el frasco llegue a la zona de llenado un
robot succiona 5 frascos y los deposita en la caja, hasta
que esta contenga 10 frascos. Luego se continua hasta
la zona de distribución. El proceso se realiza hasta que
se cumple con la demanda anteriormente mencionada.
C. Layout
Fig. 3. Layout Compañı́a
D. Argumentos De La Ubicación De Las Maquinas En El
Layout
Los depósitos se ubican de tal forma que puedan compartir
su material para las dos lı́neas de producción. También se
ubican las dos lı́neas de producción en paralelo para facilitar
la visualización de las dos plantas dado que realiza su
proceso simultáneamente. La dispensación de la máquinas
debe de tener forma rectangular para que, la pasta de dientes
no se quede incrustada en las tuberı́as.
E. Ilustraciones Del Proceso y Subproceso
Fig. 4. Descripción del proceson
III. INSTRUMENTACIÓN
A. Diagrama Tipo SCADA y IHM
Si se desea consultar con más detalle las imagenes us-
adas en este diagrama (Interfaz Hombre-Máquina), se puede
dirigir la carpeta instrumentación del archivo pasta.zip.
Fig. 5. Diagrama TipoSCADA
B. Números de PLC seleccionados
La empresa cuenta con 4 PLC, estos se distribuyen
en 3 plantas de la empresa; El primer PLC corresponde
al Depósito de agua; El segundo se sitúa en la Maquina
Purificadora; El tercer PLC se encuentra en la máquina
llenadora y selladora; Por último, el Cuarto PLC se
encuentra en las máquinas encargadas de etiquetar, armar
las cajas y empacar.
Estos 4 PLC fueron elegidos para cada subproceso, ya
que nos dan la posibilidad de que en caso de que uno de
estos falle, permita a las otras plantas seguir con su labor,
dándonos una posibilidad de dividir sus procesos mediante
la cantidad de entradas y salidas que posee cada una de
estas, ayudándonos con los arreglos o mantenimientos de
las diferentes plantas.
C. El Diagrama De Flujo De Materia Del Número De
Actuadores y Sensores
El diagrama con el número de actuadores y sensores se
observa en la Figura 2 el cual se encuentra en la segunda
hoja del presente proyecto.
D. Sensores,Actuadores , DAC y ADC.
Fig. 6. Tabla de sensores,actuadores, tipo de señal
E. Gráficos Con El Número De Actuadores y Sensores
Fig. 7. Porcentajes de Sensores Vs Actuadores
Fig. 8. Tipos de Actuadores
Fig. 9. Cantidad de Actuadores
Fig. 10. Tipos de sensores
Fig. 11. Cantidad de Sensores
IV. PROTOCOLOS
En la compañı́a KoolSmile se cuenta con dos lı́neas de
producción de pasta de dientes. La lı́nea A de pasta de dientes
con a sabor Hierbabuena y la lı́nea B de pasta de dientes con
sabor Menta. A la hora de fabricar la lı́nea A o B de pasta
se utilizan las mismas materias exceptuando su depósito de
sabor. Es decir, se utiliza el mismo funcionamiento para la
Lı́nea A O B en cuanto al depósito de agua, arena, roca,
sal, glicerina. Sin embargo, a el momento de su elaboración
pasan a diferentes mezcladoras, presurizadoras, llenadoras,
selladoras, etiquetadoras y empacado. Esto con él fin de
no mezclar ambas lı́neas de producción. Ambas lı́neas de
producción funcionan al mismo tiempo. A continuación, se
encontrará el protocolo para la lı́nea de producción A dado
que es igual a la B.
A. Panel de Control
El objetivo del panel de control es supervisar y controlar
las maquinas que se encuentran en la empresa. En él se
ubica los controles principales para el funcionamiento de las
máquinas, es decir aquı́ se halla la principal interfaz que
permitirı́a el accionamiento o detención de cada máquina.
Esta es efectuada únicamente por el hombre.
• Si se presiona el botón Start, este activa una señal PC.
Esta señal inicia el proceso, el cual comienza por la
activación de los depósitos de almacenamientos.
• Si se presiona el botón Stop todas las maquinas se
detienen.
B. Depósito y Dispensar de Glicerina, Agua, Sal, Hi-
erbabuena, Menta.
Se cuenta con varios depósitos de almacenamiento, estos
son independientes entre sı́. Sin embargo, todos son activados
al tiempo. Se encarga de la distribución de la materia prima
por medio de tuberı́as. Si se presenta alguna emergencia
o anomalı́a en el sistema, se podrá presionar un botón de
emergencia ubicado en cada deposito, el cual detendrá la
maquina al instante. Con la activación de la señal PC se
tiene 5 subprocesos:
1) Depósito de Glicerina:En este almacenamiento se con-
tará con 3 sensores y 2 actuadores. A continuación, se
presenta su funcionamiento:
• Si el sensor de presencia NmaxA se encuentra
activo, entonces el tanque está al nivel máximo de
Glicerina.
• Si el sensor de presencia NminA se activa, entonces
el tanque está al nivel mı́nimo, por lo tanto, se
debe detener todo el proceso y esperar a que se
el tanque se vuelva a llenar hasta que alcance el
nivel máximo.
• La válvula VA permite que el material avance
a través de la tuberı́a. Con la activación de VA
se enciende un temporizador TempA, y durante 7
segundos se permite el paso de Glicerina a través
de tuberı́as siempre cuando el sensor NminA este
desactivado.
• Si se activa el botón de emergencia BTA entonces
la válvula VA se desactiva y por ende se suspende
el ingreso de Glicerina a la mezcladora.
2) Depósito de Agua: El depósito de agua cuenta con 6
sensores y tres actuadores. A continuación, se muestra
la activación de ellos.
• Si el sensor de presencia NmaxB se encuentra
activo, entonces el tanque está al nivel máximo
de agua.
• Si el sensor de presencia NminB se activa, entonces
el tanque está al nivel mı́nimo, por lo tanto, se
debe detener todo el proceso y activar la válvula
VB que proveerá de agua a el depósito.
• La válvula VB se activa cuando NminB se encuen-
tra activo, es decir a un mı́nimo de agua. VB se
desactivará cuando se active NmaxB
• La válvula VB1 permite que el material avance
a través de la tuberı́a. VB1 se activa si y solo
si el nivel y la temperatura se encuentran en el
máximo es decir TmaxB y NmaxB se encuentran
activos. Con la activación de VB1 se enciende
un temporizador TempB, y durante 10 segundos
se permite el paso de agua a través de tuberı́as
siempre cuando el sensor NminB y la válvula VB
este desactivado.
• Se cuenta con una resistencia RB ubicada en el in-
terior del tanque que se activara al recibir la señal
TminB que indica que la temperatura es inferior a
la requerida. La resistencia se desactiva cuando se
activa TmaxB que es la máxima temperatura. RB
solo funciona cuando la válvula VB se encuentra
desactivada, es decir el tanque está a su máxima
capacidad.
• Si se activa el botón de emergencia BTB entonces
se detiene el proceso
3) Depósito de Sal: Se cuenta con 5 sensores y un
actuador. A continuación, se indican algunas funciones
de este
• Si el sensor NmaxE se encuentra activo, entonces
el tanque está al nivel máximo de Sal.
• Si el sensor NminE se activa, entonces el tanque
está al nivel mı́nimo, por lo tanto, se debe detener
todo el proceso y esperar a que se el tanque se
vuelva a llenar hasta que alcance el nivel máximo.
• La válvula VE permite que el material avance
a través de la tuberı́a. Con la activación de VE
se enciende un temporizador TempE, y durante
5 segundos se permite el paso de sal a través
de tuberı́as siempre cuando el sensor NminE este
desactivado.
• Si se activa el botón de emergencia BTE entonces
la válvula VE se desactiva y por ende se suspende
el ingreso de Sal a la mezcladora.
4) Depósito De Hierbabuena: Se cuenta con 5 sensores
y un actuador. A continuación, se indican algunas
funciones de este :
• Si el sensor NmaxF se encuentra activo, entonces
el tanque está al nivel máximo de esencia de
hierbabuena.
• Si el sensor NminF se activa, entonces el tanque
está al nivel mı́nimo, por lo tanto, se debe detener
todo el proceso y esperar a que se el tanque se
vuelva a llenar hasta que alcance el nivel máximo.
• La válvula VF permite que el material avance a
través de la tuberı́a.Con la activación de VF se
enciende un temporizador TempF, y durante 4
segundos se permite el paso de Hierbabuena a
través de tuberı́as siempre cuando el sensor NminF
este desactivado.
• Si se activa el botón de emergencia BTF entonces
la válvula VF se desactiva y por ende se suspende
el ingreso de hierbabuena a la mezcladora.
5) Depósito De Menta
• Si el sensor NmaxG se encuentra activo, entonces
el tanque está al nivel máximo de esencia de
menta.
• Si el sensor NminG se activa, entonces el tanque
está al nivel mı́nimo, por lo tanto, se debe detener
todo el proceso y esperar a que se el tanque se
vuelva a llenar hasta que alcance el nivel máximo.
• La válvula VG permite que el material avance
a través de la tuberı́a. Con la activación de VG
se enciende un temporizador Tempo, y durante 4
segundos se permite el paso de menta a través
de tuberı́as siempre cuando el sensor NminG este
desactivado.
• Si se activa el botón de emergencia BTG se
suspende el ingreso de menta a la mezcladora.
C. Dispensar y Purificación De La Arena y Roca
En este proceso se realizarán dos subprocesos: Dispensar
material y la desinfección de las rocas y Arena. Si la señal
PC se encuentraactiva, el material será transportado a través
de bandas transportadoras hasta la mezcladora.
1) Dispensar: En este proceso los depósitos de arena
y roca empiezan sus procesos de la distribución de
materia primera al mismo tiempo que los hacen los
otros depósitos
a) Depósito de Arena: Este proceso se cuenta con 7
sensores y 4 actuadores
• Si el sensor de presencia NmaxH se encuentra
activo, entonces el tanque está al nivel máximo.
• Si el sensor de presencia NminH se activa,
entonces el tanque está al nivel mı́nimo, por lo
tanto, se debe detener todo el proceso y esperar
a que se encuentre en nivel máximo.
• La compuerta CPH se abre cuando TempH se
activa por 10 segundos siempre y cuando el
sensor NminH esté desactivado, pasado este
tiempo la compuerta CPH se cierra haciendo
que el temporizador TempH se reinicie. La
compuerta CPH permitirá la salida de la arena.
La compuerta es accionada por un motor MTH
.
• La arena dispensada a través de la compuerta
cae a una banda transportadora. La banda
transportadora BTRH se activa, lo que hace
que se active el motor de esta MBH cuando se
detecta material en esta a través de los sensores
de presencia SH. La banda se desactiva cuando
el sensor de presencia SH1 ubicado al final de
esta no detecta materia prima. Lo que ocasion-
ado el apagado del motor MBH. La materia
de esta banda desemboca en otra banda que lo
transportadora hasta la zona de desinfección
• Si se activa el botón de emergencia BTH se
desactivará la dispensación de arena y el fun-
cionamiento de las bandas.
b) Depósito de Roca
• Si el sensor NmaxJ se encuentra activo, en-
tonces el tanque está al nivel máximo.
• Si el sensor NminJ se activa, entonces el tanque
está al nivel mı́nimo, por lo tanto, se debe
detener todo el proceso y esperar a que se
encuentre en nivel máximo.
• La compuerta CPJ se abre cuando el tem-
porizador TempJ se activa por 10 segundos
siempre y cuando el sensor NminJ esté desacti-
vado, pasado este tiempo la compuerta CPJ se
cierra haciendo que el temporizador TempJ se
reinicie. La compuerta CPJ permitirá la salida
de la roca. La compuerta es accionada por un
motor MTJ
• La roca dispensada a través de la compuerta
cae a una banda transportadora. La banda
transportadora BTRJ se activa, lo que hace que
se active el motor de esta MBJ cuando se
detecta material en esta a través de los sensores
SJ. La banda se desactiva cuando el sensor
de presencia SJ1 ubicado al final de esta no
detecta materia prima. Lo que ocasionado el
apagado del motor MBJ.La materia de esta
banda desemboca en otra banda que lo trans-
portadora hasta la zona de desinfección
• Si se activa el botón de emergencia BTJ se
desactivará la dispensación de roca y el fun-
cionamiento de las bandas.
2) Desinfección: La arena y la roca que es transportada
por la banda transportadora ingresarán a una zona de
desinfección en donde serán rociadas por GP el cual
es un aspersor de lı́quido desinfectaste. Se tiene la
siguiente información:
• Cuando se activa el sensor de presencia SD se
activa, es decir se detecta material en la banda
BTRD se activa el motor de esta MBD.a banda ira
desde dispensar, desinfección hasta la mezcladora.
La banda se desactivará cuando no detecte más
material en esta, es decir cuando SD1 se desactive.
SD1 se encuentra ubicado al final de la banda y
principio de la mezcladora.
• Si el sensor SD2 se encuentra activo significa
que detecta material en la banda, entonces GDP
empieza a funcionar rociando el lı́quido a la roca
y arena.
• Si el sensor SD3 se encuentra desactivado significa
que no hay material presenta en la banda, entonces
GPD deja de rociar.
• Si se activa el botón de emergencia BTD se
desactivará el aspersor y el funcionamiento de las
bandas.
D. Mezcladora
Luego de todos los procesos han completado la dis-
tribución de la materia prima se procede a él mezclado en
esta parte se hallan dos subprocesos. Si la señal PC esta
activa entonces:
1) Mezclar: Mezclar consiste en recibir todo el material
procedente de los depósitos para su posterior homog-
enización de todos los materiales. Se halla 8 sensores
y 3 actuadores.
• Si el sensor de presencia SM se encuentra activo,
es decir que se detecta materia en las tuberı́as,
se activa la válvula VM dejando para el material
hacia la mezcladora. La válvula VM se desactivará
cuando el sensor SM se desactive, es decir no haya
más material en las tuberı́as. La válvula VM utiliza
con el fin de que el material no se devuelva.
• Si el sensor NmaxM se encuentra activo, entonces
la mezcladora contiene el máximo material
• Si el sensor NminM se activa, entonces el tanque
está vacı́o.
• Si el TminM está activo, se debe de encender la
resistencia RM para que la mezcladora empiece a
calentar hasta TmaxM
• La resistencia RM solo se puede encender cuando
NminM esta desactivado.
• TempM es un temporizador que se activa por 15
minutos
• El motor rotatorio MRM se activa cuando NmaxM,
TmaxM están activado y VM esta desactivo. RM
debe de estar desactivado cuando se comience
el proceso de mezclado. Si MRM está activo,
entonces se activa TempM. El motor se apaga
cuando lo hace TempM.
• Si se activa el botón de emergencia BTM se
desactivará todos actuadores de mezclar
2) Vaciar mezcladora: Este proceso empieza cuando la
mezcladora ya ha homogenizado todos los materiales,
y se tiene la mezcla de pasta la diente para su posterior
distribución.
• La válvula VM1 se abrirá luego de que se ha com-
pletado el subproceso de mezclar. VM1 se activa
si MRM esta apagado. La válvula se desactiva
cuando NminM está activo.
• Si se activa el botón de emergencia BTM se desactivará
todos actuadores de mezclar
E. Presurizadora
Cuando la pasta de dientes se encuentra lista, ha finalizado
su proceso de mezclar, pasara a una cámara presurizada. La
cámara presurizada se usa para que la mezcla siga teniendo
una densidad adecuada mientras pasa a el proceso de llenado.
• Si el sensor de presencia SP se encuentra activa, en-
tonces por las tuberı́as estará llegando a la cámara
presurizará, entonces se activa la válvula VP la cual
permitirá el ingreso de la pasta de dientes a la presur-
izadora. Si no se detecta más mezcla entonces SP se
desactivará y por ente la válvula VP
• Se activa un temporizador TempP que transcurridos 3
segundos de que se desactive VP hará que empiece
a funcionar el comprensor COP el cual hará que se
disminuya la presión.
• Si el sensor de presión Atm se activa, entonces COP
dejara de funcionar.
• Se activa un temporizador TempP1 el cual transcurrido 2
segundos accionará la válvula VP1, la cual permitirá el
vacı́o de la cámara presurizadora. La mezcla continuara
su camino hacia la llenar
• Si se activa el sensor de presencia NminP entonces VP1
se desactiva. Es decir, no se encuentra más pasta de
dientes en la cámara de presurizado.
• Si se presiona BTP se detendrá todo el proceso en la
presurizadora
F. Depósito y Transporte De Frascos Vacı́os.
El objetivo de este proceso es almacenar los frascos vacı́os
que posteriormente se llenarán con la mezcla. Para que el
proceso comience se debe contar con materia prima es decir
los frascos vacı́os instalados en el depósito. Para que se lleve
a cabo el proceso se necesita tres actuadores y dos sensores.
Se debe tener la señal PC activa:
• Si el sensor de presencia SK detecta frascos la
plataforma, se activará el Pistón PK el cual empujará
los vasos hacia la banda transportadora. El pistón PK
se desactivará cuando ya no se detecte más frascos en
la plataforma, es decir se desactiva SK
• Si el sensor de presencia
• SK1 se activa entonces el motor de la banda transporta-
dora
• MTK se activará, dado que detecta la presencia de un
frasco en la banda. Es importante aclarar que las bandas
no son desactivas debido a que el proceso posterior
que es llenado es un proceso continuo. Limitado por
la cantidad de mezcla.
• Si se activa el botón de emergencia BTK se detendrá el
proceso de transportey distribución de envases.
G. Llenado y Sellado de Frascos
Aqui se encontrará dos subprocesos:
1) Llenado: El proceso de llenado consiste en hacer
que los frascos de vidrio contengan crema dental. Se
realiza el llenado de 5 frascos de manera simulada.
Con ayuda de dos pistones horizontales se detiene los
recipientes. Para que la máquina de llenado funcione,
primero, PC debe estar activa. El proceso comienza
cuando se transfiere material a través de tuberı́as hasta
los dispositivos de almacenamiento de la mezcla, que
saldrá por las válvulas Vll1, Vll2, Vll3, Vll4 y Vll5,
estás válvulas son las encargadas de administrar el paso
de mezcla hacia los frascos:
• Para que Pll se active, se necesita que el sensor
de presencia Sll esté activo y por ende el contador
contll se iniciará.
• Para que Pll1 se active, es necesario que el con-
tador contll haya detectado 5 frascos, a través del
sensor infrarrojo Sin.
• Si Pll y Pll1 estén activos, se iniciará un tempo-
rizador Tempoll el cual luego de un 1 segundo
procederá a activar las válvulas Vll1 a Vll5 para
el llenado.
• Pasados 6 segundos en el temporizador Tempoll1
las válvulas se cerrarán, y el temporizador se
reiniciará.
• El pistón Pll se desactiva cuando las válvulas
se desactiven al haber completado el proceso de
llenado, la desactivación de Pll permitirá el paso
de 5 frascos.
• Cuando se desactive el sensor de presencia Sll,
es decir cuando no se detecten envases en el área
de llenado, pistón Pll1 se desactivará permitiendo
el paso de nuevos envases al área de llenado, y
por ende reiniciando el contador contll. El proceso
continuará repitiendo el ciclo hasta que no se
transfiera mezcla.
• Cuando se presiona el botón de emergencias BTll
se para todo el proceso en la máquina de llenado.
2) Sellado :Se cuenta con un depósito donde se alma-
cenarán las tapas que serán colocadas posteriormente
con una máquina actuada por un pistón, las tapas serán
depositadas en un contenedor, luego a través de un
dispensador de tapas que cuenta con una compuerta
CPS se abrirá por acción de un motor MTS.
• Si el sensor de presencia SS se encuentra activo,
es decir se detecta un envase entonces se procede
a activar el motor de la compuerta MTS, el cual
deja caer la tapa sobre el envase.
• Si el sensor de presencia SS1 se encuentra activo,
es decir se detecta un envase entonces se procede
a activar el pistón PS el cual procede a detener el
frasco. Después de este proceso se inicial un tem-
porizador TempS el cual después de dos segundos
activara un pisto PS1 el cual sellara la tapa.
• Si se sella el producto se activará un temporizador
TempS1 el cual desactivará el pistón PS y PS1
luego de 10 segundos.
• Si el botón de emergencia BTS se dentendrá todo
el proceso de sellado
H. Etiquetado
El proceso de etiquetado es un proceso que requiere en
primera instancia de las etiquetas previamente obtenidas por
un proveedor, estas etiquetas son entregadas en rollo y están
fabricadas en papel adhesivo que se adhiere inmediatamente
al contacto con el envase. Para que la etiquetadora funcione
se requiere de 1 sensores y 2 actuadores, por tanto, cuando
el envase ingrese a la zona de etiquetado a través de una
banda transportadora.
• Si un sensor de presencia SN se activa es decir que
detecta la presencia de un frasco, transmitirá una señal a
un pistón PN localizado justo delante de la etiquetadora.
• Si pistón PN se activa detendrá el envase en una
posición favorable para que el etiquetamiento sea efec-
tuado exitosamente.
• Cuando el envase se encuentra detenido en la zona
de etiquetado se transmite la señal a un temporizador
TempN el cual se iniciará y activará el motor rotatorio
MRP de los rodillos por un 1 segundo
• Transcurridos 2 segundos en el temporizador TempN1
se desactiva MRP y luego PN se desactivará.
• Si se presiona el botón de emergencia BTN, el proceso
de etiquetado se detiene por completo.
I. Armado de Cajas
Primero, para que la armadora de cajas funcione, debe
ocurrir que la señal PC se encuentre activa, posteriormente
la materia prima, es decir, cartón es ingresada a la máquina a
través de una bandeja, el cartón que se coloca en la bandeja
contiene los dobleces necesarios para conformar una caja.
• La armadora requiere que un sensor de presencia SC
detecte un cartón con dobleces en la zona de doblado,
posteriormente este sensor emite una señal a un brazo
mecánico GRIC
• El brazo robótico GRIC cuenta con un sensor de con-
tacto CTC el cual activa un comprensor de aire COMC.
Al activarse el comprensor el cartón es succionado por
el brazo robótico y este vuelve a su posición original.
• El doblado de la caja comienza cuando se activan los
sensores de presencia SC1 y SC2.
• Si los sensores SC1 y SC2 se encuentra activos se
activará el brazo mecánico GRIC1 que se encargará del
doblado de los lados y conformación de la caja,
• Cuando el brazo GRIC1 se active, se encenderá un
temporizador tempC, que trascurridos 3 segundos de-
sactivará el brazo mecánico GRIC1 y dará salida a un
pistón PCC que transportará la caja hacia una banda
transportadora.
• La Banda posee también dos sensores de presencia SC3
y SC4 que indican el inicio y el final de la caja.
• La banda transportadora posee un rollo de cinta que
es asistido por un motor MPC en su base. Se activará
MPC si SC3 se encuentra prendidos. Lo que significa
que el rodillo se pega a la caja y la sella
• Si SC3 y SC4 se encuentra activos se activará una
cuchilla CC, que transcurridos 2 segundos será desactiva
por medio del temporizador TempC1
• Si se presiona el botón de emergencia BTC, se detiene
la máquina de armado de forma instantánea y por ende
el proceso se detiene.
J. Empacado
El proceso de empacado se realiza a través de 2 robots
mecánicos, que se encargan de la colocación de los frascos
en las cajas previamente armadas, por tanto, los envases de
pasta dental llegan a través de una banda transportadora en
grupos de 5 frascos, a un costado de la banda.
• Si SX1 y SX2 se encuentran activos entonces los brazos
robóticos empiezan su funcionamiento.
• Se cuenta con un sensor infrarrojo SinX, el cual emitirá
señales a un contador. .
• Si el sensor SX está activo, emitirá una señal que
activará un pistón el cuál detendrá los frascos en la zona
de empacado, para ser succionados.
• Cuando se encuentren encendidos los sensores SX1,
SX2 y SX los robots se desplazarán a la zona en donde
se encuentran los frascos.
• Si el contador es igual a 10 frascos, las gripper GRIX y
GRIX1 activan los compresores COMX y COMX1, los
cuales succionan los 10 frascos, para ubicarlos en cada
caja cuidadosamente.
• Luego de 4 segundos de succión por parte de los
compresores de las gripper, los frascos son soltados a
las cajas.
• Después de que los frascos sean depositados en las
cajas, un temporizador TempX de 3 segundos indicará a
las gripper volver a su posición original y ası́ continuar
con el siguiente lote de frascos.
• Si se presiona el botón BTX, las gripper dejarán de
funcionar deteniendo el proceso.
K. Diagramas de bloque con entradas y salidas
1) Panel de control
Fig. 12. Diagrama de bloque Panel de control
2) Depósitos y Dispensar de Glicerina, agua, sal, hi-
erbabuena, menta.
Fig. 13. Diagrama de bloque Deposito de Glicerina
Fig. 14. Diagrama de Bloque Deposito de Agua
Fig. 15. Diagrama de Bloque Deposito de Hierbabuena
Fig. 16. Diagrama de Bloque Deposito de Menta
3) Dispensar y purificar Arena , Roca
Fig. 17. Diagrama de Bloque Deposito de Arena
Fig. 18. Diagrama de Bloque Deposito de Roca
Fig. 19. Diagrama de Bloque Desinfeccion
4) Mezcladora
Fig. 20. Diagrama de Bloque Mezcladora
5) Presurizadora
Fig. 21. Diagrama de bloque Presurizadora
6) Deposito y transporte de frascos vacı́os.
Fig. 22. Diagrama de Bloque frasco
7) Llenado y sellado de frascos
Fig. 23. Diagrama de Bloque Llenado
Fig. 24. Diagrama de Bloque Sellado
8) Etiquetado
Fig. 25. Diagrama de bloqueEtiquetado
9) Armado de cajas
Fig. 26. Diagrama de bloque Armado de cajas
10) Empaquetado
Fig. 27. Diagrama de bloque Armado de cajas
L. MEFS Del Proceso Productivo
1) Panel de control
Fig. 28. MEF de Panel de Control
2) Depósitos y Dispensar de Glicerina, agua, sal, hi-
erbabuena, menta.
Fig. 29. MEF de Glicerina
Fig. 30. MEF de Agua
Fig. 31. MEF de Sal
Fig. 32. MEF de Hierbabuena
Fig. 33. MEF de Menta
3) Dispensar y purificar Arena , Roca
Fig. 34. MEF de Deposito de roca
Fig. 35. MEF de Deposito de Arena
Fig. 36. MEF de Desinfeccion
4) Mezcladora
Fig. 37. MEF de Mezcladora
5) Presurizadora
Fig. 38. MEF de Presurizadora
6) Deposito y transporte de Frascos
Fig. 39. MEF de Deposito y Transporte de Frascos
7) Llenado y Fellado de Frascos
Fig. 40. MEF de Llenado
Fig. 41. MEF de Sellado
8) Etiquetado
Fig. 42. MEF de Etiquetado
9) Armado de Cajas
Fig. 43. MEF de Armado de Cajas
10) Empacar
Fig. 44. MEF de Empacar
V. IMPLEMENTACIÓN
Las MEF mostradas anteriormente de cada proceso y
subproceso fueron modeladas e implementadas en MATLAB
SIMULINK. En el archivo Pasta.Zip encontrará una carpeta
llamada implementación con más precisión acerca de las
MEF expuestas aquı́.
VI. CONCLUSIONES
• En relación a todo lo expuesto anteriormente, se con-
cluye que es completamente pertinente realizar una
automatización al proceso productivo de crema dental,
la razón de esta pertinencia se basa principlamente en
la cantidad innumerable de beneficios que trae consigo,
entre estos beneficios se destaca la alta calidad que se
obtiene como producto final.
• Al automatizar un proceso como este utilizando PLC’s,
se consigue minimizar considerablemente costos, y fa-
cilitar la deteccción y corrección de errores, preservando
la maquinarı́a y ayudando a abolir de cierta manera los
tiempos muertos de operación.
• Es importante tener en cuenta, la diferencia existente
entre un proceso y subproceso, ya que un subproceso
es un proceso en si mismo, pero difiere del proceso en
el sentido en que los subprocesos son actividades que
buscan un propósito en concreto, pero estas actividades
tienen un ordén lógico o secuencia, por el contrario
el proceso solo implica un conjunto de actividades
cordinadas para alcanzar un objetivo.
VII. REFERENCIAS
REFERENCES
[1] ”Asi se hace-pasta de dientes.” Alan Narvaez. (2010, 9 julio)
YouTube.[Video en linea] https://www.youtube.com/
watch?v=QYlpqiWJfK0&t=185s
[2] ”Linea de llenado de Envases de Vidrio con Tapa de aluminio.”
Crenteriamachinery. (2014, 12 septiembre). YouTube [video en linea]
https://www.youtube.com/watch?v=NyBH9hWZpCg&t=
121s.
[3] ” LINEA PROFESIONAL DE ENVASADO Y ETIQUETADO DE
MIEL.”ApiTienda Soltan. (2018, 6 febrero). YouTube.[video en linea]
https://www.youtube.com/watch?v=vG5sfVpKKSM
[4] ”Máquina para la formación automática de cajas de
cartón.”Logismarket España. (2018, 10 diciembre). YouTube.[video en
linea] https://www.youtube.com/watch?v=DrYH2P5aI2E
[5] ” Monobloque de empaque, Formadora - Encajonadora - Selladora de
Cajas tipo americano. TRIO-3000 Bph.” FTM Packaging Solutions
Corp. (2020, 28 marzo). YouTube [video en linea] . https://www.
youtube.com/watch?v=fKUM6zWuqG4&t=73s
[6] ”PLC-FX3G.pdf.” [Documento en linea] Tomado https://
cap202.davinsony.com/pdf/datasheet/PLC-FX3G.pdf
[7] Lı́nea completa principio de envasado: Despaletizador, enjuagadora y
posicionador de envases vacı́os. Traktech SL. (2020, 26 noviembre).
YouTube [video en linea] https://www.youtube.com/watch?
v=2cfdlO-FiWM&t=46s
VIII. ANEXOS
En el archivo Pasta.zip encontrará un pdf llamado Anexos,
en el cual se presenta toda la información técnica de los
sensores,actuadores,PLC y máquinas consultados para la
implementación de la automatización de pasta de dientes de
la compañia KoolSmiles.
https://www.youtube.com/watch?v=QYlpqiWJfK0&t=185s
https://www.youtube.com/watch?v=QYlpqiWJfK0&t=185s
https://www.youtube.com/watch?v=NyBH9hWZpCg&t=121s.
https://www.youtube.com/watch?v=NyBH9hWZpCg&t=121s.
https://www.youtube.com/watch?v=vG5sfVpKKSM
 https://www.youtube.com/watch?v=DrYH2P5aI2E
https://www.youtube.com/watch?v=fKUM6zWuqG4&t=73s
https://www.youtube.com/watch?v=fKUM6zWuqG4&t=73s
https://cap202.davinsony.com/pdf/datasheet/PLC-FX3G.pdf
https://cap202.davinsony.com/pdf/datasheet/PLC-FX3G.pdf
https://www.youtube.com/watch?v=2cfdlO-FiWM&t=46s
https://www.youtube.com/watch?v=2cfdlO-FiWM&t=46s
	INTRODUCIÓN
	Descripción del proceso
	Diagrama De Flujo de Materia
	Proceso Productivo
	Layout
	Argumentos De La Ubicación De Las Maquinas En El Layout
	Ilustraciones Del Proceso y Subproceso
	Instrumentación
	Diagrama Tipo SCADA y IHM
	Números de PLC seleccionados
	El Diagrama De Flujo De Materia Del Número De Actuadores y Sensores
	Sensores,Actuadores , DAC y ADC. 
	Gráficos Con El Número De Actuadores y Sensores
	Protocolos
	Panel de Control
	Depósito y Dispensar de Glicerina, Agua, Sal, Hierbabuena, Menta. 
	Dispensar y Purificación De La Arena y Roca 
	Mezcladora
	Presurizadora
	Depósito y Transporte De Frascos Vacíos.
	Llenado y Sellado de Frascos
	Etiquetado
	Armado de Cajas
	Empacado
	Diagramas de bloque con entradas y salidas 
	MEFS Del Proceso Productivo
	IMPLEMENTACIÓN
	CONCLUSIONES
	REFERENCIAS
	References
	ANEXOS