Diseño de un sistema de adquisición de datos sobre la medida de ancho del producto y velocidad de extrusión de la máquina E16 de la empresa Polymer en El Coyol de Alajuela

Abstract

La máquina extrusora E16 en la planta de extrusión Polyfilm en Polymer S.A. en El Coyol de Alajuela carece de un sistema de medición del ancho y la velocidad del plástico extruido, esto representa un problema importante referente a la monitorización de la producción. En el presente informe se exploran las soluciones más adecuadas para el diseño de un sistema de adquisición de datos de velocidad, un sistema de adquisición de datos del ancho (el cual se replicará en tres etapas de producción), de una interfaz de usuario que permita visualizar y almacenar datos pertinentes sobre la producción de plástico en dicha máquina y de un sistema de alertas que permita conocer cuando las variables de interés se salen del rango permitido. El sistema de adquisición de velocidad diseñado consta de un rodillo con imanes permanentes que excitan un sensor de efecto hall A 3144 para el cual el tiempo entre pulsaciones es cronometrado y comunicado por un microprocesador Atmega 328 a través de protocolo USART a una Raspberry Pi 4 B+. Este sistema operaría con un factor de seguridad de 341 y tiene una capacidad de medición desde los 0,5 m/min hasta los 417,38 m/min. El sistema de adquisición de datos del ancho diseñado consiste en un sensor reflectivo CNY70 montado sobre un motor a pasos controlado por un microprocesador Atmega 328, dicho procesador también se encarga de detectar la presencia del plástico a partir de la señal del sensor, de contar los pasos dados por el motor y comunicarlos a través de protocolo USART a la misma Raspberry Pi 4 B+. Este sistema de adquisición operaría con un factor de seguridad de 15,17. La interfaz ha sido programada en lenguaje Python con ayuda de la biblioteca Tkinter en una Raspberry Pi4. Esta se encarga de interpretar, almacenar, comunicar y mostrar visualmente los datos recibidos. Además, se encarga de notificar visualmente una alerta cuando las variables de interés salen del rango permitido. Los datos comunicados a través de internet son redirigidos a un libro de Excel 365 almacenado en la nube con la ayuda de la plataforma Integromat. Esta plataforma, a partir de una notificación generada en la interfaz, también se encarga de enviar un correo de Outlook y un mensaje de Telegram cuando se detiene la producción en la máquina. La inversión inicial prevista se recuperaría en aproximadamente 3 meses y 13 días y tendría un Retorno de Inversión mensual del 3834,41%.

The E16 film blown extrusion machine located in Polymer S.A. in El Coyol, Alajuela does not have a speed and width measuring system of extruded plastic; this represents a significant problem regarding the monitorization of the production. In this report, the most adequate solutions for the design of an acquisition system that allows the gathering of speed of extrusion and the film width data in three main stages are going to be explored. Also, the design of a user interface that allows the visualization and storage of data, and the design of an alarm system will be addressed. The designed extrusion speed data acquisition system consists of a set of magnets mounted on a roll that excite an A3144 hall effect sensor. An ATmega 328 microprocessor oversees the measuring of the time between pulses and communicates it to a Raspberry Pi 4 B+ over USART. This measuring system has been designed to operate at a security factor of 341 and at speed rates varying from 0,5 to 417,38 m/min. The film width data gathering system designed consists of a reflective CNY70 sensor mounted on a platform moved by a stepper motor controlled by an ATmega 328, such microprocessor is also in charge of detecting the presence of the plastic film and keeping count of the motor steps to later communicate them to a Raspberry Pi 4 B+ over USART. This measuring system has been designed to operate at a security factor of 15,17. The interface has been programmed in Python with the help of the Tkinter library in a Raspberry Pi 4. The aforementioned interface has the function of interpreting, storing, communicating, and visually showing the data it receives. It also oversees the notification of alarms whenever any variable goes outside of the allowed span. The communicated data sent via Internet are forwarded to an Excel 365 workbook by the platform Integromat; this platform also sends an email via Outlook and an instant message via Telegram whenever the interface notifies the production has stopped. The initial investment should be recovered in approximately 3 months and 6 days and its monthly return of investment should be 3834,41%.