Una fábrica de papel para empaque y cartón corrugado en Michoacán experimentaba pérdidas críticas de producción provocadas por la ruptura continua de la banda de papel durante las etapas de aceleración y desaceleración en su bobinadora principal (OptiReel).
El sistema de control analógico basado en tarjetas electrónicas descalibradas no compensaba la inercia dinámica ni la variación de diámetro del rollo de papel (desde 300 mm en mandril hasta 2,800 mm en rollo lleno), generando sobretensiones destructivas y pérdidas por merma de hasta 18 toneladas mensuales.
- Promedio de 4 a 6 rupturas diarias de hoja con pérdidas de 45 min por re-enhebrado.
- Bobinas con densidad despareja (núcleos flojos y exterior comprimido) rechazadas por clientes.
- Tarjetas analógicas descontinuadas sin soporte ni diagrama de circuitos.
- Disipación excesiva de calor en resistencias de frenado dinámico convencionales.
- Sistema multi-eje Siemens SINAMICS S120 con módulo Active Line (regeneración a la red).
- Controlador de tecnología SIMATIC S7-1517T con funciones cinemáticas y camming electrónico.
- Red isócrona PROFINET IRT con sincronización de reloj determinística < 1 microsegundo.
- Celdas de carga digitales y algoritmos de control de tensión con observador de inercia.
01
Modelado Físico y Dinámica de Bobinado
Cálculo del momento de inercia variable J(t) en función del gramaje del papel (80 a 240 g/m²), tensión requerida de bobinado (N/m) y perfil de curvas cónicas de tensión.
02
Diseño en EPLAN y fabricación de tableros de accionamiento de la arquitectura de bus DC común para compartir energía entre los ejes desenrollador (en modo generador) y los rodillos bobinadores (en modo motor).
03
Programación de PLC Siemens en Structured Text (SCL) de bloques de control de tensión por par y por velocidad, sincronización de corte transversal al vuelo y cálculo láser de diámetro.
04
Protocolos de comisionamiento SAT con papel de bajo gramaje alcanzando 1,500 m/min sin oscilaciones ni vibraciones, logrando un bobinado con perfil de densidad homogéneo certificado.
| Componente / Subsistema |
Tecnología / Modelo |
Función en Planta |
| Controlador de Movimiento |
Siemens SIMATIC S7-1517T-3 PN/DP |
CPU tecnológica para control de ejes acoplados, levas electrónicas y tiro |
| Sistema de Servodrives |
Siemens SINAMICS S120 Multi-Eje |
Control vectorial de alta precisión con Active Line Module de 250 kW regenerativo |
| Bus de Comunicación |
PROFINET IRT (Isochronous Real-Time) |
Intercambio de consignas de posición y par en ciclo cerrado ultra-rápido de 500 µs |
| Sensores de Tensión |
FMS Force Measuring Systems |
Celdas de carga para medición directa del esfuerzo de tracción en rodillo compensador |
| Supervisión SCADA |
SIMATIC WinCC Professional V18 |
Curvas de tendencia en tiempo real, gestión de recetas por gramaje y alarmas |
💻
Proyecto TIA Portal Technology Abierto
Bloques de control de tiro y cálculo de inercia completamente abiertos y comentados en español.
📋
Planos Eléctricos y Diagramas de Interconexión
Documentación EPLAN con esquemas de bus DC, alimentación regenerativa y topología PROFINET IRT.
📈
Curvas de Calibración de Tensión
Reporte con registros oscilográficos de pruebas de parada de emergencia a 1,500 m/min sin rotura.
🎓
Entrenamiento en Motion Control
Capacitación al equipo de ingeniería en sintonización de lazos de velocidad y diagnóstico de servodrives.
