Simulación, automatización y puesta en marcha virtual de un sistema de manufactura flexible

Abstract

Este proyecto desarrolla una simulación dinámica 3D en tiempo real de un Sistema de Manufactura Flexible (FMS, por sus siglas en inglés) disponible en el Centro Integrado de Manufactura y Automatización (CIMA), parte del Laboratorio de Control Industrial del Departamento de Electrónica de la Universidad Técnica Federico Santa María. El objetivo principal es diseñar, programar y validar la automatización del sistema mediante un entorno de control virtual que replique el comportamiento del sistema físico. Para ello, se implementa un esquema de validación basado en software-in-the-loop (SIL), utilizando CIROS Studio en conjunto con un PLC virtual (Control Win V3 de CODESYS), conectados a través del protocolo OPC. La simulación integra el control lógico programado de las estaciones de transferencia y movimiento de pallets, así como la automatización de rutinas pick and place ejecutadas por los robots KUKA KR15 y KR6. La programación del PLC se realiza en lenguaje SFC y la programación de los robots en lenguaje KRL. Además, se implementa un sistema HMI para la supervisión y el control en tiempo real del sistema. El resultado de este trabajo permite el desarrollo y la prueba de estrategias de au tomatización y control sin necesidad de utilizar el sistema físico, reduciendo riesgos y optimizando recursos. De este modo, es posible validar la puesta en marcha de la automatización programada y robotizada, y una interfaz HMI de supervisión del FMS de forma previa a su implementación física.

This project develops a real-time 3D dynamic simulation of a Flexible Manufacturing System (FMS) available at the Integrated Manufacturing and Automation Center (CIMA), part of the Industrial Control Laboratory of the Department of Electronics at Universidad Técnica Federico Santa María. The main objective is to design, program, and validate the system’s automation through a virtual control environment that replicates the behavior of the physical system. To achieve this, a validation scheme based on software-in-the-loop (SIL) is implemented, using CIROS Studio together with a virtual PLC (Control Win V3 from CODESYS), connected via the OPC protocol. The simulation integrates the programmed logic control of the pallet transfer and movement stations, as well as the automation of pick and place routines executed by KUKA KR15 and KR6 robots. The PLC programming is done in SFC language, and the robot programming is carried out in KRL language. In addition, an HMI system is implemented for real-time monitoring and control of the system. The outcome of this work enables the development and testing of automation and control strategies without the need to use the physical system, reducing risks and optimizing resources. In this way, it is possible to validate the deployment of the programmed and robotic automation, along with an HMI supervision interface for the FMS, prior to its physical implementation.