Aut_trab4_2014
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ESCOLA SUPERIOR NÁUTICA INFANTE D. HENRIQUE DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MARÍTIMA
M323 – AUTOMAÇÃO
TRABALHO LABORATORIAL Nº4
CIRCUITOS HIDRÁULICOS E
ELECTROHIDRÁULICOS
Por: Prof. Luis Baptista
Prof. Rui Manuel Cabrita
ENIDH – 2013/2014
AUTOMAÇÃO TRABALHO LABORATORIAL Nº 4
ENIDH/DEM - 3º Ano da LEMM 1
ÍNDICE
1. INTRODUÇÃO ............................................................................................................................................................ 2
2. COMANDO MANUAL DE CILINDRO / MOTOR HIDRÁULICO .......................................................................... 2
3. CIRCUITOS DE COMANDO ELECTROHIDRÁULICO.......................................................................................... 3
3.1. COMANDO MANUAL DE UM CILINDRO HIDRÁULICO ............................................................................. 3
3.2. COMANDO AUTOMÁTICO DE UM CILINDRO HIDRÁULICO ................................................................... 3
3.3. COMANDO DO CILINDRO/MOTOR DE UM ENGENHO DE FURAR .......................................................... 5
3.4 COMANDO DE UM SISTEMA DE MONTAGEM DE ELEMENTOS .............................................................. 6
4. RELATÓRIO FINAL ................................................................................................................................................... 8
ANEXO: INSTRUÇÕES RELATIVAS AO FUNCIONAMENTO DA BANCADA HIDRÁULICA BOSCH ............. 9
AUTOMAÇÃO TRABALHO LABORATORIAL Nº 4
ENIDH/DEM - 3º Ano da LEMM 2
1. INTRODUÇÃO Este trabalho prático destina-se a ser realizado na bancada hidráulica BOSCH existente no laboratório. Esta bancada possui um cilindro hidráulico, sensores de fim de curso elétricos, botoneiras de comando manual e relés de modo a permitir a implementação de circuitos eletrohidráulicos básicos. Esta bancada permite que funcionem em simultâneo dois grupos de alunos, ou seja permite utilizar o painel em ambos os lados.
2. COMANDO MANUAL DE CILINDRO / MOTOR HIDRÁULICO Este ensaio prático visa familiarizar os alunos com a tecnologia óleo-hidráulica. Deste modo, estude com atenção os apontamentos de Sistemas Óleo-hidráulicos do Capítulo 3 das folhas de Automação, e seguidamente implemente numa das bancadas existentes o seguinte circuito de comando manual.
Fig.1
Deste modo, pretende-se que:
• Construa o esquema de comando óleo-hidráulico no Automation Studio e verifique o seu funcionamento;
• Construa o circuito na bancada hidráulica;
• Arranque com a bomba hidráulica. Verifique a pressão na linha;
• Verifique o modo de funcionamento do circuito implementado. Meça as pressões na linha, quer no movimento de avanço do cilindro quer no do recuo. Que pode concluir?
• Extraia conclusões relativamente ao modo de funcionamento do circuito hidráulico (quer no movimento de avanço quer no de recuo do cilindro).
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3. CIRCUITOS DE COMANDO ELECTROHIDRÁULICO
3.1. COMANDO MANUAL DE UM CILINDRO HIDRÁULICO Pretende realizar-se o circuito de avanço e recuo manual de um cilindro hidráulico de duplo efeito. Deste modo, deve utilizar o seguinte material:
• Cilindro hidráulico de duplo efeito • Estranguladores de fluxo • Electroválvula 4/3, centrada por molas e acionada por solenóides (Vcc=24 V) • Relés monoestáveis • Botoneiras de arranque, recuo e de paragem (tipo impulso)
O sistema de comando elétrico deve permitir realizar as seguintes operações:
1) Avanço manual (A+) por atuação na botoneira de arranque (Start) -> (acção impulso);
2) Após a desatuação da botoneira de arranque, o cilindro continua o seu movimento (A+);
3) Movimento de recuo (A-) por atuação na botoneira de recuo;
4) No final do movimento A-, o operador deve atuar na botoneira de paragem, de modo a desativar o solenoide A- da electroválvula (acção impulso).
5) Utilize lâmpadas sinalizadoras para indicar as operações de avanço / recuo.
NOTA: Para realizar este ensaio utilize a bancada de componentes elétricos SCHNEIDER ELECTRIC. Deverá utilizar dois contatores para realizar o circuito de comando (avanço, recuo) e os restantes dois contatores para realizar o circuito de potência (deve separar claramente os circuitos de comando e de potência). Deste modo, pretende-se que:
• Construa o circuito de comando hidráulico no Automation Studio e verifique o seu funcionamento;
• Construa o circuito hidráulico na bancada BOSCH;
• Estabeleça todas as ligações elétricas, e seguidamente teste o circuito por atuação nos componentes elétricos (botoneiras, etc..). Se estiver tudo a funcionar corretamente, ligue a bomba hidráulica e teste o circuito.
3.2. COMANDO AUTOMÁTICO DE UM CILINDRO HIDRÁULICO Modifique o circuito anterior de modo a realizar o circuito de avanço manual e recuo automático do cilindro hidráulico. Deste modo, deve utilizar o seguinte material:
• Cilindro hidráulico de duplo efeito (A) • Estranguladores de fluxo • Sensores de fim de curso (a0 e a1) • Electroválvula 4/3, centrada por molas e acionada por solenóides (Vcc=24 V) • Contatores monoestáveis • Contactos temporizados (NA, NF)
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ENIDH/DEM - 3º Ano da LEMM 4
• Botoneiras de arranque (impulso) e de paragem A montagem deve permitir a realização das seguintes operações:
1) Avanço manual (A+) por atuação na botoneira de arranque (acção impulso);
2) Após desatuar a botoneira de arranque, o cilindro continua o seu movimento;
3) Movimento de recuo (A-) por atuação no sensor de fim de curso a1. (NOTA: Este movimento só deve realizar-se após terem decorrido 4 seg. com o cilindro avançado, pelo que deverá utilizar um contacto temporizado adequado);
4) No final do movimento A-, deverá ser desativado o solenoide A- da electroválvula;
5) Utilize as lâmpadas sinalizadoras para indicar as operações de avanço / recuo.
NOTA: Para realizar este ensaio utilize a bancada de componentes eléctricos SCHNEIDER ELECTRIC. Deverá utilizar dois contatores para realizar o circuito de comando (avanço, recuo) e os restantes dois contatores para realizar o circuito de potência (deve separar claramente os circuitos de comando e de potência). Deste modo, pretende-se que:
• Construa o circuito de comando no Automation Studio e verifique o seu funcionamento;
• Construa o circuito de comando na bancada BOSCH;
• Estabeleça todas as ligações elétricas, e seguidamente teste o circuito por atuação nos componentes elétricos (botoneiras, etc..);
• Se o circuito estiver a funcionar corretamente, ligue a bomba hidráulica e teste o circuito completo.
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3.3. COMANDO DO CILINDRO/MOTOR DE UM ENGENHO DE FURAR Considere o comando de um cilindro e motor hidráulico de acionamento d um engenho de furar, conforme representado na Fig.2.
Fig.2. Sistema hidráulico de um engenho de furar Neste caso, pretende-se que a parte inicial do movimento de avanço do cilindro seja efetuado à velocidade normal, e que a parte final seja efetuada com velocidade lenta (ver fig.2). Deste modo pretende-se que:
a) Início do movimento A+ à velocidade máxima, por atuação manual do operador numa botoneira de impulso. Neste caso, o óleo que aciona o êmbolo faz “by-pass” à válvula estranguladora de fluxo;
b) Quando o cilindro A atinge cerca de 2/3 do curso, a haste atua um sensor de fim de curso intermédio, que faz com que o cilindro passe a avançar com velocidade lenta. Nesta situação, o óleo passa obrigatoriamente através de um estrangulador de fluxo. De igual modo, deve começar a rodar o motor hidráulico de acionamento da broca;
c) No final do movimento, o operador atua numa botoneira de retorno, de modo a realizar o movimento de recuo A- à velocidade de trabalho (ajustada através do respetivo estrangulador de fluxo);
d) Durante o recuo, o motor hidráulico deve continuar a funcionar. Quando o cilindro atuar novamente no sensor de fim de curso intermédio, este deve parar.
Deste modo, pretende-se que:
• Dimensione o circuito hidráulico que permita realizar as operações indicadas no enunciado. Selecione os componentes a utilizar para realizar as operações indicadas.
• Construa o esquema de comando electro-hidráulico no Automation Studio e verifique o seu funcionamento.
• Estabeleça todas as ligações elétricas através do painel SCHNEIDER, e seguidamente teste o circuito através da atuação manual nos componentes elétricos (botoneiras e sensores de fim de curso). Utilize as lâmpadas sinalizadoras para indicar a operação do cilindro A e do motor hidráulico.
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• Se o circuito estiver a funcionar corretamente, ligue a bomba hidráulica e teste o funcionamento do circuito.
3.4 COMANDO DE UM SISTEMA DE MONTAGEM DE ELEMENTOS Considere um conjunto de cilindros (3 cilindros 1A, 2A e 3A) que são usados para montar uma peça metálica constituída por três componentes. O esquema da unidade e o diagrama de deslocamentos no tempo encontram-se representados na Fig.3.
Fig.3. Esquema de montagem do elemento e diagrama de deslocamento dos cilindros no tempo
Pretende-se que:
a) O ciclo inicie com a atuação da botoneira de arranque S1. Após a atuação da botoneita dá-se início ao avanço do cilindro hidráulico de duplo efeito (1A) que coloque a peça metálica na posição de montagem. Para realizar este movimento, o cilindro deve ser atuado por uma válvula 4/3, centrada por molas e com comando elétrico por motivos de segurança;
b) Quando o cilindro (1A) atingir a posição avançada (peça na posição de montagem), o cilindro pneumático de duplo efeito (2A) deve introduzir na peça metálica o primeiro elemento. Neste caso o cilindro deve ser atuado por uma válvula 5/3 de comando elétrico e centrada por molas (após o movimento de cilindro a válvula deve permanecer no estado de repouso, estado central);
c) Quando cilindro (2A) atingir a posição avançada (primeiro elemento montado), o cilindro hidráulico de duplo efeito (3A) deve introduzir na pela metálica o segundo elemento. O cilindro (3A) é atuado por uma válvula 4/2 de retorno por mola e comando elétrico;
d) Por sua vez os movimentos de retorno dos cilindros deve obedecer ao diagrama de deslocamento dos cilindros representado na fig. 3.
Deste modo, pretende-se que:
• Construa o circuito hidráulico/pneumático que permita realizar as operações indicadas no enunciado. Selecione os componentes a utilizar para realizar as operações indicadas;
• Construa o esquema de comando no Automation Studio e verifique o seu funcionamento;
• Introduza no esquema o bloco de interface com o exterior existente na biblioteca do software. Codifique os sinais de entrada e saída tendo em atenção que deve utilizar as designações utilizadas no esquema elétrico;
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• Alimente a caixa de ligações de ligação à placa de interface existente no painel (Vcc=24 V). Ligue os sensores e bobines das electroválvulas à caixa de ligações. (Nota: para realizar este exercício utilize os componentes elétricos da bancada BOSCH);
• Estabeleça todas as ligações elétricas, e seguidamente teste o circuito por simulação no computador através da atuação nos componentes elétricos (botoneiras e sensores de fim de curso).
• Se o circuito estiver a funcionar corretamente, ligue a bomba hidráulica e teste o circuito hidráulico. (NOTA: pode testar o circuito por atuação na botoneira de Start no monitor através do rato ou na botoneira real existente no painel).
• NOTA FINAL: Este exercício só pode ser realizado utilizando a versão do Automation Studio 3.0/3.05 existente no laboratório, visto ser a versão que permite interligar o software com a placa de aquisição de dados. Deste modo, o circuito terá que ser construído no laboratório pois não existe compatibilidade entre as duas versões do Automation Studio.
a)
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b)
Fig.4. a) Esquema de ligações do PC ao painel didáctico. b) Caixa de terminais de interface entre o PC e os painéis da BOSCH.
4. RELATÓRIO FINAL No relatório a realizar, para além de abordar as questões que considerar pertinentes, o aluno deverá responder obrigatoriamente às seguintes questões. (Nota: Todos os esquemas deverão ser testados em Automation Studio):
a) Represente o circuito de comando manual do cilindro/motor hidráulico (Fig.1). Represente o esquema real em simbologia normalizada ISO-CETOP. Comente o funcionamento do circuito hidráulico (movimento de avanço e recuo);
b) Represente o circuito elétrico de avanço/recuo manual do cilindro hidráulico. Represente o esquema elétrico real em simbologia CEI. Represente o esquema hidráulico do circuito;
c) Represente o circuito de comando elétrico de avanço manual e retorno automático do cilindro hidráulico. Represente o esquema elétrico real em simbologia CEI. Represente o esquema hidráulico do circuito;
d) Represente o circuito elétrico completo de comando do engenho de furar, implementado através do Automation Studio. Represente o esquema óleo-hidráulico do circuito;
e) Represente o circuito elétrico completo de comando do sistema de montagem da peça metálica. Represente o esquema elétrico real implementado através do Automation Studio e placa de interface de sinais. Represente o esquema hidráulico/pneumático do circuito.
Comentários finais: O relatório deverá incluir para além do ficheiro em Word, os ficheiros em Automations Studio correspondentes aos circuitos analisados. O relatório em papel deverá ser entregue em papel uma semana depois da sua realização no laboratório. A não entrega no prazo definido, irá acarretar uma penalização por cada semana de atraso.
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ANEXO: INSTRUÇÕES RELATIVAS AO FUNCIONAMENTO DA BANCADA HIDRÁULICA BOSCH
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Esquema com uma bomba Esquema com duas bombas
(Instalação usada no laboratório) (não existente no laboratório)