Aut_trab4_2014

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



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).



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)



• 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.



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.


• 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.



• 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.


• 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;



• 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)



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.



ANEXO: INSTRUÇÕES RELATIVAS AO FUNCIONAMENTO DA BANCADA HIDRÁULICA BOSCH



Esquema com uma bomba Esquema com duas bombas

(Instalação usada no laboratório) (não existente no laboratório)

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