ESCOLA SUPERIOR NÁUTICA INFANTE D. HENRIQUE
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MARÍTIMA
M323 – AUTOMAÇÃO
TRABALHO LABORATORIAL Nº3
CIRCUITOS ELÉTRICOS
E
ELECTROPNEUMÁTICOS
Por:
Prof. Luis Baptista
Prof. Rui Manuel Cabrita
ENIDH – 2013/2014
AUTOMAÇÃO
TRABALHO LABORATORIAL Nº 3
ÍNDICE
1. INTRODUÇÃO ........................................................................................................................................................ 2 2. CIRCUITOS DE COMANDO DE UM CILINDRO PNEUMÁTICO ..................................................................... 2 2.1. CIRCUITO DE AVANÇO DE CILINDRO (MANUAL/AUTOMÁTICO) ..................................................... 2 2.2. CIRCUITO DE ARRANQUE, PARAGEM E EMERGÊNCIA DE UM CILINDRO PNEUMÁTICO
(MEMÓRIA MONOESTÁVEL) .............................................................................................................................. 3 2.3. CIRCUITO DE ARRANQUE, PARAGEM E EMERGÊNCIA (MEMÓRIA BIESTÁVEL) .......................... 3 2.4. CIRCUITO DE ARRANQUE, PARAGEM E EMERGÊNCIA COM CONTADOR (DOIS CILINDROS) ... 4 2.5. CIRCUITO DE AVANÇO DE UM CILINDRO COM TEMPORIZAÇÕES ................................................... 4 3. CIRCUITOS DE COMANDO DE UM MOTOR ELÉCTRICO .............................................................................. 6 3.1. CIRCUITO DE ARRANQUE, PARAGEM E INVERSÃO DE MARCHA ..................................................... 6 3.2. CIRCUITO DE COMANDO DO MOTOR COM TEMPORIZAÇÕES ........................................................... 6 3.3. CIRCUITO DE COMANDO DO MOTOR COM DUAS VELOCIDADES .................................................... 6 4. RELATÓRIO FINAL ............................................................................................................................................... 7 ENIDH/DEM – 3º Ano da LEMM
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1. INTRODUÇÃO
Neste trabalho, pretende-se que o aluno fique a conhecer com algum detalhe circuitos elétricos e
eletro-pneumáticos básicos geralmente utilizados em sistemas de comando. Deste modo, os
alunos deverão implementar as versões electropneumáticas dos circuitos de comando de um
cilindro pneumático, que foram anteriormente realizadas com elementos pneumáticos. Na parte
final do trabalho, os alunos deverão efetuar algumas montagens típicas de circuitos de comando
de motores elétricos. Por razões de segurança, irá utilizar-se um motor elétrico de corrente
contínua em substituição do motor trifásico de corrente alternada.
2. CIRCUITOS DE COMANDO DE UM CILINDRO PNEUMÁTICO
Esta parte do trabalho laboratorial destina-se a ser realizado num dos painéis electropneumáticos
BOSCH. Cada painel tem disponíveis os seguintes componentes (entre outros):
• 3 cilindros de duplo efeito;
•
6 sensores de fim de curso elétricos (contactos inversores - NA ou NF);
•
3 electroválvulas 5/2 de duplo comando electropneumático;
•
2 relés monoestáveis de quatro contactos inversores;
•
2 temporizadores (à ação e ao repouso);
•
3 botoneiras (2 de impulso e uma de duas posições com encravamento);
•
1 fonte de alimentação independente sem regulação (Vcc=24 V);
2.1. CIRCUITO DE AVANÇO DE CILINDRO (MANUAL/AUTOMÁTICO)
Construa o circuito elétrico de comando de avanço/recuo de um cilindro pneumático. Este
circuito é comandado por atuação nos sensores de fim de curso elétricos ou através de botoneiras
elétricas. Deste modo, deverá efetuar o seguinte:
1. Construa o circuito eletro-pneumático no Automation Studio e verifique o seu
funcionamento;
2. Construa o circuito de comando eletro-pneumático no painel;
3. Verifique o seu funcionamento.
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2.2. CIRCUITO DE ARRANQUE, PARAGEM E EMERGÊNCIA DE UM CILINDRO
PNEUMÁTICO (MEMÓRIA MONOESTÁVEL)
Construa o circuito elétrico de comando de um cilindro pneumático (ARRANQUE,
PARAGEM e EMERGÊNCIA) com memória monoestável, recorrendo aos painéis BOSCH.
Assim, deverá utilizar:
• Botoneiras de Arranque, Paragem e Emergência;
• Utilize um dos cilindros existentes para realizar o movimento de avanço e recuo
(A+/A-), bem como os respetivos sensores de fim de curso a0 e a1;
• Utilize um relé monoestável para implementar a memória. Neste caso, não irá
necessitar de relés auxiliares, dado as botoneiras do painel possuírem dois
contactos (1 contacto NA ; 1 contacto NF).
Deste modo, pretende-se que:
•
•
•
Construa o circuito eletro-pneumático no Automation Studio e verifique o seu
funcionamento;
Construa o circuito de comando eletro-pneumático no painel BOSCH;
Verifique o seu funcionamento.
2.3. CIRCUITO
BIESTÁVEL)
DE
ARRANQUE,
PARAGEM
E
EMERGÊNCIA
(MEMÓRIA
Pretende que seja construído no painel eletro-pneumático BOSCH, o circuito de “ARRANQUE,
PARAGEM e EMERGÊNCIA” com memória ou relé biestável. Deste modo, deve utilizarse:
•
Botoneiras elétricas para arranque/paragem/emergência do ciclo;
•
Cilindro existente no painel para realizar os movimentos de avanço e recuo (A+/A-),
bem como os respetivos sensores de fim de curso a0 e a1;
•
Utilize um relé biestável OMRON para implementar a memória biestável e um relé
monoestável como dispositivo auxiliar do circuito de Emergência, visto que irá
necessitar de 2 contactos NA. Em alternativa, poderá utilizar uma caixa de botoneiras
BOSCH com 4 contactos de encravamento (2 NA e 2 NF).
Assim, pretende-se que:
1. Construa o circuito eletro-pneumático no Automation Studio e verifique o seu
funcionamento;
2. Construa o circuito de comando eletro-pneumático no painel BOSCH;
3. Represente as funções lógicas de comando;
4. Verifique o funcionamento do circuito.
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Figura 1. Esquema de ligações do relé biestável (OMRON).
2.4. CIRCUITO DE ARRANQUE, PARAGEM E EMERGÊNCIA COM CONTADOR
(DOIS CILINDROS)
Pretende introduzir-se um novo cilindro (B) no circuito anterior. O ciclo pretendido deve garantir
a função de stop e de emergência. Por sua vez, os cilindros devem efetuar a seguinte ordem de
movimentos consecutivos: A+/B+/A-/B-. Adicione um contador elétrico/eletrónico ao circuito
(disponível no painel BOSCH), de modo a realizar 4 ciclos de avanço/recuo dos cilindros. Deste
modo, realize os seguintes procedimentos:
1. Altere o circuito eletro-pneumático do ensaio anterior por forma a introduzir o
cilindro B e verifique o seu funcionamento em Automation Studio;
2. Introduza o contador no circuito eletro-pneumático e verifique o seu funcionamento;
3. Coloque o contador elétrico junto dos outros blocos elétricos e alimente-o com uma
tensão Vcc= + 24 V;
4. Selecione o valor do número de ciclos (contagem n=3);
5. Introduza o contador no circuito de comando. Verifique as ligações do circuito;
6. Teste o circuito. Verifique se o contador está a funcionar corretamente.
2.5. CIRCUITO DE AVANÇO DE UM CILINDRO COM TEMPORIZAÇÕES
Construa o circuito elétrico de comando de um dispositivo de colagem de peças, constituído por
um cilindro pneumático, recorrendo aos painéis electropneumáticos BOSCH. O sistema funciona
da seguinte forma:
1. O operador inicia o processo através da atuação numa botoneira de “start” (ação
de impulso);
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2. O cilindro avança (A+) e quando chegar ao final do curso pressiona a peça a colar
durante 10 s;
3. Após efetuada a temporização, o cilindro realiza o movimento de retorno (A-),
mesmo que o operador mantenha atuada a botoneira de “start”;
4. Para iniciar nova operação, o operador terá que desatuar a botoneira de “start”.
Seguidamente deverá atuá-la de modo a iniciar nova operação.
Deste modo, pretende-se que:
•
Construa o circuito eletro-pneumático no Automation Studio e verifique o seu
funcionamento (NOTA: Considere que o cilindro dispõe dos respetivos fim de
curso). Considere dois temporizadores, sendo um para descativar a saída da
botoneira de arranque (start) e outro para garantir a temporização de 5s no final
do avanço;
•
Depois de efetuar a validação do circuito no Automation Studio, construa o
circuito de comando eletro-pneumático no painel BOSCH;
•
Represente as funções lógicas de comando do circuito;
•
Verifique o seu funcionamento.
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3. CIRCUITOS DE COMANDO DE UM MOTOR ELÉTRICO
Nesta segunda parte do trabalho prático, pretende realizar-se as operações de arranque, paragem
e inversão de marcha de um motor elétrico de corrente contínua, existente no laboratório (Vcc =
24 V).
3.1. CIRCUITO DE ARRANQUE, PARAGEM E INVERSÃO DE MARCHA
Pretende-se que o aluno implemente num dos painéis com componentes elétricos industriais
SCHNEIDER ELECTRIC o circuito de comando de um motor elétrico de corrente contínua
(Vcc=24 V), que efetue as seguintes operações:
a) Circuito de arranque, paragem e inversão de marcha do motor elétrico. Não se esqueça de
utilizar encravamento elétrico no circuito, de modo a evitar que, estando o motor a
funcionar num sentido, o operador possa inadvertidamente acionar a botoneira de
inversão de marcha, o que poderá produzir danos no motor;
b) Considere a utilização de lâmpadas para sinalizar as operações de marcha do motor.
3.2. CIRCUITO DE COMANDO DO MOTOR COM TEMPORIZAÇÕES
Modifique o circuito anterior de modo a que, quando quiser inverter a marcha do motor, só o
possa fazer de acordo com a seguinte sequência de operações:
1.
Acione a botoneira de arranque num dos sentidos de rotação do motor;
2.
Após alguns segundos de funcionamento do motor, acione o botão de paragem;
3.
Se quiser inverter imediatamente a marcha, tal só poderá realizar-se após ter
decorrido uma temporização de 4 segundos, após a atuação da botoneira de
inversão de marcha.
3.3. CIRCUITO DE COMANDO DO MOTOR COM DUAS VELOCIDADES
Construa o circuito de arranque de um motor elétrico de corrente contínua com duas velocidades,
após ter decorrido uma temporização intermédia. Deste modo, deve proceder da seguinte forma:
1. Atue o botão de arranque (Neste caso, aplique ao motor uma tensão de +12V);
2. Após ter decorrido uma temporização de 4 segundos, o motor aumenta de
velocidade (Neste caso, a tensão a aplicar ao motor passa de +12 para +24V).
Tenha em consideração que para realizar este exercício, terá que utilizar uma
fonte de tensão adicional (TOPWARD) para obter a tensão de 12 V;
NOTA IMPORTANTE: O aluno deve comprovar o correto funcionamento dos circuitos
anteriores, através da construção e validação dos esquemas no Automation Studio.
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4. RELATÓRIO FINAL
No relatório a realizar, para além de abordarem as questões que considerarem pertinentes, os
alunos deverão responder explicitamente às seguintes questões:
1. Represente o esquema de comando elétrico do cilindro pneumático (manual/ automático)
em simbologia CEI;
2. Represente o esquema de comando elétrico do cilindro pneumático (arranque, paragem e
emergência) com memória monoestável que montou no painel em simbologia CEI.
Indique as equações lógicas de comando do circuito;
3. Diga quais os componentes do circuito anterior que considerou como ativos e passivos.
Justifique;
4. Represente o esquema de comando elétrico do circuito pneumático (arranque, paragem e
emergência) com memória biestável que montou no painel em simbologia CEI. Indique
as equações lógicas de comando do circuito;
5. Represente o diagrama de blocos do circuito de comando anterior, no qual estejam
indicadas todas as variáveis (entrada/saída/memória) utilizadas no circuito;
6. Represente o esquema de comando elétrico do circuito de avanço do cilindro com
temporizações, em simbologia CEI. Indique as equações lógicas de comando do circuito;
7. Represente o esquema de comando elétrico do motor de corrente contínua com inversão
de marcha (simbologia CEI). Indique as equações lógicas de comando do circuito;
8. Represente os esquemas de comando elétrico do motor de corrente contínua com
inversão de marcha (simbologia CEI), considerando as temporizações. Indique as
equações lógicas de comando do circuito;
9. Represente o esquema de comando elétrico do motor de corrente contínua com duas
velocidades (simbologia CEI). Indique as equações lógicas de comando 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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