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Grundlagen der Elektro-pneumatik

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1 - <strong>Grundlagen</strong> <strong>der</strong> <strong>Elektro</strong><strong>pneumatik</strong><br />

<strong>Grundlagen</strong> <strong>der</strong> <strong>Elektro</strong><strong>pneumatik</strong><br />

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1 - <strong>Grundlagen</strong> <strong>der</strong> <strong>Elektro</strong><strong>pneumatik</strong><br />

Impressum<br />

An dieser Qualifizierungseinheit haben mitgewirkt<br />

Herausgeber:<br />

IHK für Oberfranken<br />

Bahnhofstr. 23-27<br />

95444 Bayreuth<br />

Inhaltliche Konzeption:<br />

ets GmbH, Halblech<br />

ihk.online&medien.gmbh, Bayreuth<br />

Produktion/ Umsetzung:<br />

ihk.online&medien.gmbh, Bayreuth<br />

Redaktionelle Betreuung:<br />

Andrea Nüssel, ihk.online&medien.gmbh<br />

Claudia Hohdorf, ets Halblech<br />

Rechte:<br />

Copyright© ets GmbH, Halblech.<br />

Alle Rechte vorbehalten. Kein Teil des Werkes darf in irgendeiner Form (durch Fotokopie, Mikrofilm<br />

o<strong>der</strong> ein an<strong>der</strong>es Verfahren) ohne schriftliche Genehmigung des Herausgebers reproduziert o<strong>der</strong> unter<br />

Verwendung elektronischer Systeme verarbeitet, vervielfältigt o<strong>der</strong> verbreitet werden. Auch die<br />

Rechte <strong>der</strong> Wie<strong>der</strong>gabe durch Vortrag, Funk und Fernsehen sind vorbehalten.<br />

Text, Abbildungen und Programme wurden mit größter Sorgfalt erarbeitet. Herausgeber, Programmierer<br />

und Autoren können jedoch für eventuell verbliebene fehlerhafte Angaben und <strong>der</strong>en Folgen we<strong>der</strong><br />

eine juristische Verantwortung noch irgendeine Haftung übernehmen.<br />

Namensschutz:<br />

Die meisten in dieser Einheit erwähnten Soft- und Hardwarebezeichnungen sind auch eingetragene<br />

Marken und unterliegen als solche den gesetzlichen Bestimmungen.<br />

Microsoft, Windows und an<strong>der</strong>e Namen von Produkten <strong>der</strong> Firma Microsoft, die in dieser Qualifizierungseinheit<br />

erwähnt werden, sind eingetragene Warenzeichen <strong>der</strong> Microsoft Corporation.<br />

Inhaltliche Verantwortung:<br />

Diese Qualifizierungseinheit enthält Verweise (sogenannte Hyperlinks) auf Seiten im World Wide Web.<br />

Wir möchten darauf hin weisen, dass wir keinen Einfluss auf die Gestaltung sowie die Inhalte <strong>der</strong> gelinkten<br />

Seiten haben. Deshalb distanzieren wir uns hiermit ausdrücklich von allen Inhalten <strong>der</strong> Seiten,<br />

auf die aus unserem Lerninhalt verwiesen wird. Diese Erklärung gilt für alle in diesem Lerninhalt ausgebrachten<br />

Links und für alle Inhalte <strong>der</strong> Seiten, zu denen Links o<strong>der</strong> Banner führen.<br />

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1 - <strong>Grundlagen</strong> <strong>der</strong> <strong>Elektro</strong><strong>pneumatik</strong><br />

Impressum ........................................................................................................................................... 2<br />

Firmenvorstellung ................................................................................................................................ 4<br />

Leitfragen ............................................................................................................................................. 6<br />

1.0 Kapitelübersicht ............................................................................................................................. 7<br />

1.1 Funktionsablauf <strong>der</strong> Presse..................................................................................................8<br />

1.2 Funktionsplan in Grobform ................................................................................................. 11<br />

1.3 Funktionsplan in Feinform .................................................................................................. 12<br />

2.0 Kapitelübersicht ........................................................................................................................... 13<br />

2.1 Funktionsdiagramm ............................................................................................................ 14<br />

2.2 Informationen zum Funktionsdiagramm ............................................................................. 15<br />

2.3 Praktische Umsetzung eines Funktionsdiagramms ........................................................... 16<br />

3.0 Kapitelübersicht ........................................................................................................................... 17<br />

3.1 Bauteile............................................................................................................................... 18<br />

3.2.0 3/2-Wegeventile............................................................................................................... 19<br />

3.2.1 4/2-Wegeventile............................................................................................................... 20<br />

3.3 Schließer, Öffner und Wechsler ......................................................................................... 21<br />

3.4 Relais.................................................................................................................................. 23<br />

3.5 Grenztaster ......................................................................................................................... 24<br />

4.0 Kapitelübersicht ........................................................................................................................... 25<br />

4.1 Darstellung.......................................................................................................................... 26<br />

4.2 Pneumatischer Schaltplan.................................................................................................. 27<br />

4.3 Elektrischer Schaltplan ....................................................................................................... 28<br />

5.0 Kapitelübersicht ........................................................................................................................... 29<br />

5.1 Grundschaltungen .............................................................................................................. 30<br />

5.2 Direkte - Indirekte Steuerung.............................................................................................. 31<br />

5.3 Elektrische Selbsthaltung ...................................................................................................32<br />

5.4 Verknüpfung von Signalen ................................................................................................. 33<br />

Trainingsaufgabe 1 ............................................................................................................................ 36<br />

Trainingsaufgabe 2 ............................................................................................................................ 37<br />

Trainingsaufgabe 3 ............................................................................................................................ 38<br />

Trainingsaufgabe 4 ............................................................................................................................ 39<br />

Trainingsaufgabe 5 ............................................................................................................................ 40<br />

Bearbeitung <strong>der</strong> Fallstudie................................................................................................................. 42<br />

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1 - <strong>Grundlagen</strong> <strong>der</strong> <strong>Elektro</strong><strong>pneumatik</strong><br />

Einführung<br />

Firmenchronik:<br />

Die Firma Automatico ist eine traditionsreiche Firma mit langjähriger Erfahrung<br />

auf dem Gebiet <strong>der</strong> Automatisierungstechnik.<br />

Sie entstand aus einem Familienbetrieb, <strong>der</strong> sich mit Maschinen für die<br />

Blechumformung befasste. Anfang 1995 wurde auf die stark wachsende<br />

Automatisierungstechnik mit <strong>der</strong> Suche nach Vertriebspartnern reagiert.<br />

Heute beschäftigt die Firma Automatico 60 Mitarbeiter, die für viele metallverarbeitende<br />

Branchen Automatisierungsmöglichkeiten konstruieren und<br />

umsetzen.<br />

Produktgeschichte:<br />

Firmenvorstellung<br />

Von einem reinen Maschinenbauunternehmen entwickelte sich die Automatico in den 90er Jahren zu<br />

einer mittelständischen Automatisierungsfirma, was auch zur Umbenennung in den jetzigen Namen<br />

führte. Nicht zuletzt bescherte <strong>der</strong> Wunsch nach mehr Automatisierung <strong>der</strong> Firma eine große Anzahl<br />

neuer Kunden. Schon bei <strong>der</strong> ersten Herstellung von Blechbearbeitungsmaschinen lag <strong>der</strong> Firmenschwerpunkt<br />

auf <strong>der</strong> Automatisierung von Fertigungsabläufen <strong>der</strong> Blechbearbeitung.<br />

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1 - <strong>Grundlagen</strong> <strong>der</strong> <strong>Elektro</strong><strong>pneumatik</strong><br />

Fallstudie<br />

Eine bestehende rein pneumatische Pressensteuerung soll durch eine elektropneumatische<br />

Steuerung ersetzt werden.<br />

Franz Huber: Erinnern Sie sich noch an die Presse mit <strong>der</strong> pneumatischen Steuerung? In den<br />

nächsten Tagen werden wir uns vornehmen, diese durch eine elektropneumatische<br />

Steuerung zu ersetzen.<br />

Bernd Wolf: (etwas ungläubig) Wenn es weiter nichts ist ...<br />

Franz Huber: Moment ... vorab möchte ich, dass Sie sich einen genauen Funktionsplan<br />

überlegen. Dazu Funktionsdiagramme erstellen und die Stückzahl <strong>der</strong> erfor<strong>der</strong>lichen<br />

Bauteile berücksichtigen. Bitte vergessen Sie den elektrischen Schaltplan nicht.<br />

Bernd Wolf: ... okay, alles klar.<br />

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1 - <strong>Grundlagen</strong> <strong>der</strong> <strong>Elektro</strong><strong>pneumatik</strong><br />

Einführung<br />

Leitfragen<br />

Im Laufe <strong>der</strong> weiteren Bearbeitung sollten Sie mehrmals auf Ihre Notizen zurückgreifen und die Antworten<br />

ergänzen. Bitte verwenden Sie daher einfach ein Blatt Papier für Ihre Antworten. Wenn Sie das<br />

vorbereitete Antwortdokument nutzen, speichern Sie es an einem Ort ab, zu dem Sie je<strong>der</strong>zeit Zugang<br />

haben. Das Antwortdokument finden Sie in den Anlagen am Ende des Skripts.<br />

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1 - <strong>Grundlagen</strong> <strong>der</strong> <strong>Elektro</strong><strong>pneumatik</strong><br />

1 Erstellen eines Funktionsplans<br />

Kapitelbezogene Eingangsfragen:<br />

Wie funktioniert eine pneumatische Presse?<br />

Was sind Funktionspläne?<br />

Themen:<br />

1.1 Funktionsablauf <strong>der</strong> Presse<br />

1.2 Funktionsplan in Grobform<br />

1.3 Funktionsplan in Feinform<br />

1.0 Kapitelübersicht<br />

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1 - <strong>Grundlagen</strong> <strong>der</strong> <strong>Elektro</strong><strong>pneumatik</strong><br />

1 Erstellen eines Funktionsplans<br />

1.1 Funktionsablauf <strong>der</strong> Presse<br />

Für die Lösung von steuerungstechnischen Aufgabenstellungen werden Funktionspläne erstellt.<br />

Die Aufgabe eines Funktionsplans ist es, den Ablauf des mechatronischen Systems darzustellen. Ein<br />

mechatronisches System kann dabei eine Handhabungseinrichtung, eine Bohrvorrichtung o<strong>der</strong> eine<br />

Spannvorrichtung sein. Die Steuerung kann dabei pneumatisch, elektrisch, elektropneumatisch o<strong>der</strong><br />

durch eine an<strong>der</strong>e Steuerungsart ausgeführt sein.<br />

Das Ziel eines Funktionsplans ist es, die einzelnen Ablaufschritte einer Steuerung in eine logische<br />

Reihenfolge zu stellen.<br />

In <strong>der</strong> Norm DIN 40 719-6 werden die Symbole für die Beschreibung von Steuerungsabläufen beschrieben.<br />

Für den Praktiker sind diese Symbole in jedem Tabellenbuch für Metalltechnik o<strong>der</strong> Mechatronik zu<br />

finden.<br />

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1 - <strong>Grundlagen</strong> <strong>der</strong> <strong>Elektro</strong><strong>pneumatik</strong><br />

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1 - <strong>Grundlagen</strong> <strong>der</strong> <strong>Elektro</strong><strong>pneumatik</strong><br />

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1 - <strong>Grundlagen</strong> <strong>der</strong> <strong>Elektro</strong><strong>pneumatik</strong><br />

1 Erstellen eines Funktionsplans<br />

1.2 Funktionsplan in Grobform<br />

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1 - <strong>Grundlagen</strong> <strong>der</strong> <strong>Elektro</strong><strong>pneumatik</strong><br />

1 Erstellen eines Funktionsplans<br />

1.3 Funktionsplan in Feinform<br />

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1 - <strong>Grundlagen</strong> <strong>der</strong> <strong>Elektro</strong><strong>pneumatik</strong><br />

2 Erstellen eines Funktionsdiagramms<br />

Kapitelbezogene Eingangsfragen:<br />

Wie kann man die Arbeitsschritte einer Presse noch darstellen?<br />

Was sind Funktionsdiagramme?<br />

Themen:<br />

2.1 Funktionsdiagramm<br />

2.2 Informationen zum Funktionsdiagramm<br />

2.3 Praktische Umsetzung eines Funktionsdiagramms<br />

2.0 Kapitelübersicht<br />

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1 - <strong>Grundlagen</strong> <strong>der</strong> <strong>Elektro</strong><strong>pneumatik</strong><br />

2 Erstellen eines Funktionsdiagramms<br />

2.1 Funktionsdiagramm<br />

Ein Funktionsdiagramm beschreibt den Steuerungsablauf von Stellglie<strong>der</strong>n und Arbeitsglie<strong>der</strong>n in<br />

graphischer Form. Da die einzelnen Bewegungen <strong>der</strong> Arbeitsschritte dargestellt werden, wird es auch<br />

als Weg – Schritt – Diagramm bezeichnet.<br />

Die Diagramme erleichtern die Planung, Erstellung und Wartung <strong>der</strong> Steuerung. Sie sind außerdem<br />

ein wichtiges Hilfsmittel für die Fehlersuche. Das Funktionsdiagramm wird bei pneumatischen, elektrischen,<br />

elektropneumatischen und speicherprogrammierbaren Steuerungen eingesetzt.<br />

Die im Funktionsdiagramm verwendeten Symbole wurden in <strong>der</strong> VDI–Richtlinie 3260 festgelegt und<br />

sind in den Tabellenbüchern Metalltechnik o<strong>der</strong> Mechatronik dokumentiert.<br />

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1 - <strong>Grundlagen</strong> <strong>der</strong> <strong>Elektro</strong><strong>pneumatik</strong><br />

2 Erstellen eines Funktionsdiagramms<br />

2.2 Informationen zum Funktionsdiagramm<br />

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1 - <strong>Grundlagen</strong> <strong>der</strong> <strong>Elektro</strong><strong>pneumatik</strong><br />

2 Erstellen eines Funktionsdiagramms<br />

2.3 Praktische Umsetzung eines Funktionsdiagramms<br />

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1 - <strong>Grundlagen</strong> <strong>der</strong> <strong>Elektro</strong><strong>pneumatik</strong><br />

3 Bauteile in <strong>der</strong> <strong>Elektro</strong><strong>pneumatik</strong><br />

Kapitelbezogene Eingangsfragen:<br />

Welche Bauteile aus <strong>der</strong> <strong>Elektro</strong><strong>pneumatik</strong> kennen Sie?<br />

Wie funktionieren Schließer, Öffner und Wechsler?<br />

Themen:<br />

3.1__Bauteile<br />

3.2.0 3/2-Wegeventile<br />

3.2.1 4/2-Wegeventile<br />

3.3__Schließer, Öffner und Wechsler<br />

3.4__Relais<br />

3.5__Grenztaster<br />

3.0 Kapitelübersicht<br />

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1 - <strong>Grundlagen</strong> <strong>der</strong> <strong>Elektro</strong><strong>pneumatik</strong><br />

3 Bauteile in <strong>der</strong> <strong>Elektro</strong><strong>pneumatik</strong><br />

Bauteile <strong>der</strong> Pneumatik: Stromventile (z.B. Drosselventil)<br />

Sperrventile (z.B. Wechsel- und Zweidruckventil)<br />

Wegeventile (z.B. 3/2-, 4/2-, 5/2-Wegeventil)<br />

Arbeitsglie<strong>der</strong> (z.B. Zylin<strong>der</strong>, Lineareinheiten)<br />

Bauteile <strong>der</strong> Elektrik: Taster (z.B. Schließer, Öffner, Wechsler)<br />

Relais (z.B. für indirekte Steuerungen)<br />

Sensoren (z.B. mechanische Grenztaster)<br />

Spulen (z.B. für die Ansteuerung von Wegeventilen)<br />

3.1 Bauteile<br />

Die genannten Bauteile werden in elektropneumatischen Steuerungen eingesetzt, um mit Hilfe des<br />

elektrischen Stroms pneumatische Schaltvorgänge auszulösen. Dabei wird <strong>der</strong> Strom als Steuerenergie<br />

und die Druckluft als Arbeitsenergie verwendet.<br />

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1 - <strong>Grundlagen</strong> <strong>der</strong> <strong>Elektro</strong><strong>pneumatik</strong><br />

3 Bauteile in <strong>der</strong> <strong>Elektro</strong><strong>pneumatik</strong><br />

3.2.0 3/2-Wegeventile<br />

Die Wegeventile <strong>der</strong> <strong>Elektro</strong><strong>pneumatik</strong> unterscheiden sich lediglich durch die elektromagnetische Betätigung<br />

von denen <strong>der</strong> Pneumatik. Die folgenden beiden Abbildungen stellen zwei Beispiele dar:<br />

3/2-Wegeventil mit elektromagnetischer Betätigung und Fe<strong>der</strong>rückstellung<br />

Bild links Bild rechts<br />

Wird die Magnetspule Y1 bestromt, schaltet das Wegeventil und Druckluft strömt vom Eingang 1 zum<br />

Ausgang 2. Im unbetätigten Zustand d.h. die Magnetspule Y1 wird nicht bestromt, drückt die Fe<strong>der</strong>rückstellung<br />

das Wegeventil in die Sperrstellung (Anschluss 1 ist verschlossen).<br />

Merke:<br />

Wegeventile mit elektromagnetischer Betätigung und Fe<strong>der</strong>rückstellung besitzen im Spannungsfreien<br />

Zustand eine definierte Ausgangslage und schalten nur solange die Spule Y mit Spannung versorgt<br />

wird.<br />

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1 - <strong>Grundlagen</strong> <strong>der</strong> <strong>Elektro</strong><strong>pneumatik</strong><br />

3 Bauteile in <strong>der</strong> <strong>Elektro</strong><strong>pneumatik</strong><br />

4/2-Wegeventil mit beidseitiger elektromagnetischer Betätigung<br />

Bild links Bild rechts<br />

3.2.1 4/2-Wegeventile<br />

Wegeventile mit beidseitiger elektromagnetischer Betätigung werden auch Impulsventile genannt.<br />

Durch Anlegen eines kurzzeitigen Spannungsimpulses an <strong>der</strong> Spule Y1 wechselt das Wegeventil in<br />

den Schaltzustand b. Wird die Spule Y2 mit Spannung versorgt, wird Schaltzustand a erreicht.<br />

Merke:<br />

Wegeventile mit beidseitiger elektromagnetischer Betätigung än<strong>der</strong>n ihren Schaltzustand durch kurzzeitiges<br />

Anlegen einer Spannung an einer Spule. Daher werden Sie auch als Impulsventile bezeichnet.<br />

Ein Nachteil von Impulsventilen ist die nichtbestimmte Schaltstellung bei spannungsfreier Steuerung.<br />

Daher ist oftmals eine Richten Funktion für eine definierte Ausgangslage notwendig. Bild rechts.<br />

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1 - <strong>Grundlagen</strong> <strong>der</strong> <strong>Elektro</strong><strong>pneumatik</strong><br />

3 Bauteile in <strong>der</strong> <strong>Elektro</strong><strong>pneumatik</strong><br />

3.3 Schließer, Öffner und Wechsler<br />

Schalter als Schließer Schließer sind Schalter o<strong>der</strong> Taster, die einen Stromkreis wie <strong>der</strong> Name<br />

bereits ausdrückt schließen.<br />

Schalter werden von Hand betätigt und das Signal wird mit einer Raste<br />

gespeichert. Um den Stromkreis zu unterbrechen, muss <strong>der</strong> Schalter<br />

nochmals betätigt werden.<br />

Die Anschlussbezeichnungen 3 und 4 auf dem Schaltergehäuse kennzeichnen<br />

einen Schließer.<br />

Taster als Schließer Taster geben kurzzeitige Signale die nicht gespeichert werden.<br />

Wird ein gespeichertes Signal benötigt, so verwendet man eine<br />

Selbsthalteschaltung.<br />

Schalter als Öffner Öffner sind Schalter o<strong>der</strong> Taster, die einen Stromkreis unterbrechen.<br />

Öffner erhalten als Anschlussbezeichnung die Ziffern 1 und 2.<br />

Der Schalter als Öffner wird hauptsächlich als NOT–AUS-Taster verwendet.<br />

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1 - <strong>Grundlagen</strong> <strong>der</strong> <strong>Elektro</strong><strong>pneumatik</strong><br />

Wechsler Wechsler bestehen aus einem Schließer und einem Öffner.<br />

Bei Betätigung eines Wechslers wird ein Stromkreis geschlossen (Anschluss<br />

1 nach Anschluss 4) und gleichzeitig ein an<strong>der</strong>er geöffnet (Anschluss<br />

1 nach Anschluss 2).<br />

Die Anschlüsse eines Schließers werden mit den Ziffern 3 und 4 gekennzeichnet,<br />

während die Anschlüsse eines Schließers beim Wechsler<br />

mit den Ziffern 1 und 4 gekennzeichnet werden.<br />

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1 - <strong>Grundlagen</strong> <strong>der</strong> <strong>Elektro</strong><strong>pneumatik</strong><br />

3 Bauteile in <strong>der</strong> <strong>Elektro</strong><strong>pneumatik</strong><br />

3.4 Relais<br />

Ein Relais schaltet Öffner, Schließer o<strong>der</strong> Wechsler durch die elektromagnetische Kraft einer Spule.<br />

Am Anschluss A1 wird <strong>der</strong> Steuerstrom, am Anschluss A2 die Masse angeschlossen. Die Spule baut<br />

ein Magnetfeld auf und zieht somit den Anker an. Dabei werden Schließer, Öffner und Wechsler<br />

gleichzeitig geschalten. Relais werden in Schaltplänen mit dem Buchstaben K und einer Ziffer gekennzeichnet<br />

z.B. K1, K2, K3. In <strong>der</strong> Praxis werden Relais verwendet für:<br />

� Signalvervielfältigung<br />

Eine Relaisspule schaltet mehrere Schließer, Öffner o<strong>der</strong> Wechsler.<br />

� Signalverstärkung<br />

Die Relaisspule wird mit einer Steuerspannung von 24V betrieben, während die Schließer,<br />

Öffner o<strong>der</strong> Wechsler 230V o<strong>der</strong> 400V schalten.<br />

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1 - <strong>Grundlagen</strong> <strong>der</strong> <strong>Elektro</strong><strong>pneumatik</strong><br />

3 Bauteile in <strong>der</strong> <strong>Elektro</strong><strong>pneumatik</strong><br />

3.5 Grenztaster<br />

Um die Stellung eines Arbeitsgliedes z.B. Zylin<strong>der</strong> o<strong>der</strong> Lineareinheit einer Steuerung mitzuteilen verwendet<br />

man Grenztaster. Über diese Taster werden Endlagen von Arbeitselementen erfasst.<br />

So wird beispielsweise die Information "Zylin<strong>der</strong> ausgefahren" o<strong>der</strong> "Zylin<strong>der</strong> eingefahren", über<br />

Grenztaster, die als Schließer, Öffner o<strong>der</strong> Wechsler ausgeführt sein können, an die Steuerung weitergegeben.<br />

Die hintere Endlage ("Zylin<strong>der</strong> eingefahren") wird im Beispiel durch den Schließer S1 abgefragt, während<br />

die vor<strong>der</strong>e Endlage durch den Schließer S2 abgefragt wird.<br />

Die beiden Taster S1 und S2 werden in <strong>der</strong> Praxis im Arbeitsbereich des Zylin<strong>der</strong>s montiert, im<br />

Schaltplan sind sie jedoch im elektrischen Steuerungsteil zu finden.<br />

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1 - <strong>Grundlagen</strong> <strong>der</strong> <strong>Elektro</strong><strong>pneumatik</strong><br />

4 Darstellung von elektropneumatischen Schaltungen<br />

Kapitelbezogene Eingangsfragen:<br />

Was ist ein Schaltplan?<br />

Wie kann man den Schaltplan darstellen?<br />

Themen:<br />

4.1 Darstellung<br />

4.2 Pneumatischer Schaltplan<br />

4.3 Elektrischer Schaltplan<br />

4.0 Kapitelübersicht<br />

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1 - <strong>Grundlagen</strong> <strong>der</strong> <strong>Elektro</strong><strong>pneumatik</strong><br />

4 Darstellung von elektropneumatischen Schaltungen<br />

4.1 Darstellung<br />

Mit elektropneumatischen Schaltungen werden Vorrichtungen und Maschinen elektrisch gesteuert und<br />

pneumatisch angetrieben. Der Schaltplan besteht daher aus einem pneumatischen<br />

und einem elektrischen Teil.<br />

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1 - <strong>Grundlagen</strong> <strong>der</strong> <strong>Elektro</strong><strong>pneumatik</strong><br />

4 Darstellung von elektropneumatischen Schaltungen<br />

4.2 Pneumatischer Schaltplan<br />

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1 - <strong>Grundlagen</strong> <strong>der</strong> <strong>Elektro</strong><strong>pneumatik</strong><br />

4 Darstellung von elektropneumatischen Schaltungen<br />

4.3 Elektrischer Schaltplan<br />

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1 - <strong>Grundlagen</strong> <strong>der</strong> <strong>Elektro</strong><strong>pneumatik</strong><br />

5 <strong>Elektro</strong>pneumatische Grundschaltungen<br />

Kapitelbezogene Eingangsfragen:<br />

Welche Grundschaltungen sind Ihnen bekannt?<br />

Nennen Sie den Unterschied zwischen direkter und indirekter Steuerung!<br />

Themen:<br />

5.1 Grundschaltungen<br />

5.2 Direkte - Indirekte Steuerung<br />

5.3 Elektrische Selbsthaltung<br />

5.4 Verknüpfung von Signalen<br />

5.0 Kapitelübersicht<br />

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1 - <strong>Grundlagen</strong> <strong>der</strong> <strong>Elektro</strong><strong>pneumatik</strong><br />

5 <strong>Elektro</strong>pneumatische Grundschaltungen<br />

5.1 Grundschaltungen<br />

Für die Realisierung <strong>der</strong> unterschiedlichsten steuerungstechnischen Aufgaben benötigt man eine Reihe<br />

von elektropneumatischen Grundschaltungen.<br />

Dazu zählen:<br />

� Direkte und indirekte Steuerung<br />

� Elektrische Selbsthalteschaltung<br />

� UND-Verknüpfung<br />

� ODER-Verknüpfung<br />

� NICHT-Verknüpfung<br />

Durch Kombination <strong>der</strong> Grundschaltungen können die anspruchsvollsten Steuerungen realisiert werden.<br />

Lediglich <strong>der</strong> hohe Verdrahtungsaufwand und die damit verbundenen hohen Kosten, stellen für<br />

die <strong>Elektro</strong><strong>pneumatik</strong> eine Grenze dar.<br />

Ist eine steuerungstechnische Aufgabe sehr umfangreich, wird eine speicherprogrammierbare Steuerung<br />

(SPS) o<strong>der</strong> ein Feldbussystem (z.B. AS-Interface) zum Einsatz kommen.<br />

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1 - <strong>Grundlagen</strong> <strong>der</strong> <strong>Elektro</strong><strong>pneumatik</strong><br />

5 <strong>Elektro</strong>pneumatische Grundschaltungen<br />

5.2 Direkte - Indirekte Steuerung<br />

Der Unterschied zwischen einer direkten und indirekten Steuerung liegt im elektrischen Schaltplan.<br />

Bei einer direkten Steuerung wird <strong>der</strong> Strompfad des Ventils unmittelbar über einen Schließer gesteuert.<br />

Bei <strong>der</strong> indirekten Steuerung sind die Bedientaster an Relais angeschlossen, die den Strompfad des<br />

Magnetventils steuern. Der Vorteil einer indirekten Steuerung liegt darin, dass sie mit einer SPS betrieben<br />

werden kann.<br />

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1 - <strong>Grundlagen</strong> <strong>der</strong> <strong>Elektro</strong><strong>pneumatik</strong><br />

5 <strong>Elektro</strong>pneumatische Grundschaltungen<br />

5.3 Elektrische Selbsthaltung<br />

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1 - <strong>Grundlagen</strong> <strong>der</strong> <strong>Elektro</strong><strong>pneumatik</strong><br />

5 <strong>Elektro</strong>pneumatische Grundschaltungen<br />

5.4 Verknüpfung von Signalen<br />

5 <strong>Elektro</strong>pneumatische Grundschaltungen 5.4 Verknüpfung von Signalen<br />

UND Das Relais K1 wird erst mit Strom versorgt, wenn S1 und S2 betätigt<br />

werden.<br />

Merke:<br />

Eine UND–Verknüpfung entspricht einer elektrischen Reihenschaltung!<br />

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1 - <strong>Grundlagen</strong> <strong>der</strong> <strong>Elektro</strong><strong>pneumatik</strong><br />

ODER Das Relais K2 wird mit Strom versorgt, wenn S1 o<strong>der</strong> S2 betätigt werden.<br />

Merke:<br />

Eine ODER–Verknüpfung entspricht einer elektrischen Parallelschaltung!<br />

NICHT Wird die Relaisspule K3 mit Strom versorgt, unterbricht <strong>der</strong> Öffner K3<br />

den Stromkreis und das Magnetventil Y1 wird nicht mit Strom versorgt.<br />

Merke:<br />

Eine NICHT–Verknüpfung entspricht in einer elektrischen Schaltung<br />

einem Öffner!<br />

Öffner mit Raste werden in elektrischen Schaltungen als NOT–AUS-<br />

Schalter verwendet.<br />

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1 - <strong>Grundlagen</strong> <strong>der</strong> <strong>Elektro</strong><strong>pneumatik</strong><br />

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1 - <strong>Grundlagen</strong> <strong>der</strong> <strong>Elektro</strong><strong>pneumatik</strong><br />

Trainingsaufgaben<br />

Trainingsaufgabe 1<br />

Bitte verwenden Sie die vorbereitete Antwortdatei für Ihren Lösungsvorschlag. Sie finden die Antwortdatei<br />

in den Anlagen am Ende des Skripts.<br />

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1 - <strong>Grundlagen</strong> <strong>der</strong> <strong>Elektro</strong><strong>pneumatik</strong><br />

Trainingsaufgaben<br />

Trainingsaufgabe 2<br />

Bitte verwenden Sie die vorbereitete Antwortdatei für Ihren Lösungsvorschlag. Sie finden die Antwortdatei<br />

in den Anlagen am Ende des Skripts.<br />

gdep01q01 37


1 - <strong>Grundlagen</strong> <strong>der</strong> <strong>Elektro</strong><strong>pneumatik</strong><br />

Trainingsaufgaben<br />

Trainingsaufgabe 3<br />

Bitte verwenden Sie die vorbereitete Antwortdatei für Ihren Lösungsvorschlag. Sie finden die Antwortdatei<br />

in den Anlagen am Ende des Skripts.<br />

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1 - <strong>Grundlagen</strong> <strong>der</strong> <strong>Elektro</strong><strong>pneumatik</strong><br />

Trainingsaufgaben<br />

Trainingsaufgabe 4<br />

Bitte verwenden Sie die vorbereitete Antwortdatei für Ihren Lösungsvorschlag. Sie finden die Antwortdatei<br />

in den Anlagen am Ende des Skripts.<br />

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1 - <strong>Grundlagen</strong> <strong>der</strong> <strong>Elektro</strong><strong>pneumatik</strong><br />

Trainingsaufgaben<br />

Trainingsaufgabe 5<br />

Bitte verwenden Sie die vorbereitete Antwortdatei für Ihren Lösungsvorschlag. Sie finden die Antwortdatei<br />

in den Anlagen am Ende des Skripts.<br />

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1 - <strong>Grundlagen</strong> <strong>der</strong> <strong>Elektro</strong><strong>pneumatik</strong><br />

Fallstudie<br />

Eine bestehende rein pneumatische Pressensteuerung soll durch eine elektropneumatische<br />

Steuerung ersetzt werden.<br />

Franz Huber: Erinnern Sie sich noch an die Presse mit <strong>der</strong> pneumatischen Steuerung? In den<br />

nächsten Tagen werden wir uns vornehmen, diese durch eine elektropneumatische<br />

Steuerung zu ersetzen.<br />

Bernd Wolf: (etwas ungläubig) Wenn es weiter nichts ist ...<br />

Franz Huber: Moment ... vorab möchte ich, dass Sie sich einen genauen Funktionsplan<br />

überlegen. Dazu Funktionsdiagramme erstellen und die Stückzahl <strong>der</strong> erfor<strong>der</strong>lichen<br />

Bauteile berücksichtigen. Bitte vergessen Sie den elektrischen Schaltplan nicht.<br />

Bernd Wolf: ... okay, alles klar.<br />

gdep01q01 41


1 - <strong>Grundlagen</strong> <strong>der</strong> <strong>Elektro</strong><strong>pneumatik</strong><br />

Abschluss Lerneinheit<br />

Bitte bearbeiten Sie zur Fallstudie folgende Aufgabe:<br />

Bearbeitung <strong>der</strong> Fallstudie<br />

Rüsten Sie die pneumatische Pressensteuerung in eine elektropneumatische Steuerung um.<br />

Erstellen Sie dafür eine Dokumentation mit Funktionsplan, Funktionsdiagramm, Stückliste <strong>der</strong> erfor<strong>der</strong>lichen<br />

Bauteile und den elektrischen Schaltplan!<br />

Verwenden Sie die vorbereitete Antwortdatei für Ihren Lösungsvorschlag. Sie finden die Antwortdatei<br />

in dem Anlagen am Ende des Skripts.<br />

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1 - <strong>Grundlagen</strong> <strong>der</strong> <strong>Elektro</strong><strong>pneumatik</strong><br />

Anlagen<br />

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1 - <strong>Grundlagen</strong> <strong>der</strong> <strong>Elektro</strong><strong>pneumatik</strong><br />

LEITFRAGEN<br />

Hinweis:<br />

Anhand dieser Leitfragen werden Sie die Qualifizierungseinheit erarbeiten. Notieren Sie die Antworten<br />

zu den Fragen, die Ihnen spontan einfallen.<br />

Speichern Sie diese Datei anschließend in einem Ordner, auf den Sie stets zugreifen können und<br />

ergänzen jeweils diese Fragen um das erlernte Wissen.<br />

Am Ende <strong>der</strong> Qualifizierungseinheit sollten Sie die Antworten komplett überarbeitet haben.<br />

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1 - <strong>Grundlagen</strong> <strong>der</strong> <strong>Elektro</strong><strong>pneumatik</strong><br />

Ausbildung zum Mechatroniker<br />

<strong>Grundlagen</strong> <strong>der</strong> <strong>Elektro</strong><strong>pneumatik</strong><br />

Name:<br />

Vorname:<br />

Klasse/Kurs:<br />

Datum:<br />

Trainingsaufgabe 1 zum Themenblock<br />

Erstellen eines Funktionsplans<br />

Erstellen Sie einen Funktionsplan in Grobform für die Pressensteuerung!<br />

Erstellen Sie den Funktionsplan in Feinform für die Pressensteuerung!<br />

Hinweis: Lösen Sie hierfür den Drag & Drop Test unter <strong>der</strong> TA 1 im Kapitel Trainingsaufgabe.<br />

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1 - <strong>Grundlagen</strong> <strong>der</strong> <strong>Elektro</strong><strong>pneumatik</strong><br />

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1 - <strong>Grundlagen</strong> <strong>der</strong> <strong>Elektro</strong><strong>pneumatik</strong><br />

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1 - <strong>Grundlagen</strong> <strong>der</strong> <strong>Elektro</strong><strong>pneumatik</strong><br />

Ausbildung zum Mechatroniker<br />

<strong>Grundlagen</strong> <strong>der</strong> <strong>Elektro</strong><strong>pneumatik</strong><br />

Name:<br />

Vorname:<br />

Klasse/Kurs:<br />

Datum:<br />

Trainingsaufgabe 2 zum Themenblock<br />

Erstellen eines Funktionsdiagramms<br />

Ausgangssituation:<br />

Das Werkstück ist gespannt und <strong>der</strong> Pressenstempel fährt gerade in seine hintere Endlage<br />

(Position 100mm).<br />

Aufgabenstellung:<br />

Ordnen Sie die Textbausteine entsprechend dem Funktionsdiagramm!<br />

Hinweis: Lösen Sie hierfür den Drag & Drop Test unter <strong>der</strong> TA 2 im Kapitel Trainingsaufgabe.<br />

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1 - <strong>Grundlagen</strong> <strong>der</strong> <strong>Elektro</strong><strong>pneumatik</strong><br />

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1 - <strong>Grundlagen</strong> <strong>der</strong> <strong>Elektro</strong><strong>pneumatik</strong><br />

Ausbildung zum Mechatroniker<br />

<strong>Grundlagen</strong> <strong>der</strong> <strong>Elektro</strong><strong>pneumatik</strong><br />

Name:<br />

Vorname:<br />

Klasse/Kurs:<br />

Datum:<br />

Trainingsaufgabe 3 zum Themenblock<br />

Bauteile in <strong>der</strong> <strong>Elektro</strong><strong>pneumatik</strong><br />

Ordnen Sie den Schaltzeichen die entsprechende Bezeichnung und Beschreibung zu!<br />

Hinweis: Lösen Sie hierfür den Drag & Drop Test unter <strong>der</strong> TA 3 im Kapitel Trainingsaufgabe.<br />

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1 - <strong>Grundlagen</strong> <strong>der</strong> <strong>Elektro</strong><strong>pneumatik</strong><br />

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1 - <strong>Grundlagen</strong> <strong>der</strong> <strong>Elektro</strong><strong>pneumatik</strong><br />

Ausbildung zum Mechatroniker<br />

<strong>Grundlagen</strong> <strong>der</strong> <strong>Elektro</strong><strong>pneumatik</strong><br />

Name:<br />

Vorname:<br />

Klasse/Kurs:<br />

Datum:<br />

Trainingsaufgabe 4 zum Themenblock<br />

Darstellung von elektropneumatischen Schaltungen<br />

Stellen Sie den Funktionsablauf <strong>der</strong> Steuerung für das Ausfahren des Zylin<strong>der</strong>s in die richtige<br />

Reihenfolge und bestimmen Sie in welchem Schaltplan die Aktion stattfindet.<br />

Hinweis: Lösen Sie hierfür den Drag & Drop Test unter <strong>der</strong> TA 4 im Kapitel Trainingsaufgabe.<br />

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1 - <strong>Grundlagen</strong> <strong>der</strong> <strong>Elektro</strong><strong>pneumatik</strong><br />

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1 - <strong>Grundlagen</strong> <strong>der</strong> <strong>Elektro</strong><strong>pneumatik</strong><br />

Ausbildung zum Mechatroniker<br />

<strong>Grundlagen</strong> <strong>der</strong> <strong>Elektro</strong><strong>pneumatik</strong><br />

Name:<br />

Vorname:<br />

Klasse/Kurs:<br />

Datum:<br />

Trainingsaufgabe 5 zum Themenblock<br />

<strong>Elektro</strong>pneumatische Grundschaltungen<br />

Ausgangssituation:<br />

Ein einfachwirken<strong>der</strong> Zylin<strong>der</strong> soll ausfahren, wenn S1 und S2 kurzzeitig betätigt werden.<br />

Wird S3 o<strong>der</strong> S4 betätigt soll <strong>der</strong> Zylin<strong>der</strong> wie<strong>der</strong> einfahren.<br />

Aufgabenstellung:<br />

Entwickeln Sie den elektrischen Schaltplan!<br />

Hinweis: Lösen Sie hierfür den Drag & Drop Test unter <strong>der</strong> TA 5 im Kapitel Trainingsaufgabe.<br />

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1 - <strong>Grundlagen</strong> <strong>der</strong> <strong>Elektro</strong><strong>pneumatik</strong><br />

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1 - <strong>Grundlagen</strong> <strong>der</strong> <strong>Elektro</strong><strong>pneumatik</strong><br />

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1 - <strong>Grundlagen</strong> <strong>der</strong> <strong>Elektro</strong><strong>pneumatik</strong><br />

Ausbildung zum Mechatroniker<br />

<strong>Grundlagen</strong> <strong>der</strong> <strong>Elektro</strong><strong>pneumatik</strong><br />

Name:<br />

Vorname:<br />

Klasse/Kurs:<br />

Datum:<br />

Bearbeitung <strong>der</strong> Fallstudie<br />

Rüsten Sie die pneumatische Pressensteuerung in eine elektropneumatische Steuerung um.<br />

Erstellen Sie dafür eine Dokumentation mit Funktionsplan, Funktionsdiagramm, Stückliste<br />

<strong>der</strong> erfor<strong>der</strong>lichen Bauteile und den elektrischen Schaltplan!<br />

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