Elektropneumatik Grundstufe - Festo Didactic

ArbeitsbuchTP 201

Mit CD-ROM

Festo Didactic

540673 de

ElektropneumatikGrundstufe

-MB1

24

35

1

1 1

2 2

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+24 V

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2

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.214

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41

Bestell-Nr.: 540673

Stand: 06/2016

Autoren: Markus Pany, Sabine Scharf, Ralph-Christoph Weber

Redaktion: Frank Ebel

Grafik: Doris Schwarzenberger

Layout: 04/2016, Frank Ebel

© Festo Didactic SE, Rechbergstraße 3, 73770 Denkendorf, Deutschland, 2016

Alle Rechte vorbehalten.

+49 711 3467-0 www.festo-didactic.com

+49 711 34754-88500 [email protected]

Der Käufer erhält ein einfaches, nicht-ausschließliches, zeitlich unbeschränktes und geografisch nur auf die

Nutzung innerhalb des Standortes/Sitz des Käufers beschränktes Nutzungsrecht wie folgt.

• Der Käufer ist berechtigt, die Inhalte des Werkes zur Fortbildung seiner Mitarbeiterinnen und

Mitarbeiter, des Standortes zu nutzen und hierzu auch Teile der Inhalte zur Erstellung eigener

Fortbildungsunterlagen zur Fortbildung seiner Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Standortes unter

Angabe der Quelle zu verwenden und für die Fortbildung am Standort zu kopieren. Bei

Schulen/Hochschulen und Ausbildungsstätten umfasst das Nutzungsrecht auch die Nutzung für deren

Schüler, Lehrgangsteilnehmer und Studenten des Standortes für den Unterricht.

• Ausgeschlossen ist in jedem Fall das Recht zur Veröffentlichung sowie zur Einstellung und Nutzung in

Intranet- und Internet- sowie LMS-Plattformen und Datenbanken wie z. B. Moodle, die den Zugriff einer

Vielzahl von Nutzern auch außerhalb des Standortes des Käufers ermöglichen.

• Weitere Rechte zu Weitergabe, Vervielfältigungen, Kopien, Bearbeitungen, Übersetzungen,

Mikroverfilmungen sowie die Übertragung, Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen

Systemen, unabhängig ob ganz oder in Teilen, bedürfen der vorherigen Zustimmung der Festo Didactic.

Hinweis

Soweit in diesem Arbeitsbuch nur von Lehrer, Schüler etc. die Rede ist, sind selbstverständlich auch

Lehrerinnen, Schülerinnen etc. gemeint. Die Verwendung nur einer Geschlechtsform soll keine

geschlechtsspezifische Benachteiligung sein, sondern dient nur der besseren Lesbarkeit und dem

besseren Verständnis der Formulierungen.

© Festo Didactic 540673 III

Inhalt

Bestimmungsgemäße Verwendung ____________________________________________________________ V

Vorwort __________________________________________________________________________________ VI

Einleitung ________________________________________________________________________________ IX

Arbeits- und Sicherheitshinweise _____________________________________________________________ X

Trainingspaket Elektropneumatik (TP 200) ___________________________________________________ XIII

Lernziele der Grundstufe (TP 201) ____________________________________________________________ XIV

Zuordnung von Lernzielen und Aufgaben _______________________________________________________ XV

Gerätesatz der Grundstufe (TP 201) __________________________________________________________ XVII

Zuordnung von Komponenten und Aufgaben __________________________________________________ XXI

Hinweise für den Lehrer/Ausbilder ___________________________________________________________ XXII

Struktur der Aufgaben ____________________________________________________________________ XXIII

Referenzkennzeichnung der Geräte _________________________________________________________ XXIV

Inhalte der CD-ROM ______________________________________________________________________ XXIV

Aufgaben und Lösungen

Aufgabe 1: Prüfen von Getränkekisten _________________________________________________________ 3

Aufgabe 2: Öffnen und Schließen einer Rohrleitung _____________________________________________ 15

Aufgabe 3: Verschließen von Dosen __________________________________________________________ 25

Aufgabe 4: Abfüllen von Kunststoffgranulat ____________________________________________________ 35

Aufgabe 5: Umlenken von Paketen ___________________________________________________________ 45

Aufgabe 6: Ausschieben von Brettern aus einem Schachtmagazin _________________________________ 55

Aufgabe 7: Optimieren der Prüfung von Getränkekisten __________________________________________ 67

Aufgabe 8: Verschieben von Rollenbändern ____________________________________________________ 79

Aufgabe 9: Umlenken von Flaschen ___________________________________________________________ 89

Aufgabe 10: Stanzen von Montagekeilen _____________________________________________________ 101

Aufgabe 11: Palettieren von Dachziegeln _____________________________________________________ 111

Aufgabe 12: Beheben einer Störung in einer Paletten-Ladestation ________________________________ 121

Inhalt

IV © Festo Didactic 540673

Aufgaben und Arbeitsblätter













© Festo Didactic 540673 V

Bestimmungsgemäße Verwendung

Das Trainingspaket „Elektropneumatik, Grundstufe“ ist nur zu benutzen:

• für die bestimmungsgemäße Verwendung im Lehr- und Ausbildungsbetrieb

• in sicherheitstechnisch einwandfreiem Zustand

Die Komponenten des Trainingspakets sind nach dem heutigen Stand der Technik und den anerkannten

sicherheitstechnischen Regeln gebaut. Dennoch können bei unsachgemäßer Verwendung Gefahren für Leib

und Leben des Benutzers oder Dritter und Beeinträchtigungen der Komponenten entstehen.

Das Lernsystem von Festo Didactic ist ausschließlich für die Aus- und Weiterbildung im Bereich

Automatisierung und Technik entwickelt und hergestellt. Das Ausbildungsunternehmen und/oder die

Ausbildenden hat/haben dafür Sorge zu tragen, dass die Auszubildenden die Sicherheitsvorkehrungen, die

in diesem Arbeitsbuch beschrieben sind, beachten.

Festo Didactic schließt hiermit jegliche Haftung für Schäden des Auszubildenden, des

Ausbildungsunternehmens und/oder sonstiger Dritter aus, die bei Gebrauch/Einsatz dieses Gerätesatzes

außerhalb einer reinen Ausbildungssituation auftreten; es sei denn Festo Didactic hat solche Schäden

vorsätzlich oder grob fahrlässig verursacht.

VI © Festo Didactic 540673

Vorwort

Das Lernsystem Automatisierung und Technik von Festo Didactic orientiert sich an unterschiedlichen

Bildungsvoraussetzungen und beruflichen Anforderungen. Abgeleitet hieraus ergibt sich die Gliederung des

Lernsystems:

• Technologieorientierte Trainingspakete

• Mechatronik und Fabrikautomation

• Prozessautomation und Regelungstechnik

• Mobile Robotik

• Hybride Lernfabriken

Parallel zu den Entwicklungen im Bildungsbereich und in der beruflichen Praxis wird das Lernsystem

Automatisierung und Technik laufend aktualisiert und erweitert.

Die technologieorientierten Trainingspakete befassen sich mit den Technologien Pneumatik,

Elektropneumatik, Regelpneumatik, Hydraulik, Elektrohydraulik, Proportionalhydraulik, Regelhydraulik,

Mobilhydraulik, Speicherprogrammierbare Steuerungen, Sensorik, Elektrotechnik, Elektronik und

elektrischen Antrieben.

Der modulare Aufbau des Lernsystems ermöglicht Anwendungen, die über die Grenzen der einzelnen

Trainingspakete hinausgehen. Beispielsweise sind SPS-Ansteuerungen von pneumatischen, hydraulischen

und elektrischen Antrieben möglich.

© Festo Didactic 540673 VII

Alle Trainingspakete setzen sich aus den folgenden Elementen zusammen:

• Hardware

• Medien

• Seminare

Hardware

Die Hardware der Trainingspakete besteht aus didaktisch aufbereiteten Industriekomponenten und

Systemen. Die Komponentenauswahl und Ausführung in den Trainingspaketen ist speziell an die Projekte

der begleitenden Medien angepasst.

Medien

Die Medien zu den einzelnen Themengebieten sind den Bereichen Teachware und Software zugeordnet. Die

praxisorientierte Teachware umfasst:

• Fach- und Lehrbücher (Standardwerke zur Vermittlung fundamentaler Kenntnisse)

• Arbeitsbücher (praktische Aufgaben mit ergänzenden Hinweisen und Musterlösungen)

• Lexika, Handbücher, Fachbücher (bieten Fachinformationen zu vertiefenden Themenbereichen)

• Foliensammlungen und Videos (zur anschaulichen und lebendigen Unterrichtsgestaltung)

• Poster (für die übersichtliche Darstellung von Sachverhalten)

Aus dem Bereich Software werden Programme für die folgenden Anwendungen bereitgestellt:

• Digitale Lernprogramme (didaktisch und medial aufbereitete Lerninhalte)

• Simulationssoftware

• Visualisierungssoftware

• Software zur Messdatenerfassung

• Projektierungs- und Konstruktionssoftware

• Programmiersoftware für Speicherprogrammierbare Steuerungen

Die Lehr- und Lernmedien sind in mehreren Sprachen verfügbar. Sie sind für den Einsatz im Unterricht

konzipiert, aber auch für ein Selbststudium geeignet.

Lizenzarten der Arbeitsbücher

Für Arbeitsbücher bieten wir Ihnen die drei folgenden Lizenzarten an:

• HomeUse-Lizenz

Für den privaten Anwender. Sie bestellen das Arbeitsbuch online als PDF-Dokument. Alle Seiten des

Arbeitsbuchs sind mit einem Wasserzeichen versehen. Das PDF-Dokument können Sie auf Ihrem PC

abspeichern, ausdrucken und bearbeiten. Die Multimedia CD-ROM ist nicht im Lieferumfang enthalten.

• Campus-Lizenz

Der Standard für den kommerziellen Einsatz. Sie bestellen eine gedruckte Version des Arbeitsbuchs mit

Multimedia CD-ROM in der von Ihnen gewünschten Sprache. Die auf der Multimedia CD-ROM

gespeicherten Dateien können Sie auf Ihrem PC abspeichern, ausdrucken und bearbeiten.

VIII © Festo Didactic 540673

• Enterprise-Lizenz

Für Großunternehmen und Bildungseinrichtungen mit mehreren Standorten. Sie bestellen entweder

– eine gedruckte Version des Arbeitsbuchs in der von Ihnen gewünschten Sprache mit einer

Multimedia CD-ROM mit mehrsprachigen Inhalten

oder

– eine Multimedia CD-ROM mit mehrsprachigen Inhalten.

Die auf der Multimedia CD-ROM gespeicherten Dateien können Sie auf Ihrem PC abspeichern,

ausdrucken und bearbeiten.

Hinweis

Die vollständigen Nutzungsrechte richten sich nach den Regelungen im Impressum des erworbenen

Arbeitsbuchs.

Seminare

Ein umfassendes Seminarangebot zu den Inhalten der Trainingspakete rundet das Angebot in Aus- und

Weiterbildung ab.

Haben Sie Tipps, Anregungen oder Vorschläge zur Verbesserung dieses Arbeitsbuchs?

Dann senden Sie diese bitte per E-Mail an [email protected].

Die Autoren und Festo Didactic freuen sich auf Ihre Rückmeldung.

© Festo Didactic 540673 IX

Einleitung

Das vorliegende Arbeitsbuch ist ein Element aus dem Lernsystem Automatisierung und Technik von

Festo Didactic. Das System bildet eine solide Grundlage für eine praxisorientierte Aus- und Weiterbildung.

Das Technologiepaket TP 200 enthält ausschließlich elektropneumatische Steuerungen.

Die Grundstufe TP 201 eignet sich für die Grundausbildung in elektropneumatischer Steuerungstechnik. Es

werden Kenntnisse über die physikalischen Grundlagen der Elektropneumatik sowie Funktion und Einsatz

elektropneumatischer Geräte vermittelt. Mit dem Gerätesatz können einfache elektropneumatische

Steuerungen aufgebaut werden.

Die Aufbaustufe TP 202 ist auf die Weiterbildung in elektropneumatischer Steuerungstechnik ausgerichtet.

Mit den beiden Gerätesätzen können umfangreiche kombinatorische Schaltungen mit Verknüpfungen der

Eingangs- und Ausgangssignale sowie Programmsteuerungen aufgebaut werden.

Technische Voraussetzungen für den Aufbau der Steuerungen sind:

• Ein Learnline oder Learntop-S Arbeitsplatz ausgestattet mit einer Festo Didactic Profilplatte. Die

Profilplatte hat 14 parallele T Nuten im Abstand von je 50 mm.

• Ein kurzschlusssicheres Netzgerät (Eingang: 230 V, 50 Hz, Ausgang: 24 V, max. 5 A) zur

Spannungsversorgung.

• Ein mobiler, schallgedämpfter Verdichter (230 V, maximal 800 kPa = 8 bar) zur Druckluftversorgung.

Der Arbeitsdruck soll maximal p = 600 kPa = 6 bar betragen.

Eine optimale Ablaufsicherheit erreichen Sie, wenn die Steuerung bei einem Arbeitsdruck von

p = 5oo kPa = 5 bar ölfrei betrieben wird.

Mit dem Gerätesatz der Grundstufe TP 201 werden die kompletten Steuerungen der 12 Aufgabenstellungen

aufgebaut. Die theoretischen Grundlagen für das Verständnis der Aufgaben dieses Arbeitsbuchs können

dem Lehrbuch

• Grundlagen der Pneumatik und Elektropneumatik entnommen werden.

Des Weiteren stehen Datenblätter der einzelnen Komponenten (Zylinder, Ventile, Messgeräte usw.) zur

Verfügung.

X © Festo Didactic 540673

Arbeits- und Sicherheitshinweise

Allgemein

• Die Auszubildenden dürfen nur unter Aufsicht einer Ausbilderin/eines Ausbilders an den Schaltungen

arbeiten.

• Betreiben Sie elektrische Geräte (z. B. Netzgeräte, Verdichter, Hydraulikaggregate) nur in

Ausbildungsräumen, die mit einer Fehlerstromschutzeinrichtung (RCD) ausgestattet sind.

• Beachten Sie die Angaben der Datenblätter zu den einzelnen Komponenten, insbesondere auch alle

Hinweise zur Sicherheit!

• Störungen, die die Sicherheit beeinträchtigen können, dürfen nicht erzeugt werden.

• Tragen Sie Ihre persönliche Schutzausrüstung (Schutzbrille, Sicherheitsschuhe), wenn Sie an den

Schaltungen arbeiten.

Mechanik

• Energieversorgung ausschalten!

– Schalten Sie sowohl die Arbeitsenergie als auch die Steuerenergie aus, bevor Sie an der

Schaltung arbeiten.

– Greifen Sie nur bei Stillstand in den Aufbau.

– Beachten Sie mögliche Nachlaufzeiten von Antrieben.

• Montieren Sie alle Komponenten fest auf die Profilplatte.

• Stellen Sie sicher, dass Grenztaster nicht frontal betätigt werden.

• Verletzungsgefahr bei der Fehlersuche!

Benutzen Sie zur Betätigung der Grenztaster ein Werkzeug, z. B. einen Schraubendreher.

• Stellen Sie alle Komponenten so auf, dass das Betätigen von Schaltern und Trenneinrichtungen nicht

erschwert wird.

• Beachten Sie Angaben zur Platzierung der Komponenten.

Elektrik

• Spannungsfrei schalten!

– Schalten Sie die Spannungsversorgung aus, bevor Sie an der Schaltung arbeiten.

– Beachten Sie, dass elektrische Energie in einzelnen Komponenten gespeichert sein kann.

Informationen hierzu finden Sie in den Datenblättern und Bedienungsanleitungen

der Komponenten.

• Verwenden Sie nur Schutzkleinspannungen, maximal 24 V DC.

• Herstellen bzw. Abbauen von elektrischen Anschlüssen

– Stellen Sie elektrische Anschlüsse nur in spannungslosem Zustand her.

– Bauen Sie elektrische Anschlüsse nur in spannungslosem Zustand ab.

© Festo Didactic 540673 XI

• Verwenden Sie für die elektrischen Anschlüsse nur Verbindungsleitungen mit Sicherheitssteckern.

• Verlegen Sie Verbindungsleitungen so, dass sie nicht geknickt oder geschert werden.

• Verlegen Sie Leitungen nicht über heiße Oberflächen.

– Heiße Oberflächen sind mit einem Warnsymbol entsprechend gekennzeichnet.

• Achten Sie darauf, dass Verbindungsleitungen nicht dauerhaft unter Zug stehen.

• Ziehen Sie beim Abbauen der Verbindungsleitungen nur an den Sicherheitssteckern, nicht an den

Leitungen.

Pneumatik

• Drucklos schalten!

– Schalten Sie die Druckluftversorgung aus, bevor Sie an der Schaltung arbeiten.

– Prüfen Sie mit Druckmessgeräten, ob die komplette Schaltung drucklos ist.

– Beachten Sie, dass in Druckspeichern Energie gespeichert sein kann.

Informationen hierzu finden Sie in den Datenblättern und Bedienungsanleitungen

der Komponenten.

• Überschreiten Sie nicht den zulässigen Druck von 600 kPa (6 bar).

• Schalten Sie die Druckluft erst ein, wenn Sie alle Schlauchverbindungen hergestellt und gesichert

haben.

• Entkuppeln Sie keine Schläuche unter Druck.

• Verletzungsgefahr beim Einschalten von Druckluft!

Zylinder können selbsttätig aus- und einfahren.

• Unfallgefahr durch ausfahrende Zylinder!

– Platzieren Sie pneumatische Zylinder immer so, dass der Arbeitsraum der Kolbenstange über den

gesamten Hubbereich frei ist.

– Stellen Sie sicher, dass die Kolbenstange nicht gegen starre Komponenten des Aufbaus

fahren kann.

• Unfallgefahr durch abspringende Schläuche!

– Verwenden Sie kürzest mögliche Schlauchverbindungen.

– Beim Abspringen von Schläuchen:

Schalten Sie die Druckluftzufuhr sofort ab.

• Pneumatischer Schaltungsaufbau

Verbinden Sie die Geräte mit dem Kunststoffschlauch mit 4 mm oder 6 mm Außendurchmesser. Stecken

Sie dabei den Schlauch bis zum Anschlag in die Steckverbindung.

• Schalten Sie vor dem Schaltungsabbau die Druckluftversorgung ab.

• Pneumatischer Schaltungsabbau

Drücken Sie den blauen Lösungsring nieder, der Schlauch kann abgezogen werden.

XII © Festo Didactic 540673

• Lärm durch ausströmende Druckluft

– Lärm durch ausströmende Druckluft kann schädlich für das Gehör sein. Reduzieren Sie den Lärm

durch den Einsatz von Schalldämpfern oder tragen Sie einen Gehörschutz, falls der Lärm sich

nicht vermeiden lässt.

– Alle Abluftanschlüsse der Komponenten der Gerätesätze sind mit Schalldämpfern versehen.

Entfernen Sie diese Schalldämpfer nicht.

Befestigungstechnik

Die Trägerplatten der Geräte sind mit der Befestigungsvariante A, B, C oder D ausgestattet:

• Variante A, Rastsystem

Leichte nicht belastbare Geräte (z. B. Wegeventile). Geräte einfach in die Nut der Profilplatte einklipsen.

Lösen der Geräte durch Betätigung des blauen Hebels.

• Variante B, Drehsystem

Mittelschwere belastbare Geräte (z. B. Antriebe). Diese Geräte werden durch Hammerschrauben auf die

Profilplatte gespannt. Das Spannen bzw. Lösen erfolgt über die blaue Griffmutter.

• Variante C, Schraubsystem

Für schwer belastbare Geräte bzw. Geräte die selten von der Profilplatte gelöst werden (z. B.

Einschaltventil mit Filterregelventil). Die Geräte werden mit Zylinderschrauben und Hammermuttern

befestigt.

• Variante D, Stecksystem

Leichte nicht belastbare Geräte mit Steckbolzen (z. B. Meldeeinrichtung). Sie werden mit Steckadaptern

befestigt.

© Festo Didactic 540673 XIII

Trainingspaket Elektropneumatik (TP 200)

Das Trainingspaket TP 200 besteht aus einer Vielzahl von einzelnen Ausbildungsmitteln sowie Seminaren.

Gegenstand dieses Paketes sind ausschließlich elektropneumatische Steuerungen. Einzelne Elemente aus

dem Trainingspaket TP 200 können auch Bestandteil anderer Pakete sein.

Wichtige Elemente des TP 200

• Fester Arbeitsplatz mit Festo Didactic Profilplatte

• Verdichter (230 V, 0,55 kW, maximal 800 kPa = 8 bar)

• Gerätesätze oder Einzelkomponenten

• Optionale Lernmittel

• Komplette Laboreinrichtungen

Medien

Die Teachware zum Trainingspaket TP 200 besteht aus einem Lehrbuch und Arbeitsbüchern. Das Lehrbuch

vermittelt die physikalischen und technischen Grundlagen der Pneumatik und der Elektropneumatik. Die

Arbeitsbücher enthalten zu jeder Aufgabe die Aufgabenblätter, die Lösungen zu jedem einzelnen

Arbeitsblatt und eine CD-ROM. Ein Satz gebrauchsfertiger Aufgaben- und Arbeitsblätter zu jeder Aufgabe

wird mit jedem Arbeitsbuch geliefert.

Datenblätter zu den Hardware-Komponenten werden mit dem Gerätesatz zur Verfügung gestellt.

Medien

Lehrbuch Grundlagen der Pneumatik und Elektropneumatik

Arbeitsbücher Elektropneumatik Grundstufe (TP 201)

Elektropneumatik Aufbaustufe (TP 202)

Optionale Teachware DVD Elektropneumatik und Elektrohydraulik, Grundstufe

Simulationssoftware FluidSIM® Pneumatik

WBT Elektropneumatik, WBT Pneumatik

WBTs Elektrik 1 + 2, WBTs Elektronik 1 + 2

Schnittmodelle Satz mit Aufbewahrungskoffer

Weitere Ausbildungsmittel ersehen Sie aus unseren Katalogen und im Internet. Das Lernsystem

Automatisierung und Technik wird laufend aktualisiert und erweitert. Die Foliensätze, die Filme, CD-ROMs

und DVDs sowie die Fachbücher werden in mehreren Sprachen angeboten.

XIV © Festo Didactic 540673

Lernziele der Grundstufe (TP 201)

Komponenten

• Sie kennen den Aufbau und die Funktion eines einfachwirkenden Zylinders.

• Sie kennen den Aufbau und die Funktion eines doppeltwirkenden Zylinders.

• Sie kennen den Aufbau und die Funktion eines 3/2-Wege-Magnetventils.

• Sie kennen den Aufbau und die Funktion eines Magnetimpulsventils.

• Sie kennen den Aufbau und die Funktion von magnetischen Näherungsschaltern.

Schaltungen

• Sie können Magnetventile den Anforderungen entsprechend auswählen.

• Sie können Betätigungsarten von Wegeventilen erkennen und skizzieren.

• Sie können Magnetventile umrüsten.

• Sie können eine direkte Ansteuerung erklären und aufbauen.

• Sie können eine indirekte Ansteuerung erklären und aufbauen.

• Sie kennen logische Funktionen und können diese aufbauen.

• Sie kennen verschiedene Arten der Endlagenkontrolle und können die geeignete Art auswählen.

• Sie kennen Selbsthalteschaltungen mit unterschiedlichem Verhalten.

• Sie können eine elektrische Selbsthalteschaltung mit dominierendem Ausschaltsignal erklären und

aufbauen.

• Sie können eine druckabhängige Steuerung aufbauen.

• Sie kennen Weg-Schritt-Diagramme und können diese für vorgegebene Problemstellungen erstellen.

• Sie können eine Ablaufsteuerung mit zwei Zylindern realisieren.

• Sie können Fehler in einfachen elektropneumatischen Steuerungen erkennen und beheben.

Messungen, Einstellungen und Berechnungen

• Sie können Kolbenkräfte nach vorgegebenen Werten berechnen.

• Sie können elektrische Kennwerte berechnen.

© Festo Didactic 540673 XV

Zuordnung von Lernzielen und Aufgaben

Aufgabe 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Lernziele

Sie kennen den Aufbau und die

Funktion eines einfachwirkenden

Zylinders.

•


Funktion eines

doppeltwirkenden Zylinders.

• • •

Sie können Kolbenkräfte nach

vorgegebenen Werten

berechnen.

•


Funktion eines

3/2-Wege-Magnetventils.

•


Funktion eines

Magnetimpulsventils.

• •

Sie können Magnetventile den

Anforderungen entsprechend

auswählen.

•

Sie können Betätigungsarten

von Wegeventilen erkennen und

skizzieren.

•

Sie können Magnetventile

umrüsten. •

Sie können eine direkte

Ansteuerung erklären und

aufbauen.

• •

Sie können eine indirekte

Ansteuerung erklären und

aufbauen.

• • •

Sie kennen verschiedene Arten

der Endlagenkontrolle und

können die geeignete Art

auswählen.

• •

Sie kennen logische Funktionen

und können diese aufbauen. • •

Sie können elektrische

Kennwerte berechnen •

XVI © Festo Didactic 540673

Aufgabe 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Lernziele

Sie kennen

Selbsthalteschaltungen mit

unterschiedlichem Verhalten.

• •

Sie können eine elektrische

Selbsthalteschaltung mit

dominierendem Ausschaltsignal

erklären und aufbauen.

•

Sie können eine druckabhängige

Steuerung aufbauen. •

Sie kennen Aufbau und Funktion

von magnetischen

Näherungsschaltern.

•

Sie kennen Weg-Schritt-

Diagramme und können diese

für vorgegebene

Problemstellungen erstellen.

•

Sie können eine

Ablaufsteuerung mit zwei

Zylindern realisieren.

•

Sie können Fehler in einfachen

elektropneumatischen

Steuerungen erkennen und

beheben.

•

© Festo Didactic 540673 XVII

Gerätesatz der Grundstufe (TP 201)

Dieser Gerätesatz ist für die Grundausbildung in elektropneumatischer Steuerungstechnik

zusammengestellt. Er enthält alle Elemente, die für die Erarbeitung der vorgegebenen Lernziele erforderlich

sind und kann mit anderen Gerätesätzen beliebig erweitert werden.

Zum Aufbau funktionsfähiger Steuerungen werden zusätzlich die Profilplatte, ein elektrisches Netzgerät und

eine Druckluftquelle benötigt.

Gerätesatz der Grundstufe (TP 201), Bestell-Nr. 540712

Menge Benennung Bestell-Nr.

1 2 x 3/2-Wege-Magnetventil, in Ruhestellung gesperrt 567198

2 5/2-Wege-Magnetimpulsventil 567200

1 5/2-Wege-Magnetventil 567199

10 Blindstopfen 153267

2 Doppeltwirkender Zylinder 152888

4 Drosselrückschlagventil 193967

1 Drucksensor 572745

1 Einfachwirkender Zylinder 152887

1 Einschaltventil mit Filterregelventil 540691

1 Grenztaster, elektrisch, Betätigung von links 183322

1 Grenztaster, elektrisch, Betätigung von rechts 183345

2 Näherungsschalter, elektronisch 2344752

1 Näherungsschalter, optisch 572744

2 Relais, 3-fach 162241

1 Signaleingabe, elektrisch 162242

10 Steckhülse 153251

20 T-Steckverbinder 153128

1 Verteilerblock 152896

1 Kunststoffschlauch 4 x 0,75, 10 m 151496

XVIII © Festo Didactic 540673

Symbole des Gerätesatzes

Komponente Symbol

Relais, 3-fach

Signaleingabe, elektrisch

5/2-Wege-Magnetventil

© Festo Didactic 540673 XIX

Komponente Symbol

3/2-Wege-Magnetventil, in

Ruhestellung gesperrt

Interner Aufbau

Darstellung im Schaltplan

5/2-Wege-Magnetimpulsventil

Näherungsschalter, elektronisch

Drucksensor

Näherungsschalter, optisch

Grenztaster, elektrisch

XX © Festo Didactic 540673

Komponente Symbol

Drosselrückschlagventil

Einfachwirkender Zylinder

Doppeltwirkender Zylinder

Einschaltventil mit Filterregelventil

Verteilerblock

© Festo Didactic 540673 XXI

Zuordnung von Komponenten und Aufgaben

Aufgabe 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Komponente

Zylinder, einfachwirkend 1 1 1 1

Zylinder, doppeltwirkend 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Drosselrückschlagventil 1 2 2 1 2 2 2 2 2 2 3 3

3/2-Wege-Magnetventil,

Ruhestellung geschlossen 1 (1) 1 1

5/2-Wege-Magnetventil 1 1 1 1

5/2-Wege-Magnetimpulsventils 1 1 1 1 1 1 1

Drucksensor 1

Grenztaster, elektrisch 1 2

Näherungsschalter, elektronisch 2 2 2 2

Näherungsschalter, optisch 1 1

Taster, elektrisch, Schließer 1 1 1 2 2 1 1 1 1 1 1 1

Taster, elektrisch, Öffner 1 1

Relais 1 1 2 2 3 1 3 3 3 3

Verteilerblock 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Einschaltventil mit Filterregelventil 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Netzgerät 24 V DC 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

XXII © Festo Didactic 540673

Hinweise für den Lehrer/Ausbilder

Lernziele

Das Groblernziel der vorliegenden Aufgabensammlung ist der systematische Entwurf von Schaltplänen

sowie der praktische Aufbau der Steuerung auf der Profilplatte. Durch diese direkte Wechselwirkung von

Theorie und Praxis ist ein schneller Lernfortschritt gewährleistet. Konkrete Einzellernziele sind jeder

Aufgabenstellung zugeordnet. Wichtige Lernziele der Nachbereitung stehen in Klammern.

Richtzeit

Die benötigte Zeit für das Durcharbeiten der Aufgabenstellung hängt vom Vorwissen der Lernenden ab. Mit

Facharbeiterausbildung im Metall- oder Elektrobereich: ca. 2 Wochen. Mit Techniker- oder

Ingenieurausbildung: ca. 1 Woche.

Komponenten des Gerätesatzes

Lehrbuch, Arbeitsbuch und Gerätesatz sind aufeinander abgestimmt. Für alle 12 Aufgaben benötigen Sie nur

die Komponenten eines Gerätesatzes TP 201.

Jede Aufgabe kann auf einer Profilplatte mit mindestens 700 mm Breite aufgebaut werden.

Normen

Im vorliegenden Arbeitsbuch werden die folgenden Normen angewendet:

ISO 1219-1: Fluidtechnik, Graphische Symbole und Schaltpläne, Symbole

DIN EN 81346-2: Industrielle Systeme, Anlagen und Ausrüstungen und Industrieprodukte;

Strukturierungsprinzipien und Referenzkennzeichnung

Kennzeichnung der Lösungen

Lösungstexte und Ergänzungen in Grafiken oder Diagrammen sind rot dargestellt.

Kennzeichnungen in den Arbeitsblättern

Zu ergänzende Texte sind durch Schreiblinien oder graue Tabellenzellen gekennzeichnet.

Zu ergänzende Grafiken sind durch Raster hinterlegt.

Hinweise für den Unterricht

Hier werden zusätzliche Informationen zu den einzelnen Komponenten und den aufgebauten Steuerungen

gegeben. Diese Hinweise sind in der Aufgabensammlung nicht enthalten.

© Festo Didactic 540673 XXIII

Lösungen

Die in diesem Arbeitsbuch angegebenen Lösungen sind Ergebnisse von Testmessungen. Die Resultate Ihrer

Messungen können von diesen Daten abweichen.

Lernfelder

Im Folgenden ist eine Zuordnung der Lernfelder der Berufsschule auf das Ausbildungsthema „Fluidtechnik“

für ausgewählte Ausbildungsberufe dargestellt.

Ausbildungsberuf Lernfeld Thema

Elektroniker/in für

Automatisierungstechnik

3 Steuerungen analysieren und anpassen

6 Anlagen realisieren und deren Sicherheit prüfen

Industriemechaniker/in 6 Installieren und In Betrieb nehmen steuerungstechnischer Systeme

Mechatroniker/in 4 Untersuchen der Energie- und Informationsflüsse in elektrischen, pneumatischen

und hydraulischen Baugruppen

7 Realisieren mechatronischer Teilsysteme

Struktur der Aufgaben

Alle 12 Aufgaben haben den gleichen methodischen Aufbau. Die Aufgaben sind gegliedert in:

• Titel

• Lernziele

• Problemstellung

• Lageplan

• Randbedingungen

• Arbeitsaufträge

• Arbeitshilfen

• Arbeitsblätter

Das Arbeitsbuch enthält die Lösung zu jedem Aufgabenblatt aller 12 Aufgaben.

XXIV © Festo Didactic 540673

Referenzkennzeichnung der Geräte

Die Referenzkennzeichnung in den Schaltplänen erfolgt nach DIN EN 81346-2:2010-05 Industrielle Systeme,

Anlagen und Ausrüstungen und Industrieprodukte – Strukturierungsprinzipien und Referenzkennzeichnung

– Teil 2: Klassifizierung von Objekten und Kennbuchstaben von Klassen. Der produktbezogene Aspekt der

Geräte wird betrachtet, daher beginnen alle Referenzkennzeichen mit einem Bindestrich. Abhängig vom

Gerät werden Kennbuchstaben vergeben. Haben mehrere Geräte innerhalb eines Schaltkreises den gleichen

Kennbuchstaben, werden diese Geräte durchnummeriert.

Zylinder: -MM1, -MM2, ...

Ventile: -QM1, -QM2, -KH1, -KH2, -RM1, -RZ1, …

Sensoren: -BG1, -BG2, -BF1, -BP1, ...

Signaleingabe: -SF1, -SF2, -SJ1, -SJ2, ...

Zubehör: -AZ1, -AZ2, -XM1, -XM2, -PG1, …

Inhalte der CD-ROM

Bei den Lizenzarten Campus-Lizenz und Enterprise-Lizenz wird mit dem Arbeitsbuch eine Multimedia

CD-ROM geliefert. Das komplette Arbeitsbuch ist auf dieser CD-ROM als PDF-Datei gespeichert. Zusätzlich

stellt die CD-ROM Ihnen ergänzende Medien zur Verfügung.

Die CD-ROM hat folgende Struktur:

• Bedienungsanleitungen

• Bilder

• FluidSIM® Schaltpläne

• Präsentationen

• Videos

Bedienungsanleitungen

Bedienungsanleitungen für verschiedene Geräte des Technologiepakets stehen zur Verfügung. Diese

Anleitungen helfen bei Einsatz und Inbetriebnahme der Geräte.

Bilder

Fotos und Grafiken von Komponenten und industriellen Anwendungen werden bereitgestellt. Hiermit

können eigene Aufgabenstellungen illustriert werden. Auch Projektpräsentationen können durch den

Einsatz dieser Abbildungen ergänzt werden.

FluidSIM® Schaltpläne

Für alle Aufgaben des Trainingspakets sind die FluidSIM® Schaltpläne in diesem Verzeichnis hinterlegt.

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Präsentationen

Kurzpräsentationen für Geräte des Technologiepakets sind in diesem Verzeichnis gespeichert. Diese

Präsentationen können z.B. bei der Erstellung von Projektpräsentationen verwendet werden.

Videos

Einige Videos industrieller Anwendungen runden die Medien zum Technologiepaket ab. In kurzen

Sequenzen werden Anwendungen in realer Umgebung dargestellt.

XXVI © Festo Didactic 540673

Inhalt

Aufgaben und Lösungen













2 © Festo Didactic 540673

Aufgabe 1: Prüfen von Getränkekisten

Lernziele

Wenn Sie diese Aufgabe bearbeitet haben,

• kennen Sie den Aufbau und die Funktion eines einfachwirkenden Zylinders.

• kennen Sie den Aufbau und die Funktion eines 3/2-Wege-Magnetventils.

• können Sie Betätigungsarten von Wegeventilen erkennen und skizzieren.

• können Sie eine direkte Ansteuerung erklären und aufbauen.

Problemstellung

Mit einer Prüfeinrichtung werden Getränkekisten auf ihre Vollständigkeit geprüft. Unvollständige Kisten

werden durch Drücken eines Tastschalters vom Rollenband geschoben.

Entwickeln Sie eine Steuerung, mit der dieser Prozess durchgeführt werden kann.

Lageplan

Prüfvorrichtung für Getränkekisten



Beschreibung des Prozesses

1. An einem Handarbeitsplatz werden Getränkekisten kontrolliert.

2. Durch Drücken eines Tastschalters schiebt die Kolbenstange eines einfachwirkenden Zylinders nicht

komplett gefüllte Getränkekisten von der Transportbahn.

3. Nach Loslassen des Tastschalters fährt die Kolbenstange in die hintere Endlage zurück.

Randbedingungen

• Es soll ein einfachwirkender Zylinder eingesetzt werden.

• Die Steuerung des Zylinders soll durch einen Tastschalter ausgeführt werden.

• Bei Energieausfall soll die Kolbenstange des Zylinders in die hintere Endlage einfahren.

Arbeitsaufträge

1. Beschreiben Sie die Funktion pneumatischer Arbeitselemente.

2. Ergänzen Sie die Schaltzeichen von Magnetventilen.

3. Beschreiben Sie die Bedeutung und Funktion von Anschlussbezeichnungen von Ventilen.

4. Beschreiben Sie den Einfluss der Ruhestellung von Wegeventilen auf den Bewegungsablauf eines

Zylinders.

5. Beschreiben Sie die Funktion unterschiedlicher Ventiltypen.

6. Erklären Sie den Unterschied zwischen direkter und indirekter Ansteuerung.

7. Beschreiben Sie die Bauart und Funktion von elektrischen Schaltern.

8. Ergänzen Sie den pneumatischen und den elektrischen Schaltplan.

9. Ergänzen Sie die Geräteliste.

10. Bauen Sie den pneumatischen und elektrischen Teil der Steuerung auf.

11. Überprüfen Sie den Steuerungsaufbau.

12. Beschreiben Sie den Ablauf der Steuerung.

Arbeitshilfen

• Tabellenbücher

• Lehrbuch Grundlagen der Pneumatik und Elektropneumatik

• Datenblätter der Komponenten

• Konstruktions- und Simulationssoftware FluidSIM® P

• WBT Elektropneumatik


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1. Funktion pneumatischer Arbeitselemente

Information

Pneumatische Arbeitselemente lassen sich in zwei Gruppen unterteilen:

• Arbeitselemente mit geradliniger Bewegung

• Arbeitselemente mit drehender Bewegung

– Beschreiben Sie die abgebildeten Arbeitselemente und ihre Funktion.

Einfachwirkender Zylinder, Rückstellfeder im Kolbenraum, Rückhub durch Druckluft, Vorhub durch

Rückstellfeder

Funktion

Die Kolbenstange dieses einfachwirkenden Zylinders wird durch Zuschalten der Druckluft in die

hintere Endlage gebracht. Nach Abschalten der Druckluft und Entlüften des Kolbenstangenraums wird

der Kolben durch eine Rückstellfeder im Kolbenraum in die vordere Endlage gebracht.

Einfachwirkender Zylinder, Rückstellfeder im Kolbenstangenraum, Vorhub durch Druckluft, Rückhub

durch Rückstellfeder

Funktion

Die Kolbenstange dieses einfachwirkenden Zylinders wird durch Zuschalten der Druckluft in die

vordere Endlage gebracht. Nach Abschalten der Druckluft und Entlüften des Kolbenraums wird der

Kolben durch eine Rückstellfeder in die hintere Endlage gebracht.



Pneumatischer Schwenkantrieb (drehender Antrieb), mit begrenztem Schwenkbereich

Funktion

Dieser Schwenkzylinder ist doppeltwirkend und wird durch wechselseitiges Zuschalten der Druckluft

umgesteuert.

2. Schaltzeichen von Magnetventilen

– Ergänzen Sie die Schaltzeichen mit Hilfe der Beschreibungen der entsprechenden Komponenten.

Direkt gesteuertes 3/2-Wege-Magnetventil, in Ruhestellung geöffnet, mit Handhilfsbetätigung, Rückstellung durch Luftfeder

Vorgesteuertes 3/2-Wege-Magnetventil, in Ruhestellung gesperrt, mit Handhilfsbetätigung, Rückstellung durch mechanische Feder



3. Anschlussbezeichnungen von Ventilen

Information

Um eine falsche Verschlauchung von Wegeventilen zu vermeiden, werden die Ventilanschlüsse

(Arbeits- und Steuerleitungen) sowohl am Ventil selbst als auch im Schaltplan nach ISO 5599-3

gekennzeichnet.

– Beschreiben Sie Bedeutung und Funktion der nachstehenden Anschlussbezeichnungen.

Anschlussbezeichnung Bedeutung und Funktion

1 Druckluftanschluss

2, 4 Arbeitsanschluss

3, 5 Abluftanschluss

12 Steueranschluss

Funktion bei Betätigung: Verbinden des Druckluftanschlusses 1 und des Arbeitsanschlusses 2.

14 Steueranschluss

Funktion bei Betätigung: Verbinden des Druckluftanschlusses 1 und des Arbeitsanschlusses 4.

10 Steueranschluss

Funktion bei Betätigung: Sperren des Druckluftanschlusses 1.

82/84 Steuerleitung, bei vorgesteuerten oder druckluftbetätigten Wegeventilen Funktion bei Betätigung:

Hilfssteuerluftentlüftung



4. Ruhestellung von Wegeventilen

Information

Ein elektrisch betätigtes 3/2-Wege-Magnetventil hat zwei Schaltpositionen. Es kann in

Ruhestellung (unbetätigt) bzw. in Schaltstellung (betätigt) sein. In Ruhestellung kann das Ventil

gesperrt oder geöffnet sein.

– Ein einfachwirkender Zylinder wird von einem elektrisch betätigten 3/2-Wege-Magnetventil

angesteuert. Beschreiben Sie die Auswirkungen, die sich durch die unterschiedlichen Ruhestellungen

auf den Bewegungsablauf des Zylinders ergeben:

3/2-Wege-Magnetventil, Ruhestellung gesperrt

Das eingesetzte Magnetventil wird durch Anlegen von Spannung an die Magnetspule umgesteuert.

Der Durchfluss vom Druckluftanschluss 1 zum Arbeitsanschluss 2 wird freigegeben. Nach Wegnahme

des Signals wird das Ventil durch eine Rückstellfeder wieder in die Ausgangslage gebracht und der

Druckluftanschluss 1 (und somit der Durchfluss) wird gesperrt. Ist die Magnetspule des Wegeventils

stromlos, wird der Kolbenraum des Zylinders über den Abluftanschluss 3 des Wegeventils entlüftet.

Die Kolbenstange ist eingefahren. Wird die Magnetspule von Strom durchflossen, schaltet das

Wegeventil und der Kolbenraum wird belüftet. Die Kolbenstange fährt aus. Wird die Magnetspule

stromlos, schaltet das Ventil zurück. Der Kolbenraum wird entlüftet und die Kolbenstange fährt ein.

Somit ist der Bewegungsablauf: -MM1+, -MM1-

3/2-Wege-Magnetventil, Ruhestellung geöffnet

Das eingesetzte Magnetventil wird durch Anlegen von Spannung an die Magnetspule umgesteuert.

Der Druckluftanschluss 1 (und somit der Durchfluss) wird gesperrt. Nach Wegnahme des Signals wird

das Ventil durch eine Rückstellfeder wieder in die Ausgangslage gebracht. Der Durchfluss von

Druckluftanschluss 1 nach Arbeitsanschluss 2 wird freigegeben. Ist die Magnetspule des Wegeventils

stromlos, wird der Kolbenraum des Zylinders über das Wegeventil belüftet. Die Kolbenstange ist

ausgefahren. Wird die Magnetspule von Strom durchflossen, schaltet das Wegeventil und der

Kolbenraum wird über den Abluftanschluss 3 des Wegeventils entlüftet. Die Kolbenstange fährt ein.

Wird die Magnetspule stromlos, schaltet das Ventil zurück. Der Kolbenraum wird belüftet und die

Kolbenstange fährt aus.

Somit ist der Bewegungsablauf: -MM1-, -MM1+



5. Funktion unterschiedlicher Ventiltypen

Information

Elektrisch betätigte Wegeventile werden mit Hilfe von Magnetspulen (Elektromagneten) geschaltet.

Sie lassen sich prinzipiell in zwei Gruppen einteilen:

• Federrückgestellte Magnetventile

• Magnetimpulsventile

– Beschreiben Sie, wie sich die beiden Gruppen hinsichtlich Funktion und Verhalten bei Ausfall der

elektrischen Energie unterscheiden.

Federrückgestelltes Magnetventil

Die betätigte Schaltstellung wird nur so lang gehalten, wie Strom durch die Magnetspule fließt. Die

Ruhestellung ist durch die Rückstellfeder eindeutig definiert. Bei einem Ausfall der elektrischen

Energie schaltet das Ventil durch die Rückstellfeder in die Ruhestellung. Dadurch können gefährliche

Maschinenbewegungen ausgelöst werden.

Zum Beispiel fährt die Kolbenstange eines Pneumatikzylinders in die Ausgangsstellung und löst die

Fixierung eines Werkstückes.

Magnetimpulsventil

Zum Umschalten des Ventils ist nur ein kurzzeitiges Signal erforderlich. Die zuletzt eingenommene

Schaltstellung bleibt aufgrund der Haftreibung auch im stromlosen Zustand erhalten. In der

Ruhestellung sind die Magnetspulen stromlos, die Ruhestellung kann nicht eindeutig definiert

werden. Bei einem Ausfall der elektrischen Energie behält das Ventil die letzte Schaltstellung bei.

Dadurch können keine gefährlichen Maschinenbewegungen ausgelöst werden.

Zum Beispiel behält die Kolbenstange eines Pneumatikzylinders ihre Arbeitsstellung bei und hält die

Fixierung eines Werkstückes aufrecht.



6. Direkte und indirekte Ansteuerung

– Erklären Sie den Unterschied zwischen direkter und indirektere Ansteuerung anhand folgender

Anwendung:

Elektrische Ansteuerung eines federrückgestellten 3/2-Wege-Magnetventils mit einem Tastschalter.

Direkte Ansteuerung

Wird der Tastschalter betätigt, fließt Strom durch die Magnetspule des Wegeventils. Der

Elektromagnet zieht an, das Wegeventil schaltet in die betätigte Stellung.

Loslassen des Tastschalters führt zur Unterbrechung des Stromflusses. Der Elektromagnet fällt ab,

das Wegeventil schaltet in die Grundstellung,

Indirekte Ansteuerung

Wird ein Tastschalter betätigt, fließt bei der indirekten Steuerung Strom durch eine Relaisspule. Der

Kontakt des Relais schließt und das Wegeventil schaltet. Die Schaltstellung bleibt so lange erhalten,

wie Strom durch die Magnetspule bzw. die Relaisspule fließt. Wird der Stromfluss durch die

Relaisspule unterbrochen fällt das Relais ab, das Wegeventil schaltet in die Ausgangsstellung.

Die aufwendigere indirekte Ansteuerung wird immer dann eingesetzt, wenn

• Steuerstromkreis und Hauptstromkreis mit unterschiedlichen Spannungen arbeiten,

• der Strom durch die Magnetspule des Wegeventils den für den Tastschalter zulässigen Strom

übersteigt,

• mit einem Tastschalter oder mit einem Stellschalter mehrere Ventile geschaltet werden oder

• Verknüpfungen zwischen den Signalen der verschiedenen Tastschalter erforderlich sind.



7. Bauart und Funktion elektrischer Schalter

– Beschreiben Sie Bauart und Funktion der abgebildeten Schalter.

Bauart

Tastschalter mit Schließerkontakt

Funktion

Bei einem Tastschalter bleibt die gewählte Schaltstellung nur erhalten, solange er betätigt ist. Der

abgebildete Tastschalter übt die Funktion eines Schließers aus. Bei einem Schließer ist der Stromkreis

in der Ruhestellung des Tasterschalters, d. h. im unbetätigten Zustand, unterbrochen. Durch Betätigen

des Schaltstößels wird der Stromkreis geschlossen und Strom fließt zum Verbraucher. Nach Loslassen

des Schaltstößels bewegt sich der Tastschalter durch die Federkraft in seine Ruhestellung zurück, so

dass der Stromkreis unterbrochen wird.

Bauart

Stellschalter mit Öffnerkontakt

Funktion

Bei einem Stellschalter werden beide Schaltstellungen mechanisch verriegelt. Eine Schaltstellung

bleibt also immer so lange erhalten, bis der Schalter erneut betätigt wird. Der abgebildete

Stellschalter übt die Funktion eines Öffners aus. Bei einem Öffner ist der Stromkreis in der

Ruhestellung des Stellschalters geschlossen. Bei Betätigen des Stellschalters wird der Stromkreis

unterbrochen, erneute Betätigung schließt den Stromkreis wieder.



Bauart

Tastschalter mit Wechslerkontakt

Funktion

Bei einem Tastschalter bleibt die gewählte Schaltstellung nur erhalten, solange er betätigt ist. Der

abgebildete Tastschalter übt die Funktion eines Wechslers aus. Bei einem Wechsler sind die

Funktionen des Öffners und des Schließers in einem Gerät vereinigt. Bei einem Schaltvorgang wird ein

Stromkreis geschlossen und ein weiterer Stromkreis geöffnet. Während des Umschaltens sind beide

Stromkreise kurzzeitig unterbrochen.

8. Ergänzen des pneumatischen und elektrischen Schaltplans

– Ergänzen Sie den pneumatischen und den elektrischen Schaltplan der Prüfvorrichtung. Ergänzen Sie

unvollständige Schaltzeichen. Kennzeichnen Sie die einzelnen Komponenten und tragen Sie die

fehlenden Anschlussbezeichnungen ein.

Pneumatischer Schaltplan Elektrischer Schaltplan



9. Ergänzen der Geräteliste

– Ergänzen Sie die Geräteliste. Tragen Sie Menge, Kennzeichnung und Benennung der benötigten

Komponenten in die unten stehende Tabelle ein.

Menge Kennzeichnung Benennung

1 -MM1 Zylinder, einfachwirkend

1 -RZ1 Drosselrückschlagventil

1 -QM1 3/2-Wege-Magnetventil

1 -XM1 Verteilerblock

1 -AZ1 Einschaltventil mit Filterregelventil

1 – Druckluftquelle

Pneumatische Komponenten


1 -SF1 Tastschalter (Schließer)

1 -MB1 Magnetspule des 3/2-Wege-Magnetventils -QM1

1 – Netzgerät 24 V DC

Elektrische Komponenten

10. Aufbauen des pneumatischen und elektrischen Teils der Steuerung

Beachten Sie beim Aufbau der Steuerung die folgenden Punkte:

• Benutzen Sie die Schaltpläne.

• Bezeichnen Sie die Komponenten.

• Verlegen Sie die Druckluftschläuche möglichst kurz.

• Stecken Sie die Druckluftschläuche bis zum Anschlag in die Steckverbindung.

• Markieren Sie angeschlossene Druckluftschläuche im pneumatischen Schaltplan.

• Stellen Sie die elektrischen Anschlüsse mit Sicherheits-Laborleitungen her.

• Markieren Sie angeschlossene Sicherheits-Laborleitungen im elektrischen Schaltplan.



11. Überprüfen des Steuerungsaufbaus

Beachten Sie bei der Inbetriebnahme der Steuerung die folgenden Punkte:

• Kontrollieren Sie alle Schlauchverbindungen.

• Schalten Sie die 24 V Spannungsversorgung ein.

• Schalten Sie die Druckluftzufuhr an der Wartungseinheit ein.

• Stellen Sie das Drosselrückschlagventil so ein, dass eine Ausfahrzeit von ca. 1 s eingehalten wird.

Benutzen Sie hierzu eine Stoppuhr.

• Lassen Sie die Steuerung mehrmals einen kompletten Zyklus durchlaufen.

Verletzungsgefahr beim Einschalten der Druckluft!


Verletzungsgefahr beim Abspringen von Druckluftschläuchen!

Schalten Sie beim Abspringen von Druckluftschläuchen die Druckluftzufuhr sofort ab.

12. Beschreiben des Ablaufs der Steuerung

– Beschreiben Sie die einzelnen Schritte des Steuerungsablaufs.

Ausgangsstellung

Der Zylinder -MM1 ist in der hinteren Endlage, die Kolbenstange ist eingefahren.

Schritt 1-2

Durch Betätigen des Tastschalters -SF1 (Schließerkontakt) wird der Stromkreis der Magnetspule -MB1

des 3/2-Wege-Magnetventils -QM1 geschlossen. Das 3/2-Wege-Magnetventil -QM1 schaltet um.

Druckluft strömt in den Kolbenraum des Zylinders -MM1. Die Kolbenstange des Zylinders -MM1 fährt

aus.

Schritt 2-3

Sobald der Tastschalter -SF1 (Schließerkontakt) nicht mehr betätigt ist, wird der Stromkreis der

Magnetspule -MB1 geöffnet. Das 3/2-Wege-Magnetventil -QM1 wird durch die Rückstellfeder des

Ventils wieder in die Ausgangsstellung gebracht. Der Kolbenraum des Zylinders -MM1 wird entlüftet.

Durch die Rückstellfeder des Zylinders -MM1 fährt die Kolbenstange wieder in die hintere Endlage.


Inhalt

Aufgaben und Arbeitsblätter
















Lernziele

Wenn Sie diese Aufgabe bearbeitet haben,

• kennen Sie den Aufbau und die Funktionsweise eines einfachwirkenden Zylinders.

• kennen Sie den Aufbau und die Funktionsweise eines 3/2-Wege-Magnetventils.

• können Sie Betätigungsarten von Wegeventilen erkennen und skizzieren.

• können Sie eine direkte Ansteuerung erklären und aufbauen.

Problemstellung

Mit einer Prüfeinrichtung werden Getränkekisten auf ihre Vollständigkeit geprüft. Unvollständige Kisten

werden durch Drücken eines Tastschalters vom Rollenband geschoben.

Entwickeln Sie eine Steuerung, mit der dieser Prozess durchgeführt werden kann.

Lageplan

Prüfvorrichtung für Getränkekisten


4 Name: __________________________________ Datum: ____________ © Festo Didactic 540673

Beschreibung des Prozesses

1. An einem Handarbeitsplatz werden Getränkekisten kontrolliert.

2. Durch Drücken eines Tastschalters schiebt die Kolbenstange eines einfachwirkenden Zylinders nicht

komplett gefüllte Getränkekisten von der Transportbahn.

3. Nach Loslassen des Tastschalters fährt die Kolbenstange in die hintere Endlage zurück.

Randbedingungen

• Es soll ein einfachwirkender Zylinder eingesetzt werden.

• Die Steuerung des Zylinders soll durch einen Tastschalter ausgeführt werden.

• Bei Energieausfall soll die Kolbenstange des Zylinders in die hintere Endlage einfahren.

Arbeitsaufträge

1. Beschreiben Sie die Funktion pneumatischer Arbeitselemente.

2. Ergänzen Sie die Schaltzeichen von Magnetventilen.

3. Beschreiben Sie die Bedeutung und Funktion von Anschlussbezeichnungen von Ventilen.

4. Beschreiben Sie den Einfluss der Ruhestellung von Wegeventilen auf den Bewegungsablauf eines

Zylinders.

5. Beschreiben Sie die Funktion unterschiedlicher Ventiltypen.

6. Erklären Sie den Unterschied zwischen direkter und indirekter Ansteuerung.

7. Beschreiben Sie die Bauart und Funktion von elektrischen Schaltern.

8. Ergänzen Sie den pneumatischen und den elektrischen Schaltplan.

9. Ergänzen Sie die Geräteliste.

10. Bauen Sie den pneumatischen und elektrischen Teil der Steuerung auf.

11. Überprüfen Sie den Steuerungsaufbau.

12. Beschreiben Sie den Ablauf der Steuerung.

Arbeitshilfen

• Tabellenbücher

• Lehrbuch Grundlagen der Pneumatik und Elektropneumatik

• Datenblätter der Komponenten

• Konstruktions- und Simulationssoftware FluidSIM® P

• WBT Elektropneumatik


© Festo Didactic 540673 Name: __________________________________ Datum: ____________ 5

1. Funktion pneumatischer Arbeitselemente

Information

Pneumatische Arbeitselemente lassen sich in zwei Gruppen unterteilen:

• Arbeitselemente mit geradliniger Bewegung

• Arbeitselemente mit drehender Bewegung

– Beschreiben Sie die abgebildeten Arbeitselemente und ihre Funktion.

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Funktion

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Funktion

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Funktion

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2. Schaltzeichen von Magnetventilen

– Ergänzen Sie die Schaltzeichen mit Hilfe der Beschreibungen der entsprechenden Komponenten.

Direkt gesteuertes 3/2-Wege-Magnetventil, in Ruhestellung geöffnet, mit Handhilfsbetätigung, Rückstellung durch Luftfeder

Vorgesteuertes 3/2-Wege-Magnetventil, in Ruhestellung gesperrt, mit Handhilfsbetätigung, Rückstellung durch mechanische Feder



3. Anschlussbezeichnungen von Ventilen

Information

Um eine falsche Verschlauchung von Wegeventilen zu vermeiden, werden die Ventilanschlüsse

(Arbeits- und Steuerleitungen) sowohl am Ventil selbst als auch im Schaltplan nach ISO 5599-3

gekennzeichnet.

– Beschreiben Sie Bedeutung und Funktion der nachstehenden Anschlussbezeichnungen.

Anschlussbezeichnung Bedeutung und Funktion

1

2, 4

3, 5

12

14

10

82/84



4. Ruhestellung von Wegeventilen

Information

Ein elektrisch betätigtes 3/2-Wege-Magnetventil hat zwei Schaltpositionen. Es kann in

Ruhestellung (unbetätigt) bzw. in Schaltstellung (betätigt) sein. In Ruhestellung kann das Ventil

gesperrt oder geöffnet sein.

– Ein einfachwirkender Zylinder wird von einem elektrisch betätigten 3/2-Wege-Magnetventil

angesteuert. Beschreiben Sie die Auswirkungen, die sich durch die unterschiedlichen Ruhestellungen

auf den Bewegungsablauf des Zylinders ergeben:

3/2-Wege-Magnetventil, Ruhestellung gesperrt

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3/2-Wege-Magnetventil, Ruhestellung geöffnet

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5. Funktion unterschiedlicher Ventiltypen

Information

Elektrisch betätigte Wegeventile werden mit Hilfe von Magnetspulen (Elektromagneten) geschaltet.

Sie lassen sich prinzipiell in zwei Gruppen einteilen:

• Federrückgestellte Magnetventile

• Magnetimpulsventile

– Beschreiben Sie, wie sich die beiden Gruppen hinsichtlich Funktion und Verhalten bei Ausfall der

elektrischen Energie unterscheiden.

Federrückgestelltes Magnetventil

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Magnetimpulsventil

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6. Direkte und indirekte Ansteuerung

– Erklären Sie den Unterschied zwischen direkter und indirektere Ansteuerung anhand folgender

Anwendung:

Elektrische Ansteuerung eines federrückgestellten 3/2-Wege-Magnetventils mit einem Tastschalter.

Direkte Ansteuerung

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Indirekte Ansteuerung

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7. Bauart und Funktion elektrischer Schalter

– Beschreiben Sie Bauart und Funktion der abgebildeten Schalter.

Bauart

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Funktion

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Bauart

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Funktion

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Bauart

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Funktion

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8. Ergänzen des pneumatischen und elektrischen Schaltplans

– Ergänzen Sie den pneumatischen und den elektrischen Schaltplan der Prüfvorrichtung. Ergänzen Sie

unvollständige Schaltzeichen. Kennzeichnen Sie die einzelnen Komponenten und tragen Sie die

fehlenden Anschlussbezeichnungen ein.

Pneumatischer Schaltplan Elektrischer Schaltplan



9. Ergänzen der Geräteliste

– Ergänzen Sie die Geräteliste. Tragen Sie Menge, Kennzeichnung und Benennung der benötigten

Komponenten in die unten stehende Tabelle ein.


1 -XM1 Verteilerblock

1 -AZ1 Einschaltventil mit Filterregelventil

1 – Druckluftquelle

Pneumatische Komponenten


1 – Netzgerät 24 V DC

Elektrische Komponenten

10. Aufbauen des pneumatischen und elektrischen Teils der Steuerung

Beachten Sie beim Aufbau der Steuerung die folgenden Punkte:

• Benutzen Sie die Schaltpläne.

• Bezeichnen Sie die Komponenten.

• Verlegen Sie die Druckluftschläuche möglichst kurz.

• Stecken Sie die Druckluftschläuche bis zum Anschlag in die Steckverbindung.

• Markieren Sie angeschlossene Druckluftschläuche im pneumatischen Schaltplan.

• Stellen Sie die elektrischen Anschlüsse mit Sicherheits-Laborleitungen her.

• Markieren Sie angeschlossene Sicherheits-Laborleitungen im elektrischen Schaltplan.



11. Überprüfen des Steuerungsaufbaus

Beachten Sie bei der Inbetriebnahme der Steuerung die folgenden Punkte:

• Kontrollieren Sie alle Schlauchverbindungen.

• Schalten Sie die 24 V Spannungsversorgung ein.

• Schalten Sie die Druckluftzufuhr an der Wartungseinheit ein.

• Stellen Sie das Drosselrückschlagventil so ein, dass eine Ausfahrzeit von ca. 1 s eingehalten wird.

Benutzen Sie hierzu eine Stoppuhr.

• Lassen Sie die Steuerung mehrmals einen kompletten Zyklus durchlaufen.

Verletzungsgefahr beim Einschalten der Druckluft!


Verletzungsgefahr beim Abspringen von Druckluftschläuchen!

Schalten Sie beim Abspringen von Druckluftschläuchen die Druckluftzufuhr sofort ab.

12. Beschreiben des Ablaufs der Steuerung

– Beschreiben Sie die einzelnen Schritte des Steuerungsablaufs.

Ausgangsstellung

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Schritt 1-2

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Schritt 2-3

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Elektropneumatik Grundstufe - Festo Didactic

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