elektropneumatik grundstufe - festo didactic
TRANSCRIPT
ArbeitsbuchTP 201
Mit CD-ROM
Festo Didactic
540673 de
ElektropneumatikGrundstufe
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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.
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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
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
© 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.
•
Sie kennen den Aufbau und die
Funktion eines
doppeltwirkenden Zylinders.
• • •
Sie können Kolbenkräfte nach
vorgegebenen Werten
berechnen.
•
Sie kennen den Aufbau und die
Funktion eines
3/2-Wege-Magnetventils.
•
Sie kennen den Aufbau und die
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.
© Festo Didactic 540673 XXV
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
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
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
Aufgabe 1: Prüfen von Getränkekisten
4 © 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
Aufgabe 1: Prüfen von Getränkekisten
© Festo Didactic 540673 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.
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.
Aufgabe 1: Prüfen von Getränkekisten
6 © Festo Didactic 540673
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
Aufgabe 1: Prüfen von Getränkekisten
© Festo Didactic 540673 7
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
Aufgabe 1: Prüfen von Getränkekisten
8 © Festo Didactic 540673
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+
Aufgabe 1: Prüfen von Getränkekisten
© Festo Didactic 540673 9
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.
Aufgabe 1: Prüfen von Getränkekisten
10 © Festo Didactic 540673
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.
Aufgabe 1: Prüfen von Getränkekisten
© Festo Didactic 540673 11
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.
Aufgabe 1: Prüfen von Getränkekisten
12 © Festo Didactic 540673
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
Aufgabe 1: Prüfen von Getränkekisten
© Festo Didactic 540673 13
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
Menge Kennzeichnung Benennung
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.
Aufgabe 1: Prüfen von Getränkekisten
14 © Festo Didactic 540673
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!
Zylinder können selbsttätig aus- und einfahren.
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.
© Festo Didactic 540673 1
Inhalt
Aufgaben und Arbeitsblätter
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
2 © Festo Didactic 540673
© Festo Didactic 540673 3
Aufgabe 1: Prüfen von Getränkekisten
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
Aufgabe 1: Prüfen von 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
Aufgabe 1: Prüfen von Getränkekisten
© 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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_______________________________________________________________________________________
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Funktion
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Aufgabe 1: Prüfen von Getränkekisten
6 Name: __________________________________ Datum: ____________ © Festo Didactic 540673
_______________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________
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
Aufgabe 1: Prüfen von Getränkekisten
© Festo Didactic 540673 Name: __________________________________ Datum: ____________ 7
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
Aufgabe 1: Prüfen von Getränkekisten
8 Name: __________________________________ Datum: ____________ © Festo Didactic 540673
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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_______________________________________________________________________________________
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3/2-Wege-Magnetventil, Ruhestellung geöffnet
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_______________________________________________________________________________________
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Aufgabe 1: Prüfen von Getränkekisten
© Festo Didactic 540673 Name: __________________________________ Datum: ____________ 9
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
_______________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________
Magnetimpulsventil
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_______________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________
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Aufgabe 1: Prüfen von Getränkekisten
10 Name: __________________________________ Datum: ____________ © Festo Didactic 540673
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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Aufgabe 1: Prüfen von Getränkekisten
© Festo Didactic 540673 Name: __________________________________ Datum: ____________ 11
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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Aufgabe 1: Prüfen von Getränkekisten
12 Name: __________________________________ Datum: ____________ © Festo Didactic 540673
Bauart
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Funktion
_______________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________
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
Aufgabe 1: Prüfen von Getränkekisten
© Festo Didactic 540673 Name: __________________________________ Datum: ____________ 13
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 -XM1 Verteilerblock
1 -AZ1 Einschaltventil mit Filterregelventil
1 – Druckluftquelle
Pneumatische Komponenten
Menge Kennzeichnung Benennung
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.
Aufgabe 1: Prüfen von Getränkekisten
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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!
Zylinder können selbsttätig aus- und einfahren.
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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