Elektropneumatik Grundstufe

Transkript

1 Elektropneumatik Grundstufe Arbeitsbuch TP 201 Mit CD-ROM +24 V 1 2 S K K1 A1 A2 1M1 0 V A1 1V V V M Festo Didactic DE

2 Bestimmungsgemäße Verwendung 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. Bestell-Nr.: Stand: 06/2009 Autoren: M. Pany, S. Scharf, Ralph-Christoph Weber Redaktion: Frank Ebel Grafik: Doris Schwarzenberger Layout: 01/2010 Festo Didactic GmbH & Co. KG, Denkendorf, 2010 Internet: Weitergabe sowie Vervielfältigung dieses Dokuments, Verwertung und Mitteilung seines Inhalts verboten, soweit nicht ausdrücklich gestattet. Zuwiderhandlungen verpflichten zu Schadenersatz. Alle Rechte vorbehalten, insbesondere das Recht, Patent-, Gebrauchsmuster- oder Geschmacksmusteranmeldungen durchzuführen. Hinweis Die Verwendung nur einer Geschlechtsform soll keine geschlechtsspezifische Benachteiligung sein, sondern dient nur der besseren Lesbarkeit und dem besseren Verständnis der Formulierungen.

3 Inhalt Vorwort V Einleitung VII Sicherheits- und Arbeitshinweise VIII Technologiepaket für Elektropneumatik (TP200) X Lernziele der Grundstufe (TP201) XI Zuordnung von Lernzielen und Aufgaben XII Gerätesatz der Grundstufe (TP201) XIII Zuordnung von Geräten und Aufgaben XVII Methodische Hilfen für den Ausbilder XVIII Methodische Struktur der Aufgaben XVIII Bezeichnung der Geräte XIX Inhalte der CD-ROM XIX Gerätesatz der Aufbaustufe (TP202) XXI Lernziele der Aufbaustufe (TP202) XXII Lösungen Aufgabe 1: Prüfen von Getränkekisten 1 Aufgabe 2: Öffnen und Schließen einer Rohrleitung 13 Aufgabe 3: Verschließen von Dosen 23 Aufgabe 4: Abfüllen von Kunststoffgranulat 33 Aufgabe 5: Umlenken von Paketen 41 Aufgabe 6: Ausschieben von Brettern aus einem Schachtmagazin 51 Aufgabe 7: Sortieren von Paketen 61 Aufgabe 8: Schleifen von Holzbrettern 69 Aufgabe 9: Umlenken von Flaschen 77 Aufgabe 10: Stanzen von Montagekeilen 87 Aufgabe 11: Palettieren von Dachziegeln 99 Aufgabe 12: Beheben einer Störung in einer Palettenladestation 107 Festo Didactic GmbH & Co. KG III

4 IV Festo Didactic GmbH & Co. KG

5 Vorwort Das Lernsystem Automatisierung und Technik von Festo Didactic orientiert sich an unterschiedlichen Bildungsvoraussetzungen und beruflichen Anforderungen. Abgeleitet hieraus ergibt sich die Gliederung der Trainingspakete: Grundlagenpakete vermitteln technologieübergreifendes Basiswissen Technologiepakete greifen die wichtigen Themen Steuerungs- und Regelungstechnik auf Funktionspakete erklären die Grundfunktionen automatisierter Systeme Anwendungspakete ermöglichen eine an der betrieblichen Realität ausgerichtete Aus- und Weiterbildung Die Technologiepakete befassen sich mit den Technologien Pneumatik, Elektropneumatik, Speicherprogrammierbare Steuerungen, Automatisieren mit dem Personal Computer, Hydraulik, Elektrohydraulik, Proportionalhydraulik und Anwendungstechnik (Handling). Der modulare Aufbau des Lernsystems ermöglicht Anwendungen, die über die Grenzen der einzelnen Pakete hinausgehen. Beispielsweise sind SPS-Ansteuerungen von pneumatischen, hydraulischen und elektrischen Aktuatoren möglich. Festo Didactic GmbH & Co. KG V

6 Alle Lernpakete besitzen eine identische Struktur: Hardware Teachware Software Seminare Die Hardware setzt sich aus didaktisch aufbereiteten Industriekomponenten und Anlagen zusammen. Die didaktisch-methodische Aufbereitung der Teachware ist auf die Trainings-Hardware abgestimmt. Die Teachware umfasst: Lehrbücher (mit Übungen und Beispielen) Arbeitsbücher (mit praktischen Aufgaben, ergänzenden Hinweisen und Lösungen) Transparentfolien und Videos (zur lebendigen Unterrichtsgestaltung) Das Arbeitsmaterial zum TP 201 bestehen aus einer Aufgabensammlung und einem Arbeitsbuch. Die Aufgabensammlung besteht aus einem Satz gebrauchsfertiger Arbeitsblätter zu jeder der insgesamt 19 Aufgaben. DasArbeitsbuch enthält die Lösungen zu jedem einzelnen Aufgabenblatt, die Aufgabenblätter der Aufgabensammlung und eine CD-ROM. Die Aufgabensammlung kann unabhängig vom Arbeitsbuch erworben werdenund wird als Verbrauchsmaterial eingesetzt. So kann die Aufgabensammlung für die Schüler ohne Aufwand bereitgestellt werden. Datenblätter zu den Hardware-Komponenten werden mit dem Trainingspaket und auf der CD_ROM zur Verfügung gestellt. Die Lehr- und Lernmedien sind in mehreren Sprachen verfügbar. Sie sind für den Einsatz im Unterricht konzipiert, aber auch für ein Selbststudium geeignet. Aus dem Bereich Software werden Computer-Lernprogramme und Programmiersoftware für Speicherprogrammierbare Steuerungen bereitgestellt. Ein umfassendes Seminarangebot zu den Inhalten der Technologiepakete rundet das Angebot in Aus- und Weiterbildung ab. VI Festo Didactic GmbH & Co. KG

7 Einleitung Das vorliegende Arbeitsbuch ist ein Element aus dem Lernsystem Automatisierung und Technik von Festo Didactic GmbH & Co. KG. Das System bildet eine solide Grundlage für eine praxisorientierte Aus- und Weiterbildung. Das Technologiepaket TP200 enthält ausschließlich elektropneumatische Steuerungen. Die Grundstufe TP201 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 TP202 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. Voraussetzung für den Aufbau der Steuerungen ist ein fester Arbeitsplatz ausgestattet mit einer Festo Didactic Profilplatte. Die Profilplatte hat 14 parallele T Nuten im Abstand von je 50 mm. Als Gleichspannungsquelle dient ein kurzschlusssicheres Netzgerät (Eingang: 230 V, 50 Hz, Ausgang: 24 V, max. 5 A). Zur Druckluftversorgung kann ein mobiler, schallgedämpfter Verdichter (230 V, maximal 800 kpa = 8 bar) verwendet werden. 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 TP201 werden die kompletten Steuerungen der 12 Aufgabenstellungen aufgebaut. Die theoretischen Grundlagen für das Verständnis dieser Aufgabensammlung können dem Lehrbuch Elektropneumatik entnommen werden. Des weiteren stehen Datenblätter der einzelnen Geräte (Zylinder, Ventile, Messgeräte usw.) zur Verfügung. Festo Didactic GmbH & Co. KG VII

8 Sicherheits- und Arbeitshinweise Allgemein Die Auszubildenden dürfen nur unter Aufsicht einer Ausbilderin/eines Ausbilders an den Steuerungen arbeiten. Beachten Sie die Angaben der Datenblätter zu den einzelnen Elementen, insbesondere auch alle Hinweise zur Sicherheit! Mechanik Montieren Sie alle Komponenten fest auf die Profilplatte. Grenztaster dürfen nicht frontal betätigt werden. Verletzungsgefahr bei der Fehlersuche! Benutzen Sie zur Betätigung der Grenztaster ein Werkzeug, z. B. einen Schraubendreher. Greifen Sie nur bei Stillstand in den Aufbau. Elektrik Herstellen bzw. Abbauen von elektrischen Verbindungen nur in spannungslosem Zustand! Verwenden Sie für die elektrischen Verbindungen nur Anschlussleitungen mit Sicherheitssteckern. Verwenden Sie nur Kleinspannungen, maximal 24 V DC. Pneumatik 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 abspringende Schläuche! Verwenden Sie kürzest mögliche Schlauchverbindungen. Tragen Sie eine Schutzbrille. 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. VIII Festo Didactic GmbH & Co. KG

9 Die Trägerplatten der Geräte sind mit der Befestigungsvariante A bis D ausgestattet: Variante A, Rastsystem Leichte nicht belastbare Geräte (z.b. Wege-Ventile). Gerät einfach in die Nut der Profilplatte einklipsen. Lösen der Geräte durch Betätigung des blauen Hebels. Variante B, Drehsystem Mittelschwere belastbare Geräte (z.b. Aktuatoren). 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 Elemente werden mit Zylinderschrauben und Hammermuttern befestigt. Variante D, Stecksystem Leichte nicht belastbare Geräte mit Steckbolzen (z.b. Meldeeinrichtung). Sie werden mit Steckadaptern befestigt. Beachten Sie die Angaben in den Datenblättern zu den einzelnen Geräten. Festo Didactic GmbH & Co. KG IX

10 Technologiepaket für Elektropneumatik (TP200) Das Technologiepaket TP200 besteht aus einer Vielzahl von einzelnen Ausbildungsmitteln sowie Seminaren. Gegenstand dieses Paketes sind ausschließlich elektropneumatische Steuerungen. Einzelne Elemente aus dem Technologiepaket TP200 können auch Bestandteil anderer Pakete sein. Wichtige Elemente des TP200 Fester Arbeitsplatz mit Festo Didactic Profilplatte Verdichter (230 V, 0,55 kw, maximal 800 kpa = 8 bar) Gerätesätze oder Einzelkomponenten Optionale Lernmittel Praxismodelle Komplette Laboreinrichtungen Ausbildungsunterlagen Lehrbücher Arbeitsbücher Optionale Teachware Grundstufe TP201 Grundlagen der pneumatischen Steuerungstechnik Wartung pneumatischer Geräte und Anlagen Grundstufe TP201 Aufbaustufe TP202 Transparentfoliensätze und Tageslichtprojektor Haftbildzeichen, Zeichenschablone WBT Elektropneumatik, WBT Pneumatik WBTs Elektrik 1 + 2, WBTs Elektronik Schnittmodellsatz mit Aufbewahrungskoffer Simulationssoftware FluidSIM Pneumatik Seminare P100 P111 P121 P-OP P-NEU IW-PEP P-AL P-AZUBI Basiswissen Pneumatik für Maschinenbediener Grundlagen der Pneumatik und der Elektropneumatik Instandhaltung und Fehlersuche an pneumatischen und elektropneumatischen Anlagen Der Verschwendung auf der Spur wirtschaftlicher Einsatz der Pneumatik Pneumatik Auffrischung und Aktualisierung Instandhaltung und Wartung in der Steuerungstechnik pneumatische und elektropneumatische Steuerungen Pneumatik für die berufliche Ausbildung Pneumatik und Elektropneumatik für Auszubildende Veranstaltungsorte, Termine und Preise entnehmen Sie bitte dem aktuellen Seminarplaner. 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. X Festo Didactic GmbH & Co. KG

11 Lernziele der Grundstufe (TP201) Sie kennen den Aufbau und die Funktionsweise eines einfachwirkenden Zylinders. Sie kennen den Aufbau und die Funktionsweise eines doppeltwirkenden Zylinders. Sie können Kolbenkräfte nach vorgegebenen Werten berechnen. Sie kennen den Aufbau und die Funktionsweise eines 3/2-Wege-Magnetventils. Sie kennen den Aufbau und die Funktionsweise eines Magnet-Impulsventils. 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 können elektrische Kennwerte berechnen. 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 Funktionsweise 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 GmbH & Co. KG XI

12 Zuordnung von Lernzielen und Aufgaben Lernziele Aufgabe Sie kennen den Aufbau und die Funktionsweise eines einfachwirkenden Zylinders. Sie kennen den Aufbau und die Funktionsweise eines doppeltwirkenden Zylinders. Sie können Kolbenkräfte nach vorgegebenen Werten berechnen. Sie kennen den Aufbau und die Funktionsweise eines 3/2-Wege-Magnetventils. Sie kennen den Aufbau und die Funktionsweise eines Magnet-Impulsventils. 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 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 Funktionsweise 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. XII Festo Didactic GmbH & Co. KG

13 Gerätesatz der Grundstufe (TP201) 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 (TP201) Benennung Bestell-Nr. Menge 2 x 3/2-Wege-Magnetventil, in Ruhestellung gesperrt /2-Wege-Magnet-Impulsventil /2-Wege-Magnetventil Blindstopfen Doppeltwirkender Zylinder Drossel-Rückschlagventil Drucksensor Einfachwirkender Zylinder Einschaltventil mit Filterregelventil Grenztaster, elektrisch, Betätigung von links Grenztaster, elektrisch, Betätigung von rechts Kunststoffschlauch 4 x 0,75, 10 m Näherungsschalter, elektronisch Näherungsschalter, optisch Relais, 3-fach Signaleingabe, elektrisch Steckhülse T-Steckverbinder Verteilerblock Festo Didactic GmbH & Co. KG XIII

14 Symbole des Gerätesatzes Benennung Symbol Relais, 3-fach A A2 A A A A Signaleingabe, elektrisch /2-Wege-Magnetventil, in Ruhestellung gesperrt M M1 XIV Festo Didactic GmbH & Co. KG

15 Benennung Symbol 5/2-Wege-Magnetventil 5/2-Wege-Magnet-Impulsventil Näherungsschalter, elektronisch Drucksensor p Näherungsschalter, optisch Grenztaster, elektrisch Drossel-Rückschlagventil 1 2 Festo Didactic GmbH & Co. KG XV

16 Benennung Symbol Einfachwirkender Zylinder Doppeltwirkender Zylinder Einschaltventil mit Filterregelventil Verteilerblock Anschlusselemente XVI Festo Didactic GmbH & Co. KG

17 Zuordnung von Geräten und Aufgaben Aufgabe Geräte Zylinder, einfachwirkend Zylinder, doppeltwirkend Drossel-Rückschlagventil /2-Wege-Magnetventil, RS geschlossen 1 (1) 1 1 5/2-Wege-Magnetventil /2-Wege-Magnet-Impulsventil Drucksensor 1 Grenztaster, elektrisch 1 2 Näherungsschalter, Schließer Näherungsschalter, optisch 1 1 Taster, elektrisch, Schließer Taster, elektrisch, Öffner 1 1 Relais Verteilerblock Einschaltventil mit Filterregelventil Netzgerät 24 V DC /2-Wege-Magnetventil Festo Didactic GmbH & Co. KG XVII

18 Methodische Hilfen für den 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. Elemente des Gerätesatzes Aufgabensammlung und Gerätesatz sind aufeinander abgestimmt. Für alle Aufgaben benötigen Sie nur Elemente eines Gerätesatzes der Grundstufe TP201. Jede Aufgabe der Grundstufe kann auf einer Profilplatte aufgebaut werden. Jede Aufgabe der Grundstufe kann auf einer Profilplatte aufgebaut werden. Methodische Struktur der Aufgaben Alle 12 Aufgaben im Teil A haben den gleichen methodischen Aufbau. Die Aufgaben sind gegliedert in: Titel Lernziele Problemstellung Lageplan Randbedingungen Projektauftrag Arbeitsblätter Das Lehrerhandbuch enthält die Lösung zu jedem Aufgabenblatt aller 12 Aufgaben. XVIII Festo Didactic GmbH & Co. KG

19 Bezeichnung der Geräte Die Bezeichnung der Elemente erfolgt in den Schaltplänen nach Norm DIN ISO Alle Bauteile eines Schaltkreises besitzen dieselbe Hauptkennziffer. In Abhängigkeit des Bauteiles werden Buchstaben vergeben. Mehrere Bauteile innerhalb eines Schaltkreises werden durchnummeriert. Druckstränge erhalten die Bezeichnung P und werden getrennt durchnummeriert. Antriebe: 1A1, 2A1, 2A2,... Ventile: 1V1, 1V2, 1V3, 2V1, 2V2, 3V1,... Sensoren: 1B1, 1B2,... Signaleingabe: 1S1, 1S2,... Zubehör: 0Z1, 0Z2, 1Z1,... Druckstränge: P1, P2,... Inhalte der CD-ROM Die mitgelieferte CD-ROM stellt Ihnen zusätzliche Medien zur Verfügung. Die Inhalte der Teile A Aufgaben und C Lösungen sind als pdf-dateien gespeichert. Die CD-ROM hat folgende Struktur: Bedienungsanleitungen Datenblätter Demo Festo Katalog FluidSIM Schaltpläne Industrielle Anwendungen Präsentationen Produktinformationen Videos Bedienungsanleitungen Bedienungsanleitungen für verschiedene Geräte des Technologiepakets stehen zur Verfügung. Diese Anleitungen helfen bei Einsatz und Inbetriebnahme der Geräte. Datenblätter Die Datenblätter der Geräte des Technologiepakets stehen als pdf-dateien zur Verfügung. Demo Eine Demo-Version des Softwarepakets FluidSIM Pneumatik ist auf der CD-ROM gespeichert. Schon diese Version eignet sich zum Testen entwickelter Steuerungen. Festo Didactic GmbH & Co. KG XIX

20 Festo Katalog Für ausgesuchte Geräte erhalten Sie Seiten aus dem Festo AG & Co. KG Katalog. Die Darstellung und Beschreibung der Geräte in dieser Form soll zeigen, wie diese Geräte in einem industriellen Katalog dargestellt sind. Zusätzlich finden sich hier ergänzende Informationen zu den Geräten. FluidSIM Schaltpläne Für alle 12 Aufgaben des Technologiepakets sind die FluidSIM Schaltpläne in diesem Verzeichnis hinterlegt. Industrielle Anwendungen Fotos und Grafiken industrieller Anwendungen werden bereitgestellt. Hiermit können eigene Aufgabenstellungen illustriert werden. Auch Projektpräsentationen können durch den Einsatz dieser Abbildungen ergänzt werden. Präsentationen Kurzpräsentationen für Geräte des Technologiepakets sind in diesem Verzeichnis gespeichert. Diese Präsentationen können z.b. bei der Erstellung von Projektpräsentationen verwendet werden. Produktinformationen In diesem Verzeichnis stehen Ihnen die Produkt Informationen und Datenblätter der Festo AG & Co. KG für die Geräte des Technologiepakets zur Verfügung. Es soll verdeutlicht werden, welche Informationen und Daten für eine industrielle Komponente bereitgestellt werden. Videos Einige Videos industrieller Anwendungen runden die Medien zum Technologiepaket ab. In kurzen Sequenzen werden Anwendungen in realer Umgebung dargestellt. XX Festo Didactic GmbH & Co. KG

21 Gerätesatz der Aufbaustufe (TP202) Dieser Gerätesatz der Aufbaustufe ist für die Weiterbildung in elektropneumatischer Steuerungstechnik zusammengestellt. Die beiden Gerätesätze (TP201 und TP202) enthalten Elemente, die für die Erarbeitung der vorgegebenen Lernziele erforderlich sind und können mit anderen Gerätesätzen des Lernsystems Automatisierung und Technik beliebig erweitert werden. Gerätesatz der Aufbaustufe (TP202 Bestell-Nr.: ) Menge Benennung. Bestell-Nr 2 Relais, 3-fach Signaleingabe, elektrisch Zeitrelais, 2-fach Vorwahlzähler, elektrisch Näherungsschalter, induktiv Näherungsschalter, kapazitiv NOT-AUS Taster Ventilinsel mit 4 Ventilscheiben (MMJJ) Rückschlagventil, entsperrbar Festo Didactic GmbH & Co. KG XXI

22 Lernziele der Aufbaustufe (TP202) Aufbau und Einsatz von Ventilinseln beschreiben Lösen von Ablaufsteuerungen mit Signalüberschneidung Lösung nach der Gruppenmethode Lösen von Ablaufsteuerungen mit Signalüberschneidung Lösung mit Schrittkette mit federrückgestellten Ventilen Lösen von Ablaufsteuerungen mit Signalüberschneidung Lösung mit Schrittkette mit Impulsventilen (mit Kontrollschritt) Betriebsarten (Einzel-, Dauerzyklus,...) beschreiben und aufbauen können Funktion und Einsatz eines Vorwahlzähler beschreiben NOT-AUS Funktion mit federrückgestellten Ventilen erklären und realisieren Spezieller NOT-AUS Bedingungen realisieren: Aktoren müssen bei NOT-AUS stehen bleiben Funktion und Einsatz eines 5/3-Wege Magnetventils erklären Betriebsart Richten beschreiben und aufbauen Fehlersuche in komplexen elektropneumatischen Schaltungen durchführen XXII Festo Didactic GmbH & Co. KG

23 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 Tasters vom Rollenband geschoben. Entwickeln Sie eine Steuerung, mit der dieser Prozess durchgeführt werden kann. Lageplan Prüfvorrichtung für Getränkekisten Festo Didactic GmbH & Co. KG

24 Aufgabe 1: Prüfen von Getränkekisten Randbedingungen Es soll ein einfachwirkender Zylinder eingesetzt werden. Die Steuerung des Zylinders soll durch einen Drucktaster ausgeführt werden. Bei Energieausfall soll die Kolbenstange des Zylinders in die hintere Endlage einfahren. Steuerungsablauf 1. Durch Drücken eines Drucktasters schiebt die Kolbenstange eines einfachwirkenden Zylinders die Getränkekiste von der Transportbahn. 2. Nach Loslassen des Drucktasters fährt die Kolbenstange in die hintere Endlage zurück. Projektauftrag 1. Beantworten Sie die Fragen bzw. lösen Sie die Aufgaben zu den Grundlagen der angeführten Lerninhalte. 2. Zeichnen Sie den pneumatischen und den elektrischen Schaltplan. 3. Erstellen Sie eine Geräteliste. 4. Führen Sie den pneumatischen und elektrischen Schaltungsaufbau durch. 5. Überprüfen Sie den Schaltungsablauf. 2 Festo Didactic GmbH & Co. KG

25 Aufgabe 1: Prüfen von Getränkekisten Funktion pneumatischer Arbeitselemente Pneumatische Arbeitselemente lassen sich in zwei Gruppen unterteilen: Arbeitselemente mit geradliniger Bewegung Arbeitselemente mit Rotationsbewegung Beschreiben Sie die abgebildeten Arbeitselemente und ihre Funktion. Symbol Funktion Einfachwirkenden 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 wird der Kolben durch eine Rückstellfeder im Kolbenraum in die vordere Endlage gebracht (2 Arbeitspositionen). Einfachwirkender Zylinder, Rückstellfeder im Kolbenraum, Vorhub durch Druckluft, Rückhub durch Rückstellfeder Funktion Die Kolbenstange des einfachwirkenden Zylinders wird durch Zuschalten der Druckluft in die vordere Endlage gebracht. Nach Abschalten der Druckluft wird der Kolben durch eine Rückstellfeder in die hintere Endlage gebracht (2 Arbeitspositionen). Pneumatischer Schwenkantrieb (Rotierender Antrieb), mit begrenztem Schwenkbereich Funktion Dieser Schwenkzylinder ist doppeltwirkend und wird durch wechselseitiges Zuschalten der Druckluft umgesteuert (2 Arbeitspositionen). Festo Didactic GmbH & Co. KG

26 Aufgabe 1: Prüfen von Getränkekisten Symbole von Magnetventilen vervollständigen Vervollständigen Sie die einzelnen Symbole mit Hilfe der Beschreibungen der entsprechenden Komponenten. Beschreibung Symbol Direkt gesteuertes 3/2- Wege-Magnetventil, in Ruhestellung geöffnet, mit Handhilfsbetätigung, federrückgestellt 10 1M Vorgesteuertes 3/2- Wege-Magnetventil, in Ruhestellung gesperrt, mit Handhilfsbetätigung, federrückgestellt 12 1M Festo Didactic GmbH & Co. KG

27 Aufgabe 1: Prüfen von Getränkekisten Ruhestellungen von Wegeventilen 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. Der unten dargestellte einfachwirkende Zylinder, wird von einem elektrisch betätigten 3/2-Wege- Magnetventil gesteuert. Beschreiben Sie die Auswirkungen, die sich durch die unterschiedlichen Ruhestellungen auf den Bewegungsablauf des dargestellten Zylinders ergeben: 3/2-Wege-Magnetventil, Ruhestellung gesperrt Das eingesetzte Magnetventil wird durch Anlegen von Spannung an die Magnetspule umgesteuert; der Durchfluss von Druckluftanschluss 1 nach Arbeitanschluss 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 die Zylinderkammer über den Abluftanschluss 3 des Wegeventils entlüftet. Die Kolbenstange ist eingefahren. Wird die Magnetspule von Strom durchflossen, schaltet das Wegeventil, und die Zylinderkammer wird belüftet. Die Kolbenstange fährt aus. Wird die Magnetspule stromlos, schaltet das Ventil zurück. Die Zylinderkammer wird entlüftet, und die Kolbenstange fährt ein. Somit ist der Bewegungsablauf: 1A1+ 1A1-3/2-Wege-Magnetventil, Ruhestellung geöffnet Das eingesetzte Magnetventil wird durch Anlegen von Spannung an die Magnetspule umgesteuert; Anschluss 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 Arbeitanschluss 2 wird freigegeben. Ist die Magnetspule des Wegeventils stromlos, wird die Zylinderkammer über das Wegeventil belüftet. Die Kolbenstange ist ausgefahren. Wird die Magnetspule von Strom durchflossen, schaltet das Wegeventil, und die Zylinderkammer wird über den Abluftanschluss 3 des Wegeventils entlüftet. Die Kolbenstange fährt ein. Wird die Magnetspule stromlos, schaltet das Ventil zurück. Die Zylinderkammer wird belüftet, und die Kolbenstange fährt aus. Somit ist der Bewegungsablauf: 1A1-1A1+ Festo Didactic GmbH & Co. KG

28 Aufgabe 1: Prüfen von Getränkekisten Direkte und indirekte Ansteuerung Ein elektrisch betätigtes Magnetventil kann direkt bzw. indirekt angesteuert (betätigt) werden. Beschreiben Sie den Unterschied anhand folgender Anwendung: elektrische Ansteuerung eines federrückgestellten 3/2-Wege-Magnetventils mit einem Tastschalter. Direkte Ansteuerung Wird der Drucktaster betätigt, fließt Strom durch die Magnetspule des Ventils. Der Elektromagnet zieht an, das Ventil schaltet in die betätigte Stellung. Loslassen des Drucktasters führt zur Unterbrechung des Stromflusses. Der Elektromagnet fällt ab, das Wegeventil schaltet in die Grundstellung, Indirekte Ansteuerung Wird ein Drucktaster betätigt, fließt bei der indirekten Steuerung Strom durch eine Relaisspule. Der Kontakt des Relais schließt, und das Ventil 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 Ventil schaltet in die Grundstellung. Die aufwendigere, indirekte Ansteuerung wird immer dann eingesetzt, wenn Steuerstromkreis und Hauptstromkreis mit unterschiedlichen Spannungen arbeiten, der Strom durch die Spule des Wegeventils den für den Drucktaster zulässigen Strom übersteigt, mit einem Drucktaster oder mit einem Druckschalter mehrere Ventile geschaltet werden, oder umfangreiche Verknüpfungen zwischen den Signalen der verschiedenen Drucktaster erforderlich sind. 6 Festo Didactic GmbH & Co. KG

29 Aufgabe 1: Prüfen von Getränkekisten Bauart und Funktion elektrischer Schalter Schalter werden prinzipiell in die Bauarten Taster und Stellschalter eingeteilt und üben die Funktion eines Öffners, Schließers bzw. eines Wechslers aus. Beschreiben Sie Bauart und Funktion der abgebildeten Schalter. Symbol Bauart / Funktion Bauart: Tastschalter mit Schließerfunktion 3 4 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 durch Federkraft geschlossen. Bei Betätigen des Stellschalters wird der Stromkreis unterbrochen, erneute Betätigung schließt den Stromkreis wieder. Bauart: Tastschalter mit Wechslerfunktion 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. Festo Didactic GmbH & Co. KG

30 Aufgabe 1: Prüfen von Getränkekisten Funktionsweise unterschiedlicher Ventiltypen Elektrisch betätigte Wegeventile werden mit Hilfe von 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. Ventiltyp Federrückgestelltes Magnetventil Magnet-Impulsventil Funktionsweise 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 Feder in die Ruhestellung. Dadurch können gefährliche Maschinenbewegungen ausgelöst werden. Zum Beispiel fährt die Kolbenstange eines Pneumatikzylinders in Grundstellung und löst die Fixierung eines Werkstückes. 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 sämtliche 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. 8 Festo Didactic GmbH & Co. KG

31 Aufgabe 1: Prüfen von Getränkekisten Anschlussbezeichnungen von Ventilen Um eine falsche Verschlauchung von Wegeventilen zu vermeiden, werden die Ventilanschlüsse (Arbeits- und Steuerleitungen) sowohl am Ventil selbst als auch im Schaltplan nach ISO gekennzeichnet. Beschreiben Sie Bedeutung bzw. Funktion nachstehender Anschlussbezeichnungen. Anschlussbezeichnung Bedeutung bzw. Funktion 3 Abluftanschluss Steuerleitung, bei vorgesteuerten oder druckluftbetätigten Wegeventilen Funktion bei Betätigung: Verbindung des Druckluftanschlusses 1 und des Arbeitanschlusses 2 Steuerleitung, bei vorgesteuerten oder druckluftbetätigten Wegeventilen Funktion bei Betätigung: Sperren des Druckluftanschlusses 1 Festo Didactic GmbH & Co. KG

32 Aufgabe 1: Prüfen von Getränkekisten Schaltpläne vervollständigen Ergänzen Sie den pneumatischen und den elektrischen Schaltplan für die Sortiervorrichtung. Ergänzen Sie den elektrischen Schaltplan für die Sortiervorrichtung und tragen Sie die Schaltzeichenbezeichnungen ein. 1A1 +24 V 1 1V2 2 S V1 2 1M M1 0 V Pneumatischer Schaltplan Elektrischer Schaltplan 10 Festo Didactic GmbH & Co. KG

33 Aufgabe 1: Prüfen von Getränkekisten Erstellen der Geräteliste Zu einer vollständigen Projektdokumentation gehört neben dem Schaltplan auch eine Geräteliste. Erstellen Sie die Geräteliste, indem Sie die benötigten Geräte in die unten stehende Tabelle eintragen. Menge Benennung 1 Zylinder, einfachwirkend 1 Drossel-Rückschlagventil 1 3/2-Wege Magnetventil, in Ruhestellung geschlossen 1 Taster (Schließer) 1 Verteilerblock 1 Einschaltventil mit Filterregelventil 1 Druckluftquelle 1 Netzgerät 24 V DC Geräteliste Festo Didactic GmbH & Co. KG

34 Aufgabe 1: Prüfen von Getränkekisten 12 Festo Didactic GmbH & Co. KG