Automatisierungstechnik

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1 Bibliothek des technischen Wissens Automatisierungstechnik mit Informatik und Telekommunikation Grundlagen, Komponenten und Systeme 8., verbesserte Auflage mit Virtualisierung, Simulation und Programmierung von Steuerungen, Regelungen und Robotern über den Internet-Online-Support Bearbeitet von Lehrern und Ingenieuren (s. Rückseite) Lektorat: Prof. Dr.-Ing. Dietmar Schmid, Essingen VERLAG EUROPA-LEHRMITTEL Nourney, Vollmer GmbH & Co. KG Düsselberger Straße Haan-Gruiten Europa-Nr.: 558

2 2 Die Autoren des Buches Albrecht Baumann Dipl.-Ing. (FH), Oberstudiendirektor Künzelsau Jürgen Baur Dipl.-Ing. (FH), wiss. Lehrer Aalen Hans Kaufmann Dipl.-Ing. (FH), Studiendirektor Aalen Alexander Pflug Dipl.-Ing., Studienrat Schwäbisch Gmünd Dietmar Schmid Dr.-Ing., Professor Essingen Peter Strobel Dipl.-Ing. (FH), Geschäftsführer Aalen Lektorat und Leitung des Arbeitskreises: Prof. Dr.-Ing. Dietmar Schmid, Essingen Bildbearbeitung: Zeichenbüro des Verlags Europa-Lehrmittel, Ostfildern Das vorliegende Buch wurde auf der Grundlage der neuen amtlichen Rechtschreibregeln erstellt. 8., verbesserte Auflage 29 Druck Alle Drucke derselben Auflage sind parallel einsetzbar, da sie bis auf die Behebung von Druckfehlern untereinander unverändert sind. ISBN Diesem Buch wurden die neuesten Ausgaben der DIN-Blätter und der VDE-Bestimmungen zugrunde gelegt. Verbindlich sind jedoch nur die DIN-Blätter und VDE-Bestimmungen selbst. Die DIN-Blätter können von der Beuth-Verlag GmbH, Burggrafenstraße 6, 787 Berlin, und Kamekestraße 2 8, 5672 Köln, bezogen werden. Die VDE-Bestimmungen sind bei der VDE-Verlag GmbH, Bismarckstraße 33, 625 Berlin, erhältlich. Alle Rechte vorbehalten. Das Werk ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung außerhalb der gesetzlich geregelten Fälle muß vom Verlag schriftlich genehmigt werden. 29 by Verlag Europa-Lehrmittel, Nourney, Vollmer GmbH & Co. KG, 4278 Haan-Gruiten 2 by Umschlaggestaltung: Braunwerbeagentur, Radevormwald & Grafik u. Sound, 5679 Köln, unter Verwendung von Fotos des Lektors. Satz: Druck: rkt, Leichlingen Media-Print Informationstechnologie GmbH, 33 Paderborn

3 3 Vorwort zur 8. Auflage Die Automatisierungstechnik, eingebettet in die Informatik und Kommunikationstechnik oder auch Telematik, ist der Motor unserer heutigen modernen Gesellschaft. Vorgänge können aus der Ferne gesteuert und beobachtet werden. Die Komponenten dazu sind mechanische, elektrische, elektronische und optische Elemente der Steuerungstechnik, der Antriebstechnik, der Sensortechnik und der Kommunikationstechnik. Hinzu kommen Software-Bausteine und die Anwendung von Programmsystemen, wie z. B. LabVIEW sowie das Programmieren z. B. in C++, Java oder VBA. Dieses Lehrbuch gibt zunächst eine Einführung in die modernen Geschäftsprozesse des Produkt-Daten- Managements (PDM) und führt den Nutzer in ein ganzheitliches Denken ein: Von den Komponenten über die Methoden zu den Systemen. Zu den Komponenten der Automatisierungstechnik gehören einerseits die mechanische, elektrische, elektronische und optische Hardware und andererseits die Software. Mit diesem Buch werden die technisch-physikalischen Grundlagen der Steuerungs- und Regelungstechnik vermittelt. Es werden Hard- und Softwarekomponenten der Automatisierung behandelt und es folgt die Einordnung in die moderne Systemwelt der Produktion und der Kommunikation. Die Hauptabschnitte sind: Produkt-Daten-Management und Einführung in die Automatisierung; Grundlagen der Automatisierung mit Steuerungstechnik und Regelungstechnik; SPS-Technik; Pneumatische, hydraulische und elektrische Aktoren; Sensortechnik; Computergesteuerte Maschinen: CNC-Werkzeugmaschinen, Koordinaten-Messanlagen, Rapid-Prototyping-Anlagen, Roboter; Montage und Demontage, VE-Systeme; Qualitätsüberwachung und Prozesslenkung; Informationstechnik, Kommunikationstechnik und Telematik. Das vorliegende Buch vermittelt den Lehrstoff, wie er im Bereich der Automatisierungstechnik und Mechatronik in den Fachschulen für Technik gefordert wird, aber auch wie er notwendig ist im Bereich der beruflichen Weiterbildung. Für Studenten der Hochschulen dient dieses Buch als eine leicht lesbare Einführung. Über 2, meist mehrfarbige Bilder oder Tabellen erleichtern das Begreifen der komplexen Zusammenhänge. Eine Vielzahl von Übungen und Beispielen fördert das selbstständige Einarbeiten in die Automatisierungstechnik und erleichtert die Gruppenarbeit bei der gemeinsamen Problemlösung. Wiederholungsfragen am Ende einzelner Abschnitte ermöglichen die Selbstkontrolle und dienen der Vertiefung. Die 8. Auflage wurde an vielen einzelnen Stellen verbessert, u. a. in den Abschnitten SPS, Antriebstechnik, CNC und IT. Erweitert wurde die Darstellung von Ablaufsteuerungen mit GRAFCET. So findet der Leser eine umfassende Einführung. Mit dem Internet-Online-Support unter werden den Lehrenden und Lernenden eine Vielzahl von Softwaretools mit Übungen, Simulationen und animierbaren Objekten zur Verfügung gestellt. Damit gelingt es Bewegungs- und Steuerungsvorgänge lebendig werden zu lassen. Es können Teilprozesse oder vollständige Anlagen virtuell dargestellt und beobachtet werden. Auch ist es zum Teil möglich, die virtuellen Vorgänge in realen Anlagen laufen zu lassen. Lernende können damit in sehr kreativer Weise Wissen und Erfahrungen schöpfen. Herbst 29 Die Autoren

4 4 Inhaltsverzeichnis Grundlagen der Automatisierungstechnik 9. Einführung Steuerungstechnik Steuerungsarten Programmsteuerungen Elektrische Bauelemente Schutzmaßnahmen, Schutzarten und Gefahren Grundschaltungen elektrischer Kontaktsteuerungen Sicherheitsschaltungen Integrierte Schaltkreise (IC) und Grundverknüpfungen Schaltalgebra Kombinatorische Steuerungen Sequentielle Steuerungen GRAFCET Sequentielle Steuerungen mit Flip-Flop Zustandsfolgediagramm (Graph) Digitale Speicher Mechanische Speicher Optische Datenspeicher Barcodes D-Codes Elektronische Speicher Magnetomotorische Speicher Speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) Aufbau und Funktionsweise Systemaufbau Programmierung Programmabarbeitung, Organisationsbausteine Adressierung und Datentypen Grundverknüpfungen Speicher (Merker) Flankenauswertung Zähloperationen Programmieren von Zeiten Digitale Grundoperationen Analogwertverarbeitung Funktionen (FC) und Funktionsbausteine (FB) Datenbautsteine Ablaufsteuerungen Betriebsarten Bedienen und Beobachten von Prozessen Simulieren von SPS-Programmen IEC Zuverlässigkeit und Sicherheit Grundlagen der Analogsignalverarbeitung Operationsverstärker (OP) Grundschaltungen Analog-Digital-Umsetzer und Digital-Analog-Umsetzer Regelungstechnik Begriffe Regelungsarten Regelkreisglieder Proportionalglied ohne Verzögerung (P-Glied) Proportionalglied mit Verzögerung. Ordnung (PT -Glied) Proportionalglied mit Verzögerung 2. Ordnung (PT 2 -Glied) und Schwingungsglied Integralglied (I-Glied) Differenzierglied (D-Glied) Totzeitglied (T t -Glied) Zusammenwirken mehrerer Regelkreisglieder Regler und Regelkreise Schaltende Regler Analoge Regler Digitale Regler (Software-Regler) Regelung von P-Strecken Regelung von I-Strecken Einstellen eines Reglers Aktoren und ihre Ansteuerung 3 2. Pneumatische Aktoren Einführung Komponenten der Pneumatik Wartungsgeräte Aktoren Ventile Signalgeber und Signalwandler Pneumatische Steuerungen Schaltplanaufbau Pneumatische Verknüpfungssteuerungen Pneumatische Ablaufsteuerungen Elektrische Ansteuerung von Aktoren

5 Inhaltsverzeichnis Beispiele für Ablaufsteuerungen Randbedingungen für Ablaufsteuerungen Elektropneumatische Taktstufensteuerung Rundtisch mit pneumatischem Prägezylinder Hydraulische Aktoren Allgemeines Physikalische Grundlagen Hydrostatik Hydrodynamik Hydraulikflüssigkeiten Aufbau hydraulischer Steuerungen Hydraulikpumpen Hydraulikspeicher Antriebselemente Hydraulikventile Druckventile Wegeventile Sperrventile Stromventile Stetigventile Proportionaltechnik Servoventile Elektrische Aktoren Rechnerische Grundlagen Gleichstromantriebe ( DC-Antriebe) Elektromagnete und Kupplungen Netzbetriebene Drehstrommotoren (AC-Motoren) Drehstromsynchronantrieb mit Drehzahlregelung (AC-Antrieb) Drehstromasynchronantrieb mit felderorientierter Kommutierung Elektrische Linearantriebe Schrittmotorantriebe Piezoaktoren Magnetostriktive Aktoren Memory-Metall-Aktoren CNC-Achsantriebssysteme Struktur Art der Wegmessung Antriebsarten Mechanische Übertragungsglieder Lageregelung SERCOS-Interface Sensoren Allgemeines zur Sensortechnik Sensoren für Wege, Winkel und Abstände Sensorsignalerzeugung durch Widerstandsänderung Sensorsignale durch magnetische Kopplung Sensorsignale mittels magnetischer und elektrischer Felder Sensoren zur Füllstandsmessung Optische Sensoren Sensorsignale durch Laufzeitmessung Näherungsempfindliche Schalter (binäre Sensoren) Digitale Weg- und Winkelmessung Inkrementale Weg- und Winkelmessung Absolute Weg- und Winkelmessung Zyklisch analoge Weg- und Winkelmessung Geschwindigkeitssensoren Sensoren für Dehnungen, Kräfte, Drehmomente und Drücke Beschleunigungssensoren Temperatursensoren Sensoren für elektrische Größen (Messumformer) Störungen in Sensorleitungen Computergesteuerte Maschinen CNC-Werkzeugmaschinen Der Produktionsprozess NC-Achsen und deren Steuerung CNC-Programmierung DIN-Programmierung Werkstattorientiertes Produzieren Interpolation Leistungsfähigkeit Offene CNC-Steuerung Rapid Prototyping (RP) Allgemeines und Anwendung Verfahren des RP Die Informationskette und die Prozesskette

6 6 Inhaltsverzeichnis 4.3 Messen und Prüfen Koordinatenmessgeräte Aufbau und Wirkungsweise Bauarten Messsysteme Tastsysteme Zusatzausstattungen Steuerungen und Antriebe Messwertauswertung Tastelementkalibrierung Durchführung eines Messauftrags Optische Formerfassung Röntgen-Computer-Tomographie (CT) Robotertechnik Einführung Einteilung Kinematischer Aufbau Greifer Roboterprogrammierung Koordinatensysteme Die Bewegungserzeugung Koordinatentransformation Interpolation und Betriebsarten Schleppabstand und Bahngeschwindigkeit Sensorführung von Robotern Schutzmaßnahmen Montage und Demontage Grundlagen Der Materialfluss Maschinelle Montage Montageorganisation Schnittstellen IGES, VDAIS JT VDAFS DXF STEP STL Virtual Environments (VE) Stereokopisches Sehen Cave und Immersion Szenensteuerung und Tracking Mixed Reality und Augmented Reality Qualitätsüberwachung und Prozesslenkung Einführung Statistische Qualitätsüberwachung Prüfdaten Normalverteilung Wahrscheinlichkeitsnetz Auswertung einer Stichprobe Qualitätsregelkarten Maschinen- und Prozessfähigkeit Betriebsdatenerfassung (BDE) Codeleser Mobile Datenspeicher Chipkarten, Chipmünzen, RFIDs Funkterminals Informationstechnik Programmierung Programmiersprachen Software Engineering Qualität der Software Sicherung gegen unberechtigte Nutzung Betriebssystem Windows Objektorientierte Programmierung (OOP) Algorithmen Strukturierte Programmierung Rechnerinterne Datendarstellung Progammaufbau und Progammkomponenten Strukturierte Anweisungen Strukturierung mit Funktionen Fallbeispiel: Steuerkurve Externe Speicher Serielle Datenübertragung Grafische Programmierung Steuern mit dem Computer Aufbau der Systeme Die Schnittstellenkarte Verknüpfungssteuerung ohne Speicher Verknüpfungssteuerung mit Speicher Analogwerte einlesen Ansteuerung über OPC-Server Regelung mit PC und SPS Hardware und Software Grafische Ausgabe Regelkreisglieder Proportionalglied ohne Verzögerung (P-Glied) Integralglied (Û-Glied) Totzeitglied (T t -Glied)

7 Inhaltsverzeichnis Proportionalglied mit Verzögerung. Ordnung (PT -Glied) Proportionalglied mit Verzögerung 2. Ordnung (PT 2 -Glied) und Schwingungsglied Regelkreise P-Regelung und PT -Strecke P-Regelung und PT -Strecke (SPS-Simulation) I-Regelung und PT -Strecke Drehzahlregelung mit PI-Regler Optimierung der Reglerparameter P-Regler und PT -I-Strecke (Lageregelung) Lageregelung mit Totzeit Geschwindigkeitsvorsteuerung Fuzzy-Logic Grundlagen der Fuzzy- Technologie Fuzzy-Regelung einer Bandsägemaschine Programmiersprache Java Einführung Erstellen einer einfachen Applikation HTML (Hyper Text Markup Language Erstellen von Grafiken Animationen Multithreading Java-Script Visual Basic für Excel Aufbau eines VBA-Programms Aufruf von VBA Erstellen von Funktionen Variable und Zugriff auf Zellen Projekt: SPC-Maschinenregelung Erstellen eines Formulars als Unterprogramm Kommunikation: Excel mit S Relationale Datenbanken Datenbankobjekte Entwerfen einer Datenbank Bildverarbeitung Grauwertbildverarbeitung Binärbildverarbeitung Farbbildverarbeitung und Farbbildcodierung Kommunikationstechnik ISDN ADSL/DSL und PLC ADSL/DSL PLC Internet und Intranet Telematik Lokale Kommunikationstechnik Ethernet-LAN Einführung Peer-to-peer-Netzwerke Client-Server-Netzwerke Aufbau eines Peer-to-peer-Netzwerks mit zwei PCs Erweiterung zu einem Client-Server-Netzwerk Feldbus-Systeme CAN-Bus PROFIBUS, PROFIBUS-DP Aktor-Sensor-Interface (AS-I) Interbus- S Schnittstellen Serielle Schnittstelle V Serielle Schnittstelle RS Fachwörterbuch: Deutsch Englisch, Sachwortverzeichnis Professional Dictionary: English German, Index Quellenverzeichnis Der, diesem Werk zugehörende, Online-Dienst liefert Softwarebausteine zur Erweiterung der Arbeits- und Übungsmöglichkeiten. Er ersetzt nicht das vorhergehende gründliche Durcharbeiten des jeweiligen Stoffgebietes mit diesem Buch. Erfahrung im Umgang mit dem Internet und Erfahrung in der Nutzung spezifischer Software, wie z. B. LabVIEW oder C++ wird vorausgesetzt. Auch muss solche Software lizenziert vorhanden sein. Der angegebene kostenlose Online-Dienst steht nur für die Laufzeit dieser Auflage zur Verfügung. Der Leser möge daher alsbald nach Erwerb des vorliegenden Buches die für ihn wichtigen Softwarebausteine laden und speichern.

8 Automaten und Roboter Automaten für schwere Arbeit, für Spiele, für Expeditionen, für den Weltraum, zum Denken und zum Fühlen die Visionen sind seit Menschheitsgedenken vielfältig. Waren es zunächst mechanische Automaten für Kultstätten (Seite 9), so bekamen in der Neuzeit die Geräte auch oft ein menschliches Antlitz, z. B. in Form von Spielautomaten. Mit dem Schauspiel R.U.R. (Rossum s Universal Robots) schuf 92 Karel Capek den Begriff des Roboters und der Roboterin. Die Roboter sind hier menschenähnliche Wesen, mit starrem Blick und geschaffen als billige Arbeitskräfte zum Einsatz in der Serienproduktion. Sie erinnern sich an alles, denken aber nichts Neues. Sie haben keine Seele und keine Gefühle, so steht es in der Regieanweisung. Industrieroboter (Seite 35) sind in diesem Sinne Realität geworden und verrichten, meist als einarmige Gebilde, schwere Arbeit. Sie sind in der Produktion als Mittel zur Automatisierung nicht mehr wegzudenken. Es sind Bewegungsmaschinen, die mit künstlicher Intelligenz (KI) und mit unterschiedlichster Sensorik ausgestattet sind. So können sie auch sehen, hören und fühlen. Sie sind auch kooperativ, d. h., sie arbeiten zusammen, z. B. während der eine Roboter das Bauteil hält, wird es vom anderen Roboter bearbeitet. Man setzt Roboter auch ein, wenn die Umwelt für den Menschen gefährlich oder feindlich ist, z. B. bei Expeditionen im Weltall (Seite 36), beim Aufspüren von Minen. Es gibt Roboter für viele Anwendungen, z. B. zum Ballspielen, zum Saubermachen, zum Fensterputzen oder zum Rasenmähen. In der Kunst, in der Literatur, in Filmen und natürlich auch in Videospielen begegnen wir häufig einer Roboter-Fiktion, den Androiden, also künstlichen Menschen. Sie beflügeln unsere Fantasie. Roboter als Spielzeug Roboter in der Kantine Kooperierende Roboter Roboter im Film Der 2-Jahre-Mann

9 . Einführung 9 Grundlagen der Automatisierungstechnik. Einführung Die Automatisierung ermöglicht eine weitgehend selbsttätige, nämlich automatische Wirkung, also ohne den ständig steuernden Eingriff des Menschen. Die Automatisierungstechnik hat ihren Ursprung schon in vorchristlicher Zeit als sich z. B. mit dem Entzünden eines Altarfeuers die Tempeltüren automatisch öffneten (Bild ). Heron von Alexandrien entwickelte um v. Chr. einen Automaten (Bild ) zum selbsttätigen öffnen und schließen von Tempeltüren. Er soll so funktioniert haben: Durch das Tempelfeuer erwärmte sich die Luft in einem geschlossenen Behältnis. Über einen Druckbehälter wurde Wasser in ein zweites Gefäß gedrückt, das auf Grund der Schwerkraft sich senkte und dabei die Tempeltüren öffnete. Bei zurückgehender Temperatur strömte durch die wassergefüllte kommunizierende Röhre das Wasser zurück und die Türen haben sich wieder geschlossen. Bis zum Anfang dieses Jahrhunderts waren die Automaten mechanische Geräte. Beispiele sind Musikautomaten. Die Steuerungsinformation ist mechanisch auf Steuerwalzen oder Lochbändern gespeichert. Die moderne Form der Steuerwalzen oder der Lochbänder sind die CD-ROMs. Hier gibt es mikroskopisch feine Erhebungen (lands) und Vertiefungen (pits) in denen die Schaltinformation gespeichert ist (Bild 2). Hohlraum mit Überdruck bei Befeuerung Wasser Tempelfeuer Bild : Automatisches Schließen und Öffnen von Tempeltüren, etwa v. Chr. CD-ROM Bild 2: CD-ROM Land Pit Ausschnitt aus der CD-ROM Altar Wasser Tempeltür Gewicht kommunizierende Röhre Laserstrahl zur Abtastung der Seite Laserstrahl zur Abtastung der Seite 2,6 µm Elektrische Antriebe und Elektronik ermöglicht eine Fertigungsautomatisierung mit weitgehend automatisch arbeitenden Maschinen. Die Arbeitsvorgänge sind programmiert und werden Schritt für Schritt ausgeführt. Mit hoher Perfektion wird dies in der Automobilindustrie gemacht (Bild 3). Die Werkstücke, z. B. Motorblöcke oder Karosserien kommen über ein Transportband in die Arbeitsstationen, werden identifiziert und entsprechend dem Kundenwunsch und der Typklasse bearbeitet oder montiert. Die Fertigung ist weitestgehend automatisiert. Der Durchlauf von der Geburt eines Autos bis zu seiner Auslieferung dauert nur einige Stunden. Die eigentlichen Fertigungsprozesse, wie z. B. das Herstellen der Blechteile, das Fertigen des Motorblocks und der Getriebe erfolgt mit automatisierten Maschinen und Robotern. Auch die Montage wird zunehmend mit Robotern oder Spezialmaschinen gemacht. Bild 3: Automatisierung mit Robotern

10 Grundlagen der Automatisierungstechnik Damit dies alles reibungslos, d. h. ohne Störungen abläuft, benötigt man eine ausgeklügelte Organisation. Man sagt dazu Logistik. Bewältigt wird dies mit einer Computerunterstützung in Form von Produktionsplanungs- und -steuerungs- Systemen (PPS). Durch Automatisierung können Vorgänge mit geringeren Kosten, besserer Qualität und schneller ausgeführt werden als bei manueller Tätigkeit. Die Automatisierung wird jetzt vor allem durch die Telematik 2 und durch die Virtualisierung 3 aller Geschehnisse geprägt. Unter Telematik versteht man die Fernwirkung automatischer und informationstechnischer Systeme mit den Aufgaben des Teleservice, der Telecontrol, der Television, der Telearbeit. Träger dieser Telematik ist das Internet. Es erlaubt die weltweite Verkopplung von Computern und computerisierter Maschinen und Anlagen (Bild ). Die Virtualisierung ist eine Methode reale, also wirkliche Geschehnisse durch Simulation vorweg zunehmen. So können Produkte in allen Phasen, von der Entstehung über die Produktion bis hin zur Nutzung und Verschrottung getestet werden bevor sie wirklich in Produktion gehen. Notwendig ist eine datentechnische Aufbereitung eines solchen Produktlebenszyklusses. Man spricht von Produkt- Daten-Management (PDM). Telearbeit Telebearbeitung Internet Telebeobachtung Bild : Telematik mit Internet Design, Konstruktion Service, Tele-Service Berechnung, Bauteilsimulation Produkt-Daten- Modell PDM Telekonferenz und Telelearning Telecontrol Teleservice virtuelle Produktion, Fertigung Digital Mock up, Montage Die Lebenszeit eines Produktes wird von seiner Entstehung bis zu seiner Entsorgung durch das PDM begleitet (Bild 2). Die Geschäftsprozesse der Unternehmen, das sind die Aufgaben, welche Unternehmen wahrnehmen, werden mit dem Produkt-Daten-Management so strukturiert, dass der gesamte Produklebenszyklus durch die betriebliche Informationstechnik begleitet wird. Das Produktdatenmodell beschreibt das Produkt durch Dateien für: die Geometrie insgesamt und die der Einzelteile (Bild 3), die Stücklisten, die Fertigungsvorgänge mit NC-Daten und Roboterprogrammen, die Werkstoffe und Prüfprogrammen, die Montagevorgänge. griech. logistike = Rechenkunst, hier: berechneter organisatorischer Ablauf; 2 griech. tele = fern, weit 3 lat. virtus = der Möglichkeit nach, hier: mit Hilfe des Computers bildlich dargestellt Vermarktung Vertrieb Bild 2: Produkt-Daten-Management Basisdaten Kipphebel Länge, Gewicht Funktion Daten für Transport der Rohteile Rohstoffe Fertigteile Werkzeuge... Daten zu den Fertigungsverfahren Bild 3: Produktdatenmodell Daten für Werkzeuge Daten für die Oberflächenbehandlung Ein-/Ausbau- Simulation, Bauraumsimulation (Digital Mock Up) Kalkulation Daten der Werkstoffe und Lieferanten Berechnung der Kosten Berechnung von Festigkeiten, Verformungen (statisch/dynamisch)

11 . Einführung die Produktpräsentation gegenüber Kunden, die Kostenrechnung, die Vertriebs- und Marketingvorgänge, die Wartung und den Service, das Recycling. Internet Experte/ Expertin Webcam Das Produkt-Daten-Management (PDM) ermöglicht eine ganzheitliche Darstellung aller produktrelevanten Eigenschaften. Service - Werkzeuge Die Kommunikationstechnik vor allem mit dem Internet ermöglicht für alle Beteiligte einen Zugriff auf diese Produktdaten, also auf das Produktmodell sofern für den Betreffenden eine Berechtigung dafür vorliegt. Diese Dateien müssen und sollen nicht an einem einzigen Ort gespeichert sein. Über das Internet können sich weltweit verteilte Computer-Systeme und damit auch weltweit verteilte Produktionsstätten als ein Unternehmen darstellen. Man spricht von virtuellen Unternehmen und Märkten. Die Automatisierung spielt dabei eine sehr große Rolle. Service-Box Bild : Teleservice Prüfgerät Video der Teilnehmer Whiteboard Videokamera Mikrofon Mit Hilfe automatisierter Transportsysteme gelangen die Waren termingerecht zu den Kunden. Mit Hilfe automatisierter Fertigungsprozesse werden aus Rohteilen oder Rohstoffen Fertigteile und Produkte. Mit Hilfe automatisierter Qualitätsprüfung wird eine fehlerarme und damit eine wirtschaftliche Produktion sichergestellt. Mit Hilfe automatisierter Entwurfsverfahren und der Technik des Rapid Prototypings werden Produkte beschleunigt entwickelt. Mit Hilfe der Teleservice-Technik werden Produkte weltweit automatisch oder teilautomatisch gewartet und betreut (Bild ). Durch Videokonferenzen über das Internet werden Geschäftsprozesse weltweit getätigt (Bild 2). Bild 2: Videokonferenz Mit Hilfe der automatisierten Informationsverteilung gelangen die Informationen dorthin wo sie benötigt werden und zwar fehlerfrei und termingerecht. Teilnehmer mit Zugriff auf das Whiteboard Whiteboard Die Geschäftspartner sehen sich und sie können die Objekte über Kameraaufnahmen zeigen oder am Whiteboard (weiße Tafel) mit Hand bzw. mit Hilfe der Maus zeichnen oder Dateien, Zeichnungen und Diagramme austauschen (Bild 3). Bild 3: Das Whiteboard

12 2 Grundlagen der Automatisierungstechnik Produktionsfaktoren Die Automatisierungssysteme steuern und regeln die Produktionsvorgänge, das Qualitätswesen, die Telekommunikation und die innerbetrieblichen Transportsysteme. Die wichtigsten technischen Produktionsfaktoren sind: Energie, Werkstoffe, Werkzeuge, Information, Telekommunikation, Transportsysteme (Bild ). Nicht nur, dass ausgehend von der Konstruktion die eigentlichen Bearbeitungsvorgänge, wie z. B. das Zerspanen an der Fräsmaschine simuliert werden, sondern auch die Transportvorgänge, das Prüfen, das Ein- und Auslagern und die Montage (Bild 2). Die wichtigsten nicht technischen Produktionsfaktoren sind: Kapital, menschliche Arbeitskraft mit hohem Bildungsstand und politisch/wirtschaftliche Stabilität. Bevor ein Produkt wirklich hergestellt wird, kann man den vollständigen Produktionsprozess mit allen Werkstücken und Bearbeitungsmaschinen durch Simulation mit dem Computer durchführen, am Bildschirm betrachten und optimieren. Bild 2: Virtuelle Radmontage Werkstoffe Werkzeuge Energie Information Produkt globaler Transport globale Kommunikation Bild : Produktionsfaktoren

13 . Einführung 3 Systeme der Automatisierung Die Integration (Einbindung) von Computern in die Fertigung (Computer Integrated Manufacturing, CIM) hat einen Wandlungsprozess in den Fabriken eingeleitet. Zur Herstellung von Produkten sind neben Werkstoffen, Energie und Werkzeugen auch Informationen notwendig (Bild ). Informationen benötigt man beim Entwurf der Werkstücke. Wenn dieser Entwurf mit Hilfe des Computers erfolgt, spricht man von CAD (Computer Aided Design = computerunterstützte Konstruktion). Der computerunterstützte Entwurf führt zu Fertigungszeichnungen, die mit Hilfe des Computers hergestellt werden (Computer Aided Drafting = computerunterstütztes Zeichnen). Die Produkteigenschaften ermittelt man durch Simulation. Zur Herstellung eines Produkts werden mit Hilfe des Computers Arbeitspläne erstellt. Dies bezeichnet man als CAP (Computer Aided Planning = computerunterstützte Planung). Die Herstellung der Produkte selbst geschieht mit computergesteuerten Maschinen CAM (Computer Aided Manufacturing = computerunterstützte Fertigung). Zur Sicherung der Fertigungsqualität werden zum Prüfen computergesteuerte Messmaschinen eingesetzt und die Prüfergebnisse mit Computern verarbeitet. Mit CAQ umschreibt man die computerunterstützte Qualitätssicherung (Computer Aided Quality Assurance). Der gesamte Produktionsablauf muss geplant und gesteuert werden. Es müssen zur richtigen Zeit an den betreffenden Maschinen die Werkstoffe, Werkzeuge und Zukaufteile vorhanden sein. Für diese Planung und Steuerung gibt es Programmsysteme, die auf Computern laufen. Man bezeichnet dies als Produktionsplanung und -steuerung, abgekürzt PPS. Diese PPS-Systeme müssen laufend mit Daten über den Stand der Produktion versorgt werden. CAD CAP CAM CAQ Intranet, Extranet und Internet mit verteilten Datenbanken Bild : Automatisierungssysteme in der Produktion

14 4 Grundlagen der Automatisierungstechnik Automatisierungskomponenten Die Fertigungsautomatisierung ermöglicht eine weitgehend selbsttätige, nämlich automatische Fertigung, also ohne den ständig steuernden Eingriff des Menschen. Der Automatisierungsgrad ist um so größer je weniger der Mensch in den Fertigungsprozess eingreifen muss. Die vollautomatisierte Werkzeugmaschine führt sowohl alle Arbeitsschritte hinsichtlich des räumlichen Bewegungsvorganges als auch hinsichtlich ihrer Ablauffolge selbsttätig aus. Der Mensch ist hauptsächlich überwachend tätig. Bei Teilautomaten werden Teilaufgaben, wie z. B. das Einspannen von Werkstücken, von Hand ausgeführt. Die Vorteile der Automatisierung sind: Senkung der Kosten, Erhöhung der Qualität und Humanisierung der Arbeit. Unseren heutigen hohen Lebensstandard, mit der gleichfalls hohen Lebenserwartung, verdanken wir im wesentlichen der Automatisierung in der Fertigung. Durch die Automatisierung der Fertigung können mehr Waren bei geringer werdendem Zeitaufwand produziert werden, sodass mehr Menschen im Bereich der Dienstleistungsaufgaben, im Bereich der Wissenschaft und Forschung tätig werden können. Die Automatisierung ermöglicht ferner eine Gestaltung der Arbeitsplätze, die weitgehend frei sind von schweren Arbeitsbelastungen. Die Muskelkraft wird durch Motoren ersetzt und die Steuerungsaufgaben, die für den Menschen besonders durch Stress belastend sind, werden von automatisch arbeitenden elektronischen Steuerungen wahrgenommen. Die Komponenten (Bild ) der Fertigungsautomatisierung sind: Steuerungen, häufig in Form von Computern zur Steuerung des Fertigungsprozesses mit Bedienfeld und Anschluss zu übergeordneten Automatisierungssystemen. Antriebe (Aktoren) zur Bewegung von Werkstücken und Werkzeugen. Sensoren zur ständigen Kontrolle des Fertigungsprozesses und zur Signalgebung für den Fertigungsablauf. Software-Bausteine zur Steuerung, Regelung und Simulation des Fertigungsprozesses. Telekommunikations-Systeme zur Informationsübertragung, zur Fernsteuerung, zur Fernwartung und zur Fernbeobachtung. Steuerungen Computer Aktoren Sensoren Steuerung Tachogenerator Programmiergerät Scheibenläufermotor Inkrementalgeber Bild : Komponenten der Fertigungsautomatisierung

15 .2 Steuerungstechnik 5.2 Steuerungstechnik Eine Steuerung erzeugt aufgrund von Eingangssignalen und aufgrund seiner inneren Gesetzmäßigkeit, z. B. einer Schaltung oder eines Programms, Ausgangssignale für die Aktoren, für das Anzeigefeld und für andere Steuerungen. Die innere Gesetzmäßigkeit bestimmt die Ausgangssignale in Abhängigkeit von der Information der Eingangssignale und in Abhängigkeit von dem bisherigen Prozessgeschehen. Demnach enthalten Steuerungen Bausteine oder Funktionen zur Entschlüsselung und Bewertung von Eingangssignalen und Speicher (Gedächtnisse, Merker) für vorangegangene Ereignisse (Bild )..2. Steuerungsarten Nach Art der Signalverarbeitung unterscheidet man zwischen analogen Steuerungen, binären Steuerungen und digitalen Steuerungen (Tabelle ). Analoge Steuerungen Bei analog arbeitenden Steuerungen werden die Ausgangssignale mit Hilfe eines analogen Signalumformers gebildet, z. B. wird die Vorschubbewegung für ein Werkzeug über eine Kurvenscheibe (Bild 2) gesteuert. Das Eingangssignal ist der Drehwinkel der Kurvenscheibe. Die Kurvenscheibe wird z. B. mit einem langsam laufenden Motor gleichmäßig gedreht. Ausgangsgröße ist die Vorschubbewegung des Werkzeugs, entsprechend der Steigung der Kurvenscheibe. Eingangssignale Ausgang innere Gesetzmäßigkeit mit Funktionen zur Bild : Struktur einer Steuerung Steuerung Entschlüsselung Bewertung Speicherung Tabelle : Steuerungsarten Art Signaldarstellung Beispiel Analoge Steuerung Binäre Steuerung Digitale Steuerung Zeit Zeit Maschinentisch Ausgangssignale Steuerung mit Kurvenscheibe Steuerung mit Schaltern und Relais Numerische Steuerung Analoge Steuerungen werden immer weniger zur Automatisierung der Fertigung eingesetzt, da die Veränderung der inneren Gesetzmäßigkeit nur durch Austausch von Bauelementen, z. B. Kurvenscheiben, vorgenommen werden kann und somit teuer und zeitaufwendig ist. Bild 2: Analoge Steuerung Kurvenscheibe Binäre Steuerungen Binäre Steuerungen arbeiten mit Binärsignalen. Binärsignale sind zweiwertige Signale, also Schaltsignale mit den Eigenschaften EIN/AUS bzw. mathematisch ausgedrückt mit den Werten und. Beispiel: Der Vorschubtisch einer Schleifmaschine soll ständig hin- und herfahren (Bild 3). Über einen Umschalter kann durch eine positive Motorspannung der Tisch nach rechts gesteuert werden. Trifft der am Tisch befestigte Nocken auf den Umschalter, wird der Tisch über die negative Motorspannung nach links bewegt, bis der Nocken 2 wieder auf die Gegenbewegung umschaltet. Motor nach rechts nach links L+ L Nocken 2 Nocken Bild 3: Binäre Steuerung eines Vorschubantriebs für eine Schleifmaschine

16 6 Grundlagen der Automatisierungstechnik Werden aus der Kombination mehrerer Eingangssignale die Steuerungssignale erzeugt, so spricht man von kombinatorischen Steuerungen oder von Verknüpfungssteuerungen. Beispiel für eine kombinatorische Steuerung Voraussetzung für das Zünden des Schweißbrenners in einer Roboterarbeitszelle ist, dass die Zellentüre geschlossen ist, dass die Kühlwasserpumpe läuft, dass der Roboter betriebsbereit meldet und dass die Überwachung für den Drahtvorschub keine Störung meldet. Erst die vollständige Kombination dieser einzelnen Bedingungen führt zur Zündfreigabe (Bild ). Zellentüre geschlossen Kühlwasserpumpe EIN & Roboter betriebsbereit Störung & UND-Verknüpfung Negation keine Störung Bild : Kombinatorische Steuerung Zünden des Schweißbrenners Häufig ist ein schrittweiser Ablauf zu steuern. Dann wird abhängig von dem vorhergehenden Schritt und nach Erfüllung von Weiterschaltbedingungen der Folgeschritt ausgelöst. Man spricht von Ablaufsteuerungen. Hängen die Weiterschaltbedingungen nur von der Zeit ab, heißen diese Steuerungen zeitgeführte Ablaufsteuerungen. So ist z. B. die Steuerung für das langsame Hochlaufen großer Motoren zeitgeführt, wenn abhängig von einer Zeitschaltuhr (Bild 2) die Motorspannung schrittweise erhöht wird. Erfolgt die Steuerung der Motorspannung jedoch abhängig von der jeweils erreichten und gemessenen Drehzahl, so spricht man von einer prozessabhängigen Ablaufsteuerung (Bild 3). Transitionen (Weiterschaltbedingungen) Motor EIN Wartezeit t abgelaufen Wartezeit t 2 abgelaufen Schritte T4 S T S2 T2 S3 T3 Aktionen Motor betriebsbereit Motor anfahren mit 5 V Wartezeit t = 2 s Motor anfahren mit V Wartezeit t 2 = 3 s Digitale Steuerungen In digitalen Steuerungen erfolgt die Signalverarbeitung vorwiegend mit Zahlen. So gehören alle numerischen Werkzeugmaschinensteuerungen zu den digitalen Steuerungen (Bild 4). Die Verschlüsselung der Zahlen und das Verarbeiten der Zahlen erfolgt meist in Form binärer Codes mit Mikroprozessoren und Computern. In digitalen Steuerungen erfolgt die Signalverarbeitung mit Zahlen. Motor AUS Bild 2: Zeitgeführte Ablaufsteuerung Transitionen (Weiterschaltbedingungen) Motor EIN S4 Schritte S T4 S T4 Motor in Betrieb mit 23 V Aktionen Motor betriebsbereit Initialschritt (Grundschritt) T digitale Steuerung vorwärts Schrittimpuls Schrittmotor rückwärts Weg Drehzahl n = 5 min erreicht Drehzahl n = min erreicht Motor AUS S2 S3 T2 T3 Motor anfahren mit 5 V Motor anfahren mit V Motor S4 in Betrieb mit 23 V T4 Schritt zurück zum Grundschritt Bild 4: Digital gesteuerter Vorschubantrieb Bild 3: Prozessabhängige Ablaufsteuerung

17 .2 Steuerungstechnik 7 Codierungen in digitalen Steuerungen Der meistbenützte Code ist der Dualcode (BCN von Binary Coded Natural = natürlicher Binärcode). Der Dualcode ist ein Zahlencode mit der Basis B = 2. Alle Zahlenwerte können durch eine Folge mit Ziffern und ausgedrückt werden, wobei der Stellenwert der -Ziffern Potenzen von 2 entspricht und zwar links vom Komma 2, 2, 2 2 und rechts vom Komma 2, 2 2, 2 3 Wenn eine solche 2er- Potenz berücksichtigt wird, schreibt man in die jeweilige Stelle eine sonst eine. Diese Ziffern nennt man Binärziffern (binary digit) oder abgekürzt Bit (Mehrzahl: Bits). Beispiel: Bestimmen Sie die zur Dualzahl, gleichwertige Dezimalzahl! Lösung:, = ,25 = 3,25 Das Rechnen mit Dualzahlen geschieht ähnlich wie im Dezimalzahlensystem (Tabelle ). Man kann mit n Bits 2 n Zeichen darstellen. E. Gray, amerik. Wissenschaftler (835 9) Tabelle : Rechnen mit Dualzahlen Grundregeln: + = = = : = + = = = : = + = = = + = = = plus Übertrag und belaste in die nächste die nächste Stelle Stelle mit Beispiele: 6+5 = + 5 = = 3 3 Bild : Zahlenring für 4-Bit-Zahlendarstellung - negative positive Zahlen Zahlen 4 3 Tabelle 2: Codierungen (Beispiele) 2 3 Mit 4 Bits kann man 2 4 = 6 verschiedene Zeichen darstellen, z. B. die Zahlen bis 5. Will man positive und negative Zahlen darstellen, dann benötigt man ein weiteres Bit. Die Darstellung negativer Zahlen geschieht durch Komplementbildung. Die Zahlen in der linken Hälfte des Zahlenrings (Bild ) sind die negativen Zahlen. Neben dem Dualcode gibt es eine Vielzahl weiterer Codierungen. Im Gray-Code wechselt von einer Ziffer zur nächsten immer nur Bit (Tabelle 2). Der Gray-Code ist daher gut geeignet zur Zahlendarstellung auf Codelinealen und Codescheiben. Will man Dezimalzahlen direkt binär darstellen, dann verschlüsselt man jede einzelne Ziffer durch einen BCD-Code (binary coded decimal = binäre Dezimalverschlüsselung). Man benötigt für jede Ziffer einer Dezimalzahl eine binäre Zahl mit mindestens 4 Bits. Bei der Codierung (Tabelle 2) wird jede Dezimalziffer durch die entsprechende Dualzahl ausgedrückt. Es gibt eine Vielzahl von BCD-Codes. Beim 2-aus-5-Code (Tabelle 2) müssen z. B. immer 2 Bits mit dem Wert vorhanden sein. Codes die mehr Bits für eine Verschlüsselung verwenden als notwendig sind heißen weitschweifig (redundant). Dezimalzahl Stellenwert Dualcode Graycode Code aus-5- Code kein

18 8 Grundlagen der Automatisierungstechnik.2.2 Programmsteuerungen Bei Steuerungen für automatisch ablaufende Fertigungsvorgänge unterscheidet man zwischen verbindungsprogrammierten Steuerungen, speicherprogrammierten Steuerungen und frei programmierten Steuerungen (Tabelle ). Verbindungsprogrammierte Steuerung (VPS) Bei einer verbindungsprogrammierten Steuerung ist das Programm durch die Wahl der Bauelemente und deren Verdrahtung (Verbindung) festgelegt (Bild ). Die Steuerung wird z. B. für einen ganz bestimmten Fertigungsprozess entwickelt und in Form einer Elektronikplatine hergestellt. Eine solche Steuerung hat Einzweckcharakter und kann nicht für andere Aufgaben verwendet werden. Tabelle : Programmverwirklichung Art Beispiel Verbindungs- fest- Relaisprogrammiert programmierbar steuerung VPS um- Programm programmierbar steuerung mit Steckerfeld Speicherpro- austausch- SPS mit grammiert SPS programmierbar EPROM engl. frei- SPS mit Programmable programmierbar EEPROM 2 oder Logic Controller mit RAM 3 PLC EPROM von Erasable Programmable Read Only Memory = löschbarer Nur-Lese-Speicher 2 EEPROM von Electrically EPROM = elektrisch löschbarer Nur-Lese-Speicher 3 RAM von Random Access Memory = Speicher mit wahlfreiem Zugriff Bei der VPS werden die Steuerungseigenschaften durch die Bauelemente und ihre Verbindung festgelegt. Schütz Verdrahtung Zeitrelais Motorschutzschalter Speicherprogrammierte Steuerung (SPS) Eine speicherprogrammierte Steuerung enthält intern Mikroprozessoren und erzeugt die Steuersignale abhängig von einem Programm, das in einem Programmspeicher gespeichert ist. Der Steuerungsaufgabe muss somit nur das Programm angepasst werden, jedoch nicht die Steuerungshardware. Diese ist universell verwendbar. Speicherprogrammierte Steuerungen können also leicht an unterschiedliche Anforderungen angepasst werden, nämlich einfach durch Austausch der Programme. Die meisten Steuerungen zur Fertigungsautomatisierung sind speicherprogrammierte Steuerungen. Bei der SPS werden die Steuerungseigenschaften durch ein Programm in einem elektronischen Programmspeicher festgelegt. Kabelkanal Transformator Bild : Verbindungsprogrammierte Steuerung (VPS) Programmspeicher Lageregelkreiskarte Zusatz - PC Freiprogrammierbare Steuerungen Eine freiprogrammierbare Steuerung enthält im Unterschied zur speicherprogrammierten Steuerung einen Schreib-Lese-Speicher, dessen gesamter Inhalt stets ohne mechanischen Eingriff auch in beliebig kleinem Umfang schnell verändert werden kann. Freiprogrammierbare Steuerungen sind meist Steuerungen mit Mikrocomputern oder Industrie-PCs. Stromversorgung CPU- Karte Kommunikationsbaugruppen Ein-/Ausgabebaugruppen Bild 2: Speicherprogrammierte Steuerung (SPS)

19 .2 Steuerungstechnik Elektrische Bauelemente Die wichtigsten Bauelemente elektrischer Kontaktsteuerungen sind Schalter, Schütze, Relais, Sicherungen und Schutzeinrichtungen, sowie Meldeeinrichtungen (Bild ). Die wichtigsten Bauelemente der elektronischen (kontaktlosen) Steuerungen sind integrierte Schaltkreise mit Verknüpfungsgliedern, Kippgliedern (Flipflops) und Speicherelementen. Schaltgeräte Bei den Schaltkontakten der Schaltgeräte gibt es Schließer und Öffner (Bild 2). Schließer-Kontakte sind solche, die bei Betätigung einen Stromkreis schließen. Öffner-Kontakte unterbrechen bei Betätigung den Stromkreis. Die Schaltzeichen symbolisieren stets den unbetätigten Zustand. Mechanisch betätigte Schalter Der Druckknopftastschalter (Bild 2), kurz Taster genannt, schließt mit dem Schließer-Kontakt nur während der Betätigung den Stromkreis und geht nach der Betätigung wieder selbsttätig in seine Ausgangslage zurück. Tastschalter kehren nach ihrer Betätigung in die Ausgangslage zurück. Tastschalter werden häufig durch Nocken über einen Stößel betätigt. Bild 3 zeigt einen, über eine Rolle betätigbaren, Nockenschalter mit Wechselkontakt. Bei Betätigung kann mit dem Öffner ein Stromkreis ausgeschaltet und mit dem Schließer ein Stromkreis eingeschaltet werden. Alle Schalter haben eine Schaltdifferenz, d. h. der Einschaltpunkt wird bei einem anderen Betätigungsweg erreicht als der Rückschaltpunkt (Bild 3). Bei Nockensteuerungen muss dies immer beachtet werden. Häufig haben Nockenschaltwerke (Bild 4) daher direkt am Schalter eine Leuchtdiodenanzeige für den Schaltzustand, sodass die Justage der Nocken exakt vorgenommen werden kann. Schalter haben stets eine Schaltdifferenz. Hauptschalter Nockenschalter mit Rolle Leuchttaster EIN/AUS- Tastschalter Bild : Wichtige Bauelemente für Kontaktsteuerungen Taste Schaltzeichen Schaltstücke Bild 2: Druckknopftastschalter (Taster) Rückschaltpunkt Schaltdifferenz Schaltdifferenz AUS Schaltpunkt Weg Öffner Schließer Anschlüsse EIN Öffner Bild 3: Schaltdifferenz bei Nockenschaltern Funktionsanzeige Schließer Wahlschalter Betätigungsrichtung Rückstellfeder Schaltzeichen Nockenschaltwerke verwendet man z. B. zur Synchronisation von Hilfsantrieben bei Verpackungsmaschinen. Mit jeder Umdrehung wird ein Paket hergestellt und bei verschiedenen Drehpunkten werden mit Hilfe der Nocken Abfüllvorgänge und Schließvorgänge eingeleitet. Sensor Nocken synchron = gleichzeitig, von griech. syn = mit und griech. chronos = Zeit Bild 4: Nockenschaltwerk mit berührungslosen Näherungsschaltern

20 2 Grundlagen der Automatisierungstechnik Positionsschalter, auch Grenzschalter bzw. Grenztaster genannt (Bild ), sind wie Nockenschalter aufgebaut. Sie verwendet man zur Endbegrenzung, z. B. von Werkzeugmaschinenschlitten. Neben der Betätigung der Schaltkontakte durch Hand oder auch durch Nocken gibt es eine Vielzahl weiterer Betätigungsmöglichkeiten (Tabelle ). Stößel Schaltzeichen Stellschalter Stellschalter haben eine Raste (Bild 2). Sie verharren in der zuletzt geschalteten Stellung. Bei Drehschaltern (Bild 3) gibt es häufig Schalter mit zwei mittleren Schaltstellungen als Stellschalter und den äußeren Schaltstellungen als Tastschalter. In Schaltstellung 2 wird z. B. eine Vorschubbewegung vorwärts und in Schaltstellung 3 eine Vorschubbewegung rückwärts eingeschaltet, während mit den Schaltstellungen und 4 der jeweilige Eilgang ausgelöst wird. bewegliches Schaltstück Bild : Positionsschalter (Grenztaster) Tabelle : Betätigungsarten von Hand allgemein Drücken Ziehen Drehen Anschlusszungen Fußantrieb abnehmbarer Antrieb Nockenantrieb Hauptschalter Jede Maschine und Anlage in der Industrie muss mit einem Hauptschalter ausgestattet sein (Bild 4). Dieser muss die gesamte Maschine oder Anlage vom Stromversorgungsnetz abtrennen, z. B. damit Reinigungsarbeiten ohne Gefahr vorgenommen werden können. Kippen Betätigungsblech Kraftantrieb allgemein Schieber Schaltzeichen Der Hauptschalter ist üblicherweise handbetätigt und hat eine AUS -Stellung und eine EIN -Stellung. AUS wird mit O gekennzeichnet (Out) und EIN mit I (In). Die AUS-Stellung ist abschließbar (Bild, folgende Seite). Die stromführenden Anschlussklemmen müssen gegen Berührung abgedeckt sein und der Schaltzustand muss sichtbar sein oder zwangsläufig angezeigt werden. Gummimembran Kontaktwippe 3 2 Bild 2: Stellschalter (handbetätigt) 2 3 Stellschalter verharren in der jeweiligen Schaltstellung bis diese verändert wird ,3 Einschalten Schaltstellung 2 und 3 rastend Bild 3: Drehschalter mit vier Schaltstellungen Bild 4: Hauptschalter