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1 - Grundlagen elektromechanischer Steuerungen

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Impressum

An dieser Qualifizierungseinheit haben mitgewirkt

Herausgeber:

IHK fr OberfrankenBahnhofstr. 23-2795444 Bayreuth

Inhaltliche Konzeption:

ets GmbH, Halblechihk.online&medien.gmbh, Bayreuth

Produktion/ Umsetzung:

ihk.online&medien.gmbh, Bayreuth

Redaktionelle Betreuung:

Andrea Nssel, ihk.online&medien.gmbhClaudia Hohdorf, ets Halblech

Rechte:

Copyright ets GmbH, Halblech.Alle Rechte vorbehalten. Kein Teil des Werkes darf in irgendeiner Form (durch Fotokopie, Mik-

rofilm oder ein anderes Verfahren) ohne schriftliche Genehmigung des Herausgebers reprodu-ziert oder unter Verwendung elektronischer Systeme verarbeitet, vervielfltigt oder verbreitetwerden. Auch die Rechte der Wiedergabe durch Vortrag, Funk und Fernsehen sind vorbehal-ten.Text, Abbildungen und Programme wurden mit grter Sorgfalt erarbeitet. Herausgeber, Pro-grammierer und Autoren knnen jedoch fr eventuell verbliebene fehlerhafte Angaben undderen Folgen weder eine juristische Verantwortung noch irgendeine Haftung bernehmen.

Namensschutz:

Die meisten in dieser Einheit erwhnten Soft- und Hardwarebezeichnungen sind auch einge-tragene Marken und unterliegen als solche den gesetzlichen Bestimmungen.Microsoft, Windows und andere Namen von Produkten der Firma Microsoft, die in dieser Quali-

fizierungseinheit erwhnt werden, sind eingetragene Warenzeichen der Microsoft Corporation.

Inhaltliche Verantwortung:

Diese Qualifizierungseinheit enthlt Verweise (sogenannte Hyperlinks) auf Seiten im WorldWide Web. Wir mchten darauf hin weisen, dass wir keinen Einfluss auf die Gestaltung sowiedie Inhalte der gelinkten Seiten haben. Deshalb distanzieren wir uns hiermit ausdrcklich vonallen Inhalten der Seiten, auf die aus unserem Lerninhalt verwiesen wird. Diese Erklrung giltfr alle in diesem Lerninhalt ausgebrachten Links und fr alle Inhalte der Seiten, zu denenLinks oder Banner fhren.

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Impressum......................................................................................................................................... 2Firmenvorstellung............................................................................................................................. 4Fallstudie............................................................................................................................................ 5Leitfragen........................................................................................................................................... 61.0 Kapitelbersicht .......................................................................................................................... 7

1.1 Schaltzeichen...................................................................................................................... 81.2.0 Schaltzeichenelemente (1).............................................................................................. 9

1.2.1 Schaltzeichen fr Kontakte und Schalter (2).............................................................. 101.2.2 Weitere wichtige Schaltzeichen (3).............................................................................. 11

2.0 Kapitelbersicht ........................................................................................................................ 122.1 Darstellungsformen.......................................................................................................... 132.2 Kennzeichnung von elektrischen Betriebsmitteln ........................................................ 142.3.0 Anschlussbezeichnungen von Schtzen und Schaltern........................................... 152.3.1 Anschlussbezeichnung fr Hauptschtz.................................................................... 162.3.2 Anschlussbezeichnung fr Hilfsschtze .................................................................... 172.3.3 Bezeichnung fr Schalter in Haupt- und Steuerstromkreisen.................................. 182.4 Thermische berstromrelais........................................................................................... 192.5 bersichtsschaltplan ....................................................................................................... 20

2.6 Stromlaufplan in zusammenhngender Darstellung .................................................... 212.7 Stromlaufplan in aufgelster Darstellung...................................................................... 22

2.8 Gerteverdrahtungsplan.................................................................................................. 233.0 Kapitelbersicht ........................................................................................................................ 24

3.1 Grundschaltungen............................................................................................................ 253.2 Selbsthaltung mit Vorrang 'Aus' ..................................................................................... 263.3 Tasterverriegelung ........................................................................................................... 283.4 Schtzverriegelung .......................................................................................................... 303.5 Folgeschaltung ................................................................................................................. 323.6 Zeitabhngige Schtzschaltung ..................................................................................... 34

Fallstudie.......................................................................................................................................... 36Bearbeitung der Fallstudie............................................................................................................. 37

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Einfhrung

Firmenvorstellung

Firmenchronik:

Die Firma Automatico ist eine traditionsreiche Firma mit langjhrigerErfahrung auf dem Gebiet der Automatisierungstechnik.

Sie entstand aus einem Familienbetrieb, der sich mit Maschinen frdie Blechumformung befasste. Anfang 1995 wurde auf die starkwachsende Automatisierungstechnik mit der Suche nach Vertriebs-partnern reagiert.

Heute beschftigt die Firma Automatico 60 Mitarbeiter, die fr vielemetallverarbeitende Branchen Automatisierungsmglichkeiten kon-struieren und umsetzen.

Produktgeschichte:

Von einem reinen Maschinenbauunternehmen entwickelte sich die Automatico in den 90er Jah-ren zu einer mittelstndischen Automatisierungsfirma, was auch zur Umbenennung in den jet-zigen Namen fhrte. Nicht zuletzt bescherte der Wunsch nach mehr Automatisierung der Firmaeine groe Anzahl neuer Kunden. Schon bei der ersten Herstellung von Blechbearbeitungsma-schinen lag der Firmenschwerpunkt auf der Automatisierung von Fertigungsablufen derBlechbearbeitung.

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Einfhrung

Fallstudie

Ein Frderbandtransportiert die an zwei Montagepltzen vorgefertigten Montageelemente ge-

meinsam zur Endmontage. Frank Huber steht mit Bernd Wolf vor dem Frderband.

Fallstudie Franz Huber ...das Frderband transportiert vorgefertigteMontageelemente zur Endmontage.

Bernd Wolf Wenn ich das richtig sehe, betrifft das zwei Mon-tagepltze gleichzeitig, oder?!?!

Franz Huber Richtig erkannt. Wie sieht es aus? Trauen Siesich schon zu, dafr eine entsprechende elektri-

sche Steuerung fr den Steuerstromkreis zu ent-werfen?

Bernd Wolf Wie, so ganz alleine?

Franz Huber Nein, natrlich nicht. Schauen Sie mal her.

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Einfhrung

Leitfragen

Die hier zusammen gestellten Leitfragen sollen Ihnen den Einstieg in die Qualifizierungseinheit

ermglichen. Nehmen Sie sich die Zeit und notieren Sie jetzt bitte ganz spontan, was Ihnen alsAntworten einfllt.

Im Laufe der weiteren Bearbeitung werden Sie mehrmals auf Ihre Notizen zurckgreifen. Bitteverwenden Sie daher einfach ein Blatt Papier fr Ihre Antworten. Oder rufen Sie das vorbereiteteAntwortdokumentauf. Legen Sie Ihre berlegungen an einem Ort ab, zu dem Sie jederzeit Zu-gang haben.

Verwenden Sie das vorbereitete Antwortdokument zur Beantwortung der Fragen. Sie findendas Antwortdokument in den Anlagen am Ende des Scripts.

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1 Schaltzeichen fr Signalgeber und Schaltge-rte

1.0 Kapitelbersicht

Kapitelbezogene Eingangsfragen:

Welche elektrischen Betriebsmittel werden in Steuerungen eingesetzt?

Welche Funktion erfllen Schaltzeichen?

Themen:

1.1__Schaltzeichen

1.2.0 Schaltzeichenelemente (1)

1.2.1 Schaltzeichenelemente fr Kontakte und Schalter (2)

1.2.2 Weitere wichtige Schaltzeichen (3)

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1 - Grundlagen elektromechanischer Steuer

In allen elektromechanischen Steuerungen wer-den die Eingangssignale und die daraus resul-tierenden logischen Verknpfungen durch dieBettigung von Kontakten realisiert.

Die wichtigsten Schaltzeichen von Signalgebernund Schaltgerten werden Sie nun in der fol-genden Lerneinheit kennen lernen.

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1.1 Schaltzeichen

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1.2.0 Schaltzeichenelemente (1)

Die meisten Schaltgerte bestehen aus dreiGrundeinheiten:

Antriebsglied

mechanisches Zwischenglied Schaltglied

Die wesentlichen Betriebsmittel von elektrome-chanischen Steuerungen sind neben den Scht-zen vor allem Schalter, Taster und Grenztaster alsSignalgeber.

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1.2.1 Schaltzeichen fr Kontakte und Schalter (2)

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1.2.2 Weitere wichtige Schaltzeichen (3)

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2 Darstellungsformen elektrischer Schaltungs-unterlagen

2.1 Darstellungsformen

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2.2 Kennzeichnung von elektrischen Betriebsmit-teln

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1 - Grundlagen elektromechanischer

Hauptschtzmit drei Hauptschaltgliedern undzwei Hilfsschaltgliedern

Hilfsschtzmit fnf Schlieern und fnf ff-nern in der oberen Etage

Steuerungen

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2.3.0 Anschlussbezeichnungen von Schtzen undSchaltern

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Hauptschaltglieder: 1/23/45/6

Spulenanschlsse:A1/A2

Hauptschaltglieder sind durch einziffrige Anschlussbezeichnungen gekennzeichnet.


2.3.1 Anschlussbezeichnung fr Hauptschtz

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Hilfsschaltglieder:1/2 fr ffner3/4 fr Schlieer

Spulenanschlsse: A1/A2

Hilfsschaltglieder sind durch zweiziffrige Anschlussbezeichnungen gekennzeichnet.


2.3.2 Anschlussbezeichnung fr Hilfsschtze

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1 - Grundlagen elektromechanischer Steuer

F

Thermische berstromrelais (Bimetallrelais) werden in Verbindung mit Sicherungen zumSchutz von Motoren eingesetzt. Sie werden auf den Nennstrom des zu schtzenden Motorseingestellt.

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2.4 Thermische berstromrelais

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2.5 bersichtsschaltplan

In elektrotechnischen Schaltungsunterlagen kommt es nicht so sehr darauf an, die Betriebs-mittel in Form und Aufbau genau abzubilden. Vielmehr steht hier die Funktion der Gerte undderen Zusammenwirken im Vordergrund.

vereinfachte, meist einpolige Darstellung

nur wesentliche Bauteile

einfache Schaltzeichen und Blocksymbo-le

vorwiegend fr Hauptstromkreise

Je nach Zweck und Aufgabenstellung wurdenverschiedene Schaltplanarten entwickelt, vondenen die wichtigsten nun nher erlutert wer-den.(bersichtsschaltplan1)

1bersichtsschaltplan

Ein bersichtsschaltplan ist die vereinfachte, meist einpolige Darstellung einer Schaltung, dernur die wesentlichsten Teile bercksichtigt.Er soll einen schnellen berblick ber Aufgabe, Aufbau und Wirkungsweise einer elektrischen

Anlage vermitteln.bersichtsschaltplne werden in der Regel fr die vereinfachte Darstellung von Haupt- bzw.Laststromkreisen verwendet.

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allpolige Darstellung

zeigt Schaltung in allen Einzelheiten

Betriebsmittel werden rumlich zu-sammenhngend gezeichnet

fr umfangreiche Schaltungen weni-ger geeignet

Der Stromlaufplan in zusammenhngenderDarstellung zeigt die allpolige Verbindungder Betriebsmittel einer Schaltung in allenEinzelteilen. Die rumliche Anordnung derGerte braucht aber nicht bercksichtigt zuwerden.


2.6 Stromlaufplan in zusammenhngender Dar-stellung

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Trennung von Last- und Steuer-stromkreis

Stromwege verlaufen geradlinig undparallel

Teile von Betriebsmitteln liegen in un-terschiedlichen Strompfaden

wirkt bersichtlich und ist gut lesbar


2.7 Stromlaufplan in aufgelster Darstellung

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2.8 Gerteverdrahtungsplan

Verdrahtungsplne dienen als Unterlage fr die Fertigung, Montage und Instandhaltung.Alle Betriebsmittel werden lagerichtig angeordnet und die Anschlussstellen der Gerte werdendargestellt.Verbindungsleitungen knnen einzeln oder zusammengefasst gezeichnet werden.

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3 Grundschaltungen mit Schtzen und Relais

3.0 Kapitelbersicht

Kapitelbezogene Eingangsfragen:

Wie funktioniert eine Schtzverriegelung?Was bedeutet eigentlich die NOT-AUS-Funktion?

Themen:

3.1 Grundschaltungen

3.2 Selbsthaltung mit Vorrang 'Aus'

3.3 Tasterverriegelung

3.4 Schtzverriegelung

3.5 Folgeschaltung3.6 Zeitabhngige Schtzschaltung

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3.1 Grundschaltungen

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Lsung:

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3.3 Tasterverriegelung

Aufgabenstellung:

Die Ampelanlage einer Werkstoreinfahrt mit den Signalen rot und grn wird durch denPfrtner mittels Drucktaster gesteuert.

Bei Bettigung von S1 leuchtet die grne (H1), bei Bettigung von S2 die rote (H2) Signallampe.Bei gleichzeitiger Bettigung von S1 und S2 darf keine Lampe leuchten.

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Lsung:

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3.4 Schtzverriegelung

Aufgabenstellung:

Zwei Motoren werden durch die Schtze K1 und K2 gesteuert. K2 darf jedoch nur dann anzie-hen, wenn K1 abgeschaltet ist. K1 hat Vorrang vor K2.

Wird einer der Motoren berlastet, so wird die Steuerung durch die beiden MotorschutzrelaisF2 oder F3 abgeschaltet.

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Lsung:

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3.5 Folgeschaltung

Aufgabenstellung:

Der Motor fr eine Sgemaschine (Schtz K2) soll erst dann eingeschaltet werden knnen,wenn zuerst die Absaugvorrichtung (Schtz K1) in Betrieb ist.

Beide Motoren werden je durch ein Motorschutzrelais vor berlast geschtzt.

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Lsung:

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3.6 Zeitabhngige Schtzschaltung

Aufgabenstellung:

Bei einer Heizungsanlage werden die elektrische Heizung (Schtz K1) und der Lfter (SchtzK2) gemeinsam ber den EIN-Taster eingeschaltet.

Bei Bettigung des AUS-Tasters wird die Heizung sofort abgeschaltet. Der Lftermotor luftnoch eine gewisse Zeit nach.

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Lsung:

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Abschluss Lerneinheit

Fallstudie

Ein Frderbandtransportiert die an zwei Montagepltzen vorgefertigten Montageelemente ge-

meinsam zur Endmontage. Frank Huber steht mit Bernd Wolf vor dem Frderband.

Fallstudie Franz Huber ...das Frderband transportiert vorgefertigteMontageelemente zur Endmontage.

Bernd Wolf Wenn ich das richtig sehe, betrifft das zwei Mon-tagepltze gleichzeitig, oder?!?!

Franz Huber Richtig erkannt. Wie sieht es aus? Trauen Siesich schon zu, dafr eine entsprechende elektri-

sche Steuerung fr den Steuerstromkreis zu ent-werfen?

Bernd Wolf Wie, so ganz alleine?

Franz Huber Nein, natrlich nicht. Schauen Sie mal her.

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Abschluss Lerneinheit

Bearbeitung der Fallstudie

Sie erhalten denAuftrag, nach den vorliegenden Unterlagen die entsprechende elektrische

Steuerung fr den Steuerstromkreis zu entwerfen.

Ein Frderbandtransportiert die an zwei Montagepltzen vorgefertigten Montageelemente ge-meinsam zur Endmontage.

Das Technologieschema der Anlage sowie eine komplette Beschreibung der Aufgabe findenSie in der Dokumentenbox!

Verwenden Sie das vorbereitete Antwortdokument zur Beantwortung der Fragen. Sie finden das Ant-wortdokument in den Anlagen am Ende des Scripts.

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Auftrag:

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Lsung:

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Frderband:

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LEITFRAGEN

Hinweis:Anhand dieser Leitfragen werden Sie die Qualifizierungseinheit erarbeiten. Notieren Sie dieAntworten zu den Fragen, die Ihnen spontan einfallen.Speichern Sie diese Datei anschlieend in einem Ordner, auf den Sie stets zugreifen knnenund ergnzen jeweils diese Fragen um das erlernte Wissen.Am Ende der Qualifizierungseinheit sollten Sie die Antworten komplett berarbeitet haben.

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Ausbildung zum MechatronikerGrundlagen elektronischer Steuerungen

TA Trainingsaufgabe 1 zum Themenblock

Schaltzeichen fr Signalgeber und Schaltgerte

Name:

Vorname:

Klasse/Kurs:

Datum:

Ordnen Sie den Schaltzeichen den entsprechenden Begriffen zu!Hinweis: Lsen Sie hierfr den Drag & Drop Test unter der TA 1 im Kapitel Trainingsaufgabe.

4

3

8

7

2

1

6

5

ffner mit selbstttiger thermischer Bettigung;Antrieb mit Anzugsverzgerung;Antrieb mit Rckfallverzgerung;Endschalter, Schlieer;Sensor zur mechanischen Bettigung;

Antrieb fr NOT- AUS- Schalter;ffner, schliet verzgert;ffner, ffnet verzgert

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Lsung:

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Ausbildung zum MechatronikerGrundlagen elektronischer Steuerungen

TA Trainingsaufgabe 2 zum Themenblock

Darstellungsformen elektrischer Schaltungsunterlagen

Name:

Vorname:

Klasse/Kurs:

Datum:

Ordnen Sie die Schaltplanarten den entsprechenden Aussagen(1-4) zu!Hinweis: Lsen Sie hierfr den Drag & Drop Test unter der TA 2 im Kapitel Trainingsaufgabe.

bersichtsschaltplanStromlaufplan in zusammenhngender DarstellungGerteverdrahtungsplanStromlaufplan in aufgelster Darstellung

1: Stellt die einzelnen Schaltungselemente und Verbindungen in allen Einzelheiten dar.2: Eine vereinfachte, meist einpolige Darstellung ohne Steuerleitungen.

3: Die Stromwege verlaufen geradlinig von Netzpol zu Netzpol.4: Alle Betriebsmittel und Baugruppen werden lagerichtig dargestellt.

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Ausbildung zum Mechatroniker

Grundlagen elektronischer Steuerungen

Bearbeitung der Fallstudie

Name:

Vorname:

Klasse/Kurs:

Datum:

Hinweis: Lsen Sie hierfr den Drag & Drop Test.

Sie erhalten den Auftrag, nach den vorliegenden Unterlagen die entsprechende elektrische Steuerungfr den Steuerstromkreis zu entwerfen.

Ein Frderband transportiert die an zwei Montagepltzen vorgefertigten Mon-tageelemente gemeinsam zur Endmontage

S0

Vormontage

S1

Platz 1

Endmontage

S3

S2

H2

Platz 2

H1

S4

K1

M1

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Einschalten der Steuerung

Die Steuerung wird mit dem Taster S1 eingeschaltet. Im EIN- Zustand leuchtet die Lampe H1. Wurdedie Steuerung vor Ablauf der Frderzeit von Hand oder durch Netzausfall ausgeschaltet, so darf dasBand nach dem Wiedereinschalten nicht selbstttig anlaufen. Mit dem Taster S4 kann der Motor M1durch Tippen eingeschaltet werden, bis alle auf dem Band liegenden Teile an der Endmontage einge-troffen sind.

Einschalten des Bandmotors

Nach dem Auflegen des letzten Elements wird der Bandmotor K1 ein Drehstrom-Asynchronmotor mitKfiglufer, ber Schtz mit dem Taster S2 eingeschaltet. Seine Einschaltdauer ist durch die Trans-portzeit zwischen Platz 2 und der Endmontage bestimmt; die Zeit wird bei der Inbetriebnahme einge-stellt. Sobald das Band anluft, leuchtet an der Endmontage die Lampe H2. Sollte whrend das Bandluft ein gefhrlicher Zustand auftreten, kann die Steuerung ber den Taster S3, einem NOT-AUS-Schalter, der am Platz der Endmontage angebracht ist, sofort stillgesetzt werden.

Ausschalten der Steuerung

Die Steuerung wird mit dem Taster S0 ausgeschaltet.

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