Pneumatik Aufbaustufe · 2015-12-04 · Arbeitsbuch TP 102 Mit CD-ROM Festo Didactic 540672 DE...

Arbeitsbuch

TP 102

Mit CD-ROM

Festo Didactic

540672 DE

PneumatikAufbaustufe

1V1

0V2 0Z1

2V1

2

224

4

4

3

3

35

5

51

1

1

14

14

1412 12

12

31

2B1 2

1V2 2V21V3 2V3

1A1 2A11B1 2B1

2

1

12 10

1 11 1

2 22 2

2

31

1B1 2

10

2

31

0V1

0S1 24

351

Bestell-Nr.: 540672

Stand: 05/2012

Autoren: Wolfgang Haring, Michel Metzger, Ralph-Christoph Weber

Redaktion: Frank Ebel

Grafik: Doris Schwarzenberger

Layout: 09/2015 Susanne Durz

© Festo Didactic SE, Rechbergstraße 3, 73770 Denkendorf, Deutschland, 2015

Alle Rechte vorbehalten.

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

+49 711 34754-88500 [email protected]

Dieses Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschützt. Jede Nutzung und Verwertung,

die nicht ausdrücklich nach dem Urheberrechtsgesetz zugelassen ist bedarf der vorherigen Zustimmung der

Festo Didactic SE. Dies gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Kopien, Bearbeitungen, Übersetzungen,

Mikroverfilmungen sowie die Übertragung, Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen,

unabhängig ob ganz oder in Teilen.

Das Werk darf nur insgesamt weitergegeben werden, ohne dass Kopien, welchen Mediums auch immer

zurückbehalten werden. Bei einer Weitergabe muss sichergestellt werden, dass der Empfänger diese

Nutzungs- und Verwertungsrechte anerkennt und einhält.

Hinweis

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

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

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

besseren Verständnis der Formulierungen.

© Festo Didactic 540672 III

Inhalt

Bestimmungsgemäße Verwendung ____________________________________________________________ V

Vorwort ________________________________________________________________________________ VI

Einleitung _______________________________________________________________________________ VIII

Arbeits- und Sicherheitshinweise _____________________________________________________________ IX

Technologiepaket für Pneumatik (TP 100) ______________________________________________________ XI

Lernziele der Aufbaustufe (TP 102) ____________________________________________________________ XII

Zuordnung von Lernzielen und Aufgaben ______________________________________________________ XIII

Gerätesatz der Aufbaustufe (TP 102) __________________________________________________________ XV

Zuordnung von Geräten und Aufgaben _______________________________________________________ XVIII

Methodische Hilfen für den Ausbilder ________________________________________________________ XIX

Methodische Struktur der Aufgaben __________________________________________________________ XIX

Bezeichnung der Geräte _____________________________________________________________________ XX

Inhalte der CD-ROM ________________________________________________________________________ XX

Gerätesatz der Grundstufe (TP 101) __________________________________________________________ XXII

Lernziele der Grundstufe (TP 101) ___________________________________________________________ XXIII

Aufgaben und Lösungen

Aufgabe 1: Öffnen und Schließen einer Ofentür __________________________________________________ 1

Aufgabe 2: Vereinzeln von Getränkeflaschen ____________________________________________________ 7

Aufgabe 3: Bohren von Ventilanschlussblöcken _________________________________________________ 15

Aufgabe 4: Abfüllen von Getränkeflaschen _____________________________________________________ 23

Aufgabe 5: Reinigen von Werkstücken _________________________________________________________ 33

Aufgabe 6: Bedrucken von Handyschalen ______________________________________________________ 43

Aufgabe 7: Abpacken von Zündkerzen _________________________________________________________ 51

Aufgabe 8: Verschließen von Führungsbuchsen _________________________________________________ 59

Aufgabe 9: Härten von Werkstoffproben _______________________________________________________ 67

Aufgabe 10: Biegen von Blechstreifen _________________________________________________________ 73

Inhalt

IV © Festo Didactic 540672

Aufgaben und Arbeitsblätter











© Festo Didactic 540672 V

Bestimmungsgemäße Verwendung

Das Trainingspaket Pneumatik, Aufbaustufe ist nur zu benutzen:

• für die bestimmungsgemäße Verwendung im Lehr- und Ausbildungsbetrieb

• in sicherheitstechnisch einwandfreiem Zustand

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

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

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

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

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

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

in diesem Arbeitsbuch beschrieben sind, beachten.

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

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

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

vorsätzlich oder grob fahrlässig verursacht.

VI © Festo Didactic 540672

Vorwort

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

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

Lernsystems:

• Technologieorientierte Trainingspakete

• Mechatronik und Fabrikautomation

• Prozessautomation und Regelungstechnik

• Robotino® – Lernen und forschen mit mobilen Robotern

• Hybride Lernfabriken

Die technologieorientierten Trainingspakete befassen sich mit den Technologien Pneumatik,

Elektropneumatik, Hydraulik, Elektrohydraulik, Proportionalhydraulik, Speicherprogrammierbare

Steuerungen, Sensorik, Elektrotechnik und elektrischen Antrieben.

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

hinausgehen. Beispielsweise sind SPS-Ansteuerungen von pneumatischen, hydraulischen und elektrischen

Antrieben möglich.

© Festo Didactic 540672 VII

Alle Lernpakete besitzen eine identische Struktur:

• Hardware

• Teachware

• Software

• Seminare

Die Hardware setzt sich aus didaktisch aufbereiteten Industriekomponenten und Systemen 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)

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, Simulations-, Visualisierungs-,

Projektierungs-, Konstruktions- und Programmiersoftware bereitgestellt.

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

Weiterbildung ab.

Haben Sie Anregungen oder Kritikpunkte zu diesem Buch?

Dann senden Sie eine E-Mail an: [email protected]

Die Autoren und Festo Didactic freuen sich auf Ihre Rückmeldung.

VIII © Festo Didactic 540672

Einleitung

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

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

Das Technologiepaket TP 100 enthält ausschließlich rein pneumatische Steuerungen.

Voraussetzung für den Aufbau der Steuerungen ist ein fester Arbeitsplatz ausgestattet mit einer Festo

Didactic Profilplatte. Zur Druckluftversorgung kann ein mobiler, schallgedämpfter Verdichter (230 V,

maximal 800 kPa = 8 bar) verwendet werden.

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

p = 500 kPa = 5 bar ölfrei betrieben wird.

Mit dem Gerätesatz der Aufbaustufe TP 102 werden die kompletten Steuerungen der 10 Aufgabenstellungen

aufgebaut. Die theoretischen Grundlagen für das Verständnis dieser Aufgaben enthält das Lehrbuch

• Grundlagen der Pneumatik und Elektropneumatik.

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

© Festo Didactic 540672 IX

Arbeits- und Sicherheitshinweise

Allgemein

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

arbeiten.

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

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

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

Hinweise zur Sicherheit!

• Störungen, die die Sicherheit beeinträchtigen können, dürfen beim Schulungsbetrieb nicht erzeugt

werden und sind umgehend zu beseitigen.

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

Schaltungen arbeiten.

Mechanik

• Greifen Sie nur bei Stillstand in den Aufbau.

• 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.

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

erschwert wird.

• Beachten Sie Angaben zur Platzierung der Komponenten.

Elektrik

• Verwenden Sie nur Kleinspannungen, maximal 24 V DC.

• Herstellen bzw. Abbauen von elektrischen Anschlüssen nur in spannungslosem Zustand!

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

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

Leitungen.

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.

– Beim Abspringen von Schläuchen:

– Schalten Sie die Druckluftzufuhr sofort ab.

X © Festo Didactic 540672

• 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.

Befestigungstechnik

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

• Variante A, Rastsystem

Leichte nicht belastbare Geräte (z.B. Wege-Ventile, Sensoren). Geräte einfach in die Nut der Profilplatte

einklipsen. Lösen der Geräte durch Betätigung des blauen Hebels.

• Variante B, Drehsystem

Mittelschwere belastbare Geräte (z.B. Pneumatikzylinder). Diese Geräte werden durch

Hammerschrauben auf die Profilplatte gespannt. Das Spannen bzw. Lösen erfolgt über die blaue

Griffmutter.

• Variante C, Schraubsystem

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

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

befestigt.

© Festo Didactic 540672 XI

Technologiepaket für Pneumatik (TP 100)

Das Technologiepaket TP 100 besteht aus einer Vielzahl von einzelnen Ausbildungsmitteln sowie

Seminaren. Gegenstand dieses Paketes sind ausschließlich rein pneumatische Steuerungen. Einzelne

Elemente aus dem Technologiepaket TP 100 können auch Bestandteil anderer Pakete sein.

Wichtige Elemente des TP 100

• Fester Arbeitsplatz mit Festo Didactic Profilplatte

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

• Gerätesätze oder Einzelkomponenten (z.B. Zylinder, Wegeventile, Vorwahlzähler, Taktstufenbausteine,

Logikelemente, pneumatische Näherungsschalter)

• Optionale Lernmittel (z.B. optische Anzeigen, 5/3-Wegeventil, ziehende/drückende Last)

• Praxismodelle

• Komplette Laboreinrichtungen

Ausbildungsunterlagen

Lehrbücher Grundlagen der Pneumatik und Elektropneumatik

Grundlagen der pneumatischen Steuerungstechnik

Wartung pneumatischer Geräte und Anlagen

Arbeitsbücher Grundstufe TP 101

Aufbaustufe TP 102

Optionale Teachware Transparentfoliensätze, Haftbildzeichen, Zeichenschablone

Simulationssoftware FluidSIM® Pneumatik

WBT Pneumatik

Schnittmodelle Satz mit Aufbewahrungskoffer

Seminare

P100 Basiswissen Pneumatik für Maschinenbediener

P111 Grundlagen der Pneumatik und der Elektropneumatik

P121 Instandhaltung und Fehlersuche an pneumatischen und elektropneumatischen Anlagen

P-OP Der Verschwendung auf der Spur – wirtschaftlicher Einsatz der Pneumatik

P-NEU Pneumatik Auffrischung und Aktualisierung

IW-PEP Instandhaltung und Wartung in der Steuerungstechnik – pneumatische und elektropneumatische

Steuerungen

P-AL Pneumatik für die berufliche Ausbildung

P-AZUBI 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.

XII © Festo Didactic 540672

Lernziele der Aufbaustufe (TP 102)

• Sie kennen verschiedene Arten der Erkennung von Endlagen.

• Sie kennen Möglichkeiten, um Steuerungen mit speicherndem Verhalten aufzubauen.

• Sie können 3/2- und/oder 5/2-Wegeventile umrüsten (Ruhestellung gesperrt/Ruhestellung geöffnet).

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

• Sie können Schaltungen mit Parallelbewegungen im Gegentakt realisieren.

• Sie können pneumatische Subtraktionszähler einsetzen.

• Sie können indirekte Ansteuerungen von Zylindern aufbauen.

• Sie können geeignete Sensoren für eine Anwendung auswählen und diese Sensoren justieren.

• Sie kennen den Aufbau und die Funktion von Taktstufen-Bausteinen.

• Sie können die Taktstufen-Grundsteuerung „Dauerzyklus“ aufbauen.

• Sie können Drossel-Rückschlagventile abhängig von gegebenen Randbedingungen einbauen.

• Sie können die ODER Verknüpfung von Rückmeldesignalen realisieren.

• Sie können Verzögerungszeiten nach Vorgaben einstellen.

• Sie kennen Schaltungen, um Verzögerungszeiten durch Signaleingabe abzubrechen.

• Sie können die folgenden Eingabebefehle realisieren:

• NOT-AUS, NOT-AUS quittieren, START, RICHTEN, HALT BEI ZYKLUSENDE und AUTOMATIK/MANUELL.

• Sie können eine Taktstufen-Steuerung mit Leertakt aufbauen.

• Sie kennen eine Möglichkeit, um einstellbare Schrittwiederholungen innerhalb eines

Bewegungsablaufes zu ermöglichen und können diese Schaltung aufbauen.

• Sie können Eingabeschaltungen mit Selbsthaltung entwickeln

• Sie kennen eine Möglichkeit, den Doppelhub eines Zylinders zu realisieren und können diese Schaltung

aufbauen.

• Sie kennen Schaltungen, um die Bewegungsumkehr eines Zylinders im Teilhubbereich zu ermöglichen.

• Sie können eine Eingabeschaltung für eine Taktstufen-Steuerung mit abgesicherter Steuerluft

entwickeln.

• Sie können einen doppeltwirkenden Zylinder im Teilhubbereich anhalten.

• Sie wissen, wie Ausgangssignale von Ventilen invertiert werden können.

• Sie können eine Steuerung mit Führungsverhalten in Kombination mit einer Ablaufsteuerung in

Taktstufenausführung realisieren.

© Festo Didactic 540672 XIII

Zuordnung von Lernzielen und Aufgaben

Aufgabe 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Lernziel

Sie kennen verschiedene Arten der Erkennung

von Endlagen. •

Sie kennen Möglichkeiten, um Steuerungen

mit speicherndem Verhalten aufzubauen. •

Sie können 3/2- und/oder 5/2-Wegeventile

umrüsten

(Ruhestellung gesperrt/Ruhestellung

geöffnet).

•

Sie kennen Weg-Schritt-Diagramme und

können diese für eine vorgegebene Schaltung

erstellen.

•

Sie können Schaltungen mit

Parallelbewegungen im Gegentakt realisieren. •

Sie können pneumatische Subtraktionszähler

einsetzen. •

Sie können indirekte Ansteuerungen von

Zylindern aufbauen. • •

Sie können geeignete Sensoren für eine

Anwendung auswählen und diese Sensoren

justieren.

• • • •

Sie kennen den Aufbau und die Funktion von

Taktstufen-Bausteinen. •

Sie können die Taktstufen-Grundsteuerung

„Dauerzyklus“ aufbauen. •

Sie können Drossel-Rückschlagventile

abhängig von gegebenen Randbedingungen

einbauen.

•

Sie können die ODER Verknüpfung von

Rückmeldesignalen realisieren. •

Sie können Verzögerungszeiten nach

Vorgaben einstellen. •

Sie kennen Schaltungen, um

Verzögerungszeiten durch Signaleingabe

abzubrechen.

•

Sie können eine Taktstufen-Steuerung mit den

Eingabebefehlen AUTOMATIK/MANUELL,

START und RICHTEN aufbauen.

•

XIV © Festo Didactic 540672

Aufgabe 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Lernziel

Sie können eine Eingabeschaltung mit

Selbsthaltung entwickeln, die folgende Eingaben

ermöglicht: AUTOMATIK/MANUELL, START, HALT

bei ZYKLUSENDE und RICHTEN.

•

Sie können eine Taktstufen-Steuerung mit

Leertakt aufbauen. •

Sie kennen eine Möglichkeit, um einstellbare

Schrittwiederholungen innerhalb eines

Bewegungsablaufes zu ermöglichen und können

diese Schaltung aufbauen.

•

Sie kennen eine Möglichkeit, den Doppelhub

eines Zylinders zu realisieren und können diese

Schaltung aufbauen.

•

Sie kennen Schaltungen, um die

Bewegungsumkehr eines Zylinders im

Teilhubbereich zu ermöglichen.

•

Sie können eine Eingabeschaltung für eine

Taktstufen-Steuerung mit abgesicherter

Steuerluft entwickeln mit den Eingaben START,

AUTOMATIK/MANUELL und RICHTEN.

•

Sie können einen doppeltwirkenden Zylinder im

Teilhubbereich anhalten. •

Sie wissen, wie Ausgangssignale von Ventilen

invertiert werden können. •

Sie können eine Steuerung mit

Führungsverhalten in Kombination mit einer

Ablaufsteuerung in Taktstufenausführung

realisieren.

•

© Festo Didactic 540672 XV

Gerätesatz der Aufbaustufe (TP 102)

Dieser Gerätesatz der Aufbaustufe ist für die Weiterbildung in pneumatischer Steuerungstechnik

zusammengestellt. Die beiden Gerätesätze (TP 101 und TP 102) 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 (TP 102)

Menge Benennung Bestell-Nr.

1 3/2-Wege-Kipprollenventil, in Ruhestellung gesperrt 152867

4 3/2-Wegeventil, einseitig druckluftbetätigt 576302

2 3/2-Wegeventil mit Drucktaster, in Ruhestellung gesperrt 152860

1 3/2-Wegeventil mit Schlagtaster, in Ruhestellung geöffnet (NOT-AUS) 152864

2 5/2-Wege-Impulsventil, beidseitig druckluftbetätigt 576303

2 Doppeltwirkender Zylinder 152888

2 Drosselrückschlagventil 193967

2 Kunststoffschlauch 4 x 0,75, 10 m 151496

2 Rückschlagventil, entsperrbar 540715

1 Staudruckventil 152868

10 Steckhülse 153251

1 Taktstufen-Baustein 152886

20 T-Steckverbinder 153128

1 Verzögerungsventil, in Ruhestellung geöffnet 539759

1 Vorwahlzähler, pneumatisch 152877

1 Wechselventil 539771

1 Wechselventil, 3-fach 152882

1 Zweidruckventil, 3-fach 152883

XVI © Festo Didactic 540672

Symbole des Gerätesatzes

Benennung Symbol

3/2-Wegeventil mit Drucktaster,

in Ruhestellung gesperrt 2

31

3/2-Wegeventil mit Schlagtaster,

in Ruhestellung geöffnet (NOT-AUS) 2

31

3/2-Wege-Kipprollenventil,


31

Staudruckventil

31

2

3/2-Wegeventil, einseitig druckluftbetätigt,


31

12

5/2-Wege-Pneumatik-Impulsventil

Vorwahlzähler, pneumatisch 2

1

12 10

Pneumatischer Timer, in Ruhestellung geöffnet

Drossel-Rückschlagventil 21

© Festo Didactic 540672 XVII

Benennung Symbol

Wechselventil, 3-fach 2 2 2

1 111 1 1

Wechselventil

Zweidruckventil, 3-fach 2 2 2

1 111 1 1

Doppeltwirkender Zylinder

Rückschlagventil, entsperrbar

2

1 21

Benennung Symbol

Taktstufen-Baustein

L L

A3 A4

X3 X4

Yn YnYn+1 Yn+1

Zn ZnZn+1 Zn+1L LL L

P PP P

A2

X2

Yn Yn+1

Zn Zn+1L L

P P

A1

X1

YnY Yn+1 Yn+1Yn

Zn Zn Zn+1Z ZL LLL

P PP P PP

Y

TABTAATAATAA

Zn+1

XVIII © Festo Didactic 540672

Zuordnung von Geräten und Aufgaben

Aufgabe 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Gerät

Zylinder, doppeltwirkend 1 2 2 2 2 2 2 1 1 2

Drossel-Rückschlagventil 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2

Rückschlagventil, entsperrbar 2

3/2-Wege-Pneumatikventil, einseitig druckluftbetätigt 2 1 1 3 3 4 3 1

5/2-Wege-Impulsventil, beidseitig druckluftbetätigt 2 2 2 2 2 2 2 2 2

3/2-Wege-Kipprollenventil, in Ruhestellung gesperrt 1 1 1

Staudruckventil 1 1 1

3/2-Wegeventil mit Drucktaster, in Ruhestellung gesperrt 1 1 2 2 2 2 1 1

3/2-Wegeventil mit Schlagtaster, in Ruhestellung

geöffnet (NOT-AUS)

1 1

Taktstufen-Baustein 1 1 1 1 1 1

Verzögerungsventil, in Ruhestellung geöffnet 1 1

Vorwahlzähler, pneumatisch 1 1

Wechselventil 1 1 1

Wechselventil, 3-fach 3 3 3 3 2

Zweidruckventil, 3-fach 1 2 3 3 1 1 2

© Festo Didactic 540672 XIX

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 und nachhaltiger Lernfortschritt gewährleistet. Die Feinlernziele sind in

der Matrix dokumentiert. Konkrete Einzellernziele sind jeder Aufgabenstellung zugeordnet.

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 10 Aufgaben benötigen Sie die

Elemente des Gerätesatzes der Grundstufe TP 101 und der Aufbaustufe TP 102.

Jede Aufgabe der Grundstufe kann auf einer Profilplatte aufgebaut werden.

Methodische Struktur der Aufgaben

Alle 10 Aufgaben haben den gleichen methodischen Aufbau.

Die Aufgaben sind gegliedert in:

• Titel

• Lernziele

• Problemstellung

• Randbedingungen

sowie

• Projektauftrag

• Lageplan

• Arbeitsblätter

Das Lehrerhandbuch enthält die Lösung zu jedem Aufgabenblatt aller 10 Aufgaben.

Für die Aufgaben 4 bis 10 sind vergrößerte Schaltpläne auf DIN-A3 Seiten beigefügt.

XX © Festo Didactic 540672

Bezeichnung der Geräte

Die Bezeichnung der Elemente erfolgt in den Schaltplänen nach Norm DIN ISO 1219 2. 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.

Zylinder: 1A1, 2A1, 2A2, ...

Ventile: 1V1, 1V2, 1V3, 2V1, 2V2, 3V1, ...

Sensoren: 1B1, 1B2, ...

Signaleingabe: 1S1, 1S2, ...

Zubehör: 0Z1, 0Z2, 1Z1, ...

Inhalte der CD-ROM

Die mitgelieferte CD-ROM stellt Ihnen zusätzliche Medien zur Verfügung. Die Aufgabenblätter und Lösungen

sind auf der mit dem Lehrerhandbuch mitgelieferten CD-ROM als pdf-Dateien gespeichert.

Die CD-ROM enthält folgende Ordner:

• Demo

• Festo Katalog

• FluidSIM® Schaltpläne

• Industrielle Anwendungen

• Präsentationen

• Produkt Informationen

• Videos

FluidSIM®-Demoversion

Eine Demo-Version des Softwarepakets FluidSIM® Pneumatik ist auf der CD-ROM gespeichert. Schon diese

Version eignet sich zum Testen entwickelter Steuerungen.

© Festo Didactic 540672 XXI

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 19 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.

Videos

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

Sequenzen werden Anwendungen in realer Umgebung dargestellt.

XXII © Festo Didactic 540672

Gerätesatz der Grundstufe (TP 101)

Dieser Gerätesatz ist für die Grundausbildung in pneumatischer 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 und eine Druckluftquelle benötigt.

Gerätesatz der Grundstufe (TP 101)

Menge Benennung Bestell-Nr.

2 3/2-Wege-Rollenhebelventil, in Ruhestellung gesperrt 152866

1 3/2-Wegeventil mit Drucktaste, in Ruhestellung geöffnet 152861

2 3/2-Wegeventil mit Drucktaste, in Ruhestellung gesperrt 152860

1 3/2-Wegeventil mit Wahlschalter, in Ruhestellung gesperrt 152863


3 5/2-Wege-Impulsventil, beidseitig druckluftbetätigt 576303

1 5/2-Wegeventil mit Wahlschalter 152862


1 Doppeltwirkender Zylinder 152888

2 Drosselrückschlagventil 193967

2 Druckmessgerät 152865

1 Druckregelventil mit Druckmessgerät 539756

1 Druckschaltventil 152884

1 Einfachwirkender Zylinder 152887

1 Einschaltventil mit Filterregelventil 540691

2 Kunststoffschlauch 4 x 0,75 Silber 10 m 151496

2 Näherungsschalter, pneumatisch, mit Zylinderbefestigung 539775

1 Pneumatischer Timer, in Ruhestellung gesperrt 540694

1 Schnellentlüftungsventil 539772

10 Steckhülse 153251

10 T-Steckverbinder 153128

1 Verteilerblock 152896

1 Wechselventil (ODER) 539771

2 Zweidruckventil (UND) 539770

© Festo Didactic 540672 XXIII

Lernziele der Grundstufe (TP 101)

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

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

• Sie können Betätigungsarten von Wegeventilen erkennen und skizzieren.

• Sie können eine direkte Ansteuerung erklären und aufbauen.

• Sie können Schaltungen analysieren und bewerten.

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

• Sie kennen den Aufbau und die Funktionsweise eines 5/2-Wegeventils.

• Sie können eine indirekte Ansteuerung erklären und aufbauen.

• Sie kennen die Funktionsweise eines 5/2-Wegeventil mit pneumatischer Ansteuerung.

• Sie kennen den Unterschied zwischen einem Signalglied und einem Steuerglied.

• Sie können den Druck in pneumatischen Steuerungen messen.

• Sie können Drosselungsarten unterscheiden und nach Vorgaben einsetzen.

• Sie können Aus- und Einfahrgeschwindigkeiten von Zylindern einstellen.

• Sie kennen eine Art der Signalspeicherung in pneumatischen Steuerungen.

• Sie können logische Verknüpfungen UND/ODER/NICHT erklären und realisieren.

• Sie können Selbsthalteschaltungen erklären und aufbauen.

• Sie kennen eine Möglichkeit der Endlagenabfrage von Zylindern.

• Sie können logische Verknüpfungen kombinieren.

• Sie kennen den Aufbau und die Funktionsweise magnetischer Näherungsschalter.

• Sie können 5/2-Wegeventile unterscheiden und nach Vorgaben auswählen und einsetzen.

• Sie können bestehende Schaltungen weiter entwickeln.

• Sie kennen Aufbau und Funktionsweise eines Druckschaltventils.

• Sie können druckabhängige Steuerungen aufbauen.

• Sie kennen Aufbau und Funktionsweise eines Druckregelventils.

• Sie können bestehende Schaltungen analysieren und nach Vorgaben optimieren.

• Sie kennen den Aufbau und die Funktionsweise eines Verzögerungsventils.

• Sie können Schaltungen mit oszillierenden Bewegungen aufbauen.

• Sie können Verzögerungsventile abhängig von Randbedingungen einsetzen.

• Sie können Schaltungen mit zwei Zylindern analysieren und aufbauen.

XXIV © Festo Didactic 540672

© Festo Didactic 540672 I

Inhalt

Aufgaben und Lösungen











II © Festo Didactic 540672

© Festo Didactic 540672 1

Aufgabe 1: Öffnen und Schließen einer Ofentür

Lernziele

Wenn Sie diese Aufgabe bearbeitet haben,

• kennen Sie verschiedene Arten der Erkennung von Endlagen.

• kennen Sie Möglichkeiten, um Steuerungen mit speicherndem Verhalten aufzubauen.

• können Sie 3/2- und/oder 5/2-Wegeventile umrüsten (Ruhestellung gesperrt/Ruhestellung geöffnet).

Problemstellung

Die Härteanlage ist für das kontinuierliche Härten von massengefertigten Metallteilen konzipiert. Die

Werkstücke werden durch Erwärmen gehärtet und anschließend im Ölbad abgeschreckt. Die Klappen am

Ein- und Ausgang der Härteanlage werden mit doppeltwirkenden Zylindern geschlossen und geöffnet. In

dieser Aufgabe wird ausschließlich die Steuerung für eine der beiden Ofentüren betrachtet.

Lageplan

Härteofen


2 © Festo Didactic 540672

Randbedingungen

• Wegen der Hitzeentwicklung sollen keine Grenztaster eingesetzt werden. Es soll der Druck abgefragt

werden, wenn der Zylinder in eine der beiden Endlagen fährt.

Ablauf

Der Öffnungs- und Schließvorgang wird mit einem Taster gestartet.

Ein 5/2-Wege-Impulsventil steuert den doppeltwirkenden Zylinder. Der Steuerimpuls dafür soll der Druck

sein, der entsteht, wenn der Zylinder in eine der beiden Endlagen fährt.

Entweder erfolgt ein Impuls über die Ventile 1V1, 1V3 auf 1V4: "Einfahren".

Oder es erfolgt ein Impuls über die Ventile 1V2, 1V3 auf 1V4: "Ausfahren"

Die Zylinderbewegung ist in Kurzschreibweise

1A1+ 1A1–

Projektauftrag

1. Vervollständigen Sie den pneumatischen Schaltplan.

2. Rüsten Sie die im Gerätesatz enthaltenen Wegeventile um.

3. Führen Sie den Aufbau durch.

4. Überprüfen Sie den Steuerungsaufbau.

5. Beschreiben Sie die Funktionsweise der Steuerung.

6. Erstellen Sie die Geräteliste.

Zusatzaufgaben

Welche Fehler können bei der Verschlauchung der Steuerung vorkommen?

Wie wirken sich diese Fehler aus?

Für die notwendigen 3/2-Wegeventile 1V1 und 1V2 sind die umrüstbaren 3/2-Wege-Pneumatikventile

vorgesehen. Ausgeliefert werden diese Ventile in Ruhestellung gesperrt. Wie müssen diese umgerüstet

werden, damit sie die notwendige Funktion erfüllen?

Nehmen Sie alternativ dafür 5/2-Wege-Pneumatikventile. Wie müssen diese umgerüstet werden?

Wie verhält sich die Steuerung nach einem Druckverlust?



1. Pneumatischen Schaltplan vervollständigen

– Vervollständigen Sie den pneumatischen Schaltplan indem Sie die fehlenden Druckluftleitungen

einzeichnen.

1V4

1V3

1 1

2 2

24

351

1V5

14 12

1V6

1A1

2

31

1S1

10

10

2

2

3

3

1

1

1V2

1V1

4 2

15

14 12

3

Pneumatischer Schaltplan



2. Ablaufbeschreibung

– Bauen Sie die Steuerung auf und beschreiben Sie ihren Ablauf

Ausgangsstellung

Die Ofentür ist geschlossen. Die Kolbenstange des Zylinders 1A1 ist ausgefahren. Das 5/2-Wege-

Pneumatik-Impulsventil 1V4 (Stellglied) belüftet den Kolbenraum und entlüftet den

Kolbenstangenraum. Das 5/2-Wege-Pneumatik-Impulsventil 1V3 (Umschaltventil) ist auf

Durchgang 1 nach 4 geschaltet.

Schritt 1-2 – Ofentür öffnen

Wird der Taster am 3/2-Wegeventil 1S1 betätigt, werden die 3/2-Wege-Pneumatikventile 1V1 und

1V2 gleichzeitig betätigt. Die Steueranschlüsse 12 und 14 des Umschaltventils 1V3 werden

entlüftet. Die Druckluft kann über die Anschlüsse 1 und 4 des 5/2-Wege-Pneumatik-Impulsventils

1V3 den Steueranschluss 12 des 5/2-Wege-Pneumatik-Impulsventils 1V4 beaufschlagen. Dieses

Ventil 1V4 schaltet um. Die Kolbenstangenseite des Zylinders 1A1 wird belüftet. Der Kolben fährt in

seine hintere Endlage.

Gleichzeitig wird durch die Arbeitsluft über das 3/2-Wege-Pneumatikventil 1V2 der Steueranschluss

12 des Umschaltventils 1V3 mit Druckluft beaufschlagt. Das Umschaltventil 1V3 wird so geschaltet,

dass durch ein neues Startsignal das Stellglied 1V4 umgeschaltet werden kann.

Schritt 2-3 – Ofentür schließen

Wird der Taster am 3/2-Wegeventil 1S1 erneut betätigt, werden die 3/2-Wege-Pneumatikventile

1V1 und 1V2 gleichzeitig betätigt. Die Steueranschlüsse 12 und 14 des Umschaltventils 1V3 werden

entlüftet. Die Druckluft kann über die Anschlüsse 1 und 2 des Umschaltventils 1V3 den

Steueranschluss 14 des Stellgliedes 1V4 beaufschlagen. Der Zylinder 1A1 wird auf der Kolbenseite

belüftet. Die Kolbenstange fährt aus.

Gleichzeitig wird wieder durch die Arbeitsluft über das 3/2-Wege-Pneumatikventil 1V1 der

Steueranschluss 14 des Umschaltventils 1V3 mit Druckluft beaufschlagt. Die Steuerung befindet

sich wieder in der Ausgangsstellung. Durch ein erneutes Startsignal kann die Ofentüre wieder

geöffnet werden.



3. 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, doppeltwirkend

2 Drossel-Rückschlagventil

2 5/2-Wege-Pneumatik-Impulsventil

1 3/2-Wegeventil mit Drucktaster, in Ruhestellung gesperrt

2 3/2-Wege-Pneumatikventil, in Ruhestellung geöffnet

1 Verteilerblock

1 Einschaltventil mit Filterregelventil

1 Druckluftquelle

Geräteliste



4. Lösen der Zusatzaufgaben


vorgesehen. Ausgeliefert werden diese Ventile in Ruhestellung gesperrt.

– Wie müssen die 3/2-Wegeventile umgerüstet werden, damit sie die notwendige Funktion erfüllen?

Durch Vertauschen von Blindstopfen und Arbeitsanschluss werden die Ventile auf Ruhestellung

geöffnet umgerüstet.

– Welche Fehler können bei der Verschlauchung der Steuerung vorkommen? Wie wirken sich diese Fehler

aus? Beschreiben Sie die Fehler.

Sind die 3/2-Wegeventile nicht richtig umgebaut worden, funktioniert die Steuerung nicht.

Ist beim Ventil 1V4 der Anschluss 2 mit Anschluss 4 vertauscht worden, fährt der Zylinder nicht aus.

– Nehmen Sie alternativ dafür 5/2-Wege-Pneumatikventile. Wie müssen diese umgerüstet werden?

Wie müssen die 5/2-Wege-Pneumatikventile umgerüstet werden?

Es muss der Arbeitsanschluss 4 verschlossen werden.

Hinweis

Mögliche Lösung wenn kein Stopfen vorhanden ist: Stecken Sie ein T-Stück (Steckverteiler) mit

kurzem Schlauch auf das Ventil. Verbinden Sie die restlichen zwei Ausgänge des T-Stücks mit einem

kurzen Schlauch miteinander.

– Wie verhält sich die Steuerung nach einem Druckverlust?

Die Steuerung hält ihren Zustand gespeichert. Folge: Wird die Türe bei Druckverlust bewegt, geht

sie bei erneutem Druck in ihre zuletzt eingenommene Lage zurück.



Lernziele

Wenn Sie diese Aufgabe bearbeitet haben,

• kennen Sie verschiedene Arten der Erkennung von Endlagen.

• kennen Sie Möglichkeiten, um Steuerungen mit speicherndem Verhalten aufzubauen.

• können Sie 3/2- und/oder 5/2-Wegeventile umrüsten (Ruhestellung gesperrt/Ruhestellung geöffnet).

Problemstellung

Die Härteanlage ist für das kontinuierliche Härten von massengefertigten Metallteilen konzipiert. Die

Werkstücke werden durch Erwärmen gehärtet und anschließend im Ölbad abgeschreckt. Die Klappen am

Ein- und Ausgang der Härteanlage werden mit doppeltwirkenden Zylindern geschlossen und geöffnet. In

dieser Aufgabe wird ausschließlich die Steuerung für eine der beiden Ofentüren betrachtet.

Lageplan

Härteofen


2 Name: __________________________________ Datum: ____________ © Festo Didactic 540672

Randbedingungen

• Wegen der Hitzeentwicklung sollen keine Grenztaster eingesetzt werden. Es soll der Druck abgefragt

werden, wenn der Zylinder in eine der beiden Endlagen fährt.

Ablauf

Der Öffnungs- und Schließvorgang wird mit einem Taster gestartet.

Ein 5/2-Wege-Impulsventil steuert den doppeltwirkenden Zylinder. Der Steuerimpuls dafür soll der Druck

sein, der entsteht, wenn der Zylinder in eine der beiden Endlagen fährt.

Entweder erfolgt ein Impuls über die Ventile 1V1, 1V3 auf 1V4: "Einfahren".

Oder es erfolgt ein Impuls über die Ventile 1V2, 1V3 auf 1V4: "Ausfahren"

Die Zylinderbewegung ist in Kurzschreibweise

1A1+ 1A1–

Projektauftrag

1. Vervollständigen Sie den pneumatischen Schaltplan.

2. Rüsten Sie die im Gerätesatz enthaltenen Wegeventile um.

3. Führen Sie den Aufbau durch.

4. Überprüfen Sie den Steuerungsaufbau.

5. Beschreiben Sie die Funktionsweise der Steuerung.

6. Erstellen Sie die Geräteliste.

Zusatzaufgaben

Welche Fehler können bei der Verschlauchung der Steuerung vorkommen?

Wie wirken sich diese Fehler aus?


vorgesehen. Ausgeliefert werden diese Ventile in Ruhestellung gesperrt. Wie müssen diese umgerüstet

werden, damit sie die notwendige Funktion erfüllen?

Nehmen Sie alternativ dafür 5/2-Wege-Pneumatikventile. Wie müssen diese umgerüstet werden?

Wie verhält sich die Steuerung nach einem Druckverlust?


© Festo Didactic 540672 Name: __________________________________ Datum: ____________ 3

1. Pneumatischen Schaltplan vervollständigen

– Vervollständigen Sie den pneumatischen Schaltplan indem Sie die fehlenden Druckluftleitungen

einzeichnen.

1V4

1V3

2

1 1

2 2

2

4

4

3

3

5

5

1

1

1V5

14

14

12

12

1V6

2

31

1S1

10

10

2

2

3

3

1

1

1V2

1V1

1A1

Pneumatischer Schaltplan



2. Ablaufbeschreibung

– Bauen Sie die Steuerung auf und beschreiben Sie ihren Ablauf.

Ausgangsstellung

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Schritt 1-2 – Ofentür öffnen

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Schritt 2-3 – Ofentür schließen

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© Festo Didactic 540672 Name: __________________________________ Datum: ____________ 5

3. 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

Geräteliste

4. Lösen der Zusatzaufgaben


vorgesehen. Ausgeliefert werden diese Ventile in Ruhestellung gesperrt.

– Wie müssen die 3/2-Wegeventile umgerüstet werden, damit sie die notwendige Funktion erfüllen?

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– Welche Fehler können bei der Verschlauchung der Steuerung vorkommen? Wie wirken sich diese Fehler

aus? Beschreiben Sie die Fehler.

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– Nehmen Sie alternativ dafür 5/2-Wege-Pneumatikventile. Wie müssen diese umgerüstet werden?

Wie müssen die 5/2-Wege-Pneumatikventile umgerüstet werden?

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Hinweis

Mögliche Lösung wenn kein Stopfen vorhanden ist: Stecken Sie ein T-Stück (Steckverteiler) mit

kurzem Schlauch auf das Ventil. Verbinden Sie die restlichen zwei Ausgänge des T-Stücks mit einem

kurzen Schlauch miteinander.

– Wie verhält sich die Steuerung nach einem Druckverlust?

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Pneumatik Aufbaustufe · 2015-12-04 · Arbeitsbuch TP 102 Mit CD-ROM Festo Didactic 540672 DE...

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