Proportionalhydraulik, Aufbaustufe (Arbeitsbuch) · Lehrbücher (mit Übungen und Beispielen) ... Ein umfassendes Seminarangebot zu den Inhalten der Technologiepa- ... Im vorliegenden

Lernsystem Automatisierung und Technik

094458 (04/01)

Proportionalhydraulik

Arbeitsbuch Aufbaustufe

TP702 � Festo Didactic

Bestimmungsgemäße Verwendung

Das Lernsystem von Festo Didactic ist ausschließlich für die Aus- undWeiterbildung im Bereich Automatisierung und Kommunikation entwik-kelt und hergestellt. Das Ausbildungsunternehmen und / oder die Aus-bildenden hat / haben dafür Sorge zu tragen, daß die Auszubildendendie Sicherheitsvorkehrungen, die in diesem Arbeitsbuch beschriebensind, beachten.

Festo Didactic schließt hiermit jegliche Haftung für Schäden des Auszu-bildenden, des Ausbildungsunternehmens und / oder sonstiger Dritteraus, die bei Gebrauch / Einsatz der Anlage außerhalb einer reinen Aus-bildungssituation auftreten; es sei denn Festo Didactic hat solche Schä-den vorsätzlich oder grob fahrlässig verursacht.

Bestell-Nr.: 094458Benennung: TEACHW. P-HYDR.Bezeichung: D.S702-C-SIBU-DStand: 04/01Layout: 30.04.2001, OCKER IngenieurbüroGrafik: D. SchwarzenbergerAutoren: E. Bauer

© Copyright by Festo Didactic GmbH & Co., D-73770 Denkendorf 2001

Weitergabe sowie Vervielfältigung dieses Dokuments, Verwertung undMitteilung seines Inhalts verboten, soweit nicht ausdrücklich gestattet.Zuwiderhandlungen verpflichten zu Schadenersatz. Alle Rechte vorbe-halten, insbesondere das Recht, Patent-, Gebrauchsmuster- oder Ge-schmacksmusteranmeldungen durchzuführen.

Teile dieser Unterlagen dürfen vom berechtigten Verwender ausschließ-lich für Unterrichtszwecke vervielfältigt werden.

TP702 • Festo Didactic

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Vorwort

Das Lernsystem Automatisierung und Kommunikation von Festo Didac-tic orientiert sich an unterschiedlichen Bildungsvoraussetzungen undberuflichen Anforderungen. Abgeleitet hieraus ergibt sich die Gliederungder Trainingspakete:

� Grundlagenpakete vermitteln technologieübergreifendes Basiswis-sen.

� Technologiepakete greifen die wichtigen Themen Steuerungs- undRegelungstechnik auf.

� Funktionspakete erklären die Grundfunktionen automatisierter Sys-teme.

� Anwendungspakete ermöglichen eine an der betrieblichen Realitätausgerichtete Aus- und Weiterbildung.

Die Technologiepakete befassen sich mit den Technologien Pneumatik,Elektropneumatik, Speicherprogrammierbare Steuerungen, Automatisie-ren mit dem Personal Computer, Hydraulik, Elektrohydraulik, Proportio-nalhydraulik und Anwendungstechnik (Handling).

Bild 1:Hydraulik 2000 –z.B. fahrbarer Laborwagen

Aufnahmerahmen

Profilplatte

U = 230V~

p = 6 MPa

Ordnungsmittel


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Der modulare Aufbau des Lernsystems ermöglicht Anwendungen, dieüber die Grenzen der einzelnen Pakete hinausgehen. Beispielsweisesind SPS-Ansteuerungen von pneumatischen, hydraulischen und elek-trischen Aktuatoren möglich.

Alle Lernpakete besitzen eine identische Struktur:

� Hardware

� Teachware

� Software

� Seminare

Die Hardware setzt sich aus didaktisch aufbereiteten Industriekompo-nenten und Anlagen zusammen.

Die didaktisch-methodische Aufbereitung der Teachware ist auf dieTrainings-Hardware abgestimmt. Die Teachware umfaßt:

� Lehrbücher (mit Übungen und Beispielen)

� Arbeitsbücher (mit praktischen Aufgaben, ergänzenden Hinweisen,Lösungen und Datenblättern)

� Transparentfolien und Videos (zur lebendigen Unterrichtsgestaltung)

Die Lehr- und Lernmedien sind in mehreren Sprachen verfügbar. Siesind für den Einsatz im Unterricht konzipiert, aber auch für ein Selbst-studium geeignet.

Aus dem Bereich Software werden Computer-Lernprogramme und Pro-grammiersoftware für Speicherprogrammierbare Steuerungen bereitge-stellt.

Ein umfassendes Seminarangebot zu den Inhalten der Technologiepa-kete rundet das Angebot in Aus- und Weiterbildung ab.


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Wir informieren Sie über das TechnologiepaketProportionalhydraulik TP 702.

Neu bei Hydraulik 2000:

� Alle elektrischen Anschlüsse mit Sicherheitsbuchsen.

� Industriekomponenten mit Nenngröße 4 auf der Profilplatte.

� Aufgaben mit Arbeitsblättern und Lösungen, Leitfragen.

� Fördern der Schlüsselqualifikationen:Fachkompetenz, Methodenkompetenz, Sozialkompetenz und Per-sönlichkeitskompetenz.

� Üben von Teamfähigkeit, Kooperationsbereitschaft, Lernbereitschaft,Selbständigkeit und Organisationsvermögen.

Ziel – Handlungskompetenz

Inhalt

Teil A Kurs Aufgabenstellungen und Arbeitsblätter

Teil B Grundlagen Hinweis auf das Lehrbuch

Teil C Lösungen Funktionsdiagramm, Schaltplan,Lösungsbeschreibung und Geräteliste

Teil D Anhang Ordnungsmittel, Befestigungstechnik,Kupplungstechnik und Datenblätter


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Inhaltsverzeichnis

Einleitung 9

Sicherheitshinweise 11

Arbeitshinweise 11

Technische Hinweise 12

Arbeitshinweise zur Proportionalhydraulik 13

Lerninhalte der Proportionalhydraulik Aufbaustufe TP702 22

Liste der Lernziele der Übungsaufgaben 23

Gerätesatz Proportionalhydraulik Grundstufe TP701 24

Gerätesatz Proportionalhydraulik Aufbaustufe TP702 25

Geräte-Aufgaben-Matrix 29

Methodische Struktur der Übungen 30

Teil A – Kurs

Aufgabe 1: DrucksensorKennlinie, Binär- und Analogsignal A- 3

Aufgabe 2: TemperatursensorKennlinie, Temperatur-Überwachungssteuerung A- 9

Aufgabe 3: WegsensorKennlinie, Basissteuerung mit Wegsensoren A-15

Aufgabe 4: EntwässerungspresseBeschleunigen, Verzögern, Geschwindigkeitsstufen A-25

Aufgabe 5: HydraulikaufzugAbschaltpositionierung A-33

Aufgabe 6: ZiehpresseAntriebsbeschleunigung mittelsProportional Druckbegrenzungsventil A-41

Aufgabe 7: HonmaschineOszillation hydraulischer Antriebe A-49


8

Aufgabe 8: FormschließeinheitUmströmschaltung, Softstop A-57

Aufgabe 9: SpritzgießmaschineSimulieren eines komplexen Einspritzprozesses A-65

Aufgabe 10: Spritzgießmaschine mit FormschließeinheitGesamtprozess, Proportional-Drosselventile A-73

Teil B – Grundlagen

Teil C – Lösungen

Lösung 1: Drucksensor C-3

Lösung 2: Temperatursensor C-13

Lösung 3: Wegsensor C-17

Lösung 4: Entwässerungspresse C-25

Lösung 5: Hydraulikaufzug C-35

Lösung 6: Ziehpresse C-49

Lösung 7: Honmaschine C-55

Lösung 8: Formschließeinheit C-63

Lösung 9: Spritzgießmaschine C-71

Lösung 10: Spritzgießmaschine mit Formschließeinheit C-79

Teil D – Anhang

Befestigungstechnik D-3

Anschlussplatte D-5

Kupplungstechnik D-6

Datenblätter ...


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Einleitung

Das vorliegende Arbeitsbuch ist Bestandteil des Lernsystems Automati-sierung und Kommunikation der Festo Didactic GmbH&Co. Das Trai-ningspaket TP700 eignet sich zur Einführung in die Grundlagen derProportionalhydraulik. Es ist gegliedert in eine Grundstufe und eine Auf-baustufe. In der Grundstufe TP701 werden die Grundkenntnisse derProportionalhydraulik vermittelt. Darauf aufbauend werden die Kennt-nisse in der Aufbaustufe TP702 vertieft.

Bei der Konzeption der hydraulischen Geräte wurden folgende Punkteverwirklicht:

� Einfache Handhabung

� Sichere Befestigung

� Umweltgerechte Kupplungstechnik

� Kleine Baugröße der Geräte

� Praxisorientierte Messtechnik

Zur praktischen Durchführung der Übungen werden empfohlen:

� Hydraulische und elektrische Komponenten des Gerätesatzes TP701und TP702

� Ein hydraulisches Antriebsaggregat

� Mehrere Schlauchleitungen

� Ein Netzgerät

� Ein Kabelsatz

� Eine Profilplatte oder eine entsprechende Laboreinrichtung

� Das Messset mit den notwendigen Sensoren


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Im vorliegenden Arbeitsbuch werden Kenntnisse vermittelt über die Ge-räte und die Grundschaltungen der Proportionalhydraulik. Die Themender Übungen sind:

� Aufnehmen von Kennlinien verschiedener Sensoren.

� Anwendung von Geräten, Ventilen und Sensoren.

� Aufbauen verschiedener Schaltungen nach vorgegebenen Ablauf-Diagrammen.

� Optimales Abstimmen der Geräte durch Einstellen von Parametern.

Technische Vorraussetzungen für einen sicheren Betrieb der Gerätesind:

� Ein Hydraulikaggregat für Betriebsdruck 60 bar und Volumenstrom2 l/min.

� Für das Aggregat eine Spannungsversorgung von 230 V Wechsel-spannung.

� Für elektrische Geräte ein Netzgerät mit 24 V Gleichspannung.

� Zur Befestigung der Geräte eine Profilplatte von Festo Didactic.

Das Arbeitsbuch ist für die Berufsausbildung im “Dualen System” ent-wickelt worden. Es eignet sich jedoch ebenso für die praxisgerechteEinführung von Studenten der Fachhochschulen und Hochschulen in dieElektrohydraulik. Aufgrund der modularen Konzeption der Hardwarelassen sich theoretische Fragestellungen experimentell in einfacher undzeitoptimierter Form nachzeichnen.

Die theoretischen Zusammenhänge sind in dem Lehrbuch Proportional-hydraulik, Grundstufe TP701, dargestellt. Die technische Beschreibungder verwendeten Geräte ist in den Datenblättern im Teil D dieses Ar-beitsbuches enthalten.

Als weitere Ausbildungsmittel zur Hydraulik bietet Festo Didactic an:

� Haftbildzeichen

� Hydraulik-Rechenschieber

� Foliensätze

� Transparentmodelle

� Interaktives Video

� Symbolbibliothek

� Simulationsprogramm


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Sicherheitshinweise

Im Interesse Ihrer eigenen Sicherheit sollten Sie folgende Hinweise un-bedingt beachten:

� Vorsicht beim Einschalten des Hydraulik-Aggregats: Es können Zy-linder selbsttägig ausfahren!

� Zulässigen Arbeitsdruck nicht überschreiten. Siehe Datenblätter.

� Nur Kleinspannung 24 V verwenden.

� Allgemeine Sicherheitsbestimmungen beachten (DIN 58126 undVDE 100).

Arbeitshinweise

Aufbau

Beim Aufbau der Steuerung sind folgende Schritte unbedingt einzuhal-ten:

1. Während des Aufbaus der Schaltung müssen das hydraulische An-triebsaggregat und das elektrische Netzteil ausgeschaltet sein.

2. Alle Komponenten müssen sicher auf der Profilplatte befestigt sein,d.h. sicher eingerastet oder fest verschraubt.

3. Es ist zu kontrollieren, ob alle Rücklaufleitungen angeschlossen undalle Schlauchleitungen fest aufgesteckt sind.

4. Es ist zu kontrollieren, ob alle Kabelverbindungen hergestellt und alleStecker sicher eingesteckt sind.

5. Zuerst elektrisches Netzteil einschalten, danach das hydraulischeAntriebsaggregat.

6. Vor dem Abbau der Schaltung auf Druckentlastung der hydrauli-schen Komponenten achten, denn:

Kupplungen müssen drucklos gekuppelt werden!

7. Zuerst Hydraulikaggregat und danach elektrisches Netzteil abschal-ten.


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Technische Hinweise

Um einen störungsfreien Betrieb zu gewährleisten, sind nachstehendeHinweise zu beachten:

� In das Hydraulik-Aggregat TN152962 ist ein einstellbares Druckbe-grenzungsventil eingebaut. Sicherheitshalber ist der Systemdruck aufca. 6 MPa (60 bar) begrenzt.

� Der zulässige Höchstdruck beträgt für alle hydraulischen Kompo-nenten 12 MPa (120 bar).

Der Arbeitsdruck soll bei maximal 6 MPa (60 bar) liegen.

� Bei doppeltwirkenden Zylindern kann durch die Druckübersetzung einentsprechend dem Flächenverhältnis erhöhter Druck entstehen. Beieinem Flächenverhältnis von 1:1,7 und einem Betriebsdruck von6 MPa (60 bar) können es über 10 MPa (100 bar) sein!

� Werden Verbindungen unter Druck gelöst, wird durch das Rück-schlagventil in der Kupplung Druck in das Ventil oder das Gerät ein-gesperrt. Mit der Druckentlastung TN 152972 kann dieser Druckabgebaut werden. Ausnahme: bei Schlauchleitungen und Rück-schlagventilen ist dies nicht möglich.

� Sämtliche Ventile, Geräte und Schlauchleitungen haben selbstschlie-ßende Verschlusskupplungen. Diese verhindern, dass unbeabsichtigtÖl ausströmen kann. Bei der Darstellung im Schaltplan werden dieseVerschlusskupplungen der Einfachheit halber weggelassen.

Drossel Schlauch Absperrventil

Bild 2:Druckübersetzung

Bild 3:Vereinfachte Darstellung

der Verschlusskupplungen


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Arbeitshinweise zur Proportionalhydraulik

Bei den vorliegenden Anwendungsbeispielen der Proportionalhydraulikhandelt es sich um Problemstellungen aus der Praxis. Die ausgearbei-teten technischen Lösungen entsprechen in ihrer Wirkungsweise deroffenen Steuerkette.

Vorkenntnisse

Die Kenntnisse der Grundlagen entsprechend dem Festo DidacticTP701-Arbeitsbuch werden vorausgesetzt.

Gesamtsystem

Um Problemstellungen in Proportional-Technik lösen zu können, müs-sen folgende Techniken im System vereint werden:

� Hydraulik allgemein

� Proportionalventile, Ansteuerelektronik, Sollwertgabe

� Signalsteuerung mittels Relaistechnik und / oder SPS

� Signalgeber

Bild 4:Systemaufbau derProportionalhydraulikin der offenen Steuerkette


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Leistungsteil

Auf der Leistungsseite einer proportionalhydraulischen Steuerung wirdder hydraulische Antrieb Zylinder und Motor beeinflusst in bezug auf:

� Richtung

� Geschwindigkeit / Drehzahl

� Kraft / Drehmoment

� Position

Durch die besondere Funktionsweise der stetigen Verstellbarkeit derProportionalventile und der Variierbarkeit der Stellsignale der Ansteuer-elektronik können hydraulischen Antrieben mittels eines Proportional-Stellgliedes folgende Eigenschaften beliebig zugeordnet werden:

� Geschwindigkeits/Drehzahl-Stufen

� Kraft/Drehmoment-Stufen

� gezieltes Beschleunigen

� gezieltes Bremsen

� weiches Umschalten allgemein

Signalsteuerung

Die Signalsteuerung mit den Signalgebern bewirkt den gewünschtenAblauf.

Als Steuerungsart in der Praxis ist überwiegend die prozessgeführteAblaufsteuerung notwendig. Die Kombination mit zeitgeführtem Ablaufund Verknüpfungssteuerung ist oft erforderlich. In der praktischen An-wendung wird dies überwiegend mit SPS-Steuerungen realisiert.

Programmiervorlage zum Schreiben von SPS-Programmen

Bei dem vorliegenden Arbeitsbuch wird die Programmiervorlage anhandder Ablauftabellen bereitgestellt, so dass sehr einfach mit der individuellvorhandenen Programmiersoftware und SPS-Steuerung das entspre-chende Programm geschrieben und umgesetzt werden kann. Darüberhinaus ist eine Lösung in Relaistechnik ausgearbeitet und getestet.


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Signalgeber

Mit einer Vielfalt von Signalgebern werden heute Hydraulik-Systemeoptimiert.

Beim Trainingspaket TP702 kommen zum Einsatz:

� Binäre Signalfunktion

– Grenztaster

– Induktiver Näherungsschalter

– Kapazitiver Näherungsschalter

– Optischer Näherungsschalter

� Analoge Signalfunktion

– Wegsensor, potentiometrisch

– Drucksensor, piezoresistiv

– Temperatursensor, Widerstandsthermometer

– dazu Komparatorkarte

Betriebsarten und Randbedingungen

Um die Aufgaben im Umfang zu begrenzen und das Wesentliche derProportionalhydraulik herauszuarbeiten, ist nur ein einfacher Einrichtbe-trieb in einigen der Lösungen integriert.

Sicherheit / Sicherheitsvorschriften

Diese sind in bezug auf den Übungsbetrieb enthalten. Sicherheitsvor-schriften für die praktische Anwendung sind wegen deren Umfang nichtberücksichtigt worden.


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Systematisches Problemlösen

Es wurde besonderer Wert auf ein systematisches Vorgehen beim Pro-blemlösen gelegt: Dazu ist in der Aufgabenstellung der Lösungswegstrukturiert. Die meisten Aufgaben haben den folgenden Lösungsweg:

Erfassen der Aufgabe mittels Lageplan, Diagramm und Problembe-schreibung

In den Aufgabenstellungen und Problembeschreibungen wird entspre-chend den praktischen Gepflogenheiten mit verschiedenen Diagrammenfür den Funktionszusammenhang von Beschleunigung / Verzögerungund Geschwindigkeit über der Zeit und dem Weg gearbeitet. Die Dia-gramme sind die beste Beschreibung für Abläufe in der Proportionalhy-draulik und gleichzeitig ein Teil der Lösung des Problems, der schonausgearbeitet ist.

Entwerfen des Hydraulikschaltplanes

Beim Entwerfen sind die Geräte des TP702-Gerätesatzes zugrundegelegt.

Andere Lösungen sind möglich. Durch Magnet-Schaltventile aus denGerätesätzen TP601 und TP602 wird die Lösungsmöglichkeit noch er-weitert.

Festlegen der erforderlichen Signalgeber

Die Diagramme fordern einen bestimmten Ablauf. Signalgeber initiierendie Abfolge von Eilgang, Schleichgang, Beschleunigung, Verzögerungusw. Sind die benötigten Signalgeber überlegt und festgelegt, kann dieSignalsteuerung vorbereitet werden.

Erarbeiten der Ablauftabelle

Mit dieser kann nun systematisch und übersichtlich die Vorlage für dieSPS-Programmierung bzw. Schaltplanentwurf erarbeitet werden.

Es werden die einzelnen Steuerschritte festgelegt und jeweils die Ein-gangs- und Ausgangssignale der Signalsteuerung definiert. Dazu wer-den die Sollwert- und Rampenadressen angegeben.


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Entwerfen der elektrischen Signalsteuerung bzw. Schreiben desSPS-Programms

Wie oben schon ausgesagt, dürfen Sie ganz individuell Ihr eigenesSPS-Programm schreiben. Für dieses Arbeitsbuch TP702 sollen Re-laissteuerungen die Signalverarbeitung übernehmen. Als Relaissteue-rung mit System eignen sich gut elektrische Taktketten. Diefestgelegten Signale der Ablauftabelle können beim Entwurf Schritt fürSchritt den Taktstufen zugeordnet werden. In den Lösungsbeschreibun-gen werden die Relais-Steuersysteme erklärt.

Aufbauen und Inbetriebnehmen der proportionalhydraulischen-Steuerung

In Aufgabe 1 wird beispielhaft eine Vorgehensweise empfohlen.

Einstellwerte in den Lösungen

Ihre gefundenen Einstellwerte können und dürfen von den angegebenenWerten abweichen. Entscheidend ist, dass sich die Prozesse praxisnahund optisch sichtbar darstellen.

Die Basis für die Einstellwerte ist das Standard Hydraulikaggregat vonFesto Didactic mit q Pumpe = 2 l/min.

Alternative Lösungen

Die vorliegenden Übungen basieren auf dem Gerätesatz TP702.

Selbstverständlich sind auch andere Lösungen zu den gestellten Aufga-ben möglich.


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Anpassung

Um die optimale Funktion eines Proportionalventils zu erreichen, müs-sen Ventil, Ansteuerelektronik, Aktuator und die hydraulische Versor-gung aufeinander abgestimmt sein. Dazu sind folgende Punkte zu be-achten.

1. Aufgabenstellung

Die Aufgabenstellung liefert einige Grunddaten, die zunächst für dieAuslegung, aber auch für die Anpassung wichtig sind. Dazu gehören derArbeitsdruck, der Volumenstrom und die Belastung des Verbraucherssowie der Förderstrom des Aggregates.

2. Aussteuerung

Der Proportionalverstärker muß dem Ventil angepaßt werden. Dazumüssen zunächst die beiden Grenzen bekannt sein, nach denen einge-stellt werden soll. Die erste Grenze wird durch den Nennstrom des Pro-portionalmagneten gebildet, die andere durch den erforderlichen odermöglichen hydraulischen Wert (Druck, Durchfluss).

Diese Anpassung läßt sich durch Einstellen der I MAX-Werte erreichen.Dabei wird festgelegt, welcher maximale Magnetstrom mit dem maxi-malen Sollwert erreicht werden kann. Durch diese Maßnahme wird einBeschädigen der Proportionalmagnete verhindert und gleichzeitig dieSollwertansteuerung vereinfacht, da nun immer mit 10 V als maximalenSollwert gearbeitet werden kann. Auch ein unbeabsichtigtes Übersteu-ern ist damit sollwertseitig nicht mehr möglich.

Da der Maximalstrom je Ausgang getrennt eingestellt werden kann, las-sen sich auch zum Beispiel unterschiedliche Geschwindigkeiten vonAus- und Einfahren durch unterschiedlich hohe I MAX-Werte symmetrie-ren. Die gleichen Sollwerte für Aus- und Einfahren bedeuten nun auchdie gleichen Geschwindigkeiten.


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3. Überdeckung

Die Überdeckung ist der Weg, den der Ventilkolben zurücklegen muß,bevor die Steuerkanten öffnen. Durch diese Bauweise kann die Leckageauch bei größeren Spalten um den Ventilkolben gering gehalten wer-den. Bei der Ansteuerung birgt diese Bauweise jedoch einen Nachteil.Da sich der Ventilkolben proportional zum Magnetstrom verstellt, ist eingewisser Magnetstrom nötig, um diese Überdeckung zu überfahren. Beieinem Proportionalwegeventil führt dies dazu, daß erst ab einem be-stimmten Sollwert ein Durchfluss beginnt.

Wünschenswert ist aber eine stetige Verstellung des Durchflusses von0 bis 10 V Sollwert. Annähernd läßt sich dies durch den SprungstromI JUMP erreichen. Dabei wird für jede Richtung der nötige Magnetstromermittelt und eingestellt. Schon ab dem kleinsten Sollwert wird je nachRichtung dem aus dem Sollwert gebildeten Magnetstrom ein Betragdazuaddiert.

4. Grundstrom

Soll eine Drift eines Zylinders oder Motors kompensiert werden, kanndies bei einem Wegeventil durch verschieben der Mittellage erreichtwerden. Durch das Verschieben entsteht zu der Seite der kleinerenÜberdeckung ein größerer Leckagestrom, der der Drift entgegenwirkt.Eine andere Anwendung ist im Druckventilbereich, bei dem ein be-stimmtes Druckniveau auch bei 0 V Sollwert gehalten werden soll.

Diese Verschiebung wird durch den Grundstrom I BASIC vorgenom-men.


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Verstärkerkennlinie für ein Proportional-Wegeventil

Bild 5:Verstärkerkennlinie für ein

Proportional-Wegeventil


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Anpassung des Proportional-Druckbegrenzungsventils an den vor-gesehenen Druckeinstellbereich

1. Oberer Begrenzungswert

Der vorgesehene höchste Druckbegrenzungswert einer Hydraulikanlagewird in der Regel mit I MAX bei Sollwert 10 Volt eingestellt. Dies dientauch der Sicherheit, dass ein höherer Begrenzungswert als vorgesehenirrtümlich nicht eingestellt werden kann.

2. Unterer Begrenzungswert

Der untere Begrenzungswert einer Anlage wird in der Regel auf denUmlaufdruck der Pumpe ohne elektrischen Anschluss gelegt. Ist derUmlaufdruck z.B. 7 bar, so wird der Grundstrom I BASIC bei 0 Volt aufdiesen Wert eingestellt.

Für den festgelegten Druckeinstellbereich ist eine optimale Sollwertauf-lösung gegeben.

Der einmal eingestellte elektrische Grundstrom bleibt permanent vor-handen.

Verstärkerkennlinie für einProportional-Druckbegrenzungsventil

Bild 6:Verstärkerkennlinie für einProportional-Wegeventil


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Lerninhalte der ProportionalhydraulikAufbaustufe TP702

� Ermitteln von Kennlinien und Kenngrößen verschiedener Sensoren.

� Abstimmen von elektrischen und hydraulischen Geräten.

� Messen von Größen wie Druck, Temperatur, Weg und Zeit.

� Steuern von Druck, Geschwindigkeit, Beschleunigung, Verzögerungund Position.

� Lesen und Erstellen von proportionalhydraulischen und elektrischenSchaltplänen.

� Lesen von Bewegungs-Diagrammen.

� Anwenden der Symbole nach DIN / ISO 1219.

� Aufbau und Inbetriebnahme von proportionalhydraulischen Steue-rungen einschließlich Fehlersuche.

� Anpassen und Abstimmen gemäß der vorgegebenen Ablaufbe-schreibung.

� Anwenden von Grundschaltungen der Proportionalhydraulik wie:Geschwindigkeits- / Drehzahl-Stufen, Beschleunigung / Bremsen,Differentialschaltungen, Positionieren.


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Liste der Lernziele der Übungsaufgaben

Aufgaben Lernziele

1 Kennlinie des Drucksensors erstellen können.Signalweiterverarbeitung des Drucksensor-Analogsignals realisierenkönnen.

2 Kennlinien des Temperatursensors erstellen können.Signalweiterverarbeitung des Temperatursensor-Analogsignalsrealisieren können.

3 Kennlinie des Wegsensors erstellen können.Signalwiederverarbeitung des Wegsensor-Analogsensors realisierenkönnen.

4 Ein vorgegebenes Weg-Zeit-Diagramm für einen Pressenzylinderrealisieren können.

5 Ein vorgegebenes Fahrdiagramm realisieren können.Genaue Abschaltposition einstellen können.

6 Die Antriebsbeschleunigung mittels eines Proportional-Druckbe-grenzungsventils realisieren können.

7 Die Oszillationsbewegungen einer Honmaschine mittels einer proportio-nalhydraulischen Steuerung realisieren können.

8 Einen vorgegebenen Geschwindigkeitsverlauf mittels zusätzlicher Um-strömschaltung und Softstop realisieren können.

9 Einen Einspritzprozess mit Schneckenmotor und Spritzzylinder mittelseines 2/2-Wege-Proportionalventils und eines Proportional-Druckbe-grenzungsventils realisieren können.

10 Zwei Einzelprozesse zu einem Gesamtprozess verknüpfen können.Proportional-Drosselventil optimal verschalten können.


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Gerätesatz ProportionalhydraulikGrundstufe TP701

Benennung Bestell-Nr. Menge

Relais, 3fach 162241 1

Signaleingabe, elektrisch 162242 1

Proportional-Druckbegrenzungsventil 167087 1

Sollwertkarte 162256 1

Proportionalverstärker 162255 1

Druckmeßgerät 152841 2

Drosselventil 152842 1

Drosselrückschlagventil 152843 1

T-Verteiler 152847 2

Druckbegrenzungsventil 152848 1

4/2-Wege-Magnetventil 167082 1

Zylinder 152857 1

Hydromotor 152858 1

Näherungsschalter, induktiv 178574 2

Druckfilter 152969 1

Gewicht 152972 1

Druckwaage 159351 1

4/3-Wege-Proportionalventil 167086 1

Gerätesatzes TP701Bestell-Nr.:184465


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Gerätesatz ProportionalhydraulikAufbaustufe TP702



Zeitrelais 162243 1

Meldeeinrichtung 162244 1

Anbausatz Zylinder 120778 1

Komparatorkarte 162257 1


Rückschlagventil 1 bar 152845 1


Rückschlagventil, entsperrbar 152852 1

Näherungsschalter, kapazitiv 178575 1

Näherungsschalter, optisch 178577 1

Grenztaster, elektrisch, links 183322 1

Grenztaster, elektrisch, rechts 183345 1

Linearwegaufnehmer 167090 1


Universalanzeige 183737 1

Temperatursensor 184132 1

Drucksensor 184133 1

Gerätesatzes TP702Bestell-Nr.: 184466

Zusatzgeräteder Aufgabe 1 und 2


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Druckmessgerät 152841 2


Schlauchleitung 600 mm 152960 5


Zeitrelais 162243 1

Proportionalverstärker 162255 1


4/2-Wege-Magnetventil 167082 1

4/3-Wege-Proportionalventil 167086 1

Näherungsschalter, induktiv 178574 1

Näherungsschalter, kapazitiv 178575 1


Multimeter 035681 1


Hydraulik-Aggregat 152962 1

Druckentlastung 152971 1


Netzgerät 159396 1

Kabelsatz 167091 1

Zusatzgerätefür Aufgabe 10

Zubehör


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Relais, 3fach Meldeeinrichtung

Zeitrelais, 2fach, anzugverzögert Zeitrelais, 2fach, abfallverzögert

Rückschlagventil Rückschlagventil, entsperrbar

T-Verteiler Anbausatz Zylinder

Komparatorkarte Sollwertkarte

Grenztaster, elektrisch, links und rechts

Symbole desGerätesatzes TP702


28

Näherungsschalter, induktiv Näherungsschalter, kapazitiv

Näherungsschalter, optisch Linearwegaufnehmer

Drucksensor Temperatursensor

Symbole desGerätesatzes TP702


29

Geräte-Aufgaben-Matrix

Aufgaben

Geräte 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10*

Relais, 3fach 2 1 4 4 2 4 3 4 7

Signaleingabe, elektrisch 1 2 1 1 1 1 1 2

Zeitrelais 1 1 1 1 1 2

Meldeeinrichtung 1 1

Anbausatz Zylinder 1 1

Komparator 1 1 1 1

Proportional-Druckbegrenzungsventil 1 1 1

Sollwertkarte 1 1 1 1 1 1 2 3

Proportionalverstärker 1 1 1 1 1 1 1 2

Druckmessgerät 1 1 2 2 2 2 2 2 4

Drosselrückschlagventil 1 1

Rückschlagventil 1 1 1 1

T-Verteiler 1 3 3 1 2 4

Druckbegrenzungsventil 1 1

Rückschlagventil, entsperrbar 1

4/2-Wege-Magnetventil 1 1 1 1 2

Zylinder 1 1 1 1 1 1 1 1 2

Hydromotor 1 1

Näherungsschalter, induktiv 1 1 1 1 1 2

Näherungsschalter, kapazitiv 1 1 1 1 1 2

Näherungsschalter, optisch 1 1

Grenztaster, elektrisch, links 1 1 1 1 1

Grenztaster, elektrisch, rechts 1 1 1 1

Druckfilter 1 1 1 1 1 1 1 1

4/3-Wege-Proportionalventil 1 1 1 1 1 1 2

Kabelsatz 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2

Netzgerät 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Aggregat 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Schlauch 600 1 3 3 7 6 5 5 6 12

Schlauch 1500 1 2 2 2 3 2 2 4 4

Universalanzeige 1

Drucksensor 1

Temperatursensor 1

Wegsensor 1

* Für Aufgabe 10 werden mehr Geräte benötigt, als in einem Gerätesatz TP700 ent-halten sind. In Aufgabe 10 werden die Schaltungen von Aufgabe 8 und Aufgabe 9 zueiner umfangreichen Gesamtfunktion verknüpft.


30

Methodische Struktur der Übungen

Die Übungsaufgaben des Arbeitsbuches gliedern sich in Aufgaben imTeil A und Lösungen im Teil C des Buches. Die methodische Struktur istbei allen Übungsaufgaben gleich.

� Die Aufgabenblätter im Teil A sind gegliedert in:

– Sachgebiet

– Titel

– Lernziel

– Aufgabenstellung

– Problembeschreibung

– Lageplan

� Es folgt das Arbeitsblatt zur Durchführung der Aufgabe mit

– Blockschaltbild

– Symbole für Schaltpläne

– Einstellhilfen

– Auswertungshilfen wieWertetabellen für Meßwerte,Koordinaten für Kennlinien

– Erkenntnisfrage

� Die Lösungsvorschläge im Teil C sind gegliedert in:

– Schaltplan, hydraulisch

– Schaltplan, elektrisch

– Geräteliste

– Einstelltabelle

– Lösungsbeschreibung

– Auswertung

– Erkenntnis


A-1

Teil A – Kurs

Aufgabe 1: DrucksensorKennlinie, Binär- und Analogsignal A-3

Aufgabe 2: TemperatursensorKennlinie, Temperatur-Überwachungssteuerung A-9

Aufgabe 3: WegsensorKennlinie, Basissteuerung mit Wegsensoren A-15

Aufgabe 4: EntwässerungspresseBeschleunigen, Verzögern,Geschwindigkeitsstufen A-25

Aufgabe 5: HydraulikaufzugAbschaltpositionierung A-33

Aufgabe 6: ZiehpresseAntriebsbeschleunigung mittelsProportional Druckbegrenzungsventil A-41

Aufgabe 7: HonmaschineOszillation hydraulischer Antriebe A-49

Aufgabe 8: FormschließeinheitUmströmschaltung, Softstop A-57

Aufgabe 9: SpritzgießmaschineSimulieren eines komplexen Einspritzprozesses A-65

Aufgabe 10: Spritzgießmaschine mit FormschließeinheitGesamtprozess, Proportional-Drosselventil A-73


A-2


A-3Aufgabe 1

Proportionalhydraulik

Drucksensor

� Allgemein die Funktionsweise und Signalverarbeitung von Analog-sensoren kennenlernen.

� Speziell die Funktionsweise und Kennlinie eines Drucksensors ken-nenlernen.

� Die Signalverarbeitung der Analogsignale mittels Komparatorkarteverstehen und durchführen können.

� Aufbauen der Messschaltung.

� Aufnehmen der Kennlinie des Drucksensors.

� Setzen von Schwellwerten.

Sachgebiet

Titel

Lernziel

Aufgabenstellung


A-4Aufgabe 1

Moderne Pressen sind zur integrierten Qualitätssicherung mit Press-kraft-Überwachungssteuerungen ausgerüstet.

Damit wird der Füge- oder Einpressvorgang auf “Gut” oder “Fehlerhaft”überwacht. Als Signalgeber für den Druckverlauf beim Einpressen ist einanaloger Drucksensor eingebaut.

Bei der Inbetriebnahme der Presse soll die Kennlinie des Drucksensorsüberprüft werden und anschließend die Schwellwerte 20 und 40 bar alsGrenzwerte für die Überwachung eingestellt werden.

Problembeschreibung

Bild 1/1:Lageplan

Krafthub ÜberwachterBereich

Kraft

Gut-Anzeige

Hub


A-5Aufgabe 1

ARBEITSBLATT

Kennlinie im gesamten Druckeingangsbereich aufnehmen

� Der analoge Messwertaufnehmer formt die zu messende physikali-sche Größe Druck in ein analoges elektrisches Signal um.

� Die Eingangsgröße des Drucksensors ist der Öldruck P im Bereichvon 0 bis 100 bar.

� Das Ausgangssignal des Drucksensors ist die genormte elektrischeEinheitsspannung U von 0 bis10 Volt.

� Machen Sie sich mit den Geräten vertraut. Siehe dazu auch die Be-dienungsanleitung und Datenblätter.

� Bauen Sie die komplette Messschaltung auf.Der Hydraulikzylinder wird als Druckübersetzer verschaltet, das be-deutet hintere Endlage und Stangenraum mit Öl gefüllt.

� Kontrollieren Sie den Ursprung der Kennlinie:Eingangssignal = 0 bar, am Manometer ablesbar.Ausgangssignal = 0 Volt, an der Komparatorkarte ablesbar.

� Schalten Sie das Hydraulikaggregat ein.Stellen Sie mit dem Druckbegrenzungsventil die übersetzten Drückeentsprechend der Tabelle genau ein.Beachten Sie steigende und fallende Messrichtung.Lesen Sie die zugeordneten elektrischen Spannungswerte ab.Beachten Sie, dass das Manometer nur bis zu 3/4 vom Skalenend-wert belastet werden darf (7,5 Mpa / 75 bar).

� Notieren Sie die Werte in der Tabelle und zeichnen Sie die entspre-chende Punkte in das Koordinatensystem ein. Verbinden Sie diePunkte zur Kennlinie.

� Bewerten Sie die Kennlinienaufnahme und die ermittelte Kennlinie.

Kennlinienaufnahme


A-6Aufgabe 1

Bild 1/2:Schaltplan, hydraulisch

Bild 1/3:Schaltplan, elektrisch

Wahlschalterauf „IN A“

0-10 Volt


A-7Aufgabe 1

ARBEITSBLATT

Messgrößeund Einheit

Messwerte Messrichtung

Druck pin bar 0 10 20 30 40 50 60 70

SpannungU in Volt steigend

SpannungU in Volt fallend

Wertetabelle

Bild 1/4:KennlinieDruck-ElektrischeSpannung

U

p


A-8Aufgabe 1

Erklären Sie die Begriffe Binärsignal, Binär-Signalgeber, Analogsignalund Analog-Signalgeber.

Erkenntnis

Documents

Proportionalhydraulik, Aufbaustufe (Arbeitsbuch) · Lehrbücher (mit Übungen und Beispielen) ... Ein umfassendes Seminarangebot zu den Inhalten der Technologiepa- ... Im vorliegenden