Grundlagen elektromechanischer Steuerungen

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Grundlagen elektromechanischer Steuerungen
1 - Grundlagen elektromechanischer Steuerungen
Grundlagen
elektromechanischer
Steuerungen
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1 - Grundlagen elektromechanischer Steuerungen
Impressum
An dieser Qualifizierungseinheit haben mitgewirkt
Herausgeber:
IHK für Oberfranken
Bahnhofstr. 23-27
95444 Bayreuth
Inhaltliche Konzeption:
ets GmbH, Halblech
ihk.online&medien.gmbh, Bayreuth
Produktion/ Umsetzung:
ihk.online&medien.gmbh, Bayreuth
Redaktionelle Betreuung:
Andrea Nüssel, ihk.online&medien.gmbh
Claudia Hohdorf, ets Halblech
Rechte:
Copyright© ets GmbH, Halblech.
Alle Rechte vorbehalten. Kein Teil des Werkes darf in irgendeiner Form (durch Fotokopie, Mikrofilm oder ein anderes Verfahren) ohne schriftliche Genehmigung des Herausgebers reproduziert oder unter Verwendung elektronischer Systeme verarbeitet, vervielfältigt oder verbreitet
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Namensschutz:
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Inhaltliche Verantwortung:
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1 - Grundlagen elektromechanischer Steuerungen
Impressum ......................................................................................................................................... 2
Firmenvorstellung ............................................................................................................................. 4
Fallstudie............................................................................................................................................ 5
Leitfragen ........................................................................................................................................... 6
1.0 Kapitelübersicht .......................................................................................................................... 7
1.1 Schaltzeichen...................................................................................................................... 8
1.2.0 Schaltzeichenelemente (1).............................................................................................. 9
1.2.1 Schaltzeichen für Kontakte und Schalter (2) .............................................................. 10
1.2.2 Weitere wichtige Schaltzeichen (3).............................................................................. 11
2.0 Kapitelübersicht ........................................................................................................................ 12
2.1 Darstellungsformen.......................................................................................................... 13
2.2 Kennzeichnung von elektrischen Betriebsmitteln ........................................................ 14
2.3.0 Anschlussbezeichnungen von Schützen und Schaltern........................................... 15
2.3.1 Anschlussbezeichnung für Hauptschütz .................................................................... 16
2.3.2 Anschlussbezeichnung für Hilfsschütze .................................................................... 17
2.3.3 Bezeichnung für Schalter in Haupt- und Steuerstromkreisen.................................. 18
2.4 Thermische Überstromrelais........................................................................................... 19
2.5 Übersichtsschaltplan ....................................................................................................... 20
2.6 Stromlaufplan in zusammenhängender Darstellung .................................................... 21
2.7 Stromlaufplan in aufgelöster Darstellung ...................................................................... 22
2.8 Geräteverdrahtungsplan .................................................................................................. 23
3.0 Kapitelübersicht ........................................................................................................................ 24
3.1 Grundschaltungen............................................................................................................ 25
3.2 Selbsthaltung mit Vorrang 'Aus' ..................................................................................... 26
3.3 Tasterverriegelung ........................................................................................................... 28
3.4 Schützverriegelung .......................................................................................................... 30
3.5 Folgeschaltung ................................................................................................................. 32
3.6 Zeitabhängige Schützschaltung ..................................................................................... 34
Fallstudie.......................................................................................................................................... 36
Bearbeitung der Fallstudie............................................................................................................. 37
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1 - Grundlagen elektromechanischer Steuerungen
Firmenvorstellung
Einführung
Firmenchronik:
Die Firma Automatico ist eine traditionsreiche Firma mit langjähriger
Erfahrung auf dem Gebiet der Automatisierungstechnik.
Sie entstand aus einem Familienbetrieb, der sich mit Maschinen für
die Blechumformung befasste. Anfang 1995 wurde auf die stark
wachsende Automatisierungstechnik mit der Suche nach Vertriebspartnern reagiert.
Heute beschäftigt die Firma Automatico 60 Mitarbeiter, die für viele
metallverarbeitende Branchen Automatisierungsmöglichkeiten konstruieren und umsetzen.
Produktgeschichte:
Von einem reinen Maschinenbauunternehmen entwickelte sich die Automatico in den 90er Jahren zu einer mittelständischen Automatisierungsfirma, was auch zur Umbenennung in den jetzigen Namen führte. Nicht zuletzt bescherte der Wunsch nach mehr Automatisierung der Firma
eine große Anzahl neuer Kunden. Schon bei der ersten Herstellung von Blechbearbeitungsmaschinen lag der Firmenschwerpunkt auf der Automatisierung von Fertigungsabläufen der
Blechbearbeitung.
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Fallstudie
Einführung
Ein Förderband transportiert die an zwei Montageplätzen vorgefertigten Montageelemente gemeinsam zur Endmontage. Frank Huber steht mit Bernd Wolf vor dem Förderband.
Fallstudie
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Franz Huber
...das Förderband transportiert vorgefertigte
Montageelemente zur Endmontage.
Bernd Wolf
Wenn ich das richtig sehe, betrifft das zwei Montageplätze gleichzeitig, oder?!?!
Franz Huber
Richtig erkannt. Wie sieht es aus? Trauen Sie
sich schon zu, dafür eine entsprechende elektrische Steuerung für den Steuerstromkreis zu entwerfen?
Bernd Wolf
Wie, so ganz alleine?
Franz Huber
Nein, natürlich nicht. Schauen Sie mal her.
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1 - Grundlagen elektromechanischer Steuerungen
Leitfragen
Einführung
Die hier zusammen gestellten Leitfragen sollen Ihnen den Einstieg in die Qualifizierungseinheit
ermöglichen. Nehmen Sie sich die Zeit und notieren Sie jetzt bitte ganz spontan, was Ihnen als
Antworten einfällt.
Im Laufe der weiteren Bearbeitung werden Sie mehrmals auf Ihre Notizen zurückgreifen. Bitte
verwenden Sie daher einfach ein Blatt Papier für Ihre Antworten. Oder rufen Sie das vorbereitete
Antwortdokument auf. Legen Sie Ihre Überlegungen an einem Ort ab, zu dem Sie jederzeit Zugang haben.
Verwenden Sie das vorbereitete Antwortdokument zur Beantwortung der Fragen. Sie finden
das Antwortdokument in den Anlagen am Ende des Scripts.
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1 - Grundlagen elektromechanischer Steuerungen
1.0 Kapitelübersicht
1 Schaltzeichen für Signalgeber und Schaltgeräte
Kapitelbezogene Eingangsfragen:
Welche elektrischen Betriebsmittel werden in Steuerungen eingesetzt?
Welche Funktion erfüllen Schaltzeichen?
Themen:
1.1__Schaltzeichen
1.2.0 Schaltzeichenelemente (1)
1.2.1 Schaltzeichenelemente für Kontakte und Schalter (2)
1.2.2 Weitere wichtige Schaltzeichen (3)
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1 - Grundlagen elektromechanischer Steuerungen
1.1 Schaltzeichen
1 Schaltzeichen für Signalgeber und Schaltgeräte
In allen elektromechanischen Steuerungen werden die Eingangssignale und die daraus resultierenden logischen Verknüpfungen durch die
Betätigung von Kontakten realisiert.
Die wichtigsten Schaltzeichen von Signalgebern
und Schaltgeräten werden Sie nun in der folgenden Lerneinheit kennen lernen.
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1 - Grundlagen elektromechanischer Steuerungen
1.2.0 Schaltzeichenelemente (1)
1 Schaltzeichen für Signalgeber und Schaltgeräte
Die wesentlichen Betriebsmittel von elektromechanischen Steuerungen sind neben den Schützen vor allem Schalter, Taster und Grenztaster als
Signalgeber.
Die meisten Schaltgeräte bestehen aus drei
Grundeinheiten:
Antriebsglied
mechanisches Zwischenglied
Schaltglied
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1 - Grundlagen elektromechanischer Steuerungen
1.2.1 Schaltzeichen für Kontakte und Schalter (2)
1 Schaltzeichen für Signalgeber und Schaltgeräte
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1 - Grundlagen elektromechanischer Steuerungen
1.2.2 Weitere wichtige Schaltzeichen (3)
1 Schaltzeichen für Signalgeber und Schaltgeräte
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1 - Grundlagen elektromechanischer Steuerungen
2.0 Kapitelübersicht
2 Darstellungsformen elektrischer Schaltungsunterlagen
Kapitelbezogene Eingangsfragen:
Welche Arten von elektrischen Schaltungsunterlagen gibt es?
Worin unterscheiden sich Haupt- und Hilfsschütze?
Themen:
2.1
Darstellungsformen
2.2__ Kennzeichnung von elektrischen Betriebsmitteln
2.3.0 Anschlussbezeichnungen von Schützen und Schaltern
2.3.1 Anschlussbezeichnung für Hauptschütz
2.3.2 Anschlussbezeichnung für Hilfsschütze
2.3.3 Bezeichnung für Schalter in Haupt- und Steuerstromkreisen
2.4
Thermische Überstromrelais
2.5
Übersichtsschaltplan
2.6
Stromlaufplan in zusammenhängender Darstellung
2.7
Stromlaufplan in aufgelöster Darstellung
2.8
Geräteverdrahtungsplan
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1 - Grundlagen elektromechanischer Steuerungen
2.1 Darstellungsformen
2 Darstellungsformen elektrischer Schaltungsunterlagen
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1 - Grundlagen elektromechanischer Steuerungen
2 Darstellungsformen elektrischer Schaltungsunterlagen
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2.2 Kennzeichnung von elektrischen Betriebsmitteln
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1 - Grundlagen elektromechanischer Steuerungen
2 Darstellungsformen elektrischer Schaltungsunterlagen
Hauptschütz mit drei Hauptschaltgliedern und
zwei Hilfsschaltgliedern
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2.3.0 Anschlussbezeichnungen von Schützen und
Schaltern
Hilfsschütz mit fünf Schließern und fünf Öffnern in der oberen Etage
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1 - Grundlagen elektromechanischer Steuerungen
2.3.1 Anschlussbezeichnung für Hauptschütz
2 Darstellungsformen elektrischer Schaltungsunterlagen
Hauptschaltglieder: 1/2
3/4
5/6
Spulenanschlüsse: A1/A2
Hauptschaltglieder sind durch einziffrige Anschlussbezeichnungen gekennzeichnet.
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1 - Grundlagen elektromechanischer Steuerungen
2.3.2 Anschlussbezeichnung für Hilfsschütze
2 Darstellungsformen elektrischer Schaltungsunterlagen
Hilfsschaltglieder: 1/2 für Öffner
3/4 für Schließer
Spulenanschlüsse: A1/A2
Hilfsschaltglieder sind durch zweiziffrige Anschlussbezeichnungen gekennzeichnet.
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1 - Grundlagen elektromechanischer Steuerungen
2 Darstellungsformen elektrischer Schaltungsunterlagen
Leistungsschalter
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2.3.3 Bezeichnung für Schalter in Haupt- und
Steuerstromkreisen
Hilfsschalter
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1 - Grundlagen elektromechanischer Steuerungen
2.4 Thermische Überstromrelais
2 Darstellungsformen elektrischer Schaltungsunterlagen
F
Thermische Überstromrelais (Bimetallrelais) werden in Verbindung mit Sicherungen zum
Schutz von Motoren eingesetzt. Sie werden auf den Nennstrom des zu schützenden Motors
eingestellt.
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1 - Grundlagen elektromechanischer Steuerungen
2.5 Übersichtsschaltplan
2 Darstellungsformen elektrischer Schaltungsunterlagen
In elektrotechnischen Schaltungsunterlagen kommt es nicht so sehr darauf an, die Betriebsmittel in Form und Aufbau genau abzubilden. Vielmehr steht hier die Funktion der Geräte und
deren Zusammenwirken im Vordergrund.
vereinfachte, meist einpolige Darstellung
nur wesentliche Bauteile
einfache Schaltzeichen und Blocksymbole
vorwiegend für Hauptstromkreise
Je nach Zweck und Aufgabenstellung wurden
verschiedene Schaltplanarten entwickelt, von
denen die wichtigsten nun näher erläutert werden.(Übersichtsschaltplan1)
1
Übersichtsschaltplan
Ein Übersichtsschaltplan ist die vereinfachte, meist einpolige Darstellung einer Schaltung, der
nur die wesentlichsten Teile berücksichtigt.
Er soll einen schnellen Überblick über Aufgabe, Aufbau und Wirkungsweise einer elektrischen
Anlage vermitteln.
Übersichtsschaltpläne werden in der Regel für die vereinfachte Darstellung von Haupt- bzw.
Laststromkreisen verwendet.
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1 - Grundlagen elektromechanischer Steuerungen
2 Darstellungsformen elektrischer Schaltungsunterlagen
2.6 Stromlaufplan in zusammenhängender Darstellung
allpolige Darstellung
zeigt Schaltung in allen Einzelheiten
Betriebsmittel werden räumlich zusammenhängend gezeichnet
für umfangreiche Schaltungen weniger geeignet
Der Stromlaufplan in zusammenhängender
Darstellung zeigt die allpolige Verbindung
der Betriebsmittel einer Schaltung in allen
Einzelteilen. Die räumliche Anordnung der
Geräte braucht aber nicht berücksichtigt zu
werden.
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1 - Grundlagen elektromechanischer Steuerungen
2.7 Stromlaufplan in aufgelöster Darstellung
2 Darstellungsformen elektrischer Schaltungsunterlagen
Trennung von Last- und Steuerstromkreis
Stromwege verlaufen geradlinig und
parallel
Teile von Betriebsmitteln liegen in unterschiedlichen Strompfaden
wirkt übersichtlich und ist gut lesbar
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1 - Grundlagen elektromechanischer Steuerungen
2.8 Geräteverdrahtungsplan
2 Darstellungsformen elektrischer Schaltungsunterlagen
Verdrahtungspläne dienen als Unterlage für die Fertigung, Montage und Instandhaltung.
Alle Betriebsmittel werden lagerichtig angeordnet und die Anschlussstellen der Geräte werden
dargestellt.
Verbindungsleitungen können einzeln oder zusammengefasst gezeichnet werden.
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1 - Grundlagen elektromechanischer Steuerungen
3.0 Kapitelübersicht
3 Grundschaltungen mit Schützen und Relais
Kapitelbezogene Eingangsfragen:
Wie funktioniert eine Schützverriegelung?
Was bedeutet eigentlich die NOT-AUS-Funktion?
Themen:
3.1 Grundschaltungen
3.2 Selbsthaltung mit Vorrang 'Aus'
3.3 Tasterverriegelung
3.4 Schützverriegelung
3.5 Folgeschaltung
3.6 Zeitabhängige Schützschaltung
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1 - Grundlagen elektromechanischer Steuerungen
3.1 Grundschaltungen
3 Grundschaltungen mit Schützen und Relais
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1 - Grundlagen elektromechanischer Steuerungen
3.2 Selbsthaltung mit Vorrang 'Aus'
3 Grundschaltungen mit Schützen und Relais
Aufgabenstellung:
Nach Betätigung des EIN-Tasters S1 soll das Schütz K1 anziehen und eingeschaltet bleiben.
Es lässt sich jederzeit mit dem Taster S0 ausschalten.
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1 - Grundlagen elektromechanischer Steuerungen
Lösung:
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1 - Grundlagen elektromechanischer Steuerungen
3.3 Tasterverriegelung
3 Grundschaltungen mit Schützen und Relais
Aufgabenstellung:
Die Ampelanlage einer Werkstoreinfahrt mit den Signalen „rot“ und „grün“ wird durch den
Pförtner mittels Drucktaster gesteuert.
Bei Betätigung von S1 leuchtet die grüne (H1), bei Betätigung von S2 die rote (H2) Signallampe.
Bei gleichzeitiger Betätigung von S1 und S2 darf keine Lampe leuchten.
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1 - Grundlagen elektromechanischer Steuerungen
Lösung:
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1 - Grundlagen elektromechanischer Steuerungen
3.4 Schützverriegelung
3 Grundschaltungen mit Schützen und Relais
Aufgabenstellung:
Zwei Motoren werden durch die Schütze K1 und K2 gesteuert. K2 darf jedoch nur dann anziehen, wenn K1 abgeschaltet ist. K1 hat Vorrang vor K2.
Wird einer der Motoren überlastet, so wird die Steuerung durch die beiden Motorschutzrelais
F2 oder F3 abgeschaltet.
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1 - Grundlagen elektromechanischer Steuerungen
Lösung:
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1 - Grundlagen elektromechanischer Steuerungen
3.5 Folgeschaltung
3 Grundschaltungen mit Schützen und Relais
Aufgabenstellung:
Der Motor für eine Sägemaschine (Schütz K2) soll erst dann eingeschaltet werden können,
wenn zuerst die Absaugvorrichtung (Schütz K1) in Betrieb ist.
Beide Motoren werden je durch ein Motorschutzrelais vor Überlast geschützt.
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1 - Grundlagen elektromechanischer Steuerungen
Lösung:
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1 - Grundlagen elektromechanischer Steuerungen
3.6 Zeitabhängige Schützschaltung
3 Grundschaltungen mit Schützen und Relais
Aufgabenstellung:
Bei einer Heizungsanlage werden die elektrische Heizung (Schütz K1) und der Lüfter (Schütz
K2) gemeinsam über den EIN-Taster eingeschaltet.
Bei Betätigung des AUS-Tasters wird die Heizung sofort abgeschaltet. Der Lüftermotor läuft
noch eine gewisse Zeit nach.
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1 - Grundlagen elektromechanischer Steuerungen
Lösung:
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1 - Grundlagen elektromechanischer Steuerungen
Fallstudie
Abschluss Lerneinheit
Ein Förderband transportiert die an zwei Montageplätzen vorgefertigten Montageelemente gemeinsam zur Endmontage. Frank Huber steht mit Bernd Wolf vor dem Förderband.
Fallstudie
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Franz Huber
...das Förderband transportiert vorgefertigte
Montageelemente zur Endmontage.
Bernd Wolf
Wenn ich das richtig sehe, betrifft das zwei Montageplätze gleichzeitig, oder?!?!
Franz Huber
Richtig erkannt. Wie sieht es aus? Trauen Sie
sich schon zu, dafür eine entsprechende elektrische Steuerung für den Steuerstromkreis zu entwerfen?
Bernd Wolf
Wie, so ganz alleine?
Franz Huber
Nein, natürlich nicht. Schauen Sie mal her.
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1 - Grundlagen elektromechanischer Steuerungen
Bearbeitung der Fallstudie
Abschluss Lerneinheit
Sie erhalten den Auftrag, nach den vorliegenden Unterlagen die entsprechende elektrische
Steuerung für den Steuerstromkreis zu entwerfen.
Ein Förderband transportiert die an zwei Montageplätzen vorgefertigten Montageelemente gemeinsam zur Endmontage.
Das Technologieschema der Anlage sowie eine komplette Beschreibung der Aufgabe finden
Sie in der Dokumentenbox!
Verwenden Sie das vorbereitete Antwortdokument zur Beantwortung der Fragen. Sie finden das Antwortdokument in den Anlagen am Ende des Scripts.
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1 - Grundlagen elektromechanischer Steuerungen
Auftrag:
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1 - Grundlagen elektromechanischer Steuerungen
Lösung:
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1 - Grundlagen elektromechanischer Steuerungen
Förderband:
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1 - Grundlagen elektromechanischer Steuerungen
Anlagen
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1 - Grundlagen elektromechanischer Steuerungen
LEITFRAGEN
Hinweis:
Anhand dieser Leitfragen werden Sie die Qualifizierungseinheit erarbeiten. Notieren Sie die
Antworten zu den Fragen, die Ihnen spontan einfallen.
Speichern Sie diese Datei anschließend in einem Ordner, auf den Sie stets zugreifen können
und ergänzen jeweils diese Fragen um das erlernte Wissen.
Am Ende der Qualifizierungseinheit sollten Sie die Antworten komplett überarbeitet haben.
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1 - Grundlagen elektromechanischer Steuerungen
Ausbildung zum Mechatroniker
Grundlagen elektronischer Steuerungen
TA
Trainingsaufgabe 1 zum Themenblock
Schaltzeichen für Signalgeber und Schaltgeräte
Name:
Vorname:
Klasse/Kurs:
Datum:
Ordnen Sie den Schaltzeichen den entsprechenden Begriffen zu!
Hinweis: Lösen Sie hierfür den Drag & Drop Test unter der TA 1 im Kapitel Trainingsaufgabe.
1
5
2
6
3
7
4
8
Öffner mit selbsttätiger thermischer Betätigung;
Antrieb mit Anzugsverzögerung;
Antrieb mit Rückfallverzögerung;
Endschalter, Schließer;
Sensor zur mechanischen Betätigung;
Antrieb für NOT- AUS- Schalter;
Öffner, schließt verzögert;
Öffner, öffnet verzögert
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1 - Grundlagen elektromechanischer Steuerungen
Lösung:
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1 - Grundlagen elektromechanischer Steuerungen
Ausbildung zum Mechatroniker
Grundlagen 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: Lösen Sie hierfür den Drag & Drop Test unter der TA 2 im Kapitel Trainingsaufgabe.
Übersichtsschaltplan
Stromlaufplan in zusammenhängender Darstellung
Geräteverdrahtungsplan
Stromlaufplan in aufgelöster 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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1 - Grundlagen elektromechanischer Steuerungen
Lösung:
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1 - Grundlagen elektromechanischer Steuerungen
Ausbildung zum Mechatroniker
Grundlagen elektronischer Steuerungen
Bearbeitung der Fallstudie
Name:
Vorname:
Klasse/Kurs:
Datum:
Hinweis: Lösen Sie hierfür den Drag & Drop Test.
Sie erhalten den Auftrag, nach den vorliegenden Unterlagen die entsprechende elektrische Steuerung
für den Steuerstromkreis zu entwerfen.
Ein Förderband transportiert die an zwei Montageplätzen vorgefertigten Montageelemente gemeinsam zur Endmontage
Vormontage
Endmontage
H2
S2
S3
M1
Platz 1
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Platz 2
S1
S4
S0
H1
K1
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1 - Grundlagen elektromechanischer Steuerungen
Einschalten der Steuerung
Die Steuerung wird mit dem Taster S1 eingeschaltet. Im EIN- Zustand leuchtet die Lampe H1. Wurde
die Steuerung vor Ablauf der Förderzeit von Hand oder durch Netzausfall ausgeschaltet, so darf das
Band nach dem Wiedereinschalten nicht selbsttätig anlaufen. Mit dem Taster S4 kann der Motor M1
durch Tippen eingeschaltet werden, bis alle auf dem Band liegenden Teile an der Endmontage eingetroffen sind.
Einschalten des Bandmotors
Nach dem Auflegen des letzten Elements wird der Bandmotor K1 ein Drehstrom-Asynchronmotor mit
Käfigläufer, über Schütz mit dem Taster S2 eingeschaltet. Seine Einschaltdauer ist durch die Transportzeit zwischen Platz 2 und der Endmontage bestimmt; die Zeit wird bei der Inbetriebnahme eingestellt. Sobald das Band anläuft, leuchtet an der Endmontage die Lampe H2. Sollte während das Band
läuft ein gefährlicher Zustand auftreten, kann die Steuerung über den Taster S3, einem NOT-AUSSchalter, 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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