Steuerungstechnik Entwicklung einer Steuerung in mehreren Schritten

	Grundüberlegung Im Rahmen dieses Ausbildungskonzept wird eine komplexe Problemstellung in einzelne, aufeinander aufbauende Teilaufgaben zerlegt. Die Bewältigung jeder Teilaufgabe erfolgt in Form einer vollständigen Handlung (Planen, Durchführen, Kontrollieren). Im Verlauf der Bearbeitung der einzelnen Teilaufgaben entsteht schrittweise die Gesamtlösung für die Problemstellung. Der Vorteil dieses Konzeptes liegt darin, dass die Schüler durch die große Anzahl von Einzelinformationen der komplexen Problemstellung nicht überfordert werden. Der Gesamtzusammenhang der gelernten Inhalte ist dabei den Schülern zu jeder Zeit des Lernprozesses bewusst.
	Unterrichtsphasen / -schritte
	1. Die Problemstellung wird den Auszubildenden erläutert.	Technologieschema
	Als Beispiel wurde hier eine Vulkanisierpresse mit zwei doppeltwirkenden Zylindern gewählt. Ein Zylinder dient zum Öffnen und Schließen der Pressenform, ein weiterer Zylinder betätigt eine Schutzscheibe, die den Zugriff in den Arbeitsbereich der Presse während eines Vulkanisiervorgangs verhindern soll. Dabei handelt es sich um eine Unfallverhütungsmaßnahme. Problem: Die Anlage soll mit einer geeigneten elektropneumatischen Steuerung ausgerüstet werden.

	2. Das Ziel des Unterrichts wird mit den Auszubildenden vereinbart.	Anforderungsliste
	In dieser Phase wird der erwünschte Funktionsumfang für die Vulkanisierpresse festgelegt. Dabei lassen sich z.B. die folgenden Punkte klären: Welche Bedienelemente sind erforderlich? Ist Hand- / oder Automatikbetrieb vorgesehen? In welchen Schritten sollen sich die Zylinder bewegen? Was soll nach einem Energieausfall passieren? ... Als Ergebnis dieser Phase entsteht die Anforderungsliste für die zu entwickelnde Steuerung.	Die Anlage soll mit zwei Tastern bedient werden: Start und Stop. Wenn Start gedrückt wird, dann soll sich zunächst die Schutzscheibe schließen. Wenn die Schutzscheibe geschlossen ist, soll auch die Pressenform geschlossen werden. Nach einer Zeit von ca. 60 Sekunden soll sich die Pressenform automatisch öffnen. Die Schutzscheibe soll sich erst dann öffnen, wenn die Pressenform vollständig geöffnet ist und der Stop-Taster betätigt wird. Bei einem Stromausfall soll sich die Pressenform automatisch öffnen.

	3. Die Problemstellung wird in Teilaufgaben gegliedert.	Teilaufgaben
	Je nach Vorkenntnissen und Fähigkeiten der Schüler lassen sich aus der Anforderungsliste (Problemstellung) Teilaufgaben entwickeln, die schrittweise zu der vollständigen Problemlösung führen. Die Teilaufgaben bauen jeweils aufeinander auf, so dass der Komplexitätsgrad der elektropneumatischen Steuerung zunimmt. Die Schwierigkeit für den Ausbilder besteht darin, die Teilaufgaben so abzustufen, dass sie von den Auszubildenden weitgehend selbstständig bearbeitet und gelöst werden können.	Teilaufgabe 1 Wenn der Start-Taster betätigt wird, soll sich zunächst die Schutzscheibe und anschließend die Pressenform schließen. Wenn der Stop-Taster betätigt wird, soll sich zunächst die Pressenform und anschließend die Schutzscheibe öffnen. Beide Zylinder werden mit 5/2 Wege-Impulsventilen angesteuert. Die Ventilspulen sollen direkt mit den Signalgebern (Tastern) verbunden werden. Teilaufgabe 2 Die Schaltung soll mit Hilfe von Relais so abgeändert werden, dass man den Steuerstromkreis vom Laststromkreis trennen kann. Die Ventile sollen indirekt über die Relais (Schließer) mit Spannung versorgt werden. Teilaufgabe 3 Die Schaltung soll mittels eines 5/2-Wege-Ventils mit Rückstellfeder so abgeändert werden, dass sich bei / nach einem Stromausfall die Pressenform automatisch öffnet. Hier wird eine "Relais-Selbsthaltung" benötigt. Teilaufgabe 4 Die Schaltung soll durch Nutzung eines Zeitrelais so abgeändert werden, dass sich die Pressenform automatisch nach einer Minute öffnet. Hier wird ein anzugsverzögertes Relais benötigt. Wenn die Teilaufgaben gelöst wurden, sind alle Anforderungen erfüllt, die Schaltung ist fertig! (Als weitere Ausbaustufe für die Steuerung wäre es u.a. denkbar, eine Automatikfunktion nach dem Taktkettenprinzip zu integrieren.)

	Lösungsvorschläge zu den Teilaufgaben Teilaufgabe 1 Teilaufgabe 2 Teilaufgabe 3 Teilaufgabe 4

Erstellt von Manuel Diegmann. Letzte Änderung: 22.04.2000