Dokumentation

Das Weg-Schritt-Diagramm ist eine grafische Methode, „Funktionsfolgen“ von Maschinen übersichtlich darzustellen. Es wurde 1977 eingeführt und 1992 durch den Funktionsplan ersetzt.

Insofern ist das Funktionsdiagramm ein altes und ungültiges Werkzeug, es wird aber in der Automatisierungstechnik zum vor allem in der Ausbildung weiterhin benutzt, denn es ist  für kleine Funktionsfolgen einfach zu handhaben und übersichtlich in der Darstellung und es ist oft die einzige Dokumentation von alten Anlagen.

•    Inhaltsverzeichnis
  1.  Es gibt 2 Arten der Darstellung:
  2. Weg-Schritt-Diagramm/„Wegdiagramm“
  3. Weg-Zeit-Diagramm/„ Zustandsdiagramm“
     1. Grundlagen – Das Funktionsdiagramm für pneumatische Steuerungen
  4. Elemente und Aufbau eines Funktionsdiagramms
     1. Funktionslinien
     2. Signallinien
        1.  
        1. Signallinien:
        2. Signalverzweigung
        3. ODER-Bedingung
        4. UND-Bedingung
     3. Mechanisch betätigte Eingabeelemente / Grenztaster
     4. Muskelkraftbetätigte Eingabeelemente
     5. Arbeitsglieder
        1.  
     6. Stellglieder / Steuerglieder / Signalglieder
  5. Weiterführende Quellen

 Es gibt 2 Arten der Darstellung:

•  Weg - Schritt - Diagramm      (Wegdiagramm)
  
  
•  Weg-Zeit-Diagramm               (Zustandsdiagramm)

ACHTUNG: Das Funktionsdiagramm ist nicht dynamisch! Um den Bewegungsablauf einer Simulation dynamisch zu verfolgen, wird das Zustandsdiagramm benutzt.

Weg-Schritt-Diagramm/„Wegdiagramm“

Im Weg-Schritt-Diagramm (auch Wegdiagramm) wird der Bewegungsablauf der Bauteile in Bezug zur Schrittfolge visualisiert. Es wird die Bewegungen, zum Beispiel das Ein- und Ausfahren eines Zylinder für jeden einzelnen Schritt aufgezeigt.

Es werden die Wege der einzelnen Elemente untereinander gezeichnet, damit die einzelnen Schritte der gesamten Folge direkt vergleichbar sind. So kann man den Bezug der verschiedenen Funktionen und Arbeitsabläufe erkennen.

  SPS SPS

SPS steht für Speicher Programmierbare Steuerung und kann für die gesamte Steuerungseiheit, welche auch CPU genannt wird stehen.

Die Schrittweise Darstellung veranschaulicht die Logik hinter der pneumatischen Schaltung, vermittelt jedoch nicht die Dauer der einzelnen Schritte.

Weg-Zeit-Diagramm/„ Zustandsdiagramm“

Im Weg-Zeit-Diagramm wird der Bewegungsablauf der Komponenten eines Pneumatik-Systems in Bezug zum Zeitpunkt realisiert, wie zum Beispiel das Ein- und Ausfahren eines Zylinders. Daher ist hier auch die Rede von einem Bewegungsdiagramm. Die jeweilige Position – beispielsweise einer Kolbenstange - wird dabei entlang einer Zeitachse gezeichnet.

Besteht ein Steuerungssystem aus mehreren Arbeitselementen, werden die Diagramme der einzelnen Elemente untereinander gezeichnet, damit die einzelnen Schritte der gesamten Folge vergleichbar sind. Dadurch kann mit Hilfe von einem Zustandsdiagramm sehr einfach der Bezug der verschiedenen Funktionen und Arbeitsabläufe zueinander visualisiert werden.

In der vorhergehenden Grafik wird gezeigt, wie ein typisches Weg-Zeit-Diagramm für pneumatische Schaltungen verwendet wird. Darin wird der Verfahrweg bzw. die Position zweier Zylinder in Abhängigkeit der Zeit dargestellt. Die zeitabhängige Darstellung veranschaulicht auch die Logik hinter der pneumatischen Schaltung. Ähnlich wie im Weg-Schritt-Diagramm können im Weg-Zeit-Diagramm auch die Schritte parallel zur Zeitachse eingezeichnet werden.

Es ist zu beachten, dass die Schritte dabei immer gleichmäßig lang dargestellt werden, die Schritt jedoch nicht immer die gleiche Zeiteinheit besitzt.

Grundlagen – Das Funktionsdiagramm für pneumatische Steuerungen

Das Funktionsdiagramm ist in erster Linie ein Hilfsmittel, zur Visualisierung von Funktionsabläufen der Arbeitsglieder einerpneumatischen Schaltung. Dabei wird in einem Diagramm die Folge der Funktionen der einzelnen Bauteile dargestellt und in einen Zusammenhang zueinander gesetzt.

Elemente und Aufbau eines Funktionsdiagramms

Funktionslinien

Ein Funktionsdiagramm zeigt die Bewegung von Aktuatoren in Abhängigkeit von der Zeit oder dem Schritt. Diese Bewegungen, wie zum Beispiel das Verfahren eines Pneumatikzylinders, werden anhand von Funktionslinien dargestellt. Mit den Funktionslinien wird die Position von Arbeitsgliedern, Stellgliedern und Steuergliedern der Pneumatik-Schaltung dargestellt.

Signallinien

Neben den Funktionslinien gibt es auch Signallinien, mit denen Dargestellt wird, von welchem Element oder Ereignis ein Signal gesendet wird und bei welchem Element dieses Signal ankommt.

Wenn man ein Funktionsdiagramm zeichnen will, bedeutet dies, dass die Signallinie am Signalelement beginnt. An der Stelle, an der aufgrund dieses Signals eine Zustandsänderung eingeleitet werden soll, endet die Signallinie im Funktionsdiagramm. Die Flussrichtung des Signals wird durch einen Pfeil an der Signallinie markiert.

Signallinien:

Signalverzweigung

Bei einer Signalverzweigung wird ein Signalausgang an mehreren Bauelemente gegeben, die daraufhin Ihren Zustand ändern.

ODER-Bedingung

Die ODER-Bedingung ist eine Art von Logik-Funktion in einer pneumatischen Schaltung. In einem Funktionsdiagramm wird die ODER-Bedingung durch die Vereinigung von zwei Signallinien gezeichnet. Die Vereinigungsstelle der beiden Linien wird durch einen Punkt gekennzeichnet. Bei der ODER-Bedingung bewirken mehrere Signalausgänge unabhängig voneinander die gleiche Zustandsänderung.

UND-Bedingung

Wie auch die ODER-Bedingung stellt die UND-Bedingung eine Art von Logik-Funktion in einer pneumatischen Schaltung dar. Hier tritt eine Zustandsänderung jedoch nur dann ein, wenn alle Signalausgänge vorliegen. Zeichnerisch wird die UND-Bedingung durch die Vereinigung von zwei Signallinien dargestellt. Hier wird in die Vereinigungsstelle mit einem Schrägstrich gekennzeichnet.

Mechanisch betätigte Eingabeelemente / Grenztaster

Mechanisch betätigte Eingabeelemente wie Grenztaster werden an der Stelle im Diagramm eingezeichnet, an der sie geschaltet werden. Die Bezeichnung des jeweiligen Eingabeelements wird den Ausgangspunkt seiner Signallinie geschrieben. Das Symbol für ein mechanisch betätigtes Eingabeelement ist ein einfacher Punkt mit einer Signallinie, ein kleiner Kreis oder ein Balken mit abgerundeten Enden (siehe Bild unten). Der Balken als Symbol kommt dann zum Einsatz, wenn der Grenztaster über eine bestimmte, einstellbare Strecke betätigt wird.

Muskelkraftbetätigte Eingabeelemente

Muskelkraftbetätigte betätigte Eingabeelemente wie Schalter werden an der Stelle im Funktionsdiagramm eingezeichnet, an der sie geschaltet werden. Ihre Bezeichnung wird an den Ausgangspunkt der jeweiligen Signallinie geschrieben.

Typische Eingabeelemente sind EIN/START-Schalter, EIN/AUS-Schalter, AUS/STOP-Schalter usw.. Welches Symbol für welchen Schalter verwendet wird, sieht man in der folgenden Übersicht:

Arbeitsglieder

Die Arbeitsglieder einer Pneumatik-Schaltung werden in einem Funktionsdiagramm indirekt über ihre Funktionslinien dargestellt. Das bedeutet, dass ein Arbeitsglied kein eigenes Symbol erhält.

Durch die Funktionslinie zeichnet man die Bewegung des jeweiligen Arbeitsgliedes in Abhängigkeit von der Zeit oder dem Arbeits-Schritt. Verläuft dabei die Funktionslinie waagrecht, heißt dies, dass das Arbeitsglied stillsteht. Verläuft die Funktionslinie im Diagramm dagegen schrägt, bewegt sich das Arbeitsglied. Senkrechte Bewegungen gibt es in der Regel nicht, dass dies eine extrem schnelle Bewegungsgeschwindigkeit voraussetzen würde.

Stellglieder / Steuerglieder / Signalglieder

Bei Stellgliedern und Steuergliedern handelt es sich in der Regel um Ventile. Diese steuern ein oder mehrere Arbeitsglieder im Pneumatik-System und werden daher auch als Signalglieder bezeichnet. Auch Stell- und Steuerglieder werden im Funktionsdiagramm lediglich durch ihre Funktionslinien dargestellt. Diese Verlaufen bei einer Aktion senkrecht, da die Zustandsänderung relativ schnell erfolgt.

Es ist Wichtig beim Zeichnen eines Funktionsdiagramms an jeder Umschaltstelle eines Signalgliedes eine Signallinie abzuzweigen. Diese Signallinie zeigt die Abhängigkeit anderer Bauelemente in der pneumatischen Schaltung im Bezug zum jeweiligen Stellglied. 

Weiterführende Quellen

Mehr Informationen sind auf diesen Links zu finden.

• Quelle: https://de.wikipedia.org/wiki/Funktionsdiagramm
• Quelle: http://www.maschinenbau-wissen.de/skript3/fluidtechnik/pneumatik/219-wegdiagramm