Steuerungstechnik: Grundlagen, Steuerungseinrichtungen, Motorschutz und Schaltpläne

Grundlagen der Steuerungstechnik

Der offene Wirkungsablauf

Steuerungen zeichnen sich dadurch aus, dass kein Abgleich zwischen Ist- und Sollwert stattfindet.

• Steuern: Eingangsgrößen beeinflussen die Ausgangsgrößen in einem offenen Wirkungsweg ohne Rückkopplung.
• Signalfluss: Verläuft gerichtet von der Eingabe (z. B. Taster) über die Verarbeitung (z. B. SPS) zur Ausgabe (z. B. Schütz).

VPS vs. SPS

• Verbindungsprogrammiert (VPS): Logik ist fest durch die Verdrahtung von Schützen und Schaltern vorgegeben.
• Speicherprogrammierbar (SPS): Logik basiert auf einem Mikroprozessor und wird flexibel per Software angepasst.

💡 Tipp: Merk dir für die Arbeit: Bei der VPS musst du für Änderungen Drähte umklemmen, bei der SPS änderst du nur den Programmcode.

Aufbau der Betriebsmittel

Schutzgeräte für Motoren

Motoren müssen vor Zerstörung durch zu hohe Ströme geschützt werden.

• Bimetallrelais: Schützt thermisch vor Überlast und Phasenausfall, wirkt aber nur auf den Steuerstromkreis.
• Motorschutzschalter: Schützt vor Kurzschluss (elektromagnetisch) und Überlast (thermisch); schaltet den Hauptstromkreis direkt ab.

Normen und Kennzeichnung

Anschlussnummern und Farben sind im Schaltplan und Aufbau streng geregelt.

• Anschlüsse: Eingänge erhalten ungerade Zahlen ($1, 3, 5$), Ausgänge gerade Zahlen ($2, 4, 6$).
• Adernfarben: Schwarz für den Hauptstromkreis, Rot für AC-Steuerkreise und Dunkelblau für DC-Steuerkreise.

💡 Achtung: Ein Bimetallrelais besitzt im Gegensatz zum Motorschutzschalter keinen eingebauten Kurzschlussschutz und benötigt immer eine vorgeschaltete Sicherung.

Schaltungsunterlagen

Einteilung nach Funktion

Schaltungsunterlagen erklären die Funktionsweise und das Verhalten einer Steuerung.

• Stromlaufplan: Zeigt in aufgelöster Darstellung den detaillierten elektrischen Verlauf der Strompfade.
• Übersichtsplan: Vereinfachte, meist einpolige Darstellung der gesamten Anlage zur schnellen Orientierung.
• Ablaufdiagramm: Visualisiert zeitliche oder logische Abläufe von Schritten und Zuständen.

Einteilung nach Verbindung und Lage

Diese Pläne zeigen, wo Bauteile liegen und wie sie physisch verdrahtet sind.

• Anordnungsplan: Zeigt die genaue räumliche Lage der Betriebsmittel im Schaltschrank.
• Anschlussplan: Dokumentiert die genaue Belegung von Klemmleisten und externen Anschlüssen.

💡 Tipp: Für die Fehlersuche in der Praxis nutzt man fast ausschließlich den Stromlaufplan in aufgelöster Darstellung, da er die Logik am besten zeigt.

Motorschutz in der Praxis

Schutzkonzepte im Vergleich

Je nach Anwendung kommen unterschiedliche Schutzorgane zum Einsatz.

• Motorschutzschalter: Schaltet bei Fehlern im Hauptstromkreis allpolig selbstständig ab; besitzt eine mechanische Freiauslösung.
• Motorschutzrelais: Wirkt nur indirekt durch das Öffnen eines Hilfskontakts im Steuerstromkreis des Schützes.
• Motorvollschutz: Nutzt in die Wicklung eingebaute PTC-Kaltleiter zur direkten Temperaturüberwachung.

Anschluss zweipoliger Motoren

Soll ein einphasiger Wechselstrommotor über einen dreipoligen Motorschutzschalter geschützt werden, müssen alle drei Strombahn-Bimetalle vom selben Strom durchflossen werden.

Beispiel:

1. Führe den Außenleiter $L1$ durch den ersten Pfad ($1 \to 2$).
2. Brücke den Ausgang $2$ oben wieder auf den Eingang $3$ des zweiten Pfads ($3 \to 4$) und schließe den Motor an Ausgang $6$ an.

💡 Tipp: Schließt du einen zweipoligen Motor ohne Durchschleifung an ein dreipoliges Relais an, löst dieses wegen scheinbarem Phasenausfall sofort fehlerhaft aus.