Kopplung von Pneumatik, Elektrik und Mechanik

FluidSIM 4 Pneumatik

Fortgeschrittene Simulation und Schaltkreiserstellung

Kopplung von Pneumatik, Elektrik und Mechanik

     
Genauso wie pneumatische Schaltkreise können auch elektrische Schaltkreise in FluidSIM erstellt werden. Auch hierfür werden die Komponenten aus der Komponentenbibliothek genommen, auf der Zeichenfläche angeordnet und miteinander verbunden.
 
Die nachfolgende Abbildung zeigt ein kleines Beispiel:

Einfacher elektrischer Schaltkreis

Bauen Sie diesen Schaltkreis nach.
Starten Sie die Simulation und beobachten Sie, dass der Leuchtmelder leuchtet.
Es gibt elektrische Komponenten, die einen elektrischen Schaltkreis mit einem pneumatischen Schaltkreis koppeln. Hierzu zählen u. a. Schalter, die pneumatisch betätigt werden und Magnete zur Steuerung von Ventilen.
 
Da der elektrische Schaltkreis getrennt von dem pneumatischen Schaltkreis gezeichnet wird, benötigen Sie eine Möglichkeit, um eine eindeutige Verbindung zwischen elektrischen Komponenten (z. B. einem Ventilmagneten) und pneumatischen Komponenten (z. B. einer bestimmten Stellung eines Ventils) herzustellen. Eine solche Möglichkeit bieten so genannte Marken.
 
Eine Marke besitzt einen bestimmten Namen und kann einer Komponente zugeordnet werden. Besitzen zwei Komponenten Marken mit dem gleichen Namen, so sind sie miteinander verbunden, obwohl keine sichtbare Leitung zwischen ihnen gezeichnet ist.
 
Die Eingabe eines Markennamens geschieht über eine Dialogbox, die entweder durch einen Doppelklick auf der Komponente oder durch Markieren der Komponente und Klicken von  Bearbeiten   Eigenschaften...  geöffnet wird. Bei elektrisch betätigten Ventilen werden die Marken links und rechts eingetragen, indem der Doppelklick nicht mitten auf der Komponente, sondern auf dem entsprechenden „Anschluss“ ausgeführt wird.
 
Das nachfolgende Beispiel zeigt, wie Marken in FluidSIM verwendet werden.
Aktivieren Sie mit oder mit  Ausführen   Stopp  den Bearbeitungsmodus.
Erweitern Sie den Schaltkreis entsprechend der folgenden Abbildung:

Einfacher elektropneumatischer Schaltkreis


 
Damit das Ventil durch den Magneten angesteuert werden kann, sind diese Komponenten mithilfe von Marken zu koppeln.
Führen Sie einen Doppelklick auf dem Ventilmagneten aus oder markieren Sie den Magneten und klicken auf  Bearbeiten   Eigenschaften... .
Es erscheint folgende Dialogbox:

Dialogbox des Ventilmagneten


 
Marke
Dieses Textfeld dient zur Eingabe eines Markennamens. Ein Markenname kann bis zu 32 Zeichen lang sein und darf neben Buchstaben auch Zahlen und Sonderzeichen enthalten.
Tragen Sie einen Namen (z. B. „Y1“) für diese Marke ein.
Führen Sie einen Doppelklick außen am Elektromagneten des Ventils aus, um die Dialogbox für den Markennamen zu öffnen.
Tragen Sie hier den gleichen Markennamen wie bei dem Elektromagneten ein („Y1“).
Jetzt ist der Elektromagnet mit dem Ventil verbunden.
In der Praxis würde der Ventilmagnet nicht direkt über den Schalter angesteuert, sondern ein Relais zwischengeschaltet. Zur Vereinfachung wird dieser Zusammenhang hier vernachlässigt.
Starten Sie die Simulation.
Es wird der Stromfluss sowie die Druck- und Flussverteilung berechnet; die resultierenden Drücke werden farblich angezeigt.
 
Wenn Sie sich die genauen Werte der Zustandsgrößen ansehen möchten, können Sie diese in der Dialogbox unter  Ansicht   Zustandsgrößen...  aktivieren. Die aktivierten Zustandsgrößen werden an den Anschlussstellen der Komponenten eingeblendet. Abschnitt Anzeige von Zustandsgrößen geht hierauf ausführlich ein.
Betätigen Sie den elektrischen Schalter.
Als Folge schaltet das Ventil um und der Zylinder verfährt:

Simulation des elektrohydraulischen Schaltkreises


 
Außer über manuelle Betätigung oder elektrische Ansteuerung können einige Ventile auch mechanisch durch die Kolbenstange des Zylinders oder durch einen Permanentmagneten Kolben umgeschaltet werden. Eine solche mechanische Kopplung geschieht ebenso wie die mit elektrischen Komponenten: Eine Marke am Wegmaßstab des Zylinders und am mechanischen „Anschluss“ des Ventils stellt die Verbindung her.
Ziehen Sie ein konfigurierbares Ventil in ein Schaltkreisfenster und definieren Sie eine mechanische Betätigung (z. B. den Stößel).

Ventil mit mechanischer Betätigung

Führen Sie einen Doppelklick auf das Ende des Stößels aus.
Es öffnet sich eine Dialogbox, in der Sie eine Marke eintragen können. Wenn Sie dieselbe Marke am Wegmaßstab eines Zylinder eintragen, wird das Ventil mechanisch betätigt, wenn die Kolbenstange des Zylinders die vorgegebene Position erreicht.
 
Eine besondere Art der Kopplung stellt die Verbindung eines Zylinders mit einem Wegmesssystem dar. Damit lassen sich z. B. in Kombination mit Proportionalventilen geregelte Systeme aufbauen. Weitere Hinweise zur Proportionaltechnik finden Sie im Abschnitt Steuern und Regeln mit Stetigventilen.
Führen Sie einen Doppelklick auf einem Zylinder aus.
Es öffnet sich eine Dialogbox, in der Sie die Zylindereigenschaften einstellen können. Bringen Sie ggf. das Register „Konfiguration“ in den Vordergrund.

Konfigurationsdialog des Zylinders

Aktivieren Sie das Kästchen „Abfrage“ und tragen Sie eine Marke ein.
Fügen Sie das Wegmesssystem aus der Komponentenbibliothek in den Schaltkreis ein und öffnen Sie mit einem Doppelklick den Eigenschaftsdialog. Tragen Sie dort dieselbe Marke ein wie beim Zylinder.

Kopplung des Wegmesssystems mit dem Zylinder

Das Wegmesssystem liefert am Ausgang eine Spannung, die proportional zur Kolbenstellung des gekoppelten Zylinders ist. Die Spannung beträgt das eingestellte Minimum, wenn der Zylinder vollständig eingefahren ist und das eingestellte Maximum, wenn der Zylinder komplett ausgefahren ist.

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Darstellung der Marken