Lernfeld 13 · Prüfung Teil 2

Aufbau, Verdrahtung und Schnittstellen

Schaltschrank aufbauen nach DIN EN 60204-1: Leiterfarben, 4–20-mA-Schleife, Bürde, EMV-gerechte Verdrahtung und Rückführkreis erklärt.

22 Aufgaben dazu übenKostenlos, ohne Anmeldung, mit Lösungsweg

Darum geht es

DIN EN 60204-1 empfiehlt Leiterfarben, damit jeder Stromkreis im Schrank erkennbar ist: Schwarz für Hauptstromkreise, Rot für Wechselspannungs-Steuerstromkreise, Blau für Gleichspannungs-Steuerstromkreise und Orange für Kreise, die beim Ausschalten des Hauptschalters unter Spannung bleiben. Der Schutzleiter ist grün-gelb, der Neutralleiter hellblau. Steuerstromkreise über einen Transformator werden einseitig mit dem Schutzleiter verbunden oder mit einer Isolationsüberwachung betrieben, damit ein Erdschluss nicht unbemerkt zu ungewolltem Anlauf führt.

Analoge Messsignale über längere Strecken überträgst du als Strom mit $4$ bis $20 mA$ . Der Strom ist in der ganzen Schleife gleich, Leitungswiderstände verfälschen ihn nicht, und durch den lebenden Nullpunkt erkennst du einen Drahtbruch, weil dann $0 mA$ fließen. Am Analogeingang wandelt eine Bürde den Strom in eine Spannung. Bei Zweileiter-Messumformern muss die Versorgung auch bei $20 mA$ noch die Mindestspannung am Umformer liefern.

EMV-gerecht installierst du Umrichter mit geschirmter Motorleitung, Schirm beidseitig großflächig aufgelegt, kurzen Leitungen und getrennter Verlegung von Leistungs- und Signalleitungen. In Sicherheitskreisen überwacht der Rückführkreis die abschaltenden Schütze über zwangsgeführte Öffner oder Spiegelkontakte: Klebt ein Schütz, startet das Sicherheitsschaltgerät nicht neu.

Das solltest du dir merken

Gleichspannungs-Steuerstromkreise blau, Wechselspannungs-Steuerstromkreise rot, Hauptstromkreise schwarz.
4–20 mA erkennt Drahtbruch, weil 0 mA kein gültiger Messwert ist.
Die Bürde wandelt den Schleifenstrom in eine Spannung, $U = I \cdot R_{B}$ .
Den Schirm der Motorleitung beidseitig und großflächig auflegen.
Der Rückführkreis nutzt Öffner, die mit den Hauptkontakten mechanisch verbunden sind.

Formeln

Spannung an der Bürde: $U_{B} = I \cdot R_{B}$; $U_{B}$ Spannung in V, $I$ Schleifenstrom in A, $R_{B}$ Bürdenwiderstand in Ω
Stromschleife mit Zweileiter-Umformer: $U_{V} \geq U_{M,min} + I_{max} \cdot (R_{B} + R_{L})$; $U_{V}$ Versorgung, $U_{M,min}$ Mindestspannung am Umformer, $I_{max} = 20 mA$ , $R_{L}$ Leitungswiderstand (Hin- und Rückleiter)
Messwert aus dem Schleifenstrom: $x = x_{min} + \frac{I - 4 mA}{16 mA} \cdot (x_{max} - x_{min})$; $x$ Messwert, $x_{min}$ und $x_{max}$ Messbereichsgrenzen, $I$ Schleifenstrom in mA

Typische Fehler in der Prüfung

Messwert aus 4–20 mA ohne Abzug des Nullpunkts von 4 mA berechnet.
Beim Leitungswiderstand nur einen Leiter statt Hin- und Rückleiter gezählt.
Schirm der Motorleitung nur einseitig oder über lange Beidrähte aufgelegt.
Im Rückführkreis Schließer statt Öffner der Schütze verwendet.

Tipps aus der Werkstatt

Leiterfarben im Schaltschrank nach 60204-1: Schutzleiter grün-gelb, Neutralleiter hellblau, Wechselstrom-Steuerkreise rot, Gleichstrom-Steuerkreise dunkelblau, Fremdspannung orange. Diese Farben sind in Zuordnungsaufgaben Standard.
4 bis 20 mA gewinnt bei langen Leitungen, weil der Strom in der Schleife überall gleich ist und 0 mA sofort Drahtbruch bedeutet. Für Umrichter gilt: geschirmte Motorleitung, Schirm beidseitig flächig auflegen, Netzfilter, Signalleitungen getrennt verlegen.

Sitzt das Thema? Teste dich mit echten Prüfungsfragen.

22 Aufgaben zu „Aufbau, Verdrahtung und Schnittstellen“, falsche Antworten kommen in der Runde noch einmal.

Jetzt üben

Grundlage: KMK-Rahmenlehrplan Elektroniker/-in für Automatisierungstechnik 18.12.2020, Lernfeld 13; DIN EN 60204-1 (VDE 0113-1), DIN IEC 60381-1 (Einheitssignale). Eigene Erklärung, keine Originalaufgaben der Prüfungsausschüsse.