Lernfeld 6 · Prüfung Teil 1

Logische Verknüpfungen und Ablaufsteuerungen

Logische Verknüpfungen und Ablaufsteuerungen: UND, ODER, NICHT, NAND, NOR, Wahrheitstabelle, pneumatische Logikventile und GRAFCET nach DIN EN 60848.

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Darum geht es

Steuerungen verknüpfen binäre Signale mit den Werten 0 und 1. Bei UND ist der Ausgang nur 1, wenn alle Eingänge 1 sind; bei ODER genügt ein Eingang; NICHT kehrt das Signal um. NAND und NOR sind die umgekehrten Ausgänge von UND und ODER, beim exklusiven ODER ist der Ausgang 1, wenn die Eingänge verschieden sind. Eine Wahrheitstabelle listet alle Eingangskombinationen; bei n Eingängen sind es 2 hoch n Zeilen. In der Pneumatik bildet das Zweidruckventil eine UND-Verknüpfung, das Wechselventil eine ODER-Verknüpfung.

Eine Verknüpfungssteuerung ordnet jeder Kombination der Eingänge direkt einen Ausgangszustand zu, ohne Rücksicht auf den bisherigen Ablauf, etwa bei einer Zweihandbedienung. Eine Ablaufsteuerung arbeitet dagegen Schritt für Schritt. Jeder Schritt hat Aktionen, der Übergang zum nächsten Schritt erfolgt erst, wenn die Weiterschaltbedingung erfüllt ist, etwa eine Endlage gemeldet wird. Bei einer Bohrvorrichtung muss so erst gespannt sein, bevor der Vorschub startet, und erst zurückgefahren sein, bevor entspannt wird.

Ablaufsteuerungen beschreibt man mit GRAFCET nach DIN EN 60848. Schritte sind Rechtecke, der Anfangsschritt hat einen doppelten Rahmen und ist beim Start aktiv. Zwischen den Schritten stehen Transitionen mit ihren Bedingungen, rechts an den Schritten die Aktionen. Kontinuierlich wirkende Aktionen sind nur aktiv, solange der Schritt aktiv ist; speichernd wirkende Aktionen setzen oder rücksetzen eine Größe und wirken darüber hinaus. Ergänzend zeigt das Weg-Schritt-Diagramm die Bewegungen der Zylinder über die Schritte.

Das solltest du dir merken

UND braucht alle Eingänge, ODER mindestens einen.
Eine Wahrheitstabelle mit n Eingängen hat 2 hoch n Zeilen.
Zweidruckventil bildet UND, Wechselventil bildet ODER.
Im GRAFCET hat der Anfangsschritt einen doppelten Rahmen.
Eine Ablaufsteuerung schaltet erst weiter, wenn die Transitionsbedingung erfüllt ist.

Formeln

Zeilen einer Wahrheitstabelle: $z = 2^{n}$; $z$ Anzahl der Zeilen, $n$ Anzahl der binären Eingänge
Grundverknüpfungen: $Q = A \land B Q = A \lor B Q = A$; $\land$ UND, $\lor$ ODER, Überstrich NICHT; $A$ und $B$ Eingänge, $Q$ Ausgang
NAND und NOR: $Q = A \land B Q = A \lor B$; NAND ist das negierte UND, NOR das negierte ODER

Typische Fehler in der Prüfung

NAND mit NOR verwechselt; NAND ist nur bei lauter Einsen am Eingang 0.
Die Zeilen der Wahrheitstabelle mit 2 mal n statt 2 hoch n berechnet.
Zweidruckventil und Wechselventil vertauscht.
In der Ablaufkette einen Schritt ohne Rückmeldung der vorherigen Bewegung weitergeschaltet.

Tipps aus der Werkstatt

Eine UND-Verknüpfung ist eine Reihenschaltung der Kontakte, eine ODER-Verknüpfung eine Parallelschaltung. Für eine Ablaufsteuerung zeichnest du zuerst das Weg-Schritt-Diagramm: Es zeigt, welcher Zylinder in welchem Schritt aus- oder einfährt und welches Signal den nächsten Schritt freigibt.

Sitzt das Thema? Teste dich mit echten Prüfungsfragen.

11 Aufgaben zu „Logische Verknüpfungen und Ablaufsteuerungen“, falsche Antworten kommen in der Runde noch einmal.

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Grundlage: KMK-Rahmenlehrplan Industriemechaniker, Lernfeld 6 (Installieren und Inbetriebnehmen steuerungstechnischer Systeme). Eigene Erklärung, keine Originalaufgaben der Prüfungsausschüsse.