Pneumatik-Schaltpläne nach ÖNORM ISO 1219

Stell dir vor, jeder Techniker würde eine pneumatische Schaltung nach eigenem Gutdünken aufzeichnen. Der eine malt den Zylinder als Rechteck, der andere als Kreis, der dritte schreibt die Anschlüsse mit Buchstaben, der vierte mit Fantasienamen. Ein solcher Plan wäre nur für die Person verständlich, die ihn gezeichnet hat — und auch das nur, solange sie sich erinnert. Sobald jemand anderes an die Anlage muss, beginnt das Rätselraten.

Genau deshalb gibt es die Norm. Ein Schaltplan erfüllt drei Aufgaben: Er hilft beim Planen einer neuen Schaltung, er dient der Kommunikation zwischen allen Beteiligten, und er ist das wichtigste Werkzeug bei der Fehlersuche. Alle drei Aufgaben funktionieren nur, wenn sich jeder auf dieselbe Bildsprache verlassen kann.

Die maßgebliche Norm ist die ÖNORM ISO 1219. Sie besteht aus zwei Teilen:

• Teil 1 legt die grafischen Symbole fest — also wie ein Ventil, ein Zylinder oder eine Druckluftquelle gezeichnet wird.
• Teil 2 regelt die Benennung und Kennzeichnung der Bauteile im Plan — also wie die einzelnen Elemente beschriftet und nummeriert werden.

Ein wichtiger Punkt vorweg, der oft für Verwirrung sorgt: Ein Schaltplan zeigt immer den Grundzustand der Anlage. Das ist der Zustand, in dem keine Taste gedrückt und kein Ventil von Hand betätigt ist — nur die Energieversorgung steht an. Wer einen Plan liest, schaut also auf die Ruhestellung, nicht auf den Moment, in dem die Maschine gerade arbeitet. Darauf kommen wir in Kapitel 5 zurück.

Die Schaltzeichen der Pneumatik folgen einer Logik. Hat man die einmal verstanden, kann man auch unbekannte Zeichen einordnen, ohne sie auswendig gelernt zu haben. Grundsätzlich gilt: Ein Symbol zeigt die Funktion eines Bauteils, nicht sein Aussehen. Ein Ventilsymbol verrät, was das Ventil tut — nicht, ob es rund oder eckig ist.

Die wichtigsten Gruppen sind:

Energiequelle. Die Druckluftquelle wird als Kreis mit einem ausgefüllten Dreieck gezeichnet, das nach außen zeigt. Das Dreieck ist das allgemeine Zeichen für Druckluft. Ein Verdichter (Kompressor) erhält zusätzlich ein Gehäusesymbol.

Leitungen. Eine durchgezogene Linie ist eine Arbeitsleitung — durch sie strömt die Druckluft, die tatsächlich Arbeit verrichtet. Eine gestrichelte Linie ist eine Steuerleitung; sie überträgt ein Signal, das ein Ventil umschaltet. Wo Leitungen sich kreuzen, ohne verbunden zu sein, laufen sie einfach übereinander; eine echte Verbindung wird durch einen Punkt markiert.

Ventile. Ein Ventil wird als Kästchen dargestellt. Jede Schaltstellung ist ein eigenes Quadrat. Ein Ventil mit zwei Stellungen besteht also aus zwei aneinandergesetzten Quadraten. Innerhalb der Quadrate zeigen Pfeile die Durchflusswege und ein T-Symbol eine gesperrte Leitung. Die Funktionsweise der verschiedenen Wegeventile ist ein eigenes großes Thema — hier geht es nur darum, das Symbol als solches zu erkennen.

Zylinder. Der Arbeitszylinder wird als Rechteck mit Kolben und Kolbenstange gezeichnet. Ob einfach- oder doppeltwirkend, erkennt man an der Zahl der Anschlüsse und der Darstellung der Rückstellung.

Weitere Ventilarten. Sperrventile (etwa Rückschlagventile), Stromventile (Drosseln) und Druckventile haben jeweils eigene, genormte Symbole. Für das Lesen eines Schaltplans genügt es zunächst, sie als „hier sitszt ein Sperr-, Strom- oder Druckventil“ zu erkennen. Was diese Ventile im Detail tun und wie man sie auslegt, gehört in die jeweiligen eigenen Beiträge.

Die folgende Übersicht zeigt die wichtigsten Grundsymbole nebeneinander.

Symbole allein reichen nicht — die Anschlüsse und Bauteile müssen auch eindeutig benannt sein. Sonst weiß man zwar, dass ein Ventil im Plan steht, aber nicht, welche Leitung wohin gehört. Die ÖNORM ISO 1219 schreibt dafür ein Zahlensystem vor.

Anschlussbezeichnung an Wegeventilen. Jeder Anschluss eines Ventils trägt eine Ziffer mit fester Bedeutung:

Die Steueranschlüsse haben eine eingebaute Logik: Der Anschluss 12 schaltet die Verbindung von 1 nach 2, der Anschluss 14 die Verbindung von 1 nach 4. Die erste Ziffer (1) steht für die Versorgung, die zweite für den Arbeitsanschluss, der durchgeschaltet wird. Der Anschluss 10 wiederum schaltet auf die Sperrstellung, also „1 nach nichts“. Diese Systematik macht das Lesen erstaunlich schnell, sobald man sie verinnerlicht hat.

Kennzeichnung der Bauteile. Damit man im Plan über ein bestimmtes Bauteil sprechen kann, bekommt jedes eine eindeutige Kennzeichnung. Teil 2 der Norm sieht dafür ein Kennzeichen aus mehreren Bestandteilen vor: die Nummer der Anlage, die Nummer der Steuerkette und die laufende Nummer des Bauteils. So lässt sich auch in einer großen Anlage jedes Element exakt benennen — etwa wenn bei der Fehlersuche gesagt wird: „Schau dir das Ventil in Kette 1 an.“

Hinweis auf ältere Pläne. Früher wurden die Anschlüsse mit Buchstaben statt Ziffern gekennzeichnet: P für die Druckluftzufuhr (heute 1), A und B für die Arbeitsanschlüsse (heute 2 und 4), R und S für die Entlüftung (heute 3 und 5). Diese Buchstaben begegnen einem auf älteren Plänen und in mancher Altdokumentation immer noch. Wer sie kennt, kann auch solche Pläne ohne Stocken lesen.

Ein Schaltplan ist nicht wahllos zusammengewürfelt, sondern in Ebenen gegliedert. Diese Ordnung ist der Schlüssel zum schnellen Lesen. Von unten nach oben gelesen ergibt sich die natürliche Wirkkette der Schaltung.

Ganz unten sitzt die Energieversorgung: die Druckluftquelle und die Luftaufbereitung. Die Aufbereitung der Druckluft mit Filter, Regler und gegebenenfalls Öler ist dabei ein Thema für sich; im Schaltplan steht hier schlicht das Symbol, das anzeigt, dass aufbereitete Druckluft zur Verfügung steht.

Darüber liegen die Signal- und Steuerglieder: Taster, Grenztaster und die Steuerventile, die festlegen, wann und wohin die Luft geleitet wird. Hier wird die eigentliche Logik der Schaltung abgebildet.

Ganz oben stehen die Arbeitsglieder — meist die Zylinder, die die mechanische Arbeit verrichten. Sie sind das Ziel der ganzen Schaltung.

Daraus ergeben sich zwei Flussrichtungen, die man getrennt betrachten sollte:

• Der Signalfluss läuft von unten nach oben: Ein Taster ganz unten gibt ein Signal, das über die Steuerglieder nach oben zum Arbeitsglied weitergereicht wird.
• Der Energiefluss geht von der Druckluftquelle aus über die durchgeschalteten Ventile zum Zylinder.

Hat eine Anlage mehrere Zylinder oder mehrere unabhängige Funktionen, werden die zugehörigen Steuerketten nebeneinander angeordnet. Jede Kette liest man für sich von unten nach oben. So bleibt auch ein umfangreicher Plan überschaubar.

Die folgende Darstellung zeigt einen einfachen vollständigen Schaltplan mit dieser Ebenengliederung: eine Druckluftquelle mit Aufbereitung unten, ein von Hand betätigtes 3/2-Wegeventil als Signalglied, darüber ein 5/2-Wegeventil als Steuerglied und ganz oben ein doppeltwirkender Zylinder als Arbeitsglied.

Jetzt fügt sich alles zusammen. Wir nehmen den Plan aus Kapitel 4 und lesen ihn so, wie man es an der Maschine tatsächlich macht: erst den Ausgangszustand erfassen, dann gedanklich den Taster drücken und die Luft verfolgen.

Schritt 1 — Ausgangszustand erfassen. Der Plan zeigt den Grundzustand. Das handbetätigte 3/2-Wegeventil ist nicht gedrückt, das 5/2-Steuerventil steht in seiner Ruhelage. In dieser Stellung verfolgt man, welche Leitungen durchgeschaltet sind: Welche Seite des Zylinders ist mit Druck beaufschlagt, welche entlüftet? Der Zylinder steht in einer definierten Ausgangsposition — eingefahren oder ausgefahren, je nach Schaltung.

Schritt 2 — Betätigung gedanklich auslösen. Jetzt wird der Taster gedrückt. Das signalglied schaltet um und gibt über die gestrichelte Steuerleitung ein Signal an den Steueranschluss des 5/2-Ventils. Wichtig: Man schiebt gedanklich die andere Schaltstellung — das zweite Quadrat — an die Anschlüsse.

Schritt 3 — Luftweg verfolgen. Mit der neuen Schaltstellung verfolgt man den Weg der Druckluft von Anschluss 1 durch das Ventil zum nun durchgeschalteten Arbeitsanschluss und weiter zum Zylinder. Gleichzeitig wird die andere Zylinderseite über den Entlüftungsanschluss frei. Der Zylinder fährt. Lässt man den Taster los, fällt das Signalglied in die Ruhelage zurück, und je nach Schaltung kehrt auch das Steuerventil zurück.

Die folgende Gegenüberstellung zeigt denselben Plan in Grundstellung und im betätigten Zustand. Der durchgeschaltete Luftweg ist im betätigten Zustand hervorgehoben.

In komplexeren Steuerungen liest man einen Schaltplan selten allein. Die zeitliche und logische Abfolge mehrerer Bewegungen — also wann welcher Zylinder ein- und ausfährt — wird zusätzlich in einem Funktionsdiagramm dargestellt, etwa einem Weg-Schritt-Diagramm. Schaltplan und Funktionsdiagramm ergänzen sich: Der Schaltplan zeigt die Verschaltung, das Funktionsdiagramm die Reihenfolge. Wie diese Diagramme im Detail aufgebaut und gelesen werden, ist ein eigenes Thema.