Symbole für Magnetventile

Bei der Entwicklung von Fluidtechnik ist es schwierig, sich ein reales Bild von jedem Ventil und anderen Komponenten des Steuerungssystems zu machen. Anstelle von detaillierten Produktbildern werden einzigartige Symbole verwendet, um verschiedene Elemente im Prozess darzustellen und Zusammenhänge und funktionale Aspekte hervorzuheben. In diesem Artikel werden die Schaltfunktionen, Symbole und Anwendungsbeispiele von Magnetventilen in Fluidtechnikdiagrammen und Rohrleitungs- und Instrumentierungsdiagrammen (P&ID) erläutert.

Inhaltsübersicht

• Funktionen des Magnetventils
• Symbole für Magnetventile
• Magnetventil-Symbole in einem Rohrleitungs- und Instrumentierungsplan (P&ID)

Funktionen des Magnetventilkreises

Ventile werden mit zwei Zahlen bezeichnet, z. B. gibt bei einem 2/2-Wege-Ventil die erste Zahl die Anzahl der Anschlussöffnungen an. Die zweite Zahl ist die Anzahl der Schaltzustände. Ein 2/2-Wege-Ventil hat zwei Leitungsanschlüsse (Eingang und Ausgang) und zwei Schaltzustände (offen und geschlossen). Normalerweise geschlossen (NC) oder normal geöffnet (NO) bestimmt, ob das Ventil im stromlosen Zustand geschlossen oder geöffnet ist. Ein 3/2-Wege-Ventil hat drei Anschlüsse und zwei Schaltzustände. In jedem Schaltzustand ist ein anderer Anschluss gesperrt. Weitere Anschlüsse und Schaltzustände sind möglich.

Symbole für Magnetventile

1. Magnetventil-Symbole in Fluidtechnik-Diagrammen

Fluidtechnik-Zeichnungen werden von Ingenieuren erstellt, um Kraftwerke zu verstehen und zu analysieren. Diese Diagramme enthalten standardisierte grafische Symbole, die den gesamten Betrieb und die Richtung des Flüssigkeitsstroms innerhalb eines Triebwerks darstellen.

Abbildung 2 zeigt das Symbol eines 2/2-Ventils, das in Diagrammen der Fluidtechnik verwendet wird. Für jeden Zustand des Ventils wird ein einzelnes Quadrat gezeichnet. Das Symbol hat die gleiche Anzahl von Quadraten wie das Ventil Stellungen hat. Ein 2/2-Ventil hat beispielsweise zwei Zustände (offen und geschlossen) und wird daher durch zwei nebeneinander liegende Quadrate dargestellt, wie in Abbildung 2 gezeigt, und ein 5/3-Ventil wird durch drei nebeneinander liegende Quadrate dargestellt.

Das rechte Quadrat zeigt das Ventil in Ruhestellung (nicht betätigt), das linke Quadrat entspricht einem Ventil in Arbeitsstellung (betätigt) bei einem 2/2-Ventil. Bei einem 5/3-Wege-Ventil hat es drei Quadrate. Das rechte Quadrat zeigt die Zustände der Anschlüsse in der Ruhestellung, und die beiden anderen Quadrate geben an, wie die Flüssigkeit zwischen den Anschlüssen fließt, wenn das Ventil in diesen Zustand gebracht wird. Die Art der Ventilbetätigung wird durch Symbole in den Quadraten angezeigt. Die Vorsteuerung ist am linken Quadrat und die Rücksteuerung am rechten Quadrat angebracht. Jedes Quadrat zeigt, wie das Medium zwischen den Anschlüssen fließt. Die Pfeile zeigen die Verbindung zwischen den Anschlüssen und die bevorzugte Flussrichtung an. Bidirektionale Anschlüsse werden durch doppelseitige Pfeile dargestellt, die den Hin- und Rückfluss von Flüssigkeiten zwischen den Anschlüssen anzeigen (siehe weiter unten im Artikel). Geschlossene Anschlüsse sind mit einem "T" gekennzeichnet. Tabelle 1 zeigt die Standardsymbole, die für die Betätigung eines Ventils verwendet werden.

Tabelle 1: Steuermechanismus für ein Ventil

Beispiele

Symbol für ein normal geöffnetes 2/2-Wege-Magnetventil

Bei den meisten Magnetventilen handelt es sich um normal geschlossene 2/2-Wege-Ventile. Die beiden nebeneinander liegenden Quadrate stellen die beiden Zustände des Ventils dar. Ein Pfeil im rechten Quadrat zeigt an, dass das Ventil normalerweise geöffnet ist, und der Pfeil zeigt in die Richtung des Flüssigkeitsstroms im Ruhezustand. Das "T"-Symbol im linken Quadrat zeigt an, dass das Ventil bei Betätigung schließt. Das Symbol der Magnetspule auf der linken Seite und der Feder auf der rechten Seite zeigt an, dass es sich um eine Vorsteuerung bzw. eine Rücksteuerung für den Ventilbetrieb handelt.

Anmerkung: Die Symbole für den Aktuator (Feder und Spule) werden oft weggelassen, was zu Unklarheiten über den elektrisch erregten Zustand führt (wie auf der rechten Seite von Abbildung 3 dargestellt). Außerdem sind bei einigen Herstellern das linke und das rechte Quadrat vertauscht, was zu Verwechslungen führen kann, insbesondere wenn die Symbole für die Betätigungselemente weggelassen werden.

Symbol für ein in Ruhestellung geschlossenes 2/2-Wege-Magnetventil

Abbildung 2 zeigt ein 2/2-Ventilsymbol im normal geschlossenen Zustand. Die beiden nebeneinander liegenden Quadrate stellen die beiden Zustände des Ventils dar. Das "T"-Symbol im rechten Viereck zeigt an, dass das Ventil normalerweise geschlossen ist, und der Pfeil im linken Viereck zeigt in die Richtung des Flüssigkeitsstroms, während das Ventil betätigt wird. Das Symbol der Magnetspule auf der linken Seite und der Feder auf der rechten Seite zeigt an, dass es sich um eine Vorsteuerung bzw. eine Rücksteuerung für den Ventilbetrieb handelt.

Symbole für 3/2-Wege-Magnetventile

3/2-Wege-Magnetventile haben zwei Stellungen und drei Anschlüsse, so dass ein einziges Ventil zur Steuerung des Flüssigkeitsstroms in zwei Kreisläufen verwendet werden kann. Diese Ventile können für mehrere Anwendungen eingesetzt werden, z. B. zum Umschalten zwischen zwei Kreisläufen oder zur Betätigung eines Hydraulikzylinders. Die Symbole in Abbildung 4 zeigen verschiedene Schaltfunktionen von 3/2-Wege-Ventilen. In jedem Symbol stehen 1, 2 und 3 für drei Anschlüsse des Ventils. Das Symbol der Magnetspule auf der linken Seite und der Feder auf der rechten Seite zeigt an, dass es sich um eine Vorsteuerung bzw. eine Rücksteuerung für den Ventilbetrieb handelt. Die verschiedenen Konfigurationen werden im Folgenden erläutert:

• A: In der Ruhestellung des Ventils fließt die Flüssigkeit von Anschluss 2 nach 3, während Anschluss 1 vollständig geschlossen ist (gekennzeichnet durch ein "T"-Symbol an Anschluss 1 im rechten Quadrat). Wenn das Ventil betätigt wird, fließt die Flüssigkeit von Anschluss 1 nach 2, während Anschluss 3 geschlossen bleibt (gekennzeichnet durch ein "T"-Symbol an Anschluss 3 im linken Quadrat).
• B: In der Ruhestellung des Ventils fließt die Flüssigkeit von Anschluss 1 nach 2, während Anschluss 3 vollständig geschlossen ist (gekennzeichnet durch ein "T"-Symbol an Anschluss 3 im rechten Quadrat). Wenn das Ventil betätigt wird, fließt die Flüssigkeit von Anschluss 2 nach 3, während Anschluss 1 geschlossen bleibt (gekennzeichnet durch ein "T"-Symbol an Anschluss 1 im linken Quadrat).
• C: In der Ruhestellung des Ventils fließt die Flüssigkeit von Anschluss 1 nach 3, während Anschluss 2 vollständig geschlossen ist (gekennzeichnet durch ein "T"-Symbol an Anschluss 2 im rechten Quadrat). Wenn das Ventil betätigt wird, fließt die Flüssigkeit von Anschluss 1 nach 2, während Anschluss 3 geschlossen bleibt (gekennzeichnet durch ein "T"-Symbol an Anschluss 3 im linken Quadrat).
• D: In der Ruhestellung des Ventils kann die Flüssigkeit zwischen den Anschlüssen 1 und 3 hin- und herfließen, wobei der Anschluss 2 vollständig geschlossen ist (gekennzeichnet durch ein "T"-Symbol am Anschluss 2 im rechten Quadrat). Wenn das Ventil betätigt wird, kann die Flüssigkeit zwischen den Anschlüssen 1 und 2 hin- und herfließen, wobei der Anschluss 3 vollständig geschlossen ist (gekennzeichnet durch ein "T"-Symbol am Anschluss 3 im linken Quadrat).

2. Magnetventil-Symbole in einem Rohrleitungs- und Instrumentierungsplan (P&ID)

Rohrleitungs- und Instrumentierungsdiagramm (P&ID)

Ein Rohrleitungs- und Instrumentierungsdiagramm (P&ID) ist eine detaillierte grafische Darstellung eines Prozesses, die sowohl die Hardware als auch die Software (z. B. Geräte, Rohrleitungen und Instrumente) umfasst, die für den Entwurf, die Montage und den Betrieb des Systems erforderlich sind. In den meisten Produktionssystemen werden Dampf, Druckluft, Wasser und andere Prozesse eingesetzt, die Rohrleitungen für die Übertragung von einem Punkt zum anderen erfordern. Diese Energieformen, Prozesse und Medien werden durch verschiedene Instrumente gesteuert, die in der Regel in Form von Messgeräten, Ventilen und Pumpen vorliegen.

Ein P&ID in einem Steuerungssystem ist vergleichbar mit dem Schaltplan einer elektronischen Schaltung. Das Diagramm enthält alle Komponenten, die für einen bestimmten Prozess vorgesehen sind, und wird von Ingenieuren, Bedienern und Wartungspersonal, die in der Anlage arbeiten, zum Lesen und Ausführen ihrer Arbeit verwendet. Es kann mehrere Prozesse in einem einzigen P&ID geben, und in diesem Fall ist es ratsam, das gesamte P&ID zum besseren Verständnis in einzelne Prozesse zu unterteilen.

Magnetventil-Symbole in einem P&ID

Typische Magnetventilsymbole, die in einem P&ID-Diagramm verwendet werden, sind in Abbildung 6 dargestellt. Diese Symbole sind nicht so anschaulich wie die in Fluidtechnik-Diagrammen verwendeten. Bei 3-Wege- und 4-Wege-Ventilen zeigen Pfeile die Richtung des Flüssigkeitsstroms an. Die Pfeile zeigen die stromlosen Fließwege an, die die Richtung des Flüssigkeitsstroms angeben, wenn das Ventil in Ruhestellung (nicht betätigt) ist. Die verschiedenen Etiketten sind:

• A: Zwei-Wege-Magnetventil (Ein/Aus)
• B: Eckiges Auf-Zu-Magnetventil
• C: Dreiwege-Ein-Aus-Magnetventil
• D: Vier-Wege-Kegel- oder Kugel-Ein-Aus-Magnetventil
• E: Vier-Wege-Magnetventil mit fünf Anschlüssen (Ein/Aus)

Die Symbole der Stellantriebe für Magnetventile sind in Abbildung 7 dargestellt. Die verschiedenen Etiketten sind:

• A: Automatisch rückstellende Ein-Aus-Magnetventile
  • Der Auf-Zu-Magnetantrieb mit automatischer Rückstellung sorgt dafür, dass das Ventil seinen Zustand ohne den Einfluss eines externen Bedieners ändert, und diese Art der Betätigung ist ideal für die Prozessautomatisierung.
• B: Manueller oder ferngesteuerter Ein-Aus-Magnetantrieb
  • Magnetventile mit manueller Rückstellung werden in Anwendungen eingesetzt, die extreme Sicherheitsprüfungen vor dem Stoppen/Starten des Prozesses erfordern. Daher kann das Ventil nicht elektrisch betätigt werden und das Ventil schaltet sich ein, wenn der Magnet durch manuelle Betätigung mit Strom versorgt wird.
• C: Manueller und fernrückstellbarer Ein-Aus-Magnetantrieb
  • Handbetätigte und fernrückstellbare Auf-Zu-Magnetventile gewährleisten sowohl die automatische als auch die manuelle Betätigung des Magnetventils.
• D: Regelmagnetischer Antrieb
  • Ein modulierender Magnetantrieb positioniert das Ventil genau zwischen der vollständig geöffneten und der vollständig geschlossenen Position (d.h. zwischen 0° und 90°). Dies ist notwendig für Anwendungen, die eine Variation der Durchflussmenge erfordern.

Ein P&ID-Diagramm enthält in der Regel das Symbol für betätigte Ventile, wie in Abbildung 8 dargestellt. Beachten Sie, dass die in den Abbildungen 6-8 dargestellten P&ID-Symbole nur zu Informationszwecken dienen und sich von Unternehmen zu Unternehmen ändern können. Die Symboltabelle finden Sie immer in der P&ID-Legende des betreffenden Unternehmens.

Standardisierung von Symbolen

Die International Society Of Automation (ISA) hat strenge Normen für P&ID-Symbole festgelegt, aber es gibt immer noch unterschiedliche Arten der Darstellung von Ventilen. Es gibt transparente Diskrepanzen zwischen den Ventiltypen verschiedener Unternehmen und Bibliotheken innerhalb eines Simulationswerkzeugs. Dies ist jedoch kein herausragendes Problem, da alle Komponenten auch durch Text, ein eindeutiges Modell, die so genannte Teilenummer, und eine Kennzeichnungsnummer, die eine spezifische Komponente im System darstellt, beschrieben werden und in einer Legende, die der Zeichnung beigefügt ist, ausführlich erläutert werden. Achten Sie auf eine einheitliche Symbolik in der gesamten Zeichnung, damit das P&ID-Diagramm für jeden, der damit arbeitet, leicht zu verstehen ist.

Beispiel

Ein ferngesteuertes Prozessregelventil kann durch ein zwischengeschaltetes Regelventil betätigt und gesteuert werden, wie in Abbildung 9 dargestellt. Die Luftzufuhrleitung (Abbildung 9, Kennzeichnung C) wird durch ein 3-Wege-Magnetventil (Abbildung 9, Kennzeichnung A) gesteuert. Es entlüftet die Luft entweder (Abbildung 9, Bezeichnung D) oder leitet sie an das Prozessregelventil (Abbildung 9, Bezeichnung B). Das Zwischensteuerventil ist so positioniert, dass es dem Prozessregelventil Energie zuführt.