Lehrgebiet Automatisierungstechnik und Systemtechnik erweitert das Lehrangebot im Bereich der SPS-Kompaktklasse

Aus dem Automobilbereich kennt man es: Die Unterscheidung nach Kompaktklasse, Mittelklasse, Oberklasse und ähnliche. Steuerungssysteme in der Automatisierungstechnik lassen sich ebenfalls in unterschiedliche Kategorien gliedern. In den letzten 10 Jahren haben wir im Lehrgebiet fast ausschließlich High-End-Geräte für Motion-Control Anwendungen verwendet. Das sind Geräte, die als speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) verwendet werden können, aber mit dieser Art von Anwendungssoftware vollkommen unterfordert sind. Denn eigentlich reicht ihr Funktionsspektrum von eben diesen einfachen SPS-Funktionalitäten über Bewegungssteuerungen und Robotersteuerungen bis hin zu komplexen Werkzeugmaschinensteuerungen. Und genau darin liegt auch die Begründung für die Verwendung dieser Geräteklasse bei uns. Das Didaktikkonzept im Lehrgebiet zieht einen roten Faden vom Erstellen einfacher Logiksteuerungen ab dem vierten Semester bis zur Entwicklung von eigenen Multi-Kinematik-Anwendungen in Master-Arbeiten oder in der Forschung. Die Entwicklungssoftwarepakete für derartige Steuerungen sind ziemlich umfassend und lassen sich innerhalb eines einzigen Vorlesungsmoduls definitiv nicht erschließen. Das modulare Baukastensystem des Lehrgebietes ermöglicht es den Studierenden aber im Laufe mehrere Jahre ihre Kompetenzen mit diesen Systemen aufzubauen.

Andererseits gibt es aber auch Studierende, die weniger in die fachliche Tiefe abtauchen wollen, sondern sich eher in der Breite orientieren möchten; d.h., ein Interesse daran haben Systeme unterschiedlicher Hersteller kennenzulernen. Dafür bedarf es aber nicht notwendigerweise Geräte aus der High-End-Klasse. Hinreichend sind dann schon Systeme, die typische Standardfunktionalitäten bieten, aber nicht die sehr engen Grenzen von Kleinsteuerungen aufweisen. In unserem Labor bedeutet das, dass Kompaktsteuerungen Funktionalitäten bieten müssen, um unsere modulare Modellfabrik und zahlreiche, wenn auch nicht alle, Peripherie-Geräte ansteuern zu können.

Genau mit diesem Fokus ist in den letzten Monaten ein weiteres Didaktiksystem, der S7-1200 Test Bench mit dem Codenamen Bowhead, auf Basis der von der Siemens AG zur Verfügung gestellten S7-Steuerungen entwickelt worden. Grundsätzlich beinhaltet das Starter-Kit von Siemens bereits einfachste Peripherie in Form von Schalter-Boards, die für unsere Systemlandschaft aber nicht passend waren. Allerdings verfügt diese Kompaktsteuerung über ausreichend viele analoge und digitale Ein- und Ausgänge sowie über eine PROFINET Schnittstelle, so dass unsere Peripherie-Didaktiksysteme vom Human-Machine-Interface-Gerät (HMI) bis zur Modellfabrik zu einer Anlage zusammengestellt werden können.

Darüber hinaus ist der S7-1200 Test Bench aber auch selbst ein Peripherie-Didaktiksystem für unsere Industrial-Internet-of-Things-Systeme (IIoT), das sich rund um die Didaktiksysteme IoT-Gateway und IIoT Test Bench PR21 konfigurieren lässt.

Für dieses neue Didaktiksystem sind bereits einige Lehrunterlagen in Form des Industrial Automation Yellow Belt - S7-1200 Test Bench verfügbar. Weitere werden im Laufe des Jahres folgen. Möglich wird dies, weil auch die Lehrunterlagen eine Systemarchitektur bilden. Dieser Baukasten kann im Lehrgebiet Hersteller-übergreifend weiterentwickelt werden und wächst dementsprechend seit Jahren organisch. Maschinen- und Anlagenbauer haben in der Praxis eigentlich nie die komfortable Situation einer Single-Source für Ihre Steuerungskomponenten. Und gerade das macht die Automatisierungstechnik zwar komplex, aber auch spannend.

Nach dem Wiederanlauf des Präsenzstudiums werden wir zunächst Projektarbeiten anbieten, um Erfahrungen damit zu sammeln, wie die Studierenden mit dem System zurechtkommen, denn für das TIA Portal von Siemens gibt es zwar zahlreiche Lernmaterialien, aber in der Fülle der Funktionalitäten kann man sich durchaus verlieren.

Prof. Dr.-Ing. Elmar Engels

Bildquellen: Prof. Dr.-Ing. Elmar Engels