Vorstellung des Anwendungsfachs Steuerungstechnik

Transkript

1 Institut für Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen Vorstellung des Anwendungsfachs Steuerungstechnik Prof. Dr.-Ing. Alexander Verl

2 Standort des Instituts Institut für Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen Seidenstraße 36, Stuttgart Leitung: Prof. Dr.-Ing. Alexander Verl Prof. Dr.-Ing. Oliver Riedel Jun.-Prof. Dr.-Ing. Andreas Pott Telefon: Homepage: 2

3 Ansprechpartner im Fach Steuerungstechnik n Prof. Dr.-Ing. A. Verl n Mechatronik in der Produktionstechnik n Dekan Fakultät 7 n Prof. Dr.-Ing. O. Riedel n Produktionstechnische Informationstechnologien n Jun.-Prof. Dr.-Ing. A. Pott n Modellierung u. Simulation neuartiger Roboterkinematiken n Dipl.-Ing. M. Seyfarth n Studienangelegenheiten / Praktika n Bachelor- / Studien- / Masterarbeiten n Vorlesungsbetreuung 3

4 Herausforderungen der Steuerungstechnik Steigende Varianz der Produkte Steigendes Produktportfolio, kürzere Innovationszyklen Komplexere Produktionstechnologien Zunahme Produktionsstandorte Weltweite Lieferung Innovative Produkte 4

5 Forschungsfelder Model Based Production Engineering Produktbeeinflussung Produktions-IT Engineering Methoden Simulation Kommunikation Steuerung Mechatronische Systeme Antriebsregelung und Maschinentechnik Strg..-Algorithmen Bedienung Strg.-Architekturen Antriebstechnik Steuerungstechnik 6

6 Unsere Werkzeuge: NC-Kernel Open Architecture HSC-Options Reconfigurable max 128 Axes. 32 Channels. 32 Axes per Channel 7

7 Unsere Werkzeuge: NC Control Lab Beckhoff TwinCAT3 CNC Fanuc Series 31i Heidenhain TNC530 Bosch Rexroth MTX Performance Siemens SINUMERIK 840D Quelle: Beckhoff Quelle: Fanuc Quelle: Heidenhain Quelle: Bosch Rexroth Quelle: Siemens EtherCAT PROFIBUS PROFIBUS SERCOS PROFIBUS KUKA KR60 &Mat.-Fluss GROB BAZ G350 GROB BAZ G350 GROB BAZ G350 GROB BAZ G325 Schütte Mehrspindeldrehautomat ExeronHSC600 BAZ G325 8

8 Unsere Werkzeuge: Virtuos RT-Control Testbench 9

9 Echtzeitsimulation Maschinenvisualisierung Modellierungs- & Monitoringwerkzeug h VIS Echtzeit-Datenübertragung Standard-Datenübertragung Reale Steuerung Bussystem h MON RtIOinterface h SIM Simulation- Kernel Solver Nicht-Echtzeit Bereich Echtzeitbereich Module für: Dynamik Kinematik Kollisionskontrolle Pneumatik Logik... 10

10 Wozu Echtzeitsimulation? Überwachung / Monitoring Vorbeugende Wartung Echtzeit-Abtragssimulation Online Kollisionsüberwachung Optimierte Sollwertgenerierung Kompensation der Fräserabdrängung Online Diagnose Überwachte Inbetriebnahme Adaptive Regelung Engineering 11

11 Unsere Werkzeuge: EPLAN Engineering Center (EEC) gripper variants variant 1 variant 2 gripper arm base components Limit switches FB_gripper ECAD macro ORGANIZATION_BLOCK... // User: X VERSION : 1.0 VAR_TEMP OB1_SCAN_1 : BYTE;... symbol ORGANIZATION_BLOCK... mechatronic components ORGANIZATION_BLOCK... // User: X VERSION : 1.0 VAR_TEMP OB1_SCAN_1 : BYTE;... control_motive true false control_work true actuators motoric pneumatic gripper gripper arm FB_gripper ORGANIZATION_BLOCK... // User: X VERSION : 1.0 VAR_TEMP OB1_SCAN_1 : BYTE;... ES_base ECAD macro ES_work symbol ORGANIZATION_BLOCK... reset movement spring valve ECAD macro symbol ORGANIZATION_BLOCK... 13

12 ORGANIZATION_BLOCK... // // User: X VERSION :: 1.0 VAR_TEMP OB1_SCAN_1 :: BYTE;... ORGANIZATION_BLOCK // // User: X VERSION :: 1.0 VAR_TEMP OB1_SCAN_1 :: BYTE; ORGANIZATION_BLOCK... ORGANIZATION_BLOCK... ORGANIZATION_BLOCK... ORGANIZATION_BLOCK... Unsere Werkzeuge: EPLAN Engineering Center (EE)C project XY functional mechanical - machine St01centralFct St17deploy gripper + gripperar m FB_gripper Limit switch ground ECAD macro symbol Limit switch ground electrical ECAD macro symbol - St20implement + gripper gripperar m FB_gripper Limit switch ground ECAD macro symbol Limit switch round ECAD macro symbol + Feed fluid feed software 14

13 Leitthema Digitale Produktion - Projekte Cloudplug (ZIM) Retronet (BMBF) Robin4.0 (BMBF) MultiCloud (BMBF) Industrie Proj. Plattform: MultiCloud (BMBF) Retronet (BMBF) CLONI4.0 (BW) iwindow (BMBF) CLONI4.0 (BW) RnP (BW) CloudArc (BW) Robin4.0 (BMBF) picasso (BMBF) Robin4.0 (BMBF) Cloudplug (ZIM) Industrie Proj. DFG zu LTE und AiF zu Security BMBF ipro Echtzeitkommunikation in der Produktion mit TSN Industrie Proj. 16

14 Intelligent ISW Optimization algorithms Learning of energy consumption models Learning of stability lobe diagram computed learned Reinforcement Learning of CAM-Generated Tool Paths 17

15 Antriebstechnik für Werkzeugmaschinen und Roboter Herausforderungen: hohe Dynamik à kurze Verfahrzeiten hohe Steifigkeit à Bearbeitungsgenauigkeit schwingfähige Mechanik und Antriebstechnik (Verkopplung) Was lernen Sie am ISW dazu: Prinzipien der Steuerungstechnik (Gerätetechnik und Software) Auslegung von Reglerstrukturen für Werkzeugmaschinen und Roboter Mechanische und steuerungstechnische Modellierung von Vorschubachsen SMR: Sliding Mode Regler 21

16 Produktionstechnische Informationstechnologien Produktionstechnische Informationstechnologien beschreiben die Prozessplanung, die Gestaltung und das Steuern der Informationsprozesse und der Informationstechnik, um die richtige und nutzergerechte Information am richtigen Ort zur richtigen Zeit sicher zu gewährleisten Der Werker erhält die Information, welches Teil er verbauen muss am richtigen Takt wenn das richtige Fahrzeug am Takt bereit steht und der Prozess ist vor Hackerangriffen geschützt. 23

17 Aufbau des Anwendungsfaches Steuerungstechnik Makrostruktur B.Sc. Technische Kybernetik 25

18 Aufbau des Anwendungsfaches Steuerungstechnik Makrostruktur B.Sc. Technische Kybernetik Block 1 WS (6LP) Vorlesung Steuerungstechnik mit Antriebstechnik inkl. Übungen und Praktikumsversuche (6LP) ODER 6 LP aus folgenden 4 Modulen Vorlesung Robotersysteme Anwendungen aus der Servicerobotik (3LP) Vorlesung Mechatronische Systeme in der Medizin Anwendungen aus Orthopädie und Rehabilitation (3 LP) Vorlesung Steuerungsarchitekturen und Kommunikationstechnik (3LP) Vorlesung IT-Architekturen in der Produktion (6 LP) Block 2 SS (6LP) UND Vorlesung Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Industrieroboter (6LP) ODER Vorlesung Automatisierung in der Montage- und Handhabungstechnik (3LP) UND Vorlesung Ölhydraulik und Pneumatik in der Steuerungstechnik (3 LP) Wahlpflichtbereich Anwendungsfach 6LP 6LP 26

19 Aufbau des Anwendungsfaches Steuerungstechnik Empfehlungen für den Bereich Grundlagen der Natur- und Ingenieurwissenschaften Vorlesung Steuerungstechnik mit Antriebstechnik inkl. Übungen und Praktikumsversuchen (6LP, Modul-Nr.: 16250) Vorlesung Einführung in die Elektrotechnik II (3LP, Modul-Nr.: 20900) Modul Grundzüge der Maschinenkonstruktion I/II (12LP, Modul-Nr.: 51660) Grundlagen der Natur- und Ingenieurwissenschaften 6LP 6LP 27

20 Aufbau des Anwendungsfaches Steuerungstechnik Empfehlungen für den Bereich Modellierung I Vorlesung Maschinendynamik (6LP, Modul-Nr ) Vorlesung Dynamik mechanischer Systeme (6LP, Modul-Nr ) Modellierung I 6LP 28

21 Institutsleben

22 Institut für Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen Vielen Dank! Prof. Dr.-Ing. Alexander Verl Institutsleiter Telefon +49 (0) Fax +49 (0) Universität Stuttgart Institut für Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen Seidenstraße Stuttgart