DILARS - Bindeglied zur Praxis (Didaktisch integratives Labor für Automatisierungs, Regelungs- und Steuerungstechnik)

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1 DILARS - Bindeglied zur Praxis (Didaktisch integratives Labor für Automatisierungs, Regelungs- und Steuerungstechnik) Prof. Dr.-Ing. Michael Meinhard Voits, Studiengangsleiter Mechatronik Projektbeschreibung 2014 wurde im Studiengang Mechatronik mit Sondermitteln auf unserem Campus in Eppelheim das Labor DILARS (Didaktisch integratives Labor für Automatisierungs- Regelungs- und Steuerungstechnik) aufgebaut. Das Labor umfasst eine integrative Leittechnik zum Aufbau der kompletten Hierarchie der Automatisierung, von der Feldebene (Sensoren, Aktoren, Antriebe usw.), über die Regelungs- und Steuerungsebene (SPS, Automatisierungsgeräte usw.) bis zur Bedienebene (HMI, Leitstand usw.). Mit einer großen Anzahl von Versuchsständen (Antriebe, Bandmodelle, Maschinensicherheit, Prozessmodelle, Simulationsmodelle, Anlagenmodell, Roboteranlage usw.) und deren Vernetzung über AS-Interface, PROFIBUS DP, PROFINET und Industrie IWLAN werden praxisorientierte Labore für die Studierenden durchgeführt, das somit eine sehr industrienahe Ausbildung erlaubt. Studienarbeiten / Studentische Projekte Ein weiterer Aspekt ist die Durchführung von Studienarbeiten und studentischer Projekte. Auch können bei Bachelorarbeiten auf dem Gebiet der Automatisierung, Regelungstechnik usw. Unterstützungen für unsere dualen Partner geliefert werden. Betreuer der Studienarbeiten Fred Ackermann, Labor-Ing. Bernd Deimel, Labor-Ing. Laborservicecenter Mechatronik

2 Integration Eine integrative Leittechnik, zum Aufbau einer kompletten Hierarchie der Automatisierung, von der Feldebene (Sensoren, Aktoren, Antriebe usw.), über die Regelungs- und Steuerungsebene (SPS, Automatisierungsgeräte usw.) bis zur Bedienebene (Leitstand usw.) ist weiterhin notwendig. Mit der Möglichkeit einer Einbindung in das Intranet wird ein neues didaktisches Hilfsmittel für Vorlesungen, Seminare und Gruppenarbeiten geschaffen. Hierbei ist auch daran gedacht, die vorhandenen CAD-Stationen mit einzubeziehen. Infrastruktur 12 Laborplätze für 24 Studierende 12 Arbeitsplatz PC mit Prozessleitsystem 36 SPS-Stationen 12 Kleinsteuerungen 12 HMI (Human Machine Interface) 12 Simulationsmodelle (Verteilen/Prüfen/Sortieren) 12 Leistungsmessungen 6 Bandmodelle mit unterschiedlichen Antrieben 4 Prozessmodelle 4 Umrichter verschiedene Hersteller 2 Motorprüfstände Roboterlinie mit 3 Robotereinzelplätze Anlagenmodell Produktionsanlage Laborrechner, Server, Drucker

3 Die Versuchstände wurden teilweise durch Bachelor- und Studienarbeiten aufgebaut und in Betrieb genommen. Ein weiterer Ausbau, insbesondere die Einbindung der Versuche in die unterschiedlichen Busnetzwerke, ist in Planung und wird mit den nächsten Studienarbeiten ungesetzt. Beispiel Studienarbeit Prozessleitsystem an der MPS PA Compact Workstation von Festo Die Studienarbeit wurde durch zwei Studierende der Allgemeinen Mechatronik des 6. Theoriesemesters im Frühjahr 2015 im Labor DILARS durchgeführt. Prozessmodell In der hier vorgestellten Studienarbeit wurde für das Prozessmodell MPS PA Compact Workstation ein Prozessleitsystem implementiert. Das Prozessmodell enthält die vier Regelstrecken Füllstand, Durchfluss, Druck und Temperatur welche mithilfe von zwei Wassertanks kombiniert werden können. In Ihrer Gesamtheit bildet die MPS PA Compact Workstation ein reales verfahrenstechnisches System ab. Prozessleitsystem Das Bussystem PROFINET wird genutzt um die Kommunikation zwischen der SPS und dem Computer zu gewährleisten. Beim Durchlauf des Prozesses werden zur Kontrolle des Ablaufs, die Eingangs- und Ausgangswerte an den PC ausgegeben und ein HMI (Human Machine Interface) auf einem SMART-Board an die SPS angebunden. Die HMI dient zur Steuerung und

4 Visualisierung der SPS, außerdem werden der Gesamtprozess und die entstehenden Werte dargestellt, somit ergibt sich eine einfache pragmatische Variante einer praxisnahen Leitwarte. Automatisierungspyramide Der genutzte Datenkanal erzwingt eine hierarchische Struktur und es ergibt sich eine dreistufige Automatisierungsebene. An der Spitze steht die SIMATIC PC-Station. Die Bedien-/ und Beobachtungsstation steuert vorprogrammierte Prozessvariablen und erfasst die Istwerte der Sensoren, um diese dem Benutzer zu Visualisieren. Die SIMATIC SPS wird in der Hierarchie darunter angesiedelt. Sie erledigt die Hauptarbeit als Automatisierungsrechner und steuert die vier einzelnen I/O-Module für Sensoren und Aktoren der Regelstrecken. Der strukturierte Aufbau ermöglicht den direkten Zugriff auf alle Prozessdaten mit unterschiedliches Mess- und Erfassungsgeräten. Die Schnittstellen wurden so gestaltet, das Sie auch Hersteller neutral eingesetzt werden können. RI Fliessbild Ausgehend vom RI Fliessbild der MPS PA Compact Workstation wurde mittels dem Siemens TIA-Portal die unten stehende Abb. des Gesamtsystems entwickelt. Da das verfahrenstechnische Prozessautomatisierungssystem von geringer Komplexität ist, reicht die Abbildung zur Darstellung der vier Regelstrecken völlig aus und bieten sich die Vorteile das Verhalten unter Einwirkung der Regelung einer bestimmten Regelstrecke zu beobachten und gleichzeitig die Bedienung des Prozesses zu vereinfachen.

5 Präsentation auf der Messe ACHEMA Die DHBW nahm erstmals an der Messe ACHEMA - Weltforum der chemischen Technik und Prozessindustrie teil. Vom bis waren Aussteller auf rund m² in Frankfurt am Main versammelt und die DHBW Mannheim mit ihrem Stand mittendrin. In der Halle für Forschung zeigten Prof. Dr. Schael (Studiengangsleiter Maschinenbau), Prof. Dr. Voits (Studiengangsleiter Mechatronik) und Kollegen das Portfolio der DHBW Mannheim. Mit auf dem Stand war das obige Prozessmodell, das sehr starkes Interesse, insbesondere auch bei Firmenvertretern, hervorrief. Die Präsentation erfolgte durch die Bearbeiter der Studienarbeit Sandro Ziegler (siehe Bild) und Daniel Brajtenbach, die jeweils an zwei Tagen auf der Messe anwesend waren. Schüler, angehende Masterstudenten, Unternehmensvertreter und potentielle Dozenten belagerten den Stand und informierten sich über Studiengänge, Studienaufbau und inhalte, neue Kontakte wurden geknüpft, alte gepflegt. Der Messeauftritt wurde von alle Beteiligten der DHBW Mannheim als sehr positiv und als einen vollen Erfolg gewertet.

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