Fach: Automatisierungstechnik (AUT) Berufsbezogener Lernbereich Schwerpunkt: Energie- und Anlagentechnik. Aufgaben und Ziele des Faches:

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Gert Beutel
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1 Fach: Automatisierungstechnik (AUT) Berufsbezogener Lernbereich Schwerpunkt: Energie- und Anlagentechnik Aufgaben und Ziele des Faches: Für den Schwerpunkt Informations- und Automatisierungstechnik ist das Fach Prozessautomatisierung ein profilbestimmendes Fach, für den Schwerpunkt Energie- und Anlagentechnik werden im Fach Automatisierungstechnik die für die Energie- und Anlagentechnik wesentliche Ergänzungen vermittelt. Die Automatisierungstechnik allgemein umfasst das Steuern, Regeln und Visualisieren von technischen Prozessen. Den Kern von automatisierten Systemen stellt die speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) dar. Dieses informationstechnische System wird immer häufiger in einer vernetzten Infrastruktur eingesetzt, die auf Standards aufbaut, die auch in der Bürokommunikation prägend sind. Zunehmende Bedeutung erhalten diese Systeme bei der Aufgabe, den sicheren Betrieb von Anlagen zu gewährleisten. Die Studierenden sollen die Möglichkeit erhalten, Kompetenzen in Lernsituationen zu erwerben, die möglichst ganzheitlich und praxisnah angelegt sind und möglichst viele Aspekte der Automatisierungstechnik (s.u.) enthalten. Da auch in der Automatisierungstechnik die Standardisierung und Normung an Bedeutung gewinnt (z.b. IEC 61131, Maschinenrichtlinie, Niederspannungsrechtlinie ), muss sich auch der Unterricht an diesen Vorgaben orientieren. Bezüge zu anderen Fächern bzw. Lerninhalten: Die Automatisierungstechnik als Oberbegriff beinhaltet die folgende Differenzierung: Messtechnik, Regelungstechnik, Antriebstechnik, Robotik, Kommunikationstechnik, SPS-Technik, Visualisierungstechnik, Datenverarbeitungstechnik und Sicherheitstechnik. Für den Schwerpunkt Informations- und Automatisierungstechnik ergibt sich daher eine enge Verzahnung mit den Inhalten der Fächer Datenkommunikation in vernetzten Systemen, Softwareentwicklung für technische Systeme und Datenbankentwicklung. Für den Schwerpunkt Energie- und Anlagentechnik decken vor allem die Fächer Elektrische Antriebstechnik und Elektrische Anlagentechnik wichtige Teilaspekte der Automatisierungstechnik ab. Für beide Schwerpunkte liefern die Fächer Messsysteme, und Messverfahren, Informationstechnik und Mikrocontrollertechnik wichtige Beiträge.

wesentliche Ergänzungen vermittelt. Die Automatisierungstechnik allgemein umfasst das Steuern, Regeln und Visualisieren von technischen Prozessen.

2 Steuerungssysteme analysieren, programmieren und in Betrieb nehmen 80 Unterrichtsstunden analysieren, programmieren und nehmen Steuerungssysteme in Betrieb. analysieren Prozesse anhand von Technologiebildern und Schaltplänen. entwerfen strukturiert Lösungen zur Automatisierung von Verknüpfungssteuerungen. planen Ablaufsteuerungen in genormten Beschreibungssprachen. realisieren Automatisierungslösungen in VPS und SPS Techniken. programmieren in unterschiedlichen Sprachen Prozesssteuerungen. setzen Werkzeuge zur Fehleranalyse von Speicher- Programmierbaren-Steuerungen ein. überprüfen die erstellten Programme auf Funktionalität und Performance. dokumentieren und kommentieren die Automatisierungslösungen normgerecht. Aufbau und Funktionsweise einer SPS (z.b. Kompakt-SPS, Soft- SPS) Programmentwicklungswerkzeuge (z.b. Simatic, CoDeSys ) Analyse- und Entwurfswerkzeuge ( Technologieschemata, Schaltpläne, Zuordnungslisten, Softwarestrukturpläne ) Strukturierungsmöglichkeiten eines Softwareprojekts (Organisationseinheiten wie Programme, Funktionsbausteine, Funktionen ) Programmiersprachen (FBS (FUP), ST (SCL), ) Baustein- und Funktionsbibliotheken Strukturierte Programmierung von SPS Planung (GRAFCET) und Programmierung von Ablaufsteuerungen z.b. in AS bzw. S7-GRAPH Debug- und Simulationswerkzeuge Inbetriebnahme und Fehlersuche von Programmen in realitätsnaher Umgebung Dokumentation nach unterschiedlichen Gesichtspunkten (z.b. Kundendokumentation)

planen Ablaufsteuerungen in genormten Beschreibungssprachen. realisieren Automatisierungslösungen in VPS und SPS Techniken. programmieren in unterschiedlichen Sprachen Prozesssteuerungen.

3 Automatisierte Prozesse regeln regeln automatisierte Prozesse. identifizieren Regelstrecken und bilden diese durch mathematische Modelle nach. diskutieren unterschiedliche Regelungskonzepte und wählen entsprechend den Anforderungen einen entsprechenden Regler. optimieren nach vorgegebenen Gütekriterien Regelkreise. 60 Unterrichtsstunden Identifizierung unterschiedlichster Regelstrecken (z.b. P, PT1, PTn, I, Ptot) Unterschiedliche Regelungsstrategien (z.b. stetige, unstetige, kennlinienbasierte) Auswahl geeigneter Regler für unterschiedliche Strecken Unterschiedliche Einstellverfahren zur mathematischen Ermittlung von Reglerparametern Optimierung von Regelungen anhand geeigneter Gütekriterien Digitale Abtastregelungen mittels einer SPS Automatisierte Prozesse visualisieren visualisieren automatisierte Prozesse. setzen Entwicklungsumgebungen zum Bedienen und Beobachten Produktions- und Verfahrenstechnischer Prozesse ein. entwerfen Bedienerfreundliche Mensch-Maschine- Schnittstellen. realisieren einen Datenaustausch zwischen Prozess- und Managementkomponenten. 50 Unterrichtsstunden Unterschiedliche Visualisierungstechnologien (Webvisualisierung, HMI, Bedienpanel, SCADA-Programme ) Visualisierungen entwickeln und in eine Steuerung integrieren Gestaltungsrichtlinien berücksichtigen (Usability) Prozessdatenaustausch zwischen Visualisierung und Steuerungsanlage (z.b. OPC)

60 Unterrichtsstunden Identifizierung unterschiedlichster Regelstrecken (z.b.

4 Komponenten automatisierter Systeme vernetzen vernetzen Komponenten automatisierter Systeme. realisieren einen Datenaustausch zwischen Feld- und Prozesskomponenten. binden Motion Control Komponenten in bereits vorhandene Automatisierungslösungen ein. nehmen Feldbuskomponenten in Betrieb. suchen und finden Fehler in vernetzen Steuerungen. 50 Unterrichtsstunden Feldbussysteme (z.b. Profibus, CAN-Bus, Asi-Bus, Profinet, EtherCat, Modbus ) Topologien für vernetzte Automatisierungskomponenten IO-Anbindung an einen Controller mittels Profibus und Profinet Anbindung von unterschiedlichen Feldbusgeräten (z.b. Frequenzumrichter) Architektur von Prozessleitsysteme Risikoabschätzung einer Kopplung von Maschinennetz und Büronetz und Maßnahmen zur Datensicherheit Fehlerdiagnose in vernetzten Systemen Sicherheit von automatisierten Anlagen und Prozessen gewährleisten 20 Unterrichtsstunden gewährleisten die Sicherheit von automatisierten Anlagen und Prozessen. beurteilen die Sicherheit von Maschinen. ermitteln anhand von Gesetzen und Normen notwendige Sicherheitstechnologien. konfigurieren und programmieren Sicherheitsschaltgeräte. erstellen technische Dokumentationen der Sicherheitslösung. Gesetze und Normen Betreiber und Herstellerverantwortung CE-Konformitätserklärung Risiko- und Gefährdungsbeurteilung Umsetzung typischer Sicherheitsfunktionen

5 Roboter in automatisierte Prozesse integrieren (optional) 20 Unterrichtsstunden integrieren Roboter in automatisierte Prozesse. lernen unterschiedliche stationäre Industrieroboter kennen. parametrieren und programmieren wiederkehrende Bewegungsabläufe zur Automatisierung von Produktionsprozessen. erweitern den Roboter um zusätzliche Sensoren. verknüpfen den Robotersteuerung mit anderen Automatisierungssystemen. Umgang mit Robotern, Koordinatensysteme, Achsbezeichnungen Verfahrbewegungen / Geschwindigkeiten, Achsinterpolationen, Linearinterpolationen Teach-In-Verfahren Online Einbindung Sensorik Einführung CIROS Robotics / Offline-Programmierung, Debugging Anbindung SPS Palettierung von Werkstücken

erweitern den Roboter um zusätzliche Sensoren. verknüpfen den Robotersteuerung mit anderen Automatisierungssystemen.

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