Industrie 4.0 – Studierende verknüpfen Simulation und Realität

Siemens spendet Automatisierungstechnik an die Hochschule Trier, Umwelt-Campus Birkenfeld V.l.n.r: Thomas Andres (Assistent Maschinenbau), Claudia Hornig (Verwaltungskoordinatorin), Herr Dipl.-Ing (FH) Stefan Hirsch (Lehrbeauftragter), Herr Karl Heinz Gauglitz (Gruppenleiter Siemens Mannheim), Herr Prof. Dr-.Ing. Peter Gutheil (Dekan Fachbereich UP/UT), Herr Achim Pecka (Niederlassungsleiter Siemens Saarbrücken) Projektbetreuer

Wie können die Simulationsmodelle von Maschinen und Anlagen im Rechner mittels realer Steuerungskomponenten betrieben werden?

Mit dieser Frage beschäftigten sich Maschinenbaustudenten im CAM-und Simulationslabor.

Aufbauend auf den Masterthesen der Studenten Thomas Andres und Marcel Kallenborn hat  Maximilian Hector in seiner Bachelorthesis als Beispielszenario eine Müllsortieranlage entwickelt und das Simulationsmodell mit einer realen Steuerungstechnik verbunden.

In diesem Modell werden bespielhaft Blöcke dreier unterschiedlicher Größen und vier unterschiedlicher Materialien (Massen werden durch die Farben visualisiert) sortenrein getrennt. In der Videoanimation sieht man wie dieser Prozess funktioniert. „Müllsäcke“ fallen in einen Shredder und die Anlage sortiert dann die Objekte nach Größe und Material.

Bei der Entwicklung dieser sogenannten "Hardware-in-the-Loop"-Lösung  wird eine mit der CAE-Software Siemens NX konstruierte Anlage im Mechatronic Concept Designer kinematisiert, das heißt sie wird mit physkalischen Eigenschaften sowie Sensoren und Aktoren zu einem „funktionstüchtigen“ Simulationsmodell ausgebaut. Dieses Rechnermodell wird dann über Schnittstellen mit einer realen SPS-Steuerung verbunden, wie sie auch an einer realen Anlage verbaut werden würde. Diese steuert die Aktionen aller Anlagenkomponenten und empfängt und verarbeitet die Signale der virtuellen Sensoren.

Der Vorteil dieses Vorgehens in der industriellen Anwendung liegt darin, dass Steuerungsprogramme schon erstellt und getestet werden können, bevor die reale Anlage, Maschine oder Komponente gebaut ist. Auftretende Probleme werden schon vor der Inbetriebnahme identifiziert und können konstruktiv oder steuerungstechnisch korrigiert werden. Dies führt zu einer erheblich verkürzten Inbetriebnahme- und Einfahrtzeit und damit zu Zeit- und Kostenersparnis für die Anlagenbauer und die Anlagenkunden.

Das Projekt wurde durch eine Kooperation mit der Siemens  AG ermöglicht, die dem Umwelt-Campus die S7-1500 Steuerung sowie die weiteren Hard- und Softwarebausteine als Spende zur Verfügung stellte. Im Bild die Übergabe durch die Vertreter von Siemens AG  aus den Niederlassungen Mannheim und Saarbrücken. An dieser Stelle einen herzlichen Dank!

Betreut wurde das Projekt durch Prof. Dr.-Ing. Peter Gutheil und Dipl-Ing (FH) Stefan Hirsch im CAM-Simulationslabor. Weitere Projekte zum Themengebiet sind in Arbeit. Interessierte Studierende, besonders der Studiengänge Maschinenbau und Informatik, werden weiter gesucht.

Kontakt
Prof. Dr.-Ing. Peter Gutheil
Dipl.-Ing. (FH) Stefan Hirsch