Um die zentralen CAD-Arbeitsplätze mit verschiedenster Konstruktionssoftware steht die Hardware für speicherprogrammierbare Steuerungen der gängigsten Hersteller bereit. Im Kontext der virtuellen Inbetriebnahme werden diese eingesetzt, um Software zu testen, ohne dass eine reale Anlage benötigt wird. Sowohl klassisches als auch modernes Programmieren wird den Studierenden in Lehrveranstaltungen gezeigt und in die Praxis umgesetzt.

Dienstleistungen

  • Schulungen für die virtuelle Inbetriebnahme von Anlagen
  • Schulungen für die Anwendung von Softwareprogrammen
  • Forschungsarbeiten zur virtuellen Prozessplanung und digitalen Zwillingen

Software zur Modellierung für die virtuelle Inbetriebnahme

Die Softwareprodukte unterscheiden sich durch das Konzept für die Erstellung von Maschinen- und Anlagenmodellen. Am NCT werden für die Lehre und Forschung Folgende eingesetzt:

Siemens NX mit Mechatronic Concept Designer

Der MCD wird für die Simulation von kleineren Anlagen genutzt. Die Besonderheit ist hierbei die Erweiterung der statischen 3D-CAD-Konstruktion um physikalische Eigenschaften wie Schwerkraft, sonstige Kräfte oder deren Wirkzusammenhänge.

Folgende Projekte wurden bereits am NCT von Studierenden umgesetzt:

-          Ein System aus Förderbändern und Drehtischen mit Lichtschrankensensoren

-          Die Simulation eines Pendels in 2D und 3D mit Aufzeichnungsmöglichkeit der Position über die Zeit.

Der Vorteil vom MCD besteht darin, dass die Nutzer einfach ausprobieren können, ohne dass weitgehende physikalische Kenntnisse notwendig sind.

Laut Produktbeschreibung lassen sich im Siemens NX Mechatronic Concept Designer die Produkte einer Maschine oder Anlage bereits im Vorfeld konfigurieren, ohne zeitaufwendige, physische Prototypen fertigen zu müssen. Damit sind von Anfang an hohe Qualität der Produkte und weniger Zeitaufwand garantiert.

WinMOD mit SIMLINE

Im Gegensatz zu einer Physiksimulation bildet bei WinMOD mit SIMLINE ein sogenanntes Verhaltensmodell die Basis für das Maschinen- oder Anlagenmodell. Das Verhaltensmodell ist zunächst unabhängig von der visuellen Darstellung einer mechatronischen Komponente. Durch die spezifische Angabe eines Zeitwerts lassen sich also Bewegungsabläufe von mechatronischen Komponenten, wie beispielsweise die Bewegung von Pneumatikzylindern steuern.

WinMOD eignet sich besonders für die Darstellung von Produktionsprozessen. Es lässt sich somit für die Echtzeitsimulation einer Automation von Fertigungs- und Fördertechniken anwenden, so der Hersteller.

Siemens SIMIT

Prinzipiell ist ein Vorteil von SIMIT die einfache Integration in andere Siemens Softwareprodukte und umgekehrt. Am NCT wird SIMIT aktuell in Verbindung mit dem TIA-Portal und NX-MCD eingesetzt. Die Grundstruktur von SIMIT ähnelt dabei der vom MCD sehr, allerdings lässt sich hier die genannte Physiksimulation durch das Verhaltensmodell der mechatronischen Komponenten ersetzen. Dies ermöglicht, dass sehr umfangreiche Anlagen mit mehreren tausend Komponenten in wenigen Millisekunden berechnet werden können.

Siemens bewirbt damit die außerordentliche Einsetzbarkeit für Produktionslinien und -abläufe, die in der Industrie ständigen Änderungen ausgesetzt sind. Somit lassen sich die Änderungen gezielt im Vorfeld testen, was wiederum zur Optimierung der Inbetriebnahmezeiten führt.

Hardware

Siemens Simatic S7-1500 mit TIA Portal

Diese Steuerung ermöglicht durch ihren modularen Aufbau eine flexible Anpassung an verschiedenste Anlagenschemen. Die Zentralbaugruppen der SIMATIC S7-1500 führen das Anwenderprogramm aus und vernetzen den Controller mit anderen Automatisierungskomponenten. Diese umfassen unter anderem Signal-, Technologie- und Kommunikationsbaugruppen. Der Controller ist die nächste Generation nach der Simatic S7-300, um anspruchsvollste Maschinenkonzepte umsetzen zu können.

Siemens Simatic S7-300

Diese Steuerung ist speziell für innovative Systemlösungen in der Fertigungsindustrie konzipiert.
Am NCT wird der Controller für einen Motorenversuchsstand eingesetzt, um flexibel Drehzahl- und Drehmomentwerte an den Antrieb zu übergeben und verschiedene Anfahr- oder Bremsverhalten zu untersuchen. Die Software und Hardware zeichnet sich durch eine echtzeitfähige Berechnung für das ruckfreies Beschleunigungs- und Motorverhalten aus, um beispielsweise feinste Positioniersteuerungen zu realisieren.  Sie besitzt ebenso einen modularen Aufbau, der einfach für die spezifischen Anforderungen erweiterbar ist. Zusätzliche Investitions- und Wartungskosten können dadurch eingespart werden.

Beckhoff CX 5120 mit TwinCat

Die Besonderheit bei der Beckhoff CX 5120 Steuerung besteht darin, dass das reguläre Windows Betriebssystem zum Einsatz kommt und deshalb sämtliche Windows-Software anwendbar ist. Beispielsweise lassen sich Daten aus Excel-Tabellen leicht in die SPS übertragen.

Mit dem TwinCAT-System kann eine sogenannte Echtzeitumgebung in Kombination mit Windows umgesetzt werden, Verzögerungen durch unerwartete Programmaktivitäten sind dadurch ausgeschlossen. Sowohl für die Anwendung „Fliegende Säge“ als auch für digitale Kurvenscheiben ist der Controller besonders gut geeignet. Deshalb wird er am NCT für einen Versuchsstand mit zwei Servomotoren eingesetzt, um die Synchronisation mehrerer elektrischer Antriebe zu realisieren.

Rockwell ControlLogix

Die Rockwell ControlLogix ist eine klassische Steuerung in modularer Bauweise. Am NCT wird der Controller ebenso für einen Motorenversuchsstand eingesetzt, um flexibel Drehzahl- und Drehmomentwerte an den Antrieb zu übergeben und verschiedene Anfahr- oder Bremsverhalten zu untersuchen.