Labore für Automatisierungstechnik



Messen, Steuern und Regeln von praxisnahen Laboranlagen


Lehre

In jedem Semester werden folgende Labore ab dem 2. Studienabschnitt in den Bachelor-Studiengängen angeboten:

  • Messen-Regeln-Labor
  • Messen-Steuern-Labor
  • Messen-Regeln-VEU-Labor
  • Messen-Steuern-VEU-Labor
  • Prozessleittechnik-Labor
  • Prozessleittechnik-VEU-Labor
  • Messen-Steuern-Regeln-2-Labor

Folgende Labore werden im Master-Studiengang Prozess-Engineering und Produktionsmanagement angeboten:

  • Seminar Prozessleittechnik-CAE

Forschung

Entwicklung und Erprobung von Automationslösungen für Fertigungs- und verfahrenstechnische Abläufe

  • Konzeptentwicklung, Simulation und Analyse neuer Fertigungs-/Produktionsabläufen
  • Virtuelle Inbetriebnahme von fertigungs- und verfahrenstechnischen Anlagen
  • Entwicklung und Erprobung von Werkzeugen, Vorrichtungen, Greifern und Steuerungen
  • Programmierung, Parametrierung und Kalibrierung von Robotern; Bewegungsoptimierung
  • Entwurf, Identifikation und Implementation von Reglern für Maschinen und Anlagen
  • Unterstützung von Entwicklungsprojekten und Inbetriebnahmen
  • Entwicklung von Regelungs- und Diagnoseverfahren in der Fahrzeugtechnik:
    • Antriebsstrang-Mechatronik
    • On-Board-Diagnose
    • Parameterschätzung
  • Entwicklung von Automatisierungslösungen und Überwachungssysteme für Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen
  • Entwicklung von Automatisierungslösungen für die effiziente Nutzung erneuerbarer Energien (u.a. Solarthermie, Photovoltaik)
  • Forschung im Bereich Laserinterferometrie und Mikropositionierung

Abgeschlossene Forschungsprojekte

  • 1997 AGIP-Projekt 279.1997 „CAE-Programm zur Inbetriebnahme und Optimierung industrieller Regelungen”
  • 1995-1998 EU TEMPUS-Projekt JEP 9582 “Applied Automation“. Universitäten/Hochschulen Hannover, Llubljana (Slowenien), Glamorgan (Wales)
  • 1992-1995 EU TEMPUS-Projekt JEP 4298 „Training courses in the computer based development of control systems“, Universitäten/Hochschulen Hannover, Leipzig, Glamorgan (Wales), Kaunas (Litauen)
  • 1992-1995 EU TEMPUS-Projekt JEP 4299 „Training courses in the computer based development of control systems“, Universitäten/Hochschulen Hannover, Leipzig, Glamorgan (Wales), Llubljana (Slowenien
  • 1993-1999 Forschungsschwerpunkt REPAM (Rechnergestützte Entwicklung von Prozessen, Apparaten und Maschinen)
  • 2001-2006 Forschungsschwerpunkt AUBIOS (Automatisierung umwelt- und bioverfahrenstechnischer Prozesse und Systeme (u.a. Entwicklung von Automatisierungsstrategien auf Basis von NIR-Messtechnik an Frischkäse-Produktionsanlagen))
  • 2006-2008 AUBIOS Transferprojekte (u.a. Entwicklung von Automatisierungsstrategien auf Basis von NIR-Messtechnik an Hartkäse-Produktionsanlagen)
  • 2008-2011 Optimierung der Betriebscharakteristik von kleinen und mittelgroßen Biogasanlagen
  • 2012-2015 Ökonomische und bioverfahrenstechnische Energie- und Stoffstromoptimierung für die Milchwirtschaft (Oekobest)

 

Interessante Techniken

Sauber gesteuert

Die Methoden und Programmiersprachen der Steuerungstechnik können an verschiedenen Laboranlagen, wie z.B. einer Autowaschanlage im Modellmaßstab angewendet werden. Die Studierenden können an den Anlagen selbständig Steuerungsprogramme entwickeln und in Betrieb nehmen und wenden dabei methodische Ansätze für die Programmentwicklung an. Für die Realisierung der Steuerungen stehen häufig in der Industrie eingesetzte Speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) der Hersteller Siemens und Moeller/Eaton bereit, die mit STEP7 oder CoDeSys programmiert werden.

Flüssig geregelt

Die Methoden der Regelungstechnik können an verschiedenen Laboranlagen, wie z.B. einer Dreitank-Wasseranlage angewendet werden. Für die Anlagen werden im Labor praxisnahe Regelungsverfahren entwickelt und mit Hilfe von modellbasierten Simulationssystemen validiert. Die Umsetzung und Inbetriebnahme erfolgt selbständig in Teamarbeit an den Laboranlagen. Für die Realisierung der Regler stehen häufig in der Industrie eingesetzte Softwarewerkzeuge wie z.B. MATLAB/Simulink oder WinFACT/BORIS bereit.

Glänzend kalibriert

Die Methoden der Messtechnik können an Laboranlagen mit unterschiedlichen Sensoren angewendet werden. An den Anlagen werden Sensoren zur Erfassung unterschiedlichster physikalischer Größen und Signale eingesetzt. Sensoren müssen in regelmäßigen Abständen daraufhin überprüft werden, ob sie die zulässige Messabweichung noch einhalten. Dieser Vorgang heißt Kalibrieren und wird im Messtechnik-Labor an Sensoren für unterschiedliche Messgrößen erlernt. Zum Beispiel steht eine Präzisions-Druckwaage zur Kalibrierung von Druckaufnehmern zur Verfügung. Druckwaagen werden in Kalibrierlabors auch als Primärnormale eingesetzt. Das eigenständige Experimentieren im Laborversuch vermittelt einen Einblick in die gängige Kalibrierung der Messgröße Druck. Dabei wird auch die Ermittlung der Messunsicherheit geübt. Für die Auswertung der Messungen stehen häufig in der Industrie eingesetzte Messerfassungssysteme wie z.B. LabView bereit.

Virtuell getestet

Die Methoden der virtuellen Inbetriebnahme können an verschiedenen Laboranlagen der Steuerungstechnik/Regelungstechnik, wie z.B. an einer Sortieranlage oder Druckluftspeicheranlage angewendet werden. Die Studierenden können mit verschiedener Simulationssoftware sowohl die Anlage als auch regelungstechnischen Konzepte modellieren und vor der realen Inbetriebnahme virtuell testen, um wichtige Erkenntnisse während der Entwicklung von Anlagen zu erlangen. Zudem können die Studierenden auch SPS/PLS  mit dem Anlagenmodell verbinden (Hardware in the loop-/Software in the loop-Simulation) und testen. Für die Realisierung der virtuellen Inbetriebnahme stehen häufig in der Industrie eingesetzte Prozessleitsysteme wie z.B. Siemens PCS7  oder ABB Freelance sowie Simulationssoftware aus der Verfahrenstechnik wie z.B. Chemcad (Chemstation) und aus der Fertigungstechnik wie z.B. CIROS Studio(Festo) bereit.

Ganzheitlich überwacht und geleitet

Die Methoden der Prozessleittechnik können an verschiedenen Laboranlagen der Steuerungstechnik und der Regelungstechnik, wie z.B. an der Festo Compact Workstation (Festo-MPS-PA) angewendet werden. Die Studierenden können an den Anlagen selbständig ein kleines Prozessleitsystem bzw. SCADA-System aufbauen und Bedienoberflächen zur ganzheitlichen Überwachung und Steuerung/Regelung entwickeln und in Betrieb nehmen. Dabei können die methodischen Ansätze der Messtechnik/ Steuerungstechnik/ Regelungstechnik sowie Prozessleittechnik vertieft werden. Für die Realisierung der Prozessleitsysteme stehen häufig in der Industrie eingesetzte Prozessleitsysteme wie z.B. PCS7 (Siemens) oder Freelance (ABB) sowie SCADA-Systeme  wie z.B. FIX (Emerson) oder Wonderware Intouch (AVEVA) bereit.

Ausstattung

Regelungs- und Prozessleittechnik

  • Dreitank-Wasseranlage
  • Druckluftspeicheranlage
  • Analoger Regelstreckensimulator
  • UML-Versuch
  • Festo Compact Workstation (Festo-MPS-PA)
  • Positionierregelstrecke
  • Labor-Klima-Regelung
  • Entwicklungssteuergerät (dSpace MicroLabBox)

Steuerungstechnik und Prozessleittechnik

  • Festo Modulares Produktionssystem (MPS) mit SPS
  • Christiani Sortieranlage mit SPS
  • Espressomaschine mit SPS
  • Modell-Autowaschanlage mit SPS
  • Modelleisenbahn mit SPS
  • Modell-Fahrstuhl mit SPS
  • Modell-Tablettenabfüllanlage mit SPS
  • Waschmaschine mit SPS

Messtechnik

  • Durchflussprüfstand
  • Druckwaage
  • Federprüfstand
  • Temperaturkalibrator
  • Versuchsstand digitale Messwerterfassung

Robotik

  • Roboterzelle mit ABB Industrieroboter für Applikationsversuche
  • Industrieroboter Mitsubishi
  • Kollaborierender Roboter Panda

Verschiedenes

  • Modell-Versuchsfahrzeuge
  • 3D-Drucker Zortrax M200

Impressionen

Das Team