Aufbau der Lernfabrik
Technologieschema

Als innovatives Transportsystem kommt ein zukunftsweisendes, hochflexibles Drehstrom-Langstatorsystem ACOPOStrak der Firma B&R (ABB) mit Bypass und Ausschleusungen zum Einsatz. Zum Start steht jeweils ein, im Endausbau zwei Handhabungs- (6-Achs-Roboter) und ein Lagersystem zur Verfügung. Die Läufer des Langstatorensystems sind voneinander unabhängig steuerbar. Alle Produktions- und Prozessdaten werden vollständig digital erfasst und einer Zustandsüberwachung zugeführt. Die heute einzigartige Weichentechnik in Verbindung mit der Läufer-Einzelsteuerung macht das System hochflexibel und ermöglicht eine vollständig digital gesteuerte Fertigung.
Eine Datenbank speichert Lagerorte, Mengen und Einzelteile, die von Robotern entnommen werden. Die Teileidentifikation geschieht über RFID-Transponder. Zum Start der Produktion im verketteten Maschinensystem werden Lego-Duplo-Bausteine verschiedener Farben und Formen verwendet. Dies erleichtert das Fügen der Einzelteile mit den Handhabungsgeräten für den Projektstart. Gleichzeitig ist das Maschinensystem aber für die Produktion komplexerer Bauteile, etwa eines „kleinen Maybachs“ und einem individuellen Stifthalter geeignet. Dabei wird der schuleigene 3D-Drucker und die 5-Achs-Fräsmaschine integriert. Das Langstatorensystem sowie die Handhabungssysteme werden mittels eines gemeinsamen Echtzeit Ethernet Bus-System gesteuert. Die Steuerung erfolgt über das SPS-Betriebssystem B&R Automation Runtime, das Schnittstellen zu einem Datenbankserver bietet, an das das von der Gustav-von-Schmoller-Schule verwendete Warenwirtschaftssystem Microsoft Dynamics NAV angeschlossen werden kann.
Grundlagenlabor:
Mechatronisches Basismodul (Cyber-physisches Transportsystem mit IO-Link) angetrieben mit einem drehzahlvariablen 24 V-Getriebemotor. Zwei Endlagensensoren am Anfang und am Ende des Transportsystems. Für grundlegende Experimente an einem Transportsystem oder zum Einbau in ein komplexes mechatronisches System zur Steuerung des Materialflusses.
Eine auf der Frontseite montierte Siemens SPS S7-1200 übernimmt die Steuerung des Moduls. Das Transportband transportiert Werkstückträger mit Werkstücken. Es kann mit anderen Transportbändern, Kurven oder Transferknoten zu einem verketteten Maschinensystem kombiniert werden. Über den 25-poligen D-Sub Anschluss können die über dem Förderband angebrachten Bearbeitungsstationen mit der SPS gesteuert werden.
Desweiteren ist ein RFID-Schreib/Lesekopf zur Einkennung und Programmierung der Transporteinheiten angebracht.
Hardwarekomponenten
Langstatorsystem ACOPOStrak
Hersteller: B&R (ABB)
48 integrierte, vernetzte Drehstrom-Antriebselemente, 20 unabhängige Läufer
Maschinensteuerung: SPS
6-Achs-Roboter (2x)
Hersteller: Comau Racer 3
Leistungselektronik: 2 x 3-Achs-Servoumrichter (B&R)
Robotersteuerung: SPS
Lagersystem
3-Achs-System
Hersteller: BZT
Leistungselektronik: 3-Achs-Schrittmotorsystem (B&R)
Machinensteuerung: SPS
Grundlagenlabore
Hersteller Module: Cyber-Physische Transportsystem (CPT) von Lucas-Nülle mit Aufbaumodulen
SPS: Siemens S7-1200
6-Achs Roboter: Fanuc
Verwendete Software
AutomationStudio (B&R)
SceneViewer (B&R, Darstellung digitaler Zwilling)
Visual Studio (Microsoft)
MS-SQLServer (Microsoft)
Microsoft Dynamics (ERP)
EPLAN
CAD-Software (Rücksprache Manfred Scholz)
Sick Sopas (oder ähnlich, Anschaffung steht bevor)
Eigenentwicklungen als Windows- oder Maschinenprogramme (C#, SQL, ST, CNC)
Grundlagenlabore:
SPS: Siemens S7 TIA V16
Roboter: Fanus Automation mit Simulationssoftware