Walther-Rathenau-Gewerbeschule Freiburg

Aufbau der Lernfabrik

Technologieschema

Station 1: Palettenlager zweifach
Station 2: Palettenlager einfach
Station 3: Rohteillager
Station 4: Multistation für Nacharbeit
Station 5: Abfüllanlage mit Wiegesystem
Station 6: Handlingstation mit Oberteillager
Station 7: Kamerastation / Qualitätssicherung
Station 8: Montage-/Demontagestation (Presse)
Station 9: Hochregal
Station 10: Durchfahrt
Station 11: kolaborierender Roboter (Fertigungs Sonderdosen)

Innerhalb der einzelnen Stationen wird ein Montage- und Abfüllprozess von kleinen "Pillendöschen" auf einer Trägerpalette mit RFID Identsystem mit allen hierzu erforderlichen Arbeitsschritten realisert. Das zu fertigende Produkt wird in den einzelnen Arbeitsschritten auf Qualitätsmängel geprüft und im Anschluss in einem Hochregallager eingelagert. Ein RFID Identsystem trägt die Fertigungsinformationen zu jedem Arbeitsschritt mit sich, so dass auch die eingelagerten Produkte anhand von dem RFID System auch bei Datenverlust des übergeordneten Systems neu eingelesen weden können.

Hardwarekomponenten

ETS CP - Labs und ABB Kollaborierender Roboter

Verwendete Software

SIMATIC TIA Portal V16, Siemens NX 'Digitaler Zwilling',  ETS Didactic 'MES for connectet factory', ABB Robot Studio

Pädagogisches Konzept

Die Lernfabrik wurde nach dem Konzept ausgelegt, dass schon Schüler in den ersten Ausbildungsjahren an den einzelnen Modulen unterrichtet werden können. Hier wurde absichtlich auf das Konzept "Gesamtanlage und zusätzliche CP-Labs als standalone Module" wie gerade von festo zum Einsatz kommt, bewusst verzichtet, da die Platzverhältnisse dies nicht zugelassen hätten und die jetztige Anlage in ihre einzelnen Module separiert werden kann, so dass ein- bzw. zwei Schüler im Team an einem Anlagensegment lernen können. Zusätzlich legten wir den Augenmerk darauf, dass die Schüler auch an der Anlage arbeiten und diese nicht nur ein Vorführmodell ist, bei der der eigentliche Unterricht dann jedoch an den CP-Labs umgesetzt wird. Die Antriebssysteme wurden ohne Antriebsregler ausgelegt, d.h. die Transportbänder werden über 24V DC angesteuert. Primär erfolgt die Ansteuerung über zentrale PLC 1516-3 vernetzt mit dezentraler Peripherie et200s, jedoch ist auch eine Ansteuerung der Bänder ohne Kenntnisse der Bustechnologie und Automatisierungstechnik möglich, da die Steueranschlüsse der Transportbänder nach aussen geführt wurden. Somit kann über Schützschaltung, Kleinsteuerung (LOGO bzw. EASY) bis hin zu Automatisierungssteuerungen oder Industrie PCs die Anlage angesteuert werden und bietet somit einen hohen flexiblen Einsatz. Sämtliche Komponenten sind nicht festverbaut sondern auf Lehrplatten, um dem Technologischen Fortschritt standhalten zu können. Ein Wechsel der Technologie fordert nur den Austausch einzelner Lehrplatten. Somit ist die Anlage zukunftssicher dimensioniert. Durch verschiedene Applikationen (Palettenlager, Zwischenlager, Lager für Dosenunterteile, Abfüllstation, Kamera-bzw. Qualitätssicherungsstation, Handlingsstation, Presse bzw. Montage-/Demontagestation) kann weit über die Grund- und Fachstufe hinaus der Schwierigkeitsgrad individuell gesteigert werden so dass auch innerhalb der Unterrichtseinheiten eine individuelle Förderung der Schüler immer im Vordergrund steht.

Konkrete Umsetzung der Musterlösung-BW

Level 1 Programmstruktur, Schüler entwickeln bibliotheksfähig und unter Einhaltung der empfohlenen Coding Guideline Aktorbausteinen für Antrieb, Stopper, Applikationen und den übergeordneten Baustein für die Prozesskontrolle.
Level 2 Identdifikation (4 bit und RFID PN/IO bzw IO-Link) sowie der zugehörigen Datenstruktur. Schüler entwickeln Bausteine zur Anbindung und Auswertung der Identsystem und lernen verschiedene Datenstrukturen und "Anwender Definierte Datentypen" (UDTs) zu programmieren.
Level 3 MES System kommt derzeit unterrichtlich noch nicht zum Einsatz.