Reale mechatronische Lernfabriken, wie z.B. CP Lab, MPS von Festo, werden digitalisiert und mittels mehreren 3D-Simulationen im Maßstab 1:1 dargestellt.
Was ist die Mechatronic Simulation Wall (MSW)?
Die MSW besteht aus vier großformatigen, wandmontierten Bildschirmen, die jeweils mit einem eigenen Mini-PC verbunden sind. Diese PCs sind untereinander vernetzt und laufen mit einer erweiterten Version des PLC-Lab 3D Players. Jeder PC ist entweder mit einer physischen SPS verbunden oder nutzt eine Software-SPS wie PLCSIM Advanced. Auf den Bildschirmen wird eine digitalisierte Lernfabrik im Maßstab 1:1 dargestellt.
Dieser innovative Aufbau aus Hardware und Software stellt eine Neuheit in der SPS-Aus- und Weiterbildung dar. Die vier Stationen der Lernfabrik können zunächst von einzelnen Teams, bestehend aus jeweils zwei Lernenden, bearbeitet werden. Jedes Team entwickelt das Steuerungsprogramm für die eigene Station und testet dieses mittels der 3D-Simulation. In dieser ersten Phase erfolgt die Simulation unabhängig von den anderen Stationen.
Sobald alle Stationen von den Teams fertig programmiert sind, kann die Lernfabrik als Gesamtsystem simuliert werden. In dieser Phase tauschen die einzelnen 3D-Simulationen Daten aus, um einen durchgängigen Materialfluss zu gewährleisten. Die Teams haben nun die Möglichkeit, gemeinsam zu überprüfen, ob die Fabrik die Werkstücke korrekt produziert. Auftretende Probleme, wie zum Beispiel Materialstaus, können im Team besprochen und gemeinsam Lösungen erarbeitet werden.
MSW: Vorteile, Eigenschaften, Lernszenarios
Das Konzept der Multiuser 3D-Simulation ermöglicht es Lernenden, in Teams zusammenzuarbeiten, um eine Lernfabrik aus 4 Stationen zum Leben zu erwecken. Die einzelnen Stationen weisen unterschiedliche Schwierigkeitsgrade auf, wodurch Dozenten die Teams nach deren Leistungsstand gezielt einsetzen können.
Jedes Team kann unabhängig von den anderen arbeiten, was den Druck auf schwächere Teams reduziert. Nach Fertigstellung aller Einzelstationen wird die Simulation der gesamten Anlage durchgeführt. Teams, die ihre Aufgaben frühzeitig abschließen, können in der Zwischenzeit andere autarke Aufgabenstellungen aus dem Fundes der MSW bearbeiten.
Die MSW-Plattform unterstützt eine breite Palette von Gerätetreiber und ermöglicht es auch Schülern im Informatikunterricht, Steuerungsprogramme in der Programmiersprache Python zu erstellen. Es wäre z.B. möglich, die einzelnen Stationen mit unterschiedlichen Systemen zu programmieren: Station 1 mit dem TIA Portal, Station 2 mit CODESYS, Station 3 mit Studio 5000 (Allen Bradley) und Station 4 mit Python.
Enthaltene Treiberanbindungen: Siemens S7-300/400/1200/1500, PLCSIM (alle Varianten), Siemens Logo!, WinSPS-S7, Grafcet-Studio, CODESYS V3 (über OPC/UA), Python über MQTT
1:1 Umsetzung einer Lernfabrik
In einer realen Lernfabrik mit vier Stationen ist jede Station mit einer eigenständigen SPS-Einheit ausgestattet. Dies bietet den Vorteil, dass jede Station separat programmiert und unabhängig von den anderen Stationen betrieben werden kann. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass Schüler oder Studenten in Teams aufgeteilt werden können, die sich jeweils um eine bestimmte Station kümmern. Dadurch können die Teams zunächst unabhängig programmieren und testen, bevor sie am Ende eine gemeinsame Inbetriebnahme durchführen. Dies fördert Teamarbeit führt zu einer hohen Motivation der Teilnehmer.
Allerdings gibt es auch einige Nachteile: hohe Kosten, Verletzungsgefahr und die Möglichkeit der Beschädigung des realen Modells.
Anbieter von realen mechatronische Lernfabriken:
Digitalisierung der Lernfabrik
Die Mechatronic Simulation Wall bildet diese Lernfabrik im Maßstab 1:1 als verteilte 3D-Simulationen ab und ermöglicht so die Nutzung der Vorteile ohne die Nachteile. Die vier SPS-Steuerungen steuern nicht mehr die Mechanik, sondern die jeweilige Station als 3D-Simulation. Eigenständige Mini-PCs betreiben die 3D-Simulationen und sind miteinander vernetzt, sodass ein nahtloser Materialfluss gewährleistet ist. Dies bedeutet, dass ein Werkstück, das in Station 1 über ein Förderband nach rechts transportiert wird, in Station 2 auf dem Band auf der linken Seite erscheint.
Stationen der Lernfabrik:
- Station Magazin: Werkstücke (Metall, Kunststoff) werden aus einem Magazin auf das Band geschoben. Zu hohe Werkstücke werden über einen Schieber aussortiert.
- Station Bearbeiten: Werkstücke mit einer falschen Lage werden über einen Greifer gedreht und anschließend gebohrt.
- Station Prüfen: Es wird über einen Stick geprüft, ob das Bohrloch vorhanden ist. Nicht gebohrte Werkstücke werden aussortiert.
- Station Sortieren: Werkstücke werden sortiert: Metall, Kunststoff weiß und Kunststoff schwarz.
Eigene Webseite für die Mechatronic Simulation Wall
Alle Informationen und Details haben wir auf dieser Webseite zusammengefasst:
https://mechatronicsimulationwall.com
Bilder Galerie
Lieferumfang
- Lizenz für die Mechatronic Simulation Wall für 4 PCs
- 1 Multi-User 3D-Simulation: Lernfabrik mit den Stationen Magazin, Bearbeiten, Prüfen und Sortieren. 3D-Modell Nr. 029 aus Edition 2 (siehe Bildergalerie: Bilder der realen Anlage und Bilder der 3D Simulation)
- > 30 Modelle mit autarker 3D-Simulationen von leicht bis komplex. Siehe Bildergalerie von PLC-Lab 3D Player Edition 1 und 2.
- Elektronische Lieferung: Lizenzkey und Downloadlink
- Sobald verfügbar (ab 2025): 1 Lizenz von PLC-Lab 3D Studio, um eigene 3D-Simulationen zu erstellen.
- Hinweis: Die notwendigen Hardwarekomponenten der Mechatronic Simulation Wall liefern wir nicht. Diese Hardware können Sie in Eigenregie beschaffen: 4 Mini-PCs, 4 SPS/Software-SPS, 4 Bildschirme mit Wandhaltung. Hardware-Empfehlungen finden Sie in den FAQs auf der MSW-Webseite oder im Shop.
Shop
Mechatronic Simulation Wall
1.290,00 € – 6.900,00 € zzgl. MwSt.