Die fischertechnik Lernumgebung dient zum Lernen und Begreifen von Industrie-4.0-Anwendungen in der Berufsschule und Ausbildung sowie zum Einsatz für Forschung, Lehre und Entwicklung an Universitäten, in Betrieben und IT-Abteilungen. Die Simulation bildet den Bestellprozess, den Produktionsprozess und den Lieferprozess in digitalisierten und vernetzten Prozessschritten ab.

Fabrikabbild

Die Lernfabrik besteht aus den Fabrikmodulen Ein- und Auslagerungsstation, Vakuum-Sauggreifer, Hochregallager, Multi-Bearbeitungsstation mit Brennofen, einer Sortierstrecke mit Farberkennung, einem Umweltsensor sowie einer schwenkbaren Kamera. Nach Anlieferung von Rohware erfolgt die Einlagerung im Hochregallager und nach Bestellung im Dashboard, durchlaufen die Werkstücke die jeweiligen Fabrikmodule und der aktuelle Status ist sofort im Dashboard sichtbar.
Der integrierte Umweltsensor meldet Werte zu Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Luftdruck und Luftqualität. Die Kamera sieht durch den vertikalen wie horizontalen Schwenkbereich die gesamte Anlage ein und ist so für eine webbasierte Fernüberwachung nutzbar.
Die einzelnen Werkstücke werden durch NFC (Near Field Communication) getrackt: Jedes Werkstück erhält eine eindeutige Identifikationsnummer (ID). Das ermöglicht die Rückverfolgung und Sichtbarkeit des aktuellen Status der Werkstücke im Bearbeitungsprozess.

Steuerung

Die Lernfabrik 4.0 24V wird durch eine SPS gesteuert (Markenunabhängig, nicht im Lieferumfang enthalten) und hat ein fertig geschriebenes Beispielprogramm (als Strukturierter Text, ST) im Lieferumfang enthalten. Das Programm wurde auf Basis einer Siemens S7-1500 erstellt (Details dazu siehe auf dieser Seite unter “Downloads”).
Die neu entwickelten 24V-Adapterplatinen als Schnittstelle zur SPS sind in der Lernfabrik vormontiert und werden über Klemmen mit der SPS verbunden. Unter anderem können mit dieser neuesten Adapterplatinen-Generation

• die Encoder-Motoren in der Geschwindigkeit über PWM gesteuert werden
• gibt es Push/Pull Ausgangsstufen für Fototransistoren und Taster

Zusätzlich ist ein fischertechnik TXT Controller installiert. Dieser wird über die Adapterplatine mit Strom versorgt und sorgt für die Verbindung zur fischertechnik Cloud. Zudem kommuniziert der TXT Controller in MQTT an das IOT-Gateway (Raspberry Pi), welches wiederum in OPC-UA an die SPS Steuerung übersetzt. So lassen sich einerseits die 9V-basierten Komponenten wie der Umweltsensor, die USB-Kamera, der Helligkeitssensor und der NFC-Reader über die MQTT Schnittstelle ansprechen und von der SPS auslesen. Noch interessanter dürfte jedoch eine weitere Funktion des IOT Gateways sein, nämlich die Möglichkeit einer optionalen Anbindung an eine eigene Cloud. So bietet die Lernfabrik 4.0 maximale Flexibilität für den jeweiligen Anwender.

Software

Das SPS-Programm zur Steuerung der fischertechnik Lernfabrik 4.0 wurde als Strukturierter Text (ST) auf Basis einer Siemens S7-1500 erstellt und ist im eLearning-Portal aufrufbar. Es kann ebenfalls auf Github.com/fischertechnik eingesehen, kostenfrei genutzt und heruntergeladen werden.
Natürlich kann die Lernfabrik auch mit anderen SPS-Modellen und -Marken gesteuert sowie individuelle Lösungen selbst programmiert und umgesetzt werden. Eventuell sind dann am Beispielprogramm kleine Anpassungen notwendig, die selbstständig umzusetzen sind.

fischertechnik Cloud

Über den mitgelieferten und in die Lernfabrik integrierten WLAN-Router wird die Verbindung zur fischertechnik Cloud aufgebaut. Empfehlenswert ist dabei die Verwendung der Webbrowser Chrome oder Firefox. www.fischertechnik-cloud.com.
Die Server der Cloud befinden sich in Deutschland und gewährleisten, dass für die Speicherung der Daten die strengen europäischen Anforderungen gelten. Persönliche Daten werden in einem Account mit Passwortzugang geschützt, der den sehr sicheren „OAuth2“ Industrie-Standard verwendet. Alle gesendeten Daten zur Cloud