Legoautofabrik

Ein Handhabungsautomat als Schulungsmodell

Die Hauptaufgabe der Anlage besteht darin, ein Legoauto komplett automatisiert aus mehreren Einzelteilen zusammen zu fügen.
Die Anlage soll als Schulungsmodell für angehende Techniker dienen. Sie sollen hier z.B. Abläufe programmieren, Optimierungen vornehmen oder Fehlersuche betreiben.
Auf einer Linearverfahreinheit ist ein Handhabungsgerät montiert. Diese beiden Einheiten bilden das Herzstück der Anlage und können alle erforderlichen Bewegungen ausführen. Die Erfassung der Positionen erfolgt inkrementell sowie über Endschalter.
Die Zuführung der Bauteile wird über Rutschen realisiert, auf denen die einzelnen Bauteile in die Abholposition rutschen.
Die Linearverfahreinheit fährt eine Position über einem Bauteil an und das Handhabungsgerät greift dann dieses Bauteil. Die Lineareinheit fährt dann die jeweilige Position an der Pressform an, um die Teile dort zusammenzufügen. Dieser Vorgang wiederholt sich so oft bis das Legoauto komplett zusammen gebaut ist.
Insbesondere durch die Hilfestellungen und Spenden der Firmen „montech“ und „Igus“ konnte das Projekt mit einem sehr positiven Ergebnis abgeschlossen werden.

Projektteam Klasse TE9A:
Herr Holger Differenz
Herr Rene Gregor Kinzinger
Herr André Reichhold
Herr Bastian Schäfer

Hochregallager mit RFID

Ein Hochregallager zur Verwaltung des Warenbestandes mit Hilfe von RFID-Tags und Kommunikation über Ethernet und LAN

Das Hochregallager ist ein fachübergreifendes Gesamtprojekt der Klassen TC und TE:
Das Teilprojekt „Management and Tracking Environment for RFID (MaTER) ist fachlich auf Computersystem- und Netzwerktechnik konzentriert, während das Teilprojekt „SPS automaisiertes Hochregal mit RFID“ (SaHR) den Bereich Energietechnik und Prozessautomatisierung abdeckt.
Das Gesamtprojekt –„Autonomes Logistiksystem mit RFID“ (AuLoR)- hat zum Ziel, eine automatisierte Lagerhaltung mit einer Schnittstelle in ein auf Windows basiertes Bestell- und Versandsystem zu realisieren. Das Bestell- und Versandsystem basiert auf einem SQL-Datenbanksystem. Die Steuerung des Hochregallagers erfolgt mit einer Simatic SPS S7-314 und einem CP343 von Siemens.
Ausgangsbedingungen des Teilprojekts autonomes Hochregallager:
Es wurde ein Christiani Hochregallager mit Motoren, Sensoren sowie Pneumatikkomponenten aufgebaut. Das Hochregallager besitzt eine Lagerkapazität von 27 Fächern. Ein Fach dient als Eingabe- und Ausgabefach.
Das Hochregallager wird mit SPS automatisiert und über Ethernet und LAN an den PC angebunden.
Die Kommunikationsschnittstelle zwischen beiden Fachbereichen ist Bestandteil beider Teilprojekte und wurde gemeinsam entwickelt.
Es können nun beliebige Materialien mit RFID-Tag erkannt, eingelagert und wieder ausgelagert werden. Der Materialbestand im Hochregallager ist jederzeit abrufbar.
Wir danken ganz besonders allen unseren Sponsoren, namentlich der Dr. Mäder GmbH, der ifm electronic gmbh, sowie der Werner-von-Siemens-Schule für die umfassende Unterstützung bei der Realisierung des Projektes.

Projektteam:
Herr Adam Schmidt TE
Herr Suchy TC
Herr Muders TC
Herr Henrik Stotz TE
Herr Maximilian Mäder TE

Kleinteilelager

Ein automatisiertes Kleinteilelager zur Verwaltung des Warenbestands von 100 Lagerplätzen

In diesem Projekt wurde ein automatisches Kleinteilelager gebaut und automatisiert, welches in zwei Richtungen einlagert und dadurch wesentlich weniger Platz benötigt.
Durch ein Kleinteilelager ist der logistische Ablauf so optimiert, dass langes Suchen nach Teilen nicht notwendig ist. Durch Register kann gleichzeitig überwacht werden, wie der aktuelle Lagerbestand ist, was die jährliche Inventur vereinfacht.

Projektteam Klasse TE9A:
Herr André Schmidt
Herr Alexander Tako
Herr Pierre-Michael Boss

Fantamat

Ein Drei-Achsen-Portal für eine „pick-and-place-Anwendung“

Um sich von der Konkurrenz abzusetzen und den Kunden bestmöglich zu erreichen, setzen die großen Getränkehersteller in der heutigen Zeit auf kurzfristige Sonderkonfigurationen (Mixed-Packs = Getränkekisten mit mehreren verschiedenen Getränken) zu Anlässen wie Weltmeisterschaften oder zur Weihnachtszeit. Um den Stückzahlbedarf zu decken, benötigt man eine automatisierte Konfektionierungsanlage, die schnell auf neue Marketingstrategien umgestellt werden kann. Weil Zeit ein wichtiger Kostenfaktor ist, sind die Anforderungen an die Anlage hoch gesteckt. Deshalb ist es wichtig, dass sie eine hohe Zuverlässigkeit bietet, aktuellen Instandhaltungsstrategien entspricht und nachhaltig konzipiert wird. Es muss schnell auf neue Getränkezusammenstellungen umgestellt werden können, ohne die Anlage neu ausrichten oder umprogrammieren zu müssen. Zudem sollte bei dieser Neukonstruktion auf aktuelle Technik (z.B. Feldbustechnik und moderne Antriebstechnik) gesetzt werden, damit die Anlage auch in Zukunft leicht erweiterbar ist.
Neben der Abwicklung der normalen Getränkekästen-Bestückung (z.B. nur Cola-Flaschen) muss die Anlage kurzfristig Sonderkonfektionen bereitstellen können. Dazu muss die Anlage aus einem Lager mit Stellflächen für verschiedene Getränkesorten die einzelnen Flaschen je nach Bedarf in die Getränkekästen einräumen.
Es wurde ein vorhandenes Drei-Achsen-Portal umgebaut und mit Simatic-Steuerung, Feldbussen und Servoumrichtern ausgerüstet.
Um diesen Vorgang zu realisieren, wurde als Technikerprojekt der FANTAMAT konzipiert und erfolgreich abgeschlossen.


Projektteam Klasse TE9A:
Herr Christian Schmid
Herr Sascha Weiss
Herr Sebastian Wissel

Füllstandmodell

Planung und Aufbau eines Unterrichtsmodells für die Regelungstechnik

Eine wichtige Infrastrukturaufgabe ist die gesicherte Wasserversorgung. Mit dem aufgebauten Modell können verschiedene Lösungen zur Konstanthaltung des Wasserstandes in einem Hochbehälter gezeigt werden. Das Modell ist für den Einsatz im Unterricht vorgesehen. Es können daran die Grundlagen der Regelungstechnik veranschaulicht werden.

Projektbearbeiter: Herr Faysal Zeybek

Ampelsteuerung

Intelligente Ampelsteuerung für zwei Kreuzungen mit Simatic S7-1214 und Kommunikation über Funk

Unser Projekt beschäftigt sich mit zwei Verkehrskreuzungen und deren Steuerung. Die Ansteuerung der beiden Kreuzungen wurde mit je einer neuen Simatic S7-1214 realisiert. Ihre Aufgabe ist neben der Steuerung auch die Optimierung des Verkehrsflusses. Die Kreuzungen sind über eine Hauptstraße miteinander verbunden. Auf den Kreuzungen sind neben den Haupt- und Fußgängerampeln auch Abbiegespuren mit den dazugehörigen Abbiegeampeln.
In den Fahrbahnen sind Initiatoren der Firma „ifm“ eingelassen. Die Fußgängerampeln sind mit Drucktastern versehen, die das Signal „grün“ bei der Ampel anfordern. Die Ampeln der zwei Kreuzungen werden so verschaltet, dass bei hohem Verkehrsaufkommen eine „grüne Welle“ entsteht.
Die Grünphasen werden in Abhängigkeit von der Verkehrsdichte verändert. Die beiden Steuerungen kommunizieren über Funkmodule von „Phoenix-Contact“ miteinander.
Wir bedanken uns bei den Firmen „ifm“ und „Phoenix Contact“ für die großzügige Unterstützung.

Projektteam Klasse TE9A:
Herr Mohamed El Ouamari
Herr Lewan Himmel
Herr Tobias Seulberger

Motorschaltpult

Umbau eines Motorschaltpultes zum Einsatz an Drucktürmen der Serie R700

Die manroland Gruppe bietet Drucksysteme für jeden Bedarf. Rollen- und Bogenoffsetmaschinen aus Augsburg und Offenbach sorgen für maßgeschneiderte Lösungen im Werbe-, Verlags- und Verpackungsdruck.
Wir sprachen hier mit dem zuständigen Ingenieur Mario Jung über mögliche Projekte und einigten uns auf ein Projekt, dass die Änderung eines Motorschaltpultes zum universellen Einsatz an Drucktürmen der Produktreihe R700 vorsieht. Diese Motorschaltpulte werden bei manroland zur Abnahme von Einzeldrucktürmen verwendet. Hierbei werden die Einzeldrucktürme über das Motorschaltpult u.a. im Dauerlauf auf ihre mechanische Funktionalität geprüft. Der Umbau dieses Motorschaltpultes erforderte eine Neuentwicklung der elektrischen Steuerung, die Parametrierung des Frequenzumrichters, ein teilweise neues SPS Programm, sowie den mechanischen Umbau des Schaltschranks. Das gesamte Projekt wurde vollständig dokumentiert, so dass alle Änderungsmaßnahmen, die getroffen wurden, nachvollziehbar und für die Zukunft einsehbar sind. Dieses Motorschaltpult soll als Prototyp für weitere Schaltpulte dienen.

Projektteam Klasse TE9A:
Herr Marcel Haberer
Herr Marco Pisarzowski

Tesla-Trafo

Planung und Aufbau eines Tesla-Transformators als Hochspannugs-Demonstrationsmodell für den Elektrounterricht

Es wurde ein Tesla-Transformator geplant, aufgebaut und in Betrieb genommen. Der Tesla-Transformator kann im Fachunterricht für viele Experimente verwendet werden.

Projektteam Klasse TE9A:
Herr Dominik Hoyer
Herr Florian Plinke
Herr Daniel Wolf

Motivation durch Spektakel

• Der Transformator erzeugt bis zu 100 KV. Durch die extrem starken elektromagnetischen Felder und die umgebenden ionisierten Gase entladen sich die Blitze über die Luft (Büschelentladungen). Bevorzugt schlagen diese jedoch in geerdete metallene Gegenstände ein. Bringt man einen geerdeten Stab in die Nähe, werden die Blitze quasi gefangen und zur Erde abgeleitet.

• Leuchtmittel im Wechselfeld des Transformators werden „Hokuspokus“ zum Leuchten gebracht ohne dass diese an eine Spannungsquelle angeschlossen sind.

• Leuchtmittel in einem Metallkäfig (Faradayscher Käfig) bleiben dagegen dunkel, weil diese vor dem elektromagnetischen Wechselfeld geschützt sind.


Redundantes Fluchtwegleitsystem

Projektierung und Aufbau eines redundanten Fluchtwegleitsystems für einen Passagiertunnel

Die Fraport AG ist der Betreiber des größten Flughafens in Deutschland. Dieser ist einer der weltweit größten Drehkreuze im Flugverkehr. Er wird jährlich von über 50 Millionen Passagieren genutzt, wobei die meisten Passagiere Umsteiger sind.
Um die Umsteigezeiten der Passagiere zwischen den Flugsteigen A und B möglichst kurz zu halten, gibt es den Transfer-Tunnel A/B, welcher die Flugsteige unterirdisch miteinander verbindet.
Ausgestattet ist dieser Tunnel mit moderner Technik, wie Fahrsteigen, Beschallung, Lichtfarbspielen, Sicherheitstechnik usw.. Zur Sicherheitstechnik gehört auch ein dynamisches Fluchtwegleitsystem.
Die Brandmeldeanlage, die den Tunnelbereich überwacht, steuert über eine SPS dieses Fluchtwegleitsystem an. Die von der Brandmeldeanlage angesteuerte Anlage ist redundant ausgeführt und soll im Fall eines Fehlers von der ersten auf die zweite redundante SPS umschalten.
Diese Umschaltung funktionierte aber nicht und entsprach nicht mehr den Vorgaben der Flughafen-Feuerwehr. Der Vorbeugende Brandschutz forderte aus diesem Grund eine Anpassung der Steuerung.
Daraus ergab sich der folgende Projektauftrag:
Im Passagiertunnel A-B musste die Steuerung des Fluchtwegleitsystems ausgetauscht werden. Diese Aufgabe beinhaltet die Umbaumaßnahmen komplett zu planen und durchzuführen.
Das Projekt wurde in der vorgegebenen Zeit erfolgreich durchgeführt. Außerdem wurde noch ein Schulungsmodell gebaut, mit dem Brandmeldetechnik und redundante Steuerungen veranschaulicht werden können.

Projektteam Klasse TZ7A:
Herr Kai Jan Chwastek
Herr Oliver Ritter
Herr Sascha Stade

Powernet

Fernerfassung von Energiezählern über das Stromnetz mit Powernet

Die Fraport AG ist Eigentümer der Energieversorgungsnetze am Flughafen. Zu diesen gehören die Verteilnetze für Strom, Fernwärme, Fernkälte sowie Wasser und Abwasser. In der Regel ist der Netzbetreiber auch der Messstellenbetreiber. Zu den Aufgaben gehört neben Instandhaltung und Austausch der eichpflichtigen Zähler auch die Datenerfassung. Dieser Prozess besteht aus Auslesung und Übertragung der Energieverbräuche.
Durch die Verschärfung gesetzlicher Vorgaben sowie den stetigen Um- und Ausbau des Flughafens wird eine immer größere Datendichte verlangt und das bei einer gleichzeitig stark wachsenden Anzahl von Zählern. Ein weiterer Aspekt ist das gesteigerte Interesse an einem funktionierenden Energiemanagement und –reporting. Dieses setzt ebenfalls eine große qualitative und quantitative Güte bei der Erfassung der Energiedaten voraus.
Zur Zeit gibt es bei Fraport noch ca. 3.500 Zähler deren Stände monatlich manuell abgelesen und in die Datenbank übertragen werden müssen. Neben dem enormen Arbeitsaufwand zur regelmäßigen Ermittlung der Verbrauchsdaten können diese auch den beschriebenen hohen Anforderungen nicht gerecht werden. Als logische Konsequenz daraus muss schnellstmöglich eine Nachrüstung der Fernabfrage für diese Zähler erfolgen.
Im Projekt wurde die Abfrage über das Stromnetz mit Hilfe von Powernet erfolgreich erprobt.

Projektbearbeiterin:
Frau Melanie Kuschel

Industrieroboter

Aufbau und Steuerung eines Industrieroboters für eine pick-and-place-Anwendung

Der neu angeschaffte Roboterarm sollte durch Studierende des Techniker-Bereiches in Betrieb genommen werden. Die Projektgruppe Beilken&Schimmel wollte sich dieser Herausforderung stellen. Da der Roboter über einen pneumatischen Greifer verfügt, musste eine Möglichkeit gefunden werden, diesen sinnvoll in die Projektarbeit einzubinden. Benötigt wurde somit Material, welches relativ genau gefertigt und gut miteinander verbunden werden kann. Die Projektteilnehmer erinnerten sich an ihre Kindheit und das, vor allem bei Jungs beliebte, Spielzeug Lego. In der Gruppe entstand die Idee, mit dem Roboterarm Legosteine auf einer Grundplatte zu positionieren.
Der Roboter musste dazu auf einer Grundplatte montiert werden. Besonders wichtig waren hierbei Sicherheitsaspekte, weil der Roboterarm sehr schnelle Bewegungen ausführen und enorme Kräfte erzeugen kann. Die Materialzufuhr wurde mit einem selbstgebauten Magazin realisiert, welches mit einer Simatic-SPS S7-1214 gesteuert wird.
Diese Anlage soll Auszubildenden und Studenten der Werner-von-Siemens-Schule als Vorführmodell und zum Erlernen der Roboterprogrammierung dienen.

Projektteam Klasse TZ7A:
Herr Ingo Beilken
Herr Patrick Schimmel

Aquarium mit Futterautomat

Aufbau eines Aquariums mit Futterautomat und vollautomatischer Temperatur-, pH-Wert- und Wasserstand-Regelung und Fehlermeldung über Twitter

In Zeiten ständig steigenden Termindrucks und vielfältigen Anforderungen an die Menschen wird es immer schwieriger sich vor allem auch im Falle eines Unfalls/Urlaubs sich um seine Haustiere zu kümmern.
Dadurch kam das Projektteam auf die Idee, ein sich automatisch überwachendes Aquarium zu entwickeln.
Die Projektzielsetzung ist, dass die Fische im Aquarium drei bis vier Wochen automatisch mit allem Lebensnotwendigen versorgt werden.
Projektziele:
- die automatische Fütterung der Fische mit einem selbstgebauten Futterautomat
- das Überwachen und Regeln des Wasserstandes mit Füllstandmessung über Einperlverfahren (Sensor wurde von der Firma VEGA kostenfrei zur Verfügung gestellt)
- die Überwachung der Wasserqualität (pH-Wert, Leitfähigkeit und Trübheit)
- die Regelung der Wassertemperatur
- Bedienbarkeit und Visualisierung über ein Touch-Panel TP177B
- Überwachung der wichtigsten Funktionen, wobei im Fehlerfall eine Benachrichtigung über Twitter gesendet wird.

Projektteam Klasse TZ7A:
Herr Marcus Boje
Herr David Brown
Herr Björn Scholz
Herr Sebastian Kotz

Weizenbiereinschenker

Projektierung und Aufbau eines Automaten für optimierte Bewegungssteuerung am Beispiel Weizenbiereinschenker

Projektziel war die Entwicklung einer Apparatur, welche den kompletten Einschenkvorgang eines Weizenbieres in ein Glas automatisiert durchführt. Die Handhabung muss dabei so einfach wie möglich gestaltet sein. Zur Verfügung gestellt wird eine geöffnete Flasche Weizenbier sowie ein entsprechendes Weizenbierglas.
Die Kernproblematik dieses Projektes besteht darin, den recht komplexen Einschenkvorgang in einem technischen Bewegungsablauf so gut wie möglich zu reproduzieren. Bei Nichtbeachtung diverser Grundprinzipien (Winkel zwischen Glas & Flasche, Kippgeschwindigkeit oder sanfte Bewegungsabläufe) wird ein Hauptmerkmal des Weizenbieres zum größten Gegner des Entwicklers, die enorme Schaumbildung. Es stellt sich also die Frage, wie man das Weizenbier ohne Flüssigkeitsverlust am Schnellsten, am Wohlschmeckendsten (Hefeabguss) und mit der typischen Schaumkrone in ein Weizenbierglas gießen kann. Bedingung ist es, diesen Vorgang vollautomatisch und mit nur einem Startbefehl durchzuführen. Vor dem eigentlichen Einschenkvorgang dürfen aus hygienischen Gründen keine Fremdkörper in Glas oder Flasche eingeführt werden.

Projektteam Klasse TZ7A:
Herr Jürgen Rössel
Herr Tim Sauer
Herr Sascha Schmittel

EIB und WIN-Switch

Fernüberwachung und Steuerung elektrischer Geräte mit EIB und WIN-Switch

Mit diesem Projekt wird gezeigt, dass es möglich ist, den Schaltzustand diverser elektrischer Verbraucher (z.B. Beleuchtung) in der Werner-von-Siemens-Schule durch Fernabfrage mit PC zu ermitteln und zu ändern.

Projektbearbeiter:
Herr Zabi Tukhy

Thermische Solaranlage mit Lamellensteuerung

Optimierung einer thermischen Solaranlage mit Hilfe einer automatischen Lamellensteuerung

Seit den 90er Jahren wächst der Solarmarkt kontinuierlich. Die wichtigsten Ursachen für diesen Aufschwung sind das zunehmende Umweltbewusstsein in der Bevölkerung und technologische Fortschritte. Hinzu kommt ein zunehmend stärkeres Engagement seitens der Industrie und des Handwerks, bei denen die Überzeugung heranreift, dass Solaranlagen in Zukunft einen nennenswerten Anteil ihres Umsatzes ausmachen werden.
Gleichzeitig werden die einzelnen Komponenten der Solaranlage stetig verbessert um einen
höheren Ertrag erzielen zu können.
Mit diesem Projekt werden Möglichkeiten beschrieben, wie man Teile einer solchen Anlage wirtschaftlich optimiert.
Ein Solarpanel wurde zur Ertragssteigerung mit einer automatischen Lamellensteuerung ergänzt.
Es wurden Messungen und Berechnungen durchgeführt und die Ertragssteigerung nachgewiesen.

Projektteam Klasse TZ7A:
Herr Waldemar Estreich
Herr Artur Nisgutski

Motorprüfstand

Projektierung eines Motorprüfstandes für große Elektromotoren

Reparierte Elektromotoren müssen vor ihrer Auslieferung durchgemessen und erprobt werden. Hierzu ist es notwendig, an einem Prüfstand unterschiedlichste Spannungen und Ströme zur Verfügung zu stellen. Ein besonderes Augenmerk muss hierbei auf die Sicherheit gelegt werden, weil Motoren bis 100kW angeschlossen und geprüft werden sollen.
Das Projektteam hat eine vollständige Planung für einen Motorprüfstand vorgelegt.

Projektteam Klasse TZ7A:
Herr Abdelbassat Asbai
Herr Flavio Hartmann Santos Vilhana

Fahrsignalsteuerung

Projektierung einer Fahrsignalanlage für eine U-Bahnstation

Die Stadtbahnlinie U5 soll von Preungesheim zum Frankfurter Berg verlängert werden. Die Planung der Fahrsignalanlagen für diese Maßnahme ist Gegenstand des Abschlussprojektes.
Weil durch Verzögerungen der realen Umsetzung des Baumaßnahme ein Abschluss nicht in der vorgegebenen Zeit möglich ist, soll zusätzlich ein Modell für den Unterrichtseinsatz gebaut werden.

Projektbearbeiter:
Herr Charles Brantley

Füllstandsmodell für die Regelungstechnik

Planung und Aufbau eines Unterrichtsmodells für die Regelungstechnik

Ziel dieses Projektes „Füllstandregelung“ ist es, ein Gestell zu konstruieren, das einen Behälter mit Wasser füllt und den Wasserstand bei Störeinflüssen konstant hält.
In einem Behälter soll Wasser auf einem bestimmten Niveau gehalten werden, auch wenn der Abfluss des Behälters geöffnet wird. Der Füllstand – sowohl der gewünschte als auch der tatsächliche Wert – sollen angezeigt werden. Die Regelung soll durch eine SPS realisiert werden.
Man kann die Integralstrecke mit verschiedenen Reglern koppeln.
Als Stellglied dient eine Pumpe, die über ein Schütz binär von einem 2-Punkt-Regler oder analog mit einem Pulsweitenmodulator über stetige Regler angesteuert werden kann.
Als Störgröße dient der Wasserablauf, der über ein Magnetventil und ein stufenloses Stellventil beeinflussbar ist.
Verschiedene Regelungsmöglichkeiten werden erprobt und verglichen.

Projektbearbeiter:
Herr Philip Ruzicka