Vom Modell zur Maschine

Studentische Projektleitung:

• Niko Lührs, Elektrotechnik (M.Sc.)

Projektmitglieder:

• Lukas Drosselmeier, Elektrotechnik (M.Sc.)
• Carsten Woltmann, Elektrotechnik (M.Sc.)

Betreuer:

• Prof. Dr. Ing. Peter Vossiek
• Dipl.-Ing. Peter Menger

In Kooperation mit: WAGO GmbH & Co. KG, Minden (beratende Rolle, Hardwarebereitstellung)

Die modellbasierte Entwicklung und die nahtlose Integration von digitalen Zwillingen in reale Maschinensteuerungen sind zentrale Säulen des modernen Model-Based Systems Engineering (MBSE) in der Automatisierungstechnik. Auch in unserem Masterstudiengang Elektrotechnik befassen wir uns intensiv mit dieser zukunftsweisenden Thematik. Im Rahmen unseres Projekts sollten ursprünglich dezentrale Regelungskonzepte für eine DC-Schiene am digitalen Zwilling eines Brennstoffzellenprüfstands erprobt und direkt in eine reale Prüfstands Steuerung integriert werden. Unser Ziel ist es dabei, die in Matlab Simulink entwickelten Modelle direkt an der Hardware zu testen und für nachfolgende Laborpraktika nutzbar zu machen. 

Bei der Einarbeitung zeigte sich jedoch schnell, dass der bestehende Prüfstand über die Jahre zu einem unübersichtlichen Stückwerk herangewachsen war. Durch fehlende Dokumentationen, schwer zugängliche Schnittstellen und fehlerhafte Alt-Software war die bisherige Architektur nicht mehr ausreichend, um die neuen Herausforderungen an eine moderne Matlab-Integration zufriedenstellend zu lösen. Daher musste ein völlig neues Hardware- und Softwarekonzept konzipiert werden. Dieser Aufgabe hat sich unser Projektteam in diesem Semester nach Rücksprache mit den Betreuern gestellt. 

Wir haben den alten Aufbau analysiert, umstrukturiert, neue Hardware beschafft, verdrahtet und programmiert. Am Ende steht nun ein zukunftsfähiges, leistungsstärkeres Steuerungssystem mit einer neuen WAGO-SPS und modernen Feldbuskopplern zur Verfügung, das eine schnelle Kommunikation über EtherCAT ermöglicht. Im Zuge dessen wurde unsererseits bereits eine neue Basis-Regelung erfolgreich integriert. Über diese neu geschaffene Schnittstelle sowie die technologische Weiterentwicklung durch WAGO mit modernen SPS-Systemen lassen sich zukünftig neue, innovative Regelungsansätze äußerst komfortabel und flexibel direkt in der Realität erproben. Damit ist der Prüfstand nicht nur wieder voll betriebsfähig, sondern stellt auch für zukünftige Studierende eine leicht zugängliche, fehlerfreie und zukunftsfähige Experimentierplattform dar.