Automatisierungstechnik im Studium

Automatisierungstechnik ist ein Pflichtfach im 5. Semester des Bachelorstudiengang Wirtschaftsingenieurwesen an der htw saar. Die Präsenzzeit des sehr zeitintensiven Moduls umfasst bei 15 Semesterwochen 60 Stunden. Für die Vor- und Nachbereitung der Veranstaltung zusammen mit der Prüfungsvorbereitung stehen noch 90 Stunden zur Verfügung. Allerdings gibt es auch hier eine Aufteilung der Teilleistungen: Die praktische Arbeit ergibt 40% der Endnote und wird in einem Team von bis zu 6 Leuten ausgeführt. Eine Klausur mit Theoriefragen folgt am Ende des Semesters. Erst nach dem Absolvieren beider Teile erhält der Student 5 ECTS Punkte und eine der Prüfungsleistung entsprechende Note.

Voraussetzung für ein einfacheres Verständnis dieses Faches stellen die Module Physik, Technische Mechanik und Mathematik 1 dar. Studierende, die das Modul erfolgreich absolviert haben, sind in der Lage ein gegebenes lineares und zeitinvariantes System hinsichtlich der Stabilität zu bewerten und können geeignete Systeme durch Kombination von elementaren Übertragungsgliedern beschreiben und charakterisieren. Außerdem haben die Studierenden die Fähigkeit erlernt, ein Einstellverfahren für den gewählten Regler anzuwenden und den Regler zu parametrisieren. Dafür stehen auf dem Lehrplan der Vorlesung die Grundlagen der Regelung und Steuerung. Dabei erklärt der Professor die Einsatzbereiche und die Anforderungen von Reglern, Sensoren und
Aktoren. So wird bei den Sensoren zum Beispiel zwischen dem Temperatursensor PT100, dem Potentiometergeber, dem Absolutwertgeber, dem Ultraschallsensor und dem Zahnradgeber unterschieden. Außerdem erfolgt eine Typisierung nach Integrationsgrad, wobei man nach Wandler, integriertem und intelligentem Sensor differenziert.

Im Unterthema „Steuerung&Regelung“ erhalten die Studierenden einen Überblick über die gesteuerten und die geregelten Systeme. Hierzu sind der 2-Punkt-, der 3-Punkt, der Mehrpunkt- und der PID-Regler zu nennen. Zudem spielt bei den unstetigen Reglern jeweils die Hysterese eine wichtige Rolle. In der Klausur wird an dieser Stelle, je nach Ausgangssituation, ein Regelkreis, mit Angabe der vorkommenden Spannungen an den entsprechenden Stellen im System, erwartet.

Hydraulik als Teil der Automatisierungstechnik

Das Thema Hydraulik umfasst die unterschiedlichen Arten der Pumpen, Drosseln/ Blenden und Ventile. Bezogen auf die verschiedenen Wegeventile können die Studierenden am Ende des Moduls bereits je nach Transporteinrichtung die hydraulischen Schaltpläne skizzieren. Dafür müssen alle Schaltsymbole eigenständig angeeignet werden.

Bei den „Aktoren&Wandlern“ lernen die Studierenden die wichtigsten maschinenbaulichen Systeme, bei denen die Energieströme von mechanisch translatorisch oder mechanisch rotatorisch oder elektrisch oder hydraulisch in ein anderes genanntes System umgewandelt werden. Dazu zählt zum Beispiel das System Zahnstange-Zahnrad, das Piezo-Element, der Generator, der Elektromotor oder ein Magnetventil.

Die Projektarbeit ist jedes Jahr unterschiedlich und kann sowohl der Bau einer Sortiermaschine oder der Bau einer Bohrmaschine darstellen. Dabei werden vom Professor einige Richtlinien festgelegt, an die sich die Studierenden zu halten haben. Bei dieser praktischen Arbeit steht die Übertragung der Theorie über die Konstruktion, die Mechanik, die Sensorik und Aktorik im Vordergrund. Damit auch alles reibungslos funktioniert müssen sich die Gruppen in die Thematik „Arduino UNO“, die Programmiersprache C++ und das Bearbeitungstool Fritzing eigenständig einarbeiten. Nur die Gruppe, die alle Anforderungen bei der zeitintensiven Umsetzung erfüllt, erhält am Ende 40% der Endnote.

Zur Ergänzung der Lehrinhalte bietet sich das folgende Buch zur Automatisierungstechnik an:

Grundlagen AutomatisierungstechnikAutomatisierungstechnik