In der Ingenieursausbildung ist die Arbeit an Anlagen und Maschinen ein wesentlicher Baustein, um die Anwendbarkeit, Möglichkeiten und Grenzen der in der Theorie vermittelten Methoden an praktischen Problemstellungen zu erproben und einschätzen zu lernen. Zu diesem Zweck werden an vielen Hochschulen und Universitäten unterschiedliche Versuchsanlagen eingesetzt. Die Errichtung und der Betrieb solcher Anlagen erfordern jedoch Platz und sind typischerweise mit hohem Einsatz personeller und finanzieller Ressourcen verbunden. Dieser Beitrag betrachtet den Einsatz virtueller Versuchsanlagen als eine mögliche Ergänzung der bestehenden Laborinfrastruktur. Virtuelle Anlage sind solche, die nicht physisch existieren, sondern deren dynamisches Verhalten simuliert und in einer 3D-Visualisierungen auf einem Monitor oder in einer VR-Brille dargestellt werden kann. Virtuelle Anlagen haben gegenüber realen Versuchsanlagen viele Vorteile in Bezug auf die Dauer und Kosten für deren Realisierung, sowie deren Erweiterung und Anpassung an neue Lehrinhalte und die Skalierung und Vervielfältigung für den Einsatz in Praktika. Auf der anderen Seite müssen Laboringenieure für die Entwicklung, Pflege und Instandhaltung virtueller Anlagen über andere Kompetenzen (insb. im Bereich der IT und Programmierung) verfügen, als bei realen Anlagen. Zudem wird für den Betrieb solcher Anlagen zusätzliche Soft- und Hardware benötigt. Am Beispiel eines virtuellen Aufzugs beschreibt dieser Beitrag im Einzelnen diese Vor- und Nachteile und gibt Hinweise für den Einsatz einer virtuellen Anlage in Praktika und Übungen.

Aufbauend auf dem voranschreitenden Übergang zentralistischer Steuerungskonzepte über die Dezentralisierung hin zum verteilten System soll ein echtzeitfähiges Steuerungskonzept für die Antriebssynchronisation zur Patientenbewegung als lokal abgeschlossenes System erarbeitet werden. Dabei sollen Grundlagen echtzeitfähiger Steuerungstechnik, verteilter Systeme, der Prozesssynchronisation sowie entsprechende Kommunikationssysteme vorgestellt, bestehende Lösungen diskutiert und aus den Erkenntnissen entsprechende Konzeptvorschläge für die Lösung der Aufgabenstellung gemacht werden. Im zweiten Teil dieser Arbeit soll aus den gewonnen Erkenntnissen und dem voranschreitenden Erfordernis der weltweiten Vernetzung technischer Systeme ein Konzept für die Integration und den echtzeitfähigen Zugriff auf dezentrale Peripheriekomponenten in das Internet erarbeitet werden. Für beide Teilaufgaben sollen Lösungsschritte aufgezeigt und evaluiert werden. Eine kritische Betrachtung der vorgestellten Konzepte erfolgt auf Basis bereits erfolgter industrieller Anwendung sowie in der Vorstellung einer zum Patent angemeldeten Lösung für den webbasierten Zugriff auf dezentral angeordnete Steuerungskomponenten.

Im Bericht werden die Ergebnisse des DFG-Forschungsprojektes unter den DFG-Geschäftszeichen MA1391/17-3 und NE615/1-1 ergänzend zum Abschlussbericht des Projektes ausführlich dargestellt. Inhalt der Forschung war die Weiterentwicklung eines optischen Messverfahrens zur Bestimmung der Drahtvorschubgeschwindigkeit beim MSG-Schweißen mit Integration eines PI-Reglers zur Steuerung der Drahtvorschubeinrichtung. Die in dem Vorgängerprojekt (DFG-Gz. MA1391/17-1) entwickelten schnellen Wavelet-Algorithmen, die eine Auswertung der Videoaufzeichnung in Echtzeit erlauben, wurden weiterentwickelt. Es erfolgte eine große Zahl von Versuchen mit Drähten aus vier Werkstoffgruppen (Aluminium, Kupfer, Stahl und Nickel), unterschiedlichen Geschwindigkeiten und Formen der Störung des Drahtlaufes. Simuliert wurden weiterhin unterschiedlichen Formen der Verschmutzungen des Videosignals. Die Einsatzfähigkeit und Robustheit des Mess- und Regelalgorithmus unter diesen industrienahen Bedingungen konnte nachgewiesen werden. / In this report the results of the DFG project MA1391/17-3 and NE615/1-1 are summarized and explained in details. The research topic is the further development of an optical method of measuring the speed of welding wire feed for MIG welding. A common PI-Controller was used for regulating the wire feed speed. The fast wavelet algorithms developed in the preceding DFG-Project MA1391/17-1, which allow the analysis of the video camera signal in the real time, have been perfected. The report includes the description and summary of a lot of practical tests with different wire materials (aluminium, steel, cupper and nickel), different feed speeds and different kinds of free wire run perturbations. Several filters simulating the lens pollutions have been tested. The applicability and robustness of measuring and controlling under near to industry conditions have been proved.

Aufbauend auf dem voranschreitenden Übergang zentralistischer Steuerungskonzepte über die Dezentralisierung hin zum verteilten System soll ein echtzeitfähiges Steuerungskonzept für die Antriebssynchronisation zur Patientenbewegung als lokal abgeschlossenes System erarbeitet werden. Dabei sollen Grundlagen echtzeitfähiger Steuerungstechnik, verteilter Systeme, der Prozesssynchronisation sowie entsprechende Kommunikationssysteme vorgestellt, bestehende Lösungen diskutiert und aus den Erkenntnissen entsprechende Konzeptvorschläge für die Lösung der Aufgabenstellung gemacht werden. Im zweiten Teil dieser Arbeit soll aus den gewonnen Erkenntnissen und dem voranschreitenden Erfordernis der weltweiten Vernetzung technischer Systeme ein Konzept für die Integration und den echtzeitfähigen Zugriff auf dezentrale Peripheriekomponenten in das Internet erarbeitet werden. Für beide Teilaufgaben sollen Lösungsschritte aufgezeigt und evaluiert werden. Eine kritische Betrachtung der vorgestellten Konzepte erfolgt auf Basis bereits erfolgter industrieller Anwendung sowie in der Vorstellung einer zum Patent angemeldeten Lösung für den webbasierten Zugriff auf dezentral angeordnete Steuerungskomponenten.

Aufbauend auf die stetig fortschreitende Entwicklung der Vernetzung auf Basis Ethernet/TCP/IP und deren Integration in die moderne Steuerungstechnik soll eine interaktive, Web-basierte Plattform geschaffen werden, um die Programmierung, Visualisierung und Diagnose von Standardindustriekomponenten mittels sowohl industrieller als auch eigener Programmsysteme über das Intranet/Internet für die Aus- und Weiterbildung im sächsischen Internet-basierten Hochschulverbund der Automatisierungstechnik zu ermöglichen. Dabei sollen die Grundlagen dieser Technologie vorgestellt, vorhandene Standards und Lösungen diskutiert und die aus den gewonnenen Erkenntnissen abgeleitete Konzeption für die Bearbeitung dieser Aufgabe dargestellt werden. Weiterhin sollen die einzelnen Lösungsschritte und deren Evaluierung aufgezeigt werden. Anschließend folgen eine kritische Betrachtung der erarbeiteten Lösung auf Basis einer dazu erstellten Akzeptanzstudie sowie ein Ausblick auf Möglichkeiten der Erweiterung des Systems.