M&I-400 : Mechatronik und Industrie 4.0

M&I-400 - Ein Lernsystem, das Technologielehrern helfen soll, die nach innovativen Formeln für ihre Schüler suchen, um Fähigkeiten zu entwickeln und in die gefragtesten Mechatronik- und Industrie 4.0-Technologien einzusteigen.

Wie funktioniert M&I-400?

M&I-400 emuliert ein stark hochautomatisiertes Werk, in dem verschiedene Arten von Produkten hergestellt, verpackt und versendet werden. Das didaktische System M&I-400 ermöglicht es Ihnen, an fortschrittlichen Fertigungskonzepten und der Realität des vernetzten Unternehmens zu arbeiten. Diese didaktische Ausstattung ermöglicht die Entwicklung von Projekten und Aktivitäten, die aufgrund der Relevanz des integrierten Industrieprodukts und seiner ansprechenden Gestaltung für eine hohe Motivation der Schüler im praktischen Unterricht sorgen. Die didaktische Ausstattung M&I-400 bietet eine professionelle Schulung nach der industriellen Realität, bei der alle Komponenten standardisiert in der Industrie verwendet werden. Darüber hinaus handelt es sich um ein flexibles System, bei dem der Benutzer einige Parameter, wie z. B. das verwendete Controller-Modell, individuell anpassen kann.

M&I-400 : Mechatronik und Industrie 4.0

M&I-400 - Ein Lernsystem, das Technologielehrern helfen soll, die nach innovativen Formeln für ihre Schüler suchen, um Fähigkeiten zu entwickeln und in die gefragtesten Mechatronik- und Industrie 4.0-Technologien einzusteigen.

Verschiedene Konfigurationen

Durch seinen modularen Charakter kann der Benutzer das System konfigurieren, das seinen Anforderungen am besten entspricht. Außerdem ermöglicht es ein Wachstum in Etappen im Laufe der Zeit. Ausgehend von einer anfänglichen Grundausstattung ist eine spätere Erweiterung um neue Arbeitsplätze und damit neue Technologien möglich. Die Modularität und Flexibilität des didaktischen Systems M&I-400 ermöglicht mehrere Konfigurationen, von mindestens 2 Stationen bis hin zum kompletten System mit 11 Stationen. Dies sind einige der vorgeschlagenen Konfigurationen.

Technologien

Die M&I-400-Stationen verfügen über ein neues und attraktives Design. Dabei handelt es sich um ein kompaktes Design, das die Umsetzung einer größeren Anzahl von Technologien auf kleinerem Raum ermöglicht.
Das M&I-400-System integriert die folgenden Technologien pro Station, von denen einige allen Stationen gemeinsam sind.
Tabelle der Technologien des M&I-400 mit Symbolen und Verteilung nach Stationen
Pneumatik

Pneumatik

Gesamtheit von Systemen und Techniken, die Druckluft zur Erzeugung, Übertragung und Steuerung von Energie innerhalb eines automatisierten Prozesses nutzen. Sie umfasst Komponenten wie Kompressoren, Ventile, Aktoren und Wartungseinheiten, die das Antreiben, Regeln und Sequenzieren von Bewegungen ermöglichen und dabei Effizienz, Zuverlässigkeit und Sicherheit bei der Ausführung industrieller Aufgaben gewährleisten.

Sensoren

Sensoren

Gesamtheit von Geräten, die dafür ausgelegt sind, physikalische oder chemische Größen innerhalb eines automatisierten Prozesses zu erfassen und zu messen und in Signale umzuwandeln, die von Steuerungssystemen interpretiert werden können. Sie umfasst Sensoren für Position, Nähe, Temperatur, Druck oder Durchfluss und ermöglicht die Erfassung von Prozesszuständen sowie deren Überwachung, Steuerung und Optimierung.

Bildverarbeitung

Bildverarbeitung

Gesamtheit von Systemen und Techniken zur Erfassung, Verarbeitung und Analyse von Bildern, um relevante Informationen innerhalb eines automatisierten Prozesses zu gewinnen. Sie umfasst Kameras, Sensoren, Beleuchtungssysteme und Bildverarbeitungssoftware, die die Inspektion, Identifikation und Kontrolle von Objekten ermöglichen und dabei Qualität, Präzision und Effizienz in industriellen Anwendungen verbessern.

Manipulator

Bearbeitung

Gesamtheit mechanischer Vorrichtungen, die dafür entwickelt wurden, Werkstücke oder Werkzeuge innerhalb eines automatisierten Prozesses zu bewegen, zu positionieren und zu handhaben. Diese Systeme, die manuell, unterstützt oder robotergestützt sein können, ermöglichen die Ausführung von Aufgaben wie Transport, Montage, Be- und Entladen oder Verpacken, verbessern die Präzision, Wiederholgenauigkeit und Effizienz des Prozesses und reduzieren gleichzeitig den menschlichen Aufwand sowie steigern die Produktivität.

Pick to light

Pick to Light

Es handelt sich um ein Lagerverwaltungssystem, das eine Lichtquelle verwendet, um den Mitarbeiter über den Standort des zu lagernden Objekts zu informieren. Geeignet für die Optimierung von Sendungen und Lagerabholungen.

Bewegungssteuerung

Bewegungs-Steuerung

Gesamtheit von Systemen und Techniken zur Regelung und Koordination der Bewegung, Geschwindigkeit, Position und Beschleunigung beweglicher Elemente innerhalb eines automatisierten Prozesses. Sie basiert auf der Integration von Komponenten wie Motoren, Antrieben, Sensoren und Steuerungen und ermöglicht die Ausführung präziser, synchronisierter und wiederholbarer Bewegungen, wodurch die Leistung, die Prozessqualität und die Effizienz des Systems optimiert werden.

Elektrische Aktuatoren

Electrische Aktoren

Gesamtheit von Geräten, die elektrische Energie in Bewegung oder mechanische Aktion innerhalb eines automatisierten Prozesses umwandeln. Sie umfasst Komponenten wie elektrische Zylinder, Linearantriebe oder geregelte Motoren, die präzise und kontrollierte Bewegungen ermöglichen und so die Automatisierung von Aufgaben sowie die Effizienz, Flexibilität und Zuverlässigkeit des Systems verbessern.

Energieeffizienz

Energieeffizienz

Die Fähigkeit eines Systems, die für die Durchführung eines Prozesses benötigte Energie zu optimieren, indem Verluste minimiert und der Verbrauch reduziert werden, ohne Leistung, Qualität oder Sicherheit zu beeinträchtigen. Sie basiert auf der Anwendung von Technologien und Steuerungsstrategien, die es ermöglichen, den Energieeinsatz an den tatsächlichen Bedarf des Prozesses anzupassen, und trägt dazu bei, die Nachhaltigkeit zu verbessern, Betriebskosten zu senken und die Wettbewerbsfähigkeit der Industrie zu steigern.

Sicherheit

Sicherheit

Diese Technologien dienen nicht nur der Unfallverhütung und dem Schutz der Arbeitnehmer, sondern auch der Optimierung der Produktionsprozesse und der Verringerung von Ausfallzeiten und Kosten im Zusammenhang mit Zwischenfällen. Der Schutz von Maschinen und die Einrichtung von Schutzvorrichtungen und physischen Barrieren sind unerlässlich geworden.

Intelligente Geräte

Intellligente Geräte

Gesamtheit intelligenter Feldgeräte auf Basis der IO-Link-Kommunikation, die für den bidirektionalen Datenaustausch mit Steuerungssystemen innerhalb eines automatisierten Prozesses entwickelt wurden. Sie ermöglichen die Parametrierung, Überwachung und Diagnose von Sensoren und Aktoren in Echtzeit und fördern die Integration, Flexibilität sowie die erweiterte Wartung in industriellen Umgebungen.

Kollaborative Roboter

Kollaborative Roboter

Gesamtheit von Industrierobotern, die für die sichere und direkte Zusammenarbeit mit Menschen in einem gemeinsamen Arbeitsbereich entwickelt wurden. Sie integrieren fortschrittliche Steuerungssysteme, Sensoren und Sicherheitsfunktionen, die eine flexible, präzise und kollaborative Ausführung von Aufgaben ermöglichen und dabei Produktivität, Ergonomie und Sicherheit in automatisierten Prozessen verbessern.

Industriekommunikation

Industrielle Kommunikation

Industrielle Kommunikation bezeichnet ein Datenübertragungssystem, das die Kommunikation zwischen Feldgeräten wie Sensoren, Aktoren und Steuerungen sowie Überwachungs- und Kontrollsystemen in der Industrie ermöglicht.

MMS

MMS

Der Bereich, in dem die Interaktion zwischen Mensch und Maschine stattfindet. Das Ziel dieser Interaktion ist es, eine effektive Bedienung und Steuerung der Maschine durch den Menschen zu ermöglichen, während die Maschine gleichzeitig Informationen zurückmeldet, die den Entscheidungsprozess des Bedieners unterstützen.

Dezentrale I/O

Dezentralisierte Ein-/Ausgäng

Eine verteilte E/A ist eine Systemarchitektur, bei der Eingangs-/Ausgangsmodule in der Nähe verschiedener Feldgeräte verteilt und über ein Netzwerk mit einer zentralen Steuerung (z. B. einer SPS oder einem DCS) verbunden werden. Im Gegensatz zu herkömmlichen zentralen E/A-Systemen verteilen verteilte E/A-Systeme die E/A-Funktionen auf mehrere Knotenpunkte und führen die Datenübertragung und Steuerung über industrielles Ethernet, Feldbusse oder drahtlose Kommunikation durch.

Industriemanagementsystem

Industrielles Management-System

Gesamtheit von Systemen und Werkzeugen zur Planung, Überwachung und Optimierung von Prozessen und Ressourcen in einer industriellen Umgebung. Sie integriert Steuerungs-, Informations- und Kommunikationstechnologien, die das Management von Produktion, Wartung, Qualität und betrieblicher Effizienz ermöglichen und so die Entscheidungsfindung sowie die kontinuierliche Verbesserung in automatisierten Systemen unterstützen.

Schaltschrank

Schalttafeln

Gesamtheit von elektrischen Systemen und Komponenten, die in einem Schaltschrank oder Gehäuse angeordnet sind und der Verteilung, dem Schutz und der Steuerung elektrischer Energie innerhalb eines automatisierten Prozesses dienen. Sie umfasst Elemente wie Schalter, Schutzgeräte, Schütze, Relais, Klemmen und Steuergeräte, die einen sicheren und effizienten Betrieb von Maschinen und industriellen Anlagen ermöglichen.

Identifikationssysteme

Identifikations-Systeme

Die industrielle Kennzeichnung ist der Prozess, bei dem jedem Gerät, Produkt, Artikel oder System innerhalb eines Unternehmens eine eindeutige Kennung zugewiesen wird. Industrieetiketten und andere Artikel wie Karten oder Schilder bieten eine schnelle und zuverlässige Lösung für die Kennzeichnung von Geräten und Anlagen. Es handelt sich um Systeme wie RFID, BCR, NFC und QR.

Speicherprogrammierbare Steuerungen

Industrieregler

Die SPS-Technologie (speicherprogrammierbare Steuerung) bezieht sich auf den Einsatz programmierbarer, industrieller Elektronikgeräte zur Automatisierung und Steuerung von Prozessen und Maschinen. Diese führen logische, sequenzielle und zeitgesteuerte Anweisungen auf der Grundlage von Sensoreingaben aus und erzeugen zuverlässig Steuerungsausgänge in industriellen Umgebungen.

MQTT

MQTT

Leichtgewichtiges Kommunikationsprotokoll auf Basis des Publish/Subscribe-Modells, das für den effizienten Datenaustausch zwischen Geräten und Systemen entwickelt wurde. Es ermöglicht die Echtzeitübertragung von Informationen zwischen Anlagen, Sensoren und Steuerungsplattformen, selbst in Netzwerken mit begrenzter Bandbreite, und erleichtert die Systemintegration, die industrielle IoT-Konnektivität sowie die Fernüberwachung von Prozessen.

Augmented Reality

Augmented Reality

Eine Gruppe von Technologien, die es ermöglichen, die reale Welt mit digital überlagerten Informationen zu betrachten. Auf diese Weise werden physisch greifbare Elemente mit virtuellen Elementen kombiniert, wodurch eine Augmented-Reality-Szene in Echtzeit entsteht.

Vakuum

Vakuum-Technik

Gesamtheit von Systemen und Techniken, die Vakuum als Mittel zum Handhaben, Halten und Transportieren von Objekten innerhalb eines automatisierten Prozesses nutzen. Sie umfasst Komponenten wie Vakuumerzeuger, Sauggreifer, Ventile und Sensoren, die sichere, präzise und effiziente Handhabungsvorgänge ermöglichen, insbesondere in Pick-and-Place-, Verpackungs- und Materialhandhabungsanwendungen, und dabei die Produktivität und Prozesszuverlässigkeit verbessern.

Webservices

Webdienste

Ein Webdienst ist eine Technologie, die eine Reihe von Protokollen und Standards für den Datenaustausch zwischen Anwendungen verwendet. Verschiedene, in unterschiedlichen Programmiersprachen entwickelte Softwareanwendungen, die auf beliebigen Plattformen laufen, können Webdienste nutzen, um Daten über Computernetzwerke wie das Internet auszutauschen.

Autonomer mobiler Roboter

AMR

Gesamtheit autonomer mobiler Roboter, die dafür ausgelegt sind, sich zu bewegen und Transport- sowie Logistikaufgaben innerhalb einer automatisierten Umgebung ohne feste Infrastruktur auszuführen. Sie integrieren Sensoren sowie Navigations- und Steuerungssysteme, die eine sichere Bewegung, Anpassung an die Umgebung und Zusammenarbeit mit anderen Systemen ermöglichen und dabei Effizienz, Flexibilität und Produktivität in industriellen Prozessen verbessern.

Management-Software M&I-MES

Ermöglicht dem Benutzer das System M&I-400 zu steuern und zu managen, indem alle Prozessdaten gespeichert und überwacht werden. Die Software ist in vier Blöcke gegliedert: Management, Beförderung, Überwachung und Verwaltung.

Stationen

M&I-400 besteht aus bis zu 11 unabhängigen Stationen mit integrierter Steuerung.
Über die verschiedenen Verarbeitungsstationen erfolgt die Produktion, die Verpackung und der Versand verschiedener Produkttypen werden durchgeführt. Alles wird über ein MES-System verwaltet.
Jede der Stationen des M&I-400-Systems führt einen Teil des Prozesses durch.
Station M&I-401 des M&I-400 Trainingssystems

 SMC AR Viewer - Augmented-Reality von M&I-400

Augmented-Reality-Software (AR-Software) dient dazu, Informationen aus einem physischen System, mit dem sie verbunden, zu visualisieren. Außerdem ermöglicht sie eine Interaktion in Echtzeit, indem sie Elemente der realen und virtuellen Welt kombiniert. Die Operabilität dieser Softwareanwendung basiert auf der Implementierung von strategisch platzierten Markern an den einzelnen Hardware-Stationen, die den Benutzern als Links zu zusätzlichen Informationen bereitstehen. Diese Technologie ist in allen Stationen des M&I-400-Systems enthalten.
Tablet mit der Augmented-Reality-Anwendung SMC AR Viewer auf dem M&I-400 System

Konzeptioneller Aufbau

Im didaktischen System M&I-400 können zwei Arbeitsbereiche unterschieden werden: der Montagebereich und der Logistikbereich.
- **MONTAGE**: Der Montageprozess besteht aus 9 aufeinanderfolgenden Stationen. Dabei wird der Container sowie die unterschiedlichen Füllstoffe intelligent oder grundlegend beschickt. Darüber hinaus wird das Verschließen, die Qualitätsprüfung und die Lagerung des Produkts durchgeführt.
- **LOGISTIK**: Der Logistikblock besteht aus 2 Stationen, ebenfalls aufeinanderfolgend; der Packstation und der Versandstation. In diesem Teil des Prozesses können die Produkte in Sekundärverpackungen verpackt und über die verschiedenen verfügbaren Rampen versandt werden.
Infografik zur Systemverteilung des M&I-400 mit Montage- und Logistikstationen
Stationssymbole des M&I-400, die mögliche Startstationen anzeigen

Mögliche ANFANGSSTATIONEN

EINE EINZIGE Station mit WiFi AP & Server muss in ein M&I-400-System aufgenommen werden. Es wird empfohlen, dass es sich dabei um die erste Station in der Konfiguration handelt.
Stationssymbole des M&I-400, die mögliche Endstationen anzeigen

Mögliche ENDSTATIONEN

Es wird empfohlen, eine dieser Stationen als Endpunkt der Konfiguration zu wählen.
Symbol der Station M&I-407 des M&I-400 Trainingssystems

Unabhängige Station

Die Station M&I-407 ist eine unabhängige Station: Sie verfügt nicht über ein Fördersystem und der Transfer erfolgt manuell. Sie benötigt jedoch die Station M&I-406 für ihren Betrieb.
HMI-Symbol des M&I-400 Trainingssystems

Kombination von HMI-SPS-Modellen

Es ist nicht möglich, HMI Standard mit PLC Siemens S7-1500 und HMI Advanced mit PLC Siemens S7-1200 zu kombinieren.

Optionales

M&I-400 verfügt über eine Reihe optionalen Zubehörs.

Hergestelltes Produkt

Das didaktische System M&I-400 ermöglicht die Durchführung von mehreren Produktkonfigurationen:
- (1) Art des Inhalts: intelligent (iProduct) oder grundlegend.
- (2) Konfiguration des intelligenten Inhalts: Definition der Farbe (6 verfügbare Optionen).
- (3) Konfiguration des grundlegenden Inhalts: Anzahl der einzuschließenden Füllstoffe (keine, 1 oder 2 Höhen).
- (4) Farbe des Deckels: weiß, blau, schwarz oder ohne Deckel.
- (5) Sekundärverpackung: Möglichkeit, das Produkt in einer Schachtel zu verpacken.
Produktvarianten, die mit dem M&I-400 Trainingssystem hergestellt werden

Produktkonfigurator

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