Nach Fertigstellung eines SPS-Programms muss dieses möglichst genau auf logische Fehler geprüft werden. Normalerweise gibt es einen Testlauf am realen Modell, zum Beispiel an einem Schlitten, einer Hubeinrichtung oder Rutsche. Ähnliche Modelle entwirft die IHK jedes Jahr für ihre Prüfungen. Für die Auszubildenen heißt das aber: Sie können ihr SPS-Programm erst dann testen, wenn das Modell für die Prüfung fertig aufgebaut ist, also zu einem relativ späten Zeitpunkt der Prüfungsvorbereitung. Oft funktioniert das Programm dann nicht auf Anhieb. Schlimmstenfalls kann bei einem Fehler sogar das Modell beschädigt werden, weil beispielsweise ein Endschalter nicht richtig programmiert wurde. Um solche Szenarien zu vermeiden, hat die MHJ Software den PLC-Lab 3D Player entwickelt.

Effektive Prüfungsvorbereitung

Die Simulationsplattform enthält aktuelle IHK-Prüfungsmodelle für Mechatroniker/innen (Teil 1 und Teil 2) sowie Elektroniker/innen für Automatisierungstechnik (Teil 2). Diese Modelle werden im Einklang mit den Prüfungsterminen kontinuierlich aktualisiert. Dadurch stehen sowohl die neuesten 3D-Modelle für die unmittelbare Prüfungsvorbereitung als auch ältere Versionen für Übungszwecke zur Verfügung. Die Auszubildenden können sich umfassend und zielgerichtet auf die Abschlussprüfungen vorbereiten. Egal ob es darum geht, ältere Prüfungsmodelle zu programmieren oder das SPS-Programm für die anstehende Prüfung zu kontrollieren. Die Möglichkeit zur Vorab-Überprüfung der Funktionalität stellt sicher, dass die Auszubildenden bereits vor dem Eintreffen der realen Prüfungsmodelle optimal auf die Anforderungen vorbereitet sind. Dies fördert nicht nur das Vertrauen in die eigenen Fähigkeiten, sondern trägt auch zu einer höheren Erfolgsquote bei den Prüfungen bei.

Neben den spezifischen IHK-Prüfungsmodellen bietet der PLC-Lab 3D Player eine breite Palette weiterer mechatronischer Modelle, die in ihrer Komplexität variieren. Ein Beispiel hierfür ist ein Raumportal, das dazu verwendet werden kann, Metallwürfel zu platzieren und verschiedene Muster zu „zeichnen“, angefangen von einer einfachen Wand bis hin zu einem vollständigen Kreis.  

Wie bei einem realen Objekt können die Modelle aus allen Perspektiven betrachtet und vergrößert werden, um auch feinste Details zu erkennen. Besonders bedeutsam ist dabei die Möglichkeit, die Anzahl, Lage und Beschriftungen der Sensoren und Aktoren zu inspizieren. Die Beschriftungen können je nach Bedarf ein- und ausgeblendet werden, was eine klare und präzise Analyse der Funktionen und Interaktionen innerhalb des Systems erleichtert.

Unterstützung bei der Fehlersuche

Ein neu entwickeltes SPS-Programm funktioniert meist nicht auf Anhieb wie beabsichtigt. Wenn das 3D-Modell im PLC-Lab 3D Player nicht wie erwartet reagiert, ist es ratsam, zunächst die Ein- und Ausgänge genau zu prüfen. Oftmals liegt das Problem in einer fehlenden oder fehlerhaften Bedingung, die den nächsten Schritt in der Schrittkette aktivieren sollte. Über das Tags-Fenster können Benutzer alle Eingänge und Ausgänge beobachten. Falls erforderlich, lässt sich ein Eingang oder Ausgang auf einen festen Wert setzen, ein Vorgang, der als „Forcen“ bekannt ist. Diese Möglichkeit zur Kontrolle und Manipulation der Variablen erleichtert die Fehlersuche erheblich und hilft dabei, Fehler im SPS-Programm schnell zu identifizieren und zu beheben.

Darüber hinaus gibt es zahlreiche weitere nützliche Funktionen. So kann für jedes mechatronische Modell eine passende Variablenliste exportiert werden. Das erleichtert den Einstieg und ermöglicht es, sich ohne Umwege auf das Programmieren zu konzentrieren. Auch die Autopilot-Funktion kann vor allem am Anfang der Vorbereitung hilfreich sein. Sie simuliert die Bewegungen und Arbeitsabläufe des Modells, als wäre die zugehörige SPS-Programmierung bereits vorhanden. Dadurch können Nutzer das Verhalten des Systems unter vorgegebenen Bedingungen analysieren, ohne selbst ein Steuerungsprogramm schreiben zu müssen. Diese Funktion kann besonders nützlich sein, um die Funktionsweise eines Modells schnell zu verstehen, oder als Referenz bei der Entwicklung des eigenen Programms. Textuell ist die Funktion des 3D-Modells im Dokumentationsmodul beschrieben. Es ist damit die ideale Ergänzung zur Autopilot-Funktion und erleichtert mit seiner klaren Strukturierung und Darstellung der Aufgabenstellung den Lernenden das Verständnis der zu bewältigenden Aufgabe.

Vielseitige Nutzungsmöglichkeiten

Nicht nur Auszubildende, die sich auf IHK-Prüfungen vorbereiten möchten, profitieren von frühzeitig bereitgestellten 3D-Modellen sowie von älteren mechatronischen Prüfungsmodellen für zusätzliche Übungsmöglichkeiten. Für Bildungseinrichtungen und Ausbildungsabteilungen in Unternehmen bietet die Simulationsplattform die Möglichkeit, Lernende und Studierende mit hochwertigen Aufgaben zu versorgen. Einzelpersonen, die sich selbstständig in einer SPS-Programmiersprache weiterbilden möchten, finden mit PLC-Lab 3D Player ebenfalls einen praxisnahen und herausfordernden „Playground“. Unterstützt wird eine breite Palette gängiger SPS-Systeme: angefangen von den Siemenssteuerungen S7-300/400/1200/1500/LOGO! mit den Programmiersystemen Simatic Manager und TIA-Portal und deren verschiedenen PLCSIM-Varianten. Des Weiteren Steuerungen, die auf CODESYS V3 basieren oder OPC/UA unterstützen, sowie Allen-Bradley-Steuerungen.

Die Sammlungen „Edition 1“ und „Edition 2“, die es passend zur Simulationsplattform gibt, beinhalten verschiedene mechatronische Modelle. In „Edition 1“ sind Modelle mit diversen Schwierigkeitsstufen und alle IHK-Prüfungsmodelle enthalten. „Edition 2“ enthält mechatronische Modelle der Firma Köster Systemtechnik, basierend auf realen CAD-Daten. Beide können getrennt voneinander erworben werden. Eine kostenlose Demoversion gibt es unten auf der Seite: www.MechatronicSimulationWall.com . Die Demoversion läuft auf allen PCs mit „64 Bit“ Windows 7/10/11 und einer nicht zu alten Grafikkarte.

Industrie 4.0 für Auszubildende

Auch im Hinblick auf Industrie 4.0 lässt sich von Simulationsmodellen profitieren. Mit der Mechatronic Simulation Wall hat die MHJ-Sofware diesen Schritt bereits in Angriff genommen. Sie ist ein Spiegelbild realer mechatronischer Systeme und kann bis zu vier unterschiedliche Stationen umfassen, z.B. Magazin, Bearbeitung, Sortierung und Lagerung. Jede dieser Stationen wird durch eine separate SPS gesteuert. Diese Konfiguration bietet dann die Möglichkeit, jede Station individuell zu programmieren oder, alternativ, das gesamte System in Betrieb zu nehmen. Das ermöglicht vielfältige Lernszenarien mit unterschiedlicher Komplexität.

Autoren:

Ellen-Christine Reiff,Redaktionsbüro Stutensee 
Alex Homburg, Redaktionsbüro Stutensee