Automatisierungstechnik mit SPS-Steuerung und Ned2 Roboter praxisnah vermitteln

In der Automatisierungstechnik mit dem Ned2-Roboter geht es nicht nur darum, Studierenden die Programmierung einer speicherprogrammierbaren Steuerung, kurz SPS, beizubringen. Sie müssen auch verstehen, wie eine SPS mehrere Komponenten einer automatisierten Produktionslinie steuert, koordiniert und synchronisiert.

 

Dazu gehören Roboter, Förderbänder, Sensoren, Aktoren und E/A-Schnittstellen. In der industriellen Praxis arbeiten diese Komponenten nämlich nie isoliert. Vielmehr interagieren sie als Teil eines vollständigen Automatisierungssystems.

 

Warum Automatisierungstechnik mit dem Ned2-Roboter lehren?

Studierende können industrielle Automatisierung nicht allein durch Theorie beherrschen. Schaltpläne, SPS-Programmierumgebungen und Simulationen sind zwar hilfreich. Jedoch ersetzen sie nicht die Beobachtung eines physischen Systems in Bewegung.

 

Studierende müssen sehen, wie ein Ereignis das nächste auslöst. Ein Sensor erkennt ein Werkstück. Das Förderband stoppt. Die SPS prüft eine Bedingung. Der Roboter erhält einen Befehl. Anschließend startet der Zyklus erneut.

 

Der Einsatz des Ned2-Roboters und des im Automation Pack enthaltenen Zubehörs macht diese Interaktionen sichtbar. Dadurch verstehen Studierende die Rolle von Eingängen, Ausgängen, Maschinenzuständen, Zeitgliedern und Übergängen besser.

 

Dieser praxisorientierte Ansatz gibt der SPS-Programmierung eine konkrete Bedeutung. Eine Variable ist nicht mehr nur ein abstrakter Wert. Vielmehr wird sie zu einem Signal, das eine reale Aktion an einer realen Anlage auslöst.

 

Physische Automatisierungslabore helfen Studierenden außerdem dabei, aus Fehlern zu lernen. Warum startet der Zyklus nicht? Warum wartet der Roboter auf ein Signal? Oder warum bleibt das Förderband stehen?

 

Solche Probleme an einem greifbaren System zu beobachten, zu verstehen und zu beheben, ist deutlich wirksamer als das Arbeiten mit einer rein digitalen Simulation.

 

Mit dem Automation Pack können Lehrkräfte zudem ein modulares Ökosystem aufbauen, das sich einfach mit ihrer bestehenden Ausstattung verbinden lässt. So entstehen schrittweise Laborübungen, von einfachen Sequenzen bis hin zu fortgeschrittenen Szenarien mit Sensoren, Bedingungen und Drittgeräten.

 

Das Automation Pack umfasst den 6-Achs-Roboter Ned2, den 5V/24V I/O Adapter, das Förderband sowie dessen neues E/A-Modul.

 

Welche Rolle spielt eine SPS in einem automatisierten System?

Eine speicherprogrammierbare Steuerung, kurz SPS, spielt eine zentrale Rolle in einer Automatisierungszelle. Sie übernimmt die Funktion des Steuerungssystems. Dazu empfängt sie Informationen, verarbeitet diese und sendet anschließend Befehle an die angeschlossenen Geräte.

 

Ein Beispiel: Ein Sensor erkennt ein Werkstück auf einer Linie. Die SPS liest dieses Eingangssignal. Danach stoppt sie das Förderband, startet den Roboter und gibt den Materialfluss wieder frei, sobald die Aufgabe abgeschlossen ist.

 

Diese Logik entspricht der gängigen industriellen Praxis. In einer automatisierten Linie trifft der Roboter in der Regel keine eigenständigen Entscheidungen. Stattdessen führt er zur richtigen Zeit eine Aktion aus, basierend auf den Befehlen der Steuerung.

 

Das ist ein wichtiger didaktischer Punkt. In der isolierten Robotik programmieren Studierende den Roboterarm häufig so, als würde er seine gesamte Umgebung steuern. In der Automatisierungstechnik lernen sie jedoch eine andere Logik. Der Roboter wird zu einer Komponente innerhalb einer größeren Architektur.

 

Das Automation Pack hilft Studierenden, diesen Perspektivwechsel zu verstehen. Die SPS wird zum zentralen Steuerungssystem. Sie koordiniert Roboter, Förderband, Sensoren und Aktoren.

 

Studierende lernen dadurch, in industriellen Zyklen zu denken. Sie definieren Startbedingungen, Aktionen, Rückmeldesignale, Wartezustände und Endbedingungen.

 

Dieser realistische Ansatz bereitet sie auf Berufe in der industriellen Automatisierung, Instandhaltung, Industrierobotik und Systemintegration vor. Zudem passt er zu den Anforderungen moderner Industrie-4.0-Umgebungen.

 

Einen Roboter mit einer SPS verbinden

Die Verbindung eines Lernroboters mit einer industriellen SPS stellt häufig eine technische Herausforderung dar. Denn die elektrischen Signalpegel sind nicht immer kompatibel.

 

Kompakte Roboter arbeiten oft mit 5V-Signalen. Industrielle SPS-Systeme, Sensoren und Produktionsanlagen nutzen hingegen meist 24V-Signale. Eine direkte Verbindung kann daher unmöglich, instabil oder sogar riskant sein.

 

Das Automation Pack bietet Lehrkräften eine praktische Lösung für diese Herausforderung. Dank des enthaltenen I/O Adapters kann der Ned2-Roboter mit einer industriellen 24V-Umgebung kommunizieren.

 

Diese Schnittstelle vermeidet unnötige Relais, Zwischenkarten und Sonderverdrahtungen. Dadurch wird die Inbetriebnahme vereinfacht und die Hardware besser geschützt.

 

Studierende können sich somit auf das Wesentliche konzentrieren: die SPS programmieren, Variablen verwalten und Automatisierungszyklen synchronisieren.

 

Die Kommunikation zwischen Roboter und SPS ermöglicht viele praxisnahe Laborszenarien:

 

• Start eines Roboterzyklus über eine SPS,
• Synchronisierung eines Roboters mit einem Förderband,
• Nutzung eines 24V-Sensors zur Positionsvalidierung,
• Verwaltung von Zyklusstart, Reset und Zyklusende,
• Steuerung eines vollständigen automatisierten Ablaufs.

 

Diese Übungen fördern eine Schlüsselkompetenz: das Verständnis dafür, wie Geräte innerhalb einer industriellen Automatisierungsarchitektur miteinander kommunizieren.

 

Warum das E/A-Modul des Förderbands wichtig ist

Das E/A-Modul des Förderbands verbindet das Förderband direkt mit der Steuerungslogik der SPS.

 

In diesem Aufbau ist das Förderband nicht länger nur ein Zubehörteil des Ned2-Roboters. Stattdessen wird es zu einer steuerbaren Komponente der Automatisierungszelle. Die SPS kann es starten, stoppen oder sein Verhalten mit dem Roboter koordinieren.

 

Diese Funktion ist wesentlich, um das Thema Materialfluss zu vermitteln. In einer automatisierten Linie muss ein Werkstück zur richtigen Zeit am richtigen Ort ankommen. Der Roboter kann nur dann arbeiten, wenn Förderband, Sensoren und SPS korrekt synchronisiert sind.

 

Das E/A-Modul hilft Lehrkräften außerdem dabei, realistische Szenarien rund um mehrere zentrale Konzepte aufzubauen:

 

• Anwesenheitserkennung,
• Aktorsteuerung,
• automatisierte Sequenzen,
• Zeitsteuerung,
• Synchronisierung von Roboter und Förderband,
• Verwaltung von Maschinenzuständen.

 

Studierende verstehen dadurch, dass ein automatisiertes System auf permanenter Koordination beruht. Diese Logik steht im Mittelpunkt der industriellen Automatisierung mit SPS-Steuerung.

 

Die wichtigsten Stärken des Automation Pack

Das Automation Pack schließt die Lücke zwischen theoretischem Unterricht und industrieller Praxis.

 

Es kombiniert das Discovery Bundle, das den Ned2-Roboter, ein Förderband, ein Vision Kit und mehrere Greifer enthält, mit dem I/O Adapter, dem E/A-Modul für das Förderband, SPS-Interfacing-Guides über NiryoAcademy sowie einem Einführungskurs in die Robotik.

 

Die erste Stärke liegt im didaktischen Lernaufbau. Studierende entdecken zunächst die Robotik mit Ned2, einschließlich Programmierung und Roboterbewegungen. Sobald sie diese Grundlagen beherrschen, können sie zu fortgeschritteneren Szenarien übergehen und den Roboter in einen SPS-gesteuerten Ablauf integrieren.

 

Die zweite Stärke ist die 5V/24V-Schnittstelle. Das Pack löst ein häufiges Problem in Lehrlaboren: kompakte Roboter mit industrieller Ausrüstung zu verbinden.

 

Die dritte Stärke ist die Modularität. Viele Schulen, Hochschulen, Berufsschulen und Ausbildungszentren verfügen bereits über SPS-Systeme, Sensoren und 24V-Komponenten. Das Automation Pack lässt sich daher nahtlos in bestehende Unterrichts- und Ausbildungsumgebungen integrieren.

 

Aus diesem Grund enthält das Automation Pack keine SPS. So vermeiden Bildungseinrichtungen den Kauf redundanter Ausstattung. Gleichzeitig können Lehrkräfte weiterhin mit den SPS-Marken und Lernumgebungen arbeiten, die sie bereits kennen.

 

Die vierte Stärke ist die einfache Inbetriebnahme. Das Automation Pack standardisiert die Anschlüsse und reduziert Risiken durch komplexe Verdrahtung. Dadurch können sich Studierende schneller auf die zentralen Kompetenzen der Automatisierungstechnik konzentrieren.

 

Schließlich macht auch der attraktive Preis das Automation Pack für Bildungseinrichtungen besonders zugänglich. Durch die Konzentration auf wesentliche Komponenten bietet NIRYO das Automation Pack für 7.150 € zzgl. MwSt. an. Das entspricht einem Preisvorteil von 14,81 % gegenüber dem Einzelkauf der Komponenten.

 

Was lernen Studierende mit dem Automation Pack?

Das Automation Pack hilft Studierenden, Kompetenzen zu entwickeln, die direkt mit industriellen Berufsfeldern verbunden sind.

 

Mit den Komponenten des Discovery Bundle lernen Studierende zunächst, die Bausteine eines automatisierten Systems zu identifizieren. Sie verstehen die Rolle von Roboter, Förderband, Sensoren, SPS und E/A-Schnittstellen.

 

Mithilfe der bereitgestellten Tutorials lernen sie anschließend, eine Steuerungslogik zu programmieren. Die SPS wird zum Entscheidungszentrum. Studierende müssen ihr Programm strukturieren, Auslösebedingungen definieren und jeden Schritt des Zyklus organisieren.

 

Zudem arbeiten sie an der Synchronisierung, einer zentralen Kompetenz in der Automatisierungstechnik. Sie lernen, dass es nicht ausreicht, den Roboter korrekt zu programmieren. Seine Aktionen müssen auch mit dem Förderband und den Sensoren abgestimmt sein.

 

Darüber hinaus können Studierende mit dem Pack Fehlersuche und Diagnose trainieren. Sie müssen verstehen, warum eine Sequenz nicht startet, warum ein Ausgang nicht aktiviert wird oder warum eine Bedingung falsch bleibt.

 

Das ist besonders wichtig für die Ausbildung im Bereich industrielle Instandhaltung. Es entwickelt eine klare Methode: beobachten, testen, Fehler eingrenzen und korrigieren.

 

Studierende gewinnen dadurch ein realistischeres Verständnis von Robotik. Sie sehen einen Roboterarm nicht mehr nur als Werkzeug für Bewegungen. Vielmehr verstehen sie ihn als Komponente, die in ein vollständiges, steuerbares und wartbares System integriert wird.

 

So können Lehrkräfte die Übungen an das Niveau und Lerntempo jeder Gruppe anpassen. Einsteiger arbeiten mit einfachen Zyklen. Fortgeschrittene Studierende integrieren Sensoren, Maschinenzustände, absichtlich eingebaute Fehler oder Szenarien mit mehreren Geräten.

 

Welche Bildungsgänge profitieren vom Automation Pack?

Das Automation Pack unterstützt technische, industrielle und berufsorientierte Bildungsgänge bei der praxisnahen Vermittlung industrieller Automatisierung.

 

Es eignet sich besonders für Studiengänge und Ausbildungsgänge in Robotik, Mechatronik, Elektrotechnik, industrieller Instandhaltung, Fertigungstechnik, Automatisierungstechnik und industrieller Systemtechnik.

 

Es kann praxisorientierte Laborübungen an Berufsschulen, Technikerschulen, Fachhochschulen, Hochschulen, Ingenieurschulen und Universitäten unterstützen.

 

Darüber hinaus ist das Pack auch für Ausbildungszentren, überbetriebliche Bildungsstätten und duale Ausbildungsprogramme relevant. Dadurch können Lehrkräfte werkstattnahe Situationen nachbilden und gleichzeitig eine für Unterrichts- und Laborumgebungen geeignete Lösung nutzen.

 

Berufliche Schulen und technische Bildungsgänge können es verwenden, um progressive Laborübungen aufzubauen. Lehrkräfte beginnen mit einem einfachen Szenario und erweitern die Zelle anschließend, sobald die Studierenden Fortschritte machen.

 

Zusätzlich stellt NIRYO Bildungsressourcen für unterschiedliche Unterrichtsniveaus bereit. Einige Lernpfade umfassen mehrere Dutzend Stunden Inhalte. Diese Ressourcen sind über die Online-Plattform NiryoAcademy verfügbar.

 

FAQ

Enthält das Automation Pack eine SPS?

Nein. Das Pack enthält keine speicherprogrammierbare Steuerung. Diese Entscheidung ermöglicht es Bildungseinrichtungen, ihre vorhandenen SPS-Systeme zu nutzen und den Kauf bereits verfügbarer Ausstattung zu vermeiden.

 

Kann ich 24V-Industriesensoren an das Automation Pack anschließen?

Ja. Das Pack ermöglicht den Anschluss von 24V-Sensoren oder Drittmaschinen über den I/O Adapter und das E/A-Modul des Förderbands.

 

Worin liegt der Unterschied zwischen dem Automation Pack und dem Integration Pack?

Das Integration Pack konzentriert sich auf die Integration eines Ned3 Pro in eine pädagogische Produktionslinie. Es enthält den I/O Adapter und die Player One HMI-Box.

 

Das Automation Pack legt den Schwerpunkt stärker auf das Erlernen der SPS-Steuerung mit dem Ned2-Roboter, dem Förderband und den E/A-Schnittstellen.

 

Ist das Pack für Einsteiger geeignet?

Ja. Das Automation Pack enthält das Discovery Bundle und einen Einführungskurs in die Robotik. Dadurch bauen Studierende zunächst eine solide Grundlage auf, bevor sie zu Szenarien der industriellen Automatisierung übergehen.

 

Welche Anwendungsfälle der industriellen Automatisierung lassen sich mit dem Automation Pack erstellen?

Geeignete Anwendungsfälle sind die Synchronisierung von Roboter und Förderband, SPS-gesteuerte Roboterzyklen, die Integration von 24V-Sensoren, die Verwaltung automatisierter Sequenzen und grundlegende Übungen zur Fehlersuche.