Course: Cyber-physische Systeme und Industrie 4.0

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Lernfeld 7: Cyberphysische Systeme ergänzen
2. Ausbildungsjahr - Zeitrichtwert: 80 Stunden

Rahmenlehrplan

Handreichungen

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- Select activity Rahmenlehrplan für Fachinformatiker- und SystemelektronikerInnen
  
  Rahmenlehrplan für Fachinformatiker- und SystemelektronikerInnen Page
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  Didaktische Vorüberlegungen Page
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  Danksagung Page
Select section Cyberphysische Systeme und Industrie 4.0

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Cyberphysische Systeme und Industrie 4.0
- Select activity Was ist ein cyber-physisches System?
  
  Was ist ein cyber-physisches System? Page
- Select activity Anwendungsbereiche und -beispiele von CPS
  
  Anwendungsbereiche und -beispiele von CPS Assignment
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  Lösung: Anwendungsbereiche von CPS Page
- Select activity CPS und Industrie 4.0
  
  CPS und Industrie 4.0 Page
- Select activity Was sind Speicherprogrammierbare Steuerungen?
  
  Was sind Speicherprogrammierbare Steuerungen? Assignment
- Select activity Lösung: Speicherprogrammierbare Steuerungen
  
  Lösung: Speicherprogrammierbare Steuerungen Page
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  Was sind Mikrocontroller? Assignment
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  Lösung: Mikrocontroller Page
Select section Steuerungstechnik

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Steuerungstechnik
- Select activity Logische Grundschaltungen
  
  Logische Grundschaltungen Page
- Select activity Aufg.: NAND als Schützschaltung
  
  Aufg.: NAND als Schützschaltung Assignment
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  Lösung: NAND als Schützschaltung Page
- Select activity Aufg.: Selbsthaltung
  
  Aufg.: Selbsthaltung Assignment
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  Lösung: Selbsthaltung Page
Select section Speicherprogrammierbare Steuerungen

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Speicherprogrammierbare Steuerungen
Im Gegensatz zur sogenannten Verbindungsprogrammierte Steuerung (VPS) werden heute häufig Speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) verwendet, um den Verdrahtungsaufwand zu verringern und gleichzeitig flexibler auf neu Anforderungen reagieren zu können. In diesem Kurs kommt hierfür professionelle Automatisierungstechnik der Firma Siemens zum Einsatz.
- Select activity SIMATIC S7-1200
  
  SIMATIC S7-1200 Page
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  TIA Portal Page
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  Automation Licence Manager Page
- Select activity Aufg.: Inbetriebnahme der SPS
  
  Aufg.: Inbetriebnahme der SPS Assignment
- Select activity Lösung: Inbetriebnahme der SPS
  
  Lösung: Inbetriebnahme der SPS Page
- Select activity Firmware Update
  
  Firmware Update Page
Select section Programmierung der S7-1200

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Programmierung der S7-1200
Zunächst soll als Grundlage für alle weiteren Arbeiten ein Projekt "Motorsteuerung mit Selbsthaltung" im TIA Portal (hier Version 16) für alle weiteren Schritte erstellt und programmiert werden.
- Select activity Motor-Schütz mit Selbsthaltung
  
  Motor-Schütz mit Selbsthaltung Page
- Select activity Projekt im TIA Portal anlegen
  
  Projekt im TIA Portal anlegen Page
- Select activity SPS dem Projekt hinzufügen
  
  SPS dem Projekt hinzufügen Page
- Select activity Motorsteuerung mit Selbsthaltung programmieren
  
  Motorsteuerung mit Selbsthaltung programmieren Page
- Select activity Aufg.: Testen der Schaltung
  
  Aufg.: Testen der Schaltung Assignment
- Select activity Lösung: Testen der Schaltung
  
  Lösung: Testen der Schaltung Page
Select section 1. Klausur

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1. Klausur

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Select section Fernsteuerung des SPS-Programms

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Fernsteuerung des SPS-Programms
In allen hier gezeigten Programmbeispielen wird auf Sicherheit wertgelegt. Es gibt immer eine Authentifizierung durch einen Anmeldevorgang und die Kommunikation wird zusätzlich verschlüsselt.
(Auch wenn hierdurch die Programmbeispiele komplizierter werden, soll niemand in Versuchung geführt, es später mal eben ohne Authentifizierung und Verschlüsselung zu realisieren.)
- Select activity Eine Fernsteuerung des SPS-Programms kann über die...
  
  Eine Fernsteuerung des SPS-Programms kann über die vordefinierten, d.h. eingebauten, in der Firmware der SPS vorhandenen Webseiten erfolgen:
- Select activity Vordefinierte Webseite 1
  
  Vordefinierte Webseite 1 Page
- Select activity Aufgabe: Variablenstatus
  
  Aufgabe: Variablenstatus Assignment
- Select activity Lösung: Variablenstatus
  
  Lösung: Variablenstatus Page
- Select activity Motorsteuerung für den Webzugriff erweitern
  
  Motorsteuerung für den Webzugriff erweitern Page
- Select activity Aufgabe: Erweiterte Motorsteuerung über den Variablenstatus steuern
  
  Aufgabe: Erweiterte Motorsteuerung über den Variablenstatus steuern Assignment
- Select activity Lösung: Erweiterte Motorsteuerung über den Variablenstatus steuern
  
  Lösung: Erweiterte Motorsteuerung über den Variablenstatus steuern Page
- Select activity Vordefinierte Webseite 2
  
  Vordefinierte Webseite 2 Page
- Select activity Die Fernsteuerung kann auch mittels selbstprogramm...
  
  Die Fernsteuerung kann auch mittels selbstprogrammierten sog. Anwenderwebseiten erfolgen:
- Select activity Anwenderwebseite
  
  Anwenderwebseite Page
- Select activity Aufgabe: Anwenderwebseite
  
  Aufgabe: Anwenderwebseite Assignment
- Select activity Lösung: Anwenderwebseite
  
  Lösung: Anwenderwebseite Page
- Select activity Auch können Programmbibliotheken höherer Programmi...
  
  Auch können Programmbibliotheken höherer Programmiersprachen verwenden werden, um das SPS-Programm zu steuern, wobei die Anmeldung vorteilhafterweise automatisiert erfolgen kann:
- Select activity ReST-API mit JSON und Python
  
  ReST-API mit JSON und Python Page
- Select activity Aufgabe: Pythonprogramm mit ReST-API
  
  Aufgabe: Pythonprogramm mit ReST-API Assignment
- Select activity Lösung: Pythonprogramm mit ReST-API
  
  Lösung: Pythonprogramm mit ReST-API Page
- Select activity Die offene und vereinheitlichte Kommunikationsschn...
  
  Die offene und vereinheitlichte Kommunikationsschnittstelle OPC UA (Open Platform Communications Unified Architecture) ermöglicht den platformunabhängigen Datenaustausch ohne auf Webtechnologien wie den Webserver bzw. das HTTPS-Protokoll zurückgreifen zu müssen:
  
  (Voraussetzung für die Aktivierung des OPC-Servers ist eine S7 1200 ab Firmwareversion 4.4 oder eine S7 1500.
  Im Falle eines Firmware Update muss das TIA-Portal ab Version 16 zur Verfügung stehen.)
- Select activity OPC UA
  
  OPC UA Page
- Select activity Projektauftrag: API Gateway
  
  Projektauftrag: API Gateway Assignment
- Select activity Lösung: API Gateway
  
  Lösung: API Gateway Page
- Select activity Mit dem leichtgewichtigen MQTT-Protokoll (Message ...
  
  Mit dem leichtgewichtigen MQTT-Protokoll (Message Queuing Telemetry Transport) lässt sich ein SPS-Programm ebenfalls sehr gut fernsteuern.
- Select activity MQTT
  
  MQTT Page
- Select activity Exkurs: Analog-Digital-Wandlung
  
  Exkurs: Analog-Digital-Wandlung Page
- Select activity Projektauftrag: MQTT-Client
  
  Projektauftrag: MQTT-Client Page
- Select activity Downloads Konfiguration des MQTT-Client
  
  Downloads Konfiguration des MQTT-Client Page
- Select activity Lösung: MQTT-Client
  
  Lösung: MQTT-Client Page
Select section 2. Klausur

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2. Klausur

Not available
Select section Verwendete Sicherheitstechnologien

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Verwendete Sicherheitstechnologien
- Select activity Verschlüsselung
  
  Verschlüsselung Page
- Select activity Zertifikat
  
  Zertifikat Page
Select section Netzwerktechnik

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Netzwerktechnik
- Select activity Industrial Ethernet
  
  Industrial Ethernet Page
- Select activity Single Pair Ethernet SPE
  
  Single Pair Ethernet SPE Page

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