Der Lehrstuhl für Strömungsmechanik (LSTM) der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg suchte nach einer kostengünstigen und leicht verständlichen Lösung für die Automatisierung von Laborprozessen. Es wurde daher auf freie Hardware und vor allem freie Software (auch Open Source genannt) zurückgegriffen. Diese offenen Systeme werden seit mehreren Jahren meist von Entwicklern oder Bastlern benutzt und sind nicht mit größeren industriellen Steuerungen zu vergleichen. Die freie Hardware bietet auch meist nur eine begrenzte Zahl von digitalen/analogen Ein- und Ausgängen, und ist somit nur als Kleinsteuerung anzusehen. Ein alternatives System mit dieser freien Hardware ohne diese begrenzten Einschränkungen wurde von LSTM-Mitarbeitern entwickelt und gebaut. Das System ist durch seinen Aufbau modular, flexibel, erweiterbar, kostengünstig und vor allem leicht zu programmieren. Als Controller-Hardware wurden die Arduino-Produkte ausgewählt.
Industrienahe Forschung
An Universitäten und in Labors kommt es häufig vor, dass Studierende und Wissenschaftler in neuen Forschungsprojekten unter Einhaltung von Fristen die Prozesse automatisieren müssen. Diese Personen sind Spezialisten in ihren besonderen Fachgebieten, aber haben wenig oder keine Erfahrung mit professioneller SPS-Hard- und Software. Es ist daher oft schwierig für die Studierenden, sich in die komplizierte Gerätetechnik und Software-Anwendung einzuarbeiten. Bei kleineren Projekten stellt sich auch die Frage, ob es sich lohnt, eine professionelle Automatisierung einzusetzen. Industriepartner wollen Forschungsergebnisse, die anwendungsorientiert und industriekompatibel sind sowie ein Höchstmaß an Messgenauigkeit bereitstellen, und eine zeitgemäße Ablaufsteuerung, die alles verwaltet.
Schnell, einfach und günstig
Prozessautomatisierung für Forschung mit Industriepartnern muss schnell implementierbar sein. Dadurch kann sich dann der Studierende bzw. Wissenschaftler auf seine Forschung bzw. den Prozess im Detail konzentrieren. Eine leicht zu lernende Programmiersprache, die auch in anderen Anwendungsbereichen benutzt wird, ist hierfür die Voraussetzung. Durch umfangreiche Libraries und Beispiele wird der Einstieg in die Prozessautomatisierung für Anwender vereinfacht. Die Methoden der Datenerfassung und Systemsteuerung sollten mit üblicher Software kompatibel sein, damit der Benutzer keine neue Software erlernen muss. Herausforderungen sind vor allem bei kleineren Projekten die Finanzierung, Zeitvorgaben sowie die Steuerungstechnik, wenn das Forschungsprojekt nicht von Anfang an auf Automatisierung fokussiert wurde. Die Lösung für das Projekt mit SPS-Unterstützung sollte daher kostengünstig, lizenzfrei und programmverständlich sein.
Freier Informationsfluss
Obwohl kommerzielle Lösungen im (Klein-) SPS-Bereich existieren, (Beispiel: Siemens Logo, Rockwell Micro Logix oder Eaton easy usw.) sind diese Systeme firmeneigen und geschützt. Flexible Lösungen, wie sie in der Forschung oft vorkommen, aber in der Industrie nicht typisch sind, brauchen Umgehungs- und Variationsmöglichkeiten. Probleme, die oft bei Forschungsaufgaben auftreten, können durch Open-Source-Software als Informationszugang einer großen Gemeinde im Internet ausgetauscht werden und somit als Ansatz zu einer Lösung dienen.
