Industrielle Kommunikation & Industrie 4.0:
Die Studierenden können die Anforderungen an Kommunikationssysteme bewerten, die unter Echtzeitbedingungen in heterogener Geräteumgebung und in unterschiedlichen Automatisierungsebenen bei teilweise harten Umweltbedingungen eingesetzt werden. Durch vertiefte Kenntnis der Eigenschaften marktgängiger Bussysteme sind die Studierenden der Lage, die Einsatzmöglichkeiten zu bewerten. Dabei werden neben den technischen Eigenschaften auch die Anforderungen an das Personal bei Planung und Instandhaltung und Fragen der Wirschaftlichkeit behandelt.

In der Thematik "Industrie 4.0" haben die Studierenden Grundkenntnisse in den Bereichen "Digitalisierung" und "Vernetzung".

Labor Automatisierungstechnik/Industrie 4.0:
Die Studierenden können an Automatisierungsrechnern verschiedener Hersteller die Hardware (auch bei vernetzten Systemen) konfigurieren, strukturierte, wiederverwendbarer Softwarebausteine in den Sprachen nach EN 61131-3 erstellen, implementieren und unter Echtzeitbedingungen testen.
Dezentrale Prozessperipherie wird mit Profibus-DP, Profi-Net und EtherCATvernetzt.
Diese Grundfähigkeiten werden erweitert durch den praktischen Einsatz von Kommunikationsprozessoren und dezentraler Prozessperipherie bei verschiedenen Feldbussen. Der Umgang mit Inbetriebnahme- und Testwerkzeugen wird geübt. Die Studierenden beherrschen die im Industrie 4.0-Umfeld typischen Kommunikation auf BAsis von OPC-UA und MQTT grundlegend.

Modulbeschreibung Automatisierungstechnik 2

• Die Studierenden kennen die Grundlagen der fluidischen Steuerungen und beherrschen die zugehörigen physikalischen Grundlagen sicher.
• Die Studierenden kennen die Vor- und Nachteile pneumatischer und hydraulischer Systeme und können diese hinsichtlich Leistungsfähigkeit und Wirkungsgrad quantifizieren.
• Die Studierenden bekommen grundlegende Einblicke in die Elektro-Pneumatik und die Elektro-, Proportional- und Servo-Hydraulik.

Modulbeschreibung Fluidtechnik

Die Studierenden erarbeiten sich aktiv die Kompetenzen,

• den methodischen Ansatz für räumliche Mehrkörpersysteme (MKS) in Absolutkoordinaten nachvollziehen zu können und im Vergleich mit anderen Formulierungen (in Relativ- und in Minimalkoordinaten) einordnen zu können,
• räumliche Koordinatentransformationen für Tensoren erster und zweiter Stufe für verschiedene Parametrisierungen von Drehmatrizen anwenden zu können,
• die Beziehungen der räumlichen Kinematik in Vektor- und Matrixnotation anwenden zu können,
• Zwangsbedingungen für Standardgelenke zu verstehen und formulieren zu können,
• Vorgehensweise und numerische Lösungsverfahren bei der kinematischen Analyse zu kennen,
• die Deskriptorgleichungen zu verstehen und sie für freie und gebundene MKS interpretieren zu können,
• Vorgehensweise und numerische Lösungsverfahren bei der inversen Dynamik zu kennen,
• lineare Mehrschrittverfahren für explizite gewöhnliche Differenzialgleichungen zu kennen und die Begriffe Steifigkeit und Stabilität in den Grundzügen zu verstehen,
• grundlegende Lösungsstrategien für Differenzial-Algebraische Gleichungssysteme zu kennen und den Index-Begriff in den Grundzügen zu verstehen,
• konkrete Probleme der Mehrkörperdynamik mit einer kommerziellen MKS-Software selbständig mit ingenieurmäßiger Vorgehensweise lösen zu können (Modellierung in unterschiedlicher Tiefe, Berechnung, Überprüfung, Auswertung),
• CAE-Software grundsätzlich nicht unkritisch, sondern mit der Fähigkeit zur ingenieurmäßigen Überprüfung / kritischen Beurteilung der Modelle, numerischen Verfahren und Simulationsergebnisse einsetzen zu können.

Modulbeschreibung Multibody Systems

Die Studierenden

• wissen die wichtigsten Einflussgrößen bei der Projektierung elektrischer Antriebssysteme,
• kennen die wichtigsten Funktionsgruppen elektrischer Antriebssysteme,
• projektieren elektrische Antriebe auf der Basis von Betriebsart oder Lastspiel,
• modellieren konventionelle Antriebe mit Gleichstrommaschinen sowie Drehstrom-Asynchronmaschinen und berechnen das stationäre Betriebsverhalten,
• modellieren stromrichtergespeiste Antrieben mit Gleichstrommaschinen sowie Drehstrom-Asynchronmaschinen und beschreiben das stationäre Betriebsverhalten,
• konzipieren Schaltungstechnik für DC- und AC-Antriebe bezüglich Anlauf, Drehzahlstellung, Drehzahlregelung und Bremsung.

Modulbeschreibung Elektrische Maschinen

Die Studierenden werden befähigt, komplexe technische Prozesse zu strukturieren und die geforderte Funktionalität nach international standardisierten Methoden zu beschreiben. Sie erlernen die Umsetzung in Steuerungsprogramme und die Implementierung auf Automatisierungsrechner mit Echtzeitbetriebssystemen. Die Kenntnis der wichtigsten binären Signalgeber und Aktoren sowie digitaler Geber und ihre Kopplung an Automatisierungsrechner vertieft das Systemverständnis. Aspekte der Sicherheit bei Maschinen und Anlagen werden durchgängig beachtet.

Modulbeschreibung Automatisierungstechnik 1

Die Studierenden erarbeiten sich aktiv die Anwendungskompetenz,

• die wesentlichen Begriffe, Grundgesetze und Aussagen der Maschinendynamik zu kennen
• die Grundlagen der räumlichen Bewegung starrer Körper und Systemen von Körpern mathematisch zu beschreiben
• das Prinzip von d'Alemenbert, virtuelle Arbeit und die Lagrangeschen Gleichungen für maschinendynamische Problemstellungen anzuwenden
• ein mechanisches Ersatzmodell zur Berechnung und Optimierung sowie zur technischen Umsetzung einer maschinendynamischen Anwendung zu erstellen
• das grundlegendes Verhalten von Maschinenteilen bei linearen Schwingungen mit einem und mehreren Freiheitsgraden zu analysieren
• das grundlegende Verhalten rotierender Maschinenteile zu kennen und wichtige technische Fragestellung wie das Auswuchten starrer Rotoren zu beschreiben und zu berechnen
• das grundlegende Schwingungsverhalten kontinuierlicher Systeme zu kennen und Längs- und Torsionsschwingungen zu beschreiben und zu berechnen

Modulbeschreibung Maschinendynamik

Die Studierenden

• erklären den Aufbau und die Funktionsweise aktueller Leistungstransistoren,
• berechnen Verlustleistungen und die Erwärmung von Transistoren und Dioden,
• wählen geeignete Kühlmethoden aus und skizzieren thermische Ersatzschaltbilder,
• kennen die vier grundlegenden Energiewandlungsarten,
• legen einfache DC/DC-Grundschaltungen aus und analysieren deren Verhalten,
• können die Betriebsarten CCM/BCM/DCM unterscheiden,
• kennen grundlegende Modulationsverfahren,
• analysieren grundlegende Gleichrichter- und Wechselrichterschaltungen,
• erklären die Notwendigkeit von Treiberschaltungen und können die notwendigen Schaltungsteile identifizieren,
• haben Einblick in die Thematik der Stromrichter-Rückwirkungen,
• kennen Möglichkeiten zur Reduktion der Stromrichter-Rückwirkungen (PFC),
• kennen den grundlegenden Aufbau von einfachen indirekten Wechselstromumrichtern,
• beherrschen die Simulationstechnik leistungselektronischer Schaltungen,
• können im Team Laborversuche durchführen und auswerten,
• halten Kurzvorträge und diskutieren über die Inhalte von Laborversuchen in englischer Sprache,
• fördern ihre Selbstkompetenz in Form der Verantwortungsübernahme in der Gruppe und entwickeln soziale Kompetenzen durch die gemeinsame Kommunikation und Teambildung weiter.

Modulbeschreibung Leistungselektronik

Die Studierenden

• modellieren das dynamische Verhalten von Gleichstrommaschinen und leiten Ansätze zur Regelung der Gleichstrommaschine ab,
• wenden die Raumzeigertheorie für Drehfeldmaschinen an,
• modellieren Drehfeldmaschinen mithilfe der Raumzeigertheorie,
• simulieren das dynamische Verhalten elektrischer Maschinen und analysieren die Ergebnisse,
• entwerfen Regelungskonzepte für Drehfeldmaschinen (Feldorientierte Regelung und Direkte Drehmomentregelung),
• wenden das Verfahren der selbstgesteuerten Synchronmaschine (BLDC-Verfahren) an.

Modulbeschreinung Elektrische Antriebstechnik

Studierende sind vertraut mit den verschiedenen Aspekten der Entwicklung eingebetteter Systeme, u.a.:

• Aktorik und Sensorik 
  • Übersicht über die verschiedenen Aktuatorikkonzepte, einschließlich deren Ansteuerung
  • Verständnis der Funktionsweise und Anwendung von Sensoren in eingebetteten Systemen.
• Hardware-Komponenten 
  • PCB-Design und Layout, u.a. 
    • PCB-Aufbau
    • Design
    • Komponenten
  • Microcontroller und Peripherie 
    • µC-Architekturen
    • I/Os
    • Speicher-Technologien
    • ADCs/DACs
    • Kommunikationsschnittstellen
• Software-Komponenten 
  • Interrupts
  • Echtzeitbetriebssysteme
  • Datei-Systeme
  • Kommunikationsstacks
• Debugging 
  • Methoden und Werkzeuge zur Fehlersuche und Fehlerbehebung in eingebetteten Systemen
  • Einsatz von Debugging-Schnittstellen wie JTAG

Modulbeschreibung Embedded Systems Engineering

Die Studierenden sollen folgende Kompetenzen erwerben:

• das stationäre und transiente Verhalten von kontinuierlichen und zeitdiskreten dynamischen Systemen im Zustandsraum zu analysieren,
• im Zustandsraum Regelungen für vorgegebene Strecken so zu entwerfen, dass die Regelkreise vorgegebene Spezifikationen bezüglich stationärem und transientem Verhalten erfüllen,
• zeitdiskrete Regler für gegebene Regelstrecken auf quasikontinuierlichem und direktem Wege so zu entwerfen, dass die Regelkreise vorgegebene Spezifikationen bezüglich stationärem und transientem Verhalten erfüllen.

Modulbeschreibung Regelungstechnik 2 für Mechatronik