Institut für Automatisierungstechnik (IA)

Von Studierenden des Instituts im Rahmen eines internationalen Wettbewerbs entwickelter Photovoltaikwechselrichter (Bild: C. Dick, TH Köln)

Per Definitionem ist die Automatisierungstechnik die Gestaltung automatisch ablauffähiger, technischer Systeme zum Wohle des Menschen und seiner Umwelt.

Dementsprechend deckt die Automatisierungstechnik als Querschnittswissenschaft die Feldebene, die Ebene der Funktionsgruppensteuerung und die Prozessleitebene ab. Aus diesem Grund entfällt ein Großteil des nationalen und internationalen Fachkräftebedarfs auf die Aufgabengebiete Planung, Projektierung, Entwicklung, Automatisierung und Betrieb von großen, örtlich verteilten Produktionsanlagen in der Industrie sowie auf die Konzeption und Realisierung kompakter Fertigungs-, Mess- oder Steuergeräte einschließlich deren Integration in ein kundenspezifisches Nutzungsumfeld. Durch den vermehrten Einsatz vernetzter, prozessorgesteuerter Systeme in Fahrzeugen ist auch in der Automobil- und Nutzfahrzeugindustrie ein großer Bedarf an Fachkräften im Bereich der Entwicklung und Projektierung zu verzeichnen. Weitere Einsatzgebiete für Automatisierungstechniker finden sich im Bereich der Entwicklung und Projektierung elektrischer Antriebe, aber auch im Bereich der regenerativen Energieerzeugungsanlagen.

Den Studierenden werden von der Feld- bis zur Prozessleitebene fundierte elektrotechnische Kenntnisse in der Anwendung und Integration moderner Sensorik und Aktorik vermittelt. Hier sind das Messen analoger elektrischer und nicht elektrischer Größen, die Erfassung, Analyse und Bewertung komplexer Produktionssituationen durch Bildverarbeitung, die elektrische Antriebstechnik einschließlich der notwendigen leistungselektronischen Stellglieder und die zumeist digitaltechnische Anbindung der Sensorik und Aktorik an die Steuergeräte hervorzuheben. Um die Reproduzierbarkeit von Produkten und Produktionsprozessen bei höchster Verfügbarkeit und optimaler Auslastung von Anlagen und Maschinen sicherzustellen, ist ein tiefes systemtechnisches Verständnis notwendig, weshalb die automatisierungs-technische Ausbildung eine breite Basis in Mathematik, in der Modellierung analoger und digitaler Signale und Systeme, in Steuerungs-, Regelungs- und Prozessleittechnik zwingend erforderlich macht.

Aufgrund der hohen Flexibilität werden Automaten wirtschaftlich sinnvoll zumeist in Software realisiert. Dementsprechend erwirbt der zukünftige Automatisierungstechniker vertiefte Kenntnisse in der qualitätsgesteuerten Softwareentwicklung. Zielsysteme sind neben modernen, vernetzten Mikrocontrollern auch und insbesondere vernetzte SPS und Prozessleitsysteme.

Die Entwicklung komplexer automatisierungstechnischer Systeme erfordert oft mehrere 10 bis 100 Personenjahre Entwicklungszeit und unterschiedlichste Fachkenntnisse, so dass es keine Alternativen zur Entwicklung in multidisziplinären, regelmäßig auch international besetzten Teams gibt. Gerade Ingenieure der Automatisierungstechnik sind aufgrund der fundierten systemtechnischen Ausbildung prädestiniert, solche Entwicklungsprojekte zu leiten oder zumindest maßgeblich mitzugestalten. Zu ihrem Ausbildungsprofil müssen daher speziell auch Lerneinheiten in Projekt- und Qualitätsmanagement sowie in Präsentationstechnik zugefügt werden. Lerneinheiten zum Erwerb branchenspezifischer Fachkenntnisse und grundlegender betriebswirtschaftlicher Kenntnisse sowie zur Verbesserung der sprachlichen Ausdrucksfähigkeit in deutscher und englischer Sprache runden die Ausbildung ab.

Pneumatikventil im PLT Labor (Bild: FH Köln)

• SPS-basierte Anlagenautomatisierung
• Elektrische Antriebstechnik
• Leistungselektronik
• Mikroelektronik für leistungselektronische Schaltungen
• Antriebsumrichterentwicklung
• Entwicklung resonanter Leistungskonverter
• Schaltnetzteilentwicklung
• Modellbildung für technische Prozesse und Systeme
• Modellbildung von Antriebstopologien und Steuerungskonzepten für Hybridfahrzeuge
• Systemtechnik
• Prozessleittechnik
• Mess-, Steuerungs- und Regelungstechnik
• Computergestütztes Energiemanagement
• Informationstechnik für die Automatisierung
• CAE
• Embedded Control
• Projektmanagement und Qualitätssicherung für die Automatisierungstechnik
• Medizintechnik, speziell medizinische Diagnostik
• Mikro-/Nanosensorik und Mikro-/Nanosystemtechnik

Gemeinsam mit der RWTH Aachen und Industriepartnern entwickelter Brennstoffzellen-Hybridbus (Bild: Regionalverkehr Köln GmbH)

Um den ständigen Kontakt zur aktuellen in der Industrie eingesetzten Technik zu erhalten kooperiert das Institut mit mehreren Industrieunternehmen. Hierbei werden Aufgaben der wissenschaftlichen Beratung übernommen, Projekte bearbeitet und gemeinsame Abschlussarbeiten betreut.

Schwerpunkte sind:

•     Ausbildung von Grundlagenwissen der Prozessleittechnik für dort tätige Ingenieure
•     Bearbeitung von Projekten der Anlagenautomatisierung
•     Beratung zur Validierung von Anlagen und Leitsystemen
•     Beratung des Vertriebs erklärungsbedürftiger Technik

Damit die aktuelle Technik auch in die Lehre Eingang findet und werdende Ingenieure der Elektrotechnik mit marktüblichen Komponenten vertraut werden, gibt es darüber hinaus freundliche Automatisierungshersteller, die gegen Spendenbescheinigungen oder gegen symbolische Verkaufspreise hochmoderne Geräte und Systeme zur Verfügung stellen. Für die Studierenden ist dies besonders interessant, erlaubt es doch die Ausbildung so industrienah wie möglich zu gestalten.

Ein ganz anderer aber für angehende Absolventen sehr wesentlicher Aspekt ist die frühzeitige Kontaktaufnahme mit potenziellen späteren Arbeitgebern. So finden die meisten Bachelor- und Masterstudenten schon während der Abschlussarbeit ihren Arbeitsplatz. Auch die Möglichkeit einer externen Bachelor- oder Masterarbeit in einem Unternehmen kann durch das Institut vermittelt werden.