Haupttreiber des Wachstums im Markt für industrielle Automatisierung ist das industrielle Internet der Dinge (IIoT) und dessen wichtigste Folgeerscheinung, die intelligente Fabrik. Während das Internet der Dinge in den letzten Jahren im Fokus des Konsumgütermarktes stand, wird es sein wahres Potenzial im Industriesektor entfalten.
Das Internet der Dinge (IoT) bezeichnet die Kommunikation zwischen Maschinen. Erstmals tauschen Maschinen Daten ohne menschliches Eingreifen aus. Auch wenn das zunächst wie die Handlung eines Endzeitromans klingt, ist es tatsächlich ein effizienter Weg, wichtige Informationen zu teilen und die Effektivität deutlich zu steigern.
Eine Maschine könnte beispielsweise unerwünschte Vibrationen in ihrem eigenen Motorlager erkennen und daraufhin die Lieferung eines Ersatzteils veranlassen. Überträgt man dieses Beispiel auf die gesamte Fabrik, kommunizieren die Maschinen miteinander, um einen kontinuierlichen Fluss von Rohstoffen und Fertigprodukten im gesamten Werk zu gewährleisten. In der intelligenten Fabrik kommunizieren diese Maschinen zudem permanent mit den Geschäftssystemen, um alle Betriebsabläufe – von Vertrieb und Auftragsbearbeitung über Versand bis hin zur Wartung – zu integrieren.
Die Fabrikumgebung:
Es ist wichtig zu berücksichtigen, dass die industrielle Umgebung rau und anspruchsvoll ist. Faktoren wie Vibrationen, extreme Temperaturen und potenziell gefährliche Chemikalien können Sensoren und Steuerungen – essenzielle Elemente der intelligenten Fabrik – beschädigen. Selbst Branchen, in denen Hygiene von entscheidender Bedeutung ist, wie die Lebensmittel- und Pharmaindustrie, sind auf die Reinigung von Produktionsanlagen angewiesen. Unter diesen Bedingungen werden aggressive Chemikalien durch Reinigungsmittel und Hochdruckwasserstrahlen ersetzt.
Die intelligente Fabrik wird auf neue Technologien setzen, um von neuen Arbeitsweisen zu profitieren. Im Kern umfasst die Betriebstechnik (OT) die Ausrüstung, die Veränderungen im industriellen Prozess erkennt oder auslöst, wie Sensoren, Antriebe und andere mechanische Komponenten. In traditionellen Fabriken wurden diese Geräte zentral verwaltet und über potenziell sehr lange Kabel mit der Steuerung verbunden.
In der intelligenten Fabrik wird eine Vielzahl von Sensoren zusammen mit hochentwickelter Kommunikationsausrüstung eingesetzt, wodurch die Anzahl der benötigten Verbindungen erheblich steigt. Es ist nicht möglich, eine so große Anzahl von Kanälen mit Kabeln und Schaltschränken zu verbinden: Wir benötigen eine neue Struktur. Die moderne Fabrik wird eine deutlich modularere Strategie verfolgen, bei der OT-Geräte lokal über I/O-Blöcke verbunden werden, die wiederum mit dem Netzwerk verbunden sind.
Als Steckverbinder-Enthusiast finde ich es besonders interessant, dass sich die Struktur der intelligenten Fabrik zwar radikal verändern wird, die verwendeten Steckverbinder aber nicht neu sein werden; es werden dieselben sein, die schon seit Längerem in der industriellen Automatisierung eingesetzt werden. Wenn es um Edge Computing oder Sensoren geht, greifen Ingenieure, Designer und Maschinenbauer gerne auf die neuesten Innovationen zurück. Bei Steckverbindern hingegen bevorzugen dieselben Experten bewährte Technologien.
Bewährt und getestet:
In der Welt der Konnektivität gibt es gute Gründe für die Verwendung bestehender Produkte. An erster Stelle steht die Zuverlässigkeit: Hersteller können es sich nicht leisten, dass eine brandneue, hochmoderne Fabrik stillsteht, nur weil ein Stecker defekt ist. Daher ist es absolut sinnvoll, Stecker zu wählen, deren Leistungsfähigkeit sich über Jahre im anspruchsvollen Betrieb bewährt hat.
Ein weiterer wichtiger Faktor sind die Kosten. Nur wenige Unternehmen können es sich leisten, ihren gesamten Maschinenpark zu ersetzen, nur um von den neuesten Entwicklungen zu profitieren. Daher werden neue Technologien üblicherweise in bestehende Systeme integriert. Wenn die neuen Geräte die gleichen Anschlüsse wie die vorhandenen Geräte nutzen, vereinfachen sich Installation, Lieferung und Integration erheblich.
Der HARTING M12-Steckverbinder
ist Maschinenbauern vertraut mit den in der Smart Factory verwendeten Steckverbindern. Die Rundsteckverbinder der M-Serie sind seit vielen Jahren in der industriellen Vernetzung weit verbreitet. Diese metrischen Gewindesteckverbinder werden nach ihrem Durchmesser von M5 bis M23 und darüber hinaus bezeichnet. Die Ausführungen M8 und M12 gehören zu den beliebtesten, da sie sehr leicht und flach sind und sich leicht wasserdicht machen lassen. Viele Hersteller bieten sie an. Einige, wie Phoenix Contact, Lumberg und HARTING, sind Spezialisten für industrielle Vernetzung, während andere, wie TE Connectivity, diese Steckverbinder als Teil ihres breiteren Angebots anbieten.
Mit dem Einzug der IT in die Industrie finden auch gängige IT-Steckverbinder ihren Weg in die Fabriken. Einige bekannte Lösungen, wie RJ45 oder USB, sind für die Industrie nicht optimal, aber es gibt bereits Hersteller, die Lösungen entwickelt haben, um diese gängigen Schnittstellen in robuste Gehäuse für raue Umgebungen zu integrieren – vom RJTV-Steckverbinder von Amphenol, einem Relikt aus dem Militärbereich, bis hin zu den Industriesteckverbindern der Bulgin Buccaneer-Reihe.
Die neuesten Innovationen:
Die Industrieautomatisierung setzt stark auf etablierte Steckverbindertechnologien. Ich möchte jedoch nicht den Eindruck erwecken, dass die Verbindungsindustrie keine neuen Produkte entwickelt. In der Mai-Ausgabe 2021 dieser Publikation haben wir Steckverbinder für Sensoren besprochen. In dieser Analyse gingen wir auf den Standard für Single Pair Ethernet (SPE)-Steckverbinder ein, der speziell für den Industriemarkt entwickelt wurde. SPE soll bestehende Ethernet-Infrastrukturen, ob mit RJ45- oder M12-Rundsteckverbindern, nicht ersetzen. Vielmehr soll er diese ergänzen und Ethernet in Industrieanlagen integrieren.
Hersteller entwickeln auch bestehende Produkte erfolgreich weiter. Wie bereits erwähnt, sind die Steckverbinder der M-Serie, insbesondere der M12, in industriellen Anwendungen sehr beliebt. Das heißt aber nicht, dass sie nicht verbessert werden können. Steckverbinder der M-Serie verwenden typischerweise ein Schraubverfahren für eine feste und zuverlässige Verbindung. Dieses Verfahren ist jedoch langsam. Bei der Installation eines einzelnen Produkts mag der Zeitaufwand gering erscheinen, doch bei einem Netzwerk von Anschlüssen für eine neue Maschine summiert sich die Zeit. Hinzu kommt, dass Schraubverbinder versagen können. Beispielsweise kann es vorkommen, dass der Installateur sie nicht ausreichend festzieht, wodurch Wasser eindringen kann.
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Lock M12-Steckverbinderreihe von Molex nutzt ein Push-Lock-System für eine schnelle Installation. Dieses System gewährleistet eine zuverlässige Verbindung und bietet eine besonders dichte Abdichtung gegen Wassereintritt. Die Steckverbinder sind mit verschiedenen Optionen wie Kabelsätzen und Einbaubuchsen erhältlich. Diese Buchsen sind sowohl mit dem neuen Push-Lock-System als auch mit bestehenden M12-Gewindekabelsätzen kompatibel und vereinfachen so die Integration neuer Geräte in bestehende Netzwerke. Diese Abwärtskompatibilität kann für viele Maschinenhersteller ein entscheidender Vorteil sein.
Wenn Sie ein neues intelligentes Gerät installieren, sollten Sie nicht enttäuscht sein, falls der Steckverbinder derselbe ist wie zuvor. Die intelligente Fabrik ist ein Ort voller neuer und innovativer Technologien, wo Steckverbinder zwar nicht die spannendste Komponente darstellen, aber dennoch eine unverzichtbare Rolle spielen.
