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Displays & HMI Vernetzen für die Industrie 4.0

15.10.2015

Ansätze wie Industrie 4.0, Smart Factory und Industrial Internet of Things (IIoT) haben im Grunde alle das gleiche Ziel: die Steigerung der Produktivität. Dazu müssen jedoch sämtliche Prozesse miteinander vernetzt sowie große Datenmengen – Stichwort Big Data – übertragen und ausgewertet werden.

Um die Industrie der Zukunft zu ermöglichen, entwickelt TE Connectivity (TE) Lösungen mit integrierter Funktionalität, die zugleich die Konstruktion von Maschinen und Anlagen vereinfachen, da sich die Hersteller auf ihre Kernkompetenzen konzentrieren können. Prototypen dieser Lösungen zeigt das Unternehmen auf der diesjährigen SPS IPC Drives. Mit Connectivity-Lösungen lassen sich sowohl Daten als auch Energie übertragen. Bei ihnen handelt es sich vorwiegend um Steckverbinder, Kabel und konfektionierte Leitungen, die über einen mechanischen Kontakt angeschlossen werden. Eine Ausnahme bildet die ARISO-Plattform von TE, die Daten und Energie kontaktlos übeträgt: Die Daten werden über eine Antenne im Nahfeldbereich gesendet, während die Energie mittels Induktion transportiert wird. Dadurch lassen sich auch bewegliche Teile von Anlagen an das Netzwerk anbinden – ein wichtiger Aspekt für eine flexible Produktion.

Im Grunde beruht Industrie 4.0, wie eingangs erwähnt, auf einer umfassenden Vernetzung sämtlicher Prozesse. Das heißt, künftig werden alle Maschinen miteinander verbunden sein und deren Daten in einer Cloud, die entweder vor Ort oder weit entfernt sein kann, zur Verfügung stehen, was eine exakte Steuerung und Überwachung der Prozesse ermöglicht. So lassen sich etwa Umgebungsbedingungen wie Temperatur, Feuchtigkeit und Vibrationen oder der Energieverbrauch ermitteln. Außerdem können Wartungsarbeiten frühzeitig durchgeführt werden, frei nach dem Motto „agieren statt reagieren“.

Produkte fast serienreif

Um dieses Szenario zu verwirklichen, sind jedoch Connectivity-Lösungen erforderlich, die spezielle Funktionen bereitstellen – das Gros der heutigen Produkte überträgt lediglich Daten und Energie von A nach B. Solche speziellen Lösungen sind von TE bereits entwickelt worden, und manche Prototypen werden zurzeit in eigenen Produktionsanlagen getestet. Zu diesen Lösungen gehört etwa ein miniaturisierter Sensor zur Überwachung des Stromverbrauchs, der in Standard-Steckverbinder wie die CEE-Serie integriert werden kann. Auf der Leiterplatte dieses Sensors befinden sich ein Sender und eine Antenne, über die die Messwerte via Funk an eine Cloud geschickt werden können. Weitere Lösungen mit integrierter Funktionalität werden auf der SPS IPC Drives zu sehen sein.

Die Betreiber von Maschinen und Anlagen können also auf vielfältige Weise von smarten Connectivity-Lösungen profitieren. Die Intelligenz muss dabei nicht immer über eine Leiterplatte integriert werden. Bei Steckverbindern lässt sich dies auch über das Gehäuse realisieren. Ein Beispiel dafür sind Antennen – Funkkommunikation wird in Zukunft eine immer wichtigere Rolle spielen, deren Sende- und Empfangsleistung auf diese Weise optimiert werden kann, ein anderes ein Leuchtring für eine komfortable Installation und Diagnose: Wenn der Steckverbinder korrekt angeschlossen worden ist, leuchtet der Ring grün, andernfalls rot. Tritt im Betrieb der Anlage ein Fehler auf, beginnt der Ring zu blinken. Außerdem könnte eine Meldung an Smartphones von Servicetechnikern gesendet werden, in der ihnen zugleich angezeigt wird, welche Ersatzteile sie mitnehmen müssen.

Effiziente Upgrades

Eine weitere Innovation, die TE gerade entwickelt, ist eine smarte Connectivity-Lösung, mit der ältere Maschinen ohne großen Aufwand für Industrie 4.0 und Co. aufgerüstet werden können. Denn die Daten dieser Maschinen stehen normalerweise nicht extern zur Verfügung. Mit der neuen Lösung können sie dagegen entweder kabelgebunden oder via Funk in das Netzwerk übertragen und so genutzt werden, um die Produktivität zu erhöhen.

Smarte Connectivity-Lösungen bieten aber nicht nur den Betreibern von Maschinen und Anlagen vielfältige Vorteile, sondern auch den Herstellern. So arbeitet TE an einem RJ45-Steckverbinder, in den ein Modul integriert ist, das alle gängigen Protokolle von Ethernet/IP über Profinet, Powerlink, EtherCat und Sercos III bis hin zu Modbus/TCP unterstützt und den jeweils erforderlichen Stack automatisch lädt. Dadurch müssen sich die Hersteller nicht mehr um diesen Aspekt kümmern und können zudem ihre Maschinen und Anlagen ohne aufwändige Änderungen in unterschiedliche Branchen liefern. Ein anderes Beispiel ist der Schutz von Leiterplatten vor elektrostatischen Entladungen, der durch Steckverbinder mit entsprechender Funktionalität gewährleistet werden kann.

Die Entwicklung smarter Connectivity-Lösungen erfordert unter anderem ein umfassendes Know-how auf den Gebieten Elektronik, Werkstoffe und Miniaturisierung. Dabei profitiert TE nicht nur von der großen Erfahrung, die das Unternehmen bei Lösungen für den industriellen Bereich besitzt, sondern auch vom langjährigen Einsatz seiner Produkte in anderen Branchen wie etwa der klassischen IT oder dem Medizinsektor. Ein Beispiel für die Synergien, die sich daraus ergeben, ist der oben angesprochene Steckverbinder mit Leuchtring, der bereits in Rechenzentren verwendet wird und somit nur noch auf die Anforderungen der Automatisierung angepasst werden muss.

Fazit

Damit Industrie 4.0 realisiert werden kann, müssen bereits in der Feldebene zahlreiche Daten erfasst, an die übergeordneten Ebenen weitergeleitet und dort ausgewertet werden. Connectivity-Lösungen mit integrierter Funktionalität, wie sie TE zurzeit entwickelt, sind ein wichtiges Glied dieser Übertragungskette, mit der die Produktivität der Prozesse gesteigert werden kann. Eine Installation nach dem Plug-and-play-Prinzip und umfangreiche Diagnosemöglichkeiten tragen dazu bei, die Laufzeiten von Maschinen und Anlagen deutlich zu verlängern. Außerdem profitieren auch deren Hersteller von smarten Lösungen, da sie Konstruktionsschritte sozusagen outsourcen können.

Bildergalerie

  • In der Industrie 4.0 werden sämtliche Prozesse umfassend vernetzt und alle Maschinen werden miteinander verbunden sein.

    Bild: TE Connectivity

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