Verbindungstechnik Sechs Trends, die Industrie 4.0 kennzeichnen

Autor / Redakteur: Ralf Klein * / Kristin Rinortner

In vielen Unternehmen herrschen differenzierte Ansichten, was man unter Industrie 4.0 verstehen kann und was nicht. Der Beitrag skizziert Lösungen und sechs wesentliche Trends.

Firmen zum Thema

Bild 3: Das preLink-System ist ein Beispiel für flexible Verkabelungslösung im Rahmen von Industrie 4.0.
Bild 3: Das preLink-System ist ein Beispiel für flexible Verkabelungslösung im Rahmen von Industrie 4.0.
(Bild: Harting)

Der Weg zur vierten industriellen Revolution ist nicht immer ganz klar erkennbar. In vielen Unternehmen und Gremien herrschen noch differenzierte Ansichten, was genau unter Industrie 4.0 zu verstehen ist. Harting bietet als Technologiegruppe und Wegbereiter Lösungen für diese rasante Entwicklung an, und fasst sie zur besseren Verständlichkeit in sechs erkennbare Trends zusammen.

Produkte und Lösungen von Harting Electronics unterstützen im Zusammenspiel die intelligente Produktion von morgen.

Bildergalerie

Die Digitalisierung aller Lebensbereiche ist in der modernen Gesellschaft angekommen. Es gibt fast niemanden mehr, der nicht über Smartphone oder andere Mobilgeräte mit seinen Mitmenschen und der Umwelt vernetzt ist. Eine Entwicklung, die nicht nur im Alltag rasant voranschreitet. Immer mehr Endgeräte und Produkte, die miteinander kommunizieren, halten auch in der industriellen Produktion Einzug.

Diese zunehmende Digitalisierung, also das Zusammenwachsen der beiden großen Bereiche Software/ IT und der klassischen Automatisierung, wird unter dem Begriff Industrie 4.0 immer bekannter und populärer. Aber was genau steckt hinter diesem Begriff? In vielen Firmen, gerade im kleinen und mittelständischen Bereich, gibt es noch Unklarheiten und verschiedene Auffassungen darüber.

Um diese mitunter diffus erscheinende Entwicklung klarer und deutlicher fassbar zu machen, hat die Technologiegruppe, unter Betrachtung der aktuellen Entwicklungen in der Industrie, sechs klare Trends identifiziert. Sie stehen stellvertretend für die verschiedenen Entwicklungsbereiche von Software und Hardware, und bieten Orientierung, wo der Weg hingehen kann.

Modularisierung – Zukunftssichere Verbindungslösungen: leistungsstark, kompakt, schnell und höchst flexibel: Modulare Ansätze nehmen an Bedeutung zu. Der starre Aufbau einer Massenproduktion wird aufgebrochen und in Richtung Maßanfertigung verschoben. Schnelle Wechsel und Anpassungen der Produktionsanlagen, können durch modulare Komponenten Zeit sparen.

Identifikation – Auto-ID-Lösungen, die mehr bieten: Condition Monitoring kann unkompliziert und kostengünstig mit RFID-Sensor-Transponder-Systemen realisiert werden. Sie helfen, Verschleiß frühzeitig zu melden und Ausfallzeiten zu reduzieren. Während früher Waren und Werkstücke „unsichtbar“ in einer Produktion unterwegs waren, können sie nun mittels RFID mit ihrer Umwelt kommunizieren und selbst mitteilen, wie sie verarbeitet werden sollen.

Integration – Intelligente Geräte und Softwarelösungen: Problemlose Kommunikation von Objekten mit Drittsystemen, z.B. einer SPS vom Webshop in den Shop Floor – Flexible Softwarelösungen, maßgeschneidert auf jeden Anwendungsanspruch.

Digitalisierung – Reale Produktion und virtuelle Steuerung wachsen zusammen: Als Beispiel hierfür steht das Energiemanagement HAIIC MICA für die Produktionseffizienz und Condition Monitoring.

Miniaturisierung – Komponenten und Lösungen, reduziert in Maßen und Gewicht mit maximalen Fähigkeiten: Die Vernetzung im Feld wird immer dichter, gleichzeitig sollen Komponenten immer kleiner und leistungsfähiger werden. Dies betrifft auch Rechnersysteme und Steckverbinder.

Customisation – Maßgeschneiderte Lösungen: Individuelle Systemlösungen und Produkte, die perfekt passen. Offene Softwareplattformen kommen Kundenwünschen genauso nach, wie maßgeschneiderte Hardware-Konfektionen.

Vernetzung von Sensoren, Aktoren und Smart Devices

Die vierte industrielle Revolution bringt eine immer dichtere Vernetzung von Sensoren, Aktoren und Smart Devices im Feld mit sich. Die Maschine-zu-Maschine-Kommunikation sowie die Digitalisierung ehemals anonymer Werkstücke, bedingen immer mehr Schnittstellen und Verbindungen. Komponenten müssen immer kleiner und leistungsfähiger werden, die Bedienung soll schneller und einfacher von der Hand gehen. Aus Industrie 4.0 und den damit einhergehenden modularen Produktionsaufbau resultieren höhere Steckzyklen und Datenraten auch für die Steckverbinder.

Der Trend zur Miniaturisierung zieht sich durch alle drei Lebensadern der Industrie – Power, Signal und Data. Im Bereich der Stromversorgung war auf der Hannover Messe 2016 der L-kodierte Leistungssteckverbinder M12 Power zu sehen. Er soll 7/8-Zoll-Lösungen ablösen und meistert in einem wesentlich kleineren Format die Stromversorgung für energiehungrige Anwendungen. Dies können Feldverteiler, I/O-Boxen oder kleine Servoantriebe sein. Durch diese Miniaturisierung können Gehäuse kleiner ausgelegt und mit einheitlichen M12-Anschlüssen versehen werden.

Eine weitere erfolgreiche Miniaturisierung im Produktportfolio des Unternehmens sind die Leiterplattensteckverbinder har-flex. Im Rastermaß 1,27 mm übertragen sie, beispielsweise als Gehäuseanschluss, zuverlässig Signale und sind bei gleicher Leistung wesentlich kleiner als bisherige Leiterplattensteckverbinder. Mit der aktuellen THR-Variante, welche ebenfalls auf der Hannover Messe ausgestellt wurde, bietet har-flex durch zusätzliche Befestigungen auf der Leiterplatte eine hohe Stabilität auf kleinstem Raum.

Im Bereich der Modularisierung punkten Stecksysteme, die einhändig schnell und sicher zu bedienen sind und diverse Steckgesichter in einem identischen Gehäuse anbieten.

Für solche Ansprüche ist das PushPull-System gedacht. Es ist robust, kann in Sekundenschnelle gesteckt oder gezogen werden und ist mit allen gängigen Steckgesichtern für Power, Signale und Daten erhältlich.

Der Ansatz der Industrie 4.0 geht klar weg von der Massenproduktion, hin zur Echtzeit-Maßfertigung nach Kundenwunsch. Dies bedingt auch ein häufigeres Umrüsten von Maschinen, die bisher meistens nur ein einziges Mal für eine lange Betriebsdauer verkabelt wurden. In Zukunft werden Anlagenteile immer stärker in selbstständige einzelne Module getrennt, die beliebig miteinander kombiniert werden. Hier unterstützt ein schnelles und modulares System wie PushPull.

Big Data, Cloud und 10G im industriellen Netzwerk

Zum Trend der Digitalisierung schwingen Begriffe wie Big Data, Cloud oder 10G aus der IT-Welt mit. Die Datenraten steigen sowohl im Feld als auch in Netzwerkumgebungen stetig an. Dieser Entwicklung müssen auch Kabel und Steckverbinder Rechnung tragen. Im Bereich der Datenverkabelung in der Industrie gibt es parallel zu dieser Entwicklung zwei Ansätze. Der eine geht den klassischen Weg über Kupferkabel, mit denen Ethernet nach Cat.-6A mit bis zu 10 GBit/s übertragen werden kann.

Hier punktet das preLink-System als flexible Verkabelungslösung. Damit wurde eine ehemals feste Verbindung aus Kabel und Steckverbinder in zwei unabhängige und wiederverwendbare Komponenten zerlegt. Zum einen gibt es den preLink-Abschlussblock mit der Aufnahme für 8-adrige Ethernet-Kabel, der mit der passenden preLink-Zange in einem Arbeitsgang im Feld sicher konfektioniert werden kann.

Der Abschlussblock passt in eine Reihe von Buchsen und Steckverbindern. Der Abschlussblock kann immer wieder in Sekunden entnommen werden und in einen anderen Steckverbinder gesetzt werden. So können Kabel und Steckverbinder unabhängig voneinander gewechselt werden.

Das System gibt es in diversen industrietauglichen Steckgesichtern. Dazu gehören Netzwerksteckverbinder in RJ45 als Stecker und Buchse sowie M12, PushPull Variante 14 und als Einsatz im Han 3 A für IP65/67 taugliche Anwendungen.

Für Übertragungsstrecken >100 m setzt man aktuell auf optische Fasern und kann hier über mehrere km wesentlich höhere Datenraten realisieren. Hier ist das Limit abhängig von Faktoren wie dem Fasertyp des Lichtwellenleiters und den Transceivern und dem verwendeten Protokoll. Für diese Variante gibt es einen PushPull-Steckverbinder in optischer LC-Duplex-Ausführung.

Dieser Beitrag ist auf unserem Partnerportal Elektronikpraxis erschienen.

* Ralf Klein ist Geschäftsführer bei Harting Electronics in Rahden.

(ID:44355081)