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Kleine Bauteile, große Kraft: Schlüsselelemente in der industriellen Automatisierung

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Die vier bisherigen, industriellen Revolutionen

Werfen wir zuerst einen Blick zurück: Die Meilensteine der bisherigen Automatisierung lassen sich im Wesentlichen in vier industrielle Revolutionen einteilen. Als wichtigste Erfindung der ersten, die sich im 18. Jahrhundert vollzogen hat, gilt die Dampfmaschine. Damit lösten Dampflokomotiven ihre Vorgänger, die Pferdekutschen, ab, sowie Dampfschiffe antike Segelschiffe. Die Dampfmaschine sorgte aber auch für eine gesteigerte Produktivität in Fabriken. Plötzlich war so viel mehr in so viel kürzerer Zeit möglich. Ein Jahrhundert später kam der nächste Paukenschlag: Die Entdeckung und Nutzung der Elektrizität stellte die gesamte Welt, und damit auch die Industrie, erneut auf den Kopf. Nicht nur elektrisches Licht und Elektrogeräte erleichterten nun vieles, sondern durch die wachsende Automobil- und Flugzeugbranche wurden auch langgehegte Träume Realität.

Eng damit verbunden ist der Rohstoff Erdöl, der für vieles davon unerlässlich ist. In den 1970er-Jahren wurde mit ersten Mikrochips, Industrierobotern und schließlich auch Personal Computern die dritte industrielle Revolution, die digitale Revolution, eingeleitet. Internet, Smartphones, Digitalkameras, Suchmaschinen und soziale Netzwerke trieben sie rasant voran. Als vierte industrielle Revolution bezeichnet man nun alles, was sich um Automatisierung im industriellen Bereich dreht. Daher auch oft der Name Industrie 4.0. Im Fokus stehen dabei Informations- und Kommunikationstechnologien, das Internet der Dinge oder Künstliche Intelligenz. Maschinen werden immer öfter auf intelligente Art und Weise miteinander verbunden und können so mit anderen Anlagen selbstständig kommunizieren, Informationen empfangen und weiterleiten.

Ohne gute Stromversorgung keine Automatisierung

Ein wichtiges Element bei der Automatisierung sind Sensoren. Sie werden auf Bauteilen angebracht und ermöglichen so eine Kommunikation – und damit im weiteren Schritt eine Aktion, ohne dass hierfür menschliches Zutun erforderlich ist. So können über Sensoren wie Fühler Daten für Qualitätssicherung, Instandhaltung oder Zustandsüberwachung von Maschinen erfasst werden. Was fast all diese Netzwerke und Anlagen gemeinsam haben: Sie brauchen eine isolierte und lokale Stromversorgung. Isolation ist notwendig, um Querstörungen, Potentialunterschiede und Erdschleifen auszugleichen, damit diese das automatisierte System nicht negativ beeinflussen.

Hier ein Beispiel aus der industriellen Automatisierung: Man nehme einen DC-Motor-Drehzahlregler. Nicht nur der Motor, sondern auch der Drehzahlregler benötigen hierbei eine gute Gleichstromversorgung. Die Reglerschaltung ist jedoch äußerst empfindlich und verlangt nach einer isolierten, rauscharmen und niedrigeren Spannungsversorgung. Daher kommen hier isolierte, geregelte DC/DC-Wandler zum Einsatz, die das Problem der Spannungsumwandlung lösen und gegen Überspannungen immun sind.

Von Messgeräten bis hin zu Smart Homes

Robuste DC/DC-, AC/DC-Netzteile und Schaltregler sind in der Industrie damit in den Bereichen Automatisierung und Steuerung unerlässlich. Sie kommen aber auch bei 48 Volt-Lithium-Ionen-basierten Systemen, bei Daten- und Steuerkommunikationsbussystemen, Fernsensoren und Aktoren oder bei Test- und Messgeräten zum Einsatz. Auch Internet-of-Things-Anwendungen wie etwa Mensch-Maschine-Schnittstellen, Remote-Sensoren und -Aktoren sowie Smart Offices benötigen Energie. Gerade letztere Kategorie – die intelligente Gebäudeautomatisation – gewinnt immer mehr an Bedeutung. Und das nicht nur im gewerblichen Bereich, sondern auch im privaten.

Menschen setzen heutzutage zunehmend auf Smart Homes, in denen sich von den Jalousien über das Licht bis hin zum Garagentor alles per Knopfdruck steuern lässt. Ganz egal, ob es sich um Sensoren und Aktoren, die Sicherheits- und Kommunikationstechnik, die Zutrittskontrolle, die Gebäudeklimatisierung, die Garagenöffnung oder Touchscreen-Oberflächen handelt – ohne zuverlässigen Strom geht nichts.

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