Industrielle Automatisierung: Steigerung der Produktionseffizienz und Intelligenz

Einführung

Industrielle Automatisierung (IA) verwendet verschiedene Steuerungssysteme, wie Computer, Robotik und Informationstechnologie, um mechanische Ausrüstung, Prozesse, Maschinenwerkzeuge, Beleuchtung, Heizung und Überwachungssysteme im Produktionsprozess zu steuern. Ihre Hauptziele sind die Reduzierung menschlicher Eingriffe, die Verbesserung der Produktionseffizienz, die Steigerung der Produktqualität und Sicherheit sowie die Senkung der Produktionskosten. Moderne Systeme der industriellen Automatisierung werden bereits in verschiedenen Branchen weit verbreitet eingesetzt, darunter Fertigung, Energie, Chemie, Automobil- und Elektronikindustrie, und sie legen die Grundlage für die Entwicklung von intelligenter Fertigung und Industrie 4.0.

Technische Anforderungen

Mit der ständigen Weiterentwicklung der industriellen Automatisierung entstehen fortwährend neue technologische Anforderungen:

Hochleistungssteuerungssysteme: Die industrielle Automatisierung erfordert effiziente und präzise Steuerungssysteme, um komplexe Operationen auszuführen. Diese Systeme, einschließlich programmierbarer Logiksteuerungen (PLCs) und verteilter Steuerungssysteme (DCSs), bieten Echtzeit- und zuverlässige Verarbeitungsfähigkeiten, um eine präzise Steuerung der Produktionsprozesse sicherzustellen.

Sensoren und Aktoren: Hochpräzise Sensoren (wie Temperatur-, Druck- und Durchflusssensoren) und Aktoren (wie Motoren und pneumatische Komponenten) sind entscheidend für eine präzise Steuerung. Sie überwachen kontinuierlich die Produktionsumgebung und führen Echtzeit-Anpassungen durch.

Datenbeschaffung und Überwachung: Automatisierungssysteme nutzen Datenerfassungssysteme (wie SCADA), um den Produktionsstatus in Echtzeit zu überwachen, Daten zu sammeln und zu analysieren. Dies ermöglicht die Fernüberwachung, Störungswarnungen und die Optimierung der Produktionsprozesse.

Robotik und Künstliche Intelligenz (KI): Industrieroboter und KI-Technologie sind zu wesentlichen Bestandteilen der modernen industriellen Automatisierung geworden und werden in Montage, Schweißarbeiten, Handhabung und anderen Aufgaben eingesetzt, um die Produktionsleistung, Präzision und Flexibilität zu verbessern.

Hohe Zuverlässigkeit und Sicherheit: Industrielle Umgebungen sind komplex und potenziell gefährlich, daher müssen Automatisierungssysteme eine hohe Zuverlässigkeit und Sicherheit aufweisen, insbesondere in Umgebungen mit hohen Temperaturen, hohem Druck oder brennbaren Gasen.

Anwendungsbereiche

Die industrielle Automatisierung wird in einer breiten Palette von Branchen eingesetzt, hauptsächlich unterteilt in:

Herstellung: In Branchen wie Automobilbau, Elektronik, Haushaltsgeräte und Lebensmittelverarbeitung verbessern automatisierte Produktionslinien die Produktivität, reduzieren menschliche Fehler und gewährleisten eine gleichbleibende Produktqualität.

Energieindustrie: Automatisierungssysteme werden im Energie-, Öl- und Gasbereich eingesetzt und können die Stromübertragung, Ölförderung, Gasförderung sowie chemische Prozesse überwachen und steuern, um eine effiziente und sichere Betriebsführung sicherzustellen.

Chemische Industrie: Die präzise Steuerung von Reaktionsparametern wie Temperatur, Druck und Konzentration in der chemischen Produktion macht den Einsatz von Industrie-Automatisierungssystemen in der chemischen Produktion entscheidend.

Logistik und Lagerung: Automatisierte Lagertechnologien, wie automatische Hochregallager und automatisierte Handhabungsroboter, haben die Lagereffizienz erheblich verbessert, den manuellen Arbeitsaufwand reduziert und die Kosten gesenkt.

Agrar-Automatisierung: Automatisierungstechnologien werden auf landwirtschaftliche Prozesse wie Bewässerung, Düngung und Ernte angewandt, wodurch die Produktionseffizienz gesteigert und die Abhängigkeit von Arbeitskräften verringert wird.

Anwendungsgegenstände

Eingesetzt in Temperaturüberwachungssystemen der Industrieautomatisierung, beispielsweise zum Temperaturschutz von Motoren, Förderbändern, Generatoren und anderen Geräten. NTC-Thermistoren überwachen Temperaturveränderungen in Echtzeit, verhindern Schäden an Geräten durch Überhitzung und gewährleisten die Sicherheit von Batteriemanagementsystemen.

Sie finden weitläufig Anwendung in Temperaturregelungssystemen von Industrieautomatisierungseinrichtungen und gewährleisten den stabilen Betrieb der Geräte (wie Spritzgussmaschinen und Trocknungseinrichtungen) während Hochtemperaturprozessen. Die Temperaturregelung über Rückkopplungssteuerungssysteme verbessert die Stabilität der Produktionsprozesse.

Als Schutzkomponente für Stromversorgungssysteme werden sie eingesetzt, um Spannungsspitzen abzufangen und zu verhindern, dass diese Steuerungssysteme und andere elektronische Geräte beschädigen. Dies gilt insbesondere für Antriebssysteme von Motoren und Batteriesysteme und gewährleistet einen langfristig stabilen Betrieb.

Sie bieten Überlastschutz und finden weitläufig Anwendung in automatisierten Produktionslinien, Antriebssystemen von Förderbändern und anderen Anwendungen. Sie unterbrechen den Stromfluss automatisch bei einer Überlastung und stellen die Verbindung automatisch wieder her, sobald die normalen Betriebsbedingungen wiederhergestellt sind, um Schäden an den Geräten zu vermeiden.

In elektrischen Systemen absorbieren GDTs elektrische Spannungsspitzen und schützen empfindliche Geräte vor transienten Spannungen. Sie kommen häufig in Stromerzeugungsanlagen, Wechselrichtern, Steuerungssystemen und anderen Anwendungen zum Einsatz und gewährleisten einen sicheren Betrieb.

Überwachen Sie die Betriebstemperatur von Geräten, um Überhitzung und Schäden zu vermeiden. Thermische Schutzschalter werden häufig in Motoren, Elektrowerkzeugen und Batteriesystemen eingesetzt. Wenn die Temperatur zu stark ansteigt, schalten sie automatisch die Stromversorgung ab und verhindern so Geräteschäden und Brandgefahren.

In Spannungsstabilisierungssystemen der Stromversorgung eingesetzt, verhindern sie Schäden durch Überspannung an empfindlichen elektronischen Bauteilen und gewährleisten den stabilen Betrieb von Industrieautomatisierungssystemen.

Wandeln Wechselstrom in Gleichstrom um und stellen eine stabile Stromversorgung bereit. Sie werden häufig in Antriebssystemen von Motoren und Stromversorgungssystemen eingesetzt und gewährleisten die Stabilität und Zuverlässigkeit der Stromversorgung für automatisierte Geräte.

In Stromversorgungssystemen, insbesondere bei Motorsteuerungen und Leistungsumwandlungen, schalten schnelle Wiederherstellungs-Dioden den Strom schnell ab und stellen den Schaltkreisbetrieb wieder her, wodurch die Stabilität und Effizienz von Produktionslinien gewährleistet wird.

In Hochfrequenz-Stromversorgungssystemen eingesetzt, gewährleisten sie die Effizienz der Leistungsumwandlung, reduzieren Energieverluste und verbessern die Leistung von Industrieautomatisierungsgeräten.

Schottky-Dioden werden häufig in Leistungssteuerungssystemen eingesetzt, insbesondere in Motorsteuerungen, Leistungsumwandlungssystemen und Batteriemanagementsystemen. Sie bieten eine geringe Durchlassspannung und eine schnelle Reaktionszeit, wodurch die Systemeffizienz gesteigert und Energieverluste reduziert werden.

MOSFETs werden häufig in Motorantrieben, Leistungsumwandlungen und Energiemanagementsystemen verwendet. Sie steuern den Stromfluss effizient und spielen insbesondere in Frequenzumrichtern, automatisierten Produktionslinien und Robotersystemen eine wichtige Rolle.

Sie werden in leistungsstarken elektrischen Geräten wie Motorantrieben und Hoch- oder Heruntersetzwandlern eingesetzt und steuern den Stromfluss präzise, um eine effiziente Funktion zu gewährleisten und die Effizienz der industriellen Automatisierung zu verbessern.

Transistoren für Kleinsignale (SSTs) werden in Signalverarbeitungs- und Regelungssystemen eingesetzt, um die Stabilität der Steuerschaltungen zu gewährleisten. Sie finden breite Anwendung in Steuerschaltungen der industriellen Automatisierung, beispielsweise bei der Datenerfassung und Signalverarbeitung.

Zukunftstrends

Mit der ständigen technologischen Weiterentwicklung wird die industrielle Automatisierung die folgenden wichtigen Trends einleiten:

Intelligente und adaptive Steuerung: KI- und maschinelle Lernverfahren ermöglichen es der Automatisierungstechnik in der Industrie, sich automatisch an Produktionsbedingungen anzupassen, wodurch die Flexibilität der Produktion verbessert wird und komplexe Operationen ohne menschliches Eingreifen ausgeführt werden können.

Industrielle Internet of Things (IIoT): Die Vernetzung von Geräten und Sensoren wird sich weiterentwickeln und Echtzeitüberwachung, Störungswarnungen sowie die Optimierung von Ressourcennutzung und Produktionseffizienz ermöglichen.

Roboter-Automatisierung: Industrieroboter werden in komplexeren und gefährlicheren Arbeitsumgebungen stärker eingesetzt, wodurch die Produktionseffizienz gesteigert und menschliche Risiken verringert werden.

Datenanalyse und Big-Data-Anwendungen: Die industrielle Automatisierung wird zunehmend auf Big-Data-Analysen angewiesen sein, um Echtzeit-Datenströme zu nutzen, Produktionsprozesse zu optimieren, Abfall zu reduzieren und die Produktionseffizienz zu verbessern.

Grüne Energie und Umweltschutztechnologien: Bei strengen Umweltvorschriften wird sich die industrielle Automatisierung hin zu Energieeinsparung und Umweltschutz entwickeln, wobei immer mehr Systeme energieeffiziente und Abfall-Recycling-Funktionen integrieren werden.

Industrielle Automatisierung transformiert nach und nach traditionelle Fertigungsverfahren, erhöht die ProduktionsEffizienz, reduziert Kosten, verbessert die Produktqualität und treibt alle Branchen Richtung höherer Intelligenz und Digitalisierung. In Zukunft wird die industrielle Automatisierung weiterhin eine entscheidende Rolle in verschiedenen Bereichen spielen und Innovationen sowie Modernisierungen in der globalen Fertigungsindustrie vorantreiben.