Industrie 4.0 Industrieller Roboterarm mit dem 4.0-Konzept.

Wie erweitert Eaton mit seinen Steuerungslösungen die Grenzen der Industrie 4.0?

Steuerungs- und Kommunikationselemente werden für die intelligente Fertigung immer wichtiger. Die Digitalisierung ermöglicht eine bessere Steuerung und Bedienung von Maschinen mit hochauflösenden Grafiken, gestenbasierten Steuerungen und mobilen Anzeigegeräten. Für die Umwandlung der Fertigung zu einer intelligenten Fabrik der Zukunft ist Industrie 4.0 notwendig. 

Dank der intelligenten Fertigung können Schalttafelbauer und Ingenieure Daten und Erkenntnisse in Echtzeit austauschen und Änderungen in der Konstruktion oder Produktion vornehmen. Vor allem aber können sie Schalttafeln und Industriegehäuse planen, implementieren und konstruieren.

Wie verändert die Industrie 4.0 die Fertigung?

Industrie 4.0 bietet eine Reihe von Verbesserungen für Ihr Unternehmen. Angefangen bei der Materialbeschaffung, dem Produktdesign, der Konstruktion, dem Lieferkettenmanagement und der Lieferung, bietet sie eine Reihe von Vorteilen. Unternehmen können unerwartete Ausfallzeiten verringern und die Produktivität durch einen bedarfsorientierten Betrieb, integrierte Diagnose und Überwachung sowie intuitive Steuerungen erheblich steigern.

The end-to-end production line process has changed because of industry 4.0. This allow for removing manual interventions and improving streamlining panels wiring and enclosures construction. Now there are SmartWire-DT solutions, the foundation for industry 4.0. The SmartWire-DT eliminates the need for PLC inputs and outputs, allowing for more space in the control panel.

Wir bei Eaton haben uns die digitale Welt und unseren Platz darin zu eigen gemacht, um Innovation neu zu denken. Wir nutzen Technologien, um unser Kundenerlebnis zu verbessern, und inspirieren unsere Mitarbeiter mit digitalen Tools, um die Produktivität zu steigern. Wir setzen auf Industrie 4.0, indem wir künstliche Intelligenz und fortschrittliche Maschinen in unseren Fabriken einsetzen und Technologien entwickeln, die unseren Kunden helfen, dasselbe zu tun. Und wir liefern die Erkenntnisse, die Sie benötigen, um bessere Entscheidungen zu treffen, indem wir mehr Produkte und Dienstleistungen mit integrierter Internet of Things (IoT)-Konnektivität anbieten.

Eaton

Die Auswahl der richtigen Schaltschränke

Schaltschränke sind jetzt die bevorzugten Orte, um alle neuen Automatisierungskomponenten und -systeme unterzubringen. Jede industrielle Maschinenanlage wäre ohne einen Schaltschrank unvollständig. In der Vergangenheit war der Entwurfs- und Konstruktionsprozess für Industriegehäuse oder Schaltschränke ein zeitaufwändiges, manuelles Verfahren mit zahlreichen Engpässen in Bezug auf Zusammenarbeit, Kommunikation und Prozesstransparenz. Dank Automatisierung und Digitalisierung ist dies nun viel einfacher.

Automatisierung & Visualisierung

Digitalisierung und Kommunikation sind die Zukunft. Dank der Multitouch-Technologie, mobiler Anzeigegeräte und HMIs kann die gesamte Visualisierung schnell und einfach mit hochauflösenden Grafiken und gestenbasierten Bedienelementen durchgeführt werden. Durch die Automatisierung können Geräte aktualisiert und somit die Transparenz und Produktivität verbessert werden.

Automatisierung und Visualisierung von HMIs, SPCs und I/Os von Eaton.
Automatisierung und Visualisierung von HMIs, SPCs und I/Os von Eaton. Quelle Eaton

So hat sich die Software für dieProduktionsautomatisierung und die Benutzerschnittstelle (HMI) als entscheidend für die durchgängige Optimierung des Fertigungsprozesses erwiesen. Die Präzisionsbearbeitung und das Fräsen von Gehäusen und Schaltschränken auf der Grundlage digitaler Schemata und Visualisierungen erspart zeitaufwändige, manuelle Arbeitsgänge und ermöglicht kompliziertere Zuschnitte und Montagen.

Die vorausschauende Wartung von Anlagen und Überwachungssystemen ist einer der Hauptvorteile für Ihr Unternehmen. Mithilfe einer digitalen Verbindung, können Ingenieure und Mitarbeiter Daten sammeln und den Stromverbrauch optimieren.

HMI vs. HMI + SPS

Es gibt keine signifikanten Unterschiede zwischen HMIs und HMI + SPS. HMI sind Systeme, die in Verbindung mit SPS (Speicherprogrammierbare Steuerung)arbeiten. Eine SPS wird in den meisten modernen Steuerungssystemen zur Regelung von Motoren, Pumpen, Ventilen und anderen Prozessanlagen eingesetzt. Das Prozesspersonal interagiert mit dem SPS-Steuerungssystem über computergestützte HMI-Produkte. Bei der Konstruktion von Schaltschränken bietet die Option einer HMI+SPS-Kombination mehr Flexibilität.

Sowohl HMI als auch HMI SPS verfügen über eine hervorragende Grafikleistung und ermöglichen die Integration von multimedialen Inhalten wie PDF, Video und Web-Inhalte. Die Bedienung vieler HMI SPS-Systeme ist so einfach wie die von Smartphones. Aber genau wie Standard-HMIs bieten die HMI SPS-Geräte eine hohe Systemleistung, die zusammen mit dem leistungsstarken Grafikprozessor die Gestaltung von Benutzeroberflächen nach den neuesten Standards und die Integration multimedialen Elemente wie Video, PDF und Web-Inhalten in Visualisierungen ermöglicht.

Die HMI- und HMI SPS-Gerätelinien werden in verschiedenen Bereichen eingesetzt. Laut Eaton eignen sie sich jedoch besonders gut für die folgenden Anwendungen:

  • Industrielle Fertigung
  • Systemtechnik 
  • Maschinenbau 
  • Erneuerbare Energie
  • Gefährliche Anwendungen in der Prozessindustrie 
  • Schifffahrt
Empfohlene Produkte

EATON XV, HMI-Touchpanel

Die XV-Serie bietet reibungslose HMI-Funktionalität mit zahlreichen Kommunikationsverbindungen über Ethernet, CANopen, Profibus oder serielle Protokolle. Das Infrarot-Touchpanel zeichnet sich durch eine hohe Auflösung und ein robustes Verbundsicherheitsglas zur benutzerfreundliche Bedienung auch in rauen Umgebungen aus. 

SPS-CPU-Module der XC-Serie, EATON

Diese kompakten und leistungsfähigen modularen Steuerungen, einschließlich der neuesten EASY4-Steuerungen oder der XC300-Serie, können eine Vielzahl von Funktionen ausführen, die über die E/A-Systeme wie die XN300-Serie modular erweitert werden können. Mit den innovativen SPS-E/A-Systemen von EATON lassen sich maßgeschneiderte Lösungen implementieren, die sich ideal für den Schaltschrankbau eignen, wo eine kompakte Bauweise von Vorteil ist. Mit der Ethernet-Schnittstelle, die Zugang zu verschiedenen Netzwerken bietet, können Industrie 4.0-Anlagekonzepte einfach entworfen werden.

SPS-Erweiterungsmodule der Serie XN300/XN322, EATON

SPS-CPU sind kompakte und modulare Systeme mit einer großen Funktions- und Variantenvielfalt in Schaltschränken mit hoher Kanaldichte. Die E/A-Module bieten praktische Verbindungen zur Kostenreduzierung und bieten optimale Systemlösungen auf kleinstem Raum, um die HMI/SPS-Serie zu ergänzen und eine IIOT-Systemlösung für die meisten komplexen Anwendungen zu schaffen.

Befehlen und Signalisieren

Schaltschränke, die ordnungsgemäß funktionieren sollen, bestehen aus bestimmten Teilen, z. B. Stromkreisen oder Steuerkreisen, die Signale liefern und andere Eingabegeräte ergänzen. Diese wichtigen Gadgets werden in Perfektion hergestellt. Laut NEC liegt die maximale Leistungsgrenze der Stromkreise bei 100 VA. Aufgrund der Maximalanforderung von 100 VA haben Stromquellen der Klasse 2 in der Regel eine geringere Strombelastbarkeit als Stromquellen, die nicht zur Klasse 2 gehören. 

Befehls- und Meldesysteme von Eaton.
Befehls-und Meldesysteme. Quelle Eaton

Das Design spielt eine wichtige Rolle bei Befehls-und Meldesystemen. Deshalb sind RMQ-Kompaktlösungen stilvoll, robust und praktisch. Eaton ist ein Beispiel für eine Marke, bei der die Meinung der Anwender zählt. Die Kunden fragten zum Beispiel nach schlanken und eleganten Designs, und so sehen die Produkte auch aus.

Im Hinblick auf die Industriestandards sind die RMQ-Kompaktlösungen ideal für Anwendungen, die Schutz vor Schmutz oder Flüssigkeiten erfordern. Diese Geräte haben einen hohen Sicherheitsgrad an der Vorderseite (IP69K) und an der Rückseite (IP65). Sie können direkt in Holzbearbeitungsmaschinen und Bearbeitungszentren eingebaut werden, ohne dass weitere Gehäuse erforderlich sind.

Drucktaster

Der Hauptzweck von 4-Seiten-Hobelmaschinen besteht darin, die Werkzeuge zur Bearbeitung von Laubholzbalken und Leisten in Längsrichtung zu befestigen und zu spannen. Diese Spannsysteme ermöglichen dem Benutzer einen schnellen Werkzeugwechsel. Ein beleuchteter Drucktaster ermöglicht das Steuern, Sperren und Lösen der richtigen Spindeln.

Dieser Drucktaster sollte direkt im Maschinenbereich positioniert werden, was eine Schutzart von mindestens IP54 auf der Rückseite erforderte, um ihn vor Staub zu schützen. Darüber hinaus können einige der RMQ-Kompaktlösungen (mit Schutzart IP65) fast überall installiert werden. Wie Eaton versichert, “kann der Kunde entscheiden, wo genau er den Drucktaster anbringen möchte”.

Angeschlossene Anzeigen und Drucktaster sind in der heutigen digitalen Umgebung, in der Touchpanels die Norm sind, noch wichtiger für die Datenerfassung und die Diagnose. Außerdem müssen sie sich einfach in Ihr IT-Netz einbinden lassen.

Signalsäulen der Serie SL4/SL7, EATON

Mit den hellen, lautstarken und robusten Signalsäulen SL7 und SL4 lassen sich die Betriebszustände Ihrer Maschinen und Anlagen einfach überwachen und signalisieren. Durch den Einsatz von Hochleistungs-LEDs und lauten Akustikmodulen werden Betriebszustände auch bei schlechten Lichtverhältnissen zuverlässig wahrgenommen. Die Signalsäulen können durch die hohe Schutzart IP66 auch in besonders rauen Umgebungen, zum Beispiel im Außenbereich, eingesetzt werden.

Sicherheitsstandards

Um eine sichere Konstruktion von Maschinensteuertafeln zu gewährleisten, müssen viele Kriterien beachtet werden. Die Investition in eine breite Palette von sicheren, zuverlässigen Lösungen für die elektrische Niederspannungsverteilung trägt zur Sicherheit bei. Leistungsschalter und Sammelschienen sowie Schalttafeln, Schaltschränke und Gehäuse müssen ordnungsgemäß installiert werden. So ist es jetzt notwendig, vor dem Einbau der Schaltanlage eine Wärmeberechnung durchzuführen und eine Wärmebilanz zu erstellen.

Darüber hinaus gibt es Beschränkungen für die Installation von elektrischen Geräten. Der Hersteller muss dafür sorgen, dass die Schalttafel so weit wie möglich elektrisch sicher ist. Das bedeutet, dass die neuesten Normen eingehalten werden müssen, um die funktionale Sicherheit zu gewährleisten, und dass Konstruktionsprinzipien, die auf genormten Schaltkreisen beruhen, die Umsetzung wesentlich erleichtern. 

Die relevante Norm ist seit 2016 die IEC 60204-1. Diese Aussage findet sich in den geltenden Richtlinien für den europäischen Markt. Treten während der Risikoanalyse zusätzliche Risiken auf, die nach Ansicht des Herstellers nicht von der IEC 60204-1 abgedeckt werden, können die IEC 61439-1/-2 und, falls erforderlich, andere Normen als Konstruktionshilfe herangezogen werden.

Kommunikationsstandards

Es ist sehr wichtig, sich an die richtigen Kommunikationsstandards anzupassen, um angemessen vernetzt zu sein, wie z. B. OPC UA, das bevorzugte Protokoll für Cloud Computing und Machine-to-Machine-Kommunikation. Der OPC UA-Standard kann von HMI-SPS-Geräten und bequem angeschlossenen Maschinen unterstützt werden. In Verbindung mit einer Visualisierungssoftware werden die entsprechenden Geräte lediglich als HMI-Geräte eingesetzt (z. B. GALILEO von Eaton).

Größe

Ein großes Problem für die Entwickler von Automatisierungssystemen ist oft die Größe des Schaltschrankes. Bei der Auswertung der Abmessungen der einzelnen Außenplatten kann man das Gehäuse jedoch in Länge und Breite charakterisieren. Außerdem wäre es gut zu wissen, wie groß die Lüftungssysteme und Kabeldurchlässe sind. Jedes Maß ist wichtig und unterscheidet sich von einem Schaltschrank zum anderen. Eaton bietet Geräte in verschiedenen Ausführungen und Größen (bis zu 15 Zoll Länge) an.

Nachhaltige Bedienfelder

Industrie 4.0 wird durch das Ökosystem vorangetrieben. Es ist wichtig, die richtigen Materialien zu wählen, wie z. B. hochmoderne Polymerwerkstoffe oder Verbundwerkstoffe. Auf diese Weise können Unternehmen die Effizienz, Haltbarkeit und Wiederverwertbarkeit ihrer Produkte verbessern. Die enorme Zunahme von vernetzten Geräten und Sensoren und die von ihnen generierten Daten und Erkenntnisse helfen beim Umweltschutz. Moderne Geräte ermöglichen die Schonung von Ressourcen, sorgen für einen zuverlässigen Zugang zu Energie und ermöglichen eine sicherere Lebens- und Arbeitsumgebung.

Die Technologien der Industrie 4.0 spielen eine entscheidende Rolle bei der Senkung des Energieverbrauchs und der Emissionen. Leichtere Materialien benötigen weniger Energie, um bewegt zu werden, da sie nicht durch übermäßiges Gewicht belastet werden.

Eaton, “Aufbau und Betrieb der Fabriken von morgen”.

Unternehmen können additive Fertigungs- und Leichtbautechnologien nutzen, um die Umwelt durch die Kombination neuartiger Materialien positiv zu beeinflussen. Dieser Fertigungsprozess geht schneller voran als die traditionelle Fertigung. Dabei werden weniger Ressourcen verschwendet, da nur die benötigten Materialien verwendet werden.

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