Bausteine für Industrie-4.0-Anwendungen

Das bemerkenswert vielfältige Industriesegment umfasst eine Vielzahl von Automatisierungslösungen, die jeweils auf spezifische betriebliche Anforderungen zugeschnitten sind und alle von der fortschrittlichen Technologie der Industrie 4.0 profitieren können.

Die vierte industrielle Revolution ist zwar nicht über Nacht und unter lautem Jubel entstanden, aber sie hat sich auf der Platinenebene entwickelt, ein zuverlässiger Schalter und Sensor nach dem anderen. Ein hervorragendes Beispiel für den Fortschritt ist die kürzlich bekannt gegebene Absicht von Amazon, Roboter einzusetzen, um die Einstellung von 600.000 menschlichen Mitarbeitern bis 2033 zu vermeiden, die notwendig gewesen wären, wenn sich das derzeitige Versandvolumen, wie vom Unternehmen vorausgesehen, verdoppeln wird.[1]

Da Fabriken, Fahrzeuge und Infrastrukturen immer intelligenter werden, nimmt der Anteil der Elektronik in den einzelnen Systemen weiterhin stark zu. Die Nachfrage nach Komponenten und Anwendungen wird in dem Maße steigen, wie Hersteller und andere Industrieunternehmen versuchen, die nächste Generation von Steuerungssystemen, fortschrittliche Sicherheitslösungen und optimierte Kommunikation zur Steigerung der Datenübertragung einzusetzen. Ein kurzer Blick in das umfassende Angebot an Industrie-4.0-fähigen Komponenten von TE Connectivity gibt einen schnellen Überblick über einige verfügbare Bausteine für neue Designs.

Integration fortschrittlicher Technologien

Der weltweite Markt für Industrie-4.0-Elektronik überschritt 2022 die Marke von 146 Milliarden USD. Bis 2030 wird die Konvergenz von Spitzentechnologien wie KI, maschinellem Lernen, dem Internet der Dinge (IoT) und Cloud-Diensten u. a. diesen Wert auf mehr als 627 Mrd. USD ansteigen lassen.[2]

Clevere Produktdesigner können von diesem Aufschwung profitieren, indem sie moderne Stromversorgungs-, Schalt-, Vernetzungs- und KI-Verarbeitungstechnologien in jeden Winkel der industriellen Landschaft integrieren. Die Kommunikationsfunktionen werden nicht nur die Komponenten der Industrie 4.0 in Echtzeit überwachen und steuern, sondern auch die Datenanalyse nutzen, um potenzielle Probleme und Ausfälle zu diagnostizieren und vorherzusagen, bevor sie auftreten.

Im Mittelpunkt dieser technologischen Revolution stehen Schaltrelais, EMI-Filter, Sicherheitssysteme und neue, kompaktere I/O-Steckverbinder. Ein weiteres wichtiges Instrument ist das Single-Pair-Ethernet (SPE), das Daten und Strom in nur zwei Drähten kombiniert und die heutigen vier Drähte ersetzt, während gleichzeitig Gewicht und Kosten durch robustere und langlebigere Verkabelungslösungen reduziert werden.

Die zunehmende Komplexität und Automatisierung industrieller Prozesse führt zu einer steigenden Nachfrage nach zuverlässigen, kompakten und leistungsstarken Schaltlösungen. TE Connectivity bietet eine breite Palette an kompakten Relais an, darunter auch die folgenden:

• Das platinenmontierbare Hochleistungsrelais T9GV1L14-22 (Abbildung 1) für 22 V_DC und 30 A.

Abbildung 1: Das Relais T9GV1L14-22 bietet eine hohe Schaltleistung bei kompakter Bauweise. (Bildquelle: TE Connectivity)

• Das stromsparende T77S1D10-12 bietet 10 A Schaltleistung bei geringerem Platzbedarf, so dass Entwickler ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Leistung und Platzbedarf finden können, ohne Abstriche bei der Zuverlässigkeit machen zu müssen.
• Das T9GS5L24-24 (Abbildung 2), ein robusteres 24-V_DC-Relais für die Leiterplattenmontage, das sich für Schaltschränke und Gerätetafeln eignet.

Abbildung 2: Das T9GS5L24-24 bietet 20 A Schaltleistung für hohe Stromlasten. (Bildquelle: TE Connectivity)

Sicherheitskritische Anwendungen

TE Connectivity bietet auch eine Reihe von kraftgesteuerten Relais wie das 1-8588020-1 (Abbildung 3) für sicherheitskritische Anwendungen an. Diese Komponenten verfügen über eine mechanische Verriegelung, die sicherstellt, dass alle Kontakte im Einklang arbeiten, wodurch das Risiko elektrischer Fehler verringert wird und eine Diagnose möglich ist. Mit einem schlanken Profil von 28 mm × 6 mm × 15,5 mm und einer Spulenleistungsaufnahme von 210 mW kann es dichte Anordnungen in heißen Umgebungen unterstützen.

Abbildung 3: Kraftgesteuerte Relais wie die der SRS2-Familie sind eine wichtige Komponente zur Verringerung des Risikos von elektrischen Fehlern und bieten gleichzeitig Diagnosemöglichkeiten. (Bildquelle: TE Connectivity)

Sicherheit ist ein entscheidender Faktor bei Industrie-4.0-Anwendungen, um eine hohe Produktivität bei gleichzeitigem Schutz der Arbeitnehmer zu gewährleisten, da Menschen zunehmend mit Robotern zusammenarbeiten und mit automatisierten Systemen interagieren. Sicherheitsrelais wie das SRS4-2NO (Abbildung 4) überwachen die Eingänge von Sicherheitsvorrichtungen wie Sicherheitsvorhängen, um sicherzustellen, dass Notausschalter, Verriegelungen und Sicherheitsschaltungen ordnungsgemäß funktionieren.

Abbildung 4: Das Sicherheitsrelais SRS4-2NO stellt sicher, dass die Stromkreise ordnungsgemäß funktionieren, um Schäden und Verletzungen zu vermeiden. (Bildquelle: TE Connectivity)

Sicherheitsrelais sind Bestandteil von Sicherheitslichtvorhängen wie dem SLC4-H30-031 (Abbildung 5), die einen unsichtbaren Zaun aus Infrarotstrahlen zwischen einem Sender und einem Empfänger bilden. Sicherheitslichtvorhänge dienen dem Schutz von Menschen, Maschinen und der Umwelt.

Abbildung 5: Sicherheitslichtvorhänge wie der SLC4-H30-031 bieten zuverlässige Erkennung und Überwachung zum Schutz von Mitarbeitern und Maschinen. (Bildquelle: TE Connectivity)

In immer dichteren Automatisierungsumgebungen sind kompakte Verbindungslösungen von größter Wichtigkeit. Die Mini-I/O-Steckverbinder von TE Connectivity, wie der 2069577-1 (Abbildung 6), sind nur 25% so groß wie herkömmliche RJ45-Steckverbinder und ermöglichen sehr kompakte Hutschienen-Systemmodule. Mini-I/O-Anschlüsse können serielle, Bus- oder Ethernet-Verbindungen bieten, unterstützen Power over Ethernet (PoE) und Datenraten von 10 Mbit/s bis 10 Gbit/s. Kompakte Verriegelungsmechanismen sorgen für stabile Verbindungen, und ein doppelter Kontaktpunkt verhindert unnötige Kommunikationsverluste.

Abbildung 6: Platzsparende Industrie-4.0-Designs können die Vorteile von Mini-I/O-Steckverbindern wie dem 2069577-1 nutzen. (Bildquelle: TE Connectivity)

Entwickler können auch die Verkabelung mit Single-Pair-Ethernet vereinfachen, das Daten und Strom in nur zwei Drähten zusammenfasst und damit die vier Drähte ersetzt, die für herkömmliches Ethernet erforderlich sind. Dies reduziert die Komplexität, das Gewicht und die Kosten und ermöglicht kosteneffiziente Gigabit-Geschwindigkeiten, ohne dass kostspielige Buskoppler oder Gateways erforderlich sind. Der IP20-SPE-Steckverbinder 2364150-1 von TE Connectivity ermöglicht beispielsweise Power over Data Line (PoDL) für die Stromversorgung von Geräten und Datengeschwindigkeiten von bis zu 1 Gbit/s. SPE-Kabel halten mehr Biegezyklen aus als herkömmliche Optionen, ein wichtiger Vorteil für die Robotik.

Fazit

TE Connectivity bietet umfassende Produktreihen, die auf Anwendungen für Industrie 4.0 ausgerichtet sind. Dieser Blog kratzt nur an der Oberfläche der Relais- und Verbindungsoptionen, die durch eine breite Palette an intelligenten Sensoren und fortschrittlichen Produkten zur Filterung der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) ergänzt werden können, um die Anforderungen von Industrie 4.0 zu erfüllen.

[1] „Amazon plant, mehr als eine halbe Million Arbeitsplätze durch Roboter zu ersetzen,“ 21. Oktober, 2025. New York Times.

[2] „Markt für Industrie 4.0 (2023 - 2030)“, September 2023. Grand View Research.