Über eine einzige Quelle können Entwickler die Zukunft der Automatisierung, der Landwirtschaft und des Transports gestalten

Die Entwicklung unserer Zivilisation wurde weitgehend durch unsere Fähigkeit vorbereitet, Materialien zu manipulieren, landwirtschaftliche Praktiken einzuführen und die Mobilität und Migration zu erleichtern. Was als einfacher Werkzeugbau begann, hat sich zu einer Fertigung im Ultra-Maßstab entwickelt. Die Landwirtschaft ist zu einer Wissenschaft der Maximierung der Erträge pro Hektar geworden. Und das unscheinbare Auto steht an der technologischen Spitze eines weltweiten Vorstoßes in Richtung Elektrofahrzeuge (EVs) mit den damit verbundenen Anforderungen an die Effizienzoptimierung.

Alle drei haben viel gemeinsam, unter anderem die Notwendigkeit eines höheren Automatisierungs- und Kontrollniveaus, um ihr beschleunigtes Produktionstempo angesichts des ständig steigenden Kosten- und Effizienzdrucks aufrechtzuerhalten, sowie die Notwendigkeit einer verbesserten Sicherheit. Sicherheit ist besonders wichtig in der Automobilproduktion, wo Menschen und Maschinen Seite an Seite arbeiten, sowie in der Landwirtschaft, wo autonome Fahrzeuge die Produktivität steigern, aber Schutzmaßnahmen benötigen, um Unfälle auf dem Feld zu vermeiden.

Das Erreichen dieser Ziele erfordert die Einbeziehung innovativer Ansätze zur Automatisierung, Kontrolle und Effizienz, einschließlich Sensoren, Relais, Steuerungen, Kameras, Energiemessgeräte und Ladegeräte, die speziell für die Anforderungen dieser Anwendungen entwickelt wurden. Für Entwickler kann es eine Herausforderung sein, die richtigen Lösungen zu finden und zu beschaffen. Glücklicherweise wurde ein Großteil dieser Arbeit bereits von DigiKeyerledigt. Werfen wir einen Blick auf einige dieser Lösungen für Projekte der nächsten Generation.

Sicherheit in der Automobilproduktion

In der Automobilproduktion ist die Sicherheit entscheidend. Zwar werden modernste Konzepte des industriellen Internets der Dinge (IIoT) zur Steigerung der Produktivität eingesetzt, doch müssen Menschen nach wie vor an verschiedenen Stellen der Produktionslinie neben schwerfälligen Maschinen und mit kollaborierenden Robotern (Cobots) arbeiten. Die Sicherheit dieser Menschen muss gewährleistet sein. Aber keine Sorge, DigiKey bietet Ihnen eine breite Palette von Sicherheitsprodukten, einschließlich Relais, Steuerungen und mehr.

Ein Sicherheitsrelais (Abbildung 1) hilft, die Bewegung eines Systems bei einem kontrollierten Stromausfall sicher zu stoppen. Es wird in der Regel aktiviert, wenn Sensoren, die die Anlage überwachen, feststellen, dass Arbeiter oder Betriebspersonal in Gefahr sein könnten, oder wenn ein Arbeiter manuell einen Notausschalter betätigt.

DigiKey bietet nicht nur eine breite Palette von Sicherheitsrelaislösungen an, sondern diese Lösungen werden auch von führenden Herstellern in diesem Bereich entwickelt, darunter Omron, Banner Engineering, Littelfuse, Altech Corp., Panasonic, Phoenix Contact, SICK, TE Connectivity und Weidmüller.

Abbildung 1: Sicherheitsrelais wie das G9SE-221-T30, die Not-Aus-Funktionen ausführen, können zur Gewährleistung der Arbeitssicherheit in der Automobilfertigung eingesetzt werden. (Bildquelle: Omron Automation and Safety)

Sicherheitssteuerungen sorgen für die sichere Produktivität von stationären und mobilen Maschinen. In der Regel handelt es sich dabei um speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS), die an ihren Eingängen, in ihrer internen Verarbeitung und an ihren Ausgängen spezielle Konstruktionselemente aufweisen, um das erforderliche Sicherheitsniveau beim Einsatz in sicherheitskritischen Systemen zu gewährleisten. DigiKey bietet eine Vielzahl von Steuerungen für diesen Zweck, einschließlich Lösungen von Banner Engineering, IDEC, Omron, Panasonic und Schneider Electric. Ein Leitfaden über Digi-Keys komplettes Sicherheitsportfolio für die Automatisierung und Steuerung mit Lichtvorhängen, Türverriegelungen und Zugschaltern, um nur einige Artikel zu nennen, ist hier verfügbar.

Eine autonome landwirtschaftliche Zukunft

Die wachsende Weltbevölkerung und die Tatsache, dass in vielen westlichen Ländern mit zunehmender Alterung der Bevölkerung immer weniger manuelle Arbeitskräfte zur Verfügung stehen, haben zu einem verstärkten Einsatz von autonomen Fahrzeugen in der Landwirtschaft geführt. Diese Fahrzeuge sind hochgradig mit IoT-Systemen zur Überwachung der Umwelt und des Pflanzenwachstums integriert, um einen maximalen Ertrag pro Hektar zu erzielen, und treiben so Innovationen voran und maximieren die Produktivität. Gleichzeitig existieren sie Seite an Seite mit den Arbeitnehmern, so dass sie Maßnahmen zur Gewährleistung der Sicherheit einbeziehen müssen.

Um sicher mit ihrer Umgebung interagieren zu können, müssen autonome landwirtschaftliche Fahrzeuge die zu bearbeitenden landwirtschaftlichen Produkte und Aufgaben erkennen, über flexible Arme mit mehreren Bewegungsgraden verfügen und in der Lage sein, Produkte ohne Beschädigung zu pflücken und zu bewegen. Sie müssen auch in der Lage sein, die Anwesenheit von Menschen zu erkennen, Hindernissen auszuweichen und genau und sicher zu navigieren. Sensoren und Bildverarbeitungssysteme sind daher eine der vielen Schlüsselkomponenten, die autonome Systeme ermöglichen. Zu diesen Sensoren gehören solche, die zur Erkennung von Berührungen und verschiedenen Krafteinwirkungen benötigt werden, sowie Sensoren für Nähe, Position, Orientierung, Temperatur, Schall und Licht.

Zur Unterstützung bei der Entwicklung und Implementierung von Fahrzeugen, die diese Anwendungsanforderungen erfüllen, bietet DigiKey eine Sammlung der wichtigsten Komponenten, einschließlich Kameras, Sensoren, Steuerarme, Schalter, Aktuatoren, Sicherheitsvorrichtungen und mehr.

Eine wichtige Voraussetzung für die Autonomie ist beispielsweise die maschinelle Bilderfassung, die es den Systemen ermöglicht, die Umgebung, in der sie arbeiten, und die zu bearbeitenden Objekte zu erkennen. Die von DigiKey erhältlichen Bildverarbeitungslösungen umfassen Kameras (Abbildung 2), Beleuchtungssysteme, Objektive und Steuerungseinheiten. Derzeit sind fünfzehn Produktlinien verfügbar, darunter eine Auswahl von Anbietern wie Banner Engineering, ifm Efector und anderen.

Abbildung 2: Bildverarbeitungssysteme wie die intelligente Kamera VE201G1A können in schwere autonome Landmaschinen eingebaut werden, um die Handhabung und Verarbeitung von Produkten, die Navigation und die Sicherheit zu verbessern. (Bildquelle: Banner Engineering)

Um autonomen Fahrzeugen die Ausführung von Aufgaben zu ermöglichen, können Entwickler aus einer Reihe von Roboterlösungen wählen, darunter Roboterarme (Abbildung 3), Endeffektoren und Zubehör. Das Produktportfolio von DigiKey umfasst Lösungen von Denso Robotics, Festo und KUKA Robotics.

Abbildung 3: Mit einem zusätzlichen Roboterarm, wie dem KR 6 R900-2, könnten autonome landwirtschaftliche Fahrzeuge präzise und sich wiederholende Aufgaben auf dem Feld ausführen. (Bildquelle: KUKA Robotics Corporation)

Elektrofahrzeuge sorgen für Innovationen in den Bereichen Sensoren und Effizienz

Die Umstellung auf energieeffizientere Transportsysteme hat dazu geführt, dass Elektrofahrzeuge (EVs) in den Bereichen Sensorik und Steuerung sowie Energieversorgung, -speicherung und -management an die Spitze der Innovationen gerückt sind. Digi-Keys Portfolio für Automatisierung und Steuerung bietet vielfältige Möglichkeiten für Innovationen in dieser nächsten Generation von intelligenten, energieeffizienten Fahrzeugen. Das Produktangebot wurde um Sensoren, Steuerungen, Energiemessgeräte und sogar EV-Ladegeräte erweitert, um Sie bei der Entwicklung des Autos von morgen zu unterstützen.

Das Herzstück eines jeden Elektroautos ist die Batterie. Das „Gehirn“ der Batterie ist das Batteriemanagementsystem (BMS), das den Zustand der Batterie überwacht und die Ladevorgänge und die Leistung während des Betriebs regelt. Die Steuerung und Überwachung erfolgt durch Sensoren, während die System- und Benutzersicherheit durch Komponenten wie Stromkreisunterbrecher und Sicherungen gewährleistet wird (Abbildung 4). Alle müssen für den Einsatz in Kraftfahrzeugen geeignet sein, wie z. B. solche von Anbietern wie Eaton und Littelfuse.

Abbildung 4: Kfz-geeignete Sicherungen wie die OGBC016.H sind eines der vielen kritischen Elemente einer EV-Ladelösung. (Bildquelle: Littelfuse)

Fazit

Auf dem Weg zu mehr Automatisierung, Autonomie und Effizienz müssen Entwickler, die an der rasanten Entwicklung von Automobilfertigungsanlagen, autonomen landwirtschaftlichen Fahrzeugen und Elektrofahrzeugen beteiligt sind, auch auf die Sicherheit der Mitarbeiter achten. Gleichzeitig müssen sie die Entwicklungszyklen, die Beschaffung und die damit verbundenen Lieferanforderungen verwalten. Durch die Partnerschaft mit DigiKey als internationalem Broadline-Distributor können sie sicher sein, dass sie in dessen Produktportfolio für Automatisierung und Steuerung eine umfassende Reihe von Lösungen finden, die die Anforderungen ihrer Systeme der nächsten Generation erfüllen.