Automatisierung in allen Bereichen

Automatisierung spielt wahrscheinlich eine größere Rolle in Ihrem Leben, als Sie denken. Viele Produkte, die Sie täglich verwenden, wurden in automatisierten Verfahren hergestellt. Automatisierte Verfahren ermöglichen es, dass Sie ins Internet gehen, Ihre E-Mails checken und all die anderen Dinge tun können, die man so online tut. Automatisierung ist ein Teil der industriellen Revolution, der einen bedeutenden Einfluss auf praktisch alle Aspekte der modernen Welt hatte.

Was ist Automatisierung und welchen Einfluss hat sie auf unseren Alltag?

Eines der Merkmale der industriellen Revolution war die Mechanisierung von Aufgaben. Mechanisierung bedeutet im Grunde die Umwandlung einer Aufgabe, für die bisher die Aufwendung von Kraft und Mühe durch einen Menschen erforderlich war, in eine Aufgabe, die durch eine Maschine durchführbar ist. Nach der Mechanisierung folgte die Automatisierung. Automatisierung beschreibt ein Verfahren, in dem der menschliche Bediener vollständig von der zu erledigenden Aufgabe zurückgezogen wird.

Ein einfaches Beispiel ist die Flaschenherstellung. Im viktorianischen Zeitalter war es üblich, dass in Fabriken die Verschlüsse auf Flaschen durch Menschen aufgesetzt wurden. Im Laufe der Jahre wurde dieses Verfahren automatisiert. Dadurch wurden die Unregelmäßigkeiten durch menschliche Fehler ausgeschlossen, und außerdem wurde das Verfahren beträchtlich beschleunigt.

Wie würde das Leben ohne Automatisierung aussehen?

Werfen wir einen kurzen Blick auf die vielen Dinge, die durch Automatisierung möglich sind. Dazu gehört beispielsweise die Erschwinglichkeit vieler Konsumgüter.

Computer enthalten beispielsweise sehr viele komplexe Teile, die alle zu einem vollständigen Gerät zusammengesetzt werden müssen. Dies wird zum Großteil durch automatisierte Verfahren durchgeführt. Wenn der Zusammenbau aller einzelnen Komponenten in einem Computer durch Menschenhand erfolgen würde, wären die Kosten für einen Computer exponentiell höher, sodass kaum ein Verbraucher sich ein solches Gerät leisten könnte.

Automatisierung ermöglicht auch viele andere alltägliche Dinge. Ohne Automatisierung müsste beispielsweise an jeder größeren Kreuzung ein Verkehrspolizist stehen, um den Fahrern durch Handzeichen zu signalisieren, ob sie fahren dürfen oder anhalten müssen. Heutzutage wird dies natürlich durch Ampeln geregelt, die automatisch von grün auf gelb, dann auf rot und wieder auf grün umschalten. Es ist kein menschliches Eingreifen erforderlich, es muss kein Verkehrspolizist bei jedem Wetter auf der Straße stehen, und der Verkehr wird zuverlässig und effizient geregelt.

Ohne Automatisierung würde es viele Bequemlichkeiten der modernen Welt, die viele von uns für selbstverständlich halten, einfach nicht geben.

Automatisierung stützt sich auf viele verschiedene Elektronikbauteile und mechanische Bauteile, die menschliche Bediener ersetzen.

Welche Arten von Automatisierungs- und Steuerungsgeräten gibt es?

Es gibt so viele verschiedene Arten von Automatisierungsgeräten auf der Welt, dass man sie unmöglich in einem Artikel auflisten kann. Hier sind jedoch einige der häufigsten, um eine Vorstellung davon zu vermitteln, welche Technologieformen in der Automatisierung eine Rolle spielen.

Stromkreisschutz

Durch den Stromkreisschutz ist es möglich, dass jeder sichere Elektrogeräte sowie eine sichere Verkabelung im Haus zur Versorgung dieser Geräte haben kann. Der Stromkreisschutz wird durch eine Vielzahl automatisierter Geräte erreicht. Integrierte Schaltungen leisten beispielsweiße Großes, um Hauptplatinen vor Überlastungen und anderen Gefahren zu schützen.

Überlastschalter

Überlastschalter haben wahrscheinlich mehr Leben gerettet als jedes andere elektronische Gerät auf der Welt. Es handelt sich um einfache Vorrichtungen mit einem Schalter, der auslöst, wenn zu viel Strom durch eine elektrische Leitung fließt. In diesen Fällen könnte die elektrische Leitung überhitzen und damit einen Brand oder anderen Schaden verursachen. Überlastschalter lösen in solchen Fällen automatisch aus, unterbrechen den Stromkreis und beseitigen damit die Gefahr. Überlastschalter sind auch deswegen so praktisch, weil sie kostengünstig und wiederverwendbar sind, im Gegensatz zu den Schraubsicherungen, die sie vielfach ersetzen.

Schütze

Ein Schütz ist eine Hochleistungs-Relaisschaltung. Diese kommen in vielen verschiedenen Anwendungen zum Einsatz, beispielsweise bei Regelkreisen für Elektromotoren, Hochleistungs-Beleuchtungsanlagen und anderen. Im Wesentlichen handelt es sich um gesteuerte Schalter aus drei verschiedenen Bauteilen. Die Kontakte in der Vorrichtung leiten den Strom durch den Schaltkreis, und ein Elektromagnet ermöglicht das Öffnen und Schließen der Kontakte. Durch diese Vorrichtungen lassen sich die Funktionen der Geräte, an die sie angeschlossen sind, unter bestimmten Voraussetzungen ohne menschliches Eingreifen steuern, beispielsweise bei Änderungen der Stromstärke oder Spannung.

Steuerrelais

Ein Steuerrelais ermöglicht das automatische Schalten von elektrischen Schaltkreisen ohne manuelles Eingreifen. Sie werden überall verwendet, von der Telekommunikation bis zu Logikfunktionen. Durch seine Funktionsweise ist ein Relais besonders für einige entscheidende Aufgaben geeignet. Wenn ein Gerät beispielsweise an eine Netzstromversorgung und eine Notstromversorgung angeschlossen ist, lässt sich ein Steuerrelais so einrichten, dass bei einem Ausfall der Netzstromversorgung automatisch auf die Notstromversorgung umgestellt wird. Dies dient zum Schutz von Geräten und zur Gewährleistung eines reibungslosen Betriebs in der Industrie, und sogar innerhalb der unterbrechungsfreien Stromversorgungen, die im Allgemeinen zum Schutz von Computern durch Schäden infolge von Stromausfällen verwendet werden.

Leitstellenschalter

Leitstellenschalter lassen sich so automatisieren, dass sie unter Gefahrenbedingungen die Stromversorgung von Geräten oder anderen elektrischen Vorrichtungen unterbrechen. Sie lassen sich auch zur automatischen Aktivierung oder Deaktivierung von Kommunikationsleitungen unter bestimmten Bedingungen verwenden.

Elektromotoren

Elektromotoren wandeln im Grunde genommen elektrische Energie in mechanische Energie um. Es gibt sie als Gleichstrom- oder Wechselstrom-Ausführungen, und sie stellen einen wesentlichen Bestandteil der automatisierten Aufgaben dar, die das moderne Leben ausmachen.

Elektromotoren lassen sich mit verschiedenen Steuergeräten steuern, die sie unter verschiedenen Bedingungen ein- oder ausschalten. Beispielweise werden die Lüftungen an Heizungsanlagen durch Elektromotoren angetrieben. Wenn das Thermostat ein Signal sendet, dass die Temperatur unter den eingestellten Grenzwert gesunken ist, finden automatisierte Prozesse statt, um den Lüfter zu aktivieren und Wärme durch die Lüftungsschlitze zu blasen.

Motorsteuerungen

Motorsteuerungen sind Geräte, die die Leistung eines Motors regeln. Es kann sich um Relais, Steuerungen oder andere Arten elektrischer Bauteile handeln, die den Zustand eines Motors ohne menschliches Eingreifen steuern. Motorsteuerungen können auch sehr komplex sein und eine Umkehr der Drehrichtung eines Motors veranlassen, bei Bedarf dessen Leistung zu erhöhen oder zu verringern, und mehr. Motorsteuerungen dienen häufig zum Schutz der Motoren vor Schäden durch Überlastung.

Flüssigkeitsregler

Flüssigkeitsregler ermöglichen die gemeinsame Funktion sehr komplexer Systeme aus Rohren und anderen Leitungen zur Bereitstellung von Wasser, Kraftstoff oder anderen flüssigen Stoffen. Diese Systeme lassen sich automatisieren und steuern anhand des Drucks, der Flussrate oder anderer Variablen, welche Systeme aktiviert oder deaktiviert werden müssen, wann eine Umkehr der Motordrehrichtung erforderlich ist und so weiter. Flüssigkeitsregler befinden sich überall, vom Motor im Auto bis zu öffentlichen Wasserversorgungseinrichtungen.

Industrieschalter

Industrieschalter sind Schalter, die speziell für die rauen Anwendungen in der Fertigung und anderen Verfahren ausgelegt sind. Diese Schalter sind häufig gegen besondere, an ihrem Einsatzort vorherrschende Gefahren, abgesichert. Beispielsweise müssen Industrieschalter in Raffinerien gegen die korrosiven Chemikalien in der Luft abgesichert sein.

Industrieschalter ermöglichen einen hohen Grad an Automatisierung. Sie können automatisch betätigt werden, wie bei Relais oder Steuerungen, oder auch manuell. Bei manueller Betätigung der Schalter aktivieren Sie trotzdem eine Reihe automatisierter Vorgänge für denjenigen, der den Schalter betätigt.

Maschinenschutz und -sicherheit

Automatisierte Verfahren sind bei Anwendungen im Bereich Maschinenschutz und -sicherheit entscheidend. Wenn beim Maschinenschutz eine Anlage einen bestimmten Zustand erreicht, können die Schutzvorrichtungen automatisch sicherstellen, dass keine Gefahr für Menschen besteht. Beispielsweise können automatisierte Verfahren in einer Anlage zur Erzeugung eines Vakuums durch Absaugen der Luft aus einer Kammer automatisch die Türdichtungen betätigen, sodass die Kammer nicht versehentlich geöffnet wird.

In einigen Fällen lässt sich die Sicherheit in der Industrie durch das Hinzufügen von automatisierten Vorrichtungen zu einer Anlage erhöhen. Beispielsweise kann bei Anlagen, die mit Detektoren zur Erkennung von Personen in einem geschlossenen Raum oder anderen Gefahrenbereich ausgestattet sind, die Stromversorgung gekappt werden, um ein versehentliches Einschalten und damit eine Verletzungsgefahr der betreffenden Person zu verhindern.

Einbaumessgeräte

Mit Einbaumessgeräten lassen sich konstante Messungen des Zustandes eines Schaltkreises, einer Maschine oder von praktisch allem anderen vornehmen und die Messdaten an den Benutzer bereitstellen. Dadurch muss der Benutzer keine manuellen Messungen an dem System vornehmen, das er überwachen möchte. Einbaumessgeräte werden schon seit langer Zeit verwendet, zuerst als analoge Messgeräte, die sich allmählich zu den digitalen Messgeräten entwickelt haben, die in der heutigen Industrie üblich sind.

SPS

SPS steht für Speicherprogrammierbare Steuerungen. Es handelt sich um Computer, die das „Gehirn“ hinter den automatisierten Verfahren darstellen. Diese Computer sind meist viel robuster als andere Computer und für die rauen Bedingungen in Industrieumgebungen konzipiert. Sie finden sich überall, von Beleuchtungsanlagen bis zu den hochentwickeltsten Fertigungsanlagen der Welt.

HMI und Datenerfassung

HMI und Datenerfassung finden an der Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine statt. Die daran beteiligten automatisierten Verfahren ermöglichen den Menschen, konstantes Feedback von der Maschine zu erhalten, die sie überwachen, und bei Bedarf die entsprechenden Maßnahmen zu treffen.

Sensoren

Sensoren dienen zur Erkennung des Zustandes einer Maschine oder eines Schaltkreises. Die meisten Automatisierungsvorrichtungen sind mit Sensoren ausgestattet, sei es mit einfachen Spannungssensoren oder mit komplexen Bewegungsmeldern, die bei Alarmanlagen in Privat- oder Geschäftshäusern verwendet werden.

Messumformer

Messumformer haben die wunderbare Eigenschaft, eine Energieform in eine andere umzuwandeln. Sie werden bei Sensoren verwendet, die den Zustand einer Maschine oder eines Schaltkreises erkennen und die gemessenen Daten, also Druck, Spannung, Lufttemperatur usw., in elektrische Signale umwandeln, die sich mit einem Messgerät messen lassen.

Hubmagnete

Hubmagnete sind ganz einfache Vorrichtungen, die elektrische Energie in eine lineare Bewegung umwandeln können. Sie werden meist in automatisierten Ventilen verwendet. Außerdem kommen sie in bestimmten Relais zum Einsatz, die in Automobilen und anderen Maschinen verwendet werden.

Signalleuchten

Signalleuchten sind dafür ausgelegt, sichtbare, hörbare oder anderweitig erkennbare Signale auszugeben. Automatisierte Signalleuchten leisten einen wichtigen Beitrag zur Sicherheit des See- und Luftverkehrs und vieles mehr. Signalleuchten werden auch auf Autobahnen und Landstraßen verwendet, beispielsweise als Blinklichter, die Kraftfahrer vor Gefahren warnen. Automatisierte Verfahren ermöglichen es, Signalleuchten zu steuern, ohne dass jemand sie vor Ort nach Bedarf ein- und ausschalten muss.

Temperaturregelung

Durch Temperaturregelung über Automatisierung ist es möglich, dass die Heizung oder Kühlung in Gebäuden ohne manuelles Einschalten der Heizung oder Klimaanlage funktioniert. Dieselbe Bequemlichkeit ist durch Temperaturregelung auch in anderen Bereichen möglich.

Prozessheizung

Einige Wärmeanforderungen sind komplexer als die bloße Erwärmung eines Hauses oder einer Wohnung. In Industrieanwendungen müssen beispielsweise Werkstoffe auf bestimmte Weise erwärmt werden, um bestimmte Produkte herzustellen. Die Automatisierung dieser Verfahren gewährleistet Einheitlichkeit und setzt Arbeitskraft frei.

Zeitgeber

Zeitgeber können mechanischer Art sein oder mit einfachen Logikschaltkreisen arbeiten. Sie ermöglichen einheitliche Ergebnisse in Industrie, Wissenschaft und, auf allgemein zugänglichere Weise, beim Kochen und anderen alltäglichen Aufgaben, die eine genaue Zeitmessung erfordern.

Zähler

Mit Zählern lässt sich erstaunlich genau verfolgen, wie häufig ein Ereignis aufgetreten ist. Sie lassen sich mit Sensoren kombinieren, um wissenschaftliche Daten zu gewinnen, die das menschliche Verständnis der Welt verbessern. Zähler werden für einfache Verfahren verwendet, wie die Messung der Anzahl von vorbeifahrenden Autos auf einer bestimmten Straße bis zur Messung der Rotationsgeschwindigkeit von Pulsaren in einer Entfernung von vielen Lichtjahren zur Milchstraße.