- Veröffentlicht am 22. März 2024
- Zuletzt bearbeitet am 22. März 2024
- 7 min
Die Steuerungstechnik in der Industrie
Welche Rolle spielt die Steuerungstechnik in der Industrie? Gerade in Fertigungsanlagen kommt diese Technologie zum Einsatz, um die gesamten Produktionsschritte von Anfang bis Ende zu überwachen und zu kontrollieren. Das Spektrum an Einsatzmöglichkeiten und den betreffenden Branchen ist breit, und der folgende Artikel bietet einen Überblick über die Komponenten, die Einsatzbereiche und die Rolle der Steuerungstechnik für die Industrie 4.0.
Die Steuerungstechnik ist gerade in den meisten industriellen Bereichen eine nicht wegzudenkende, wichtige Komponente. Verschiedene Geräte und Systeme aller Art übernehmen dabei Funktionen wie die Überwachung, Steuerung und Automatisierung vieler Prozesse in der Industrie.
Diese Kontrollinstanzen garantieren ein hohes Maß an Sicherheit, Effizienz und Präzision bei allen Schritten in der Fertigung. Weiterhin werden mit der Steuerungstechnik in der Industrie Abläufe optimiert, menschliche Eingriffe reduziert und damit auch die gesamte Produktivität gesteigert.
Unterschiede zwischen Steuerungstechnik und Regelungstechnik
Sowohl die Steuerungstechnik als auch die Regelungstechnik übernehmen sehr ähnliche Aufgaben und überwachen zahlreiche industrielle Prozesse. Doch es gibt einen feinen Unterschied: Während die Steuerungstechnik in der Industrie eher auf einer allgemeine und umfassend kontrollierende Weise die Produktionsprozesse steuert, unterstützt die Regelungstechnik (auch als Regulierungs-Technologie bekannt) die Einhaltung regulatorischer Vorgaben.
Dies erstreckt sich von der Einhaltung technischer, produktionsbezogener oder Umweltnormen bis hin zu Branchenstandards, ISO-Normen, Sicherheitsvorgaben und gesetzlichen Anforderungen. Auch spezielle Sicherheitsvorgaben und die Bewertung von Compliance-Bezügen gehören zum Aufgabenfeld der Regelungstechnik.
Bei den Steuerungsanlagen geht es also um eine umfassende Überwachung in Echtzeit, während die Regelungstechnik eher die Einhaltung von Vorschriften, Risikobeschränkungen und weiteren Vorgaben gewährleistet.
Bestandteile der Steuerungstechnik
Einige der wichtigsten Bestandteile und Einsatzfelder der Steuerungstechnik in der Industrie sind die folgenden:
- Prozesssteuerung – Hier werden industrielle Prozesse kontinuierlich überwacht. Dabei erfassen z. B. Sensoren Parameter wie den Stromfluss, Temperaturen, Druck, Durchflussraten oder Kapazitäten.
- Speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) – Diese Art der Steuerungstechnik in der Industrie setzt digitale Computer ein, um Montagevorgänge in der Fertigung oder eine ganze Maschinensteuerung zu kontrollieren.
- Verteilte Steuerungssysteme (DCS) – Hierbei erfolgen die Steuerungen über ein ganzes Netzwerk, um verschiedene Prozesse in der Produktion gleichzeitig zu koordinieren. Dabei können auch mehrere Untersysteme überwacht werden.
- Robotik-Systeme – Auch Industrieroboter kommen bei den Fertigungsprozessen zum Einsatz, z. B. beim Schweißen, Lackieren, Zusammenfügen oder Verpacken. Die Steuerungstechnik kontrolliert dabei sämtliche Aufgaben und Bewegungen der Roboter, um die Sicherheit, Präzision und Effizienz zu garantieren.
Entwurf & Einsatzbeispiele der Steuerungstechnik
Die Steuerungstechnik in der Industrie wird entwickelt, um die Erstellung, Umsetzung und Optimierung von Prozessen in der Fertigung zu überwachen und zu kontrollieren. Dabei stellen sie sicher, dass die gewünschten Erträge wie produzierte Einheiten oder Stückzahlen erreicht werden und die Stabilität und Sicherheit dabei gewährleistet werden.
Entwurf von Steuerungen
Einige wichtigste Schritte beim Entwurf von Steuerungstechnik sind die folgenden:
- Mathematische Modellierung – Am Beginn steht häufig das mathematische Modell eines Steuerungssystems. Dabei werden die Steuerungsalgorithmen wie Eingaben und Erträge, Messwerte wie Geschwindigkeiten und andere Kernvariablen festgelegt und zueinander in Beziehung gesetzt. Auf dieser Basis erfolgt die technische Umsetzung des Steuerungssystems.
- Stabilitätsanalyse – Die Stabilität ist eine weitere wichtige Komponente in der Fertigung. Dabei wird ein realistisches Produktionsszenario bestimmt, das keine oder nur wenige Unregelmäßigkeiten aufweist. Auch die Reaktion auf Störungen oder Änderungen in der Produktionslinie können damit kontrolliert werden.
- Leistungsanalyse – Die Steuerungstechnik beurteilt auch die Leistungswerte in der Fertigung, ob Geschwindigkeiten, Stückzahlen oder die Präzision der angefertigten Waren wie Größe, Beschaffenheit oder Gewicht.
- Platzierung von Sensoren und Scannern – Digitale Sensoren oder Scanner-Technologien sind ebenso ein wichtiger Bestandteil der Steuerungstechnik in der Industrie. Dabei wird festgelegt, wie viele dieser Teile im Einsatz sind, wo sie bei einer Maschine oder an einem Förderband angebracht werden und in welchem Rhythmus sie die Werte erfassen und kontrollieren.
- Programmierung der Software – Zu guter Letzt muss auch eine entsprechende Software bzw. ein Programm entwickelt und konfiguriert werden. Damit werden die Steuerungsalgorithmen in der entsprechenden Hardware festgelegt.
Einsatzbeispiele der Steuerungstechnik
Die Steuerungstechnik findet sich über alle industriellen Branchen hinweg. Hier sind einige Beispiele für häufige steuerungstechnische Anwendungen:
- Fertigungsindustrie – Gerade bei Montagelinien mit regelmäßigen, fein abgestimmten Produktionsmengen, garantieren die Steuerungen eine sichere, präzise und effiziente Produktion.
- Qualitätskontrollen – Hier überwacht die Steuerungstechnik Parameter und Messwerte wie Umfänge, Gewichte und Fehlerabweichungen. Dazu werden die vorgeschrieben Qualitätsstandards in der Fertigung gewährleistet.
- Energiesektor – In diesem Bereich ist die Steuerungstechnik z. B. bei der Stromerzeugung sehr wichtig, um die Stabilität und Messwerte beim Betrieb von Turbinen, Generatoren und Maschinen aufrechtzuerhalten.
- Automobilindustrie – Hier wird die Steuerungstechnik eingesetzt, um den Leistungsumfang von Verbrennungsmotoren zu kontrollieren und zu optimieren. Ferner werden damit auch Parameter wie die Kraftstoffeinspritzung oder die Emissionen verwaltet.
- Luft- und Raumfahrt – In der Flugsteuerung kontrollieren fortschrittliche Steuerungssysteme z. B. die Navigation, die Steuerung und den Verbrauch, um einen sicheren Flugbetrieb zu garantieren.
- Nahrungsmittel- und Getränkebranche – Die Steuerungsprogramme dienen der Überwachung und Automatisierung in der Lebensmittelproduktion sowie der Verpackungen. Damit werden die Konsistenz und Qualität bei der Herstellung sichergestellt.
Prozessautomatisierung
Prozessautomatisierung bezeichnet den Einsatz technologischer Mittel und Systeme zur Effizienzsteigerung und Optimierung industrieller Abläufe.
Steuerungstechnik in der Industrie 4.0
Industrie 4.0 markiert die vierte industrielle Revolution, die eine transformative Welle in der Fertigungsindustrie durch die Einführung von intelligenten und autonomen Systemen auslöst. Im Herzen dieser Revolution steht die Steuerungstechnik, die eine Schlüsselrolle spielt, indem sie ermöglicht, dass Maschinen und Anlagen nicht nur eigenständig agieren, sondern auch in Echtzeit miteinander kommunizieren und kooperieren. Diese Integration führt zu hochgradig flexiblen, selbstorganisierenden Produktionssystemen, die sich schnell an veränderte Bedingungen oder Anforderungen anpassen können, was die Effizienz steigert, Kosten senkt und die Produktionsqualität verbessert.
Automatisierung in der Wartung
Automatisierung in der Wartung revolutioniert die Instandhaltung, indem sie durch den Einsatz von Technologie Zeit spart, Fehler reduziert und die Betriebssicherheit erhöht.
Vorteile der Steuerungstechnik
Die Steuerungstechnik in der Industrie bietet in allen relevanten Branchen eine Menge Vorteile:
- Erhöhte Präzision und Genauigkeit – Die Steuerungssysteme erlauben höchst präzise Überwachungen verschiedenster Variablen. Damit gewährleisten sie eine übergreifende Genauigkeit bei allen Prozessen, ob in der Fertigung, bei der Energieherstellung oder bei der Qualitätskontrolle.
- Verbesserte Effizienz – Die Steuerungstechnik trägt zur Automatisierung und Optimierung bei industriellen Prozessen bei, was zu einer höheren Effizienz führt. Auch werden dabei der Abfall, der Energieverbrauch und die Produktionszeiten reduziert.
- Mehr Sicherheit – Die Steuerungen unterstützen die Implementierung von Sicherheitsfunktionen, z. B. bei Warnmeldungen oder Schaltsignalen, um Risiken zu mindern und Unfälle zu vermeiden.
- Nutzung von Einsparmaßnahmen – Bei einem regelmäßigen Einsatz der Steuerungstechnik werden die Energieeffizienz verbessert, der Abfall reduziert und die Ressourcennutzung optimiert. Auch der Bedarf an menschlichen Eingriffen wird vermindert, was zu deutlichen Kosteneinsparungen führt.
- Optimierte Fernüberwachung – Die Steuerungstechnik in der Industrie ermöglicht auch eine bessere Fernüberwachung und Fernsteuerung. Weniger Bediener können effizient sämtliche gesteuerten Prozesse aus der Ferne (Remote) kontrollieren und verwalten und Fehler und Abweichungen per Computer beheben bzw. korrigieren.
Empfohlene Kategorien
Steuerungstechnik und Industrie 4.0
Gerade in der Industrie 4.0 ist die Steuerungstechnik nicht mehr wegzudenken. Dabei werden vermehrt digitale Technologien wie Sensoren, erweiterte Messgrößen und Kommunikationsfunktionen in industrielle Prozesse eingebunden. Durch die permanente Erfassung von Echtzeitdaten wird eine konsequente und präzise Überwachung und Kontrolle noch besser möglich.
- Internet der Dinge (IoT) – Die Steuerungstechnik nutzt die Konnektivität im IoT und schafft die Vernetzung von Computern, Geräten und Maschinen, um Daten in Echtzeit auszutauschen.
- Cloud Computing – Auch das Cloud Computing zur Datenspeicherung und -analyse wird von der Steuerungstechnik eingesetzt. Das gewährleistet eine zentrale Datenverwaltung und bietet einen einfacheren und schnelleren Zugriff auf die Daten und Messwerte – für eine konsequente Dokumentation und fundiertere Entscheidungswege.
- Edge Computing – Mittels dezentralen Steuerungen wird die Kontrolle der Arbeitsschritte über ein ganzes Netzwerk verteilt. Über Edge Computing können die erfassten Daten zudem näher an der Quelle verarbeitet werden.
- Intelligente Fabriken – Eine Steuerungseinrichtung trägt auch zur Gestaltung von intelligenten Fabriken bei, bei denen die Produktion automatisiert und skalierbar erfolgt. Gerade bei sich ständig ändernden Marktanforderungen, ob durch die Gesetzgebung, Umweltvorgaben oder ein sich änderndes Konsumverhalten, ist ein höheres Maß an Flexibilität erforderlich – was durch die Steuerung in diesen Smart Factories noch besser möglich ist
Die Steuerungstechnik in der Industrie trägt zu einer verbesserten Produktqualität bei. Sie schafft eine konsistente Überwachung während des ganzen Produktionsprozesses, garantiert mehr Sicherheit und weniger Ausfallzeiten und minimiert Fehler und Abweichungen.
Die Steuerungstechnik ist auch längst ein integraler Bestandteil in der Industrie 4.0 und ein wesentlicher Wegbegleiter von veralteten und traditionellen Prozessen in intelligente, vernetzte und virtuell überwachte Systeme. Der Einsatz dieser Technologien bedeutet eine bessere Effizienz, mehr Flexibilität und eine höhere Wettbewerbsfähigkeit gegenüber der Konkurrenz. Sehen Sie sich die Produkte und Lösungen für die Steuerungstechnik von RS an.
RS Expertentipp
Achten Sie beim Einsatz von Steuerungstechnik darauf, stets die neuesten Sicherheitsstandards zu implementieren, um Systeme vor externen Bedrohungen zu schützen und einen reibungslosen Betriebsablauf zu gewährleisten. Außerdem ist es ratsam stets auf modulare und skalierbare Systemlösungen zu setzen, um eine flexible Anpassung an zukünftige Anforderungen und Technologieänderungen zu gewährleisten.