Umstellung von analog auf digital

 

Im Rahmen dieses Wandels kann man auch leicht davon ausgehen, dass die meisten Anlagen auf digitale Signale umsteigen, die genauer und vielseitiger sind als analoge Signale. Aus unserer Sicht ist die Branche jedoch noch nicht ganz so weit.

 

Industrielle Steuerungssysteme, die auf analogen Signalen basieren, werden seit mehr als zwei Jahrzehnten nicht mehr hergestellt, aber es gibt immer noch viele dieser Systeme im Einsatz – obwohl sie das Ende ihrer Lebensdauer erreichen und in Zukunft schwierig und kostspielig zu unterstützen sein werden. Tatsächlich kann die Instandhaltung die Anlagen im Laufe der Zeit sogar mehr Geld kosten als die Umstellung auf ein digitales System.

 

Da sie mit analogen Signalen vertraut sind, haben sich einige Anlagen dafür entschieden, sie so lange wie möglich funktionieren zu lassen. Aber die Zeiten ändern sich. Viele der erfahrenen Steuerungsingenieure der Branche sind auf dem Weg in den Ruhestand. Neue Generationen von Arbeitnehmern werden diese Positionen in den nächsten zehn Jahren besetzen, und es ist wahrscheinlicher, dass sie Automatisierung und Technologie an die Spitze industrieller Prozesse stellen werden.

 

In einigen Werken, mit denen wir zusammenarbeiten, beobachten wir diesen Wandel bereits: Ein langjähriger Werksleiter geht in den Ruhestand, und ein neuer Werksleiter kommt mit anderen Ideen. Um Zustimmung zu erhalten, präsentieren sie eine Analyse, die den "alten Weg" mit dem "neuen Weg" vergleicht. Sobald die Führungsebene – insbesondere diejenigen, die das Budget kontrollieren – die Argumente für ein digitales System gehört und warum es in Bezug auf Analytik und Automatisierung besser sein wird als bestehende analoge Systeme, wird sich die Anlage wahrscheinlich in diese Richtung bewegen.

 

Analoge vs. digitale Signale: Was ist der Unterschied?

 

Ein analoges Signal ist ein kontinuierlicher Wert, der sich im Laufe der Zeit ändert, z. B. Spannung oder Druck. Bei analogen Signalen handelt es sich um eine Punkt-zu-Punkt-Kommunikation anstelle einer Mehrpunktkommunikation: Wenn Sie 10 Maschinen haben, benötigen Sie 10 separate Systeme für die analoge Signalübertragung.

 

Da sie in der Regel auf dem Gerät selbst verbleiben, können Sie mit analogen Signalen nicht viel anfangen. Wenn sie in digitale Signale umgewandelt werden, öffnen Sie die Tür zu Cloud-Analysen, maschinellem Lernen und Mustererkennung.

 

Dazu können analoge Signale zu einem digitalen IO-Link-Signal aggregiert und über digitale Medien mit einem statt 10 Kabel an die zentrale Steuerung zurückgeführt werden. Das Signal kann auf 10 verschiedene Kabel am anderen Ende gemultiplext werden, wodurch die für die Kommunikation erforderliche Kabelmenge reduziert wird.

 

Bei analogen Signalen gibt es wenig bis gar keine Redundanz. Da sie nur einem Pfad folgen können, gibt es keine Möglichkeit zur Wiederherstellung, wenn dieser Pfad nicht verfügbar ist. Digitale Signale können jedoch durch Paketvermittlung oder Schaltkreisvermittlung übertragen werden. Während die Schaltkreisvermittlung bedeutet, dass das Signal immer den gleichen Weg nehmen muss, um an sein Ziel zu gelangen (z. B. links-rechts-links-rechts), ist die Paketvermittlung in der Lage, digitale Signale zu "paketieren" oder zu "segmentieren" und kann einen von vielen verschiedenen Wegen nehmen, um von Punkt A nach Punkt B zu gelangen. Wenn ein Pfad überlastet ist, kann das Signal auf einem anderen Pfad geleitet werden, wodurch Redundanz entsteht.

 

Die Analog-Digital-Progression

 

Die Umstellung von analogen auf digitale Systeme beginnt mit intelligenten Sensoren, die Maschinen steuern und die Zustandsüberwachung übernehmen können. Im Gegensatz zu normalen Sensoren, die nur eine einzige Nachricht übermitteln, sammeln intelligente Sensoren viele Datenpunkte, wie etwa Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Geschwindigkeit, Gewicht, Wasserdurchfluss und mehr, und übermitteln diese Informationen. Sie können auch Daten vom Steuersystem empfangen, um beispielsweise bestimmte Parameter anzupassen oder Sensoren ein- und auszuschalten.  

 

Die Informationen, die intelligente Sensoren liefern, können genutzt werden, um Anlagenprozesse zu automatisieren, Fehler zu reduzieren und die Qualitätskontrolle zu verbessern. Im Laufe der Zeit, wenn mehr Daten gesammelt werden, können sie kombiniert werden, um allgemeine Bewertungen über Trends und Wartung vorzunehmen, um die Produktion positiv zu beeinflussen und zu optimieren.

 

Der Übergang von analog zu digital muss nicht auf einmal erfolgen, und er muss nicht über Nacht geschehen. Einige Unternehmen haben digitale Prozesse implementiert, verwenden aber immer noch analoge Signale, um relevante Maschineninformationen zu überwachen, was als Mittelweg dient. Es gibt auch Technologien, die Signale von analog in digital umwandeln, um Sie auf dem Weg zur digitalen Transformation zu unterstützen. Es ist vielleicht keine vollständige digitale Überholung, aber es ist ein Schritt in die richtige Richtung.

 

Von Zeit zu Zeit spielen analoge Signale in Fertigungsumgebungen noch eine Rolle. Solange Sensoren und Geräte analoge Signale aussenden, sind analoge Signale Teil der Prozesse einer Anlage. Viele Industriestandorte bewegen sich in Richtung einer Mischung aus beidem. Digitale Signale ersetzen nicht unbedingt in allen Fällen analoge Signale, sondern arbeiten mit ihnen zusammen.

 

Selbst in den Kabelwerken von Belden verfügen wir über veraltete Technologien, die mehrere Jahrzehnte alt sind. Es funktioniert immer noch gut für bestimmte Anwendungen. Wir wissen jedoch, dass es irgendwann unpraktisch wird: nicht mehr tragbar und schwer zu warten. Im Moment funktioniert es jedoch, und wir konzentrieren uns auf andere Geräte und Technologien, die einen unmittelbareren Übergang erfordern.

 

Die Umstellung auf die Digitalisierung ist aufregend und verspricht viele Verbesserungen bei Sicherheit, Produktivität und Kosten. Doch der Weg dorthin kann einige Zeit in Anspruch nehmen. Wenn Sie Fragen dazu haben, wie Sie anfangen können oder welche Möglichkeiten Sie bei der Umstellung von analog auf digital haben, lassen Sie es uns wissen. Wir hören uns Ihre Situation an und helfen Ihnen bei der Entscheidung, welcher Weg für Ihre Anlage der richtige ist.

 

Scott Kornblue, Global Solution Architect Manager bei Belden, hat mir geholfen, diesen Blog zu schreiben. Er ist eine großartige Ressource, die alle Ihre Fragen zur digitalen Transformation beantworten kann. Wenn Sie mehr über dieses Thema erfahren möchten, schreiben Sie mir ([email protected]) oder Scott ([email protected]) eine E-Mail.