Die Rolle von Sensoren im Bereich der elektrischen Automatisierung: Anwendungen und Produkte von Schneider Electric

In der modernen industriellen Automatisierung fungieren Sensoren als „Augen“ und „Ohren“ von Steuerungssystemen. Sie sind unverzichtbare Komponenten, die physikalische Parameter wie Temperatur, Druck, Weg und Geschwindigkeit in elektrische Signale umwandeln. Diese Signale werden von Steuergeräten wie speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS) verarbeitet, um Echtzeitüberwachung und -rückmeldung zu ermöglichen und so die Grundlage für präzise und zuverlässige Automatisierungssysteme zu bilden.

Das Funktionsprinzip von Sensoren verstehen

Sensoren arbeiten auf der Grundlage physikalischer oder chemischer Effekte. Ändert sich der Messparameter, ändern sich die elektrischen Eigenschaften der Sensorelemente (z. B. Thermoelemente, Widerstandsthermometer, Kondensatoren, Hall-Elemente) entsprechend. Diese Änderungen werden in messbare Signale wie Spannung, Strom oder Frequenz umgewandelt.

Zum Beispiel:

• Temperatursensoren verwenden Thermoelemente oder Widerstandsthermometer (RTDs), um eine variable Spannung/einen variablen Widerstand auszugeben.

• Drucksensoren basieren häufig auf piezoelektrischen Elementen oder Dehnungsmessstreifen.

• Wegsensoren nutzen optische oder induktive Messprinzipien.

Um eine präzise Übertragung zu gewährleisten, sind diese Sensoren häufig mit Verstärkern, Filtern und A/D-Wandlern ausgestattet. Dadurch können Steuerungen in Echtzeit genaue Daten für die Entscheidungsfindung und Prozesssteuerung erfassen.

Gängige Sensortypen und industrielle Anwendungen

In elektrischen Automatisierungssystemen erfüllen verschiedene Sensoren spezifische Zwecke. Nachfolgend sind gängige Sensortypen und ihre typischen Anwendungsbereiche aufgeführt:

• TemperatursensorenÜberwachung der Umgebungs- oder Gerätetemperatur. Weit verbreitet in HLK-Systemen, Öfen und Kälteanlagen.

• Drucksensoren: Misst den Druck von Gasen oder Flüssigkeiten. Häufig verwendet in Hydrauliksystemen, Rohrleitungen und Luftkompressoren.

• Fotoelektrische Sensoren: Nutzt Lichtstrahlen (LEDs) zur Objekt- und Veränderungserkennung. Ideal zum Zählen, Positionieren und zur Objekterkennung in Montagelinien.

• Induktive NäherungssensorenErzeugt ein Magnetfeld zur Erkennung von Metallobjekten. Wird zur Positionsrückmeldung von Maschinenteilen verwendet.

• Kapazitive Näherungssensoren: Erkennen von nichtmetallischen oder flüssigen Objekten, wie z. B. Kunststoffbehältern oder Flüssigkeitsständen in Tanks.

• Ultraschallsensoren: Nutzt Schallwellen zur Entfernungsmessung. Geeignet zur Füllstandsmessung in Behältern oder zur Erkennung transparenter/gemischter Materialien.

In realen Anwendungen werden häufig verschiedene Sensortypen kombiniert. Beispielsweise zählen fotoelektrische Sensoren die Elemente am Ende einer Förderlinie, Drucksensoren überwachen Hydrauliksysteme und Vibrationssensoren erfassen mechanischen Verschleiß – zusammen bilden sie ein umfassendes Automatisierungs- und Steuerungssystem.

Schneider Electric Sensorlösungen: Produktbeispiele

Schneider Electric bietet über seine Marke Telemecanique Sensors (ehemals OsiSense) ein breites Portfolio an Sensoren für industrielle Anwendungen an. Hier einige bemerkenswerte Modelle:

• Fotoelektrischer Sensor – XUB9BPANL2

  • Typ: Polarisiert retroreflektierend

  • Erfassungsbereich: ~2 m (mit Reflektor)

  • Ausgang: PNP, normalerweise offen (NO)

  • Anwendung: Objekterkennung auf Förderbändern

• Drucksensor – ZMLPA1P2SH

  • Bereich: -14,5 bis 6000 psi/bar (modellabhängig)

  • Ausgang: Analog 4–20 mA + programmierbarer Digitalausgang

  • Schutzart: IP65/IP67/IP69K

  • Anwendung: Drucküberwachung in hydraulischen oder pneumatischen Systemen

• Induktiver Näherungssensor – XS618B1MAL2

  • Typ: M18, Metallgehäuse

  • Erfassungsdistanz: 8 mm (Metallziele)

  • Ausgang: Normalerweise geschlossen (NC), AC/DC-kompatibel

  • Anwendung: Positionsrückmeldung in mechanischen Systemen

• Kapazitiver Näherungssensor – XT230A1PCM12

  • Typ: M30, Kunststoffgehäuse

  • Erfassungsabstand: 15 mm (nichtmetallische Objekte)

  • Ausgang: 1 Öffner + 1 Schließer, 4-adrige Gleichstromversorgung

  • Anwendung: Nachweis von Flüssigkeiten, Pulvern oder Verpackungsmaterialien

Hier ist eine Übersichtstabelle der oben genannten Produkte:

Der Nutzen von Sensoren zur Verbesserung von Automatisierung und Sicherheit

Sensoren ermöglichen nicht nur die Automatisierung, sondern treiben auch Energieeinsparungen, vorausschauende Wartung und Arbeitssicherheit voran.

Zum Beispiel:

• Druck- und Temperatursensoren helfen, den Energieverbrauch in HLK- und Prozessleitsystemen zu optimieren.

• Vibrationssensoren ermöglichen die Früherkennung von mechanischen Ausfällen, wodurch vorausschauende Wartung ermöglicht und Ausfallzeiten reduziert werden.

• Sicherheitslichtvorhänge und Flächenscanner erkennen die Anwesenheit von Personen in Gefahrenzonen und lösen Notabschaltungen aus, um Personal und Ausrüstung zu schützen.

Das industrielle Internet der Dinge (IIoT) hat die Rolle von Sensoren weiter ausgebaut. Moderne intelligente Sensoren sind vernetzt und ermöglichen so Fernüberwachung und Echtzeitanalysen. Sie erlauben es Fabriken, ihre Abläufe zu optimieren und für sicherere und nachhaltigere Arbeitsumgebungen zu sorgen.

Fazit und Ausblick

Sensoren sind ein unverzichtbarer Bestandteil elektrischer Automatisierungssysteme und ermöglichen präzise Steuerung, Echtzeitüberwachung und hohe Betriebseffizienz. Durch die Integration von 5G, IoT und KI entwickeln sich Sensoren weiter und werden intelligenter, drahtlos und vorausschauend. Schneider Electric und andere führende Automatisierungsunternehmen treiben die Innovation in diesem Bereich kontinuierlich voran und bieten vielseitige Sensorlösungen für intelligente Fabriken, energieeffiziente Gebäude und fortschrittliche Industriesysteme.

Zukünftig werden Sensoren nicht nur überwachen, sondern auch antizipieren, analysieren und sich anpassen und so den Weg für ein vollständig autonomes und intelligentes Industriezeitalter ebnen.