Der Grad der Automatisierung und damit die Verbreitung industrieller Steuerungen nimmt in allen Regionen der Welt zu, weil Unternehmen – in dem Bestreben, gleichzeitig die Betriebskosten zu senken und die Produktivität zu steigern – manche Aufgaben auf Maschinen übertragen wollen, die in der Vergangenheit von ihren Mitarbeitern durchgeführt wurden. Dies hat zu komplexeren Konfigurationen als bisher geführt. Schließlich sind hier große Mengen von Daten mit niedriger Latenz, die von Sensor- und Überwachungsgeräten erfasst wurden, überall im Gesamtsystem verteilt. Zwangsläufig stellt die Fabrikhalle eine anspruchsvolle Umgebung für jede Form von elektronischen Komponenten dar, die in die dafür verwendeten Geräte integriert sind. Im Folgenden sollen speziell die Auswirkungen dieser Entwicklung auf Steckverbinder im Fokus stehen.

Achillesverse Konnektivität

Die Konnektivität in industriellen Anwendungen ist ein kritisches Element, weshalb Komponenten, die diese Funktionalität aufweisen, widerstandsfähig genug sein müssen, um entsprechend zu operieren. In diesem Zusammenhang trifft das potenziell auf eine ständige Belastung durch erhöhte Temperaturen, starke Stöße oder starke Schwingungskräfte zu. Sollte eine dieser Maßnahmen zu einem Ausfall der Konnektivität führen, sodass in der Folge entweder die Stromversorgung oder die Daten nicht wie erwartet durch das System transportiert würden, könnte das starke finanzielle Auswirkungen zeitigen. Fertigungslinien kommen womöglich über einen längeren Zeitraum zum Stillstand, bis der Fehler identifiziert, das verantwortliche Bauteil lokalisiert und anschließend ausgetauscht wird. Das fehlerhafte Bauteil ist womöglich noch an einer schwer zugänglichen Stelle platziert, was den Sachverhalt zusätzlich erschwert.

Ausfallzeiten im Zusammenhang mit den anschließenden Reparaturarbeiten können erheblichen Einfluss auf die Produktionsleistung haben. In industriellen Verarbeitungsbetrieben könnten Auswirkungen gravierender sein. Hier gefährdet ein Ausfall von Bauelementen womöglich gar Leben. Dabei gilt es die zahlreichen verschiedenen Faktoren zu berücksichtigen, die sich auf die Funktionsfähigkeit eines Steckverbinders auswirken können.

Ein weiteres Problem, das es zu beachten gilt, besteht darin, dass in der industriellen Infrastruktur oft beengte Verhältnisse herrschen – oft bleibt nur wenig Platz für die Installation elektronischer Leiterplatten und Schaltungen. Die Migration zu Industrie 4.0 oder zum Industriellen IoT (IIoT) bedeutet, dass höhere Funktionalitätsebenen in Automatisierungssysteme integriert werden müssen, um Zugang zu wertvollen Informationen zu erhalten, die zur Effizienzsteigerung beitragen. Im Rahmen dessen werden die Ingenieure noch stärker unter Druck gesetzt – nicht nur in Bezug auf den Platz auf der Leiterplatte, sondern auch hinsichtlich der Überlegung, wie eng sich diese PCBs stapeln lassen.

Beengte Verhältnisse

Steckverbinder

Beispielkomponenten in der Archer-Kontrol-Produktlinie des Herstellers Harwin. Steckverbinder

Angesichts immer weiter entwickelter Systeme, die in zunehmend beengten Verhältnissen einzusetzen sind, gilt es auf immer dichtere Anordnungen zurückzugreifen. Die Komponenten müssen nicht nur in den engen Raum passen, sie dürfen auch kein Hindernis darstellen, das sich auf das Wärmemanagement des Systems auswirkt. Das ist etwa der Fall, wenn der Luftstrom über die Leiterplatten, auf denen sich die Komponenten befinden, behindert wird. Zwar galten Steckverbinder mit einem Raster von 2 mm vor einigen Jahren noch als durchaus akzeptabel, jedoch werden mittlerweile Modelle mit niedrigerer Bauhöhe und wesentlich geringeren Rastermaßen vorgeschrieben. Um die mechanische Robustheit zu maximieren, empfiehlt sich in der Regel eine langlebige Kunststoffkonstruktion und es ist fast selbstverständlich, dass auch ein großer Betriebstemperaturbereich als zwingend erforderlich erachtet wird.

In derart platzbeschränkten Umgebungen lässt sich oft ein blindes Stecken nicht vermeiden, sodass auch die Verbindungstechnik dieses Feature berücksichtigen muss, weil es von hoher Bedeutung ist, dass keinerlei Fehlsteckungen sowie die damit verbundenen Schäden auftreten.

Der Steckverbinder sollte zudem über die Isolationsfähigkeiten verfügen, um den industriellen Spannungsanforderungen und der gelegentlich außergewöhnlichen Belastung durch Spannungsspitzen gerecht zu werden. Obwohl sich einige Modelle an schwer zugänglichen Stellen befinden, können andere offen zugänglich sein – wenn dies mit der Notwendigkeit kombiniert wird, Systeme regelmäßig zu testen oder neu zu konfigurieren, wird die Unterstützung mehrerer Steckzyklen wichtig und muss berücksichtigt werden.

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