Elektromagnetische Verträglichkeit : So gelingt störungsfreie Kommunikation im Shopfloor

In der industriellen Kommunikation geht der Trend weg vom Feldbus hin zum industriellen Ethernet. Welche Folgen hat dieser Trend in Bezug auf die EMV?

Nima Molaei: Die Umstellung von Feldbussen auf industrielles Ethernet in der industriellen Kommunikation kann zu vermehrten elektromagnetischen Störungen und Hochfrequenzstörungen führen. Industrial Ethernet verwendet höhere Datenraten und arbeitet mit höheren Frequenzen, die mehr Rauschen erzeugen und andere Geräte stören können. Um das Risiko von Interferenzen zu verringern, können Konstrukteure eine angemessene Abschirmung, Erdung, Filterung und Trennung sowie die Einhaltung von EMV-Normen implementieren. Diese Maßnahmen können dazu beitragen, unerwünschte Störungen zu reduzieren und sicherzustellen, dass das industrielle Ethernet-System andere Geräte nicht beeinträchtigt.

Nachdem der offene OPC-Standard nun auch in der Feldebene angekommen ist, wird 5-G auch in der Produktionshalle immer beliebter. Was sind hier die Herausforderungen?

Molaei: Die Verwendung des offenen OPC-Standards und von 5G in der Fertigung kann mehrere Vorteile mit sich bringen, wie z. B. einen höheren Datendurchsatz, eine verbesserte Echtzeitkommunikation und eine höhere Systemflexibilität, bringt aber auch Herausforderungen mit sich, die es zu bewältigen gilt. Dazu gehören die Minimierung der Latenzzeit, die Gewährleistung angemessener Sicherheit, die Lösung von Kompatibilitätsproblemen, die Abschwächung von Störungen und die Berücksichtigung der mit der Implementierung verbundenen Kosten.

EMV wird in den Unternehmen immer noch stark unterschätzt. Wenn eine Maschine streikt oder der Roboter stehen bleibt, könnten elektromagnetische Störungen die Ursache sein. Wie hoch schätzen Sie den Anteil der elektromagnetischen Störungen in diesen Fällen ein?

Michael Derby: In dem Maße, in dem wir uns auf immer komplexere Geräte verlassen, steigen die Wahrscheinlichkeit und die Folgen von EMV-bedingten Ausfällen. Bei einem einfachen Produkt mit einem Bediener in der Nähe ist es beispielsweise unwahrscheinlich, dass es ausfällt, und die Folgen sind minimal, da der Bediener das Problem beheben kann. Bei einem komplexen Produkt hingegen, das autonom arbeitet, gibt es viele Möglichkeiten für Ausfälle mit potenziell katastrophalen Folgen.

Molaei: Es ist schwierig, den genauen Anteil der elektromagnetischen Störungen am Ausfall von Maschinen oder Robotern abzuschätzen. Elektromagnetische Störungen können jedoch sicherlich in vielen Fällen ein Faktor sein, insbesondere in industriellen Umgebungen, in denen es viele Quellen elektromagnetischer Strahlung und eine hohe Gerätedichte gibt. Einige Beispiele für EMI-Probleme, die zum Ausfall von Maschinen oder Robotern führen können, sind elektrostatische Entladungen, Hochfrequenzstörungen, Probleme mit der Netzqualität und Erdungsprobleme. Der genaue Anteil elektromagnetischer Störungen an den Ausfällen von Maschinen oder Robotern ist schwer zu beziffern, aber EMI kann in diesen Fällen ein wichtiger Faktor sein. Um EMI-bedingte Ausfälle zu verhindern, ist es wichtig, Maßnahmen wie Abschirmung, Filterung, Erdung und Einhaltung der EMV-Normen richtig zu planen und umzusetzen.

Es gibt unzählige EMV-Normen, die sich je nach Region unterscheiden. Gibt es so etwas wie eine globale EMV-Norm und wie kann sie erreicht werden?

Derby: Es gibt immer wieder Bestrebungen zur globalen Harmonisierung, aber das würde voraussetzen, dass alle Regionen die gleichen Erwartungen stellen. Daher muss eine Region aufgefordert werden, die Strenge ihrer EMV-Prüfungen entweder zu erhöhen oder zu verringern. Das ist oft die Herausforderung.

Der Ausbau des IIoT erhöht derzeit nicht nur die Kompatibilität verschiedener Anwendungen untereinander, sondern auch das Potenzial für unerwünschte Störungen. Gibt es aus technischer Sicht etwas grundlegend Neues?

Derby: Aus technischer Sicht sind die Physik und das technische Phänomen der EMV unverändert. Die Zunahme der Funkkommunikation und der digitalen Geräte erhöht jedoch einfach den Bedarf an EMV-Bewusstsein und Gegenmaßnahmen.

Molaei: Filter und Drosseln sind zwar nach wie vor wichtige Produkte im EMV-Segment, aber in den letzten Jahren gab es mehrere neue Entwicklungen, die ihre Leistung und Funktionalität verbessern können. Dazu gehören die Verwendung neuer Materialien, die Integration der EMI-Filterung, die digitale Filterung, der Einsatz von KI und maschinellem Lernen sowie verbesserte Mess- und Prüfverfahren. Diese Entwicklungen können dazu beitragen, das Potenzial für unerwünschte Störungen, die mit der Einführung neuer Technologien wie 5G und dem IIoT einhergehen, besser zu bewältigen.