Die wichtige Rolle des Schaltschrankbau in der Industrie 4.0
Was bedeutet Schaltschrankbau in der Industrie?
Definition von Schaltschrank
Ein Schaltschrank besteht aus einen Gehäuse, welches die elektrischen und elektronischen Komponenten wie z.B. SPS, Umrichter, Klemmen, Netzteile, Drähte einer Anlage, Maschine oder Fertigungseinrichtung beherbergt. Diese Komponenten befinden sich nicht im Feld, sondern sind sicher vor äußeren Einflüssen und Störfaktoren geschützt.
Hauptsächliche Funktionen eines Schaltschrank
Ein Schaltschrank soll den intern verbauten Komponenten folgendes bieten:
- Schutz gegen mechanische Einflüsse
- Schutz vor Schmutz, Staub und Flüssigkeiten
- Schutz vor elektromagnetischen Einflüssen, auch EMV genannt
- Ausreichende Kühlung der Komponenten
Für die Außenwelt ist der Schaltschank besonders relevant für:
- Absicherung gegen das Berühren von gefährlichen Spannungen
- Abgrenzung der Elektronik vom Rest der Anlage
- Schutz vor elektromagnetischen Einflüssen und Emissionen
- Geräuschreduktion der Komponenten
Mechanische & elektrotechnische Planung im Niederspannungsbereich
Hier geben wir Ihnen eine Übersicht der zu beachtenden elektrischen Planung. Ein Leitfaden für den normgerechten Schaltschrankbau biete die aktuelle Norm DIN EN 61439 für den Bau von Schaltanlagen und Steuerungen. Diese ist der Nachfolger der DIN EN 60439 Norm. Wir werden in diesem Artikel nicht weiter in den Explosionsschutz von Schaltschränken eingehen. Diese finden Sie unter den Begriffen Ex-Bereich, ATEX, EN 60079 im Internet.
- Passende Norm ermitteln, bzw. in welchem Land wird der Schaltschrank aufgestellt: - IEC, UL-, CCC- oder CSA Normen.
- Die Bedingungen vor Ort berücksichtigen: - Verschmutzung, Wärme, Ätzende Flüssigkeit, Ex-Bereich.
- Materialwahl zur Einhaltung der mechanischen sowie hygienischen Standards vor Ort: Stahl, Blech oder Edelstahl.
- EMV Gerechter Aufbau mittels Bereichs- und Zoneneinteilung. Ein sehr guter Leitfaden ist das Dokument: "EMV gerechter Schaltschrankaufbau" der DEMVT.
- Ermitteln, von wo die Zuführung sowie Verkabelung am Aufstellort geplant wird/wurde und hierfür den passenden internen- sowie externen Aufbau wählen. Z.B. Einführung der Kabel von oben oder unten, usw.
- Wie wird die Einleitung der Kabel durchgeführt? Mittels PG-Verschraubung (DIN 40430), metrisch (EN 60423) oder NPT-Gewinde.
- Welche elektrische Netzform wird am Aufstellort bereitgestellt? DE: TN-, IT oder TT-System.
- Netzumschaltung im Steuerschrank: Absicherung der Stromkreise sowie Selektion. Eigensicherung der Stromkreise
- Kurzschlussbegrenzung und Nachweis der Kurzschlussfestigkeit nach IEC 61439-1. Für den US-Markt wird eine Kurschlusstrom Kalkulation nach UL 508A gefordert.
- Leitungs- und Kurzschlussdimensionierung von Verbraucherabzweigungen.
- Aderfarben nach der Norm DIN EN 60204-1 (VDE 0113-1) oder UL508A festlegen
- Steuerstromkreis planen und festlegen
- Schaltschrank auf fachgerechte Verdrahtung prüfen und protokollieren
- Schaltschrank nach EMV-gerechter Ausführung prüfen und protokollieren
Schaltschrankklimatisierung
Bedeutung des Begriffs Schaltschrankklimatisierung: Die Schaltschrankklimatisierung ist vorrangig für die Wärmeabfuhr der im Schaltschrank erzeugten Wärme zuständig. Eine milde Temperatur im Gehäuse schützt die verbauten Komponenten, wie SPS, Umrichter, Thyristoren oder Trafos vor dem Hitzestau und damit dem Ausfall.
Kühlungsvarianten: Im allgemeinen gibt es zwei Arten der Kühlung. Zum einen ist dies die passive Kühlung, welche mittels Gehäusewände, Kühlrippen oder durch die Lufteinlass- sowie Auslassöffnungen durch Konvektion entsteht. Hier gibt es keine aktiven Komponente, welche den Luftstrom bewegt.
Die aktive Kühlung wird durch zusätzliche Geräte realisiert. Dies können Filterlüfter, Wärmeübertrager oder Kühlgeräte sein. Mit Hilfe dieser Komponenten ist es möglich, leistungsstarke Geräte in platzsparenden Schaltschränken unterzubringen oder mehr Komponenten im Raum zu verbauen.
Wie wird die Auslegung der Klimatisierung realisiert : Die Arbeit der Auslegung zur Klimatisierung nennt man im Fachbereich Klimaberechnung. Diese wird mittels speziellen Programmen bedeuten erleichtert berechnet. Die Normen hierfür sind die IEC/TR3 60890 AMD 1 sowie die DIN 3168 für Schaltschrank Kühlgeräte. Die Berechnung der Übertemperatur wird nach DIN EN 61439 berechnet. Mithilfe der Berechnungstools von Schaltschrankgehäuse-Herstellern lassen sich diese einfach berechnen und es werden passende aktive Komponenten vorgeschlagen.
Automatisierte Schaltschrankbearbeitung
Wer kennt es nicht. Eine hohe Stückzahl an Schaltschränken zu bauen ist ohne automatisierte Technik heute kaum mehr kostendeckend möglich. Der Kostendruck aus dem Ausland wie eine Fertigung auf dem Balkan oder Fernost betrifft jeden Schaltschrankbau Betrieb in Deutschland.
Um eine reproduzierbare Qualität mit lohnender Stückzahl zu fertigen, werden so genannte automatisierte Bearbeitungszentren angeboten. Das Perforex Bearbeitungscenter BC von Rittal zum Beispiel ist ein hervorragendes Werkzeug, um diese Ziele zu erreichen. Die Flexibilität und Geschwindigkeit sprechen für sich.
Mit dem Bearbeitungszentrum können ganz flexibel Schaltschrankgehäuse, Montageplatten, Dachbleche, Türen sowie Seitenteile gefertigt werden. Darüber hinaus bietet die erhöhte Effizienz eine Verkürzung der Fertigungszeit sowie eine höchst reproduzierbare Qualität einen Wettbewerbsvorteil in der Industrie.
Egal ob Fräsen, Bohren, Gewindeschnitt oder der Zuschnitt von Platten, mit diesen Bearbeitungszentren ist der richtige Schritt in die Industrie 4.0 geebnet.
