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Distrelec Schweiz AG
Die Entwicklung des Schaltschranks im IIoT-Zeitalter

Der Schaltschrank ist ein unverzichtbarer Bestandteil jeder Industrieanlage. UrsprĂŒnglich fĂŒr die Unterbringung einiger Relais, Sicherungen, SchaltgerĂ€te und einfacher Steuerungen gedacht, erleben die SchaltschrĂ€nke einen Wandel.

Mit dem Aufkommen des industriellen Internets der Dinge (IIoT), Industrie 4.0 und anderer Verbesserungen der Betriebseffizienz sind SchaltschrĂ€nke die bevorzugten Orte, um alle neuen Automatisierungskomponenten und -systeme darin unterzubringen. Der Platzbedarf der Maschinen ĂŒbersteigt jedoch den verfĂŒgbaren Platz. Da der Platz in den Fabriken immer knapper wird, öffnet dies die TĂŒr fĂŒr eine Reihe von technologischen Fortschritten, um den Platz in den SchrĂ€nken optimal zu nutzen.

Distrelec - Schaltschrank

Die Welt der industriellen Steuerung im Wandel
Moderne Fabriken und Fertigungsprozesse werden zunehmend automatisiert und stark optimiert. Die Betriebstechnologie (OT) steht im Mittelpunkt dieser Verbesserungen. Bildverarbeitung in Echtzeit und neuronale Netze mit maschinellem Lernen ermöglichen hohe Durchsatzraten und eine bessere Nutzung der Anlagen. Roboter und der Einsatz von kollaborativen Robotern sind ebenfalls an der Tagesordnung, wodurch der Bedarf an Technologie in der Fertigungsumgebung steigt.

FabrikflÀche - eine knappe Ressource
Die Verbesserungen der betrieblichen Effizienz durch IIoT und OT können zwar erhebliche Vorteile bringen, stellen die Betriebsleitung aber auch vor einige Herausforderungen bei der Umsetzung. Der Platz in den Fabriken ist immer knapp bemessen, und die Unterbringung der Produktionsanlagen hat PrioritĂ€t. Doch wo sollen die SteuergerĂ€te platziert werden? In der Vergangenheit wurde in der Regel fĂŒr jede Maschine ein separater Schaltschrank aufgestellt. IIoT-Installationen hĂ€ngen in hohem Maße von elektronischen Systemen, Sensoren und Aktoren ab, um effizient zu arbeiten. Die Entwickler von SchaltschrĂ€nken und Schalttafeln mĂŒssen nun auch Bildverarbeitung, vorausschauende Wartungssysteme, Netzwerk-Switches und Stromversorgungen integrieren. Leistungswandler, Frequenzumrichter, Prozesslogiksteuerungen und elektrische Schaltanlagen mĂŒssen ebenfalls untergebracht werden.

Ein neuer Trend, der derzeit an Dynamik gewinnt, sind digitale Zwillinge. Im Grunde genommen sind digitale Zwillinge die virtuelle Abbildung der physischen Produktionslinie. Sie dienen nicht nur der Überwachung der Anlagenleistung, sondern bieten auch eine digitale Plattform fĂŒr die Simulation und Modellierung verschiedener Produktionsverfahren und -szenarien.

Doch immer mehr Technologie setzt den Platz in den SchrĂ€nken und auf den Schalttafeln weiter unter Druck, so dass ein strukturierter Ansatz zur Optimierung des verfĂŒgbaren Platzes immer wichtiger wird.

Distrelec - Schaltschrank Bild 2

Herausforderungen im Schaltschrank
Platz fĂŒr ein weiteres SteuergerĂ€t zu finden, ist fĂŒr industrielle Systemarchitekten nur eine von vielen Herausforderungen. Bei der Planung eines neuen Schaltschranks muss die Art und Anzahl der einzubauenden GerĂ€te sorgfĂ€ltig geprĂŒft werden. Gibt es eine logische Gruppierung nach Funktion oder physischer GrĂ¶ĂŸe? Wie sieht es mit der KonnektivitĂ€t zu anderen Modulen und Steuerungen aus? Vielleicht ist es von Vorteil, bestimmte Teile nebeneinander zu platzieren, um den Verkabelungsaufwand zu verringern. Auch die Gruppierung von GerĂ€ten mit gleichem Höhenprofil trĂ€gt zur Optimierung des verfĂŒgbaren Platzes bei.

Vermeidung von Problemen beim WĂ€rmemanagement
Achten Sie bei der Auflistung der Steuerungen, Module und GerĂ€te auf die vom Hersteller empfohlenen MindestabstĂ€nde, sofern diese angegeben sind. WĂ€rmemanagement im Schrank ist umso zwingender, je mehr Komponenten darin verbaut sind und je mehr AbwĂ€rme produziert wird. Einige GerĂ€te können mehr AbwĂ€rme erzeugen als andere; Netzteile unter Volllast zum Beispiel. GerĂ€te mit nur geringer WĂ€rmelast können dennoch eine heiße Stelle im Schrank bilden, wenn sie zu mehreren und zu dicht im Schrank montiert werden.

Einige SchaltschrĂ€nke mĂŒssen möglicherweise zwangsbelĂŒftet werden, was den verfĂŒgbaren Platz weiter einschrĂ€nkt. Die Auswahl von SteuergerĂ€ten, die so konzipiert sind, dass sie möglichst wenig AbwĂ€rme abstrahlen, und die sich fĂŒr eine dichte Aneinanderreihung eignen, optimiert die Raumnutzung.

Kabelmanagement - Vermeidung von Kabelgewirr
Die ZugĂ€nglichkeit, die Identifizierung und die Verlegung von Kabeln ist wĂ€hrend des gesamten Lebenszyklus der Produktionsanlage wichtig. Eine eindeutige Kennzeichnung und praktische Befestigungsmethoden gewĂ€hrleisten eine schnelle und effiziente Wartung. Außerdem mĂŒssen je nach Kabeldurchmesser und -typ die Mindestbiegeradien der Kabel sorgfĂ€ltig berĂŒcksichtigt werden, was besonders bei optischen Kabeln wichtig ist. Die Verlegung von ungeschirmten Niederspannungssignalkabeln von einem analogen Sensor neben Hochspannungskabeln, z. B. von Motorantrieben, kann dazu fĂŒhren, dass an den SensoreingĂ€ngen hohe Spannungstransienten induziert werden, was ein fehlerhaftes Systemverhalten auslösen kann.

Die in letzter Zeit immer beliebter werdenden Push-in-KabelanschlĂŒsse tragen dazu bei, die Verkabelung wĂ€hrend der Installation zu beschleunigen. Federbelastete Steckverbinder bieten eine bequeme, werkzeuglose und zuverlĂ€ssige Verbindung fĂŒr eindrĂ€htige Leiter oder vorkonfektionierte Kabel mit AderendhĂŒlsen. Die EinfĂŒhrungskrĂ€fte werden minimiert, wodurch die Belastung des Kabels verringert und gleichzeitig die RĂŒckhaltung maximiert und ein Ausreißen verhindert wird.

Distrelec - Schaltschrank Bild 3

Einhaltung von Normen -  elektrische und funktionale Sicherheit
International anerkannte Normen legen sichere AbstĂ€nde fĂŒr Hochspannungsklemmen, maximale Ableitströme und Mindestisolationsspannungen fest. FĂŒr Stromkreise, die in der NĂ€he von explosiven oder brennbaren Stoffen verwendet werden, gelten die Vorschriften fĂŒr den Eigensicherheitsschutz.

Diese Sicherheitsstandards gelten fĂŒr ein System als Ganzes, einschließlich der Software. Halbleiterbau- elemente, die in industriellen Automatisierungssystemen eingesetzt werden, weisen zunehmend funktionale Sicherheitsmerkmale auf. Beispiele fĂŒr elektromechanische Schutzeinrichtungen sind zwangsgefĂŒhrte Relais.

Elektromagnetische VertrÀglichkeit und Störfestigkeit ( EMV/EMI )
Der industrielle Bereich ist elektrisch verrauscht. Frequenzumrichter, schnell schaltende Motorantriebe und Hochleistungsmotoren schaffen ein Umfeld, das den Einsatz von GerĂ€ten erfordert, die den einschlĂ€gigen EMV- und EMI-Normen entsprechen. Auch Normen wie die IEC61000 und die EMV-Richtlinie 2014/30/EU empfehlen einen Mindestabstand zwischen Netzwerkkabeln und Netzstromleitern. Systemarchitekten und Schrankkonstrukteure sollten die Produktinformationen und DatenblĂ€tter der Hersteller auf ihre KonformitĂ€t prĂŒfen.

Die Zukunft des industriellen Schaltschrank- und Schalttafelbaus
Die Aufgabe des Schalttafelbauers ist aufgrund der vielen Überlegungen zu Layout und Design sehr anspruchsvoll. Die Anbieter von SchaltschrĂ€nken bieten heute jedoch eine umfassende Palette von 3D-Planungswerkzeugen und Konfiguratoren sowie digitale Systeme an. 3D-Planungsressourcen, einschließlich 3D-Modellen der zahlreichen GerĂ€te und Systeme im Schaltschrank, ermöglichen es Systemarchitekten, Layout-Alternativen zu visualisieren, bevor sie sich fĂŒr die optimale Anordnung entscheiden. Sobald eine Konfiguration ausgewĂ€hlt ist, kann die Design-Anwendung das thermische Profil und die elektrische Dimensionierung modellieren. Auch Architekten können die erforderlichen Unterlagen und Zertifizierungen zur Einhaltung von Normen mĂŒhelos zusammenstellen.


Produktangebot
Unser umfangreiches Produktangebot an SchaltschrÀnken finden Sie hier.


Über Distrelec
Die Distrelec Gruppe ist ein fĂŒhrender Online-Distributor fĂŒr elektronische und technische Komponenten im B2B-Bereich mit rund 500 Mitarbeitern. Neben den HauptabsatzmĂ€rkten Deutschland, Schweiz und Schweden, hat das Unternehmen eine starke Marktposition in insgesamt 17 europĂ€ischen LĂ€ndern. Distrelec zielt auf Kunden in den Bereichen Instandhaltung, Kleinserie, Prototyping sowie Forschung und Entwicklung.

 

DISTRELEC - LogoDistrelec Schweiz AG
Grabenstrasse 6
8606 NĂ€nikon

Tel. 044 944 99 11
Fax 044 944 99 88

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www.distrelec.ch

 

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