Branchenexperten zur Zukunft des Schaltschranks

Sicherer, effizienter und günstiger

Branchenexperten zur Zukunft des Schaltschranks

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Bei der Integration von zusätzlichen Funktionen in den Schaltschrank erhalten die Anwender auf unterschiedliche Weise Unterstützung von den verschiedenen Herstellern Bild: industrieblick/Fotolia.com
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Werden Schaltschränke überhaupt noch gebraucht? Und wenn ja, in welcher Form und welche Unterstützung bieten Schaltschrankhersteller ihren Anwendern bei der Planung und Herstellung? Sechs Experten haben uns Fragen wie diese beantwortet und geben so einen kleinen Einblick, wie die Branche die Zukunft des Schaltschranks sieht.

Irene Knap, Redakteurin KEM Konstruktion

elektro AUTOMATION: Im Markt gibt es vermehrt Tendenzen, auf den Schaltschrank zu verzichten – genannt werden Vorteile hinsichtlich Platzeinsparung und modularer Maschinengestaltung. Welche Gründe sprechen aus Ihrer Sicht zukünftig dennoch für einen Schaltschrank?

David Streit (Elmeko): Die Tendenz auf den Verzicht von Schaltschränken können wir aus unserer Sicht nicht bestätigen. Wir sehen allerdings den Trend hin zu dezentralen und somit auch kleineren Schaltschränken, die dann an der Maschine verteilt montiert werden. Die zentralen Schaltschränke werden dadurch kleiner und auf ein notwendiges Minimum reduziert. Für Hauptschalter, Spannungsversorgungen, zentrale Steuerungen sowie weitere Komponenten wird man allerdings nicht auf den zentralen Schaltschrank verzichten wollen. Die dezentralen Gehäuse stellen nun zudem neue Anforderungen, beispielsweise an die Klimatisierung.

Thomas Eglof (Häwa): Ein Verzicht auf den Schaltschrank ist aus unserer Sicht weder möglich noch sinnvoll. Ein Schaltschrank sorgt nämlich nicht nur für Ordnung und eine Zentralisierung wichtiger Komponenten, sondern gewährt in seiner Geschlossenheit vor allem Berührungssicherheit für die Einbauteile. Gerade deswegen bietet Häwa auch entsprechende Schränke mit Schutzart an. In der Praxis hat sich bewährt – und das wird sich auch nicht ändern – dass Erweiterungen im Bereich der Einbauteile sowie eine größtmögliche Flexibilität bei der Anordnung und der Montage nur mit einer geeigneten Einhausung möglich ist, also einem Schaltschrank. Eine Maschine hat die Aufgabe, Dinge zu erledigen, während im Schaltschrank praktisch das „Gehirn“ sitzt – besonders geschützt, zusammenhängend sowie unmittelbar überblickbar. Nicht zuletzt bietet der Schaltschrank eine barrierefreie Zugänglichkeit für sämtliche Einbauteile und somit eine extrem hohe Wartungsfreundlichkeit, was sich insbesondere bei den Wartungskosten niederschlägt.

Dirk Mücke (Lohmeier): Einerseits schützt ein Schaltschrank die Steuerung sowie die Komponenten auf dem Transportweg – beispielsweise vom Schaltanlagenbau hin zum auftraggebenden Maschinenbauer. Andererseits bietet er den bestmöglichen Schutz vor Staub, Feuchtigkeit sowie EMV-Strahlung. Außerdem fertigen wir maschinenintegrierte Schaltschränke (MIC-Serie), die platzsparend und modular in Maschinen integriert werden können.

Udo Lütze (Lütze): Das Interesse an einer Lösung ohne Schaltschrank durch Dezentralisierung besteht schon länger und ist bei gewissen Anwendungen auch sinnvoll. Ich sehe drei Argumente, die jedoch oft gegen eine Dezentralisierung und für den Schaltschrank sprechen: Zunächst müssen die Steuerungskomponenten wie auch die Verbindungstechnik geschützt werden. Im Normalfall erfolgt dies über die IP67-Gehäusetechnik. Die Zusatzkosten sorgen jedoch sehr schnell dafür, dass die dezentrale Lösung teurer wird. Dann nimmt die Komplexität von Anlagen und deren Steuerungen zu. Hier ist es oft sinnvoller, diese zentral in einem Schaltschrank aufzubauen. Die Kosten sind geringer und oft sind nicht alle Technologien in IP67 erhältlich. Der dritte Punkt betrifft die Effizienz – eine Dezentralisierung ist einfacher für Control als für Leistung. Oft macht es Sinn, das Power Management sowie die Überwachung der Leistung zu zentralisieren.

Michael Schell (Rittal): Selbst wenn alle Sensoren, Aktoren und Antriebe als Feldgeräte verfügbar wären, wird immer noch eine Zentrale benötigt, an der die elektrische Energie auf die einzelnen elektrischen Betriebsmittel verteilt werden muss. Durch den Einsatz von Feldgeräten kann der Schaltschrank eventuell verkleinert werden, aber ganz entfallen wird er in naher Zukunft wohl kaum. Auch bei der Umsetzung von Sicherheits- und Überspannungsschutzkonzepten ist ein zentraler Schaltschrank die einfachere und kostengünstigere Lösung.

Martin Koch (Schneider Electric): Das Gros unserer Anwender setzt nach wie vor auf den Klassiker, der zweifelsfrei Vorteile hinsichtlich Wartung und Instandhaltung bietet, weil er einen großen Teil der eingesetzten Komponenten – die Sensorik einmal ausgenommen – zentral vereint. Solange nicht auf breiter Front Augmented Reality eingesetzt wird, um den Anwender bei Wartung und Instandhaltung oder auch im Störungsfall gezielt zu neuralgischen Punkten zu leiten, bietet der zentrale Aufbau nach wie vor die bessere Übersicht und damit auch Zeitvorteile. Mittelfristig sehen wir am ehesten einen Trend zur Dezentralisierung der Antriebstechnik, die Vorteile hinsichtlich der Kühlung des Schaltschranks sowie der Leitungsführung bietet.

elektro AUTOMATION: Sehen Sie Vorteile von zentral aufgestellten Schaltschränken, die zusätzliche Funktionen beinhalten und mehreren Maschinen zur Verfügung stellen können?

David Streit (Elmeko): Wenn ein Schaltschrank für mehrere Maschinen, genutzt werden soll, muss dieser individuell geplant werden und es sind Absprachen von vielen Beteiligten erforderlich. Dieser Mehraufwand übersteigt den Nutzen des gemeinsam genutzten Gehäuses erheblich. Zu den Komponenten, die man zusammen nutzen könnte, gehören die Spannungsversorgung und -verteilung, die Klimatisierung sowie die Beleuchtung. Viel mehr wahrscheinlich nicht. Bei einem von mehreren Maschinen gemeinsam genutzten Schaltschrank wird sich außerdem der Aufwand für Installation und Inbetriebnahme deutlich erhöhen und die Fehlersuche wird schwieriger.

Thomas Eglof (Häwa): Hier erleben wir praktisch jeden Tag bei unserer Arbeit, dass genau diese Anforderung von Kunde zu Kunde unterschiedlich ist. Manche bevorzugen zentral aufgestellte Schaltschränke, die zusätzliche Funktionen haben, andere nicht. Manche kombinieren auch Zentralität und Dezentralität. Insofern bieten wir beides und auch den Mix an, ganz nach Kundenwunsch.

Dirk Mücke (Lohmeier): Unsere Schaltschränke und Einbauten können gegebenenfalls in mehrfacher Funktion genutzt werden. Eine Kühlung und Belüftung muss pro Schrank beispielsweise nur einmal vorhanden sein.

Udo Lütze (Lütze): Die Vorteile sehe ich wie erwähnt insbesondere beim Power Management. Die Steuerung sollte vorzugsweise nah bei der Anlage sein. Ein weiterer Vorteil besteht bei Anlagen mit hohem Kühlungsaufwand. Hier können die Kosten für die Klimatisierung durch eine zentrale Anlage deutlich reduziert werden. Das ist gut für das Budget und für das Klima.

Michael Schell (Rittal): Solche Schaltschränke werden heute schon verwendet, beispielsweise für die Unterbringung eines übergeordneten Leitsystems, welches die Dateninformationen aller Anlagen bündelt und der Leitwarte übergibt. Oder für eine zentrale Energieverteilung, die Energie vom Transformator auf die einzelnen Maschinen und Anlagen verteilt. Und spätestens wenn man dezentrale Maschinensteuerungen und Prozesse miteinander verknüpfen möchte, wird ein Schaltschrank benötigt, in dem diese Funktion integriert ist. Bei der Konzipierung von Maschinen und Anlagen muss frühzeitig definiert werden, welche kleinste autarke Einheit aus verschiedenen Betriebsmitteln sinnvoll ist und ob dann nicht schon der Schaltschrank die wirtschaftlichste Lösung darstellt.

Martin Koch (Schneider Electric): Vorteile sehen wir hier vor allem beim Energiemonitoring und in der Prozessautomatisierung für komplette Produktionsanlagen. Im Maschinenbau dürfte sich mittel- bis langfristig eher der Trend zur Dezentralisierung durchsetzen.

elektro AUTOMATION: Welche Unterstützung geben Sie Anwendern – etwa in Form vorgefertigter Elemente –, zusätzliche Funktionen in den Schaltschrank zu integrieren und wie beeinflusst das den Schaltschrankaufbau beispielsweise hinsichtlich des Wärmehaushalts?

David Streit (Elmeko): Die Klimatisierung kleinerer Schaltschränke und Bediengehäuse liegt bei uns schon immer im Fokus. Wir bieten hierfür maßgeschneiderte Lösung in vielen Leistungsklassen an, beispielsweise mit unserer Serie der Peltier-Kühlgeräte. Damit können auch kleine Verlustleistungen mit kleiner Baugröße abgefangen werden – perfekt für dezentrale, kleine Gehäuse. Diese Gehäuse sind heutzutage oft in die Maschine integriert. Dort können wir die Vorteile der Peltier-Kühlgeräte mit der hohen Schutzart IP 65/IP 67 voll ausspielen. Zudem übernehmen auch moderne LED-Schaltschrankleuchten zusätzliche Funktionen im Schaltschrank. Der Kontakt des Türpositionsschalters kann etwa zum Abschalten von Kühlgeräten oder Lüfter genutzt werden. Über die Servicesteckdose lassen sich außerdem bei ausgeschaltetem Hauptschalter Mess- und Diagnosegeräte anschließen. Leuchten mit Bewegungsmelder, Magnetbefestigung und steckbarer Anschlussleitung lassen sich blitzschnell montieren.

Thomas Eglof (Häwa): Wir von Häwa bieten den Anwendern ganz konkrete Unterstützung. Vor allem in der Form – und das wird gerade von den Monteuren honoriert – dass für die Montage unseres Zubehörs grundsätzlich nur eine Person notwendig ist. Es muss also niemand zusätzlich dabei sein, um zum Beispiel etwas zu halten. Diese Unkompliziertheit ist dadurch möglich, dass wir das Zubehör für unsere Schaltschränke selber entwickeln. Aktuell beispielsweise eine neue LED-Beleuchtung für Schaltschränke, die ohne Kontaktschalter und Bewegungsmelder auskommt, sondern dann Licht liefert, wenn die Türe des Schaltschrankes geöffnet ist. Eine scheinbar unspektakuläre Innovation, ja, aber unheimlich praktisch. Hinzu kommt, dass Häwa-Schaltschränke verdrahtungsfertig nach Kundenwunsch ausgeliefert werden. Das heißt, dass sämtliche Bohrungen, Gewinde und Ausbrüche bereits vorhanden sind. Und natürlich erfolgt die Lieferung mit einem entsprechenden Korrosionsschutz sowie einer individuellen Farbgestaltung.

Dirk Mücke (Lohmeier): Wir bieten dem Kunden zum Beispiel entsprechende Festböden an, die eine Luftzirkulation zulassen. Wenn es – auf die IP-Schutzart Rücksicht nehmend – möglich ist, können auch Belüftungsmöglichkeiten wie Lüfterdächer oder perforierte Sockel eingesetzt werden. Darüber hinaus helfen wir dem Nutzer bei Bedarf bei der Auslegung seiner Schaltschrankklimatisierung und bauen diese gleich mit ein – beziehungsweise an den Schaltschrank an.

Udo Lütze (Lütze): Lütze bietet mit Airstream eine umfassende Lösung für ein besseres Schaltschrankklima. Intelligentes Zubehör für den Verdrahtungsrahmen, wie zum Beispiel der Airblower-Lüfter zur Homogenisierung des Klimas im Schaltschrank oder die Airblades zur zielgerichteten Kühlluftführung vermindern die Gefahr von Hot-Spots deutlich. Dies führt zu einer Erhöhung der Lebensdauer der Komponenten und zu einer Verringerung der Gefahr von Maschinenausfällen. Darüber hinaus bieten wir neben der aktiven Beratung bei thermischen Problemen mit unserem Leitfaden für eine effiziente Schaltschrankklimatisierung zahlreiche Praxistipps, welche bereits bei der Planung des Schaltschrankes zur Vermeidung von Wärmeproblemen berücksichtigt werden können.

Michael Schell (Rittal): Als Systemanbieter stellt Rittal für die Integration vieler Funktionen ein umfangreiches Portfolio zur Verfügung: zum Beispiel eine LED-Systemleuchte, die einfach in den Schrankrahmen eingeklemmt und steckerfertig angeschlossen wird, oder das Kühlgerät, das in den passenden Ausschnitt des Dachbleches eingelassen wird und für eine gute Kühlung des Schaltschrankes sorgt. Damit der Schaltanlagenbauer bei seiner Planung auch den Wärmehaushalt optimal auslegen kann, bietet Rittal mit Power Engineering zudem ein Tool zur Ermittlung der Verlustleistung der Hauptstromkreise und mit Rittal Therm eine Software zur optimalen Auslegung des Wärmehaushaltes an. Des Weiteren ergeben sich mit Eplan Thermal Design Integration neue Möglichkeiten zur energieeffizienten Planung klimatisierter Schaltschränke.

Unabhängig wie stark sich der Trend zu höheren Packungsdichten jeweils in der Praxis des Anlagenbaus auswirkt: Wird der Einbauraum im Schaltschrank durch kleinere Komponenten vollständig ausgenutzt, ist es wichtig, die Klimatisierung zu überprüfen. Denn durch die höhere Packungsdichte steigt die Gefahr von Hotspots. Rittal empfiehlt in jedem Fall eine thermische Überprüfung des Schaltschranks durch eine Klimaberechnungs-Software. So übernimmt etwa Rittal Therm die aufwendige Berechnung des Klimatisierungsbedarfs komplett und führt zur passenden und richtig dimensionierten Klimatisierungslösung.

Ein weiter zu beachtender Punkt sind Mindestabstände. Bei der Platzierung hoch kompakter Bauteile sind auch häufig Mindestabstände zu Nachbarkomponenten einzuhalten. Werden diese Spielregeln missachtet, besteht auch hier die Gefahr der Überhitzung. Zusätzliche Funktionen in der Software Eplan Pro Panel können hier helfen, Mindestabstände nach Vorgaben der Hersteller einzuhalten. Und mit Thermal Design Integration ergeben sich neue Möglichkeiten zur normenkonformen Planung energieeffizient klimatisierter Schaltschränke.

Martin Koch (Schneider Electric): Für den optimalen Aufbau von Schaltschränken liefern wir den Anwendern die sogenannten TVDAs – das sind getestete und dokumentierte Basiskonfigurationen (Tested Validated Documented Architectures) für eine breite Palette von Applikationen, die dem Anwender als Grundgerüst zur Verfügung gestellt werden. Mittlerweile erstreckt sich dieses Angebot bis hin zu TÜV-zertifizierten TVDAs für die Sicherheitstechnik. Die Zeit für die Realisierung einer Applikation wird so minimiert, und es sind von vorherein alle notwendigen Komponenten vorgedacht, die vom Anwender bei Bedarf jederzeit ergänzt werden können.

elektro AUTOMATION: Welche Tools bieten Sie den Anwendern, nicht nur die Auslegung sondern auch die anschließende Fertigung des Schaltschranks effizienter zu machen?

David Streit (Elmeko): Mit unserem frei verfügbaren Berechnungsprogramm Delta T haben Anwender die Möglichkeit, eine schnelle Leistungsberechnung durchzuführen. Die entsprechenden Produkte für die Klimatisierung werden direkt vorgeschlagen. Die Schaltschränke liefern wir sowohl als Standard-Schaltschrank, als vorgefertigte Einheit, inklusive der Montageausbrüche für Klimageräte, Kabelverschraubungen, etc., als auch – auf Kundenwunsch – mit montierter Ausstattung. Dazu gehören unter anderem Klimageräte, Schaltschrankleuchten, Schaltplantaschen sowie Isolierungen.

Thomas Eglof (Häwa): Das effizienteste Tool, das wir liefern, ist unsere kundenspezifische Fertigung. Mindestens acht von zehn Schaltschränken, die unsere Werke verlassen, sind nicht von der Stange, sondern individuell für den jeweiligen Kunden geplant und dann gefertigt. Dies ist übrigens nicht nur ein erstklassiger Service, sondern in erster Linie eine Frage der Effizienz. Ein Schaltschrank, der bereits bei der Lieferung komplett auf seinen späteren Einsatzbereich vorbereitet ist, spart enorm viel Zeit bei der Bestückung und der Inbetriebnahme. Und genau das ist in Zeiten, in denen zum Beispiel eine neue Produktionsstraße auf den Tag genau in Betrieb gehen muss, oft entscheidend. Wenn man das Innere des Schaltschranks, wie oben erwähnt, als das „Gehirn“ eines Maschinenkomplexes bezeichnet, dann sollte man aus unserer Sicht vor Ort nicht mehr an der Hardware herumbohren müssen.

Dirk Mücke (Lohmeier): Wir bieten dem Kunden mit kürzesten Lieferzeiten alle mechanischen Vorarbeiten wie zum Beispiel Montageausschnitte in Verkleidungsteilen, vorgearbeitete Montageplatten, mechanisch aufgebaute Montageplatten, die Vormontage von mechanischen Einbauten und vieles mehr an, sodass sich der Kunde komplett auf die elektrotechnische Bestückung konzentrieren kann.

Udo Lütze (Lütze): Das Airstream-Komplettsystem besteht aus Verdrahtungssystem, Planungs-Konfigurator und Airtemp-Onlinetool zur thermischen Analyse der Schaltschrankaufbauten. Airtemp gestattet dabei eine differenzierte thermodynamische Analyse eines Schaltschranks mit Montageplatte oder Airstream-Verdrahtungsrahmen. Die Daten aus der Simulation ermöglichen eine thermisch verbesserte Anordnung der Komponenten. Mit dem Airstream-Konfigurator oder wahlweise mit Eplan lassen sich die Verdrahtungsrahmen dann bequem planen und umsetzen. Darüber hinaus verfügt Airstream von Haus aus über eine große Modularität und setzt Maßstäbe bei Flexibilität und Installationszeit. Sein Potenzial für nachträgliches Umrüsten oder kurzfristige Änderungen sowie die Zeiteinsparung gegenüber der Montagetafel bei der Verdrahtung machen Airstream besonders effizient.

Michael Schell (Rittal): Industrie-4.0-Konzepte müssen die Prozesse vom Kunden zum Kunden entlang kompletter Wertschöpfungsketten optimieren. Für unsere Anwender erarbeiten wir dies gemeinsam mit Eplan in Form von Softwarelösungen, Produkten, Maschinen und Dienstleistungen. Die Verkettung all dieser Leistungen zeigen wir jeden Tag in unserem Rittal Innovation Center in Haiger. Ein Beispiel dafür ist das Eplan Smart Wiring: Alle notwendigen Informationen zur Verdrahtung wie auch die Engineering-Daten des Montageaufbaus im Schaltschrank werden zu 100 % in digitaler Form für die Fertigung bereitgestellt und visualisiert. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass die zeitaufwändige, fehleranfällige und Know-how verlangende Verdrahtung auf Basis des Schaltplans entfällt.

Martin Koch (Schneider Electric): Bei der Auslegung von Schaltschränken unterstützen wir den Anwender beispielsweise bei der Dimensionierung der Klimatisierung. Die Besonderheit hierbei: Aus einer Datenbank kann der vorgesehene Einsatzort ausgewählt werden und die klimatischen Bedingungen dort werden bei der Auslegung berücksichtigt. Zur Unterstützung bei der Planung von Schränken sowie bei der maschinellen Bestückung und Verdrahtung versorgen wir unsere Anwender zudem mit 3D-Produktdaten. Darüber hinaus unterstützen wir sie beispielsweise mit Schnellverdrahtungssystemen, Mulitstandard-Produkten wie dem Leistungsschalter PowerPact B, der ohne Einschränkungen weltweit eingesetzt werden kann, oder Produkten wie Tesys D Green. Bei Letzteren sorgen vier Weitspannungsbereiche und die Möglichkeit einer Ansteuerung sowohl mit Gleich- als auch mit Wechselspannungen für eine starke Vereinfachung von Konstruktion und Lagerhaltung.

www.elmeko.de

www.haewa.de

www.lohmeier.de

www.luetze.com

www.rittal.com

www.schneider-electric.de

Aktuelle Informationen rund um elektrotechnische Bauelemente:

http://hier.pro/dVMGM


„Für Komponenten wie Hauptschalter, Spannungsversorgung oder zentrale Steuerung wird man nicht auf den zentralen Schaltschrank verzichten wollen.“

David Streit, Vertriebsleiter, Elmeko
Bild: Elmeko

„Eine Maschine hat die Aufgabe, Dinge zu erledigen, während im Schaltschrank praktisch das „Gehirn“ sitzt – besonders geschützt, zusammenhängend sowie unmittelbar überblickbar.“

Thomas Eglof, Produktmanager, Häwa
Bild: Häwa

„Unsere Schaltschränke und Einbauten können gegebenenfalls in mehrfacher Funktion genutzt werden.“

Dirk Mücke, Vertriebsleiter, Lohmeier
Bild: Lohmeier

„Das Interesse an einer Lösung ohne Schaltschrank durch Dezentralisierung besteht schon länger und ist bei gewissen Anwendungen auch sinnvoll. Ich sehe jedoch drei Argumente, die oft für den Schaltschrank sprechen“

Udo Lütze, Inhaber der Luetze International Group
Bild: Lütze

„Durch den Einsatz von Feldgeräten kann der Schaltschrank eventuell verkleinert werden, aber ganz entfallen wird er in naher Zukunft wohl kaum.“

Michael Schell, Leitung Produktmanagement Industry, Rittal
Bild: Rittal

„Mittelfristig sehen wir am ehesten einen Trend zur Dezentralisierung der Antriebstechnik, die Vorteile hinsichtlich der Kühlung des Schaltschranks sowie der Leitungsführung bietet.“

Martin Koch, Produktmanager Schalten & Schützen, Schneider Electric
Bild: Schneider Electric
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VX25 - Michael Schell, Hauptabteilungsleiter Produktmanagement bei Rittal, stellt das neue Großschranksystem vor.

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