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Zentrale oder dezentrale Automatisierung?

01  „Aufbau, Baugröße, Anzahl der Komponenten haben sich kaum verändert, da Schaltgeräte nur unwesentlich kleiner wurden und Schaltanlagen eine klare Struktur aufweisen“, so die Aussage eines Schaltanlagenbauers

01  „Aufbau, Baugröße, Anzahl der Komponenten haben sich kaum verändert, da Schaltgeräte nur unwesentlich kleiner wurden und Schaltanlagen eine klare Struktur aufweisen“, so die Aussage eines Schaltanlagenbauers

02  Mindestabstände von Schaltschrank-Komponenten sind nach Vorgaben der Hersteller einzuhalten. Unterstützung für Anlagenbauer bietet „Thermal Design Integration“ – eine zusätzliche Funktion in der Software Eplan Pro Panel

02  Mindestabstände von Schaltschrank-Komponenten sind nach Vorgaben der Hersteller einzuhalten. Unterstützung für Anlagenbauer bietet „Thermal Design Integration“ – eine zusätzliche Funktion in der Software Eplan Pro Panel

03   Um in der Nahrungsmittelindustrie hygienegerecht zu produzieren, sind Hygienic-Design-Gehäuse von Rittal erste Wahl. Diese verhindern die Ablagerung von Verunreinigungen und vereinfachen die Reinigung

03   Um in der Nahrungsmittelindustrie hygienegerecht zu produzieren, sind Hygienic-Design-Gehäuse von Rittal erste Wahl. Diese verhindern die Ablagerung von Verunreinigungen und vereinfachen die Reinigung

04  Viele Maschinenbauer bevorzugen weiterhin eine klare ­Trennung der elektrotechnischen Ausrüstung vom Maschinenkorpus, um Wechselwirkungen etwa von elektromechanischen Schaltgeräten auf Werkstücke zu vermeiden. Beispiel Supfina mit der Superfinish-Maschine Planet V

04  Viele Maschinenbauer bevorzugen weiterhin eine klare ­Trennung der elektrotechnischen Ausrüstung vom Maschinenkorpus, um Wechselwirkungen etwa von elektromechanischen Schaltgeräten auf Werkstücke zu vermeiden. Beispiel Supfina mit der Superfinish-Maschine Planet V

Automatisierungskomponenten jeglicher Art werden immer intelligenter und agieren mittlerweile mit beachtlicher Rechenleistung in zentralen wie auch in dezentralen Anwendungen. Die Intelligenz wandert immer näher zur Sensorik und Aktorik. Durch die veränderten Umgebungsbedingungen entstehen dabei neue Herausforderungen bei Planung, Engineering, Inbetriebnahme und Service. Rittal sieht diesen Trend und unterstützt seine Kunden, diese Anforderungen in bestmögliche Lösungen umzusetzen.

Aus Sicht von Rittal gibt es im Markt drei wesentliche Trends im Umfeld Zentralisierung/Dezentralisierung, welche bezüglich ihres Nutzens jeweils geprüft werden müssen: Komponenten werden immer kompakter und damit kleiner, Komponenten werden häufiger in verteilte Anlagen verlagert und bei kompakten Maschinen wird die Elektronik direkt in die Maschine integriert.

Trend 1: Komponenten werden immer kompakter und damit kleiner
Der Trend zur Verkleinerung ist bei vielen Komponenten feststellbar. Häufig wird die Größe mittlerweile durch den benötigten Platz für Anschlüsse, Stecker und Klemmen bestimmt. Diese müssen für den Anwender bei Inbetriebnahme, Service und Wartung natürlich weiterhin zugänglich sein. Durch diesen Effekt erhöht sich prinzipiell die Packungsdichte in Schaltschränken, gleichzeitig kommen durch neue Funktionen, wie Energiemanagement und Vernetzung, permanent zusätzliche Komponenten zum Einsatz.
Eine seitens Rittal durchgeführte Befragung zum Thema „Entwicklung der Packungsdichte in Industriegroßschränken“ seit 2000 unter Experten führender Unternehmen der Branche ergab hier ein sehr heterogenes Bild. 39 % der Befragten sagten, dass der Platzbedarf im Großschrank in Summe gestiegen ist. 13 % gaben an, dass der Platzbedarf in Schaltschränken unverändert geblieben ist, 43 % dass er gesunken ist. 4 % enthielten sich. Die konkreten Aussagen zur Entwicklung der Packungsdichte reichten dabei von „der Platzbedarf ist bei gleicher Funktion gesunken“ bis hin zu „der Platzbedarf im Schrank ist generell gestiegen, es wird mehr Elektronik verbaut“. Betrachtet man dabei die Meinungen nach Branche, so trifft man auf Aussagen etwa aus dem Schaltanlagenbau wie: „Aufbau, Baugröße, Anzahl der Komponenten haben sich kaum verändert, da Schaltgeräte nur unwesentlich kleiner wurden und Schaltanlagen eine klare Struktur aufweisen (Bild 1).“ Demgegenüber argumentieren Maschinenbauer wie folgt: „Der Platzbedarf für definierte Anwendungen im Serienmaschinenbau ist um circa 10 % gesunken.“
Häufig hat die Reduzierung der Baugröße einzelner Komponenten jedoch nicht den von den Herstellern suggerierten Einsparungseffekt, da die Fläche durch Anordnung von Hutschienen, Kabelkanälen und anderen Komponenten vorgegeben ist. Wenn Schaltschrank-Komponenten kleiner werden – so ein weiteres Ergebnis der Befragung – hat das nicht immer Auswirkung auf die Packungsdichte, da Komponenten häufig in Gruppen eingebaut werden und die Platzverhältnisse durch einzelne Komponenten nur unwesentlich optimiert werden können.
Unabhängig davon wie stark sich der Trend zu höheren Packungsdichten jeweils in der Praxis des Anlagenbaus auswirkt: Wird die Fläche bzw. der Einbauraum im Schaltschrank durch kleinere Komponenten vollständig ausgenutzt, ist es wichtig, die Klimatisierung zu überprüfen. Denn durch die höhere Packungsdichte steigt insgesamt die Gefahr von Hotspots. Rittal empfiehlt in jedem Fall eine thermische Überprüfung des Schaltschranks durch eine Klimaberechnungs-Software. So übernimmt zum Beispiel die Software 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 hochkompakter 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. Mit „Thermal Design Integration“ ergeben sich neue Möglichkeiten zur normenkonformen Planung energieeffizient klimatisierter Schaltschränke (Bild 2). Mit diesem durchgängigen Engineering können Unternehmen Fehlplanungen bei der Klimatisierung sowie unnötige Ausfallzeiten und Service­einsätze vermeiden.

Trend 2: Komponenten werden häufiger in verteilte Anlagen verlagert
Dieser Trend ist insbesondere in großen verteilten Anlagen, zum Beispiel der Petrochemie oder auch in verteilten Förderanlagen, typisch. Die Einsparungen liegen im Wesentlichen in den reduzierten Verkabelungen und müssen individuell ermittelt werden.
Den Vorteilen stehen teilweise erhöhte Kosten für zum Beispiel IP65/67-Komponenten und eine immer noch geringere Komponentenauswahl gegenüber. Auch die Servicefreundlichkeit bei zum Teil stark verschmutzten Komponenten sollte in die Überlegungen miteinbezogen werden. Häufig ist ein lokal eingesetzter Gehäuseverteiler diesbezüglich effizienter als reine IP65/67-Komponenten. Schutz vor Staub und Öl lässt sich am effektivsten durch eine entsprechende Gehäusetechnik realisieren. Hierzu stellt Rittal ein breites Spektrum von Kleingehäusen und Schaltschränken in Stahlblech, Edelstahl oder Kunststoff zu Verfügung.
Verschmutzung ist vor allem in Anwendungen der Lebensmittelindustrie ein wichtiges Thema (Bild 3). Hier müssen hygienegerechte Rahmenbedingungen erfüllt sein. Diese beziehen sich auf die verwendeten Materialien und auf ein Hygienic Design, das die Ablagerung von Verunreinigungen verhindert und die Reinigung vereinfacht.

Trend 3: Bei kompakten Maschinen wird die Elektronik direkt in die Maschine integriert
Im Maschinenbau findet ein gegenläufiger Trend zur Dezentralisierung statt. Man versucht eine Maschine möglichst kompakt und zentral aufzubauen, um die Inbetriebnahme möglichst einfach gestalten zu können.
Häufig werden Maschinen als komplett transportierbare Einheit aufgebaut. Trotzdem muss die Steuerungstechnik für die Maschinen an der richtigen Stelle untergebracht werden. Dies erfolgt durch maschinenintegrierte Standard-Schaltschränke oder durch entsprechende Integration in den Maschinenkorpus. Zu beachten sind dabei weiterhin die Anforderungen an Schutzart, Entwärmung, EMV und entsprechende Einbauvorschriften. Hier werden noch viele Fehler gemacht; auch für solche Konzepte bietet Rittal Produkte, Zubehör und Beratung.
Viele Maschinenbauer bevorzugen weiterhin eine klare Trennung der elektrotechnischen Ausrüstung vom Maschinenkorpus, um Wechselwirkungen etwa von elektromechanischen Schaltgeräten auf Werkstücke zu vermeiden (Bild 4). Auch die Servicefreundlichkeit, Wartbarkeit der Anlagen ist durch leichteren Zugang häufig ein wesentliches Argument, auf die Integration zu verzichten.
Als Beispiel hat der Maschinenbauer Supfina folgende Erfahrungen genannt: Die Entwicklung der Superfinish-Maschine der Serie Planet V bringt drei Erkenntnisse ans Tageslicht. Erstens: Nicht durch den Aufbau von Monolithen, sondern durch flexible Anordnung von Maschinensegmenten wird maximale Flexibilität bei flächenoptimierter Maschinenaufstellung erreicht. Zweitens: Im Maschinenbau sorgt der Einsatz von Standardlösungen für maximale Effizienz – das gilt auch für den Schaltschrank und die Klimatisierung von designorientierten Maschinen. Und drittens: Die Entkopplung von notwendiger technischer Ausrüstung wie Elektrik, Pneumatik und Hydraulik durch Auslagerung der Schaltschranktechnik reduziert thermische und mechanische Einflüsse auf die Maschinen und erhöht die Qualität.

Fazit
Egal ob zentral oder dezentral – Rittal bietet seinen Kunden Lösungen, um hochwertige Elektronik sicher zu verpacken, zu entwärmen und mit Energie zu versorgen. Für welche Schaltschrank-Infrastruktur die Entscheidung fällt, hängt von vielen Parametern ab und muss letztendlich durch den Kunden entschieden werden. Entscheidendes Kriterium ist, ob die entsprechenden Lösungen einen technischen und wirtschaftlichen Vorteil bieten – dies gilt sowohl für den Maschinenbauer als auch für den Endanwender. (mh)

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