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Trotz dezentraler Automatisierung bleibt der Schaltschrank unverzichtbar

02.02.2009
Glaubt man manchen Experten, so könnten dezentrale Automatisierungskonzepte die Zukunft gehören. Die Einsparung von Platz in den Schaltschränken ist außer dem geringeren Verdrahtungsaufwand einer der häufig genannten Vorteile. Doch die Schaltschränke werden nicht aussterben.

Auch wenn dezentrale Automatisierungskonzepte unbestreitbare Vorteile haben, so lassen sich in vielen Anwendungen nicht alle Anforderungen zufriedenstellend damit lösen. Auf jeden Fall sind bei der Umstellung von Automatisierungslösungen auf dezentrale Konzepte verschiedene Aspekte zu beachten. Diese reichen von der Verfügbarkeit der benötigten Komponenten in der entsprechenden Schutzart über den Schutz der Komponenten vor den Umgebungseinflüssen bis hin zu den Kosten für Wartung und Instandhaltung.

Einsatz aufwändiger IP67-Komponenten relativiert den Kostenvorteil durch weniger Schaltschrankplatz

Automatisierungskonzepte sollen in aller Regel so gestaltet sein, dass sie eine möglichst wirtschaftliche Lösung für eine gegebene Anwendung darstellen. Werden dezentrale Automatisierungskonzepte geplant, so werden neben robuster Elektrotechnik auch sensible Elektronik und Steuerungstechnik in rauer Prozessumgebung platziert. Die eingesetzten Komponenten müssen häufig hohen mechanischen Belastungen, elektromagnetischen Störungen, Staub- und Ölnebel oder auch permanenter Feuchtigkeit widerstehen können. Hochwertige IP67-Komponenten, die diesen Bedingungen dauerhaft standhalten, sind heute am Markt deutlich teurer als Bausteine für den Schaltschrank. Dadurch relativiert sich der Kostenvorteil, der durch den geringeren Bedarf an Schaltschrankplatz entsteht.

Die Installations- und Verbindungstechnik muss bei solchen Konzepten ebenfalls mit entsprechend hoher Schutzart realisiert werden. Dazu sind in der Regel Systemlösungen eines Herstellers mit entsprechend vorbereiteten Komponenten erforderlich. Diese Abhängigkeit von einem Hersteller führt im Vergleich zu Lösungen, bei denen die jeweils günstigste Komponente gewählt werden kann, ebenfalls zu höheren Kosten. Wenn Unabhängigkeit vom Hersteller, Flexibilität und ein breites Spektrum an Geräten und Komponenten gefragt sind, stellt die Lösung in einem dezentralen Gehäuse weiterhin eine wettbewerbsfähige Alternative dar.

Trotz der Vorteile, die dezentrale Automatisierungskonzepte bieten, gibt es auch weiterhin Anwendungen, bei denen auf einen zentralen Schaltschrank nicht verzichtet werden kann. Dazu gehören beispielsweise Anwendungen im Bereich der Energieverteilung, die schon aus Sicherheitsgründen in entsprechenden Schaltschränken untergebracht werden müssen.

Der richtige Schutz für die Komponenten

Der Trend, mechatronische Funktionseinheiten aufzubauen und dabei unterschiedliche Komponenten von der Leistungselektronik über die elektrische und elektronische Steuerungstechnik bis zur SPS in einer Gesamtfunktion zu kombinieren, führt zu hohen Anforderungen an entsprechend optimierte Gehäusetechnik. Schutz vor elektromagnetischen Störeinflüssen, Staub und Öl lassen sich am effektivsten durch eine entsprechende Gehäusetechnik realisieren.

Bei der Auswahl der richtigen Gehäuse muss eine große Zahl von Kriterien beachtet werden. Neben dem bereits erwähnten Schutz vor Umgebungseinflüssen müssen zum Beispiel für Anwendungen in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie weitergehende hygienische Rahmenbedingungen erfüllt sein. Diese beziehen sich auf die verwendeten Werkstoffe und auf ein Design, das die Ablagerung von Verschmutzungen verhindert und die Reinigung vereinfacht.

Auch die Klimatisierung von Gehäusen ist ein wichtiger Aspekt. Dies gilt vor allem dann, wenn Komponenten mit hoher Verlustleistung in kleinen dezentralen Gehäusen mit hoher Schutzart untergebracht werden sollen. Weil Öffnungen im Gehäuse aufgrund der geforderten Schutzart oft nicht möglich sind, muss für eine entsprechende Klimatisierung gesorgt werden. Dazu geeignet sind direkt in die Gehäuse integrierte Klimageräte oder Peltier-Kühlgeräte, wie sie Rittal anbietet (siehe Kasten). Der entscheidende Aspekt ist die mechanische Integration der dezentralen Gehäuse in Maschinen oder Pultsysteme.

Im Zuge der Dezentralisierung gibt es in der Regel eine Co-Existenz von IP67-Lösungen für besondere Anwendungsbereiche mit der breiten Palette der gehäusebasierten Automatisierung. Dabei muss im Einzelfall die Wirtschaftlichkeit der Anwendungen unter den oben genannten Gesichtspunkten beurteilt werden. Auch Designaspekte, Gesichtspunkte wie Komponentenverfügbarkeit, Innovationszyklen sowie Anschaffungs- und Folgekosten spielen dabei eine Rolle.

Rittal bietet seinen Kunden als Gehäuselieferant ein optimiertes Portfolio, um solche dezentralen Lösungen zu realisieren. Der Anwender möchte bei dezentralen Gehäusen nicht auf die vielen Möglichkeiten verzichten, die er von den großen Schaltschränken der TS-8-Serie kennt. Ein Beispiel dafür ist die flexible, schnelle und einfache Bestückbarkeit der Gehäuse.

Systembaukasten verringert Montagekosten

Der Gehäusespezialist bietet deshalb für seine Kompaktschrank-Baureihe CM Compact Medium Adapterschienen an, mit denen sich diese Gehäuse genauso effizient bestücken lassen wie ein großer Schaltschrank. Das System verbindet die Flexibilität eines Kompaktschranks mit der Funktionalität und dem Zubehörreichtum des Großschaltschrank-Systems TS 8. Durch die verschweißte Rückwand lässt es sich direkt an oder in eine Maschine integrieren.

Das Systemzubehör für die Kompaktschränke ist mit dem für die TS-8-Schränke identisch. Gleiches gilt für das Top-Pult-System und die Industrial Workstations. Basis ist die Systemplattform TS 8 mit identischem Ausbauzubehör für das Kompaktschrank-System CM, TP Top-Pult und IW Industrial Workstations. Damit bietet Rittal seinen Kunden einen Systemzubehör-Baukasten, der für die unterschiedlichen Gehäuse- und Schaltschrank-Systeme verwendet werden kann. Setzt ein Anwender mehrere dieser Systeme ein, so profitiert er von verringerten Kosten für die Lagerhaltung, einfacher Montage und weltweiter Verfügbarkeit der Zubehörteile.

Wegen des zunehmenden Zusammenwachsens der Automatisierungstechnik mit der IT-Technik aus der Büroumgebung gelangen immer mehr Komponenten wie Server, Switches, Router und Patchpanels in die industrielle Umgebung, für die sie ursprünglich nicht konzipiert wurden. Dort sind Gehäuselösungen gefordert, die die industriellen Anforderungen nach Schutzart, Kühlung, Installationskonzepten sowie Kombination der IT-Komponenten mit klassischen Automatisierungskomponenten erfüllen.

Rittal hat mit dem Gehäuseprogramm Rilan-Industrial eine an diese Anwendungen angepasste Systemlösung entwickelt. Vorkonfektionierte Rilan-Industrial-Verteiler sind für die unterschiedlichen aktiven Komponenten der Ethernet-Technik verfügbar und unterstützen deren Installations- und Verdrahtungskonzepte in Verbindung mit den üblichen Aufbaumerkmalen der klassischen industriellen Automatisierungstechnik in einem Gehäusekonzept.

Letztlich spielt gerade im Umfeld von IT-Lösungen in der industriellen Anwendung das Gehäuse als erste Stufe eines Security-Konzepts eine wichtige Rolle, in dem neben mechanischem Schutz auch durch zum Teil intelligente Schließsysteme mehrstufige Zugriffs-Kontrollkonzepte realisiert werden können.

Die diskutierten Aspekte zeigen, dass auch in Zukunft Gehäuselösungen für das Technology Packaging einen wichtigen Beitrag bei der Weiterentwicklung der industriellen Automatisierung leisten. Dabei definieren Entwicklungen wie Dezentralisierung, das Vordringen mechatronischer Aufbaukonzepte und natürlich auch Entwicklungen im Bereich der Gerätetechnik die Herausforderungen an die Weiterentwicklung der Gehäusetechnik. Für die Zukunft sind Lösungen gefragt, die den Installations- und Montageaufwand im Schaltschrank minimieren.

Schnelle Installation im Feld bleibt eine Herausforderung

Auch die optimale, schnelle Installation im Feld mit dem Anschluss und der Zuführung der im Schrank benötigten Medien bleibt eine Herausforderung, die nach optimierten Lösungen verlangt. Dezentrale, maschinennahe Installationskonzepte werden Gehäuselösungen verlangen, die in den Außenabmessungen flexibel in das Design und die Umhausung der Maschine integriert werden können.

Außer diesen produkttechnischen Aspekten wird aber auch die Flexibilität der Hersteller bei der Unterstützung der Anwender in ihren Engineeringprozessen und bei der Realisierung kundenspezifischer Modifikationen gefordert sein. Die Zukunft der Automatisierungsindustrie – ob in zentralen oder dezentralen Anwendungen realisiert – erfordert anspruchsvolle Gehäuselösungen. In fast allen Bereichen sind die Anforderungen und der Integrationsbedarf in der technischen Entwicklung gestiegen. Der klassische Großschaltschrank wird weiterhin in zentralen Applikationen seine Anwendung haben, verliert aber in der Automatisierung der Zukunft etwas an Bedeutung. Es werden zukünftig von Gehäuselieferanten zunehmend optimierte, intelligente Systemlösungen erwartet, denn für den Anwender steht der Schutz hochwertiger Produkte im Vordergrund.

Alle Komponenten sind aufeinander abgestimmt

Dabei ist der Schaltschrank als Komponente nur eines von vielen Elementen, die gemeinsam mit Elektronik, Klimatisierung und Energieverteilung aufeinander abgestimmt sein müssen. Dies gilt besonders unter Berücksichtigung der Verschmelzung der Automatisierungstechnik mit der IT-Technik, der Bürowelt in der industriellen Anwendung. Branchenübergreifende Lösungskompetenz ist dabei zwingend erforderlich, um Anforderungen an Gehäuse und Integrationsleistungen auch zukünftig zu erfüllen.

Dabei stehen außer innovativen Produkten auch umfassender Engineering-Support sowie Serviceleistungen in Prozessen und die weltweite Verfügbarkeit über durchdachte Logistikkonzepte im Mittelpunkt der Anwenderanforderungen.

Dipl.-Ing. Uwe Scharf ist Leiter Produkte & Engineering bei der Rittal GmbH & Co. KG in Herborn.

Uwe Scharf | MM MaschinenMarkt
Weitere Informationen:
http://www.maschinenmarkt.vogel.de/themenkanaele/automatisierung/fertigungsautomatisierung/articles/169165/

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