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Fabrik der Zukunft wird modular und sicher

Moderne Schaltschrankkonzepte sorgen für Strukturen
Fabrik der Zukunft wird modular und sicher

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Die Notwendigkeit, gleichbleibend hohe Qualität bei technisch anspruchsvollen Produkten zu liefern, treibt Fertigungsunternehmen auf die Suche nach neuen Lösungen für den Auf- und Ausbau von Fertigungsanlagen. Gefragt sind hier intelligente Schaltschrank- und Verkabelungs-Konzepte mit höchstmöglicher Flexibilität und Modularität sowie umfassender Sicherheit.

Hans-Robert Koch ist Mitarbeiter der Rittal GmbH & Co. KG in Herborn

Ethernet goes Industry, unaufhaltsam wachsen IT-Netze in die Automatisierungstechnik. Sichere Einbautechnik ist gefragt, um das im Bürobereich erfolgreich etablierte Konzept der strukturierten Verkabelung im harschen Industrieumfeld lebensfähig zu machen. Gefordert sind Gesamtlösungen mit Rundumschutz, die den vernetzten IT-Bausteinen quer durch die Automatisierungs-Pyramide ein Überleben im Industrieumfeld garantieren, in dem Faktoren wie extreme Hitze, Staub, Feuchtigkeit, Chemikalien, Öl, EMV-Gewitter und Vibrationen fester Teil des Alltags sind. Genau darauf ist das Spektrum des Anbieters im Bereich der Schaltschrank- und Netzwerktechnik-Standards ausgerichtet. Das reicht von der strukturierten Industrieverkabelung für Ethernet über die modulare Schaltschranktechnik für den Maschinen- und Anlagenbau bis hin zu modernen Sicherheitssystemen für die Factory- und Prozessautomation.
Der Anbieter kombiniert dabei seine Erfahrung mit der strukturierten Verkabelung aus dem IT- und Gebäudesektor mit seinem Know-how für Industrieanwendungen. Dabei wird für die strukturierte Ethernet-Verkabelung eine zukunftssichere Infrastruktur bereitgestellt. Das umfasst ein anwendungsneutrales Produkt-Portfolio für die industrielle Netzwerktechnik nach der Norm EN 50173 (ISO/IEC 11801). Gefordert ist dabei eine „gehärtete Verpackung“, die vom zentralen Netzwerkschrank bis zum dezentralen Anschlussmodul auf der Feldebene durchgängige Sicherheit auf höchstem Niveau bietet. Einmal installiert, bietet das strukturierte Verkabeln ein schnelles und kostengünstiges Anpassen an geänderte Maschinen- und Anlagenstrukturen. Das Baukastensystem bietet dazu
  • Netzwerkschränke für die Hauptverteilung in Schutzart IP 54,
  • Unterverteiler-Gehäuse mit Sichtfenster in Schutzart IP 56, ausgestattet mit oder ohne Patchfeld, Kabelführungshilfen und Kabeleinführung,
  • als Zubehöhr anreihbare Patchpanels mit bis zu acht Ports, Metallflanschplatten mit Vorprägungen für Kabelverschraubungen oder mit vormontierten metrischen Kabelverschraubungen, Kabelführungen, Anschlusstüllen und Steckerdurchführungen sowie
  • Terminal-Anschlussboxen aus Aluminium Druckguss in Schutzart IP 67.
Bisher enthielt ein klassischer Schaltschrank meist eine Fülle unterschiedlichster Bauteile mit oft unübersichtlichen Verdrahtungen. Mit einer neuen Modultechnik beginnt nun im Maschinen- und Anlagenbau ein neuer Abschnitt der Schaltschranktechnik. Auf der Basis weniger, standardisierter Funktionsmodule lassen sich Groß- und Kompaktschränke mit gelochten Montageplatten nach dem Baukastenprinzip projektieren und per Plug & Play flexibel und schnell montieren. Um hohe Flexibilität in der Steuerungstechnik zu ermöglichen und Projekte noch zügiger abwickeln zu können, wurden mit Partnern die mechanischen Komponenten und rund 50 typgeprüfte Funktionsmodule wie beispielsweise die Stromversorgung und Klimaüberwachung vereinheitlicht.
Bereits seit einem guten Jahr bewährt sich das modulare System in Serienmaschinen beim Werkzeugmaschinenhersteller Trumpf GmbH + Co. KG aus Ditzingen und erweist sich im Alltagsgeschäft als wirtschaftlich. Durch den Wegfall der konventionellen Einzelverdrahtung sowie das Reduzieren auf wenige, leistungsstarke und mehrfach verwendbare Standard-Komponenten lassen sich Montagezeiten bis zu 40 % senken. Wird beim traditionellen Bestücken eines Schaltschrankes mit einer Durchlaufzeit von rund 50 h kalkuliert, reichen nach Erfahrungen bei Trumpf bei vorgefertigten Funktionsmodulen ganze 5 h aus. Vor allem im Seriengeschäft sorgen die Module für mehr Übersichtlichkeit, Sicherheit und Montageschnelligkeit. Das Programm umfasst dabei die AE Gehäuse und TS8 Schränke mit gelochter Montageplatte, auch kombiniert mit ungelochter Montageplatte, Einspeisemodule mit Kupferschienen sowie Module zur Klimaüberwachung mit Temperaturregler inklusive Anschlussklemmen passend zu den umfangreichen Klimalösungen.
Vorsprung durch Wissen bietet das Computer Multi Control System CMC-TC, das durch Fernüberwachen eine ständige Kontrolle von Schaltschränken und Klimageräten an jedem Ort ermöglicht. Einzige Voraussetzung ist ein Zugang zum Internet. Neben der Kontrolle von Luftfeuchtigkeit, Rauchentwicklung, Luftstrom und Temperatur im Schaltschrank überwacht das CMC-TC jetzt auch den Lüfterstatus sowie den Verschmutzungsgrad der Filtermatten bei Klimageräten. Das vermeidet Ausfälle und reduziert Kosten. Insgesamt lassen sich damit bis zu 40 Kühlgeräte überwachen. Die Alarmmeldungen können dabei über Netzwerk, per SMS, Fax oder E-Mail übermittelt werden. Die Sollwerte für Kühlgeräte sind über Internet, SNMP oder Telnet erstellbar. Weiterhin können auch Signale aus der Produktion und Gebäudetechnik in das Konzept integriert werden.
Hochdynamische Klimatisierungslösungen für Advanced TCA (Advanced Telecom Computing Architecture) sorgen für die richtige Temperatur von der Board- bis zur Schrankkühlung. Aufgrund steigender Integrationsdichte auf allen Ebenen und Taktfrequenzen bis zu 10 GHz sind zukünftig noch höhere Verlustleistungen zu erwarten. Klimatechnische Innovationen wie die Flüssigkeitskühlung von Boards durch CPU-Kühlung oder Heatpipe-Konzepte sind hierbei Lösungen für das effektive Kühlen von Hotspots.
Mit dem LCP (Liquid Cooling Package) lassen sich komplett bestückte Schränke leistungsgerecht zu kühlen. Im LCP sind – jederzeit nachrüstbar – ein, zwei oder drei Luft-Wasser-Wärmetauscher mit einer Kühlleistung von je 4 kW untergebracht. Die Klimamodule, die in einer Seitenwand des Racks untergebracht sind, befördern die kalte Luft direkt vor die Schränke und schaffen so optimale kühltechnische Wirkung.
Eine ernsthafte Gefahr für Personen stellen Störlichtbögen in Schaltanlagen besonders im stark frequentierten Fertigungsbereich dar. Die Folgen durch die Auswirkungen eines nicht beherrschten Lichtbogens sind oft erheblich. Verletzungen durch umherfliegende Schaltanlagenbauteile oder thermische Auswirkungen sind fatal. Speziell für wirksamen Personenschutz bei Schaltanlagen wurde das Stromverteilungssystem Maxi-PLS entwickelt, das bezüglich der Störlichtbogenfestigkeit gemäß IEC 60439-1 geprüft ist. Dazu kommt noch ein Sondertest: Der Spezialist für Gehäuse- und Schaltschranktechnik setzte seine typgeprüften Maxi-PLS-Basisvarianten 2000A und 3200A sowie die Hauptsammelschienen im Dach- und Rückbereich der Schaltgerätekombination für 300 ms den Folgen eines Störlichtbogens aus. Das Ergebnis: Die neuen, im Dach integrierten Druckentlastungsklappen in den TS8 Schränken bewirkten durch ihr selbsttätiges Öffnen das Abführen des Überdrucks in maximal 30 ms. Die Verwendung des Standard-Maxi-PLS-Abdeckprofils für Hauptsammelschienen begrenzte dabei die Lichtbogenstandzeiten konstruktionsbedingt auf 15 ms und reduzierte somit mechanische und thermische Auswirkungen erheblich. Insgesamt wird mit der TS 8 Schaltschranktechnik und dem Maxi-PLS-Baukastensystem für Niederspannungs-Verteilungen so mehr als vorschriftengerechte Sicherheit geboten.
Industrielle Netze mit Ethernet clever verkabeln
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