Mit dem Aufkommen des industriellen Internets der Dinge (IIoT), Industrie 4.0 und anderer Verbesserungen der Betriebseffizienz sind Schaltschränke die bevorzugten Orte, um alle neuen Automatisierungskomponenten und -systeme darin unterzubringen. Der Platzbedarf der Maschinen übersteigt jedoch den verfügbaren Platz. Da der Platz in den Fabriken immer knapper wird, öffnet dies die Tür für eine Reihe von technologischen Fortschritten, um den Platz in den Schränken optimal zu nutzen.
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.
Fabrikfläche – 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 Priorität. Doch wo sollen die Steuergeräte platziert werden? In der Vergangenheit wurde in der Regel für jede Maschine ein separater Schaltschrank aufgestellt. IIoT-Installationen hängen in hohem Maße von elektronischen Systemen, Sensoren und Aktoren ab, um effizient zu arbeiten. Die Entwickler von Schaltschränken und Schalttafeln müssen nun auch Bildverarbeitung, vorausschauende Wartungssysteme, Netzwerk-Switches und Stromversorgungen integrieren. Leistungswandler, Frequenzumrichter, Prozesslogiksteuerungen und elektrische Schaltanlagen müssen 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 für die Simulation und Modellierung verschiedener Produktionsverfahren und -szenarien. Doch immer mehr Technologie setzt den Platz in den Schränken und auf den Schalttafeln weiter unter Druck, so dass ein strukturierter Ansatz zur Optimierung des verfügbaren Platzes immer wichtiger wird.
Herausforderungen im Schaltschrank
Platz für ein weiteres Steuergerät zu finden, ist für industrielle Systemarchitekten nur eine von vielen Herausforderungen. Bei der Planung eines neuen Schaltschranks muss die Art und Anzahl der einzubauenden Geräte sorgfältig geprüft werden. Gibt es eine logische Gruppierung nach Funktion oder physischer Größe? Wie sieht es mit der Konnektivität 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 Geräten mit gleichem Höhenprofil trägt zur Optimierung des verfügbaren Platzes bei.