Schaltschranklose Steuerung: Der Gamechanger für die industrielle Automatisierung?

Kommt Ihnen das bekannt vor? Die Produktionslinie Ihrer Anlage fällt plötzlich aus und die Ursache ist unklar. Sie öffnen den Schaltschrank und sehen sich mit einem Wust aus Kabeln konfrontiert. Sie wissen, dass irgendwo in diesem Chaos ein kleiner Fehler steckt, der die gesamte Produktion lahmgelegt hat. Jetzt heißt es: Taschenlampe in die Hand, Kabel verfolgen, Verbindungen überprüfen und hoffen, dass der Fehler schnell gefunden wird.

Dieser Prozess kann Stunden dauern, in denen Ihre Produktionslinie stillsteht und wertvolle Zeit und Ressourcen verloren gehen. Denn die komplexe Verkabelung in traditionellen Schaltschränken ist anfällig für Signalstörungen und Überhitzung. Zudem erschwert sie die Fehlersuche erheblich und macht regelmäßige Wartungsarbeiten zu einer Herausforderung. In einem Umfeld, in dem jede Minute zählt, sind solche Ausfälle nicht nur frustrierend, sondern auch kostspielig.

Eine der vielversprechendsten Technologien zur Lösung solcher Probleme ist gegenwärtig die schaltschranklose Steuerung. In diesem Artikel beleuchten wir diese Entwicklung und die Vorteile der schaltschranklosen Steuerung. Wir werfen außerdem einen Blick in die Zukunft und zeigen, wie wir diese Technologie konkret bei unserer DiWa 3 einsetzen können.

Doch zunächst ein Blick zurück: Warum gibt es Schaltschränke eigentlich?

Während der gegenwärtige Trend in der Automatisierungstechnik in Richtung einer schaltschranklosen Ära deutet, fragt man sich doch: Warum kam man überhaupt auf die Idee Schaltschränke zu bauen?

Schaltschränke gibt es seit den frühen Tagen der industriellen Revolution, als die Notwendigkeit entstand, elektrische Steuerungen und Schaltungen zentral zu organisieren und zu schützen. Mit der Einführung von Elektrizität in die industrielle Produktion im späten 19. und frühen 20. Jahrhundert wurden Schaltschränke entwickelt, um elektrische Komponenten wie Schalter, Relais und später auch elektronische Steuerungen sicher und übersichtlich unterzubringen.

Einige wichtige Meilensteine in der Entwicklung von Schaltschränken:

• Ende des 19. Jahrhunderts: Die ersten Schaltschränke wurden eingesetzt, um einfache elektrische Schaltungen zu schützen und zu organisieren. Diese frühen Schaltschränke waren oft aus Holz gefertigt und dienten primär dazu, Schalter und Sicherungen unterzubringen.
• Frühes 20. Jahrhundert: Mit der Elektrifizierung der Industrie und der Verbreitung von Elektromotoren wurden Schaltschränke zunehmend komplexer. Metallgehäuse lösten Holz ab, um besseren Schutz und Erdung zu bieten.
• Mitte des 20. Jahrhunderts: Die Einführung von Relais, Steuerrelais und Schützen zur Steuerung von Maschinen führte zu einer weiteren Verbreitung und Komplexität von Schaltschränken.
• 1970er Jahre: Mit der Entwicklung von speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS) wurden Schaltschränke noch wichtiger, um die elektronischen Steuerungen und deren Verkabelung sicher und übersichtlich unterzubringen.

Seitdem haben sich Schaltschränke kontinuierlich weiterentwickelt und sind heute ein wesentlicher Bestandteil der industriellen Automatisierung und Steuerungstechnik. Moderne Schaltschränke bieten nicht nur Schutz und Organisation, sondern auch Klimatisierung, um empfindliche elektronische Komponenten vor Überhitzung zu schützen. Doch so viele Gründe, wie den Schaltschrank einst populär gemacht haben, gibt es nun, die ihn ablösen.

Warum werden Schaltschränke zunehmend durch schaltschranklose Steuerungen abgelöst?

Die Ablösung der Schaltschränke in der Automatisierungstechnik erfolgt aus verschiedenen Gründen und in spezifischen Anwendungsfällen, in denen schaltschranklose Steuerungen erhebliche Vorteile gegenüber traditionellen Methoden bieten:

Gründe für schaltschranklose Steuerungen:

1. Platzersparnis: Schaltschranklose Steuerungen eliminieren die Notwendigkeit für große Schaltschränke, die oft viel Platz in Anspruch nehmen. Dies ist besonders vorteilhaft in engen Produktionsumgebungen, wo jeder Quadratmeter zählt.
2. Reduzierung der Verkabelung: Durch die direkte Integration der Steuerungskomponenten in die Maschine wird der Verkabelungsaufwand erheblich reduziert. Dies vereinfacht die Installation und senkt die Fehleranfälligkeit, da weniger Verbindungen und Kabelverläufe zu überwachen sind.
3. Wartungsfreundlichkeit: Die Modularität und Zugänglichkeit schaltschrankloser Systeme erleichtern die Wartung und den Austausch von Komponenten. Fehler lassen sich schneller lokalisieren und beheben, was zu kürzeren Ausfallzeiten führt.
4. Robustheit und Schutz: Moderne schaltschranklose Steuerungen sind oft staub- und wasserdicht sowie widerstandsfähig gegen raue Industrieumgebungen. Dies eliminiert die Notwendigkeit zusätzlicher Schutzgehäuse und Klimatisierung, wie sie bei herkömmlichen Schaltschränken erforderlich sind.
5. Kosteneffizienz: Durch die Reduzierung von Material- und Installationskosten sowie die Vereinfachung der Wartung können insgesamt niedrigere Betriebskosten erzielt werden.

In welchen Fällen eignen sich schaltschanklose Steuerungen besonders?

Kompakte Maschinen und Anlagen

In Anwendungen, bei denen der Platz begrenzt ist, wie etwa in der Verpackungsindustrie oder bei Werkzeugmaschinen, bieten schaltschranklose Steuerungen eine optimale Lösung. Durch die Integration der Steuerungskomponenten direkt in die Maschine entfällt der Bedarf an großen Schaltschränken, was wertvollen Platz spart und die Maschinen kompakter macht.

Modulare Produktionssysteme

Produktionslinien, die häufig umgebaut oder erweitert werden müssen, profitieren von der Flexibilität schaltschrankloser Steuerungen. Module können leicht hinzugefügt oder entfernt werden, ohne dass umfangreiche Änderungen an der Verkabelung erforderlich sind. Dies ermöglicht eine schnelle Anpassung an wechselnde Produktionsanforderungen und erhöht die Effizienz der Produktionsprozesse.

Raue Industrieumgebungen

In Umgebungen mit extremen Bedingungen, wie in der Lebensmittelverarbeitung oder der chemischen Industrie, sind schaltschranklose Steuerungen aufgrund ihrer Robustheit und Widerstandsfähigkeit besonders geeignet. Diese Systeme sind oft staub- und wasserdicht und können ohne zusätzliche Schutzgehäuse direkt an der Maschine installiert werden, was ihre Langlebigkeit und Zuverlässigkeit erhöht.

Dezentrale Automatisierung

In großen Anlagen oder Fabriken, wo die Steuerungskomponenten über große Entfernungen verteilt sind, ermöglicht die schaltschranklose Technologie eine dezentrale und dennoch koordinierte Steuerung. Dies reduziert den Verkabelungsaufwand erheblich und vereinfacht die Wartung und Fehlerbehebung, da die Steuerungskomponenten näher an den zu steuernden Prozessen platziert sind.

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Zahlen, Daten, Fakten – Das kann schaltschranklose Steuerung leisten

Die Einführung schaltschrankloser Steuerungen revolutioniert die industrielle Automatisierung und bietet signifikante Vorteile, die durch beeindruckende Zahlen und Fakten untermauert werden. So führte bspw. der Einsatz des Beckhoff MX-Systems bei der Schirmer Maschinen GmbH zu einer Reduzierung des Arbeitsaufwands bei der elektrischen Planung um etwa 50 %. Die Montagezeit, die bei herkömmlichen Schaltschrankdesigns zwei bis drei Wochen in Anspruch nimmt, wurde auf nur wenige Stunden verkürzt (Quelle: Beckhoff USA, am 24. Juli 2024).

Ein weiterer entscheidender Vorteil ist die Platzersparnis. Die vollständige Integration der Steuerungskomponenten in die Maschine kann den Platzbedarf um bis zu 70 % reduzieren, was eine effizientere Nutzung der Produktionsfläche ermöglicht (Quelle: Control Engineering, am 24. Juli 2024). Zudem reduziert die Verwendung modularer, steckbarer Systemkomponenten die Anzahl der benötigten Steuerungskomponenten auf ein Zehntel und die Dokumentation um bis zu 80 %, was Verkabelungsfehler minimiert und die Komplexität erheblich verringert (Quelle: MEPCA Engineering, am 24. Juli 2024).

Diese Zahlen zeigen eindrucksvoll, dass schaltschranklose Steuerungen nicht nur theoretische Vorteile bieten, sondern auch in der Praxis signifikante Verbesserungen in Effizienz, Platznutzung und Wartungsfreundlichkeit ermöglichen. In einer Industrie, in der jede Minute zählt, bietet diese Technologie einen klaren Wettbewerbsvorteil und treibt die Zukunft der Automatisierungstechnik voran.

Zukunft der schaltschranklosen Steuerung – Die DiWa 3 von WINKELMANN

Bei WINKELMANN stehen Innovation und der daraus resultierende Wettbewerbsvorteil für unsere Kunden im Mittelpunkt unseres Handelns. Unsere Vision für die Zukunft der DiWa 3 umfasst die Integration fortschrittlicher schaltschrankloser Steuerungstechnologien, die den Weg für noch effizientere und flexiblere Automatisierungslösungen ebnen werden.

Die DiWa 3, als neueste Generation modularer Wasserverteilsysteme, bietet bereits heute eine beeindruckende Vielfalt an Kombinationsmöglichkeiten und höchste Prozesssicherheit – selbst in den kleinsten Bauräumen. Mit dem Blick auf zukünftige Entwicklungen und den Einsatz des MX-Systems von Beckhoff, das mit dem Red Dot Award „Best of the Best“ ausgezeichnet wurde (Quelle: Beckhoff DE, am 24.07.2024), sehen wir enormes Potenzial, die elektrische Ansteuerung der DiWa 3 weiter zu optimieren. In naher Zukunft könnte der herkömmliche Verdrahtungsaufwand durch den Einsatz modularer Kabel vollständig eliminiert werden. Das MX-System könnte direkt auf dem Modul der DiWa 3 platziert werden, um eine noch direktere und effizientere Ventilsteuerung zu ermöglichen. Diese zukünftigen Innovationen versprechen nicht nur eine Reduzierung der Komplexität, sondern auch eine Steigerung der Zuverlässigkeit und Flexibilität der gesamten Anlage.

Durch diese Weiterentwicklungen wird WINKELMANN seinen Kunden auch in Zukunft wegweisende Lösungen bieten, die den Anforderungen der modernen Automatisierungstechnik gerecht werden.

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Fazit: Schaltschranklose Steuerung als Schlüssel zur Effizienzsteigerung

Die Weiterentwicklung unserer DiWa 3 ist nur ein Beispiel dafür, wie schaltschranklose Steuerungslösungen die Effizienz und Wartungsfreundlichkeit verbessern können. Unsere Kunden profitieren so zukünftig noch einmal mehr von einer optimierten Systemarchitektur, die den Anforderungen der Industrie 4.0 gerecht wird. Durch die Kombination von modernster Technologie mit einer flexiblen und modularen Struktur können wir so neue Maßstäbe in der industriellen Automatisierung setzen und zukunftssichere Lösungen für die Herausforderungen von heute und morgen bieten.

Wir sind uns sicher, dass schaltschranklose Steuerungen zukünftig weiterhin eine zentrale Rolle in der Automatisierungstechnik spielen werden, weil sie die Grundlage für nachhaltige und anpassungsfähige Produktionsprozesse schaffen, die den steigenden Anforderungen der globalen Märkte gerecht werden.

Bei welcher Herausforderung in der Automatisierungstechnik dürfen wir Sie unterstützen? Das WINKELMANN-Team ist gern für Sie da!
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