Met de snelle vooruitgang van nieuwe technologieën en de voortdurende introductie van innovaties in de industriële automatisering staat de planning van schakelkasten voor nieuwe uitdagingen. De vraag is hoe bedrijven hun schakelkasten toekomstbestendig kunnen ontwerpen om aan de vereisten van moderne technologieën te voldoen. Tobias Thelemann, Productmanager Mechanische onderdelen en elektrische installaties bij reichelt elektronik, legt uit welke strategieën mogelijk zijn om onderwerpen als flexibiliteit, modulariteit en uitbreidbaarheid te integreren in de planning van schakelkasten, zodat toekomstige technologische veranderingen probleemloos kunnen worden aangepast.
Betekenis van schakelkasten
Een schakelkast ziet er niet heel spectaculair uit, maar binnenin gebeurt de magie: in de behuizing vind je een groot aantal technische oplossingen die samenwerken om een betrouwbare en efficiënte regeling en bewaking van industriële processen te garanderen – een van de belangrijkste taken van een schakelkast.
Bovendien zorgt een schakelkast voor orde in de elektronica. Kabelverbindingen zijn vaak complex en vereisen een nauwkeurige indeling. Een goed georganiseerde bedrading is bepalend voor de functionaliteit en onderhoudsvriendelijkheid in een schakelkast. Ook de veiligheidsfunctie speelt een belangrijke rol. De behuizing met de vergrendelbare deuren beschermt tegen onbevoegde toegang tot kritieke componenten en invloeden van buitenaf zoals stof, vocht en mechanische schade.
Toepassingsgebieden en toenemende digitalisering
Door de almaar toenemende digitalisering en automatisering in bedrijven en productiefaciliteiten moeten ook schakelkasten verder worden ontwikkeld om aan de extra eisen te voldoen. Het is daarbij vooral belangrijk dat schakelkasten nu met afzonderlijke constructie- en productiestappen kunnen worden verbonden en geautomatiseerd. Processen met een hoge mate van digitalisering maken de automatisering van verschillende schakelprocessen mogelijk, wat op zijn beurt de gevoeligheid voor fouten vermindert en het systeem efficiënter maakt. De voordelen van een digitale schakelkast staan daarom buiten kijf. Het is belangrijk om te weten dat er verschillende benaderingen en technologieën zijn om schakelkasten of hun productieprocessen digitaal in kaart te brengen – afhankelijk van de doelstellingen en complexiteit van de vereisten.
Vaak beginnen bedrijven met het digitaliseren van de documentatie van stroomschema’s, schakelschema’s en andere technische documentatie. Deze gegevens zijn niet langer beschikbaar op papier, maar via digitale platformen zoals cloud-based documentplatformen. Een andere stap in de richting van digitalisering is mogelijk via IoT-integratie (Internet of Things). Hierbij worden sensoren en actuators verbonden met IoT-apparaten om realtime gegevens te verzamelen en te analyseren. De gedigitaliseerde processen dragen ook bij aan het waarborgen van volledige transparantie van de lopende processen. Denk bijvoorbeeld aan toestandsbewaking van de actuele temperatuur of een algemene analyse van het energieverbruik – ook via onderhoud op afstand. Moderne schakelkasten met IoT-verbindingen worden momenteel voornamelijk gebruikt in gebouwautomatisering, energietechnologie en de industrie, waar ze bijdragen aan het efficiënter maken van processen.
Energie-efficiëntie in schakelkasten zorgt voor kostenbesparingen
Het efficiënter opzetten van processen heeft ook positieve gevolgen voor de energiebalans. Want een optimalisatie van het stroomverbruik in schakelkasten zorgt tegelijkertijd voor lagere bedrijfskosten. Ook hier draagt het IoT met verzamelde gegevens bij aan een hogere efficiëntie. Zwakke punten zoals een overmatig energieverbruik kunnen door digitale gegevens sneller worden gedetecteerd vervolgens geoptimaliseerd.
Efficiëntie is ook belangrijk in een schakelkast met betrekking tot airconditioning. De steeds kleiner wordende elektronische componenten en de daardoor toenemende pakkingsdichtheid in schakelkasten hebben de gevoeligheid van de systemen voor externe invloeden zoals stof, vochtigheid en temperatuur vergroot. Te veel warmte is vooral schadelijk voor gevoelige micro-elektronica.
Ook de juiste isolatie kan met realtime gegevens permanent bewaakt en indien nodig gecorrigeerd worden. Dit is van groot belang, omdat isolatie helpt om de temperatuur in de schakelkast te reguleren en bescherming biedt tegen de omgevingstemperatuur. De juiste isolatie zorgt ervoor dat de functionaliteit van de schakelkast op het gebied van efficiëntie en veiligheid niet wordt beïnvloed. Zonder effectieve isolatie kan kortsluiting ontstaan, kunnen onderdelen beschadigd raken of zelfs brand ontstaan. Om de effectiviteit van isolatie te kunnen beoordelen, worden verschillende sensoren geïntegreerd om parameters zoals temperatuur of vocht te meten en te bewaken. Digitale documentatie van de isolatiematerialen zorgt bovendien voor een betere planbaarheid en snellere reacties, zoals een vervanging van het materiaal.
Een belangrijke tip is dat de schakelkast op een geschikte locatie moet worden geïnstalleerd waar de omgevingstemperatuur laag en stabiel is. Zo kan de koelbehoefte algemeen worden verminderd. Het gebruik van energie-efficiënte componenten zoals relais, beschermingen en andere besturingscomponenten kan het totale energieverbruik ook verlagen. Deze maatregelen kunnen de energie-efficiëntie in schakelkasttoepassingen aanzienlijk verbeteren. Dit leidt niet alleen tot lagere kosten, maar draagt ook bij aan een verkleining van de CO2-voetafdruk.
Modulariteit en uitbreidbaarheid
Om gelijke tred te kunnen houden met de technologische vooruitgang moet een schakelkast flexibel en modulair zijn opgebouwd. Dit zorgt ook voor eenvoudige schaalbaarheid: dankzij een flexibel ontwerp of plug-and-play-oplossingen kunnen nieuwe modules eenvoudig worden toegevoegd of bestaande modules worden vervangen zonder dat de volledige schakelkast opnieuw moet worden ontworpen. Dit is vooral relevant voor sectoren waarin installaties vaak worden aangepast of heringericht.
Het gebruik van voorgemonteerde modules is bovendien voordelig, omdat deze vaak bestaan uit geprefabriceerde componenten die de installatie versnellen. Voorbeelden hiervan zijn netvoedingen, besturingen en aardlekschakelaars. Voor bedrijven die nog aan het begin van hun digitale schakelkast staan en nog terughoudend zijn, is het raadzaam om te investeren in schakelkasten die met extra componenten kunnen worden uitgebreid. Hierdoor kunnen andere intelligente componenten zoals Smart Breakers of andere communicatie-interfaces probleemloos worden gebruikt. Schakelkasten kunnen dan in de toekomst gebruikmaken van intelligente stroomonderbrekers, die bijvoorbeeld stroomverbruik en spanning meten en bewaken.
Voor modulair opgebouwde schakelkasten is het dus vooral belangrijk dat deze gemakkelijker aan nieuwe eisen kunnen worden aangepast, wat een positief effect heeft op de inzetbaarheid. Het voordeel hiervan is dat er met name geïnvesteerd moet worden in noodzakelijke nieuwe modules, en niet in de vervanging van de hele schakelkast.
Veiligheid en onderhoud
Bij het plannen van schakelkasten is de naleving van voorschriften en normen een belangrijk aspect. Deze zorgen ervoor dat schakelkasten aan uniforme veiligheidsnormen voldoen.
DIN EN 61439 is een van de bekendste normen. Deze norm regelt de opbouw, de veiligheid en de keuringen van schakelkasten. Een beslissende factor is dat rekening moet worden gehouden met de warmteontwikkeling in schakelkasten, omdat de ingesloten warmte de werking van de elektrische componenten kan beïnvloeden. Naast DIN EN 61439 zijn ook andere normen relevant voor de bouw van schakelkasten, zoals de EMC-bepalingen, waarin centrale regels voor bijvoorbeeld elektromagnetische compatibiliteit zijn vastgelegd. Deze voorschriften zijn van essentieel belang om te garanderen dat schakelkasten zowel effectief als compatibel zijn met hun omgeving.
Om constant de veiligheid te garanderen, is het ook nodig om regelmatig te controleren of deze normen en ook andere functies van de schakelkast intact zijn. Het uitvoeren van regelmatige onderhoudswerkzaamheden is dus ook een essentieel onderdeel voor bedrijven en bovendien verplicht in Duitsland, om bijvoorbeeld elektriciteitsfouten zoals kortsluiting of overspanning te voorkomen en gevolgschade uit te sluiten.
Ook controles en eventuele aanpassingen of uitbreidingen vanwege nieuwe technologieën zijn noodzakelijk om de schakelkast zo goed mogelijk up-to-date te houden. Daarbij kunnen ook geautomatiseerde processen zoals AI (kunstmatige intelligentie) worden gebruikt, die de onderhoudsbehoeften voorspellen en zelfs proactief actie ondernemen. Concreet bewaakt AI daarbij de toestand van de componenten aan de hand van sensorgegevens die het analyseert. Als daarbij wordt vastgesteld dat de temperatuur afwijkt of sprake is van stroomschommelingen, kan direct op de storing en mogelijke isolatieproblemen worden gereageerd.
AI wordt echter niet alleen voor de actuele statuscontrole gebruikt, maar ook om mogelijke storingen voorspelbaarder te maken: Bij de Predictive Maintenance heeft AI toegang tot historische realtime gegevens en voorspelt hij wanneer er in het systeem of bij de afzonderlijke componenten, zoals de levensduur van relais, uitval kan optreden. Met behulp van planningssoftware, waarachter een AI zit, worden algoritmen voor machinaal leren en gegevensanalyse verbonden. Hierdoor kunnen geautomatiseerde onderhoudsrapporten worden opgesteld die aanbevelingen bevatten en constructeurs helpen bij het nemen van een beslissing.
Schakelkast goes smart
Voor een efficiënte productie moeten bedrijven investeren in de digitalisering van schakelkasten. Een continue digitalisering van alle stappen in de hele waardeketen leidt daarbij tot een holistische en slimme aanpak. Dit draagt bij aan een beter begrip van elk proces, mede dankzij de integratie van IoT-technologieën, waardoor een geoptimaliseerde gegevensuitwisseling in real-time tot meer efficiëntie leidt.
De modulariteit en uitbreidbaarheid van schakelkasten maken deze tot een doorslaggevend element in de moderne industriële automatisering. Zij stellen bedrijven in staat om flexibeler en sneller te reageren op veranderingen in de markt of in de technologie. Bovendien worden schakelkasten in de toekomst meer met het oog op energie-efficiëntie ontworpen. Bedrijven die de relevantie van slimme schakelkasten vroegtijdig herkennen en daar werk van maken, blijven de concurrentie een stapje voor.
Afbeeldingen: Adobe Stock
