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Industrial Control Panel (ICP)

Regulatorische Anforderungen

In Nordamerika gibt es für Industrial Control Panels genaue behördliche Anforderungen und Normen. So müssen die ICPs die Vorschriften in NEC Artikel 409.2 und Abschnitt 110.3(B) sowie ANSI/NFPA 70 erfüllen. Ein ICP, das diesen Anforderungen nicht entspricht und keine Zulassung besitzt, wird von den lokalen AHJ (Authorities Having Jurisdiction) nicht abgenommen. Und das kann für den Hersteller teuer werden. Neben den behördlichen Vorschriften gibt es regulatorische Standards, die für die ICPs gelten. Dazu zählen UL 508A für die USA und CSA C22.2 Nr. 14 für Kanada.

UL Programm für Industrial Control Panel

In Nordamerika sind die „Underwriters Laboratories“ (UL) der weltweit führende Anbieter im Bereich Prüfung und Zertifizierung. Die Organisation bietet ein Industrial Control Panel Shop Program (ICP-Programm) an, das Schaltschrankherstellern ermöglicht, die ICPs kundenspezifisch anzufertigen oder in Serie produzieren. Haben die Schaltschrankbauer eine spezielle Form der Zertifizierung durchlaufen, so dürfen sie die UL Prüfzeichen auf den Schaltschränken für die USA und Kanada selbst anbringen. Sie werden praktisch selbst zur Zertifizierungsstelle. Allerdings gibt es in Deutschland nur etwa eine Handvoll Unternehmen, die diese Zulassung haben.

Wenn Aufsichtsbehörden, Planer und Zertifizierer von Endprodukten das UL Prüfzeichen sehen, können sie sicher sein, dass das ICP die Zertifizierungsanforderungen erfüllt. Das ICP-Programm vereinfacht es, eine UL-Zertifizierung zu erhalten und bietet gleichzeitig eine große Flexibilität beim Panel-Design. Soll eine UL-konforme Anlage realisiert werden, so ist es wichtig, dass möglichst alle verwendeten Komponenten bereits UL-Listed und damit bereits zertifiziert sind.

Industrial Control Panels für den kanadischen Markt können ebenfalls eine UL Zertifizierung erhalten, denn UL und die „Canadian Standards Association“ (CSA), die führende kanadische Organisation zur Prüfung und Zertifizierung haben eine formelle Vereinbarung getroffen, die die Abnahme bestimmter Komponenten zur Verwendung in Endprodukten, einschließlich ICPs, erlaubt. Umgekehrt können auch ICPCs für den us-amerikanischen Markt eine CSA-Zertifizierung erhalten. UL und CSA haben folgende Prüfzeichen für diese Märkte eingeführt:

Nimmt der Hersteller nicht am Panelshop-Programm von UL teil, so muss er seine ICPs extern zertifizieren lassen. Dies ist mit einem deutlich höheren Zeit- und Kostenaufwand verbunden

Industrial Control Panel – Design

Die Planung eines ICP sollte mit einer Aufstellung der Spezifikationen, Anforderungen und regulatorischen Standards beginnen. Daraus werden dann Zeichnungen erstellt, um die spezifische Konfiguration von Verdrahtung, Schaltkreisen, Steuerungen und anderen Details zu skizzieren. Dieser Schaltplan stellt dann die Grundlage für die Entwicklung des Schaltschranks dar.

Dabei gibt es eine ganze Reihe von Gestaltungsüberlegungen, die in den Konstruktionsprozess einfließen sollten:

• Gehäuse und Platzbedarf
  Die Umgebung bestimmt weitgehend den geeigneten Gehäusetyp für das ICP. Alle Infos zum Gehäuse finden Sie unter Industrial Control Panel Enclosure.
• Drahtdimensionierung
  Drähte sollten so dimensioniert werden, dass sie auf dem Laststrom aufbauen. Der Stromkreisschutz wiederum sollte auf der Drahtgröße basieren. Darüber hinaus muss die Kabelgröße sicherstellen, dass der Stromkreis den erforderlichen Laststrom liefern kann, während der Stromkreisschutz so auszuwählen ist, dass er die Brandgefahr reduziert, indem er eine Überhitzung der Kabel verhindert.

• Komponententypen
  Neben den funktionalen Anforderungen ist bei der Auswahl der Komponenten auch die richtige Größe wichtig, da die Spannungs- und Laststromanforderungen eine Mindestgröße erfordern können.

  Darüber hinaus beschreiben die UL-Normen die spezifischen Anforderungen an die Verdrahtung, wie z. B. Verdrahtungsmaterialien, Kennzeichnung von Leitern, Dimensionierung von Stromkreisleitern und Drahtdimensionierung.

• Steuerungskomponenten
  Aus den Steuerelementen von Relais über Timer bis hin zu Reihenklemmen sollte man möglichst einfache Komponenten wählen.
• Schaltkreise
  Steuerschaltungen geben die Funktionsweise für den Betrieb der Komponenten des Stromkreises vor. Diese Stromkreise haben aus Sicherheitsgründen in der Regel eine niedrigere Spannung. Komponenten wie Steuerleistungstransformatoren (CPTs) und Netzteile dienen dazu,  die Spannung des Stromkreises in die Spannung des Steuerkreises umzuwandeln.
• Versorgungsleiter
  Da unterschiedlich hohe Belastungen auftreten können, sind die Zuleitungen so zu wählen, dass sie eine möglichst hohe Belastung zulassen.
• Überstromschutz
  Auch der Überstromschutz muss bereits in der Entwurfsphase berücksichtigt werden. Dabei kann er entweder vor dem Schaltschrank platziert oder als einzelnes, primäres Schutzgerät im Schaltschrank selbst integriert werden. Je nach Anwendung kann es wichtig sein, dass das Gehäuse möglichst selten geöffnet wird. In diesen Fällen sollte die Schutzeinrichtung außerhalb des Schaltschranks platziert werden.
• Bediengeräte
  Zu den Bediengeräten zählen Druckknöpfe, Anzeigelampen, digitale Anzeigeinstrumente und Hebel bis hin zu komplexen Touchscreen-Displays. Je komplexer diese HMIs (Human-Machine-Interfaces) sind, umso mehr Funktionen besitzen sie, gleichzeitig erfordern sie aber auch mehr Computerkomponenten und zusätzliche Software. Die Bediengeräte sollten einfach und benutzerfreundlich sein, wobei stets darauf zu achten ist, dass sie allen funktionalen Anforderungen entsprechen.

  Alle ICPs sollten einen Not-Aus-Schalter besitzen, der eine selbstverriegelnde Steuerung besitzt. Dazu hat es sich bewährt, einen roten, kurzzeitigen Ausschaltknopf mit verlängertem Kopf, beispielsweise in Pilzform, einzubauen, um die Stromversorgung der Maschine zu unterbrechen. Diese Not-Aus-Schalter sind auch von der amerikanischen Behörde für Sicherheit und Gesundheit am Arbeitsplatz OSHA (Occupational Safety and Health Administration) vorgeschrieben.

• Beschriftung
  Alle Drähte und Klemmen sowie auch alle anderen Komponenten im Steuerungsschrank müssen ordnungsgemäß beschriftet sein, um die Wahrscheinlichkeit von Fehlern bei Tests, Routinewartungen und Reparaturen zu reduzieren. Bei den Etiketten ist darauf zu achten, dass sie stets lesbar bleiben und in ihrer Zielumgebung weder ausbleichen noch beschädigt werden.

Quelle für Industrial Control Panel – Design: https://www.mpofcinci.com/blog/industrial-control-panel-design-guide/

Allgemeine Fragen zur UL/CSA

Was sind UL-Listed Industrial Control Panels?

Beim UL Listing werden repräsentative Muster des Industrial Control Panels geprüft. Entsprechen sie bei der Prüfung den geltenden Sicherheitsanforderungen von UL, so erhalten sie das Prüfzeichen „UL Listed“. Dabei gelten für Industrial Control Panels die UL Normen UL 508A (OrdLoc), UL 698A oder UL 1203 (HazLoc).

Sind alle Industrial Control Panels UL-zertifiziert?

Der Großteil der Industrial Control Panels ist nicht als Ganzes zertifiziert, sondern besteht aus UL-Listed-Komponenten, die nach UL Standards zusammengebaut sind. Entscheidend ist, dass alle IPCs den geforderten Sicherheitsstandards entsprechen müssen, wenn sie am Aufstellungsort von den Inspektoren der AHJ (Authority Having Jurisdiction), der zuständigen Behörden zur Einhaltung von lokalen Sicherheitsanforderungen, geprüft werden.

Warum muss mein Industrial Control Panel UL-Listed sein?

Der Grund liegt in Sicherheitsüberlegungen: Das IPC muss bestimmte Mindestanforderungen an die elektrische Sicherheit erfüllen. Dafür gibt es in Nordamerika strenge Standards und Vorschriften wie z.B. UL 508A. Entspricht das Industrial Control Panel bzw. seine Komponenten der vorgeschriebenen Norm, so erhält es das UL-Listed Prüfzeichen und wird vom Inspektor vor Ort ohne weitere Prüfung akzeptiert. Ohne UL Listed-Prüfzeichen besteht ein erhebliches Risiko, dass vom Prüfer Mängel oder Abweichungen zur Norm entdeckt werden, das Control Panel nicht abgenommen wird und deshalb nicht in Betrieb gehen kann.

Was ist ein UL 508A-Control Panel?