Besturingskast ontwerpen in 7 stappen

Elke machine of installatie heeft er één nodig: een besturingskast - ook wel besturingspaneel of PLC-kast genoemd - waarin de PLC, voedingen, motorbeveiligingen en frequentieregelaars samenkomen. Het ontwerp van die kast bepaalt de betrouwbaarheid, de onderhoudbaarheid en de uitbreidbaarheid van de installatie. In dit artikel lopen we het ontwerpproces in 7 stappen door, zoals wij het bij SPARQ Assembly dagelijks doen voor machinebouwers, installateurs en eindgebruikers - van de eerste uitgangspunten tot de geteste kast. Ook als u het ontwerp zelf doet en alleen de bouw wilt uitbesteden, helpt dit stappenplan om de juiste informatie op tafel te krijgen.

Besturingskast of besturingspaneel?

De termen worden door elkaar gebruikt, maar bedoelen hetzelfde: een besturingskast, besturingspaneel of PLC-kast is de schakelkast die een machine, installatie of proces aanstuurt en beveiligt. 'Schakelkast' is daarbij de bredere verzamelterm - daaronder vallen ook kasten die vooral energie verdelen, zoals een laagspanningsverdeler. In dit artikel gaat het om de kast met de besturing erin: de PLC of relaisbesturing, de voedingen, de motorbeveiligingen en frequentieregelaars, en de bediening. Meer over wat wij daarin bouwen leest u op onze pagina over besturingspanelen.

Het ontwerpproces in het kort

Zo ziet het traject van uitgangspunten tot geteste kast eruit. Hieronder werken we elke stap uit:

Stap 1 - Leg de functionele uitgangspunten vast

Een goed kastontwerp begint niet bij de kast, maar bij wat de installatie moet doen. Breng daarom eerst de verbruikers in kaart: welke motoren, kleppen en andere actuatoren moeten worden aangestuurd, welke sensoren moeten worden ingelezen, en om welk vermogen gaat het? Daaruit volgen de voedingsspanning en de benodigde stroom, de stuurspanning, het aantal in- en uitgangen (I/O) en de keuze voor de besturing zelf - een PLC, en zo ja welke.

Leg daarnaast de omgeving vast: staat de kast in een schone machinehal of in een stoffige of vochtige omgeving (beschermingsgraad, IP), wat is de omgevingstemperatuur en hoeveel ruimte is er fysiek beschikbaar? En denk vooruit: reserveruimte en reserve-I/O kosten bij het ontwerp weinig, maar maken een latere uitbreiding vele malen eenvoudiger.

Stap 2 - Bepaal de normen: IEC 60204-1 en IEC 61439

Besturingskasten voor machines vallen onder IEC 60204-1 (elektrische uitrusting van machines). Omdat er in de praktijk vaak ook een stuk energieverdeling in het paneel zit - een voedingsrail met afgaande beveiligingen - bouwen wij besturingskasten daarnaast conform IEC 61439, de norm voor laagspanningsschakel- en verdeelinrichtingen.

Voor de Europese markt hoort daar de CE-markering bij: bij oplevering krijgt u een CE-conformiteitsverklaring met het bijbehorende technisch dossier. Wie daarbij formeel als fabrikant optreedt, hangt af van wie het ontwerp levert - hoe dat precies zit, leest u in paneelbouw uitbesteden in 7 stappen.

Stap 3 - Werk het elektrotechnisch schema uit

Met de uitgangspunten en de norm op tafel wordt het elektrotechnisch schema uitgewerkt: de hoofdstroom (voeding, beveiligingen, motorstarters, frequentieregelaars) en de stuurstroom (PLC, I/O, veiligheidsketen, bediening). Wij tekenen in EPLAN Electric P8, zodat schema, klemmenstroken en stuklijst uit één bron komen en consistent blijven. Waar mogelijk standaardiseren we met beproefde deelschema's (typicals): dat verkort de engineeringtijd en verhoogt de kwaliteit, zeker bij series.

Stap 4 - Ontwerp de kastopbouw in 3D

Nu pas komt de kast zelf. In EPLAN Pro Panel bouwen we het paneel volledig in 3D op - een digital twin waarin elke component, elk bedradingskanaal en elke rail past voordat er iets besteld is. In die opbouw komen de echte ontwerpkeuzes samen:

• Klimatisering - frequentieregelaars en voedingen produceren warmte; het totale verliesvermogen bepaalt of natuurlijke ventilatie volstaat of dat er een filterventilator of koelaggregaat nodig is.
• Indeling - vermogens- en stuurstroomdelen gescheiden opbouwen en de bedrading gescheiden routeren, voor storingsongevoeligheid en overzicht bij onderhoud.
• Bereikbaarheid - componenten waar u bij moet kunnen (beveiligingen, klemmen) op werkbare hoogte, met ruimte om te meten en te vervangen.
• Uitbreidbaarheid - reserveruimte op de montageplaat en in de bedradingskanalen, zodat een latere uitbreiding niet meteen een nieuwe kast betekent.

Behuizing en componenten

Voor de behuizing werken we veelal met Rittal of nVent - van compacte wandkast tot samengestelde vloerstaande opstelling - of met een ander merk als u dat wenst. De inbouwcomponenten kiezen we merkonafhankelijk, passend bij uw installatie en uw voorkeuren; in de praktijk zijn dat vaak componenten van Siemens, zoals PLC's, motorbeveiligingen en frequentieregelaars. Levert u zelf componenten aan (free issue), meld dat dan vroeg - het raakt de planning en de aansprakelijkheid.

Stap 5 - Review het ontwerp vóór de bouw

Omdat de kast als 3D-model bestaat, kunt u het ontwerp beoordelen voordat de productie start. Via eView geven we u toegang tot de digital twin: u loopt zelf door het paneel, plaatst opmerkingen en wij verwerken ze. Zo halen we een groot deel van de bevindingen die anders pas bij een eindinspectie naar boven komen al in de ontwerpfase naar voren - en voorkomen we dat er gebouwd wordt op aannames. Meer over deze werkwijze leest u bij onze aanpak.

Stap 6 - Van model naar gebouwde kast

Uit het goedgekeurde 3D-model rolt de productiedata: uitsparingen en boorgaten voor de bewerkingsmachine, rails op maat en voorbereide draadsets. Onze monteurs bouwen volgens visuele bouwpakketten die rechtstreeks uit het model komen, zodat elke draad en elk component op de bedoelde plek terechtkomt - first time right, ook bij een serie identieke kasten.

Stap 7 - Testen, documentatie en oplevering

Vóór levering doorloopt elke kast de routineverificatie conform IEC 61439. Desgewenst spreken we daarnaast een Factory Acceptance Test (FAT) af, met of namens u, vóór verzending. Bij oplevering krijgt u een documentatiepakket dat exact overeenkomt met de gebouwde kast: stuklijst, layout, schema, testrapport en conformiteitsverklaring.

De routineverificatie omvat onder meer:

• visuele inspectie en controle van de bedrading en de aansluitklemmen;
• een diëlektrische test van de isolatie;
• controle van de continuïteit van de beschermingsketen;
• een functionele controle van de besturing.

Zelf ontwerpen of laten ontwerpen?

Beide routes komen in de praktijk voor. Heeft u zelf een uitgewerkt schema en een stuklijst, dan bouwen en testen wij de kast exact volgens uw ontwerp. Heeft u alleen functionele uitgangspunten - wat de installatie moet doen - dan verzorgt onze engineering het volledige ontwerp, van schema tot 3D-kastopbouw.

De PLC-software valt buiten de kastbouw: het programmeren van de besturing ligt doorgaans bij uw eigen automatiseringsengineer of systeemintegrator. Wij zorgen dat de hardware klopt en getest is, zodat de inbedrijfstelling van de software zonder verrassingen kan beginnen.

Besturingskast laten bouwen?

Wilt u een besturingskast laten ontwerpen of bouwen? Vraag vrijblijvend een offerte aan of neem contact op - dan denken we mee over uitgangspunten, norm en planning. Benieuwd hoe een volledig uitbesteed traject verloopt? Lees dan ook paneelbouw uitbesteden in 7 stappen.

Terug naar het overzicht