Industrial Control Panel (ICP)

Ein Schaltschrank (Industrial Control Panel) muss abhängig von seinem Einsatzbereich, Verwendungszweck und den Umgebungsbedingungen unterschiedliche Sicherheitsanforderungen erfüllen, um an das US-amerikanische Stromnetz angeschlossen werden zu dürfen. Ein entsprechendes UL-Label dient dabei als anerkannter Nachweis, dass der Schaltschrank gemäß den relevanten Normen geprüft und zertifiziert wurde.

Was versteht man unter einem Industrial Control Panel?

Ein Industrial Control Panel (ICP) bezeichnet einen industriellen Schaltschrank beziehungsweise eine industrielle Steuertafel. Gemäß dem National Electrical Code (NEC) handelt es sich dabei um eine Baugruppe aus mindestens zwei Komponenten, die Teil eines Leistungs- oder Steuerstromkreises beziehungsweise einer Kombination aus beiden sind. Die Definition umfasst Anlagen mit einer Nennspannung von maximal 600 Volt.

Gesetzliche Vorschriften und Normen

Für Industrial Control Panels (ICP) gelten in Nordamerika spezifische Sicherheitsvorschriften und technische Standards. In den USA sind insbesondere die Anforderungen des National Electrical Code (NEC), darunter Artikel 409 und Abschnitt 110.3(B) der NFPA 70, zu berücksichtigen.

Schaltschränke, die den geltenden Vorschriften nicht entsprechen oder keinen ausreichenden Konformitätsnachweis besitzen, können von den zuständigen Prüfbehörden, den Authorities Having Jurisdiction (AHJ), abgelehnt werden. Für Hersteller kann dies erhebliche zusätzliche Kosten verursachen.

Zu den wichtigsten technischen Standards zählen UL 508A für industrielle Schaltschränke in den USA sowie CSA C22.2 Nr. 14 für den kanadischen Markt. Diese Normen bilden eine wesentliche Grundlage für die sicherheitsgerechte Konstruktion und Zertifizierung von Industrial Control Panels.

UL-Zertifizierungsprogramm für Industrial Control Panels

Die Underwriters Laboratories (UL) zählen zu den führenden Prüf- und Zertifizierungsorganisationen für den nordamerikanischen Markt. Mit dem Industrial Control Panel Shop Program (ICP-Programm) bietet UL Schaltschrankherstellern die Möglichkeit, sowohl individuell gefertigte als auch serienmäßig produzierte Schaltschränke nach den geltenden UL-Anforderungen zu kennzeichnen.

Nach erfolgreicher Aufnahme in das Programm dürfen qualifizierte Hersteller die entsprechenden UL-Prüfzeichen für die USA und Kanada eigenständig an ihren Schaltschränken anbringen. Voraussetzung ist, dass die Produkte den festgelegten Anforderungen entsprechen und die Hersteller die regelmäßigen UL-Kontrollen erfüllen. Eine eigenständige Zertifizierungsstelle werden sie dadurch jedoch nicht.

In Deutschland verfügt nur eine begrenzte Anzahl von Schaltschrankherstellern über eine entsprechende Teilnahmeberechtigung.

Zertifizierungsanforderungen für Industrial Control Panels

Das UL-Prüfzeichen zeigt Aufsichtsbehörden, Planern und Zertifizierungsstellen, dass ein Industrial Control Panel (ICP) nach den entsprechenden Sicherheitsstandards geprüft und zertifiziert wurde. Das ICP-Programm erleichtert Herstellern den Weg zur UL-Zertifizierung und ermöglicht gleichzeitig eine flexible Gestaltung der Schaltschränke. Für eine UL-konforme Ausführung ist die Auswahl geeigneter Komponenten entscheidend. Dabei sollten möglichst bereits UL-Listed-zertifizierte Bauteile verwendet werden.

Auch Industrial Control Panels für Kanada können eine UL-Zulassung erhalten, sofern die geltenden kanadischen Anforderungen erfüllt werden. Durch entsprechende Vereinbarungen zwischen UL und der Canadian Standards Association (CSA) wird die Anerkennung bestimmter Prüfungen und Zertifizierungen erleichtert. Ebenso können Schaltschränke für den US-amerikanischen Markt eine geeignete CSA-Zertifizierung erhalten.

Für beide Märkte stehen unterschiedliche UL- und CSA-Prüfzeichen zur Verfügung, die den jeweiligen Geltungsbereich der Zertifizierung kennzeichnen. Die folgende Übersicht zeigt die entsprechenden Kennzeichnungen.

Planung und Konstruktion eines Industrial Control Panels

Die Entwicklung eines Industrial Control Panels (ICP) beginnt mit der Festlegung aller technischen Spezifikationen, betrieblichen Anforderungen und relevanten Normen. Auf dieser Grundlage werden detaillierte Schaltpläne erstellt, die unter anderem die Verdrahtung, Stromkreise, Steuerungskomponenten und weitere technische Einzelheiten abbilden. Diese auch als Wiring Diagrams bezeichneten Pläne bilden die Basis für die anschließende Konstruktion und Fertigung des Schaltschranks.

Bei der Auslegung und Gestaltung eines Industrial Control Panels müssen verschiedene technische und sicherheitsrelevante Aspekte berücksichtigt werden. Zu den wichtigsten Kriterien gehören:

• Gehäuse und Platzbedarf

Die Auswahl des passenden Schaltschrankgehäuses richtet sich nach den jeweiligen Einsatz- und Umgebungsbedingungen. Je nach Anwendungsbereich muss das Control Panel Enclosure bestimmte Anforderungen hinsichtlich Schutzart, Abmessungen und Widerstandsfähigkeit erfüllen.

• Drahtdimensionierung

Bei der Dimensionierung der Leitungen sind insbesondere die auftretenden Lastströme zu berücksichtigen. Der Leiterquerschnitt muss eine sichere Stromübertragung ermöglichen, während der zugehörige Überstromschutz auf die Leitungsdimensionierung abgestimmt sein muss. Dadurch sollen eine unzulässige Erwärmung der Leitungen und mögliche Brandgefahren vermieden werden.

• Komponententypen

Bei der Auswahl geeigneter Bauteile spielen neben ihrer Funktion auch die erforderlichen elektrischen Bemessungswerte und Abmessungen eine wichtige Rolle. Insbesondere Spannung und Strombelastbarkeit beeinflussen die Dimensionierung. Darüber hinaus enthalten die geltenden UL-Normen konkrete Vorgaben zu Verdrahtungsmaterialien, Leiterkennzeichnungen und erforderlichen Leiterquerschnitten.

• Steuerungskomponenten

Für die Steuerung eines Industrial Control Panels kommen unterschiedliche Bauteile wie Relais, Zeitrelais und Reihenklemmen zum Einsatz. Bei der Auswahl empfiehlt es sich, möglichst einfache und zuverlässige Komponenten zu verwenden, die den funktionalen und sicherheitstechnischen Anforderungen entsprechen.

• Schaltkreise

Steuerstromkreise bestimmen die Abläufe und Funktionen der angeschlossenen elektrischen Komponenten. Häufig werden sie aus Sicherheitsgründen mit einer geringeren Spannung als die Hauptstromkreise betrieben. Steuertransformatoren (CPTs) oder geeignete Netzteile übernehmen dabei die Anpassung der Versorgungsspannung an die benötigte Steuerspannung.

• Versorgungsleiter

Die Dimensionierung der Zuleitungen muss auf die zu erwartenden elektrischen Belastungen abgestimmt sein. Dabei sind ausreichende Strombelastbarkeit und die geltenden Sicherheitsanforderungen zu berücksichtigen, um eine zuverlässige Energieversorgung des Schaltschranks sicherzustellen.

• Überstromschutz

Bereits während der Konstruktion muss festgelegt werden, wie der Schutz vor Überströmen umgesetzt wird. Die erforderlichen Schutzeinrichtungen können abhängig von der Anlagenkonfiguration innerhalb oder außerhalb des Schaltschranks angeordnet sein. Soll das Gehäuse möglichst selten geöffnet werden, kann eine von außen zugängliche Schutzeinrichtung sinnvoll sein. Die konkrete Ausführung richtet sich nach den technischen und normativen Anforderungen.

• Bediengeräte

Zur Bedienung eines Industrial Control Panels stehen verschiedene Elemente zur Verfügung, darunter Drucktaster, Signalleuchten, Anzeigeinstrumente, Schalter und moderne Touchscreen-Bedienoberflächen. Komplexe Human-Machine-Interfaces (HMIs) bieten zusätzliche Funktionen, benötigen jedoch häufig weitere Hardware und Software. Entscheidend ist eine übersichtliche, benutzerfreundliche Gestaltung, die sämtliche betrieblichen Anforderungen erfüllt.

Sofern für die Maschine oder Anlage eine Not-Halt-Funktion erforderlich ist, muss diese entsprechend den geltenden Sicherheitsvorschriften ausgeführt werden. Häufig kommen hierfür rote, pilzförmige Betätigungselemente mit gelbem Hintergrund und Verriegelungsfunktion zum Einsatz. Auch die Anforderungen der amerikanischen Arbeitsschutzbehörde OSHA (Occupational Safety and Health Administration) sind bei der sicherheitstechnischen Auslegung zu berücksichtigen.

• Beschriftung

Eine eindeutige und dauerhaft lesbare Kennzeichnung sämtlicher relevanter Leitungen, Klemmen und Komponenten erleichtert die Installation, Prüfung und Wartung des Schaltschranks. Gleichzeitig trägt sie dazu bei, Fehler bei Reparaturen und Instandhaltungsarbeiten zu vermeiden. Die verwendeten Beschriftungen müssen deshalb für die jeweiligen Umgebungsbedingungen geeignet und gegen Beschädigung oder Verblassen ausreichend beständig sein.