Industrieel bedieningspaneel (ICP)

Een schakelkast (Industrial Control Panel) moet, afhankelijk van het toepassingsgebied, het gebruiksdoel en de omgevingsomstandigheden, aan verschillende veiligheidseisen voldoen om op het Amerikaanse elektriciteitsnet te mogen worden aangesloten. Een bijbehorend UL-label dient daarbij als erkend bewijs dat de schakelkast volgens de relevante normen is getest en gecertificeerd.

Wat wordt verstaan onder een industrieel bedieningspaneel?

Een Industrial Control Panel (ICP) is een industriële schakelkast of een industrieel bedieningspaneel. Volgens de National Electrical Code (NEC) betreft het hier een samenstel van ten minste twee componenten die deel uitmaken van een vermogens- of besturingsstroomkring, of een combinatie van beide. De definitie heeft betrekking op installaties met een nominale spanning van maximaal 600 volt.

Wettelijke voorschriften en normen

Voor industriële bedieningspanelen (ICP) gelden in Noord-Amerika specifieke veiligheidsvoorschriften en technische normen. In de VS moet met name rekening worden gehouden met de eisen van de National Electrical Code (NEC), waaronder artikel 409 en paragraaf 110.3(B) van NFPA 70.

Schakelkasten die niet voldoen aan de geldende voorschriften of waarvoor geen voldoende conformiteitsbewijs is geleverd, kunnen worden afgewezen door de bevoegde keuringsinstanties, de Authorities Having Jurisdiction (AHJ). Dit kan voor fabrikanten aanzienlijke extra kosten met zich meebrengen.

Tot de belangrijkste technische normen behoren UL 508A voor industriële schakelkasten in de VS en CSA C22.2 nr. 14 voor de Canadese markt. Deze normen vormen een essentiële basis voor het veilig ontwerpen en certificeren van industriële schakelkasten.

UL-certificeringsprogramma voor industriële bedieningspanelen

Underwriters Laboratories (UL) behoort tot de toonaangevende test- en certificeringsorganisaties voor de Noord-Amerikaanse markt. Met het Industrial Control Panel Shop Program (ICP-programma) biedt UL fabrikanten van schakelkasten de mogelijkheid om zowel op maat gemaakte als in serie geproduceerde schakelkasten te voorzien van een keurmerk dat voldoet aan de geldende UL-eisen.

Na succesvolle toelating tot het programma mogen gekwalificeerde fabrikanten de betreffende UL-keurmerken voor de VS en Canada zelfstandig op hun schakelkasten aanbrengen. Voorwaarde is dat de producten aan de vastgestelde eisen voldoen en dat de fabrikanten de regelmatige UL-controles doorstaan. Hierdoor worden zij echter geen zelfstandige certificeringsinstantie.

In Duitsland beschikt slechts een beperkt aantal fabrikanten van schakelkasten over de benodigde deelnamegerechtiging.

Certificeringseisen voor industriële bedieningspanelen

Het UL-keurmerk geeft toezichthoudende instanties, ontwerpers en certificeringsinstanties aan dat een Industrial Control Panel (ICP) is getest en gecertificeerd volgens de relevante veiligheidsnormen. Het ICP-programma vergemakkelijkt voor fabrikanten het traject naar UL-certificering en maakt tegelijkertijd een flexibele inrichting van de schakelkasten mogelijk. Voor een UL-conforme uitvoering is de keuze van geschikte componenten van cruciaal belang. Daarbij dient zoveel mogelijk gebruik te worden gemaakt van componenten die reeds UL-Listed-gecertificeerd zijn.

Ook industriële bedieningspanelen voor Canada kunnen een UL-certificering verkrijgen, mits aan de geldende Canadese eisen wordt voldaan. Door middel van overeenkomsten tussen UL en de Canadian Standards Association (CSA) wordt de erkenning van bepaalde keuringen en certificeringen vergemakkelijkt. Evenzo kunnen schakelkasten voor de Amerikaanse markt een geschikte CSA-certificering verkrijgen.

Voor beide markten zijn er verschillende UL- en CSA-keurmerken beschikbaar, die het respectieve toepassingsgebied van de certificering aangeven. Het volgende overzicht toont de betreffende keurmerken.

Ontwerp en constructie van een industrieel bedieningspaneel

De ontwikkeling van een Industrial Control Panel (ICP) begint met het vaststellen van alle technische specificaties, operationele eisen en relevante normen. Op basis hiervan worden gedetailleerde schakelschema’s opgesteld, waarin onder andere de bedrading, stroomcircuits, besturingscomponenten en andere technische details worden weergegeven. Deze schema’s, ook wel ‘wiring diagrams’ genoemd, vormen de basis voor de daaropvolgende constructie en fabricage van de schakelkast.

Bij het ontwerp en de inrichting van een industrieel bedieningspaneel moet rekening worden gehouden met diverse technische en veiligheidsgerelateerde aspecten. Tot de belangrijkste criteria behoren:

• Behuizing en benodigde ruimte

De keuze van de juiste schakelkastbehuizing is afhankelijk van de betreffende gebruiks- en omgevingsomstandigheden. Afhankelijk van het toepassingsgebied moet de schakelkastbehuizing aan bepaalde eisen voldoen met betrekking tot beschermingsgraad, afmetingen en robuustheid.

• Dimensionering van draad

Bij het dimensioneren van de leidingen dient met name rekening te worden gehouden met de optredende belastingsstromen. De geleiderdoorsnede moet een veilige stroomoverdracht mogelijk maken, terwijl de bijbehorende overstroombeveiliging moet zijn afgestemd op de dimensionering van de leidingen. Hiermee moeten een ongewenste opwarming van de leidingen en mogelijke brandgevaren worden voorkomen.

• Soorten componenten

Bij de keuze van geschikte componenten spelen niet alleen hun functie, maar ook de vereiste elektrische nominale waarden en afmetingen een belangrijke rol. Met name de spanning en de stroombelasting zijn van invloed op de dimensionering. Bovendien bevatten de geldende UL-normen concrete voorschriften met betrekking tot bedradingsmaterialen, geleidermarkeringen en de vereiste geleiderdoorsneden.

• Besturingscomponenten

Voor de besturing van een industrieel bedieningspaneel worden verschillende onderdelen gebruikt, zoals relais, tijdrelais en klemmenblokken. Bij de keuze is het raadzaam om zo eenvoudig en betrouwbaar mogelijke componenten te gebruiken die voldoen aan de functionele en veiligheidstechnische eisen.

• Schakelingen

Stuurstroomcircuits bepalen de processen en functies van de aangesloten elektrische componenten. Om veiligheidsredenen worden zij vaak gevoed met een lagere spanning dan de hoofdstroomcircuits. Stuurtransformatoren (CPT’s) of geschikte voedingen zorgen daarbij voor de aanpassing van de voedingsspanning aan de benodigde stuurspanning.

• Hoofd bevoorrading

De dimensionering van de toevoerleidingen moet worden afgestemd op de te verwachten elektrische belastingen. Daarbij moet rekening worden gehouden met een voldoende stroomdraagvermogen en de geldende veiligheidseisen, om een betrouwbare energievoorziening van de schakelkast te waarborgen.

• Overstroombeveiliging

Reeds tijdens de ontwerpfase moet worden vastgelegd hoe de beveiliging tegen overstroom wordt gerealiseerd. Afhankelijk van de configuratie van de installatie kunnen de benodigde beveiligingsinrichtingen binnen of buiten de schakelkast worden geplaatst. Indien de behuizing zo min mogelijk moet worden geopend, kan een van buitenaf toegankelijke beveiligingsinrichting zinvol zijn. De concrete uitvoering is afhankelijk van de technische en normatieve eisen.

• Bedieningsapparatuur

Voor de bediening van een industrieel bedieningspaneel zijn diverse elementen beschikbaar, waaronder drukknoppen, signaallampen, meetinstrumenten, schakelaars en moderne touchscreen-bedieningsinterfaces. Complexe mens-machine-interfaces (HMI’s) bieden extra functies, maar vereisen vaak aanvullende hardware en software. Cruciaal is een overzichtelijke, gebruiksvriendelijke opzet die aan alle operationele eisen voldoet.

Indien voor de machine of installatie een noodstopfunctie vereist is, dient deze te worden uitgevoerd in overeenstemming met de geldende veiligheidsvoorschriften. Hiervoor worden vaak rode, paddestoelvormige bedieningselementen met een gele achtergrond en een vergrendelingsfunctie gebruikt. Ook moet bij het veiligheidsontwerp rekening worden gehouden met de eisen van de Amerikaanse arbeidsinspectie OSHA (Occupational Safety and Health Administration).

• Etikettering

Een eenduidige en duurzaam leesbare markering van alle relevante leidingen, klemmen en componenten vergemakkelijkt de installatie, controle en het onderhoud van de schakelkast. Tegelijkertijd draagt dit bij aan het voorkomen van fouten bij reparaties en onderhoudswerkzaamheden. De gebruikte markeringen moeten daarom geschikt zijn voor de betreffende omgevingsomstandigheden en voldoende bestand zijn tegen beschadiging of verbleking.