Rozpatrując elektryczne wyposażenie maszyn i urządzeń można podzielić ich strukturę na część mocy, sterowania, obsługową względnie obserwacyjną. W rozdziale energii elektrycznej o niezbędnych rozmiarach obudów decydują wymiary takich podzespołów, jak systemy szyn zbiorczych, wyłączniki mocy i przetwornice. W przypadku dużych mocy wybór pełnogabarytowej szafy sterownicze będzie uzasadnione również w przyszłości.
W części sterowniczej odbywa się przetwarzanie wprowadzonych manualnie poleceń, zaprogramowanych przebiegów oraz zebranych przez czujniki wartości rzeczywistych i przekształcenie na stany załączenia urządzeń mocy. W wyniku rosnącego zastosowania zdecentralizowanego sterowania następuje migracja z szafy sterowniczej do zindywidualizowanych, kompaktowych obudów mieszczących sterowniki realizujące część zadań maszyny lub urządzenia tam, gdzie mają one miejsce. Oznacza to, że elektronika sterująca przenosi się w bezpośrednie pobliże procesów produkcji, obróbki oraz transportu.
Również w przyszłości pełnogabarytowe szafy sterownicze nie znikną z hal produkcyjnych. Elastyczna zabudowa i rozbudowa, np. możliwość łączenia we wszystkie strony, to przy tym oczywistość.
Część obsługowa i obserwacyjna, określana również jako interfejs człowiek-maszyna, również zyskała na znaczeniu dzięki technologiom płaskich ekranów i miniaturyzacji komputerów, co znajduje odzwierciedlenie w różnorodności systemów ramion nośnych i obudów obsługi.
W zastosowaniach w pobliżu procesów komponenty elektroniczne muszą być chronione przed czasami bardzo surowymi warunkami otoczenia. Duże znaczenie ma tutaj ochrona zainstalowanych komponentów przed wnikaniem pyłu i wilgoci, uszkodzeniami mechanicznymi, nadmiernym ogrzewaniem się i wpływami elektromagnetycznymi. Punkty te odnoszą się bezpośrednio do zainstalowanych w obudowie elementów i podzespołów elektronicznych i muszą być uwzględnione zarówno dla zapewniania bezzakłóceniowej pracy, jaki i pośrednio dla bezpieczeństwa personelu obsługi oraz serwisu.
Wymagania te dla poszczególnych obszarów zastosowania sterowników są uregulowane w odpowiednich przepisach międzynarodowych: np. w PN-EN 60204 Część 1 (DIN VDE 0113 „Wyposażenie elektryczne maszyn“ lub w PN-EN 60439-1 (DIN VDE 0660 Część 500) „Rozdzielnice i sterownice niskonapięciowe; Zestawy badane w pełnym i niepełnym zakresie badań typu“ (dla rozdzielnic i instalacji) i muszą być spełnione poprzez zastosowanie odpowiednich środków.
Główną uwagę poświęca się przy tym jak wcześniej ochronie przed dotykiem i ciałami obcymi, a także ochronie przed wodą, określonej stopniami ochrony w IEC 60529. Opisane w tej normie klasy ochrony IP umożliwiają porównywalne stwierdzenie, w jakim zakresie dane obudowy spełniają stawiane wymagania. W większości przypadków zastosowań w przemyśle wystarczający jest stopień ochrony IP 55 lub IP 54. Poprzez dodatkowe uszczelnienie można osiągnąć wartości do IP 66. Zastosowania, w których wymaga się większej ochrony przed przenikaniem wilgoci – np. IP 68 lub 69 K – powinny ograniczać się do małych obudów, ponieważ te klasy ochrony dla pełnogabarytowych szaf sterowniczych wiązałyby się z nieproporcjonalnie wysokimi kosztami.
W większości obudów uszkodzeniom mechanicznym - w systemach z obciążeniem czysto statycznym - można w znacznym stopniu zapobiegać stosując odpowiednie grubości blachy stalowej lub materiały poliestrowe wzmacniane włóknem szklanym. W przypadku zastosowań narażonych na silne wibracje lub uderzenia instytucje certyfikujące (np. rejestry żeglugowe lub jednostki dopuszczające do użytkowania na kolei) często wymagają przeprowadzenia potwierdzających badań laboratoryjnych na obudowach seryjnych. Szczególnie wysokie wymagania, jak np. odporność na trzęsienia ziemi, można osiągnąć w indywidualnych przypadkach, po obliczeniu charakterystyki drgań na podstawie analizy modelowej i stwierdzeniu przydatności danej obudowy, przez dodatkowe środki usztywniające i tłumiące. Ostatnia z wymienionych procedur, ze względu na wysokie nakłady materialne i osobowe, ogranicza się najczęściej do problematyki zastosowań o dużym znaczeniu dla bezpieczeństwa.
Coraz częściej w gorących miesiącach letnich występują problemy termiczne, gdy temperatura w otoczeniu sterowników nie pozwala na naturalne oddawanie ciepła poprzez powierzchnię szafy sterowniczej lub wręcz prowadzi do dodatkowego obciążenia cieplnego zainstalowanych komponentów. Elektroniczne podzespoły zdecentralizowanych sterowników, tak jak w przypadku szaf pełnogabarytowych, wymagają odpowiednich rozwiązań odprowadzania ciepła. Komponenty wyposażenia dodatkowego klimatyzacji (klimatyzatory, wymienniki ciepła powietrze/woda) stały się dostępne w dużej ilości typów, także dla mniejszych mocy chłodniczych. W urządzeniach tych wraz z redukcją gabarytów maleje również rentowność. W pewnych przypadkach konieczna może okazać się wymiana zastosowanej techniki (np. zastosowanie elementów Peltiera), przez co klimatyzacja lub odprowadzanie ciepła stają się najczęściej droższe, niż w przypadku centralnej techniki sterowania.
W warunkach produkcji przemysłowej często występują ryzyka oddziaływań elektromagnetycznych, np. przez włączanie i wyłączanie odbiorników indukcyjnych, przez maszyny używające wysokich częstotliwości (np. suszenie mikrofalowe) lub urządzenia wytwarzające łuk elektryczny (np. roboty spawalnicze). Aby zapobiec niesprawności funkcjonowania lub wręcz zniszczeniu podzespołów sterujących, a przez to przestojów produkcji, muszą zostać wykluczone ewentualne zakłócenia w wyniku oddziaływania pól lub przewodów.
Zabezpieczenie przed oddziaływaniem pól można zwiększyć za pomocą obudów metalowych o działaniu ekranującym. Ze względu na najczęściej niewystarczającą znajomość parametrów technicznych nie ma prostego przepisu na wybór między obudowami w wersji standardowej, ekranowanej oraz odpowiednich akcesoriów do zabudowy zgodnej z EMC. Dlatego w większości przypadków decyzja jest uwarunkowana ceną i uwrażliwieniem użytkownika na tematykę EMC.
Specjalne obudowy przy maszynach i urządzeniach mieszczą na miejscu moduły magistrali.
Kolejnym ważnym warunkiem - jaki musi spełniać obudowa - jest bezpieczeństwo funkcjonowania. Oddzielenie części sterowania od części mocy oraz podział sterowania na część sterującą i obsługową w różnych przypadkach zastosowań generują następujące wymagania:
łączenie obudów musi być możliwe zgodnie z ich podziałem funkcyjnym (z lub bez grodzi wewnętrznej);
komponenty sterowania i obsługi muszą mieć możliwość integracji z jedną względnie z różnymi obudowami;
„normalne“ szafy sterownicze powinny bez problemu umożliwiać zabudowę w postaci wsuwanych modułów elektroniki.
W przyszłości decydujące dla wyboru obudowy będą również takie kryteria jak dostępność, opcjonalna integracja z obudową maszyny, szerokie możliwości indywidualnych modyfikacji, a także design.
Nowoczesne koncepcje sterowania centralnego i zdecentralizowanego wymagają innowacyjnych obudów. Klasyczna szafa sterownicza w wielu aplikacjach znajdzie zastosowanie głównie do takich funkcji, jak załączanie i ochrona rozdziału mocy, ale także do bardziej skomplikowanej elektroniki sterującej – jak przedstawiono powyżej – nieodzowne jest bezpieczeństwo. Zapewnienie niezbędnych funkcji ochrony możliwe jest dzięki specjalnym obudowom kompaktowym oraz ergonomicznym obudowom obsługi i systemom ramion nośnych.
Lista kontrolna zakupów:
