Beim Bau von Schaltschränken müssen verschiedene Normen und Vorschriften eingehalten werden, um die elektrische Sicherheit, Betriebssicherheit und Funktionalität zu gewährleisten.
Die zentrale Produktnorm für Niederspannungs-Schaltgerätekombinationen ist international die IEC 61439, die in Europa und Deutschland als DIN EN 61439 (VDE 0660-600) angewendet wird. Diese Norm definiert die präzisen Anforderungen an Konstruktion, Erwärmung, Kurzschlussfestigkeit, Schutzmaßnahmen sowie die sichere Funktion von Schaltschränken.
Für das Inverkehrbringen von Schaltschränken innerhalb der Europäischen Union sind insbesondere zwei Richtlinien maßgeblich: die Niederspannungsrichtlinie 2014/25/EU (LVD) und die EMV-Richtlinie 2014/30/EU für Betriebssicherheit und Absicherung unzulässiger elektromagnetischer Störungen. Schaltschränke, die unter den Anwendungsbereich der Niederspannungsrichtlinie 2014/25/EU und der EMV-Richtlinie 2014/30/EU fallen, müssen vor dem Inverkehrbringen einer Konformitätsbewertung unterzogen werden. Nach erfolgreicher Bewertung erstellt der Schaltschrankhersteller die EU-Konformitätserklärung und bringt die CE-Kennzeichnung an. Zudem muss er eine Konformitätsbewertung durchlaufen, die durch die CE-Kennzeichnung und eine entsprechende Konformitätserklärung bestätigt wird.
Wird ein Schaltschrank als Bestandteil einer Maschine oder als Sicherheitsbauteil eingesetzt, gelten zusätzlich die Anforderungen der Maschinenrichtlinie 2006/42/EG, für deren Einhaltung der Maschinenhersteller verantwortlich ist. Der Schaltschrankbauer liefert hierzu nur die Konformitätserklärung. Diese Normen stellen sicher, dass Schaltschränke weltweit zuverlässig, sicher und standardisiert betrieben werden können.
Je nach Einsatzbereich unterscheiden sich Schaltschränke in Aufbau und technischen Anforderungen. Während im Maschinenbau die kompakte Bauweise und die hochdynamische Steuerung im Vordergrund stehen, liegt der Schwerpunkt in der Industrie auf maximaler Robustheit (z. B. IP-Schutzgrad gegen Staub und Wasser) und der Vernetzung komplexer Produktlinien. In der Gebäudetechnik hingegen sind vor allem die langlebige Infrastruktur, einfache Wartbarkeit und die Einhaltung spezifischer Sicherheitsnormen entscheidend.
Ein Schaltschrank sorgt für die sichere Stromverteilung und die präzise Steuerung technischer Anlagen. Er nimmt den Hauptstrom auf, sichert ihn ab und wandelt ihn in die benötigten Spannungen für Motoren und elektronische Komponenten um.
Das „Gehirn“ des Schaltschranks ist die Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS), die Signale von Sensoren verarbeitet und daraus Steuerbefehle ableitet. Über Schütze, Relais und Frequenzumrichter werden anschließend Motoren und andere Verbraucher präzise gesteuert.
Zusätzlich schützt der Schaltschrank die Technik vor Staub, Hitze und Störungen sowie Menschen vor gefährlichen Spannungen. Eine strukturierte Verdrahtung und integrierte Kühlsysteme sorgen dabei für einen sicheren, zuverlässigen und langlebigen Betrieb.
Ein Schaltschrank fungiert als zentrale Schaltstelle zwischen der Steuerungsebene und der mechanischen Ausführung. Er bündelt die Signale der Sensoren, verarbeitet diese und steuert daraufhin gezielt den Betrieb von Maschinen und Fördertechnik. Dabei gewährleistet er eine strukturierte Energieverteilung und sorgt durch die geordnete Signalverarbeitung für einen synchronisierten und zuverlässigen Anlagenbetrieb. Gleichzeitig schützt das Schaltschrankgehäuse die Komponenten vor Staub, Feuchtigkeit und mechanischen Einflüssen.
Man braucht einen Schaltschrank, um elektrische Bauteile, Steuerungen und Schaltungen sicher unterzubringen. Er schützt die Komponenten vor Staub, Feuchtigkeit, Überhitzung und mechanischen Schäden. Außerdem sorgt er dafür, dass Strom und Signale strukturiert geleitet werden und so eine störungsfreie Betriebssicherheit der gesamten Anlage sichergestellt wird. Gleichzeitig verhindert der Schaltschrank, dass Personen unbeabsichtigt mit spannungsführenden Teilen in Berührung kommen und verringert so das Risiko von Stromschlägen oder Kurzschlüssen.
Man kann sich einen Schaltschrank wie das „Gehirn“ und das „Schutzschild“ einer technischen Anlage vorstellen. In ihm werden elektrische Komponenten wie Verkabelungen und Schutzschalter für die Energieversorgung sowie elektronische Bauteile wie Steuergeräte für die Informationsverarbeitung sicher untergebracht, um dafür zu sorgen, dass technische Anlagen automatisiert laufen, sie also „von selbst“ wissen, was sie aufgrund bestimmter Input-Signale zu tun haben. Anwendung finden Schaltschränke im Maschinenbau zur Steuerung einzelner Maschinen (digitale Befehle werden in echte Bewegung umgesetzt), in der Industrie zur Steuerung ganzer Produktionslinien und in der Gebäudetechnik zur Steuerung von beispielsweise Licht, Klima und Aufzüge.
Schaltschränke werden in vielen Branchen als zentrale Steuerungseinheiten genutzt. Man kann ihren Einsatz grob in vier Hauptbereiche unterteilen, je nachdem welche Aufgabe sie dort erfüllen.
Ein Schaltschrank darf nur von ausgebildeten Elektrofachkräften gebaut, verändert oder Instand gesetzt werden. Andere Personen dürfen dabei nur helfen, wenn eine Elektrofachkraft die Arbeiten anleitet und überwacht. Der Prüfer muss als Elektrofachkraft besonders in die verwendeten Prüfmittel und Sicherheitsvorschriften eingewiesen sein. Schaltschränke, die bestückt und betriebsbereit verdrahtet sind, zählen zu den elektrischen Anlagen. Daraus ergibt sich die strikte Einhaltung relevanter Sicherheitsvorschriften: Die DIN EN 61439 stellt die normgerechte Errichtung sicher, die Betriebssicherheitsvorschriften (BetrSichV) und die DGUV Vorschrift 3 definieren die Anforderungen an den sicheren Betrieb und die regelmäßige Prüfung.
Eine spezielle Schaltbefähigung ist im Schaltanlagenbau nicht notwendig. Sie wird erst relevant, wenn Anlagen in Mittel oder Hochspannungsnetzen in Betrieb genommen oder bedient werden.
Technische Dokumentationen aus vergangenen Jahrzehnten existieren häufig noch als Papierausdrucke, eingescannte PDFs oder in längst veralteten Softwareformaten. Die Konvertierung in moderne CAE-Systeme wie EPLAN Electric P8 ist eine strategische Investition in die Zukunftsfähigkeit des gesamten Engineerings. Dadurch wird technisches Know-how vor dem Medienverfall geschützt und die digitale Grundlage für zukunftsweisende Konzepte wie den digitalen Zwilling oder Industrie-4.0-Anwendungen geschaffen.
Technische Notwendigkeit der Konvertierung alter Projekte in moderne CAE-Systeme wie EPLAN P8
Viele ältere E-CAD-Lösungen, etwa EPLAN 3 oder EPLAN 5, basieren auf veralteten Betriebssystemen wie DOS oder Windows XP und sind auf modernen Systemen schlicht nicht mehr lauffähig. Hinzu kommt, dass sich Lizenzmodelle im Laufe der Zeit ändern, sodass der Zugriff auf Altdaten ohne rechtzeitige Migration irgendwann vollständig entfallen kann. Moderne CAE-Systeme wie EPLAN setzen im Gegenzug auf offene Standards und langfristige Kompatibilität und schaffen damit die Grundlage dafür, dass Industrieanlagen auch über Jahrzehnte hinweg gewartet und weiterentwickelt werden können.
Qualitätsanstieg durch die Konvertierung alter Projekte in moderne CAE-Systeme wie EPLAN P8
Die Konvertierung bietet die Gelegenheit die Dokumentationsqualität grundlegend zu verbessern. Im Zuge der Überführung werden Inkonsistenzen, Fehler und Unstimmigkeiten der Originaldokumentation systematisch bereinigt. Entscheidend ist dabei, dass elektrische Verbindungen, Querverweise und logische Zusammenhänge nicht einfach grafisch nachgezeichnet, sondern im neuen System intelligent rekonstruiert werden. So kann ein auswertbares Datenmodell entstehen, anstelle einer bloßen digitalen Kopie des Altbestands.
Zudem können Projekte im Zuge der Konvertierung nach modernen Strukturierungsprinzipien, etwa gemäß DIN EN 81346, neu geordnet werden, was die Übersichtlichkeit und Auffindbarkeit von Informationen erheblich verbessert.
Effizienzgewinne durch Automatisierung durch Konvertierung alter Projekte in moderne CAE-Systeme
Einer der größten praktischen Vorteile moderner CAE-Systeme liegt in der Automatisierung von Folgedokumenten. Aus den intelligent verknüpften Schaltplänen lassen sich auf Knopfdruck konsistente Stücklisten, Klemmenpläne, Kabelverlegepläne und Verdrahtungslisten erzeugen. Dementsprechend müssen die Dokumente nicht mehr von Hand gepflegt werden. Änderungen in EPLAN wirken sich automatisch auf alle verknüpften Bereiche aus, was den Aufwand für Überarbeitungen erfahrungsgemäß um 50 bis 70 Prozent reduzieren kann.
Einmal konvertierte Schaltungsteile lassen sich zudem als wiederverwendbare Makros in EPLAN abspeichern und für künftige Projekte adaptieren. Dieser Vorteil kann die Entwicklungszeit neuer Anlagen um bis zu 60 Prozent verkürzen.
Datenanreicherung und Integration in die digitale Infrastruktur
Im Rahmen der Konvertierung in EPLAN werden die übernommenen Daten häufig mit…
Die moderne Elektrokonstruktion wäre ohne leistungsfähige Softwaretools kaum denkbar. EPLAN und WSCAD gehören dabei zu den meistgenutzten E-CAD-Systemen und helfen Unternehmen, elektrische Schaltungen und Anlagen strukturiert, normgerecht und effizient zu planen sowie vollständig zu dokumentieren.
EPLAN und WSCAD sind dabei keine direkten Konkurrenten, sondern ergänzen sich in gewisser Weise. EPLAN spielt seine Stärken bei hochkomplexen, stark automatisierten Großprojekten aus, während WSCAD eine effiziente und einsteigerfreundliche Lösung für überschaubare Aufgaben bietet. Entscheidend für die Wahl des Systems sind letztlich die Projektgröße, der Automatisierungsbedarf und das verfügbare Budget.
EPLAN – Marktführer für anspruchsvolle Projekte
EPLAN hat sich als führende Softwarelösung für komplexe Elektrokonstruktionsprojekte etabliert. Die Stärke des Systems liegt vor allem in seinem hohen Automatisierungsgrad: Umfangreiche Bauteilbibliotheken und durchgängige Datenverwaltung ermöglichen es, selbst aufwendige Konstruktionsprozesse erheblich zu beschleunigen und Fehler durch manuelle Doppeleingaben zu vermeiden.
Zudem zeichnet sich EPLAN durch seine interdisziplinäre Ausrichtung aus. Über spezialisierte Erweiterungsmodule lassen sich verschiedene Engineering-Disziplinen miteinander verknüpfen: EPLAN Pro Panel unterstützt etwa den dreidimensionalen Schaltschrankaufbau, EPLAN Fluid schließt die Lücke zwischen Elektrik und Pneumatik und das EPLAN Data Portal bietet direkten Zugriff auf herstellerzertifizierte Artikeldaten. Die modulare Architektur macht EPLAN attraktiv für Unternehmen, die projektübergreifend und mit mehreren Fachbereichen zusammenarbeiten.
WSCAD: Benutzerfreundliche Alternative mit starker Integration
WSCAD, insbesondere in der Ausführung WSCAD ELECTRIX, positioniert sich als zugänglichere und kosteneffizientere Lösung, die gerade dort punktet, wo Benutzerfreundlichkeit und schnelle Einarbeitung im Vordergrund stehen. Das System gilt als intuitiv bedienbar und eignet sich besonders für kleinere und mittelgroße Projekte, bei denen nicht der volle Funktionsumfang eines Großsystems benötigt wird.
Ein wesentlicher Vorzug von WSCAD ist die nahtlose Integration von Elektrik und Mechanik: Durch kombinierte 2D- und 3D-CAD-Module können elektrische Komponenten direkt mit mechanischen Bauteilen zusammengeführt werden. Das ist ein klarer Mehrwert für Unternehmen, die beide Disziplinen in einem einzigen Werkzeug abbilden möchten. Auch WSCAD unterstützt automatisierte Planungsabläufe und trägt so zur Effizienzsteigerung im gesamten Konstruktionsprozess bei.
Gemeinsamkeiten von EPLAN und WSCAD
Im Schaltschrank- und Maschinenbau bilden Normen das Fundament für die Sicherheit von Personen und Anlagen, schaffen international vergleichbare Qualitätsstandards und sind die entscheidende Voraussetzung für den Zugang zu bestimmten Märkten. Grundsätzlich lassen sich die relevanten Vorschriften in zwei große Normenwelten einteilen: die internationalen IEC-Normen und die nordamerikanischen UL/CSA-Standards.
Internationale und europäische Normen (IEC)
Die Normen der International Electrotechnical Commission bilden die Grundlage für den Schaltschrankbau im Europäischen Wirtschaftsraum und sind weltweit anerkannt.
Die IEC 61439 ist dabei die zentrale Norm für Niederspannungs-Schaltgerätekombinationen. Sie regelt Konstruktion, Herstellung und Prüfung von Schaltanlagen und stellt konkrete Anforderungen an elektrische Komponenten hinsichtlich des Personenschutzes und der Betriebssicherheit. Ein wesentlicher Bestandteil ist der sogenannte Erwärmungsnachweis, also der rechnerische oder messtechnische Nachweis, dass die thermische Belastung im Inneren des Schaltschranks beherrschbar bleibt.
Speziell auf Maschinen ausgerichtet ist die IEC 60204-1, die als Sicherheitsgrundnorm die Anforderungen an elektrische Ausrüstungen und Steuerungssysteme von Maschinen definiert. Sie stellt sicher, dass die gesamte elektrische Ausstattung einer Maschine, vom Hauptschalter bis zur Steuerungslogik, sicher konzipiert und ausgeführt ist.
In Deutschland werden diese internationalen Vorgaben durch die DIN EN 61439 sowie ergänzende VDE-Vorschriften in nationales Recht überführt und konkretisiert.
Nordamerikanische Normen (UL und CSA)
Wer Schaltschränke oder Maschinen in die USA oder nach Kanada exportieren möchte, muss die dortigen Zertifizierungen einhalten. Sie sind deutlich detaillierter und in Teilen strenger als die IEC-Welt.
Die UL 508A ist der Standardrahmen für industrielle Steuerungsschränke in normalen, nicht explosionsgefährdeten Umgebungen. Für Bereiche mit Explosionsgefahr, sogenannte HazLoc-Zonen, gelten dagegen die UL 698A (für Steuerschränke in potenziell gefährdeten Bereichen) und die UL 1203 (für explosionsgeschützte Gehäuse).
Für den kanadischen Markt definieren die CSA-Normen der Canadian Standards Association die geltenden Anforderungen. Obwohl deren Einhaltung formal oft freiwillig ist, fungiert das CSA-Zertifikat in der Praxis als Nachweis gesetzlicher Konformität. Damit ist es sowohl für den Marktzugang als auch für die Haftungsabsicherung im Schadensfall unverzichtbar.
Warum ist der Unterschied zwischen IEC und UL/CSA so bedeutsam?
Die beiden Normenwelten unterscheiden sich nicht nur technisch, sondern auch in ihrer Grundphilosophie: Während IEC-Normen eher allgemeine Schutzziele vorgeben und dem Konstrukteur dabei gewissen Gestaltungsspielraum lassen, verfolgen UL-Normen einen sehr präzisen und regelbasierten Ansatz. Dieser ist durch schwere Brandereignisse in den USA historisch beeinflusst, die eine besonders strenge Sicherheitskultur…
Die Elektrokonstruktion, die auch unter den Begriffen E-CAD oder Elektro-CAD bekannt ist, umfasst die technische Planung und konstruktive Auslegung aller elektrischen Komponenten in Maschinen und Anlagen. Als eigenständiger Fachbereich der Elektrotechnik ist sie primär der Starkstromtechnik zugeordnet und bildet die Grundlage für den sicheren und effizienten Betrieb industrieller Systeme.
Aufgaben und Anwendungsgebiete von Elektrokonstruktionen
Die Kernaufgabe der Elektrokonstruktion besteht in der Neu- und Weiterentwicklung des elektrotechnischen Teils von Maschinen und Anlagen. Dabei nimmt sie häufig eine begleitende Rolle zur mechanischen Konstruktion ein. Beide Disziplinen müssen eng aufeinander abgestimmt sein, damit ein reibungsloser Gesamtbetrieb gewährleistet werden kann. In der Praxis erfordert dies oft auch Kenntnisse angrenzender Fachgebiete wie Pneumatik, Hydraulik und Sicherheitstechnik. Die drei zentralen Anwendungsbereiche sind:
Dokumente und Planungsunterlagen von Elektrokonstruktionen
Ein wesentlicher Teil der Elektrokonstruktion besteht in der Erstellung vollständiger und normgerechter Planungsunterlagen. Diese sind für die Fertigung und für den späteren Betrieb und die Wartung unerlässlich. Dazu gehören Schaltpläne, die den logischen Aufbau einer Schaltung mithilfe genormter Symbole grafisch darstellen, sowie Schaltschrankaufbaupläne, die die räumliche Anordnung aller Betriebsmittel innerhalb der Anlage zeigen. Ergänzt werden diese durch Kabel- und Klemmpläne, Stücklisten für die Beschaffung aller benötigten Komponenten sowie detaillierte Fertigungs- und Montageunterlagen für Verdrahtung, Beschriftung und Prüfung.
Werkzeuge und Softwarelösungen für Elektrokonstruktionen
Für die Bewältigung dieser komplexen Planungsaufgaben kommen spezialisierte E-CAD- bzw. E-CAE-Systeme zum Einsatz, wie etwa EPLAN oder E3.series. Diese Softwarelösungen begleiten den gesamten Konstruktionsprozess von der ersten Skizze bis zur fertigen Produktionsausgabe. Durch eine durchgängige, zentrale Datenverwaltung werden Fehlerquellen, die durch doppelte Dateneingabe entstehen könnten, wirksam minimiert und alle Planungsschritte nahtlos miteinander verknüpft.
Normen und Sicherheitsanforderungen an Elektrokonstruktionen
Ein nicht zu unterschätzender Aspekt der Elektrokonstruktion ist die strikte Einhaltung geltender Normen und Sicherheitsvorschriften. Nur so lassen sich Anlagen realisieren, die technisch funktionsfähig, betriebssicher und energieeffizient sind. Besonders in Branchen wie dem Maschinen-, Fahrzeug- und Anlagenbau, wo komplexe elektrische Systeme zum Alltag gehören, ist dieses spezialisierte Fachwissen von…
