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E-CAD-Software

Vom Schaltplan über Kabelplan bis hin zum Schaltschrankaufbau

| Redakteur: Juliana Pfeiffer

Schalt- und Kabelpläne werden noch vielfach am Bildschirm „gezeichnet“ oder vorhandene Pläne in mühsamer Kleinarbeit abgeändert und angepasst. Zuken bietet mit E3.Series eine Softwarelösung, die auf einen durchgängigen Entwicklungsprozess ausgelegt ist, bei dem alle Konstruktionsstufen direkt miteinander verbunden sind.

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E³.series ist für einen durchgängigen Entwicklungsprozess ausgelegt, bei dem alle Konstruktionsstufen, vom Schaltplan bis zur Fertigungsvorbereitung direkt miteinander verbunden sind.
E³.series ist für einen durchgängigen Entwicklungsprozess ausgelegt, bei dem alle Konstruktionsstufen, vom Schaltplan bis zur Fertigungsvorbereitung direkt miteinander verbunden sind.
(Bild: Zuken)

Kosten, Qualität und maximale Umsetzung individueller Kundenwünsche sind das magische Dreieck, in dem sich der Maschinen- und Anlagenbau bei jedem neuen Projekt zurechtfinden muss. So wird ein neuer Kundenauftrag mit einer gewissen Unterdeckung kalkuliert – im Vertrauen darauf, die Unterdeckung durch gesteigerte Effizienz im Projektverlauf zu kompensieren. In der Mechanik-Konstruktion wird auf modulare Produktarchitekturen gesetzt, deren Module mit geringerem Aufwand für Individualkonstruktionen kombiniert werden können. Die Entwicklung der elektrotechnischen Ausrüstung hinkt allerdings häufig hinterher –vielfach werden Schalt- und Kabelpläne noch am Bildschirm „gezeichnet“ oder vorhandene Pläne in mühsamer Kleinarbeit abgeändert und angepasst.

Zuken bietet mit E3.Series eine Softwarelösung, die auf einen durchgängigen Entwicklungsprozess ausgelegt ist, bei dem alle Konstruktionsstufen, vom Schaltplan über Kabelplan bis hin zum Schaltschrankaufbau und Fertigungsvorbereitung direkt miteinander verbunden sind. Ermöglicht wird dies durch eine objektorientierte Architektur, bei der alle Komponenten (Stecker, Kabel, Klemmbelegung) in einer Datenbank umfassend beschrieben sind, so dass zu jeder Komponente eine vollständige Beschreibung einschließlich der elektrischen Charakteristika mit Anschlüssen etc. wie auch die physikalische Repräsentation abgerufen werden kann.

„Intelligente“ Planungssoftware

In der Praxis bietet dies nicht nur den Vorteil einer effizienteren Neukonstruktion, sondern eine erhebliche Reduktion des Änderungsaufwands, denn geänderte oder zusätzliche Komponenten können beim Einfügen automatisch verbunden werden. Darüber hinaus ist durch die Möglichkeit eines hierarchischen Schaltungsaufbaus die Möglichkeit gegeben, Teilschaltungen als so genannte „Black Boxes“ zu repräsentieren, in denen fertige Teilschaltungen aus einer Bibliothek mit Hilfe von automatischen Verbindungsfunktionen in neue Projekten eingefügt werden können.

Ab Release 2018 von E3.Series können Teilschaltungen jetzt auch zusammen mit Ihrer Strukturknoten-Zuordnung und den dazugehörigen Attributen exportiert und in neue Projekten importiert werden. Dadurch wurde die Voraussetzung geschaffen, Schaltpläne mit Hilfe von Konfiguratoren automatisch aus gespeicherten Teilschaltungen zu generieren. Zusätzlich können Schaltungsvarianten im Strukturbaum von E3.Series hinterlegt und aktiviert bzw. deaktiviert werden, so dass verschiedene Konfigurationen einer Maschine oder Anlage in einem einzigen Schaltplan repräsentiert werden.

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Bidirektionaler SPS-Datenaustausch

Um eine optimale Abstimmung mit der Automatisierungstechnik zu gewährleisten, ist es sinnvoll, bereits im Planungsstadium z.B. Adressinformation und Kommentare zwischen Schema und SPS-Programmiersystemen auszutauschen. Vielfach wird hier manuell mit fehlergefährdeten Listenformaten gearbeitet. Zuken bietet mit E3.PLC Bridge eine Option für einen bidirektionalen SPS-Datenaustausch zwischen E3.Series und SPS-Programmiersoftware an. Mit E3.PLC Bridge können Hardware-Modultyp, Betriebsmittelkennzeichen, physikalische Adressen, symbolische Adressen, E/A-Kommentare, sowie Bauteil- und Betriebsmittelattribute, Anschlüsse und Modulaufbau initial und inkrementell übertragen werden. Unterstützt werden dabei die Formate AutomationML (ein Format definiert in der IEC 62424), Siemens TIA Portal und Mitsubishi MELSOFT Navigator, sowie B&R Automation Studio und ABB Automation Builder.

Austausch- und Abstimmungsmöglichkeiten bestehen auch in Richtung Mechanikkonstruktion. Mit der Erweiterung E3.3D Routing Bridge können Stromlaufplan- und Verbindungsinformationen von E3.Series an alle wichtigen MCAD-Systeme übertragen werden können. Und schließlich bietet ein eigenes 3D-Modul die Möglichkeit, Schaltschrankaufbauten und Kabelpläne direkt in der elektrotechnischen Entwicklungsumgebung zu erstellen. Die jeweiligen Teams können so unabhängig voneinander arbeiten und bei Bedarf Ihre Ergebnisse abgleichen und zusammenführen.

In E3.Series kann in der Bibliothek auf vollständige Beschreibungen aller Komponenten zugegriffen werden. Damit sind in E3.Series-Projekten alle für die Fertigungsdokumentation und Montageanleitungen erforderlichen Informationen bereits enthalten und müssen lediglich aufbereitet und papierlos weitergegeben werden. Zudem können diese Informationen auch für die maschinelle Kabelkonfektionierung sowie die Bohr- und Fräsbearbeitung von Schaltschränken genutzt werden. Über benutzerdefinierte Auswertungen können Stücklisten und Verdrahtungslisten direkt aus dem Projekt generiert werden.

Alles dreht sich um die Bauteilbeschreibung

Das A und O dieses Ansatzes ist allerdings die Verfügbarkeit von vollständigen, korrekt aufgebauten Bauteilbibliotheken – für größere Firmen kein Problem, denn sie unterhalten eigene Teams und Systeme für Pflege und Freigabe der Bauteilbibliotheken. Kleine Firmen lassen sich allerdings gerne durch proprietäre Komponentenportale der jeweiligen Systemanbieter blenden, denn die Qualität der in diesen Portalen enthaltenen Informationen ist häufig fragwürdig. Der Grund dafür ist, dass die bereitgestellten Informationen keiner objektiven Qualitätskontrolle unterworfen sind. Hier zeichnet sich in der Mechanik-Konstruktion ein Trend zur Etablierung von unabhängigen Industriestandards ab: Anbieter wie Cadenas bieten den Komponenten-Herstellern die Möglichkeit der Bereitstellung ihrer Bauteilbibliotheken, die von einem qualifizierten Team gepflegt werden. Den Aufwand tragen die Bauteilhersteller, im Gegenzug erhalten sie dafür einen konsolidierten Marktzugang. Dieser Service war bis dato allerdings nur den Nutzern von Mechanikbauteilen vorbehalten. Durch eine im Oktober vorgestellte Kooperation von Zuken mit Cadenas erhalten erstmals auch Elektrokonstrukteure Zugang zu kostenlosen, zertifizierten elektrischen Bauteilbibliotheken, wahlweise in dem standardisierten E-Class-Advanced Produktklassenformat oder dem E3.Series Library Format. Für die Quälität der bereitgestellten Bibliotheken zeichnet der spezialisierte Dienstleister E-CAD-Port verantwortlich, der Anwendern auch weitergehende Bibliotheksdienstleistungen anbieten kann.

Konfigurations- und Änderungsmanagement

Der wichtigste Aspekt der eingangs erwähnten Modularität besteht allerdings in der nachvollziehbaren und transparenten Verwaltung aller in den jeweiligen Projekten und Teilprojekten eingesetzten Komponenten und Varianten, sowie einer lückenlosen Änderungshistorie. Zu diesem Zweck ist es in der Welt der Mechanikkonstruktion seit langem gang und gäbe, Komponenten, Daten und Konfigurationen in PDM- oder PLM-Systemen zu verwalten. Über Verwendungsnachweise können auf diese Weise Änderungen an Komponenten und Modulen problemlos in alle abgeleiteten Varianten nachgezogen und aktualisiert werden. Voraussetzung dafür ist allerdings ein direkte Integration von Autorensystem und Datenmanagement-Umgebung, die es ermöglicht, einzelne Projekte zu öffnen und zu analysieren. Bei einer einfachen Ablage in Form eines Archivdokuments in PDF oder TIFF-Format ist diese Art des Zugriffs nicht mehr möglich. Aber auch wenn ein Projekt nur als ZIP-File in einer mechanischen Produktstruktur gespeichert wird, ist kein Einblick möglich.

Im Datenverwaltungskonzept DS-E3 von Zuken werden die Bewegungsdaten – also die Versions- und Revisionsstände der E-CAD-Daten - direkt in der jeweiligen Autorenumgebung verwaltet und erst nach Erreichen definierter Reifegrade mit der PLM- bzw. ERP-Ebene abgeglichen. Durch das Prinzip der „nativen“ Datenverwaltung können Designdaten bis hinab auf Komponenten-Ebene analysiert und mit der PDM/PLM- bzw. ERP-Ebene synchronisiert werden. Über SOA-basierte „Plug & Play“-Anbindungen können sie mit PLM- und ERP-Systemen wie PTC Windchill, Siemens Teamcenter oder 3D Experience von Daussault Systèmes synchronisiert werden.

Von der Theorie in die Praxis

Pantec Automation konnte durch konsequente Nutzung des Variantenhandlings von E3.Series in Verbindung mit einem Konfigurator die Lieferzeiten für kundenspezifische Maschinensteuerungen um bis zu 50 % senken. Der Schweizer Werkzeugmaschinen-Hersteller L. Kellenberger & Co. AG hat mit E3.series die Ausgabe von kundenspezifischen Schaltplänen für individuelle Konfigurationen seiner Rundschleifmaschinen automatisiert und konnte durch die Implementierung von Optionen und Varianten den Zeitbedarf für die Ableitung kundenspezifischer Schaltpläne von 4 h bis 8 h auf 5 min bis 30 min reduzieren. Und der Agrartechnikhersteller Krone konnte die Anbindung von E3.Series durch an die Stammdatenverwaltung vollständiger Bestellunterlagen und Ausgabe vollständiger Stücklisten und Spezifikationen für die Kabelbaumfertigung höhere Qualität und bessere Passgenauigkeit erzielen. Darüber hinaus werden die in E³.serien generierten Daten direkt in Montage, Qualitätskontrolle, Dokumentation, Schulung und Kundendienst genutzt. (jup)

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