28.10.2019

Automatisierte Elektrokonstruktion

Tool-Teamwork für Schaltschrank und SPS

Zeitdruck, Fachkräftemangel und immer kürzere Entwicklungszyklen zwingen den Maschinen- und Anlagenbau zu immer strafferen Rationalisierungs- und Automatisierungsmaßnahmen. Unter Druck und mitten drin stehen die Schaltanlagenhersteller. Doch dem lässt sich entgegenwirken: Das folgende Beispiel zeigt, wie viel Potenzial in einer automatisierten Elektrokonstruktion steckt.

Autor: Hans-Thomas Walker


Ebenfalls automatisch und ohne zusätzliche Lizenzkosten werden mit dem Modul Cabinet Engineering Expert die Schrankaufbauten inklusive aller Fertigungsdaten für Labeling, Drähte und Schrankgehäuse erzeugt und an die NC-Maschinen übergeben.
Bild: WSCAD GmbH

Die Firma Bruckmann Steuerungstechnik (BSG) plant und fertigt Automatisierungslösungen für die kunststoffproduzierende Industrie. Projektiert werden komplette Produktionsanlagen von der grünen Wiese weg über einzelne Maschinen bis hin zu speziellen Steuerungen. Auch UL-Zulassungen und Retrofit - die Umrüstung älterer Maschinen auf moderne Automatisierungstechnik - sind immer wieder Themen. "Wir wissen genau, welche maßgeblichen Prozessabläufe unsere Systeme steuern, sichern und überwachen müssen", sagt Marketingleiter Thomas Drechsler. Schon sehr früh habe man bei BSG erkannt, dass für gleichbleibend hohe Qualität bei gleichzeitig kurzen Projektierungszeiten eine konsequente Standardisierung der Produkte und die Wiederverwendung bereits entwickelter Lösungen erforderlich sind. Im Ergebnis decken die von BSG entwickelten Systeme der sogenannten One-Produktfamilie nahezu jede steuerungstechnische Aufgabe ab. Zu ihnen zählen Cast-Folien-Extrusionsanlagen, Single-Unit-Steuerungen für z.B. Unterwasser-Granuliersysteme, Infrarottrockner, Silo- und Mischersysteme sowie Waagen- und Fördertechniksteuerung für ein automatisiertes Rohstoff-Handling. Die Vorteile spiegeln sich in der Herstellerunabhängigkeit der Produktionshardware sowie in der modularen Erweiterungsfähigkeit wider. Und so spielt die Wiederverwendung und Automatisierung in der Elektrokonstruktion eine große Rolle. Bei BSG umfasst die Elektrotechnik unter anderem das Setzen elektrischer Messstellen in Verfahrensplänen, die Entwicklung von Stromlaufplänen mit Material-, Kabel- und Verteilerlisten, den Aufbau der Schaltschränke und Klemmkästen und schließlich die Nutzung der erzeugten Daten für die Fertigung der Schaltanlagen. Als Engineering-Plattform setzt BSG auf die ECAD-Lösung von WSCAD. Mit ihr bearbeiten die Ingenieure etwa 90 bis 95 Prozent aller Projekte. "Wir haben auch noch ein anderes ECAD-System im Einsatz", berichtet Leendert van Straalen, Betriebsleiter bei BSG. "Aber der Grundpreis liegt um ein Vielfaches höher, jede einzelne Schnittstelle müssen wir extra bezahlen. Bei mehreren Arbeitsplätzen sprechen wir hier von richtig viel Geld."

Automatisierte Elektrokonstruktion

Die Abwicklung eines typischen Auftrags bei BSG sieht etwa wie folgt aus: Die Auftraggeber, in der Regel Anlagen- oder Maschinenbauer, gelegentlich auch Endkunden selbst, reichen die Verfahrenspläne oder CAD-Zeichnungen der Maschinenmechanik oder Anlage bei BSG ein. Auf Grundlage des vorliegenden Knowhows wird in einem ersten Schritt mithilfe des ERP-Systems das Angebot erstellt. Nach Auftragserteilung werden alle im Angebot enthaltenen und relevanten Positionen über Onetool an die WSCAD Suite für die komplette elektrotechnische Konstruktion übergeben, inklusive einer vollständigen und normenkonformen Dokumentation. Bei Onetool handelt es sich um einen von BSG selbst geschriebenen Konfigurator. "In diesem Zusammenhang war es für uns wichtig, dass wir vom ECAD-Lieferanten eine entsprechende Schnittstelle bekommen haben", betont Drechsler. "Bei WSCAD haben wir mit dem Project Wizard genau die Schnittstelle bekommen, mit der wir unsere selbst entwickelte Lösung an unser ERP-System andocken konnten."

Steigende Zahl an Makros

Hinter den Artikelnummern aus dem ERP-System sind in Onetool verschiedene Funktionen hinterlegt, weitere technische Detaildaten werden während der Konfiguration erfasst und über den Project Wizard an das ECAD-Programm übergeben. Für jede Funktion sind Makros und Makrovarianten zur Erstellung der Schaltpläne und Schrankaufbauten hinterlegt. "Wir haben schon sehr früh damit gearbeitet", erinnert sich van Straalen. "Die Anzahl ist inklusive der Varianten immer weiter gestiegen und war nur noch schwer zu beherrschen. Heute setzt der Project Wizard alles automatisch zusammen, ohne dass wir viel darüber nachdenken müssen." Einmal sinnvoll in sogenannten Sets gespeichert, folgt der Project Wizard bei Anordnung der Makros und ihrer Varianten sämtlichen betriebseigenen Vorgaben. "Bei Projekten, die wir direkt aus dem ERP-System übernehmen können, liegt die Projektierungszeit um 80 bis 90 Prozent niedriger", fährt van Straalen fort. Aber auch in Projekten, die vom Standard abweichen, beträgt die Zeitersparnis gegenüber der herkömmlichen Entwicklung noch immer gute 20 bis 30 Prozent. Das Generieren der elektrotechnischen Unterlagen birgt noch einen weiteren Vorteil: Pläne und Dokumentation sind immer gleich aufgebaut und strukturiert - was für Kunden eine große Erleichterung bei Service und Instandhaltung bedeutet. Auch der Aufbau von Schaltschränken und Klemmenkästen wird über den Konfigurator und den Project Wizard vorgeschlagen und muss nur noch manuell abgeglichen werden. Die im ECAD automatisch erzeugte Stückliste geht zurück ins ERP-System und löst dort den Bestellprozess aus. Hier nutzen die Konstrukteure von BSG eine Funktion des Moduls Cabinet Engineering Expert aus der WSCAD Suite: Mit den erzeugten Daten werden in einem Zug nicht nur diverse Beschriftungen erstellt und Schilder gelasert, sondern auch Drähte und Schränke gefertigt. Zur Herstellung von Schranktüren und -gehäusen setzt BSG einen NC-Bohrautomaten von Steinhauer ein. Kleinere Drähte, z.B. für die Klemmkästen, werden ebenfalls im Hause gefertigt. Größere Drahtsätze und -bündel bezieht BSG extern über den Dienstleister CadCabel. Auch dieser Vorgang geht einfach von der Hand: Per Menüpunkt in der ECAD-Software werden alle erzeugten Daten aus der Anwendung heraus direkt an den Lieferanten übertragen und dort produziert. "Hier kommt vor allem die Offenheit des Systems und der in sich logische Aufbau zum Tragen", meint van Straalen. "Der Umgang mit der Anwendung ist einfach und leicht zu erlernen."

Fokus auf Siemens-Steuerungen

Bleibt noch die Programmierung der Steuerungen: Mit Onetool erfolgt dieser Vorgang direkt aus dem Konfigurator heraus. Aufgrund des vorhandenen Knowhows und der weiten Verbreitung kommen vorwiegend Steuerungen von Siemens zum Einsatz. Für die Erstellung der SPS-Programme gibt es eine direkte Schnittstelle vom Konfigurator zum TIA-Portal. Weil dort hin und wieder I/O-Karten geändert werden, wird der direkte Rückkanal in die Elektrokonstruktion aus dem Engineering über die TIA-Schnittstelle der WSCAD Suite aktuell eruiert und implementiert. Im TIA-Portal geänderte Konfigurationen lassen sich auf diesem Weg auch ins ECAD-Programm zurückspielen und sind dort sofort in allen Unterlagen aktualisiert. Auch umgekehrt kann der SPS-Programmierer vorgenommene Änderungen im TIA-Portal direkt erkennen und weiter nutzen. Das Ergebnis sind fertige Steuerungen und Schaltanlagen, bestehend aus Schaltschränken inklusive Steuerung und dezentralen Klemmkästen. Vor der Auslieferung wird ausgiebig getestet. Auch hier unterstützt die ECAD-Software mit individuell erstellten Prüflisten und Datenwerten. So sind etwa SPS-Kanäle mit Signalarten und -werten hinterlegt. Die Kunden von BSG nehmen die Installation meist selbst vor. Neben einer kompletten Dokumentation in verschiedenen Sprachen werden auch eventuell zusätzlich benötigte Kabelsätze anschlussfertig mitgeliefert.

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