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17.10.1997 - 

IT im Maschinenbau/Gängige CAE- und E-CAD-Systeme im Überblick

Tools für die Entwicklung von Schaltanlagen in der E-Industrie

Ob in der Fertigungsindustrie, bei der Energieverteilung und -erzeugung oder im Anlagenbau: Flexible Standardlösungen zur Projektierung elektrotechnischer Anlagen und zur Erstellung von Dokumentationen und Schaltschrank-Layouts sind gefragter denn je. So universell die Anforderungen an die meist modular aufgebauten Softwarepakete sind, so unterschiedlich ist auch der Leistungsumfang der auf dem Markt befindlichen Tools. Einige führende Hersteller der Branche bieten jedoch seit Jahren immer ausgefeiltere Lösungen, die den Arbeitsprozeß stark rationalisieren und richtig eingesetzt erheblich Kosten sparen.

Für den Einsatz von erprobter Software sprechen mehrere Gründe: der hohe Automatisierungsgrad während der Entwicklung, gute Nachvollziehbarkeit des Projektablaufs und -stands, sowie standardisierte Schnittstellen, Symbole und Formulare, die den Austausch der Daten und Informationen erleichtern. Für das Nachfeld sind die automatische Reportgenerierung, die optionale Umwandlung in verschiedene Schaltplantypen (wie etwa die Umformung eines Stromlaufplans in einen Wirkschaltplan) und die bequeme automatisierte Erstellung der Dokumentationen von entscheidender Bedeutung.

Diesen Anforderungen genügt die neueste Version des Projektierungs-Tools "Sigraph" der Siemens AG. Es besteht aus den Elementen ET V6.2, MSR V2.0 und EMR V2.0 und ist für die Entwicklung elektro- und prozeßleittechnischer Anlagen gedacht. Die auf der diesjährigen Achema in Frankfurt neu vorgestellte CAE-Produktfamilie wurde um die Features dynamische Objekte, Änderungs-Management und Reportgenerator erweitert. Von der Vorgängerversion angelegte Objekte lassen sich durchweg von der neuen Version übernehmen und weiterverarbeiten.

Speziell auf das Basic- und Detail-Engineering von Anlagen der chemischen und der grundstoffverarbeitenden Industrie sowie der Energiewirtschaft ist Sigraph EMR (Elektrotechnik Messen, Steuern und Regeln) ausgerichtet. Alle Projektierungswerkzeuge bis hin zur integrierten Programmiersprache und der Datenbank sind objektorientiert. Jedes Objekt wird nur einmal in der Datenbank gespeichert und ist danach in allen Unterlagen und Dokumenten mit den genau gleichen Attributen verfügbar. Somit ist zu jedem Zeitpunkt eine absolute Einheitlichkeit aller Projektdaten gesichert. Darüber hinaus sind alle Sigraph-Tools plattformübergreifend konzipiert und laufen unter Windows für Workgroups, Windows NT und Unix.

Das neue Feature "Dynamische Objekte" ermöglicht dem Anwender, seine gespeicherten Modelle zu erweitern. So sind nachträglich kundenspezifische Attribute in vorhandene Objekte auf Knopfdruck integrierbar. Wichtig ist dies zum Beispiel für international tätige Unternehmen, die verschiedene, standortrelevante Daten in der Planung berücksichtigen müssen (zum Beispiel unterschiedliche Bauteiltoleranzen oder Temperaturresistenzen).

Pläne auch auf dem Notebook visualisiert

Der integrierte Reportgenerator erlaubt nicht nur die standardmäßige Erstellung von Ausgabelisten, sondern läßt auch die Anpassung des Berichts durch individuelle, firmen-, kunden- oder projektbezogene Layouts und Grafiken zu. Diese können kurzfristig interaktiv erstellt werden. Damit ein Projekteur schnell und exakt abschätzen kann, was durch Änderungen in der Projektphase oder in der Entwicklung an Folgekosten entsteht, lassen sich Modifikationen ab einem bestimmten Zeitpunkt selektieren und optisch markieren. Um dies zu ermöglichen, hat das integrierte Änderungs-Management im Verlauf der Projektierung bei jeder Änderung automatisch einen Zeitstempel eingefügt. Auf Wunsch ist dadurch auch ein spezielles Änderungsprotokoll als separater Bericht abrufbar.

Die neue Sigraph-Version läßt nun auch den Export von Informationen über Prozeßsignale und Grenz-, Melde- oder Anzeigewerte zu. Sie kann direkt an den Funktionsplaneditior der neuen Siemens-Prozeßleitsysteme angebunden werden. Neu ist auch das Modul "Sigraph View". Sollen die mit dem Sigraph CAE-System erzeugten Pläne, wie zum Beispiel Stromlaufplan, Klemmen- und Stellenpläne, auch auf der Baustelle elektronisch verfügbar sein, können diese mit dem Tool auf einem Notebook visualisiert werden.

Nur noch Eingabe von Kenndaten erforderlich

Ein ebenfalls ausgereiftes Produkt stellt das Debis-Systemhaus mit "Ruplan" zur Verfügung, einem modularen Standard-CAE-System für die Elektrotechnik. Um für den Kunden die Wirtschaftlichkeit zu erhöhen, wurde das seit 15 Jahren bestehende System als Basic-Kern mit branchen- und anwendungsspezifischen Modulen konzipiert.

Bereits im Kern verfügbar sind zum Beispiel die Standardschnittstellen VNS, DXF und IGES. Wie Sigraph kann Ruplan Auswertungsformulare individuell gestalten. Auch eine Programmiersprache, mit der individuelle Arbeitsabläufe und Menüpunkte programmierbar sind, gehört zur Basisausstattung. Mit ihr läßt sich die Anlagenprojektierung weitgehend automatisieren, so daß nur noch die Eingabe einiger weniger Kenndaten erforderlich ist, was erhebliche Arbeitszeit einspart und Kosten reduziert. Die Folgedokumentation, bestehend aus Stück- oder Bestellisten, Klemmenplänen, Kabellisten und Verdrahtungsunterlagen, kann vollautomatisch erstellt werden.

Zu den verfügbaren Modulen gehören Branchenlösungen für Energieversorgungsunternehmen (EVU-Modul) und das MSR-Modul für chemische, verfahrenstechnische und kraftwerkstechnische Anlagen. Das Schaltschrankmodul (SSL) liefert maßstäbliche Zeichnungen mit Bemaßungen, die eine weitgehend platzsparende und übersichtliche Konstruktion erlauben. Außerdem ist unter Kontrolle gegen den Stromlaufplan die manuelle oder halbautomatische Plazierung von Geräten in den Schaltschrankplan möglich.

Für einige Anwendungsfelder ist auch das "Hybrid"-Modul nützlich. Mit ihm lassen sich gescannte Pläne oder auch Firmenlogos gleichzeitig mit der logischen Struktur des bestehenden Stromlaufplans darstellen, manipulieren und ausdrucken. Ruplan besitzt auch ein optionales View-Modul. Es besteht allerdings nur aus einer einfachen Oberfläche. Seine Daten erhält es über das Netz von den Ruplan-Servern im Originalformat.

Auf die Modulebene stockt eine weitere Ebene mit Integrationsbausteinen auf, die eine bestmögliche Integration in bestehende DV-Systeme des Kunden und dadurch eine schnelle Datendurchgängigkeit ermöglichen sollen. Über die Ruplan-Beauftragungsschnittstelle (RBS) kann Ruplan direkt von einem übergeordneten System Instruktionen und festgelegte Aufgaben entgegennehmen und ausführen. Umgekehrt läßt sich online auf beliebige Datenbanksysteme zugreifen, die Daten wiederum stehen für die Zeichnungserstellung zur Verfügung. Mit dem Datenbankserver DBS ist auch der Betrieb in einem heterogenen Netzwerk mit unterschiedlichen Betriebssystemen und Rechnern möglich. Weitere Bausteine zur Integration von diversen PPS- und Instandhaltungssystemen sind ebenfalls verfügbar.

Einstieg für kleine Unternehmen und Projekte

Wiechers & Partner kann auf fast genauso lange Erfahrung wie Debis zurückblicken. Seit 1985 entwickelt der Hersteller kontinuierlich seine Standardsoftware Eplan weiter. Mittlerweile ist das CAE-System für Elektroprojektierung in vier Varianten erhältlich. Das Komplettpaket heißt "Eplan Professional" und bietet den gesamten Funktionsumfang. "Eplan SC1" ist um einige Dokumentationsanforderungen reduziert und für zielgerichtete Projekte mit nur geringen Dokumentationsanforderungen gedacht. In der Version Eplan Compact fehlen auch einige sehr spezielle Hauptfunktionen. Sie kommt deshalb als preiswerter Einstieg für kleinere Unternehmen oder für einzelne Kleinprojekte in Frage. "Eplan 21" ist die neueste Entwicklung von Wiechers & Partner. Rein objektorientiert läßt sie sich leicht in bestehende unternehmensweite Prozeßketten integrieren und das weltweit. In diesem Zusammenhang sind vor allem die in 30 Ländern vorhandenen Service- und Kompetenzzentren des Eplan-Netzes interessant. So steht nicht nur in jeder Phase des Projekts, sondern auch an jedem geografischen Ort ein ausgereiftes Servicenetz zur Verfügung.

Die Standardfunktionen erledigt Eplan in Echtzeit ohne spezielle Konvertierungen.

Dazu gehören zum Beispiel das automatische Generieren aller Dokumentationen (Klemmenpläne, Stücklisten, Verdrahtungslisten, Seitenübersichten etc.) und das automatische Aktualisieren des Stromlaufplans inklusive Querverweise.

Auch die Fehleranalysen sind in jedem Punkt automatisiert und sorgen so für ein Maximum an Sicherheit. Undo- und Redo-Funktionen sind auf die gesamte Projektierungsebene anwendbar, so daß auch während umfangreicher kritischer Änderungen auf breiter Basis schnell wieder zum Ausgangspunkt zurückgekehrt werden kann. Jeder Bearbeitungsschritt des Anwenders wird übrigens ständig von der Fehlerüberprüfung auf formale und logische Widerspruchsfreiheit überprüft.

Durch die Multiprojekting-Funktion von Eplan 21 sind unterschiedliche Projekte gleichzeitig bearbeitbar. In mehreren aktiven Bearbeitungsfenstern lassen sie sich auf dem Desktop anzeigen, wodurch sehr anwenderfreundliche Cut-&-Past-Funktionen möglich sind. Alle Formulare sind vom Anwender frei definierbar und den besonderen Anforderungen anpaßbar. Um größtmögliche Flexibilität zu erreichen, sind alle grafischen Module von Hause aus Autocad-kompatibel. Vorhandene Zeichnungen können deshalb aus fast allen E-CAD-Programmen direkt übernommen werden. Eingeschränkt ist bei Eplan 21 nur die Plattformverfügbarkeit, denn Windows NT ist als Betriebssystem Bedingung.

Workcenter

Zum Projekt-Management für elektrische Anlagen gehört auch ein rationell und schnell arbeitendes Schaltschrank-Layout-System. Ein solches hat Metzner Engineering mit einem Kabelkennzeichner kombiniert. Dieser beschriftet alle Kabel und Leitungen mit jedem gewünschten Text an jeder Position, längt sie exakt ab und stattet sie auf Wunsch automatisch mit Aderendhülsen aus. Besonders im Hinblick auf die neuen, seit 1.1.97 geltenden, verschärften Richtlinien für den Schaltschrankbau (VDE 0113, DIN EN 60204) rationalisiert das Triathlon-Workcenter den Arbeitsaufwand erheblich. Alle Klemmen, Kabel und Leitungen sind jetzt innerhalb und außerhalb des Gerätes dauerhaft zu kennzeichnen. Gleichzeitig müssen die Kürzel exakt mit den in den Dokumentationen (zum Beispiel dem Wirkschaltplan) benutzten Zeichen übereinstimmen. Mit der Kombination aus Workcenter und Triathlon-Soft sind somit Fehler bei Konzeptionierung und Ausführung praktisch ausgeschlossen. Die in der Schaltschrank-Layout-Software Triathlon-Soft gewählten Bezeichnungen und Leiterlängen werden direkt in die Stückliste übernommen, diese wiederum vom angeschlossenen Workcenter, um sie sequentiell abzuarbeiten.

Lösungen für Kleinprojekte

Nicht immer sind umfangreiche und teure Projektierungs-Tools erforderlich. Für kleinere Entwicklungen bietet der Hersteller Mensch und Maschine die Alternative "ECS-CAD LT". Obwohl sie auf 50 Blätter pro Projekt beschränkt ist, liefert sie umfangreiche Funktionen. Dazu gehören eine Online-Fehlerkontrolle beim Entwerfen der Zeichnungen, online erzeugte Potentialquerverweise, Betriebsmittelkennzeichnungen, Klemmennumerierungen etc. und beliebig erweiterbare Symbol- und Makrobibliotheken (komplette Teilschaltungen sind als Makro abspeicherbar). Wie die Vgk Vollversion ECS-CAD ist die Lightversion eine Autocad-Erweiterung, die allerdings im Gegensatz zum großen Bruder einen eigenen Autocad-Kern besitzt und somit eine Stand-alone-Lösung darstellt.

Auch mit einer reinen E-CAD-Lösung lassen sich in kleinerem Umfang elektrotechnische Projekte umsetzen. Für kostenrelevante Kleinentwicklungen interessant ist deshalb "MC Minicad" von Computerworks. Das als Mac- und Windows-95-Version seit 1984 verfügbare und deshalb sehr ausgereifte CAD-Programm läßt sich nun um eine spezielle DIN-Bibliothek ("IBW Elektrotechnik Verteiler und Steuerung") für die allgemeine Elektrotechnik erweitern. Die Bibliothek stellt außer allen gängigen Symbolen (etwa 200) auch verschiedene genormte Blattrahmen zur Verfügung. MC selbst hält zahlreiche komfortable Funktionen bereit, wie sie von High-end-Produkten bekannt sind, zum Beispiel schwebende Datenpalette, Ebenentechnik, alle Symbole als Datenbankdefinition, hierarchischer Aufbau von Symbolen aus Untersymbolen, Symbolstrukturierung in Ordnern etc.

Angeklickt

Der für die Projektierung elektrotechnischer Anlagen notwendige Aufwand ist nicht unerheblich und verschlingt einen großen Teil der Gesamtkosten, vor allem dann, wenn es auf höchste Sicherheit ankommt. Ausgereifte Lösungen können hier nicht nur im Vorfeld erheblichen Arbeitsaufwand einsparen, sondern stellen die während der Projektierung gesammelten Daten auch im Nachfeld universell zur Verfügung.*Michael Funk ist freier Journalist in Partenheim bei Mainz.