Im Fokus: Design, Konfiguration und Bestellung
Effiziente Planungsphase
Im ersten Teil der Serie 'Digitaler Schaltanlagenbau' werden die Digitalisierungspotenziale in den anfänglichen Prozessphasen von Design, Konfiguration und Bestellung beleuchtet. Der Blick richtet sich voll und ganz auf die Angebotsphase und die auf den Auftragseingang folgenden Tätigkeiten im Zusammenhang mit der Anlagenplanung. Hier wird das digitale Projekt kreiert und alle relevanten Dokumentationen, etwa Schaltpläne oder Stücklisten, werden für die spätere Fertigung erstellt. Am Ende der Planung stehen die Bestellung und die kaufmännische Abwicklung.
Bild 1 | Lösungen wie z.B. Caneco BT SE ermöglichen eine zeiteffiziente Planung und Auslegung des Niederspannungsnetzes unter Berücksichtigung der relevanten VDE-Richtlinien.
Bild 1 | Lösungen wie z.B. Caneco BT SE ermöglichen eine zeiteffiziente Planung und Auslegung des Niederspannungsnetzes unter Berücksichtigung der relevanten VDE-Richtlinien.Bild: Schneider Electric GmbH

Wie in nahezu allen Lebens- und Arbeitsbereichen sind Softwarelösungen und das Thema ‚Software as a Service ‚SaaS)“ immer häufiger auch in industriellen Anwendungen, zum Beispiel im Schaltanlagen- und Steuerungsbau, präsent. Sie unterstützen beziehungsweise übernehmen komplexe Aufgaben und tragen auf diese Weise dazu bei, die gesamte Wertschöpfung produktiver sowie zeit- und kosteneffizienter zu gestalten. Nicht ohne Grund stehen daher auch im Zusammenhang mit der digitalen Transformation des Schaltanlagenbaus Softwareanwendungen im Fokus. Neben innovativen, leistungsstarken und miteinander verknüpften digitalen Assets für Netzberechnung, Elektrokonstruktion oder Aufbauplanung sollte aber nicht zuletzt ein nativer und bruchloser Workflow das Ziel jeder Digitalisierungsstrategie sein. Dabei geht es um vernetzte, digitale Informationen und deren systematische Nutzung. Es geht um eng verzahnte Prozesse sowie um offene Schnittstellen und ein intelligentes Zusammenspiel softwarebasierter Werkzeuge. Denn im Vergleich zum traditionellen Bau von Schaltanlagen und Steuerschränken bringt insbesondere der durchgängige, digitale Informationsaustausch viele Potenziale mit sich, die über alle Phasen der Wertschöpfungskette hinweg genutzt werden können. Stift und Papier weichen Maus und Computer, die manuelle Neueingabe bei jedem einzelnen Prozessschritt weicht einer durchgängigen Integration über Systeme und Tools hinweg. Die Folge: Informationsverluste und Schnittstellenbrüche werden vermieden. Auch Artikeldaten und -beschreibungen müssen nicht mehr zeitaufwändig gesucht werden, sondern sind direkt im jeweiligen Tool und im CAD- oder CAE-Programm verfügbar. Ein auf Basis der Detaildaten und vielschichtigen Informationen erstelltes Datenmodell, der digitale Zwilling, reduziert den Abstimmungsaufwand und erhöht die Flexibilität bei der Planung. So dient das digitale Abbild der Anlage der unkomplizierten Simulation von Investitionen und ermöglicht ein flexibles Engineering verschiedener Anlagenvarianten sowie das einfache Hinzufügen von nachträglichen Änderungen.

Bild 2 | Direkt aus der Konfiguration heraus ist es dann mit CAD-Lösungen wie z.B. SEE Electrical möglich, Stromlauf- und Verdrahtungspläne zu erzeugen.
Bild 2 | Direkt aus der Konfiguration heraus ist es dann mit CAD-Lösungen wie z.B. SEE Electrical möglich, Stromlauf- und Verdrahtungspläne zu erzeugen.Bild: Schneider Electric GmbH

Softwaregestützte Netzberechnung

Bereits im Vorfeld der eigentlichen Schaltanlagenplanung, der Netzberechnung, unterstützen digitale Werkzeuge die tägliche Arbeit des Elektroplaners in vielfältiger Weise. Hinsichtlich der immer komplexer werdenden Normanforderungen ermöglichen Lösungen wie beispielsweise Caneco BT SE von Schneider Electric und seinem Partner Alpi eine zeiteffiziente Planung und Auslegung des Niederspannungsnetzes unter Berücksichtigung der relevanten VDE-Richtlinien. Die Berechnung erfolgt entweder manuell oder automatisch nach einfacher Erstdateneingabe sowie auf Basis bereits integrierter aktueller Herstellerkataloge und Produktdatenbanken. Diese umfassen unter anderem Betriebsmittel, Schalt- und Schutzgeräte sowie Schienenverteilersysteme. Im automatischen Berechnungsmodus können die Ergebnisse dann sowohl je Stromkreis oder Bereich als auch komplett ermittelt werden. Ebenso eigenständig lassen sich einpolige Stromlaufpläne inklusive Gerätelisten und Nachweise erstellen sowie die gesamte Dokumentation ausgeben. Fehlerbehaftete händische Neu- und Mehrfacheingaben werden vermieden und dank umfangreicher Exportmöglichkeiten ist eine Übernahme der Berechnungsergebnisse in die weitere Projektierung problemlos möglich. So können diese beispielsweise direkt für die Online-Konfiguration der Anlage, deren ganzheitliche CAD-Planung in 3D oder für das Building Information Modeling (BIM) genutzt werden.

Konfigurationssoftware

Egal ob Installationsverteiler, Energieverteiler oder Steuerungsschränke – computergestützte Konfiguratoren erleichtern anschließend die Auslegung des geeigneten Schaltschranksystems inklusive der Schalt- und Schutzkomponenten. Denn innovative Software-Tools bieten schon heute die Möglichkeit, alle für ein modulares Angebot benötigten Bauteile und Materialien zu kalkulieren und das Gesamtsystem in verschiedensten Ansichten zu visualisieren. Die Baugruppen werden dabei z.B. automatisch positioniert, können aber manuell angepasst werden. Moderne Konfigurations-Software achtet zudem darauf, dass etwa die Niederspannungs-Schaltgeräte-Kombination regelwerksgestützt nach DIN EN61439 erstellt wird. Darüber hinaus macht sie es in kürzester Zeit und unter reduzierter Fehleranfälligkeit möglich, etwa einen einpoligen Stromlaufplan, eine Wärmeberechnung oder Stücklisten zu generieren. Zusätzlich stehen Rohstoff-Konfiguratoren, Ausschreibungstexte sowie umfangreiche Projektdokumentationen, die Feldgewichte, Anleitungen und detaillierte Materialstücklisten für die Kostenkalkulation enthalten, im Konfigurations-Tool bereit. Unterdessen gestaltet sich die Auswahl von passendem Reiheneinbaugerät, Leistungsschalter, Drucktaster oder der Schütze mit eingebetteten Produktkonfiguratoren besonders effizient und einfach.

Bild 3 | Ergänzt um das Plug-in 3D Panel für Control Panels, das auch als lokales Stand-Alone genutzt werden kann, lässt sich so eine Schaltschrankplanung in 3D professionell umsetzen.
Bild 3 | Ergänzt um das Plug-in 3D Panel für Control Panels, das auch als lokales Stand-Alone genutzt werden kann, lässt sich so eine Schaltschrankplanung in 3D professionell umsetzen.Bild: Schneider Electric GmbH

Detailplanung – Stromlaufplan

Direkt aus der Konfiguration heraus ist es dann mit CAD-Lösungen wie zum Beispiel SEE Electrical des Schneider Electric Partners IGE-XAO möglich, Stromlauf- und Verdrahtungspläne zu erzeugen. Das Software-Tool erlaubt die unkomplizierte Erstellung eines allpoligen Stromlaufplans und der Klemmenpläne sowie die dreidimensionale Anlagenplanung. So lässt sich ergänzt um das Plug-in 3D Panel für Control Panels, das auch als lokales Stand-Alone genutzt werden kann, eine Schaltschrankplanung in 3D professionell umsetzen. Die Softwareanwendung generiert dabei detaillierte Daten für die Fertigung des Steuerschranks. Eine Reihe integrierter Schnittstellen ermöglicht es zudem, Daten mühelos zu importieren oder Bauteile, Artikel oder Leitungsinformationen aus anderen CAD-Lösungen über Excel zu übernehmen und zu verarbeiten. Weitere Planungsunterstützung gewährleistet die automatische Kabel- und Drahtverlegung und mit dem Kupferschienenmodul sind dreidimensionale Stromschienen einfach erstellt. Zusätzlich besteht die Möglichkeit einer Konsistenzprüfung, die einen bidirektionalen Abgleich mit dem Schaltplan vornimmt, oder einer direkten Anbindung an die CNC-Maschine. Letzteres verbessert sowohl die Fertigungsgeschwindigkeit als auch -genauigkeit deutlich.

Um Planungsfehlern im Steuerungsbau vorzubeugen, steht ein optional im CAD-Programm integriertes Tool zur Berechnung der Wärmebilanz zur Verfügung. Dieses verarbeitet spezifische Temperaturdaten, um die richtigen Maßnahmen für den Ausgleich zwischen Umgebung und den im Steuerschrank installierten elektronischen Geräten vorzuschlagen. In Form einer Szenario-Bewertung geschieht das durch die Analyse verschiedener thermischer Energieoptionen in einem Steuerschrank. Hierfür stehen CAD-Dateien zur Nutzung bereit, während transparent dokumentierbare Aufbauzeichnungen die Anlagenplanung illustrieren.

Fazit und Ausblick

Im Zeitalter der Digitalisierung können intelligente Softwarelösungen die Produktion von Schaltanlagen und Steuerschränken bereits in der Planungsphase deutlich effizienter gestalten. Die gewonnenen Daten, Pläne und Unterlagen werden dann direkt an Online-Bestellportale weitergeleitet, wo Preise und Verfügbarkeit der benötigten Komponenten einfach geprüft und gegebenenfalls angefordert werden können. Nicht zuletzt fließen sie etwa in Form eines Prototyps als Montagevorbereitung nahtlos in die Anlagenfertigung ein. Teil 2 der dreiteiligen Serie ‚Digitaler Schaltanlagenbau‘ wird sich in der nächsten Ausgabe mit den Digitalisierungs- und Optimierungspotenzialen beschäftigen, die sich dann genau hier – im physischen Schaltanlagenbau – verbergen.

Schneider Electric GmbH

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