Разработка АСУТП для тепловых станций в CADdy++Электротехника
Проектирование в CADdy++Электротехника
Получение тепловой энергии в Москве для производственных, административных и жилых зданий и сооружений «исторически» разделено на два направления, одно из которых связано с теплом, получаемым в качестве побочного продукта при производстве электроэнергии, а другое имеет производство тепла своей целью. К последнему направлению имеет непосредственное отношение московская фирма ЗАО «РЕТЕМП» (генеральный директор В.А.Максецкий, технический директор С.С.Бурухин). В течение десяти лет фирма занимается автоматизацией технологических процессов в теплоэнергетике, в частности разработкой и поставкой систем управления для столичных районных тепловых станций (РТС), а также их сервисным сопровождением.
Источником тепловой энергии в районных тепловых станциях, обслуживающих конкретные микрорайоны Москвы, является природный газ, а передача тепла потребителям осуществляется по теплоцентралям горячей воды.
Основная деятельность ЗАО «РЕТЕМП» — проектирование, изготовление, установка и наладка АСУТП для тепловых станций. Фирма «РЕТЕМП» является пионером в области проектирования АСУТП тепловых станций с использованием частотно-регулируемых приводов (ЧРП) для управления как низковольтными (400 В), так и высоковольтными (6 кВ) исполнительными механизмами.
АСУТП РТС является сложной и ответственной системой управления. При этом, несмотря на наличие типовых технологических операций, общих для всех РТС, их технологическое оборудование совершенно индивидуально. Исходя из этого для каждой станции разрабатывается свой проект АСУТП. Поскольку наступление отопительного сезона отменить нельзя, сроки проектирования, изготовления и пуска АСУТП — всегда жесткие.
Значительные проекты, включающие системы управления большими и сложными котлами, выполнены, например, на РТС «Люблино» (с автоматизацией ГТУ), РТС «Курьяново», РТС «Переделкино». Можно упомянуть и проект РТС «Терешково», где используется экспериментальный тип котла.
Очевидно, что, только пользуясь современными средствами проектирования и производства, можно быстро выполнять подобные сложные проекты. Вот почему использование САПР при проектировании электротехнических шкафов для АСУТП является для нас «естественно необходимым» условием успешной работы.
Выбор САПР
При выборе САПР для электротехники основными критериями были:
- наличие дружественного интерфейса, позволяющего сотрудникам нашего конструкторского отдела в минимальные сроки освоить основные возможности системы;
- гибкость системы, то есть возможность ее настройки под свои приемы и методы работы, а также под собственные формы документов;
- возможность автоматического получения технологической документации из конструкторской;
- открытость системы, то есть возможность подключения собственных программ для обработки информации, уже полученной в САПР (прежде всего для технологических нужд сборочного производства).
При рассмотрении различных САПР для электротехники, представленных на отечественном и зарубежном рынке, у нас сложилось впечатление, что зарубежные САПР ориентированы под потребности определенного типа разрабатываемого оборудования. Например, у Legrand есть своя «специализированная» система проектирования, так же как и у Rittal, у ABB и т.д. Что касается отечественной промышленности, то в нашей стране конструкторы и технологи всегда работали раздельно: конструкторы передавали одни и те же чертежи на разные заводы, где технологи затем доводили их практически до разных конечных изделий.
В составе фирмы «РЕТЕМП» технологов фактически нет. Вот почему нам было важно приобрести такую систему, в которую достаточно один раз ввести необходимую информацию, чтобы дальше эта информация только обрабатывалась и передавалась из конструкторского отдела в производство без ручной доработки. В результате в 1998 году, после анализа различных пакетов, мы решили приобрести CADdy++Электротехника. Мы надеялись на ее быструю настройку под наши нужды. Однако система оказалась настолько многофункциональной, что процесс ее освоения получился не таким быстрым, как нам хотелось. Тем не менее сегодня мы уже почувствовали отдачу от приобретения системы. В результате внедрения CADdy++Электротехника мы уже в 2002 году реализовали вдвое больше заказов, чем в 2001-м.
Основные плюсы системы CADdy++Электротехника, с нашей точки зрения, — это ее специализация под задачи электротехники, удобные функции создания чертежей и автоматическая выдача спецификаций. В то же время ее детальное освоение — непростая задача для начинающего пользователя, требующая систематического обучения. Функциональные возможности системы настолько широки, что в первые несколько месяцев требовалось постоянно разбираться в программе и настройках базы данных, поскольку опыта работы с системой в то время еще ни у кого не было. Приходилось часто общаться со специалистами компании «ПОИНТ» для уточнения возможностей CADdy++Электротехника и решения конкретных задач проектирования. Подобное практическое взаимодействие нашей фирмы с ЗАО «ПОИНТ» позволило улучшить свойства пакета.
Поскольку фирма «РЕТЕМП» ориентирована на изготовление и установку разработанных АСУТП, главным для нас при разработке конструкторской документации является оперативная подготовка монтажных схем, схем соединений, спецификации и ведомости покупных — именно это определяет общее время реализации проекта.
Ниже на примере нескольких последних выполненных проектов мы проиллюстрируем некоторые возможности CADdy++Электротехника, используемые на разных этапах разработки проекта — от создания принципиальных схем и чертежей компоновки до автоматической генерации выходных документов.
 |
|
Проектирование в CADdy++Электротехника
Интерфейс CADdy++Электротехника отображает иерархическую структуру проекта, работа над которым начинается с использованием шаблона проекта с необходимыми настройками. В указанную структуру включены принципиальные схемы, чертежи компоновки, монтажные планы, генерируемые перечни, таблицы подключений и другие документы, содержащие информацию из базы данных проекта. Можно одновременно работать с несколькими проектами, перенося из одного в другой целые листы с графикой, ссылками на базы данных и настройками, что вызывает обновление в реальном времени всех внутренних перечней, используемых системой для автоматической генерации выходных документов, а также соответствующую перенумерацию проводов и позиционных обозначений (рис. 1).
Иерархическая база данных типов аппаратов и контактных групп может быть представлена в отдельном окне и позволяет быстро выбрать нужный аппарат (рис. 2). CADdy++ Электротехника отображает адресацию выводов аппаратов, автоматически нумерует клеммы и отслеживает перемычки в таблице подключений. При необходимости проектировщик может вызвать на схему безымянный элемент, а после уточнения характеристик аппарата и необходимого количества контактных групп поставить ему в соответствие конкретный элемент из базы данных. Отметим, что поставляемая база данных типов аппаратов имеет трехуровневую структуру, а нам хотелось бы большей ее глубины, чтобы иметь прямой доступ «по ветвям» к каждому конкретному элементу.
Имеющиеся функции работы с программируемыми логическими контроллерами (ПЛК) обеспечивают выполнение автоматической адресации, контроль подключения каналов ввода-вывода с помощью механизма автоматической генерации перекрестных ссылок, а также их наглядное изображение.
CADdy++ Электротехника не требует нажатия каких-либо клавиш для актуализации данных. Вводимая или редактируемая информация автоматически включается в соответствующий раздел проекта, и одновременно обеспечивается соответствие между его графической и «текстовой» частью. Например, в процессе работы над проектом при внесении изменений в принципиальную схему система автоматически в реальном времени обновляет все документы. Аналогично, внося изменения в базы данных, не нужно заботиться о переносе этих изменений на схему: это выполнится автоматически. Поэтому одним из возможных способов модификации базы данных проекта является использование редактора перечня аппаратов (рис. 3), аналогичного другим встроенным в систему редакторам перечней — проводов (рис. 4), кабелей, клемм и т.д.
После создания любой части принципиальной схемы система автоматически генерирует полный набор соответствующих перечней: элементов, клемм с адресами подключенных к ним аппаратов, проводов, жил кабелей с адресами подключений, программируемых логических контроллеров и др. Одновременно генерируются графические таблицы: клемм (рис. 5), контроллеров, сигналов ввода-вывода контроллеров, кабельный журнал и многое другое. Иными словами, проектировщику достаточно описать необходимым набором характеристик и параметров требуемые аппараты в базе данных, чтобы автоматически получать перечни элементов и спецификации на шкафы. Корректность выполняемых операций также отслеживается в онлайновом режиме, так что разработчику проекта достаточно только следить за протоколами контроля ошибок.
Модуль компоновки шкафов системы CADdy++ Электротехника позволяет распределять аппараты по шкафам уже при проектировании принципиальной схемы. Одновременно автоматически генерируются списки элементов, необходимых для компоновки шкафов, а сами элементы отображаются в виде соответствующих конструктивных символов. Поэтому проектировщик может выбрать нужную конструкцию шкафа из базы данных, расположить в нем короба и рейки и приступать к компоновке (рис. 6). Данные о конструктивных размерах аппаратов считываются из базы данных, а добавление нового изделия или изменение его типа автоматически регистрируется.
Один из возможных путей получения компоновочных чертежей — создание компоновки шкафа на основе перечня элементов принципиальной схемы (рис. 7). Иногда удобнее оказывается противоположный порядок работы, когда в новом проекте нужные аппараты выбираются из базы данных и устанавливаются на чертеже компоновки шкафа. При этом для ускорения процесса проектирования можно использовать различные графические базы элементов, обращаясь к соответствующим электронным планшетам (рис. 8). В таком случае проектировщик сразу получит список аппаратов для формирования принципиальной схемы, в которую будут передаваться соответствующие схемные символы.
Система обеспечивает работу в проекте с «направленными соединениями», когда проектировщик задает на чертеже ту или иную последовательность проводов, в соответствии с которой и будет вестись монтаж. При изменении направления последовательности соединений на схеме система автоматически преобразует базу данных и отчетные документы, а в результате монтажник в цеху получает таблицу проводов, строго соответствующую реальному процессу монтажа.
В состав итогового комплекта проектной документации, генерируемой в CADdy++ Электротехника, входят схемы и таблицы подключений. Если таблица подключений содержит обозначение клеммной колодки с номерами клемм, а также внутренними и внешними адресами всех аппаратов и кабелей, подключенных к соответствующим клеммам, то графическая схема подключений кроме аналогичной информации отображает также те фрагменты принципиальной схемы, которые расположены вне шкафа и связаны с клеммной колодкой.
|
|
Собственные разработки
Функциональные возможности CADdy++Электротехника облегчают взаимодействие проектировщиков не только с монтажниками, но и с разработчиками программной части АСУТП, осуществляющими программирование контроллеров и создание верхнего уровня АСУ, реализующего графический интерфейс с оператором и интеллектуальную поддержку функций управления.
С помощью специализированного программного обеспечения американской корпорации Allen-Bradley мы также разрабатываем и реализуем системы визуализации процессов управления АСУТП на мониторах в операторских залах РТС. В результате, например, в помещении соответствующего ЦУП создается целая видеостена. Кроме того, мы сотрудничаем с Allen-Bradley по многим направлениям, связанным с применением их программируемых контроллеров, сенсорных панелей и других комплектующих.
Наши программисты написали отдельную программу на Visual Basic, которая позволяет для спроектированной схемы и соответствующей таблицы проводов выполнить машинным способом маркировку проводов. В маркировке указываются атрибуты точки подсоединения: имя элемента, номер контакта, к какому шкафу подсоединяется и др. Эта программа использует алгоритмы теории графов, просматривает все соединения в проекте и обеспечивает их однозначную интерпретацию, сигнализируя, если необходимо, об изменении направления связей. Она также выявляет возможные опечатки, допущенные пользователем при работе в CADdy++ Электротехника (вроде случайного ввода русских букв «а» или «о» вместо их латинских аналогов и т.п.).
Программа выдает данные для надпечатки на маркерах проводов. В результате формируются «правильные» цепи (не по «законам шлейфов», а так, как это нужно для производственного отдела, осуществляющего монтаж сложного устройства). Таким образом, реализуется принцип невмешательства человека в информацию, передаваемую на технологический автомат. Это помогает исключить ошибки, зачастую возникающие при переписывании данных (особенно при авралах, когда счет времени идет буквально на часы). Поскольку наша фирма делает заказные, а не типовые проекты, то применяемые нами при подготовке монтажа приемы автоматизации являются важнейшей составляющей производственного процесса.
Следует особо подчеркнуть, что техническая политика «РЕТЕМП» — не экономить на качестве комплектующих. Фирма сертифицировалась на ISO 9000 по стандартам 2001-2002 года. Наши шкафы сделаны так, что их можно возить на любую выставку (рис. 9). По возможности в производстве применяется модульный подход. Например, платы в наших шкафах соединяются не проводами, а надежными и современными интерфейсными шлейфами. Реле, индикаторы и пускатели мы закупаем такие, в которых реализован пружинный тип соединения, что не только убыстряет сборку и замену оборудования, но и обеспечивает его длительное безотказное функционирование. В результате разработанные и установленные нами АСУТП работают бесперебойно, и фирма «РЕТЕМП» дает гарантию на оборудование в течение 12 лет.
|
|
Дальнейшие перспективы
Постоянное увеличение портфеля заказов ЗАО «РЕТЕМП» и соответствующий рост интенсивности выполняемых нами разработок требуют дальнейшего технологического совершенствования. Поэтому мы не зацикливаемся на CADdy++ Электротехника, а рассматриваем и другие САПР, способные повысить эффективность работ.
Именно поэтому мы приобрели в 2002 году у ЗАО «ПОИНТ» систему E3.CADdy, которую собираемся настроить под собственные нужды, чтобы автоматически получать на выходе после проектирования необходимую технологическую документацию в виде таблиц шлейфов с длинами проводов. Это позволит увеличить быстродействие необходимых расчетов, а также нарезки проводов и последующего монтажа. Поскольку в нашем случае типичные решаемые задачи включают как разработку АСУТП, так и производство шкафов, у ЗАО «РЕТЕМП» имеется потребность и в CADdy++Электротехника, и в E3.CADdy.
Система E3.CADdy привлекает нас прежде всего наличием автоматической трассировки проводов внутри шкафа, а также эффективной реализацией двусторонней связи в реальном времени между принципиальной схемой и сборочным чертежом. Действительно, без использования системы CADdy было бы совершенно нереально получить на средний котловой шкаф (1500 цепей со средней длиной 2,7 метра, наличие более 500 клеммных колодок и т.д.) всю необходимую документацию для быстрого и безошибочного монтажа.
Сегодня наша фирма — одна из первых в области разработки систем управления тепловыми станциями. Чтобы сохранить лидирующие позиции, необходимо постоянно обеспечивать самый современный уровень применяемых технологий на всех этапах — от разработки изделий до их поставки потребителям. Руководство и коллектив «РЕТЕМП» надеются, что дальнейшее внедрение самых современных САПР будет одной из гарантий экономического успеха.
