Внедрение CADdy++Электротехника в разработку АСУТП на ОАО «Электромеханика»
Юрий Соколов, Евгений Страхов 
Необходимость модернизации проектных работ
Возможности проектирования в CADdy++Электротехника
Производственная деятельность ОАО «Электромеханика» (г.Ржев) более 60 лет связана с авиационной промышленностью. Предприятие работало на ВПК, изготавливая для авиастроительных заводов современное технологическое оборудование для сварки, термической обработки, литья, электрохимических и электрофизических способов обработки сталей и сплавов. Являясь изготовителем наукоемкого оборудования, предприятие предлагает сегодня системные решения для комплексной автоматизации и обновления промышленного оборудования на основе разработанных систем управления литейного, термического и сварочного процессов.
Большую часть своей истории наш завод работал на военно-промышленный комплекс, выпуская технологическое оборудование для термической обработки, резки, сварки металла, а также оборудование для литья деталей различной сложности. В 1993 году завод акционировался. Номенклатура выпускаемых изделий существенно расширилась — энергосберегающие технологии, энергетика, медицина. Однако главной продукцией завода по-прежнему является высокотехнологичное оборудование для производства летательных аппаратов.
Разработки собственного научно-технического центра (НТЦ), а также тесное сотрудничество с НИИ авиационных технологий, НИИ двигателестроения, НИИ судостроения, Всероссийским институтом авиационных материалов (ВИАМ) позволило заводу выйти на самые передовые позиции по созданию специализированного технологического оборудования. Было налажено производство вакуумных установок для литья деталей с равноосной и ориентированной структурой, технологического оборудования для отливки крупногабаритных деталей из жаропрочных сталей и титановых сплавов. Изготовлены агрегаты и установки для термообработки крупногабаритных деталей и узлов, многие из которых не имеют аналогов в мировой практике. Разработан комплекс оборудования для аргонно-дуговой сварки кольцевых и продольных швов, сварки неповоротных стыков трубопроводов, сварки в контролируемой атмосфере, электронно-лучевой сварки.
В результате стало возможным создание целого ряда современных моделей самолетов (например, СУ-31, АН-70, МИГ-25БМ, ИЛ-78, ТУ-160) и аэрокосмического комплекса «Буран». Признанием высокого качества продукции ОАО «Электромеханика» явилось вручение Золотого приза Европы за качество «Ника» на десятом, юбилейном Европейском конкурсе. Благодаря высокому качеству и надежности продукция поставляется в Италию, Францию, Индию, Китай и другие страны.
Необходимость модернизации проектных работ
После перехода страны на рыночные отношения число заказов от оборонной промышленности значительно уменьшилось. Сократилось сотрудничество завода с отраслевой наукой, которая раньше постоянно предоставляла нам новые технологические разработки. Поэтому особое внимание руководство завода уделяет оснащению НТЦ, призванного сохранить и развивать накопленный интеллектуальный потенциал. Генеральный директор ОАО «Электромеханика» Виктор Вениаминович Константинов определил полномасштабную реконструкцию в качестве важнейшей задачи предприятия. За последние три года на ОАО «Электромеханика» проведены серьезные структурные изменения, среди которых организация отдела АСУТП для разработки новых компьютерных систем управления технологическими процессами на базе промышленных компьютеров, программируемых логических контроллеров (ПЛК) и однокристальных микроЭВМ.
В условиях большой номенклатуры продукции, мелкосерийного производства, значительного сокращения числа инженерно-технических работников перед предприятием стояла задача перевода работ НТЦ на САПР, выбора эффективных программных средств, обеспечивающих высокое качество конструкторской документации и оперативность исполнения проектов. Ориентация завода на мелкосерийную продукцию потребовала максимально возможной унификации блоков и узлов, единого подхода к проектированию и, конечно, освоения новых программных пакетов для проектирования и моделирования технологических процессов.
 |
|
Выбор САПР для электротехники
Важная задача, поставленная руководством предприятия, — реализация CALS-технологии, то есть выпуск продукции, сопровождаемой не только на этапе проектирования и изготовления, но и на протяжении полного жизненного цикла изделия. САПР CADdy++Электротехника — одна из составляющих поддержки такого сопровождения, использованная нами при разработке электротехнической части проектов пяти последних изготовленных установок.
В процессе выбора САПР пришлось ознакомиться с несколькими системами — отечественными и зарубежными. В ноябре 2001 года, после анализа различных пакетов, консультаций со специалистами одного из московских заводов нашей отрасли, мы решили приобрести CADdy++Электротехника.
Первая из спроектированных нами в <i>CADdy++</i> вакуумно-литейных установок — УППФ-3МКН (рис. 1) разрабатывалась с помощью версии 3.6 этой САПР. Проект был закончен в марте текущего года, и уже в апреле две установки были отправлены в г.Николаев. В июле изготовлены еще две установки УППФ-3МКН. Главная составляющая электрического шкафа системы управления — ПЛК DirectLogic 205 компании Koyo (США—Япония) с непосредственным подключением к дискретным релейным выходам контроллера пускателей исполнительных элементов (затворы, клапаны, вакуумные насосы). Мы перешли к технике евромонтажа электрических шкафов системы
управления (рис. 2), отличительными чертами которого являются:
- отсутствие панелей;
- расположение элементов электроавтоматики на DIN-рейках, закрепленных на раме;
- выполнение электрической разводки в пластиковых коробах, позволяющее отказаться от трудоемких в производстве жгутов;
- свободный доступ к аппаратам;
- возможность оперативного монтажа и демонтажа в процессе эксплуатации.
Затем мы обновили версию 3.6 на версию 3.7 и приобрели еще одно рабочее место CADdy++Электротехника версии 3.7. При помощи этой версии системы разрабатываются проекты установки УВТ, предназначенной для закалки и отпуска изделий в вакууме, и установки ПАП-8 для термообработки алюминия. Закупив третье рабочее место (также CADdy++Электротехника версии 3.7), мы начали разрабатывать проект установки СНВ-80, предназначенной для отжига малогабаритных изделий из титановых сплавов и дисперсионного затвердевания деталей из медных сплавов для Иркутского авиационного производственного объединения. Проект этой установки фактически был выполнен за три недели, что, с учетом требований рынка, для заказчика вполне приемлемо. Сейчас завершается разработка проектов установок УВН-1500-1 и УВН-1545-1, предназначенных для термообработки крупногабаритных изделий в вакууме, для снятия остаточных напряжений и снижения склонности материала к водородной хрупкости. Основой электрической части АСУТП для всех этих установок являются программируемые контроллеры.
Мы определили общий подход к проектированию принципиальных электрических схем для различных вакуумных, термических и литейных установок, что позволило сместить центр тяжести при разработке конструкторской документации в область подготовки монтажных схем, схем соединений, спецификации, ведомости покупных. В подобной схеме используются ПЛК, автоматы, пускатели, измерительные и контрольные приборы (рис. 3). От оперативного решения этой задачи в первую очередь зависит время выполнения проекта. Теперь мы начинаем чувствовать реальную отдачу от приобретения системы CADdy. Таким образом, описанный подход обеспечивает высокое качество технической документации и оперативность разработки проектов при проектировании систем управления технологического оборудования.
В настоящее время перед предприятием стоит актуальная задача разработки новых систем управления не только для традиционных установок, но и для нового оборудования. Поэтому дальнейшее внедрение системы CADdy++Электротехника позволит нам минимизировать усилия, затрачиваемые на разработку проектов, что является единственным выходом в новых экономических условиях. Кроме того, мы хотим приобрести у фирмы «ПОИНТ» модули системы CADdy для разработки технологических схем, чтобы не только выполнять проектирование электрооборудования и АСУТП, но и получать оптимальную и корректную топологию всей установки.
Примеры технологии проектирования в CADdy++Электротехника будут приведены в настоящей статье на материале некоторых из этих установок.
|
|
Возможности проектирования в CADdy++Электротехника
Система CADdy++Электротехника — это объектно-ориентированная 32-разрядная САПР, поддерживающая технологии COM и ActiveX, позволяющие напрямую работать с офисными и другими Windows-приложениями. В окне структуры проекта видна вся «иерархия»: листы принципиальных схем, чертежи компоновки, монтажные планы, генерируемые перечни, таблицы подключений и другие документы (рис. 4). Все электротехнические элементы являются «интеллектуальными объектами», которые сохраняются в базе данных проекта (рис. 5, 6). Каждый документ, каждый перечень или формуляр являются лишь различными представлениями информации из одной и той же базы данных проекта (рис. 7). Шаблон проекта, используемый с начала работы уже над новым проектом, включает все необходимые настройки для правил наименования элементов, маркировки цепей и т.д.
CADdy++Электротехника позволяет одновременно работать с несколькими проектами, перенося целые листы из одного в другой, причем переносится не только графика, но и все ссылки на базы данных, настройки и т.п. Одновременно в реальном времени обновляются все внутренние перечни, необходимые для автоматической генерации выходных документов, а также происходит перенумерация проводов, позиционных обозначений и др.
С целью экономии средств мы выбрали не конфигурацию системы Professional Pack, а Economy Pack, включающую развитые функции для работы с базами данных аппаратов и контактных групп, импорт библиотек символов в формате CADdy и DXF/DWG, а также данных в формате Excel и ECAD. Кроме того, для нас очень важно наличие автоматического формирования таблиц (соединений, жил кабелей, подключений), перечня элементов, спецификаций и других выходных документов этой конфигурации CADdy++Электротехника (рис. 8, 9).
Например, библиотека аппаратов представлена в отдельном окне в виде древовидной структуры, что позволяет быстро выбрать нужный аппарат, а если библиотека, содержащая требуемый образ аппарата, неизвестна, используется специальный механизм просмотра содержания «дерева» библиотеки. Наличие баз данных аппаратов и баз данных контактных групп позволяет вызвать на схему безымянный элемент, а затем, после уточнения характеристик аппарата и необходимого количества контактных групп, поставить ему в соответствие конкретный элемент из базы данных. Отображение адресации выводов аппаратов, автоматическая перенумерация клемм и автоматическое отслеживание перемычек в таблице подключений — все эти возможности CADdy++Электротехника ускоряют создание проекта.
Чтобы обеспечить полное соответствие выпускаемой документации по проектам со стандартами ЕСКД, мы также закупили модуль CADdy–Таблицы/Спецификации/Перечни (рис. 10).
Чего нам сегодня не хватает в конфигурации Economy при работе над проектами, так это полноценной работы с ПЛК (подключение контроллеров, генерация таблицы сигналов и др.), которую обеспечивает конфигурация Professional. Механизм описания модулей ввода/вывода ПЛК в базе данных позволяет создать на отдельном листе принципиальной схемы общий вид «корзины» контроллера с изображением входящих в нее модулей — блока питания, центрального процессора, интерфейсного модуля, модулей ввода/вывода аналоговых и дискретных сигналов. Имеющиеся функции обеспечивают как выполнение автоматической адресации, так и контроль подключения каналов ввода/вывода (с помощью механизма автоматической генерации перекрестных ссылок), а также их наглядное изображение.
Подготовленная таким образом «корзина» представляет собой исходные данные для создания схемы подключения каждого канала ввода/вывода на других листах проекта. При этом CADdy++Электротехника автоматически сгенерирует таблицу сигналов и схему соединений каналов контроллера с внешними объектами — информацию, которую впоследствии можно использовать для передачи в систему программирования контроллера.
Поскольку мы приобрели конфигурацию Economy Pack, пришлось придумать специальный механизм «имитации» логических контроллеров, используемых в проекте. В частности, потребовалось выделять каждый модуль контроллера как отдельный аппарат с множеством точек подключения. И каждый провод мы приводили к его точке подключения через перекрестные ссылки. При этом также приходилось писать специальные обозначения для монтажника, что замедляет работу над проектом. Кроме того, для нас важно, что в Professional Pack автоматически отслеживаются все «версии» проекта (с указанием того, кто и когда внес каждое изменение), а все правки, внесенные в перечни, немедленно — в реальном времени — приведут к изменениям чертежей, и наоборот. Вот почему сейчас перед нами стоит задача обновления рабочих мест системы CADdy++Электротехника на конфигурацию Professional.
Нам известно, что в текущем году ожидается включение в CADdy++Электротехника модуля разработки функциональных схем. При получении чертежей технологической схемы проектировщик должен будет всего лишь «навесить» на ее элементы необходимые датчики и измерительные приборы. При этом схемы, содержащие подключения электрических контактов этих датчиков и приборов с помощью проводов и кабелей, передаются в электрическую часть проекта в виде схем внешних проводок и принципиальных электрических схем.
Фактически, вся информация об объектах, содержащаяся в файле проекта CADdy++ Электротехника, может отображаться в разных формах. Так, один и тот же датчик, прибор, аппарат, шкаф или кабель может быть одновременно представлен в виде элемента функциональной и/или принципиальной схемы, как элемент чертежей конструкции шкафов, а также как элемент монтажного плана. Работая с конкретной частью проекта, разработчик использует соответствующее представление. Например, датчики описываются в качестве элементов функциональной схемы и схемы внешних проводок, а также как элементы, размещаемые на монтажных планах. Шкафы описываются как элементы компоновочных чертежей и элементы монтажных планов, а катушки и контроллеры — как элементы принципиальной схемы и компоновочных чертежей.
Благодаря подобному механизму представления изделий в базе данных, при назначении конкретного типа аппарата пользователь автоматически получает всю необходимую информацию для его размещения на функциональной схеме, принципиальной схеме, в соответствующем конструктиве и на монтажном плане.
Интересна динамика сроков разработки проектов. Если на первые проекты у нас уходили месяцы, то по мере расширения собственной базы аппаратов, библиотеки символов и навыков работы с CADdy++Электротехника на последние разработки требуется не более 2-4 недель. Этому также способствует оригинальный подход к проектированию электрической принципиальной схемы технологической установки на базе функционально-законченных элементов, которые включают силовую и управляющую части, что позволяет оперативно переносить их в любой новый проект.
Окончание статьи — в следующем номере.
«САПР и графика» 8'2002
