3 - 2006

Опыт разработки и реализации проектов АСУТП в CADdy++ Электротехника

Генрих Шнейдер, Олег Житов

Перестройка технологии проектно-конструкторских работ

Проектирование в CADdy++ Электротехника

Некоторые планы и перспективы

Компания «ТоксСофт» была организована группой энтузиастов в 1993 году как инжиниринговая фирма, ориентированная на решение задач автоматизации технологических процессов промышленного производства. Сегодня компания объединяет пять региональных подразделений — в Москве, Красноярске, Саяногорске, Иркутске и Запорожье — и насчитывает в своем составе более сотни специалистов. Компания располагает инженерными ресурсами по разработке оборудования и программного обеспечения систем АСУТП и производственными ресурсами по изготовлению шкафов и стоек управления.

Важнейшую роль в компании «ТоксСофт» играет проектно-конструкторский отдел (ПКО), в задачу которого входят разработка технических и рабочих проектов систем автоматизации, а также разработка конструкторской документации на шкафы и стойки управления, поставляемые компанией. Над многими проектами трудятся разные коллективы специалистов, весьма удаленные друг от друга, что требует четкой синхронизации их работы.

Главные направления деятельности компании:

•  разработка и внедрение нового технологического оборудования;

•  разработка и внедрение систем автоматизации технологических и производственных процессов;

•  разработка серийных программных продуктов для информационно-технологических систем промышленных предприятий.

«ТоксСофт» специализируется в основном в отраслях металлургии алюминия, теплоэнергетики, в производстве сжатого воздуха и в добыче нефти. При этом компания обеспечивает весь цикл разработки и претворения в жизнь технического решения:

•  постановка задачи;

•  изучение объекта;

•  разработка концепции системы;

•  разработка проектной и конструкторской документации;

•  комплектация оборудования;

•  сборка шкафов управления, АРМов;

•  разработка прикладного программного обеспечения;

•  шефмонтаж оборудования;

•  пусконаладочные работы;

•  сдача в промышленную эксплуатацию;

•  обучение специалистов заказчика;

•  гарантийное и авторское сопровождение.

Для компании характерна очень тесная связь между разработчиками и собственным цехом по сборке и тестированию оборудования систем управления, между конструкторами технологического оборудования и цехом по его производству. В процессе производства и сборки оборудования проверяются проектные решения; устраняются ошибки проектировщиков; вносятся изменения, обусловленные пожеланиями заказчика, наличием необходимого оборудования и материалов на складе, качеством полученных от поставщиков комплектующих и пр. Кроме того, существуют задачи реализации проектов других фирм и их корректировки с учетом традиционных производителей оборудования и поставщиков компании, а также с учетом принятых технических решений и собственной трактовки ПУЭ, ГОСТов и других нормативных документов.

Разумеется, описанная схема процесса проектирования является в большей степени желаемой. В реальности составляется диаграмма Ганта или сетевой график с учетом сроков выполнения проекта и выделенного количества проектировщиков, преследующие цель скорейшей выдачи заказной спецификации.

Перестройка технологии проектно-конструкторских работ

Объемы работ, которые выполняет компания, постоянно растут. Соответственно увеличиваются и объемы проектных работ. Первоначально проектная документация разрабатывалась только в среде AutoCAD, однако возможностей этого инструмента с учетом перечисленных особенностей наших проектов было недостаточно. Пакет AutoCAD сам по себе, то есть без соответствующих отраслевых расширений, является универсальным чертежным инструментом, полезным для проектировщика любого профиля. Он широко распространен и известен практически каждому проектировщику, а работа с ним проста и интуитивно понятна. Однако на определенном этапе развития нам стало ясно, что для обеспечения надлежащего качества и эффективности проектных работ необходимо вооружить специалистов более узкоспециализированным инструментом, который должен избавить их от многих рутинных работ и позволить им сосредоточиться не на черчении, а на разработке технических решений.

Несколько лет назад руководство компании приняло решение внедрить в проектно-конструкторском отделе специализированную САПР, ориентированную на разработку электротехнических проектов и проектов систем автоматизации. Был проведен анализ программных продуктов, которые сейчас представлены на рынке. Системы САПР оценивались по комплексу критериев, которые были разработаны на основании имеющегося опыта и специфики выполняемых работ. В качестве основного инструмента проектировщиков мы выбрали CADdy++ Электротехника, а в качестве дополнительного инструмента — систему ePlan.

Основными критериями при выборе САПР были следующие:

•  адаптированность к российским стандартам;

•  гибкость при создании принципиальных схем;

•  удобство и оперативность при работе с библиотекой символов и типов;

•  возможность самостоятельного создания требуемых шаблонов документов;

•  возможность работы с монтажными планами;

•  доступный открытый формат базы данных;

•  удобный гибкий интерфейс;

•  квалифицированная техническая поддержка;

•  оптимальное соотношение цены и функциональности системы.

Трудно сказать, какой именно пакет САПР лучше — каждый имеет свои достоинства. Но исходя из вышеперечисленных требований и расставляя собственные приоритеты, мы сделали выбор в пользу CADdy++ Электротехника.

Проект, в начале работы с которым и было принято решение о переходе на САПР, — это модернизация АСУТП производства электродов Саяногорского алюминиевого завода (САЗ). Указанный объект введен в эксплуатацию в 1986 году по проекту германской фирмы KHD Humboldt Wedag AG. Проект является сложноструктурированным и включает три взаимосвязанных отделения: смесильно-прессовое, обжига и анодно-монтажное. При этом каждое отделение имеет свою технологию производства и организации системы управления.

Задача, которая стояла перед проектировщиками, заключалась в том, чтобы без остановки производства перевести систему управления с устаревшей контроллерной базы на современную с одновременной оптимизацией работы некоторых участков. Построение АСУТП необходимо было выполнить с применением технологии распределенного сбора данных, выдачи управляющих воздействий и организации рабочих мест операторов на основе панелей визуализации.

Для этого проекта нами была выбрана платформа контроллеров серии ControlLogix, FlexLogix и терминалов оператора Panel View производства фирмы Allen-Bradley. Число сигналов модернизируемой АСУТП составляло порядка 24 тыс., а новой — около 15 тыс. При этом новая АСУТП должна быть масштабируемой, позволяющей в дальнейшем гибко расширяться.

Разработка такого проекта без применения САПР и к тому же в сжатые сроки не представлялась возможной. Надо отметить, что одним из требований заказчика было максимальное сохранение формы частично заменяемой исходной документации, а эта задача — не из простых. Время показало, что мы не ошиблись при выборе САПР и смогли по достоинству оценить гибкость CADdy++ Электротехника.

В начало В начало

Проектирование в CADdy++ Электротехника

Как любая серьезная система автоматизации человеческой деятельности, САПР CADdy++ Электротехника предлагает свою технологию работы (рис. 1), которая может иногда существенно отличаться от принятой на предприятии и освоенной специалистами. При освоении новой системы неизбежны преодоление психологического барьера, отказ от существующих стереотипов, реорганизация работы проектно-конструкторского и других отделов и т.п.

Рис. 1. Технология разработки проектов с использованием CADdy++ Электротехника

Рис. 1. Технология разработки проектов с использованием CADdy++ Электротехника

При внедрении новой САПР у нас возникли некоторые трудности: пришлось заново создавать проектную базу (шаблоны, символы, типы), прорабатывать стиль проектов, разрабатывать организационное взаимодействие при проектировании, а также отлаживать электронный документооборот между отделами проектно-конструкторским, снабжения, производственным.

Со временем стали очевидны удобства для наших заказчиков при условии разработки проектов в CADdy++ Электротехника. В первую очередь это сокращение сроков проектирования, а также обеспечение надлежащего качества проектной документации с меньшими, нежели ранее, усилиями. Важно и то, что система позволяет производить наработку базы проекта уже на начальных этапах. Кроме того, после приобретения CADdy++ Электротехника у нас появилась возможность вести разные стадии основных проектных работ параллельно, что раньше требовало последовательной проработки.

Коррекция проекта, различных его параметров (обозначения, наименования, структурирование, взаимосвязи и т.д.), исправление ошибок производится без проблем, с автоматическим исправлением производных документов. При работе со сложными, масштабными проектами CADdy++ Электротехника незаменима. Таким образом, для разработки проекта требуется меньшее количество проектировщиков, снижается количество ошибок, повышается оперативность в работе. Изменения и дополнения проекта по результатам производства оборудования, монтажа и пусконаладки производятся быстрее.

Интерфейс CADdy++ Электротехника отображает иерархическую структуру проекта, работа над которым начинается с использования шаблона проекта со всеми необходимыми настройками для правил наименования элементов, маркировки цепей и пр. В эту структуру включены принципиальные схемы, чертежи компоновки, монтажные планы, генерируемые перечни, таблицы подключений и другие документы, содержащие информацию из базы данных проекта (рис. 2).

Рис. 2. Работа с базой данных проекта

Рис. 2. Работа с базой данных проекта

Основные достоинства системы CADdy++ Электротехника — ее специализация под задачи электротехники, а также наличие удобных функций создания чертежей с автоматической выдачей рабочей документации. Система включает все необходимые средства проектирования начиная с библиотек символов и баз данных типов аппаратов. К тому же в CADdy++ Электротехника есть обширные базы данных условных графических элементов для разработки электрических принципиальных схем, соответствующих как западным, так и отечественным стандартам. Что касается базы данных изделий (типов аппаратов и контактных групп), то она может быть представлена в отдельном окне, что позволяет быстро выбрать нужное изделие, а также предоставляет удобный механизм создания новых элементов.

Пока мы еще не очень широко внедрили в практику взаимодействие CADdy++ Электротехника с электронными базами данных, предлагаемых поставщиками оборудования, хотя, безусловно, эти возможности системы очень привлекательны.

Вся вводимая или редактируемая информация автоматически включается в нужный раздел, причем автоматически обеспечивается соответствие между графической и текстовой частью проекта.

При внесении изменений в принципиальную схему системаавтоматически в реальном масштабе времени обновляет все документы. Аналогично, внося изменения в базы данных, не нужно думать о переносе этих изменений на схему — это выполняется автоматически. Такая двухсторонняя связь в режиме реального масштаба времени между разными составляющими проекта (принципиальная схема, чертежи компоновки, документация) значительно ускоряет процесс разработки изделия, системы.

После создания любой части принципиальной схемы система автоматически генерирует полный набор соответствующих перечней (рис. 3): элементов, клемм с адресами подключенных к ним аппаратов, проводов, жил кабелей с адресами подключений, программируемых логических контроллеров и т.п.

Рис. 3. Автоматическая генерация перечней по данным принципиальной схемы

Рис. 3. Автоматическая генерация перечней по данным принципиальной схемы

Рис. 4. Пример формирования модульной структуры контроллера

Рис. 4. Пример формирования модульной структуры контроллера

Набор функций для работы с программируемыми логическими контроллерами (ПЛК) обеспечивает выполнение автоматической адресации, контроль подключения каналов ввода-вывода с помощью механизма автоматической генерации перекрестных ссылок, а также их наглядное изображение (рис. 4). Поскольку все ссылки на используемые контакты и на одноименные цепи между различными листами принципиальной схемы генерируются автоматически, навигация по этим ссылкам позволяет легко переключаться между листами (рис. 5). Информация с листов принципиальной схемы о подключении входов-выходов контроллеров автоматически передается в перечень контроллеров (рис. 6).

Рис. 5. Связь между входами-выходами контроллера на листах принципиальной схемы

Рис. 5. Связь между входами-выходами контроллера на листах принципиальной схемы

Рис. 6. Автоматическое формирование перечня контроллеров по схеме их подключения

Рис. 6. Автоматическое формирование перечня контроллеров по схеме их подключения

Модуль компоновки шкафов системы CADdy++ Электротехника позволяет распределять аппараты в шкафу или на панели уже при проектировании принципиальной схемы. Одновременно автоматически генерируются списки элементов, необходимых для компоновки шкафов, а сами элементы отображаются в виде соответствующих конструктивных символов (рис. 7). Проектировщик может выбрать нужную конструкцию шкафа из базы данных, расположить в нем короба и рейки и сразу приступать к компоновке. Данные о конструктивных размерах аппаратов считываются из базы данных, а добавление нового изделия или изменение его типа автоматически регистрируется.

Рис. 7. Создание чертежей общего вида шкафа

Рис. 7. Создание чертежей общего вида шкафа

Система CADdy++ Электротехника обладает таким удобным механизмом, как настраиваемые шаблоны отчетной документации. Достаточно один раз внести в содержание проекта нужные параметры, чтобы затем все типы выходных документов автоматически получались в требуемом виде.

Рис. 8. Пример монтажа шкафа по чертежам компоновки и перечням проекта

Рис. 8. Пример монтажа шкафа по чертежам компоновки и перечням проекта

Кроме того, для заказчиков, осуществляющих последующую эксплуатацию реализованных нами проектов (рис. 8), мы обеспечиваем гарантийное и послегарантийное сопровождение, а по истечении срока службы системы — модернизацию или замену.

Рассматривая вопрос о преимуществах CADdy++ Электротехника в конкуренции с другими САПР, из вышеперечисленных критериев выбора системы можно выделить следующие:

•  система адаптирована к российским стандартам;

•  система отличается простотой и удобством создания принципиальных схем, удобной работой со ссылками;

•  достаточно удобна работа с библиотеками символов и типов;

•  возможность самостоятельного создания требуемых шаблонов документов;

•  доступный открытый формат базы данных;

•  удобный гибкий интерфейс;

•  квалифицированная техническая поддержка;

•  оптимальное соотношение «цена/функциональность».

Для нас важно также и то, что благодаря постоянному контакту со специалистами компании ПОИНТ мы имеем возможность передавать разработчикам системы пожелания по улучшению технологии проектирования в CADdy++ Электротехника. Например, мы передали предложения по улучшению доработке и усовершенствованию функционала CADdy++ Электротехника для работы с такими разделами проекта, как монтажные планы, а также сделали бы более удобной работу с модулем таблиц. Насколько нам известно, указанные разделы в настоящее время дорабатываются и совершенствуются.

В начало В начало

Некоторые планы и перспективы

В большинстве случаев наша компания способна выполнить весь цикл предлагаемых заказчиками работ, поэтому пока у нас нет планов кооперации или интеграции разработок с другими отечественными и зарубежными фирмами. Однако мы имеем практику получения и, соответственно, передачи части работ по некоторым проектам — имеются в виду те темы или разделы проектов, по которым у нас или у наших партнеров опыт работы недостаточен.

Мы также сотрудничаем с рядом высших учебных заведений и даже подбираем будущих сотрудников «ТоксСофт» среди студентов по интересующим нас специальностям еще до окончания обучения. Студентам предлагаются реальные темы дипломных работ, результаты выполнения которых потом используются на автоматизируемых производствах. Мы передаем вузам справочную документацию по продукции известных отечественных и зарубежных фирм, а также (с разрешения заказчика) — собственные разработки в качестве пособий. Кроме того, в рамках нашей компании организуются конференции по обмену опытом, а сотрудники регулярно посещают профильные курсы по повышению квалификации.

В начало В начало

Генрих Шнейдер

Начальник проектно-конструкторского отдела. В 1977 году окончил Красноярский политехнический институт. Стаж работы в основной области деятельности — 11 лет.

Олег Житов

Ведущий инженер по автоматизации, главный инженер проекта АСУТП производства электродов. В 1997 году окончил Сибирскую аэрокосмическую академию. Стаж работы в основной области деятельности — 6 лет.

САПР и графика 3`2006