Методика применения платформы T-FLEX CAD для получения электрических схем и сопутствующей документации

Дмитрий Еремеев, Константин Головкин, Анна Дачева

Задача создания принципиальных электрических схем и получения всей необходимой документации (спецификаций, монтажных схем, таблиц подключений и т.д.) возникает практически у всех инженеров, занимающихся разработкой, монтажом и поддержкой электротехнического оборудования.

Многие специалисты в данной области сталкивались с ситуацией, когда из принципиальной электрической схемы необходимо получить монтажную в кратчайшие сроки. Это несложно, если схема не громоздкая, но что делать, если в ней большое количество элементов? За всем нужно уследить — какой провод куда идет, что с чем соединено. Чаще всего для получения монтажной схемы приходится вносить изменения в принципиальную схему и проходить по тому же циклу изменений. Как правило, больше всего ошибок допускается не на этапе моделирования принципиальной электрической схемы, а на последующем этапе получения рабочей документации на ее основе. Обычно рабочая документация включает в себя следующие документы:

• перечень элементов схемы электрической принципиальной (ПЭ3);
• схема электрическая соединений (Э4);
• схема электрическая подключений (Э5);
• таблицы соединений внутреннего и внешнего монтажа (ТЭ4 и ТЭ6);
• спецификации и ведомости (ведомости покупных изделий и содержания драгоценных металлов).

В компанию «Топ Системы», являющуюся разработчиком системы автоматизированного проектирования T­FLEX CAD, обратился один из заказчиков с задачей проектирования электрических схем и получения необходимых данных на ее основе. Как выяснилось, этому обращению предшествовало тщательное изучение рынка программного обеспечения в области электрики, но среди представленных продуктов подходящего по всем критериям решения заказчик так и не нашел. Основные показатели, объясняющие причины отказа потребителя от представленных на рынке продуктов:

• соотношение цены и функциональных возможностей;
• необходимость обращения к компании­разработчику для создания собственной элементной базы — часто это неприемлемо, если элемент нужен срочно;
• долгий период внесения в программу необходимой  для специалистов функциональности;
• невозможность сбора и обработки данных по элементам, логики их соединения, получения как стандартных, так и специализированных отчетных форм.

Для решения задачи заказчик предоставил специалистам компании «Топ Системы» одну из типовых схем автоматического ввода резерва (АВР 2Ѕ1) для проведения тестов и испытаний.

В первую очередь был выделен перечень типовых элементов (одно­ и трехфазные автоматические выключатели, реле, лампы, клеммы, трансформаторы), а также более сложных специализированных элементов с изменяющимся количеством вводов и выводов в зависимости от модели и производителя (рис. 1).

Рис. 1. Внешний вид схемы

Принципиальная электрическая схема была построена с использованием обширной библиотеки условно­графических обозначений элементов (УГО). Недостающие элементы были созданы на месте при помощи базового функционала T­FLEX CAD. Следует отметить, что параметрические возможности системы позволяют при создании одного элемента сразу получить несколько типовых элементов, схожих с создаваемым. При этом также существует возможность построения диалоговых окон стандартными средствами системы T­FLEX, что значительно упрощает работу проектировщика и служит основой для накопления опыта предприятия при обучении новых сотрудников. Таким образом, на предприятии появляется общая методика работы с пополняемой библиотекой УГО, что является гарантией того, что инженеры будут стремиться использовать только те элементы библиотеки, которые входят в регламентированный перечень элементов, доступных и реально используемых при проектировании объекта.

Собственную библиотеку элементов можно получить, комбинируя элементы существующей библиотеки, применяя как «коробочный» функционал параметризации САПР T­FLEX CAD, так и функционал, представленный в библиотеке T­FLEX CAD API.

Основная работа делится на несколько этапов:

1. Создание элементной базы, позволяющей получать собственные элементы из ранее созданных и самостоятельно вносить изменения в уже существующие элементы.
2. Формирование специализированного программного модуля для решения прикладных задач по электрике, используя параметрические возможности T­FLEX CAD, а  также специализированный механизм программных расширений. 
3. Проведение комплекса испытаний на тестовом примере заказчика.

Рассмотрим каждый этап более подробно.

Первый этап

Сначала создана библиотека типовых элементов. Сформирована специализированная методика по формированию и добавлению элементов, позволяющая инженеру создавать и редактировать элементы библиотеки в привычной для него среде T­FLEX CAD без знания основ программирования.

Каждый элемент библиотеки создается в двух видах, легкодоступных для редактирования и внесения изменений:

1. Первый — УГО для отображения и использования в принципиальной схеме (рис. 2, 3).
2. Второй — для отображения элемента в монтажной схеме (рис. 4).

Кроме того, принимаются специализированные правила по формированию элементов (обозначению узлов и переменных, используемых в элементах библиотеки), позволяющих задать необходимые параметры элементам схемы.

Необходимая элементная база «умных» УГО в рамках решаемой прикладной задачи была получена частичным заимствованием и переработкой имеющейся библиотеки УГО для системы T­FLEX CAD, что в значительной мере сократило время на ее формирование.

Рис. 2. Внешний вид элементов библиотеки УГО для принципиальной схемы Э3

Рис. 3. Диалог элемента «Автоматический выключатель»

Рис. 4. Вид элементов для монтажной схемы Э4

Второй этап

На втором этапе был реализован модуль управления логикой в виде подключаемого модуля­плагина (динамически подключаемой библиотеки), который на основе указанного выше соглашения по обозначению, именованию узлов и переменных автоматически генерирует монтажную схему. Аналогичным образом выстраивается таблица соединений с указанием обозначения соединения, прямого и обратного адресата (рис. 5). Прочие отчетные ведомости и таблицы были получены при помощи встроенного модуля генерации спецификаций и ведомостей. Первоначально разработка модуля проводилась на простых схемах. На данном этапе определялась структура модуля, его возможности и функционал, а также закладывался функционал и возможности для его дальнейшей доработки.

Логика работы модуля следующая: после создания принципиальной схемы модуль проходит по всем ее элементам, происходит распознавание элементов и их соединений. На этапе распознавания отслеживаются соединения элементов, а на основе этих данных заполняются соответствующие переменные элементов принципиальной схемы (обозначения соединяющего провода и адрес соединения). При необходимости в базовый модуль можно внести корректировки по наполнению и задаваемой заказчиком логике работы (например при необходимости введения дополнительных переменных, характерных для конкретного предприятия, или при проведении промежуточных расчетов элементов электрической цепи — подбор элементов по силе тока, мощности и т.д.).

Рис. 5. Таблица соединений и элемент на монтажной схеме с подключением

Третий этап

На последнем этапе проводится тест типовой схемы заказчика. В результате тестирования на выходе была получена спецификация, ассоциативная с принципиальной схемой, а также монтажная схема и таблица соединений проводов (рис. 6). Дополнительно была проверена функциональность, необходимая для внесения изменений в схему.

Рис. 6. Примеры спецификаций и ведомостей

Таким образом, используя базовый функционал системы T­FLEX CAD, ее параметрические особенности и специализированную библиотеку электрических элементов, удалось реализовать схему электрическую принципиальную с автоматическим получением на ее основе монтажной схемы и необходимой документации по ней (спецификации, ведомости, таблицы соединений), ассоциативно связанных с исходной электрической схемой. Данная методика применения системы T­FLEX в комплексе со специализированными библиотеками значительно облегчает труд инженера­проектировщика как при создании схемы, так и при ее корректировке с проведением изменений по всей документации, а ассоциативность послужит гарантом исключения ошибок при подготовке и проведении монтажа конструкции.

Выводы

Система T­FLEX CAD с уникальными параметрическими возможностями позволяет решать прикладные задачи в различных областях промышленности: машиностроении, промышленном и гражданском строительстве, энергетике, судостроении и др. Используя специализированные библиотеки с закладываемой пользователем логикой и возможностью ее редактирования, можно получить автоматическую генерацию чертежей на основе единожды введенных данных, а также ассоциативные спецификации, ведомости, таблицы.

Соотношение цены и функциональных возможностей систем T­FLEX — одно из самых выгодных на рынке при  комплексном подходе.

Возможности большинства систем комплекса T­FLEX позволяют специалистам  предприятия  самостоятельно расширять функциональность, закладывать необходимую логику в работу системы, настраивать ее для обеспечения собственных требований. 

САПР и графика 4`2013