3 - 2003

Разработка проектов АСУТП на основе CADdy++Электротехника в ООО «ТРЭИ ГМБХ»

Сергей Рогов, Сергей Сизенев, Виталий Кочергин

Выбор САПР

Реальное проектирование

Документация в онлайновом режиме

Наши перспективы

Президент германской фирмы TREI GmbH господин Эдмунд Декк, инженер по образованию, родился в России в 1948 году, а в 1980-м переехал в Германию. В 1990 году он основал фирму TREI GmbH, которая с 1994 года самостоятельно разрабатывает программируемые логические контроллеры (ПЛК), предназначенные для управления технологическими процессами на промышленных предприятиях с нормальными и пожаро/взрывоопасными производствами. А в октябре 1995 года в Пензе было открыто дочернее предприятие фирмы TREI GmbH — ООО «ТРЭИ ГМБХ».

Сейчас в «ТРЭИ ГМБХ» разрабатывается и производится гордость фирмы — контроллеры серии TREI-5B. Это компактное многофункциональное устройство автоматического контроля и управления (сертификат Госстандарта № 1742). Контроллер разработан с учетом требований повышенной надежности и особенностей эксплуатации оборудования на предприятиях России и стран СНГ.

Промышленная автоматизация является одним из необходимых условий эффективности производства в самых разных отраслях. Поэтому «ТРЭИ ГМБХ» специализируется на производстве и поставке высококачественных промышленных контроллеров, при сборке которых используются конструктивы, печатные платы и электронные компоненты ведущих мировых фирм. Монтажные и сборочные операции построены на современной западной технологии с использованием новейшего оборудования и материалов.

Фирма обеспечивает полное трехуровневое тестирование контроллера (блок/плата/модуль). Каждый контроллер проходит 96-часовой технологический прогон в режиме круглосуточного циклового динамического тестирования всех каналов ввода-вывода, причем в течение 72 часов прогон идет при максимальной рабочей температуре 50 °С. Все операции тестирования автоматизированы и выполняются на специальных проверочных стендах.

На основе использования контроллеров серии TREI-5B ведется много проектных работ, причем перечень предлагаемых проектов варьируется от простого применения промышленных анализаторов до комплексного внедрения АСУТП узлов учета нефти и газового конденсата на предприятиях нефтяной и газовой промышленности, турбоагрегатов ТЭЦ, установок гидроочистки топлив и т.д. Контроллер имеет необходимый набор программного обеспечения для совместимости со многими ведущими HMI/SCADA- и CASE-продуктами, такими как ISaGRAF, iFIX, КРУГ-2000TM, Trace Mode. Это решает многие проблемы при проектировании новых, а также при модернизации и расширении уже имеющихся у заказчика АСУТП.

Выбор САПР

В 1995 году наша группа инженеров выезжала в Германию, где выполнялась адаптация контроллера под российские условия, и с этого же года он производится в России. Параллельно осуществлялся перевод всей документации, а также адаптация схемных и других технических решений к нашим технологиям. Первоначально вся техническая документация, включая разводку печатных плат, была выполнена в «классической» системе CADdy.

Начиная с 1999 года мы начали разрабатывать большие системные проекты. При этом потребовалось создавать в рамках одного программного пакета как электрические схемы и чертежи компоновки, так и все необходимые трассировочные таблицы, схемы соединений и прочую документацию. Одновременно нужно было в рамках САПР иметь возможность импорта/экспорта для верхнего уровня SCADA-системы.

Вот почему, выбирая два года назад САПР для электротехнического проектирования, мы протестировали несколько систем, обладающих развитыми графическими возможностями (в том числе ElectriCS 4.0, ELCAD 7.0). Оказалось, что CADdy++Электротехника обладает большими преимуществами при настройке существующих и разработке новых шаблонов документации. Кроме того, в то время только эта система позволяла полноценно работать с ПЛК, обеспечивая необходимую иерархическую вложенность элементов. И наконец, система полностью локализована в России и СНГ компанией «ПОИНТ», обеспечивающей ее техническую поддержку.

Наши собственные наработки по базам данных типов аппаратов связаны, в частности, с использованием элементной базы фирм Phoenix Contact и Moeller. В базу данных внесены все параметры, необходимые для выдачи проектной документации. Например, используемые нами контроллеры TREI детально описаны с учетом того, что их каналы являются многовыводными. Кроме того, мы имеем собственную библиотеку стандартных решений и используем их в новых проектах, существенно сокращая сроки разработки.

Все последние проекты мы разрабатываем от начала и до конца в CADdy++Электротехника — от компоновки каркаса контроллера до формирования бирок на провода и кабели. В результате реализована полностью безбумажная технология проектирования, а в сборочный цех выдается полный комплект необходимой документации.

Поскольку для фирмы TREI GmbH характерна децентрализованная структура (в частности, есть группы проектировщиков в Москве, Новокузнецке, Казахстане, Украине), участкам, отвечающим за пусконаладочные работы, внедрение и инжиниринг, очень удобно обмениваться файлами CADdy++Электротехника по электронной почте, что упрощает корректировку и обновление проектных решений.

Заказчикам, не имеющим собственного пакета САПР, мы вначале передавали чертежи на бумаге и в формате Adobe Acrobat. Со временем некоторые из них поняли преимущество работы с чертежами в CADdy++Электротехника для дальнейшего развития своих проектов и также обратились в «ПОИНТ» по поводу приобретения системы.

В начало В начало

Реальное проектирование

Прежде всего, CADdy++Электротехника включает развитые функции для работы с базами данных аппаратов и контактных групп, импорт библиотек символов в форматах «классической» системы CADdy и DXF/DWG, а также данных в формате MS Excel и ECAD. Кроме того, для нас существенно наличие в системе автоматического формирования таблиц (соединений, жил кабелей, подключений), перечней, спецификаций и других выходных документов.

В отдельном окне CADdy++Электротехника представлена иерархическая структура проекта, включающая листы принципиальных схем, чертежи компоновки, монтажные планы, автоматически генерируемые перечни, таблицы подключений и другие документы. Весь проект (графика, документы, базы данных) хранится в одном файле, а шаблон проекта включает полный набор настроек для правил наименования элементов, маркировки цепей и т.д.

Поставка CADdy++Электротехника включает все необходимое для проектирования, начиная с обширных библиотек символов и баз данных электрических аппаратов (рис. 1). При этом система автоматически генерирует ссылки на используемые контакты (катушек, автоматов и пр.), а также ссылки на одноименные цепи между различными листами принципиальной схемы. Возможность навигации по этим ссылкам позволяет быстро переключаться между листами (рис. 2).

Важное преимущество системы CADdy++ Электротехника — в удачном механизме «отлова» ошибок проектирования. Например, если на принципиальной схеме изображена «физическая» помодульная реализация используемого ПЛК, то с этой страницы можно, не обращаясь к содержанию проекта, непосредственно по ссылкам выйти на соответствующие страницы, относящиеся ко всем модулям контроллера. Иными словами, развитой механизм ссылок удобен для нас не только при выдаче документов, где все это отображается, но и при проверке возможных ошибок проектирования контроллера еще на этапе создания принципиальных схем.

CADdy++Электротехника всегда обеспечивает однозначное соответствие между графической и «текстовой» частью проекта. В частности, при внесении изменений в принципиальную схему система в процессе работы автоматически обновляет все документы в реальном времени. Здесь самое существенное — в легкости переключений между принципиальной схемой и перечнями, которые более удобны для отслеживания ошибок. А исправления, внесенные в перечни, немедленно отображаются на принципиальной схеме. Поэтому одним из возможных способов модификации базы данных проекта является использование редактора перечня аппаратов (рис. 3), аналогичного другим встроенным в систему редакторам перечней — проводов, кабелей, клемм и пр. Такая двусторонняя связь в режиме реального времени резко ускоряет процесс разработки изделия.

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, происходит перенумерация проводов (рис. 4), позиционных обозначений и др.

Библиотека аппаратов представлена в отдельном окне в виде иерархической структуры, что позволяет быстро выбрать необходимый аппарат, а если библиотека, содержащая нужный образ аппарата, неизвестна, то используется специальный механизм просмотра содержания дерева. 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 (рис. 5).

Отображение адресации выводов аппаратов, автоматическая перенумерация клемм и автоматическое отслеживание перемычек в таблице подключений — эти и другие возможности CADdy++Электротехника существенно

ускоряют создание проекта (рис. 6).

В начало В начало

Документация в онлайновом режиме

После формирования любой части принципиальной схемы CADdy++Электротехника создает полный набор соответствующих перечней: элементов, клемм (с адресами подключенных к ним аппаратов), проводов, жил кабелей (с адресами подключений), программируемых логических контроллеров и пр. Одновременно генерируются содержание проекта, таблица контактов, таблица сигналов ввода-вывода контроллеров и кабельный журнал.

В состав комплекта проектной документации, генерируемой в CADdy++ Электротехника, входят схемы и таблицы подключений, содержащие всю требуемую информацию по клеммным колодкам, перемычкам, кабелям и адресам внешних подключаемых устройств. Система обладает таким удобным механизмом, как настраиваемые шаблоны отчетной документации. Один раз в содержание проекта вносятся нужные параметры, а затем все типы выходных документов автоматически получаются в требуемом виде. Кроме того, в CADdy++Электротехника можно легко получать разнообразную технологическую документацию, необходимую для этапа сборки изделий. Так, помимо стандартной таблицы жил кабелей мы получаем соответствующие бирки на жилы кабелей. Аналогичным образом автоматически создается рабочая документация по проводам — вплоть до технологических наклеек (рис. 7).

Подчеркнем, что наша основная выходная документация — это таблицы и схемы соединений (включая графические), а также другие удобные для монтажников таблицы и перечни. Всего этого оказывается достаточно для работы сборочных участков, и нам не приходится создавать монтажные схемы.

На рынке САПР нетрудно найти системы, которые позволяют хорошо рисовать схемы, но требуют для создания документации переходить в другое программное обеспечение. В отличие от этого, CADdy++Электротехника позволяет выполнить проект от начала до конца в рамках одной системы. При этом она способна выпускать спецификации, ведомости покупных и другие документы по собственным шаблонам либо использовать шаблоны, разработанные с помощью известной программы Crystal Reports (рис. 8).

Что касается компоновки изделий, то при необходимости мы формируем ее, например, в офисном пакете Visio. Он используется, в частности, потому, что при создании чертежа компоновки в CADdy++Электротехника не удается эмулировать трехмерное расположение объектов (например, показать, что один объект расположен на рейке над другим).

Последняя версия CADdy++Электротехника 3.82 включает еще более развитой набор функций для работы с базой кабелей, чем имеющаяся у нас версия 3.8. Теперь для формирования нужных нам спецификаций в базе не требуется вручную вводить сечения и цвета отдельных жил кабелей.

Разумеется, не существует САПР, идеально подходящей для каждого проектировщика, поскольку специфика проектируемых изделий в разных проектных отделах может существенно различаться. Система CADdy++Электротехника также продолжает совершенствоваться ее создателями.

Например, она пока не может обрабатывать многоуровневые клеммники, а описывает каждый уровень как отдельную клемму, что приводит к необходимости редактировать сгенерированные спецификации. Мы передали наши пожелания разработчикам и ожидаем расширения этих возможностей системы.

В начало В начало

Наши перспективы

ООО «ТРЭИ ГМБХ» разрабатывает не только проекты АСУТП, но и сами технологические установки, включая обвязку трубопроводов, линейные узлы, блоки фильтров, блоки проверки качества нефти и пр. При этом решаются сложные задачи, связанные с условиями размещения технологической части АСУ.

Только что завершенный интересный проект касается измерения содержания диоксида серы и кислорода в дымовых газах, выбрасываемых в атмосферу после установки по производству сопутствующей серы на Астраханском газоконденсатном месторождении (для оптимизации технологического процесса и экологического контроля анализ с помощью спектрофотометра осуществляется одновременно). Оригинальная конструкция пробоотборника работает при 150 °С, обеспечивая надежную работу газоанализатора, поскольку при меньшей температуре сера конденсируется из дымовых газов, образуя серобетон и забивая датчик и транспортные трубки. Недавно нами также поставлены две крупные системы для гидрометаллургического производства на Павлодарском алюминиевом заводе.

Из проектов, проходящих сейчас стадию пусконаладки, можно отметить АСУ двух узлов учета нефти для ТНК-Нижневартовск, где завершается строительная часть, а монтаж и испытания электронного оборудования выполняются на нашем полигоне в Пензе (рис. 9). Среди текущих крупных проектов нужно упомянуть выигранный нами в феврале нынешнего года тендер на автоматизацию теплоцентралей города Новокузнецка Кемеровской области. Это — полный мониторинг городских теплосетей «Кузбассэнерго»: 40 теплопунктов, узлы коммерческого учета тепла, дистанционное управление насосами, задвижками, аккумулирующими емкостями и т.д.

В заключение отметим, что сегодня для нашего сектора российского рынка характерна серьезная конкуренция. В каждом объявляемом тендере по новому объекту участвуют минимум три-четыре российские и иностранные фирмы, а бывает и до двадцати. К сожалению, за последние два года в реконструкцию российской энергетической отрасли вкладывается очень мало средств.

Если рост промышленного производства будет составлять порядка 7-8% в год, то работы хватит всем — и нам, и нашим конкурентам, но при более медленных темпах конкурентная борьба неизбежно обострится. В этих условиях мы придаем особое значение технологической вооруженности «ТРЭИ ГМБХ» на всех этапах разработки и реализации заказов — от проектных работ до поставки готовых АСУ. Можно надеяться, что CADdy++Электротехника и дальше будет обеспечивать нам те преимущества, которые обусловили успешную деятельность фирмы в последние годы.

«САПР и графика» 3'2003