3 - 2003

Опыт внедрения технологии компоновки электротехнических шкафов с помощью системы T-FLEX CAD

Анатолий Илларионов

Проблемы компоновки

Критерии выбора CAD-системы

Технология компоновки

Проблемы компоновки

Компания «Сенсоры, модули, системы» («СМС», http://www.sms-samara.ru/) более десяти лет работает на рынке систем промышленной автоматизации. По роду своей деятельности специалистам компании приходится решать широкий круг вопросов, связанных с полным циклом проектирования систем промышленной автоматизации — от разработки проекта до сдачи системы «под ключ». В этой статье рассматривается опыт внедрения технологии проектирования для компоновки электротехнических шкафов на базе T-FLEX CAD 3D компании «Топ Системы» (http://www.topsystems.ru/).

Процесс электротехнического проектирования можно разбить на два этапа: на первом создаются принципиальные электрические схемы с соответствующим комплектом документации, а на втором — сборочные чертежи скомпонованных шкафов.

На российском рынке представлено несколько специализированных программ для электротехнического проектирования: CADdy++, EPLAN и др. В некоторых из них предлагаются средства для компоновки изделий.

Процесс компоновки примерно одинаков в разных программах и выглядит следующим образом. Из принципиальной схемы в компоновочный чертеж передается информация о составе электротехнических компонентов, с каждым из которых связано либо его схематичное 2D-изображение вида спереди, либо просто прямоугольник, соответствующий его габаритным размерам. Затем список компонентов дополняется изделиями, не отображаемыми в принципиальной схеме: шкафами, монтажными панелями, монтажными рейками, кабельными каналами. Компоновка сводится к размещению монтажных 2D-фрагментов в прямоугольнике монтажной панели или габаритов шкафа.

Получаемые в результате этого процесса компоновочные чертежи больше похожи на эскизы и могут использоваться для простого монтажа. Во многих случаях по такой технологии вообще невозможно создать чертеж сложного изделия без ошибок, потому что монтаж будет вестись не только на монтажной панели (да еще и с двух сторон), но и по боковым поверхностям каркаса шкафа. При этом крепление оборудования на боковых поверхностях производится в соответствии с расположением перфорированных отверстий каркаса.

Плоского представления монтажа недостаточно для полной картины взаиморасположения компонентов. Например, в результате может оказаться, что после размещения клемм на монтажных рейках будет закрыт доступ отвертки к винтам зажимов проводов или будет слишком маленьким расстояние, необходимое для перегиба провода, входящего в клемму, и т.д.

Следует также отметить, что графические редакторы электротехнических пакетов содержат минимальный набор графических функций, направленных на создание простых схемных элементов, и по удобству и функциональным возможностям значительно уступают CAD-системам общего назначения. Поэтому создание монтажных (компоновочных) чертежей в этих пакетах является трудоемким и утомительным.

Вышеизложенные причины обусловили выделение компоновки в отдельную задачу, решение которой в рамках компании «СМС» было возложено на подразделение САПР.

В начало В начало

Критерии выбора CAD-системы

Проблемы 2D-компоновки решаются с помощью CAD-системы, работающей с 3D-графикой и способной по 3D-модели делать 2D-виды и разрезы.

Рассмотрим проблему создания 3D-модели на примере шкафа. Шкаф имеет вполне определенные размеры и расположение частей. Создать чертеж шкафа с другими размерами — это значит практически начертить его заново. Чертеж каждого шкафа хранится в отдельном файле, причем их может быть несколько. Кроме того, к каждому шкафу нужен набор монтажных профилей и других деталей, размеры которых зависят от размера шкафа. Проблема конкретных размеров касается также монтажных реек и кабельных каналов. Этот вопрос можно разрешить путем создания параметрических моделей.

Весомым аргументом при выборе CAD-системы является цена, причем при небольшой разнице в ценах разрыв между возможностями систем может быть огромным. Например, во многих CAD-системах механизм параметризации, позволяющий решать проблемы изменяющихся геометрических размеров, развит недостаточно или отсутствует совсем, а стоимость таких систем сопоставима со стоимостью систем, имеющих полнофункциональную параметризацию.

Чем больше возможностей у CAD-системы, тем сложнее она в изучении. Поэтому важным критерием при выборе CAD-системы является не только наличие подробной документации, но и возможность обучения и консультаций по приемам и методологии создания 3D-моделей.

Итак, CAD-система должна удовлетворять следующим требованиям:

  • обеспечивать возможность объемного проектирования с автоматическим получением чертежей и спецификаций;
  • иметь механизм параметризации;
  • отличаться оптимальным соотношением «цена/качество»;
  • предоставлять возможность создавать сложные модели и оформлять документацию по отечественным стандартам;
  • сопровождаться качественной технической поддержкой.

С учетом этих требований было принято решение о выборе T-FLEX CAD 3D для проектирования электротехнических шкафов.

В начало В начало

Технология компоновки

Главной целью было не столько создать параметрическую библиотеку, сколько сделать процесс компоновки доступным специалистам с минимальными навыками работы с CAD-системами. Анализ технологии компоновки и сборки шкафов позволил выявить определенные закономерности в этом процессе и создать модели таким образом, чтобы большая часть процессов как на этапе объемного размещения, так и на этапе создания чертежей и спецификаций происходила автоматически. Посредством переменных T-FLEX дает возможность связать все компоненты шкафа (сборки) так, что изменение значения одного компонента сборки приводит к автоматическому изменению связанных с ним компонентов. Например, изменение ширины шкафа автоматически вызывает изменение длины горизонтальных монтажных реек и кабельных каналов на монтажной панели, а также количества крепежных деталей, с помощью которых осуществляется ее крепление к панели.

Компания «СМС», являясь партнером концерна Rittal и компании Siemens A&D, осуществляет поставки продукции этих фирм и использует ее в своих разработках. Именно поэтому в «СМС» были созданы параметрические 3D-модели для распределительных шкафов серии TS8 и РС4000 концерна Rittal, контроллеров Simatic и других устройств компании Siemens, а также клемм и реле фирмы Phoenix Contact.

В терминах T-FLEX 3D-модели, хранящиеся в отдельном файле и предназначенные для интеграции в сборку, называются фрагментами. Фрагменты шкафов создаются на базе таблиц с типоразмерами для каждого вида шкафа и дополнены параметрическими фрагментами комплектующих (ламп, выключателей, монтажных профилей, фильтрующих вентиляторов и др.), которые изменяют свою геометрию в зависимости от типоразмеров шкафа или способа его установки. Конструктору при проектировании достаточно выбрать шкаф из списка и указать высоту цоколя, а система T-FLEX пересчитает и выведет шкаф на экран для компоновки. При этом в проект тут же вносится информация по всем комплектующим шкафа для спецификации. На любом этапе проектирования можно изменить размеры шкафа и набор комплектующих изделий.

Возможности параметризации в полной мере реализованы во фрагментах монтажных реек и кабельных каналов, где также в одном файле хранится весь ряд изделий вместе с крепежными деталями. Конструктор указывает только тип монтажной рейки или кабельного канала. Длина и расположение крепежных деталей могут вводиться вручную или вычисляться автоматически через переменные, в зависимости от того, где ведется монтаж — на монтажной панели или на боковых плоскостях. Каждая монтажная рейка с установленными на ней компонентами оформляется отдельным сборочным чертежом, включающим спецификацию на компоненты. Крепежные детали автоматически появятся на сборочном чертеже шкафа или на монтажной панели и в спецификации, куда войдет данная монтажная рейка в качестве сборочной единицы. Фрагменты кабельных каналов при установке, например, на монтажную панель отображаются без крышки, чтобы показать места крепления. Однако в сборке шкафа, где разместится фрагмент монтажной панели, кабельные каналы автоматически отображаются с крышками. Расстановка крепежных деталей у кабельного канала реализована так же, как и у монтажных реек.

Особенностью монтажа электротехнических компонентов на монтажные рейки и специальные профили является то, что после размещения одного компонента становится известно место установки следующего. Поэтому точки привязки для расположения каждого последующего компонента находятся во фрагменте устанавливаемого компонента. Следует учитывать, что конструктивно компоненты могут выглядеть одинаково, но функционально они различаются. При создании фрагментов контроллеров, клемм, реле для каждого фрагмента была создана таблица с полным перечнем наименований для данного типа конструктивного исполнения. Таким образом, при вставке в сборку внешне одинаковые компоненты имеют разные позиционные номера на чертеже и наименования в спецификации. Кроме того, если, например, в клеммном ряду должны устанавливаться клеммы одного типа, то достаточно при установке на монтажную рейку указать их количество в переменной, создаваемой автоматически для каждого типа клемм. Если в процессе работы над проектом количество клемм данного типа станет другим, то нужно лишь изменить значение переменной, отвечающей за этот тип клемм, причем не важно, в каком месте клеммного ряда находились клеммы данного типа. Все вышесказанное относится к модулям контроллеров и реле.

Фрагменты всех спроектированных изделий размещаются в отдельной библиотеке T-FLEX. Для работы с ней пользователю достаточно изучить в Т-FLEX CAD 3D работу c 3D-фрагментами, узлами и системами координат, 2D-линиями построений и построением 2D-проекций по 3D-модели. Как показала практика, пользователь может приступить к самостоятельной работе уже на следующий день после ознакомления с методикой компоновки и особенностями построения 3D-фрагментов.

Построение сложных 3D-моделей, таких как скомпонованный шкаф, требует значительных ресурсов компьютера — это касается не только процессора, но и графической карты и памяти.

Содержимое библиотеки постоянно пополняется и совершенствуется. В дальнейшем планируется установить связи с электротехническими программами для получения информации об обозначениях компонуемых аппаратов и отображении ее на чертеже и в перечне элементов.

«САПР и графика» 3'2003