11 - 2002

Разработка электротехнического проекта в системе E3.CADdy

Вячеслав Ефименко

Российские перспективы E3.CADdy

Принципы ведения проекта

Создание общей схемы соединений

Принципиальная схема и генерация документов

Связь с другими системами проектирования

Увеличение экономической активности отечественных предприятий, выпускающих наукоемкую продукцию, привело к росту спроса на мощные САПР для электротехнической, электронной, машиностроительной отраслей промышленности. В журнале «САПР и графика» уже публиковались статьи, посвященные появлению на российском рынке САПР русифицированной версии CADdy++ Электротехника.
Предлагаемый материал открывает серию статей, представляющих один из новейших программных продуктов для разработки электротехнических проектов — интегрированную систему E3.CADdy, локализацию которой осуществляет генеральный дистрибьютор системы CADdy в России — компания «ПОИНТ». Здесь рассматривается одно из наиболее интересных прикладных направлений разработки проектов в E3.CADdy.

Система E3.CADdy (по-русски читается как «е-куб») разработана для Windows-платформ. Эта интегрированная САПР на сегодняшний день включает пять прикладных модулей, построенных на едином программном ядре. В их числе:

  • E3.CADdy—Кабель (разводка проводных и кабельных соединений электрических и электронных изделий);
  • E3.CADdy—Схема (средства разработки электротехнического проекта — принципиальные схемы, схемы подключений и др.);
  • E3.CADdy—Компоновка (проектирование монтажных панелей и шкафов с выполнением внутренней разводки);
  • E3.CADdy—Электроника/Принципиальные схемы (разработка электронных схем и подготовка проектной документации);
  • E3.CADdy—Печатные платы (разводка печатных плат и подготовка проектной документации).

Кроме того, в систему включен и бесплатно распространяемый модуль E3.CADdy—Просмотр , предназначенный для просмотра документов и схем.

К областям применения системы относятся автомобильная промышленность, судо- и авиастроение, машиностроение, электронная промышленность и телекоммуникации, производство аппаратных средств и многое другое.

Российские перспективы E3.CADdy

Система E3.CADdy была выбрана нами для локализации и распространения в России из-за ее принципиально новых возможностей по сравнению с любой другой САПР, предлагаемой на рынке программ для электротехнического проектирования.

Ниже мы проиллюстрируем эти возможности на примере модуля E3.CADdy—Кабель, играющего более «глобальную» роль, чем другие модули системы E3.CADdy. Если приложения E3.CADdy—ЭлектроникаE3.CADdy—Печатные платы решают задачи по разработке принципиальных схем и разводке печатных плат («схема — плата»), а модули E3.CADdy—СхемаE3.CADdy—Компоновкаспользуются при разработке схем и шкафов для электротехнического направления, то E3.CADdy—Кабель представляет как бы «верхний уровень» разработки электротехнических и электронных изделий. Это, например, уровень кабельных соединений между отдельными компонентами сложного аппаратно-программного комплекса. Модуль E3.CADdy—Кабель синтезирует решение задач системотехники, электротехники и электроники и является в этом смысле уникальным представителем на рынке САПР, где в последнее время отмечается устойчиво растущий спрос на подобные программные продукты.

Сегодня фактически любое предприятие, выпускающее электронно-электротехнические комплексы для управления сложными системами, является потенциальным потребителем такой системы. До появления E3.CADdy—Кабель этот спрос оставался неудовлетворенным, так как разработчики САПР просто не предлагали аналогичных программ. Для решения подобных задач, как правило, приспосабливали тот или иной редактор принципиальных схем или использовали обычный графический редактор. Ни о какой автоматизации проекта речь, разумеется, не шла. Описываемый нами модуль E3.CADdy—Кабель — своего рода первая ласточка. При этом остальные приложения системы E3.CADdy решают более конкретные задачи проектирования — печатных плат, шкафов и т.д.

Отметим, что функциональным возможностям модуля E3.CADdy—Компоновкабудет посвящена одна из следующих публикаций. Этот модуль обладает уникальными средствами автотрассировки проводов внутри шкафа, обеспечивая автоматический расчет длин проводов. При этом минимизируется длина каждого провода, указывается степень заполнения коробов в соответствии с заданными правилами, автоматически отслеживается возможность или недопустимость использования выбранного сечения провода для подключения к тому или иному аппарату, клемме и многое другое.

В начало В начало

Принципы ведения проекта

Разработка проекта в E3.CADdy—Кабель на практике разделяется на две связанные задачи. Первая — это проектирование структурно-функциональных связей в разрабатываемом изделии. При этом создается общая схема соединений, отражающая глобальные связи различных компонентов объекта с помощью соответствующих кабелей, разъемов и т.п. Создавая схему соединений, проектировщик не должен вдаваться в подробности, касающиеся, например, отдельных выводов каждого разъема. Каждая из подсистем, отображаемых на общей схеме соединений в качестве отдельного объекта, в свою очередь, может иметь аналогичную схему соединений, причем степень вложенности подсистем в E3.CADdy не ограничена. Вторая задача — получение полного комплекта проектной документации, начиная с чертежей принципиальной схемы и заканчивая перечнями, спецификациями, наглядными иллюстрациями и т.д.

В качестве примера можно привести типовую иерархию проектов, принятую в отечественных КБ. Пусть, например, печатные платы устанавливаются в приборы, приборы — в блоки, блоки комплектуются в стойки и т.д. К ним подключаются различные мониторы, антенны, приводы и т.п. При этом все они между собой соединяются жгутами и кабелями. Вопросы автоматизации проектирования соответствующей иерархической схемы решены в E3.CADdy—Кабель на всех уровнях — от печатной платы до сложного комплекса, что особенно удобно, если различные его части разрабатываются разными группами проектировщиков или даже разными организациями.

К чему это приводит на практике? Изменения, вносимые в каждую подсистему (на любом уровне вложенности), автоматически отображаются как «вверх» (в подсистемах более высоких уровней), так и «вниз». Как известно, процесс разработки проекта всегда имеет итерационный характер, когда вносимые корректировки последовательно приближают проект к некоторому окончательному варианту. При этом, если один из разработчиков вносит поправки в свою часть проекта, соответствующие изменения в других частях должны немедленно отслеживаться. Такое естественное требование к любой САПР на сегодняшний день реализовано только в рамках E3.CADdy.

В начало В начало

Создание общей схемы соединений

Обычно на первом этапе разработки проекта изделия специалисты обсуждают логическую схему изделия, а также структуру входящих в него блоков, характер сигналов и многое другое, в результате чего в E3.CADdy создается общая схема соединений всего проектируемого комплекса. Эта схема состоит из блоков, внешних устройств, жгутов и кабелей. Приведем определения некоторых используемых терминов.

Блоки — это некие функциональные устройства, каждому из которых в проекте ставится в соответствие условное обозначение, функциональное назначение и произвольный набор атрибутов. Каждый блок можно представить в виде нескольких блоков, располагающихся, например, на разных листах проекта (для отображения отдельных функций соответствующего устройства на разных листах или для наглядности схемы). Ссылки блоков друг на друга формируются автоматически, и E3.CADdy обеспечивает навигацию по этим ссылкам.

Блоки связываются между собой жгутами и кабелями с помощью соединителей (разъемы, клеммные колодки и т.д.). Жгут — это совокупность проводов, жгутов и кабелей, количество которых заранее неизвестно. Провода в жгуте могут иметь разную марку и сечение. Кабели — это стандартизованный набор проводов, каждый из которых, как правило, имеет одно и то же сечение. Провода в кабеле различаются цветом. Соединители состоят из двух частей — блочной и кабельной. Блочная часть является принадлежностью блока, а кабельная подключается к жгутам и кабелям.

При создании схемы символы соединителей блока располагаются на границе блока и могут затем перемещаться вдоль нее. При подключении жгута к блоку E3.CADdy автоматически включает в жгут/кабель ответную («кабельную») часть разъема. При этом полная информация о разъеме автоматически включается в проект. Пример общей схемы соединений приведен на рис. 1.

Особо следует отметить способы представления разъемов в E3.CADdy. Каждый из них на схеме может изображаться в общем виде, в виде группы контактов и в виде совокупности всех контактов. В первом случае разъем изображается на схеме одним графическим символом с подключенным к нему жгутом. При этом не требуется подключение контактов блочной части разъема к жилам жгута, а также задание имен сигналов (цепей), так как это будет выполняться на других листах проекта.

Во втором случае на схеме также изображается один графический символ разъема для каждой группы контактов. Проектировщик лишь выбирает номера контактов, которые он включает в ту или иную группу. При этом система, разумеется, контролирует невозможность включения одного и того же контакта в разные группы. Такой способ представления разъемов очень эффективен, когда блок, в который входит указанный разъем, разнесен на несколько листов проекта. Так же, как и в первом случае, подключение жил жгута к блочной части контактов разъема на этом этапе проектирования не выполняется.

И наконец, в третьем случае (рис. 2) каждый контакт разъема — это один символ с конкретным номером, и к нему подключается вполне определенная жила жгута или кабеля. Иными словами, выбирая нужную степень детализации, проектировщик показывает тот или иной способ изображения одного и того же разъема. Между его разными представлениями в системе поддерживается взаимно однозначное соответствие. Так, любые изменения на одном из видов немедленно отображаются на всех листах проекта.

На рис. 3 приведена схема соединений, в которой разъемы представлены в виде совокупности контактов. По существу, это та же общая схема, что и на рис. 1, с той лишь разницей, что теперь проектировщик имеет возможность устанавливать связи между блоками путем подключения кабельной и блочной частей разъемов к жгутам и блокам соответственно. В этом случае имеется возможность поименовать эти связи (то есть задать имя цепи, название сигнала и ввести прочие характеристики и атрибуты), причем система автоматически определяет адреса подключений, отображает их в дереве проекта для каждого контакта и включает указанные цепи в таблицу соединений.

При необходимости разработчик с легкостью выделяет на отдельный лист проекта любой жгут или кабель (рис. 4) или любую совокупность жгутов: система выполняет такие операции автоматически. При этом сам жгут или кабель в проекте может быть расположен на разных листах схемы, так что данный вид чертежа — удобное представление проектной информации.

На рис. 5 показаны некоторые возможные представления разъемов. Видно, в частности, что вилка —XP6, состоящая из одного вывода, отображается в структуре проекта детально со всеми своими атрибутами. Имея общую и принципиальную схему, разработчик может автоматически получить иллюстративную часть документации (например, инструкцию по сборке устройства).

При выполнении какой-то части разработки субподрядной организацией E3.CADdy—Кабель позволяет на любом уровне импортировать выполненную этой организацией часть проекта (блок, стойка и т.д.), оценить соответствие предшествующих данных новым и в случае необходимости — учесть их.

В начало В начало

Принципиальная схема и генерация документов

При проектировании схемы в E3.CADdy используются два различных понятия: электрическая цепь и провод. В распространенных электротехнических системах проектирования эти понятия зачастую отождествляются: одно и то же называется цепью в случае принципиальной схемы и проводом на чертеже компоновки. В E3.CADdy—Кабель цепь — это логическая связь между контактами элементов схемы (которая имеет имя и набор атрибутов, а также атрибуты передаваемого сигнала), а провод — это физический провод (марка, сечение, цвет и т.д.), идущий от одного вывода элемента схемы к другому. Такое разделение чрезвычайно удобно. Оно позволяет выводить из проекта на чертеж и в конструкторскую документацию те данные, которые ей присущи, то есть формировать практически любую документацию.

Инструментальные средства для создания и редактирования схем в E3.CADdy—Кабель, на наш взгляд, максимально полны. Подобный набор функциональности редко где встретишь. Выделим лишь некоторые из них. Во-первых, для поиска нужного изделия в базе данных пользователь может воспользоваться механизмом контекстного поиска одновременно по нескольким полям. Во-вторых, отметим обширный набор функций автоматического построения линий связи между символами. В-третьих, подчеркнем уникальные функции по редактированию схемы. Например, при перемещении отдельного символа или даже фрагмента схемы линии связи с остальной частью чертежа динамически удлиняются или укорачиваются, но не в виде «резиновых нитей» (как это обычно происходит в большинстве редакторов схем), а одновременно по вертикали и горизонтали. После этого редактировать схему практически не приходится. В-четвертых, при изменении номера провода в жгуте изменяется также его номер на другом конце жгута. В-пятых, при обмене контактов разъема у блока автоматически изменяется кабельная часть этого разъема. Также изменяется адрес на другом конце жгута.

Это далеко не все замечательные функции, имеющиеся в совокупности только в E3.CADdy—Кабель.

Проиллюстрируем последнее утверждение (рис. 6). На этой схеме вывод 4 блока 100-1 соединяется с 4-м выводом блока 101-3, образуя цепь A1. По команде проектировщика система автоматически уложит соответствующий ей физический провод в указанный разработчиком жгут. Если пользователь E3.CADdy—Кабель после укладки цепей в жгуты захочет узнать, откуда и куда идет тот или иной провод или цепь, достаточно будет подвести курсор к нужному выводу, чтобы система автоматически «подсветила» жгут вдоль всего пути вплоть до второй точки подключения провода или цепи.

На рис. 7 приведен фрагмент принципиальной схемы, которая создается по ранее полученной схеме соединений. Видно, что E3.CADdy—Кабель позволяет изображать электрическую схему с указанием графической информации о витых парах, экранировании проводов и т.п., причем вся эта информация автоматически попадает в конструкторскую документацию. Эта возможность представляется весьма актуальной, и мы не знаем других систем, которые бы ее обеспечивали. Таким образом, благодаря рассмотренным функциональным возможностям, механизм создания схемы в E3.CADdy является простым и удобным.

По принципиальной схеме автоматически получаются необходимые перечни элементов, таблица соединений, таблица кабелей и отдельно таблица жгутов, которая содержит список проводов этого жгута.

Локализация системы для российского рынка, выполненная компанией «ПОИНТ», заключалась не только в дополнении баз данных отечественными приборами, аппаратами, кабелями и другими элементами схемы, но и в разработке технологии ведения баз данных и в подготовке шаблонов документации согласно российским стандартам. На сегодня стандартный комплект документации по проекту полностью соответствует ЕСКД. В частности, необходимые таблицы, спецификации, перечни могут быть выведены как в таблицу MS Excel или MS Word, так и в виде готового для печати листа чертежа E3.CADdy с необходимой форматкой (рис. 8).

При этом важно, что встроенные в E3.CADdy средства Visual Basic (вместе с соответствующими библиотеками) позволяют пользователям системы создавать собственные средства выдачи любых необходимых документов. Достаточно запрограммировать дополнительную функцию, чтобы система автоматически генерировала новые типы документации, принятые на конкретном предприятии.

В начало В начало

Связь с другими системами проектирования

После получения в E3.CADdy—Кабель принципиальной схемы жгутов, связывающих некоторые функциональные блоки проектируемого изделия, требуется физически реализовать эту схему на объекте (например, разложить все жгуты в объеме конкретного военного корабля или самолета). Для этого в системе E3.CADdy имеется двусторонний интерфейс с такими системами раскладки кабелей, как EMbassy от фирмы Linius, приложение EMbassy для SolidWorks, а также с аналогичными системами от Unigraphics, CATIA 3D от Dassault/IBM, Pro/Engineer.

Например, при размещении на чертеже модели SolidWorks объекта, созданного средствами E3.CADdy, все кабели и жгуты, связанные в системе CADdy с указанным объектом, не будут утеряны, а автоматически перенесутся туда в виде «резиновых нитей» (рис. 9). Далее пользователь может без проблем работать с этим объектом в своей САПР. Если пользователь любой из вышеназванных САПР внесет в импортированный объект какие-либо коррективы, то измененный объект аналогичным образом будет перенесен обратно в E3.CADdy.

В заключение сообщим всем заинтересованным читателям, что тестовую версию E3.CADdy можно свободно получить, связавшись со специалистами компании «ПОИНТ».

«САПР и графика» 11'2002