Система ElectriCS 3D предназначена для автоматизированной раскладки кабелей на промышленных и других предприятиях в соответствии с разделами 2.3.1−2.3.6, 2.3.112, 2.3.120, 2.3.123, 2.3.124 «Правил устройства электроустановок» (ПУЭ). Объектом автоматизированного проектирования может быть любое здание, открытая территория или совокупность зданий и территорий.

В кабельном и технологическом помещениях выделяется совокупность кабельных сооружений, образующих кабельную трассу. Такой трассой могут служить кабельные конструкции по одну сторону туннеля или по одну сторону прохода на кабельном этаже, отдельно проходящие короба, плоские переходы, блоки труб, кабельные конструкции, устанавливаемые по строительным конструкциям технологических помещений и сооружений и т.д. На всем протяжении каждая кабельная трасса имеет постоянные размеры элементарных конструкций. Совокупность кабельных трасс в пределах объекта проектирования образует схему кабельных коммуникаций.

Определение пути кабеля в схеме кабельных коммуникаций называется трассировкой кабеля. Определение для каждого кабеля номера конструкции в трассе, на которую следует положить кабель, называют кабельной раскладкой. В соответствии с требованиями ПУЭ кабели делятся на шесть групп раскладки, к каждой из которых относится своя группа конструкций:

  1. Силовые кабели напряжением 6 кВ и выше.
  2. Силовые кабели напряжением 0,4 кВ с сечением жил 25 мм² и более.
  3. Силовые кабели напряжением 0,4 кВ с сечением жил менее 25 мм².
  4. Контрольные кабели и кабели связи напряжением свыше 60 В.
  5. Контрольные кабели и кабели связи напряжением до 60 В.
  6. Кабели, требующие специальных средств защиты.

Раскладываются кабели по трассам на кабельных конструкциях, которые представляют собой консоли, лотки, короба, плоские переходы. Кабельные конструкции делятся на консоли (для прокладки силовых кабелей однослойно) и короба (для прокладки контрольных кабелей и кабелей с особой защитой многослойно или пучками).

Система ElectriCS 3D автоматизирует получение следующих проектных документов в части раскладки кабелей:

  • сводные и заказные спецификации на кабельную продукцию;
  • кабельные журналы;
  • заказные спецификации на трубы и/или металлорукав;
  • экспликации электрооборудования;
  • планы расположения электрооборудования;
  • планы расположения трасс;
  • журналы координатных точек;
  • журналы кабельных потоков.

Исходными данными для автоматизированной раскладки кабелей являются:

  • список потребителей (электрооборудования) с указанием координат;
  • список трасс с указанием координат начала и конца, а также габаритов кабельных конструкций;
  • список объемов (помещений) с указанием координат;
  • список кабелей с указанием проектных позиций со стороны Откуда и со стороны Куда.

Проектировщики-технологи передают проектировщикам-электрикам список оборудования, на котором находятся электропотребители (например, электродвигатели). При использовании технологами системы трехмерного моделирования (например, PLANT-4D) этот список может формироваться автоматически. Второй вариант — ввод списка в среде ElectriCS 3D и выпуск собственных проектных документов (например, списка электроприводов и механизмов). Третий вариант — ввод списка в среде MS Office и передача его в систему ElectriCS 3D. Проектировщики-электрики добавляют в полученный от технологов список электропотребителей свое оборудование (например, в состав насоса добавляется кнопочный пост и/или местный щит для управления им) и получают возможность выпустить документ «Экспликация электрооборудования». При автоматизированной раскладке кабелей этот список является исходным. Кроме того в среде ElectriCS 3D список потребителей можно наложить на строительные чертежи и получить планы расположения электрооборудования в соответствии с ГОСТ 21.614−88. Фрагмент плана расположения электрооборудования представлен на рис. 1.

Рис. 1
Рис. 1

Список трасс также может быть либо импортирован из PLANT-4D, либо введен в среде ElectriCS 3D. В процессе раскладки кабелей характеристики кабельных трасс уточняются. Окончательные результаты раскладки (уточненные габариты трасс) следует экспортировать в PLANT-4D для проверки на предмет коллизий со строительной и технологической частями проекта. Для каждой трассы должен быть указан список трасс, на которые разрешен переход кабеля. Геометрически трассы не обязательно должны пересекаться — в этом случае между двумя реальными трассами в автоматическом режиме строится фиктивная. При пересечении одной трассы другими она разбивается на участки. Вся совокупность реальных и фиктивных трасс образует неориентированный граф, ребрами которого являются участки трасс, а вершинами — точки соединения участков.

Список помещений представляет собой перечень объемов, внутри которых разрешен заход кабеля от потребителя на трассу. В большинстве случаев он соответствует укрупненному списку строительных помещений — но не всегда. Так, например, чтобы вентиляторы, стоящие на крыше распределительного устройства, автоматически подсоединились к соответствующим трассам, верхнюю координату Z верхней отметки распределительного устройства задают выше строительной.

Список кабелей может быть импортирован из САПР систем контроля и управления AutomatiCS и/или введен в среде ElectriCS или MS Office.

Первый этап раскладки — раскладка кабелей по трассам. Она осуществляется автоматически и начинается с поиска для каждого из кабелей кратчайшего пути на схеме кабельных коммуникаций. Для потребителя с каждой стороны кабеля находится ближайшая трасса. Раскладка по трассам осуществляется с учетом взаиморезервирования, при этом резервирующие кабели раскладываются так, чтобы свести к минимуму количество общих участков трасс с теми кабелями, которые они резервируют.

Далее раскладка кабелей по трассам просматривается в аксонометрии. На рис. 2 приведен пример раскладки кабеля по трассам крупного энергоблока: участки трасс изображены синим цветом, фиктивные трассы — зеленым, кабель — красным, потребители — темно-серым, помещения — светло-серым. В первую очередь просматриваются кабели, имеющие наибольший коэффициент ортогональности (отношение реальной длины к ортогональной между двумя концами кабеля). Нормальным считается коэффициент ортогональности в пределах трех, но в реальности около 10% кабелей превышают упомянутую норму. Как правило это резервирующие кабели, а также кабели, концы которых находятся топологически рядом, но в разных помещениях.

Рис. 2
Рис. 2

В случае резервирующих кабелей проектировщик может переложить их без учета взаиморезервирования (взаиморезервирующие кабели на одной трассе в дальнейшем должны быть разложены на разные полки). Пример просмотра двух взаиморезервирующих кабелей приведен на рис. 3 и 4. На рис. 4 видно, что резервирующий кабель оттрассирован таким образом, что не имеет с резервируемым ни одного общего участка, но его длина увеличилась за счет этого на 30 метров.

Рис. 3
Рис. 3
Рис. 4
Рис. 4

Если концы кабеля в разных помещениях расположены близко друг от друга, проектировщик по согласованию со строителями может сделать проход в стене и проложить кабель напрямую.

Результаты первоначальной раскладки кабелей по трассам позволяют определить общий перерасход кабеля по проекту (как разность между общей реальной длиной и общей ортогональной длиной). Этот перерасход является косвенным показателем качества расстановки кабельных конструкций.

При раскладке по трассам для любого из кабелей можно задать индивидуальную трассу, трассы захода на конструкции с любой стороны или запрет прохождения каких-либо трасс. Можно запретить раскладку кабелей какой-либо группы на любую из трасс.

Длина кабеля определяется так: ортогональные расстояния от двух потребителей до точек входа на трассы плюс длина всех участков трасс, по которым проходит кабель, плюс длина под разделку кабеля с каждой стороны. Полученная сумма умножается на коэффициент резервирования, который устанавливает проектировщик. Для разных диапазонов длин кабелей (до 50 м, от 50 до 100 м, от 100 до 300 м и свыше 300 м) можно устанавливать различные коэффициенты.

Когда раскладка по трассам завершена, производится раскладка кабелей по полкам. Этот процесс выполняется автоматически с учетом:

  • взаиморезервирования кабелей;
  • группы и диаметра кабеля;
  • точек захода кабеля на трассу;
  • резерва на кабельных конструкциях;
  • габаритов кабельных конструкций;
  • объединения нескольких групп кабелей на одной полке;
  • запрета перехода с полки на полку на различных участках одной трассы.

Взаиморезервирующие кабели, если у них есть общие участки одной и той же трассы, раскладываются на разные полки.

Результаты раскладки по полкам можно просмотреть как разрез в любом месте любой трассы (рис. 5). Вы можете также увидеть раскладку кабелей по полкам на конкретной трассе (рис. 6). На рис. 5 и 6 красным цветом выделены кабели первой группы, зеленым — второй, бирюзовым — третьей, малиновым — пятой.

Рис. 5
Рис. 5
Рис. 6
Рис. 6

Общее число необходимых полок определяется как сумма полок под все группы кабелей. В результате раскладки кабелей по полкам появляются трассы, реальное число полок у которых больше заданного. Процентная доля таких трасс определяется качеством составления схемы кабельных коммуникаций.

В этом случае возможны следующие варианты:

  • Добавление дополнительных полок конкретной трассы. Например, если есть одна лишняя полка, на которой находится один высоковольтный кабель, то его можно подвесить на скобах и считать это первой полкой.
  • Увеличение размеров кабельных конструкций (например, длины консолей).
  • Уменьшение резерва на кабельных конструкциях.
  • Изменение схемы кабельных коммуникаций (например, добавление дополнительной трассы с входом на кабельный полуэтаж) с последующей перекладкой всех кабелей.
  • Автоматизированная перекладка кабелей. На указанных трассах кабели автоматически перекладываются так, чтобы число полок было равно заданному, а длина кабелей увеличилась минимально. Следует помнить, что применение этого режима оправдано лишь при относительно небольшом количестве переполненных трасс — в противном случае процесс может не сходиться. Более правильным было бы применять критерий минимума не длины кабелей, а их стоимости, но этот критерий требует отслеживать в базе кабелей их цену, что достаточно трудоемко.

Поскольку в последние годы выполняется большой объем проектных работ по реконструкции существующих объектов, в системе ElectriCS 3D реализован режим «докладки» кабелей на уже физически существующие кабельные конструкции. Для любой трассы можно задать число полок под определенную группу кабелей и степень заполнения этих полок. Кабели перекладываются оптимальным образом, их длина увеличивается минимально. Этот же режим можно применять при раскладке кабелей одного и того же объекта, когда некоторые кабельные конструкции первой очереди используются для раскладки кабелей следующих очередей.

По окончании раскладки выдаются необходимые проектные документы, форма которых может настраиваться под требования конкретной организации или даже под отдельный проект. Вариант формы кабельного журнала приведен на рис. 7.

Рис. 7
Рис. 7

Для проектирования зарубежных объектов предусмотрены встроенный переводчик на английский и словарь электротехнических терминов.

Применение системы ElectriCS 3D позволяет:

  • снизить расход кабельной продукции на проект (до 10%);
  • снизить расход защитных труб (металлорукава) на проект (до 5%);
  • повысить производительность труда проектировщиков;
  • повысить качество проекта за счет снижения числа ошибок, неизбежных при неавтоматизированном проектировании, либо полного исключения таких ошибок;
  • сократить сроки проектирования в части кабельного хозяйства.