Вернуться к версии для экрана CADmaster » Выпуски » CADmaster #3(38) 2007

Проектирование АСУТП в среде AutomatiCS ADT и SchematiCS. Применение в реальном проекте

Введение

Пилотные проекты – необходимое звено подготовки системы к промышленной эксплуатации. В качестве пилотного выбирается небольшой проект, типичный для предприятия-заказчика и при этом требующий участия практически всех его подразделений.

Конечно, такому проекту предшествует обследование предприятия-заказчика, выбор программного обеспечения, обучение, но реальное проектирование в новых условиях всегда порождает множество проблем. И от того, насколько успешно эти проблемы решаются, зависит будущее отношение сотрудников предприятия к новой для них среде проектирования. Вторая цель пилотного проекта – настройка и адаптация программного обеспечения к особенностям конкретной организации. Наш опыт работы с различными программными средствами показывает, что систем, которые заведомо перекрывали бы потребности проектировщиков всех специальностей, просто не существует в природе. По ходу выполнения пилотного проекта в состав базовых программ добавляются новые функции, настраиваются и пополняются базы данных, разрабатываются и уточняются формы выходной документации.

Для выполнения всех видов работ, связанных с внедрением систем автоматизации, в составе компании CSoft создано специализированное подразделение CSoft Engineering. Специалисты подразделения, владеющие технологиями работы как в двумерных, так и в «тяжелых» трехмерных системах, реализовывали пилотные проекты на предприятиях различного профиля, среди которых:

• ОАО «ВНИПИгаздобыча»;
• ОАО «Инженерный центр энергетики Урала – Дирекция по проектированию объектов генерации» (институты УРАЛВНИПИЭНЕРГОПРОМ и УралТЭП);
• ОАО ПЭИК «Волгаэнергопроект-Самара», филиал «НижновЭСП-СЭП»;
• ОАО «Южный инженерный центр энергетики», филиал Кубаньэнергопроект.

В рассматриваемом пилотном проекте представлены система контроля и система управления электроприводами с использованием программ AutomatiCS ADT и SchematiCS.

Основные этапы пилотного проекта системы контроля

Ввод технического задания

Прежде чем начать проектирование в части КИПиА, необходимо получить от инженеров-технологов задание, где должны быть отражены требования, функции, управляющие воздействия и т.д. для проектируемой установки, исходя из особенностей технологического процесса. Техническое задание может формироваться средствами программы AutomatiCS ADT или импортироваться из других программ – PLANT-4D, MS Excel, MS Access. Фрагмент задания приведен на рис. 1.

Рис. 1. Пример задания в MS Excel

Выбор оборудования (процессы синтеза и агрегирования)

Синтез модели заключается в последовательном выборе для каждого канала измерения типового варианта структуры (декомпозиция), а затем в последовательном выборе характеристик каждого элемента, входящего в эту структуру. Выбор сопровождается автоматическим построением (вычислением, формированием) формулы заказа прибора (параметр Модель) на основании правил, имеющихся в базе данных. Фрагмент множества конечных (выбранных) элементов с некоторыми параметрами представлен на рис. 2.

В процессе синтеза элементов модели появляются терминальные функции, предназначенные, например, для подключения нескольких датчиков к одному вторичному прибору. Этот процесс называется агрегированием. Процесс агрегирования также используется для:

• подключения приборов к блокам питания;
• подключения элементов, которым необходимо питание, к одному автоматическому выключателю;
• объединения жил (связей элементов модели) в кабели;
• врезки клеммника на связях элементов модели и т.д.

На рис. 3 показано принятие решения по агрегированию двух терминальных функций элементом Альбатрос-Гамма-8.

Формирование клеммников и кабелей

Построение принципиально-монтажной модели заключается в последовательном выполнении следующих операций:

• разводка так называемых «общих точек» (связей, соединяющих более двух элементов модели);
• построение клеммников щитов, пультов, панелей и др.;
• построение кабелей и их выбор (рис. 4).

Компоновка щитов

Подсистема трехмерной компоновки щитов предназначена для автоматизированного проектирования общих видов щитов, шкафов. База данных системы для компоновки щитов состоит из пяти частей: щиты, фасадные приборы, внутрищитовые приборы, детали крепления, фигуры (описание вырезов для фасадных приборов).

Основные преимущества компоновки щитов в 3D-виде:

• автоматическая проверка скомпонованного щита на коллизии (пересечение монтажных зон аппаратов и щитов);
• оценка эргономичности скомпонованных щитов;
• автоматическая простановка размеров;
• получение выходной документации (общие виды щитов, перечень составных частей, перечень надписей в рамках, формирование вырезов фасадных приборов).

Вывод документации

Получение качественной выходной документации очень важно для проектной организации. Конечная документация может выводиться средствами AutoCAD в виде графических фреймов или в MS Word на основе шаблонов *.dot. По ходу пилотного проекта были получены, например, следующие документы:

• функциональная схема автоматизации;
  
  
  Рис. 6. Фрагмент P&I-диаграммы
  
• перечень входных/выходных сигналов;
• принципиальная электрическая схема питания;
• схема внешних проводок;
• кабельный журнал;
• спецификация оборудования;
  
  
  Рис. 7. Спецификация оборудования
  
• электрическая схема монтажных соединений;
  
  
  Рис. 8. Фрагмент схемы монтажных соединений
  
• ряды зажимов с кабелями;
• вид спереди и развернутый вид щита;
• перечень элементов щита;
• формирование вырезов фасадных приборов;
• перечень надписей в рамках.

Качество и информативность разрабатываемых шаблонов сводят к нулю необходимость доработки выходных документов.

Рис. 9. Общий вид щита

Основные этапы пилотного проекта системы управления электроприводами

Оцифровка типовой принципиальной электрической схемы управления электроприводом в программе SchematiCS

Оцифровка типовой принципиальной электрической схемы заключается в последовательном выполнении следующих операций:

• распознавание или создание компонентов фреймов (базовых объектов для конструирования схем):
  • слотов (фрагментов фрейма, содержащих переменную часть – например, позицию),
  • стыков (контактов элементов схемы),
  • набора графических фрагментов (примитивов AutoCAD), принадлежащих фрейму;
• создание привязочной (паспортной) информации о фрейме. Эта информация указывает, какой или какие элементы схемы отображают данный фрейм. Создание набора параметров, характеризующих данный фрейм;
• распознавание или создание связей между стыками фреймов;
• создание набора параметров, характеризующего связи.

Передача схемы в AutomatiCS ADT. Сохранение ее в виде типовой структуры

Для чего оцифровываются типовые принципиальные электрические схемы? Это необходимо для создания библиотеки типовых схем (рис. 10).

Рис. 10. Передача схемы в модель AutomatiCS

Далее, привязав эти схемы к исполнительному устройству, можно одним щелчком мыши выбрать типовую схему, в которой уже будут и элементы с контактами, и связи между всеми элементами схемы (рис. 11). Выбрав конкретные модели элементов схемы, можно сразу же строить клеммники и кабели, получать выходную документацию.

Рис. 11. Выбор типовой структуры

Ввод технического задания

Перед началом проектирования в части электроприводов необходимо получить от инженеров-технологов задание, где должны быть отражены определенные требования, функции (мощность электропривода, тип привода, описание, управление и т.д.) для проектируемой установки, исходя из особенностей технологического процесса. Техническое задание может формироваться средствами программы AutomatiCS ADT или импортироваться из других программ: PLANT-4D, MS Excel, MS Access (рис. 12).

Рис. 12. Фрагмент задания на системы управления приводами

Выбор блоков НКУ управления электроприводами

Технология выбора блоков управления электроприводами заключается в следующем. Для каждого электропривода выбирается типовая схема управления, содержащая в том числе блок управления. Выбирая конкретный тип блока (его модель), получаем в ходе синтеза терминальные функции подключения этого блока в шкаф присоединения. Определив, какие блоки в каком из шкафов присоединений будут находиться, и выбрав вводной блок шкафа присоединения, выбираем вводной шкаф со всеми его компонентами (рис. 13).

Формирование клеммников и кабелей

Процесс формирования клеммников и кабелей полностью аналогичен построению принципиально-монтажной модели для точек контроля.

Вывод документации

В ходе пилотного проекта по управлению электроприводами были получены следующие документы:

• функциональная схема автоматизации;
• перечень входных/выходных сигналов;
• таблица выбора запорной арматуры;
• схема заполнения сборки (рис. 14);
• схема подключения блоков НКУ;
• задание заводу на сборку;
• таблица НКУ;
• ряды зажимов шкафов (рис. 15).

Таким же образом программу SchematiCS можно использовать для построения принципиальных электрических схем сигнализации, блокировки, управления, различных цепей вторичной коммутации (рис. 16). Интеллектуальные схемы передаются в программу AutomatiCS ADT, где осуществляется дальнейшее построение единой модели проекта.

Рис. 16. Фрагмент схемы сигнализации

Данное программное обеспечение относится к разряду «тяжелых» САПР, для его освоения и эффективного использования требуются время и опыт.