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
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).
Рис. 2. Фрагмент класса выбранных элементов с параметрами
Рис. 2. Фрагмент класса выбранных элементов с параметрами
Рис. 3. Решение об агрегировании
Рис. 3. Решение об агрегировании
Рис. 4. Выбор кабеля по количеству занятых жил
Рис. 4. Выбор кабеля по количеству занятых жил

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).
Рис. 5. 3D-вид щита
Рис. 5. 3D-вид щита

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
    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
    Рис. 7. Спецификация оборудования
  • электрическая схема монтажных соединений;
    Рис. 8. Фрагмент схемы 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
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
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
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
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.

Рис. 13. Фрагмент списка выбранных блоков сборки
Рис. 13. Фрагмент списка выбранных блоков сборки

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).
Рис. 14. Схема заполнения сборки
Рис. 14. Схема заполнения сборки
Рис. 15. Ряды зажимов
Рис. 15. Ряды зажимов

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
Рис. 16. Фрагмент схемы сигнализации

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

Максим Савинов,
начальник сектора КИПиА и электрики
компании CSoft Engineering
E-mail: SavinovM@csoft.ru