e czyni różnicę

Rozwój oprogramowania do projektowania sieci elektrycznych ułatwia tworzenie schematów instalacji, a także sprzyja opracowywaniu kompleksowych, złożonych projektów systemów zasilania budynków i zakładów przemysłowych.  

Troy Schmidtke, dyrektor naczelny Design Ready Controls (DRC) na co dzień śledzi rozwój specjalistycznego oprogramowania komputerowego. Twierdzi, że można zaobserwować ciągły wzrost znaczenia tego typu software’u w utrzymaniu konkurencyjności firm w różnych branżach.

Uwaga Schmidtkego w sposób szczególny skupia się na pakietach wspomagających prace inżynierów i projektantów, a konkretnie oprogramowaniu klasy CAD i eCAD. Przedstawiciel DRC zauważa, że choć Stany Zjednoczone są światowym liderem na rynku oprogramowania komputerowego, to napotykają na wielkie trudności w pracach nad rozwojem oprogramowania wspierającego tworzenie projektów technicznych.

Uwaga dotyczy zwłaszcza instalacji i sieci elektrycznych dla branży produkcyjnej. A przecież dzięki tego typu pakietom programowym przemysłowe zakłady produkcyjne mogłyby zwiększyć wydajność i elastyczność we wdrażaniu nowych produktów.

DRC zaczynało działalność realizując konkretne zlecenia projektowe. Z czasem jednak firma skupiła uwagę na rozwoju oprogramowania wykorzystywanego w wyżej wspomnianych pracach. Podobnie jak wielu inżynierów opracowujących schematy połączeń w szafach rozdzielczych i skrzynkach łączeniowych Troy Schmidtke był zainteresowany głównie wsparciem sprawnej lokalizacji aparatów łączeniowych, przewodów i kabli siłowych. Zajmowała go też kwestia rozmieszczenia i ułożenia korytek oraz ciągów kablowych w projektowanych obiektach. On sam i jego współpracownicy używali w tym celu podstawowego pakietu inżynierskiego AutoDesk AutoCAD, w którym tworzyli projekty instalacji i przesyłali je w wersji elektronicznej.

Pakiet ten jest wciąż popularny pośród inżynierów elektryków. Przede wszystkim ze względu na prostotę użytkowania i przyjazność interfejsu użytkownika. Jednak użytkownicy specjalizowanego pakietu projektowego electricalCAD (eCAD) mogą opracować te same projekty instalacji znacznie szybciej, w porównaniu ze standardowym pakietem AutoCAD. Oprogramowanie eCAD ma specjalizowane funkcje, szablony i symbole, które znacząco zwiększają wydajność pracy projektanta i pozwalają na wyeliminowanie błędów powstających na skutek wielokrotnego wykonywania tych samych zadań.  

CAD kontra eCAD

eCAD automatycznie realizuje pewne zadania projektowe, takie jak: oznakowanie elementów, weryfikacja prawidłowości połączeń, numeracja linii kablowych i przewodów oraz generacja listy elementów. Jest to podstawowa funkcjonalność odróżniająca to oprogramowanie od klasycznych narzędzi projektowych typu CAD. Źródło: Bentley Systems

Aby pokazać różnice między pakietami CAD i eCAD, Autodesk przeprowadził kompleksowy test porównawczy obu swych produktów. W teście zmierzono czas niezbędny do realizacji 10 popularnych zadań realizowanych przy opracowywaniu projektów. Stwierdzono, że prace realizowane w pakiecie eCAD przebiegły znacznie szybciej. Na przykład stworzenie nowego projektu przebiegło szybciej o 84%. Edycja i zmiany w projekcie już istniejącym zajęły o 77% czasu mniej. Stworzenie projektu rozkładu przewodów na podstawie schematów instalacji przebiegło szybciej o 61%. Na realizację wszystkich 10 zadań użytkownik pakietu AutoCAD potrzebował 36 minut i 52 sekund. Tymczasem użytkownik pakietu specjalizowanego AutoCAD Electrical tylko 7 minut i 37 sekund – a więc o 80% czasu mniej. Ponadto, do realizacji tych zadań użył on 30% mniej komend, co znacznie redukuje ryzyko przypadkowych błędów w czasie pracy. Programy eCAD mają funkcję automatycznego generowania schematów elektrycznych, co pozwala zaoszczędzić czas i zmniejszyć liczbę ewentualnych błędów. Chodzi o to, że zadania takie, jak na przykład numerowanie linii, kabli i przewodów realizowane są automatycznie. Pakiet daje również możliwość edycji danych ze sterowników PLC, eksportowanie oznaczeń kabli do list zbiorczych okablowania oraz generowanie kosztorysów instalacji.

Odkąd Troy Schmidtke uświadomił sobie znaczące korzyści wynikające ze stosowania pakietów eCAD, pracuje z oprogramowaniem EPLAN Electric P8 i promise-e Bentley Systems. – Pakiet EPLAN pochodzi z Europy, w której rozwój programów typu eCAD jest znacznie bardziej zaawansowany i szybko postępuje – mówi przedstawiciel DRC (z siedzibą w USA). – Szczególnie przypadła mi do gustu organizacja baz danych, która świetnie pasuje do realizowanych przez mnie prac.

EPLAN Electric P8, wprowadzony na rynek dwa lata temu, to połączenie dwóch modułów: technologii EPLAN 21 (systemu obiektowego) oraz CAE tool (środowiska graficznego). Bazując na możliwościach oprogramowania eCAD firma DRC opracowała własny software – Automated Panel Expert (APE). To swego rodzaju konfigurator uruchamiający się przed pakietem eCAD, który przy wykorzystaniu danych z APE automatycznie generuje zestaw niezbędnych dokumentów aplikacyjnych. eCAD wspomaga tworzenie projektów ogólnych instalacji elektrycznych, zaś konfigurator APE pozwala na automatyzowanie prac projektowych związanych z konkretnymi aplikacjami. Dotyczą one na przykład: systemów HVAC, oczyszczalni ścieków, filtracji powietrza itp.

Ponadto, dzięki zastosowaniu interfejsu pakietu EPLAN, konfigurator APE ma możliwość obróbki, uszeregowania i dostarczenia niezbędnych informacji o projekcie do Electric P8. Na ich podstawie oraz przy wykorzystaniu odpowiednich makr i obiektów pakiet EPLAN Electric P8 automatycznie dobiera: lokalizację, rozmieszczenie i rozmiary niezbędnych w projektowanej instalacji urządzeń, elementów łączeniowych, przewodów zgodnie z założeniami projektowymi. Tak stworzony projekt, przy użyciu kolejnych funkcji pakietu, jest później poddawany diagnostyce pod względem dokładności i poprawności połączeń. Następnie generowane są odpowiednie schematy i instrukcje w postaci plików PDF. W poprzednich generacjach pakietu APE najwięcej czasu, nawet kilka miesięcy, zajmowało programowanie niezbędne do wygenerowania kompletnej, inżynierskiej dokumentacji wykonawczej dla instalacji i szaf łączeniowych. Użycie pakietu eCAD ze specjalistycznymi funkcjami oznacza, że inżynierowie DRC nie muszą zajmować się szczegółami dotyczącymi technologii wykonania poszczególnych linii w instalacji (wymiary przewodów, obciążalność prądowa, dobór zabezpieczeń itp.). Pozwala to na znaczną oszczędność czasu.  

Minimalizacja błędów projektowych

Oslem Falkiewicz, menadżer ds. marketingu w EPLAN przypomina, że funkcje automatycznego łączenia i numerowania przewodów oraz automatycznego łączenia i krosowania linii w szafach łączeniowych były już dostępne w pierwszej wersji pakietu EPLAN. Chodzi o wersję z 1984 roku przeznaczoną dla pierwszych komputerów x86 z systemem DOS. Użytkownicy mieli również możliwość: zarządzania blokami schematów, generowania wstępnych kosztorysów, diagramów terminali łączeniowych i linii kablowych. We wcześniejszych wersjach pakietów eCAD skupiano się głównie na funkcjach umożliwiających poprawną obróbkę dokumentów i schematów tak, by zapewnić ich kompatybilność i wysoką funkcjonalność. Do kluczowych funkcji pakietów zaliczyć można: możliwość importu i eksportu projektów w różnych formatach plików, zgrywania bibliotek z symbolami i szablonami urządzeń, a także danych parametrycznych różnych elementów, które automatycznie aktualizowane są na schematach. Na przykład w pakiecie AutoCAD dostępnych jest ponad 2 000 szablonów elementów schematów elektrycznych.

Wspomniane już oprogramowanie promise-e Bentley Systems współpracuje z bazami danych SQL i Oracle, gdzie przechowywane są dane o specyfice poszczególnych aplikacji, dla których tworzone są instalacje. W pakiecie znajduje się też kilka kreatorów pozwalających na stworzenie własnych symboli, makr i elementów schematów. Zwykle użytkownicy pakietów typu eCAD są zaznajomieni z obsługą komputera PC, jednak nie zawsze są specjalistami z zakresu informatyki. Dlatego też producenci różnych pakietów programowych powinni stosować w swoich produktach przede wszystkim przyjazny, graficzny interfejs użytkownika. Pakiet promise-e zawiera bazy danych i biblioteki z elementami wiodących firm branży elektrycznej i automatyki. Dodatkowo, na stronie internetowej produktu można pobrać elementy uzupełniające. Należą do nich makra do: budowania podsystemów, scalania bloków projektu, inteligentnego doboru elementów, zbiór międzynarodowych oznaczeń i nazw, podręczniki, instrukcje itp.

– Sprawne wykorzystanie tych bibliotek i makr nie tylko ułatwia wyszukiwanie odpowiednich elementów do projektu, ale również eliminuje potrzebę poświęcania czasu na tworzenie własnych makr czy szablonów. Może być zatem wykorzystany bardziej racjonalnie i twórczo, po prostu na tworzenie kolejnych etapów projektu – podkreśla Oslem Falkiewicz.   

Jeden standard dokumentacji projektu

Kolejną ważną funkcją w pakietach eCAD jest możliwość szybkiego nanoszenia zmian lub poprawek w przebiegu linii czy połączeniach elektrycznych. Jedną z możliwości jest na przykład porównanie dwóch plików projektowych w formacie DWG (oryginalnego i ze zmianami). Na podstawie porównania można wygenerować raportu zmian i ich umiejscowienia w projekcie. Oprogramowanie promise-e przechowuje wszystkie projekty w plikach formatu DWG oraz baz danych SQL i Oracle. Dzięki temu możliwe jest edytowanie parametrów obwodu w postaci plików z danymi oraz dokonanie żądanych zmian i korekt, które następnie automatycznie nanoszone są w pliku ze schematem instalacji. W pakiecie EPLAN dostępny jest również specjalny konwerter, pozwalający na wygenerowanie plików dokumentacji w formacie PDF, a następnie ich edycję i modyfikację. 

Firmy zajmujące się projektowaniem instalacji elektrycznych i automatyki, niejednokrotnie wysyłają swoje projekty dla odbiorców zlokalizowanych w różnych miejscach globu, gdzie obowiązują różne uregulowania i przepisy. Stąd w pakietach typu eCAD narzędzia pozwalające na ujednolicenie standardu dokumentacji oraz jej automatyczne przetłumaczenie na inne języki. General Motors podniósłtę kwestię w 2006 roku, w momencie gdy ogłoszono plany ujednolicenia standardów pakietów inżynierskich w Europie, Azji i Ameryce.

Poddano je wówczas jednemu globalnemu standardowi – EPLAN Electric P8. W opinii ekspertów firmy stwarza to możliwość standaryzacji zasad realizacji instalacji elektrycznych na całym świecie. Dzięki temu zakłady GM znajdujące się w wielu krajach mogą wykorzystać w swoich instalacjach jedną platformę projektową. Platformę opracowaną we własnym języku, z możliwością automatycznej konwersji symboli na schematach do nomenklatury obowiązującej w danym regionie świata.  

Odejście od standardów CAD 

Wieloletnie doświadczenie inżynierów Honeywell Process Solutions wskazuje, że wielu zleceniodawców projektów instalacyjnych już na wstępie dyktuje wykonawcy format, w jakim chcą otrzymać dokumentację. W większości przypadków zmusza to projektantów do odejścia od standardów wykorzystywanych w środowiskach pakietów CAD. Konieczne staje się zastosowanie bardziej zaawansowanych i specjalizowanych narzędzi, które bazują na bibliotekach danych elementów schematów elektrycznych (na przykład pakiet E3 CIM-Team / Zuken).

Honeywell opracowało również własny pakiet programowy, oparty na standardzie projektowym zastosowanym w pakiecie E3. Pozwala on na tworzenie kompleksowych projektów instalacji, wraz z układami bezpieczeństwa i sterowania. Biblioteka elementów oferowanych przez Honeywell jest na bieżąco aktualizowana i rozwijana z uwzględnieniem najnowszych standardów.  

Wiele warstw w trzech wymiarach

Kolejną barierą w tworzeniu skomplikowanych i kompleksowych projektów instalacyjnych dla obiektów przemysłowych (i nie tylko) była również możliwość tworzenia projektów wielowarstwowych w przestrzeni trójwymiarowej. Jednak postępujący rozwój technik i grafiki komputerowej pozwala na obróbkę bardzo dużych ilości danych. Dlatego też coraz większa liczba dostawców oprogramowania implementuje tego typu funkcjonalność w swoich pakietach. Dzięki temu inżynierowie mogą w jednym środowisku programowym tworzyć projekty instalacji elektrycznych, sterowania i – dajmy na to – systemu rur.

Na przykład najnowsza wersja pakietu serii E3 pozwala na wygenerowanie danych wyjściowych w znanym w środowisku projektantów formacie STEP AP203/214. Pozwala to na transferowanie danych projektowych umożliwiających tworzenie gotowych modeli 3D w pakietach CAD.

W bieżącym roku Bentley Systems przeprowadziło badanie porównujące możliwości pakietów narzędziowych z obsługą interfejsu 3D i 2D. Wyniki wyraźnie wskazały, że wydajność pracy z pakietem umożliwiającym tworzenie projektów 3D była dla ponad 70% badanych o przynajmniej 15% wyższa. Wydajność pracy projektantów wzrosła o przynajmniej 50% dla przeszło połowy inżynierów uczestniczących w badaniu. Oczywiście, ponieważ schematy instalacji elektrycznych są ze swej natury dwuwymiarowe, technologia 3D nie ma tak wielkiego znaczenia przy ich tworzeniu. Jednakże nieunikniona jest coraz większa integracja pakietów projektowych, które łączą w sobie funkcjonalności i dane wielu dziedzin oraz obszarów projektów instalacji budynkowych i przemysłowych.     

Renee Robbins   

Artykuł pod redakcją dra inż. Andrzeja Ożadowicza, adiunkta w Katedrze Automatyki Napędui Urządzeń Przemysłowych Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie

Przed zakupem sprawdź!  

Wykorzystanie dowolnego, specjalizowanego pakietu projektowego do tworzenia schematów sieci elektrycznej i automatyki znacznie przyspiesza prace nad projektem. Ceny zakupu oraz funkcjonalność takich specjalizowanych narzędzi są bardzo zróżnicowane. Dlatego zawsze warto sprawdzić, co zawiera dany pakiet i czy umożliwia opracowanie projektów z wykorzystaniem konkretnych, zaplanowanych modułów sprzętowych. Powinien być również kompatybilny z pakietami już ewentualnie wykorzystywanymi przez naszych kooperantów lub klientów, pozwalając na szybką i łatwą wymianę danych. Pomocne będzie odwiedzenie internetowych witryn producentów danych narzędzi programowych, aby zobaczyć dema produktów, przykładowe schematy stworzone za ich pomocą oraz szczegółowe dane techniczne pakietów programowych. Wielu producentów oferuje także płyty CD z obszernymi prezentacjami możliwości produktów oraz ich wersjami demonstracyjnymi. To pozwala na bliższe zapoznanie się z możliwościami poszczególnych pakietów.

Poniżej lista najważniejszych na rynku pakietów projektowych i ich producenci:

AutoCAD Electrical
Autodesk
www.autodesk.com/autocadelectrical   

EPLAN Electric P8
EPLAN Software and Services
www.eplan.us  

promise-e 2007
Bentley Systems
www.ecti.com  

E3.Series
CIM-Team / Zuken
www.e3series.com  

Engineering Base
Aucotec
www.aucotec.com  

PCschematic ELautomation
DpS CAD-center ApS
www.dps.dk/english/index.htm  

Electrical Design Suite
SCADA Systems
www.elecdes.com  

Electra 2005 Radica Software www.radicasoftware.com