Системы автоматического проектирования. 2

ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

Кафедра «Электроснабжение  железных дорог»

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА К  КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ

Системы автоматического проектирования

Выполнил  студент                                                                  Мирощенко В.А.

Группы ЭС – 805                                                                

Руководитель                                                                           Бурьяноватый А. И.

Санкт-Петербург

2012

ВВЕДЕНИЕ

Главное целью данного  курсового проекта является изучение принципа работы в системах автоматического  проектирования. В качестве программного обеспечения была выбрана программа  nanoCAD Электро версия 4.3.

Программный продукт nanoCAD Электро предназначен для автоматизированного проектирования в части силового электрооборудования (ЭМ) и внутреннего электроосвещения (ЭО) промышленных и гражданских объектов.

Функционал программы позволяет  инженеру-проектировщику сосредоточить  внимание на решении концептуальных вопросов, освободившись от трудоемкой рутинной работы: маркировки оборудования, проведения необходимых расчетов, подсчета всего оборудования, изделий, материалов и сведения их в спецификацию, составления  кабельного журнала, формирования принципиальных схем сети.

NanoCAD Электро позволяет решить следующие задачи:

• расчет освещенности и автоматическая расстановка светильников в помещении;
• расстановка оборудования и прокладка кабельных трасс;
• прокладка кабелей по кабельным трассам;
• проведение всех необходимых электротехнических расчетов;
• выбор уставок защитных аппаратов и сечений кабелей;
• формирование проектной документации

В качестве задания для  данного проекта была выбрана разработка плана проводки помещений кафедры «Электроснабжение железных дорог». По заданию были получены следующие помещения:

• 5-506
• 5-502
• Коридор

Для заданных помещений необходимо начертить их схему, разместить в  них электротехническое оборудование, произвести подключение оборудования и выполнить светотехнических и  электротехнический расчет.

1 НАНОКАД  ЭЛЕКТРО

1.1 Общий обзор программы

NanoCAD — базовая система автоматизированного проектирования и черчения (САПР-платформа). Разработана компанией ЗАО Нанософт (Россия) и распространяется как по схеме "freeware", так и как коммерческое программное обеспечение. Обладает AutoCAD-подобным интерфейсом и напрямую поддерживает формат DWG (с помощью библиотек Teigha™, разработчик Open Design Alliance). На базе бесплатной платформы nanoCAD создается ряд платных приложений для выполнения различных узкоспециализированных проектных задач.

ЗАО Нанософт — российская компания со штаб-квартирой в городе Москве. Компания занимается разработкой САПР-платформы nanoCAD и дополнений к ней. Количество сотрудников: 120 человек. Группа разработчиков состоит из 50 человек в 5 городах СНГ: Москва, Омск, Новосибирск, Киев, Нижний Новгород.

К достоинствам nanoCAD можно отнести:

• Нулевая цена: программное обеспечение распространяется бесплатно и доступно для коммерческого использования как частными лицами, так и проектными организациями.
• Привычный интерфейс: принципы работы с nanoCAD аналогичны принципам работы в AutoCAD, что позволяет пользователю сменить платформу без серьёзного переобучения.
• Прямая поддержка DWG: чертежи, разработанные в nanoCAD можно открыть в среде AutoCAD без дополнительных преобразований и наоборот, чертежи разработанные в среде AutoCAD открываются в среде nanoCAD.
• Открытый API: под nanoCAD можно разрабатывать собственные приложения на языках C++, .NET, Visual Basic Script, Java Script либо LISP.
• Российская разработка: т.к. nanoCAD разрабатывается в России, в платформу изначально закладывается поддержка российских стандартов проектирования. В частности, в платформу заложены типы и толщины линий, шрифты, размерные стили, масштабы, таблицы и выноски, разработанные по стандартам ЕСКД и СПДС.

К недостаткам nanoCAD можно отнести:

• Отсутствие поддержки AutoLISP и VBA : любые приложения и средства адаптации, написанные на языках AutoLISP и VBA, на данный момент не работают в среде nanoCAD без дополнительной адаптации.
• Потенциальные проблемы с поддержкой DWG: т.к. nanoCAD поддерживает формат DWG с помощью библиотек Teigha™, разработанных некоммерческой организацией Open Design Alliance, то существует потенциальная возможность потерять совместимость с оригинальным форматом DWG от компании Autodesk. В сложившихся условиях это маловероятно: библиотеками ODA пользуются порядка 750 организаций (ODA Members, среди которых - Adobe, Oracle, Bentley, Dassault Systèmes, Siemens, Graphisoft, российские компании - Аскон, Нанософт, СиСофт, Инфрасофт и др.). На данный момент основная масса чертежей в формате DWG обрабатывается достаточно достоверно, включая визуализацию, редактирование и сохранение.

      Платформа - бесплатно, приложения - платные: nanoCAD функционально занимает нишу между AutoCAD LT (система 2D-черчения) и полной версией AutoCAD (САПР-платформа)^[7]. Разработчики nanoCAD считают, что ни одна платформа, являясь по своей сути электронным кульманом, не может называться САПР (системой автоматизированного проектирования).           Поэтому, распространяя платформу nanoCAD бесплатно, Нанософт предлагает пользователям использовать платные приложения, работающие как на платформе AutoCAD, так и на платформе nanoCAD. В то же время летом 2012 года, компания выпустила новую версию платформы на платной основе.

Интерфейс программы. Интерфейс nanoCAD последних версий максимально приближен к интерфейсу классических САПР: основную часть окна занимает рабочее пространство, в котором непосредственно разрабатывается чертеж, в верхней части расположены меню и панели с навигационными инструментами, в нижней части расположена командная строка. Команды и меню соответствует организации интерфейса AutoCAD версий 2000-2008^[8].

Ядро программы. Несмотря на визуальное сходство с AutoCAD (а также программами на базе ядра IntelliCAD, являющихся копиями AutoCAD), ядро nanoCAD разрабатывается российскими разработчиками самостоятельно. Это приводит к некоторым различиям в работе nanoCAD от работы в среде AutoCAD: так в nanoCAD отсутствуют многие функции и технологии, заложенные в AutoCAD (технология подшивок, работа с динамическими блоками возможна (создание дин. блоков - нет), динамический ввод информации и т.д.). С другой стороны, постепенно развивая программный продукт nanoCAD, разработчики не нарушают прав прочих производителей САПР, создавая новую систему автоматизированного проектирования собственными силами.

Прямая поддержка последних  и более ранних версий форматов DWG/DXF. NanoCAD использует в качестве основного формата хранения DWG, совместимый с версией AutoCAD DWG 2010/2011, также поддерживается работа с DWG/DXF более ранних версий.

Исходный код nanoCAD. Несмотря на то, что программный продукт является freeware и дистрибутив программы распространяется без каких-либо ограничений, разработчики nanoCAD не предоставляют доступ к исходному коду программы (т.е. проект не open-source).

1.2 Создание помещения

Создание помещения в  программе не составляет особого  труда. Главное правильно выбрать  масштаб, логика которого так до конца  и не понятна.

Для создания схемы помещения  была использована панель черчения (рис.1). Изначально размеры помещений, толщина  стен, расположения и размеры дверей и окон были вымерены ручным способом. Получить реальные чертежи здания находящиеся  в нормальном масштабе оказалось  невозможным.

Рис. 1

Все элементы на панели черчения интуитивно понятны. Самые популярные – линия и прямоугольник. При создании чертежа использовались стандартные обозначения элементов. Размеры используемых элементов задаются в нижней строке интерфейса программы. Величина размеров задается во вкладке формат. Там необходимо выбрать пункт единицы. Вообще программа вполне настраиваема под предпочтения пользователя, но найти нужные настройки не всегда интуитивно просто.

После черчения плана помещения  были заданы размеры помещения. Для  этого была использована вкладка  размеры (рис. 2). В ней можно выбрать необходимый тип размера. Так же можно выбрать вкладку «размерные стили» и в ней выбрать уже предложенные стили, либо создать свой собственный (рис. 3). При создании собственного стиля имеется множество настроек.

После расстановки размеров, были заданы сами помещения: определены их основные параметры и привязки к необходимому этажу. Для этого была выбрана кнопка «добавить прямоугольное помещение» или «добавить помещение по контуру» и необходимые помещения были обведены.

После создания помещения  были заданы его основные свойства в окне «свойства» (рис. 4). В этом окне были заданы общие свойства, такие  как номер на плане, название, категория  и среда помещения. Так же были заданы светотехнические свойства, такие  как нормированная освещенность, категория помещения и др. На основе этих свойств проводится светотехнический расчет.

Помещения были привязаны  к этажу. Для этого все помещения  были выделены общим прямоугольником и этот прямоугольник был отмечен как пятый этаж, где и располагается проектируемая нами лаборатория.

Рис. 2

Рис.3

Рис. 4

1.3 Работа с базами данных

Прежде чем производить  электротехнический и светотехнический расчет, было добавлено некоторое  оборудование в базу данных. На данном этапе было произведено ознакомление с базой данных программы. Из неё  были выделены необходимые элементы и экспортированы в базу данных проекта (рис.5). Оборудование для проекта  можно выбирать только непосредственно  из базы данных проекта. Другие варианты программа не позволяет.

Рис. 5

В базе данных не оказалась  необходимых светодиодных ламп. Для  включения их в проект была использована функция добавления элемента в базу данных проекта. Для этого были скачены  необходимые данные для светодиодной лампе FAGERHULT 22407 Multilume Flat Delta с сайта компании в формате ldt. После этого был найден соответствующий раздел в базе данных оборудования (светильники) и добавлен скачанный файл (рис. 6).

Таким же образом в базу данных было добавлено остальное  необходимое нам оборудование.

Рис. 6

1.4 Светотехнический расчет

Был проведен светотехнических расчет помещений. Основные данные для  светотехнического расчета были, такие как категория помещения, параметры освещенности, отражающая поверхность стен и потолка и  другое, были заданы в разделе: создание помещения в свойствах помещения (рис. 4).

Расчет освещенности и  расстановка светильников выполнены отдельно для каждого помещения. Для расчета необходимо нажать кнопку Расчет освещенности и расстановка светильников( ) на панели инструментов Электро. Возможен выбор одного из помещений (в примере был выбран кабинет Марикина (рис.7)). Далее следует выбор метода расчета: методом Ки и точечным методом.

Рис. 7

1.4.1 Метод  Ки

 Результаты расчета  освещенности показаны в виде  таблицы (рис. 8). В параметрах помещения была задана требуемая освещенность 300 лк и тип источника света: светодиодные лампы. Программа определила количество светильников со светодиодными, достаточное для обеспечения требуемого уровня освещенности. Вычисленное значение освещенности показано в одноименной колонке таблицы. В список включены все светильники с лампами накаливания, которые мы добавили в базу данных проект.

Рис. 8

1.4.2 Точечный метод

При расчете точечным методом  результаты выводятся в виде графика (рис. 9). Шкала уровней освещенности была задана самостоятельно. Градация была выбрана с учетом требуемых норм к освещенности. Полученная картина освещенности была выведена на чертеж проекта с помощью клавиш, расположенных в правом верхнем углу расчета (рис. 10).

Рис. 9

Рис. 10

1.5 Электротехнический расчет

1.5.1 Нанесение электротехнического оборудования на план

После проведения светотехнического  расчета светильники были автоматически  нанесены на план помещений в необходимые  места обеспечения распределенного  освещения. Помимо светильников необходимо было нанести остальное электротехническое оборудование: розетки, выключатели, силовые и распределительные щитки, трансформатор. Для их размещения необходимо было зайти в базу УГО (условно графические обозначения), выбрать требуемый тип оборудования и поместить его на план (рис. 11). После этого оборудование было привязано к базе данных.

Рис. 11

Если в базе УГО не нашлось  требуемого обозначения, то его можно  создать самостоятельно, просто нарисовав  требуемый элемент. После того, как  элемент будет нарисован, на панели инструментов Рисование следует нажать кнопку Создать блок ( ).  После этого объект можно добавить в базу УГО под соответствующим именем.

В данной работе силовые  и распределительные щитки пришлось создавать самостоятельно с помощью  добавления нового элемента в базу данных. Как это делать было описано в пункте Работа с базами данных.

В конечном итоге после  нанесения оборудования мы получили чертеж, который представлен на рис. 12.

Рис. 12

1.5.2 Подключение оборудования

Для того чтобы соединить  электротехнические элементы в единую сеть необходимо произвести подключение  оборудования. В данном помещение прокладывались две проводки. Одна силовая для силового оборудования лаборатории с фазным напряжением 127 В. Вторая для сети освещения и розеточной сети с фазным напряжением 220 В. Первая питается от трансформатора типа НТС 10.0 кВА (Y/Y-o), который питается от подсанции университета. Вторая питается от распределительного устройства университета. Трассы для каждой проводки создавались отдельно.

Для соединения элементов была проложена линейная трасса. Это было сделано с помощью кнопки Прокладка линейной трассы. После её нажатия элементы были соединены вручную линиями, за центры электрического присоединения каждого из них.

Далее было произведено подключение  оборудования. Для этого была выбрана  кнопка на панели инструментов Мастер подключения оборудования. В открывшийся вкладке поочередно были выбраны все объекты соединения и подключены к друг к другу (рис. 13).

После того, как все объект были подключена, к ним были проложены провода. Эту функцию программа выполняет полностью автоматически. Для этого была выбрана кнопка на панели инструментов Прокладка кабелей и проводов. В открывшимся окне поочередно были выбраны элементы и произведена автоматическая прокладка проводов (рис. 14). Светильники были подключена шлейфом. Для этого служит кнопка Подключить шлейфом на панели инструментов. После нажатия на неё были выбраны те светильники, которые необходимо шлейфить.

Рис. 13

Рис. 14

После прокладки кабелей  и проводов необходимо было проложить  для них кабеленесущие конструкции. Для этого была выбрана кнопка Мастер прокладки КНС. В открывшимся окне был выбран тип труба в нескольких разновидностях в зависимости от количества проводов (рис. 15). Далее была выбрана кнопка проложить КНС в существующих трассах и поочередно выбраны трассы для соответствующей трубы.

Рис. 15

Расстановка разветвительных коробок производиться автоматически с помощью кнопки на панели инструментов Установка разветвительных коробок. Таким же образом устанавливаются и соединительные элементы. После полной прокладки электропроводки мы получаем чертеж, представленный на рис. 16.

Рис. 16

1.5.3 Произведение самого расчета

После полной расстановки  оборудования и прокладки всех кабелей  была произведена проверка с помощью  кнопки на рабочей области Проверки. Все критерии для проверки выводятся  на экран в виде таблицы (рис. 17 и 18).  На рисунках показаны окна с уже исправленными ошибками. Отмеченные красным пункты относятся к чертежу, на котором производился светотехнических расчет. На чертеже с электротехническим расчетом проблем нет.

Рис. 17

Рис. 18

Остановимся поподробнее  на некоторых возникших проблемах  и путях для их решения.

Первая проблема – уникальность маркировки оборудования. Одинаковая маркировка является проблемой автоматической маркировки оборудования программы. Она  не задает порядковые номера элементам. В итоге маркировка была исправлена вручную.

Вторая проблема – подключения  вводных фидеров шкафа. По программе  любой шкаф должен подключаться либо к трансформатору либо к вводной сети. Шкаф освещения и розеточной цепи не был подключен к трансформатору. Значит его необходимо было задать как РУ верхнего уровня (рис. 19). Далее были введены основные параметры внешней подходящей сети с учетом длины трассы до шкафа в 30 м с проводами 5х6.

Рис. 19

Такие ошибки как невыполнение условий при проверки коммутационных аппаратов лечатся замен самих  аппаратов на подходящие. Посмотреть, что получается при расчетах можно с помощью вкладки Расчеты в Электротехнической модели (рис. 20). Там же можно посмотреть выдерживают ли выбранные провода нагрузки и заменить их на подходящие в разделе присоединения.

Рис. 20

Ошибки, связанные с неравномерностью загрузки фаз решаются путем переподключения оборудования. Делается оно вручную: удаляются старые присоединения, создаются новые.

Таким образом все ошибки были исправлены и электротехнический расчет окончен. Далее были выведены результаты расчета.

1.5.4 Вывод результатов расчетов

Для получения результатов  необходимо зайти в менеджер проекта. В нем была выбрана вкладка: результаты расчетов. Щелчком правой кнопки по каждому из них, результаты были выгружены в документ формата MS word.

Результаты электротехнического  расчета представлены в таблице 1, результаты светотехнического расчета  в таблице 2.

Таблица 1

Продолжение таблицы 1