Проектирование электрожгутов в мире SolidWorks

Электропровода опутывают нас – фигурально выражаясь, разумеется – буквально со всех сторон. Ими опутаны практически все изделия, применяемые нами в быту, все транспортные средства, дома и магазины, компьютеры и бытовая техника, словом, всё, что попадётся под руку – ну, кроме классической мебели. И поэтому важность грамотного, быстрого, эффективного проектирования жгутов при разработке нового изделия не вызывает сомнений.

Мы давно не освещали в прессе вопросы проектирования жгутов в SolidWorks. И сейчас, когда это направление деятельности SolidWorks претерпевает довольно интенсивное развитие, самое время рассказать обо всём новом, что появилось в данной области за последний год и еще появится в ближайшие месяцы.

Три источника и три составные части проекта электрожгута

Проект жгута начинается, как правило, как раз с отражения его плановых параметров в виде его принципиальной схемы и с выбора для этого жгута критичных по параметрам комплектующих. Причём схема соединений, выполняемых данным жгутом, может быть лишь частью общей электрической схемы большого проектируемого изделия. Отсюда первый источник данных проекта, выполняющий первый шаг проектирования жгута: какое-то схемотехническое решение.

Электроразъёмы, провода, кабели, нитки, ленты, трубки, бирки, стяжки и прочие комплектующие, применяемые при изготовлении жгута, приобретаются готовыми, а, значит, программный комплекс, предназначенный для проектирования жгутов, должен обладать богатыми и актуальными библиотеками покупных изделий и материалов – и это второй источник данных проекта.

Наконец, реальный электрожгут – это не «идеальный невесомый сферический конь в вакууме», а изделие, имеющее реальные геометрические и массово-инерционные характеристики, причём геометрию изделия практически полностью определяет изделие, в котором жгут живёт и работает. Вот вам и третий источник данных – какая-то система трёхмерного проектирования, совмещающая в пространстве жгут и то, для чего он предназначен.

В результате проектирования ожидается появление проекта электрожгута, имеющего несколько представлений, которые в определённом смысле можно назвать его «составными частями». Это собственно трёхмерная модель жгута, увязанная со схемой и пространственной конфигурацией изделия, графическая документация на жгут и документация текстовая, полно отражающая его состав.

Всё это – и средства проектирования, и библиотеки комплектующих, и инструменты управления процессом проектирования – и предлагает SolidWorks.

Шаг первый: схема

Модуль SW Schematic решает все вопросы схемотехнического проектирования в области электротехники и жгутовых соединений. Решаются эти задачи в специальной 2D-среде. Схемотехник может создать здесь нужный ему комплект документации: схемы структурные, функциональные, принципиальные, соединений, подключения и так далее – всё, что предусматривает ГОСТ 2.702 и всё, что предприятие придумало для себя само или обязано выпускать по отраслевым стандартам или требованиям заказчика. Комплекты схем взаимосвязаны между собой, так что любой объект, представленный на нескольких разных схемах или на разных листах одной многолистовой схемы, на самом деле всегда связан с единым составным понятием, включающем и разные условные графические обозначения объекта этого класса для схем разных видов, и единый набор атрибутов, и даже (при необходимости) ссылку на, скажем, трёхмерную модель разъёма, предназначенную для использования только в трёхмерной среде. Разумеется, модуль укомплектован богатыми и редактируемыми библиотеками стандартных данных – занимать здесь место даже их перечислением не буду, всю информацию можно найти на сайте компании SolidWorks Russia.

Что важно для нас, так это то, что схемотехник волен выбирать, создавать ли ему отдельную схему на каждый жгут или же выполнить единую схему всего изделия или какого-то его агрегата, в которой соединения данного жгута будут лишь составной частью наравне с другими жгутами, отдельными соединениями навесного монтажа, программируемыми контроллерами и так далее.

Рис. 01. Принципиальная схема изделия

Схемотехник может (хотя и не обязан) сразу указать, какие комплектующие и даже каких конкретно производителей нужно использовать для того или иного разъёма или соединения. В принципе, эта информация уже сейчас, забегая сильно вперёд по ходу нашего повествования, может быть выведена в виде табличных («текстовых», согласно терминологии ГОСТов) документов типа ведомости покупных изделий или перечня элементов, пока, правда, без реальных длин проводов и прочих «метражных» материалов.

Шаг второй: модель

Сколь-либо серьёзное изделие состоит из каких-то сборочных единиц (блоков, агрегатов, узлов, отсеков) и имеет структуру, отнюдь не определяемую жгутами как таковыми или принципиальной схемой изделия. И пользователь SolidWorks ничем не ограничен в её формировании, работает ли он сразу в трёхмерной среде SolidWorks или сначала создаёт именно структуру изделия силами утилиты Treehouse.

Электромонтаж в составе изделия, согласно ГОСТ 2.413, может быть сформирован разными способами. Применительно к электрожгутам это выглядит так: жгут может быть отдельной сборочной единицей со своим собственным комплектом графической и текстовой документации, или соединения могут быть представлены наряду с другими компонентами какой-то сборки в её составе, но со специфичными правилами формирования всё той же КД. И модуль SWR-Электрика поддерживает все капризы наших стандартов.

Пойдём по порядку.

Рис. 02. Старт создания монтажа – будем делать жгут отдельной подсборкой

Рис. 03. Сборка жгута создана и открыта в своём окне. Все объекты Дерева Монтажа пока являются лишь ссылками на объекты схемы изделия (фантомами)

Однако в данный момент в нашей сборке может и не быть ни одного соединителя, и нам придётся их добавить – или ассоциировать имеющиеся с соответствующими объектами Дерева Монтажа. Для этого есть соответствующие команды, позволяющие указать для каждого разъёма Дерева Монтажа соответствующую модель соединителя в сборке или вставить в сборку такую модель. При этом, если в схеме SW Schematic указано, какая модель должна быть использована для данного УГО схемы, то SWR-Электрика проверит корректность вашего выбора, а если вы станете настаивать на выборе иной номенклатуры – повесит в Дереве Монтажа метки несоответствия. В любой момент вы сможете получить единый отчёт обо всех разногласиях между сборкой SWR-Электрики и схемой SW Schematic в выборе материалов и комплектующих.

Назначение схемных обозначений при связывании фантомов с реальными моделями иконки Дерева Монтажа меняют свой вид, что повышает наглядность отображения данных. Дополнительно можно переключать фильтры отображения Дерева Монтажа модуля SWR-Электрика и оставлять видимыми только связанные с реальной геометрией объекты Дерева Монтажа или только остающиеся в состоянии фантома и требующие нашего внимания. Этот фильтр, кстати, актуален не только для иконок соединителей, но и для всех прочих объектов Дерева Монтажа. Если за вызов команды вставки компонента вы добавите несколько его экземпляров (а SolidWorks позволяет и такое, и это может быть удобнее при необходимости добавления в сборку нескольких идентичных разъёмов) автоматического связывания модели и иконки Дерева Монтажа не произойдёт, ибо критериев выбора одного из многих не существует, и все они будут позже ассоциированы с нужными иконками командой связывания.

Следующий трёхмерный шаг – создание трасс, по которым пройдут все соединения. SWR-Электрика делает это, как и всегда, с изрядной степенью автоматизации: щёлкните по имеющейся грани – будет поставлена очередная точка маршрута с заданным отступом от сделанного выбора; щёлкните по точке эскиза – поместим точку маршрута сюда; выберите круговую кромку – пройдём через её центр; кликните по ранее созданной трассе – SWR-Электрика разобьёт её в этой точке для создания ответвления маршрута.

Наконец, остаётся нажать волшебную кнопку создания проводов. Система определит, назначены ли модели соединителей, необходимых для «овеществления» проводов и кабелей, и есть ли в них необходимые контакты, подберёт в библиотеке затребованные материалы или назначит проблемным соединениям материалы по умолчанию, определит кратчайшие маршруты для всех проводов и кабелей, создаст соединения и изменит иконки проводов в Дереве Монтажа. Команда импорта таблицы связей, используемая при работе без ссылок на схемы SW Schematic, в новом режиме работы не используется вообще, ибо все необходимые соединения выявлены ещё при старте монтажа SWR-Электрики. Разумеется, если создать какое-то соединение не удалось или для соединения применён не тот материал, что указал автор схемы, вы, опять-таки, увидите в Дереве Монтажа метки ошибок и предупреждений.

Рис. 04. Маршруты проложены, соединения созданы, обстановка скрыта

Напомню бывалым пользователям SWR-Электрики, что она всегда поставлялась с готовой (и редактируемой, естественно) библиотекой материалов, выполненной технически как некая независимая ни от кого база данных. Теперь вы имеете ещё и новую возможность: использовать систему нормативно-справочной информации SolidWorks Enterprise PDM. В SWE-PDM материалы, применяемые модулем SWR-Электрика в монтаже, сгруппированы в свои тематические папки. Каждый материал имеет соответствующую его типу учётную карточку. Могут использоваться все правила работы с данными SWE-PDM: можно ограничить доступ к материалам так, чтобы неутверждённые администратором справочников материалы были невидимы и неприменимы в SWR-Электрике, право создания новых материалов можно ограничить для каких-то лиц, сами материалы можно создавать по одному или импортировать оптом из любых источников структурированных данных, можно автоматически проверять полноту и корректность заполнения атрибутов материалов, выполнять поиск применяемости…

Рис. 05. Учётная карточка провода в SWE-PDM

Шаг третий: чертежи

В результате SWR-Электрика на первом шаге изготавливает именно представление жгута для монтажного шаблона. Распрямляет она всё автоматом, автоматом же ставит размеры всех ветвей жгута, помещает на поле чертежа изображения соединителей и, если хотите, различные таблицы: скажем, общую для жгута таблицу соединений или свою таблицу присоединений для каждого соединителя. Результат работы этого автомата можно сразу распечатать, отнести в цех и использовать на монтажном столе.

Превратить эту заготовку в сборочный чертёж также несложно: укажите, в какие ветви жгута, слишком длинные с точки зрения читабельности чертежа, надо вставить условные разрывы, и дополните чертёж такими элементами оформления, как технические требования, блоки с изображениями типовых заделок жгутов и проводов в разъёмы и так далее.

Если при изготовлении жгута в него сразу должны закладываться какие-то изгибы (например, изгиб сравнительно малого радиуса в жгут сравнительно большого диаметра для укладки жгута в тесном пространстве изделия), вы можете добавить их и в монтажный шаблон, и в сборочный чертёж.

Рис. 06. Сборочный чертёж жгута

Шаг четвёртый: таблицы

Как известно, любые сводные текстовые документы нужно создавать на основе полного состава изделия, а он формируется в модуле SWE-PDM. Поэтому и модуль SWR-Электрика научили передавать туда данные выполненного монтажа. Результат такой работы – состав изделия, полученный из естественного дерева конструирования SolidWorks, дополненный ссылками на хранящиеся в системе НСИ SWE-PDM материалы, использованные в монтаже SWR-Электрики. С указанием количественных характеристик – сколько всего нужно провода или трубки такой-то марки. И с выводом схемных позиционных обозначений применённых соединителей.

Рис. 07. Состав изделия с монтажом (пример чуть сложнее предыдущего)

Рис. 08. Конструкторская спецификация для монтажа по варианту А ГОСТ 2.413

Промежуточный итог

• Модуль SW Schematic создаёт схему отдельного жгута или всего изделия. Здесь же можно сразу задать необходимые к применению комплектующие и до выполнения рабочего проектирования изделия получить ведомости покупных.
• Модуль SWR-Электрика на основе выбранной части схемы создаёт соответствующую часть монтажа в нужной сборке SolidWorks. Ограничений на структуру проекта нет, поддерживаются все капризы ГОСТов в части способов её формирования.
• Этот же модуль SWR-Электрика создаёт и чертежи жгутов: сборочные чертежи и монтажные шаблоны.
• Модуль SWE-PDM снабжает всех – и SW Schematic, и SWR-Электрику – библиотеками электротехнических материалов и данных соединителей.
• Этот же модуль SWE-PDM автоматически формирует состав изделия, ссылающийся и на объекты библиотеки материалов.
• Наконец, модуль SWR-Редактор спецификаций по составу изделия и файлу сборки с монтажом (он может понадобиться для некоторых отчётов; наличие SolidWorks при этом не требуется) автоматически создаёт текстовую документацию.
• Все изменения управляемо проводятся из модуля в модуль (в рамках реальной логики проектирования, конечно), весь комплекс постоянно следит за ссылочной целостностью всех данных проекта.

Немного о ближайшем будущем (в виде исключения)

• Возможность задания ограничений параметров присоединяемых к контакту материалов с проверкой корректности монтажа.
• Автоматическое добавление в проект некоторых вспомогательных деталей и материалов.
• Работа со сборными разъёмами.
• Гибкость в создании трасс: Undo, реверс смещения точки трассы.
• Массовое редактирование свойств сразу нескольких объектов монтажа.
• Выполнение соединений через экраны проводов и кабелей.
• Расширение типажа применяемых материалов и деталей: проволока, ленты, плёнки, термоусадочные трубки, бирки, наконечники, стяжки…
• Условные обозначения соединителей на чертеже.
• Более полная деталировка чертежа: отображение бирок, хвостов проводов…
• Автоматическая расстановка позиций по спецификации.
• Сортировка объектов Дерева Монтажа и поиск в нём.