Автор: Илья Тамашук, инженер-конструктор компании «БалтЭнергоМаш»

 

В век информационных технологий требования к проектной документации постоянно повышаются, а заказчики и производство всё чаще требуют визуализации оборудования в 3D. Для решения этой задачи у компании Autodesk есть решение – электромеханическая связь между AutoCAD Electrical, которым часто пользуются проектировщики электрических схем, и Inventor, позволяющим создавать 3D-модели любого оборудования. В этой статье расскажем, как работает этот тандем.

Создание детали

Мы предварительно разработали принципиальные электрические схемы вторичных цепей. Большое количество соединений в схеме приведет к обширному количеству проводов в 3D-модели.

Для создания электромеханической связи в Inventor используется сборка, состоящая из деталей, связанных с элементами схемы. Поэтому необходимо предварительно создать такие детали. Далее будет показана деталь клеммы, которая создавалась с помощью STEP-файла, предоставленного производителем оборудования.

Для автоматического соединения аппаратов и клемм в Inventor необходимо, чтобы у каждого элемента (детали) в 3D-модели были точки контакта подключения. Однако вставить ее возможно только в 3D-модель элемента, выполненную как «Деталь», а не как «Сборка». На это следует обращать внимание при заимствовании STEP-модели у производителя. Если же производитель выполнил аппарат в виде сборки, то можно выполнить команду «Производный компонент» на вкладке «Управление», которая поможет преобразовать «Сборку» в «Деталь». Вставить точку контакта можно с помощью инструмента «Вставить контакт» на панели «Прокладка кабелей».

При установке точки контакта программа запрашивает номер, который можно задать произвольным образом. Например, для клеммы значение номера не принципиально, так как Inventor для нее определяет всего одну точку подключения, и обычно ставят номер контакта «1».

Для того чтобы Inventor считывал точки подключения и корректно находил созданные детали, необходимо перейти в папку с названием «Inventor Electrical Library» и создать в ней папки с названиями, аналогичными названиям таблиц обозревателя каталога AutoCAD Electrical, а затем сохранить детали в соответствующие папки.

Клемма – достаточно простая деталь, имеющая одну точку подключения, однако, в схемах часто используются более сложные элементы, которые имеют большое количество контактов. В ситуации с такими элементами точкам контактов следует присваивать имена, соответствующие контактам подключения данного элемента на принципиальной электрической схеме в AutoCAD Electrical.

В данной статье описана проблема подключения многоуровневых клемм. В отличие от обычных клемм им назначаются две точки подключения контактов. После создания детали, ее можно опубликовать в «Библиотеке компонентов», чтобы удобнее было вставить деталь в сборку.

Есть несколько способов создания сборки с электромеханической связью. В данном случае используется следующий: сначала создается сама сборка, в нее добавляются детали (их можно добавить из «Библиотеки компонентов» или из файла .ipt (.iam) в конкретной папке), расставляются детали по своим местам с помощью «Зависимости», далее настраивается электромеханическая связь с проектом в AutoCAD Electrical, а также между деталями и элементами схемы. Есть и другой способ создания модели с электромеханической связью, но о нем будет сказано позже. Итак, добавляются детали в сборку и расставляются по своим местам с помощью инструмента «Зависимости».

Создание электромеханической связи

Далее создается электромеханическая связь между сборкой в Inventor и проектом в AutoCAD Electrical. Ниже приведены скриншоты пошаговых манипуляций:

1. В AutoCAD Electrical на вкладке «Электромеханическая связь» активируется инструмент «Настройка электромеханической связи».
2. Нажимается кнопка «Создать».
3. Задается имя файла и указывается путь, куда файл электромеханической связи будет сохранен.
4. Далее в Inventor на вкладке «Электромеханический проект» активируется кнопка «Настройка связи с электромеханическим проектом».
5. Выбирается уже созданный файл электромеханической связи и нажимается кнопка «Связать».

Далее создается связь между деталями сборки в Inventor и элементами на схеме в AutoCAD Electrical. Ниже приведены скриншоты пошаговых манипуляций:

1. В Inventor на вкладке «Электромеханический проект» активируется кнопка «Расположение», открывается дерево элементов схемы на вкладке «Расположение».
2. Выбирается элемент из дерева, правой кнопкой мыши вызывается контекстное меню, в котором нужно нажать «Назначить существующему компоненту в сборке».
3. Левой кнопкой мыши выбирается соответствующая деталь в сборке.

Создать связи между деталями сборки и элементами схемы можно другим способом:

1. Выбирается элемент из дерева на вкладке «Расположение», правой кнопкой мыши вызывается контекстное меню и выбирается «Вставить из обозревателя каталогов».
2. Открывается обозреватель каталогов, автоматически импортируемый из AutoCAD Electrical. В нем выбирается элемент, соответствующий каталожным данным, указанным на электрической схеме. Если в обозревателе каталогов уже указан путь к 3D-модели элемента, то Inventor предлагает ее во всплывающем меню. Если нет, то задать путь к 3D-модели можно, нажав на символ «…».
3. Далее деталь вставляется в сборку и с помощью «Зависимости» помещается на определенное место.

Клеммы гораздо удобнее расставлять с помощью «Массива», чем через обозреватель каталогов по одной штуке. Функция «Массив» находится в Inventor на вкладке «Сборка» панели «Массив». То есть вставляется одна клемма, выбирается функция «Массив», задается расстояние между элементами массива и их количество. После расстановки клемм, их необходимо связать с элементами принципиальной схемы на вкладке «Расположение» методом, о котором говорилось выше.

Создание проводных соединений

Для создания визуализации проводных соединений необходимо выбрать корневую папку дерева элементов электрической схемы на вкладке «Расположение» и нажать «Создать соединение».

Проблема многоуровневых клемм

На следующем рисунке видно, что Inventor не подключил точки нижнего уровня двухуровневой клеммы. А значит, эти точки программа не считывает, и необходимо выполнить проводное соединение другим способом. Удаляем неверные проводные соединения.

Другой способ заключается в прокладке кабелей с помощью команды «Импорт данных кабелей». Для этого необходимо сделать следующее: в AutoCAD Electrical необходимо перейти на вкладку «Данные импорта/экспорта» и нажать кнопку Inventor. Данная функция позволяет экспортировать в Inventor все провода и соединения в формате .xml. Клеммы экспортируются в виде клеммных колодок. Также необходимо указать путь, куда программа сохранит этот файл.

Далее необходимо вернуться в Inventor и в сборке релейного отсека создать новую деталь, которая будет содержать только точки контактов. Таким образом, необходимо выполнить следующее:

1. На вкладке «Сборка» панели «Компонент» необходимо нажать кнопку «Создать компонент».
2. Далее необходимо указать название компонента в соответствии с названием клеммной колодки на электрической принципиальной схеме.
3. Необходимо выбрать плоскость существующей детали, на которой будет располагаться этот «пустой» компонент. Необходимо выбирать таким образом, чтобы в одной детали можно было разместить точки контактов всех клемм клеммной колодки в два уровня.
4. Создать эскиз детали, плоскость которого выбирается по условию, указанному в предыдущем пункте.
5. Расставить эскизные точки и нажать «Принять эскиз».
6. Далее на эскизные точки установить точки контактов, обозначение которым присваивается согласно обозначению клемм на электрической принципиальной схеме.
7. Далее по команде «Возврат» вернуться в сборку.

После создания деталей с точками подключения для всех многоуровневых клеммных колодок необходимо сделать следующее:

1. Перейти на вкладку «Среды».
2. Выбрать меню «Провода и кабели».
3. На панели «Управление» выбрать команду «Импорт данных кабелей».
4. В появившемся окне, после раскрытия дерева «Детали электрических цепей», появляются все элементы, импортированные из электрической принципиальной схемы в AutoCAD Electrical.
5. Нажав правой кнопкой мыши на соответствующий элемент, выбрать во всплывающем меню «Назначить для существующей детали электрической цепи», и далее указать соответствующую деталь сборки.

 

 

Проблема импорта клеммных колодок

При назначении электрическому элементу клеммной колодки возникает проблема, связанная с тем, что назначить возможно только одну деталь, однако клемм в клеммных колодках несколько (см. рисунок ниже). Возникает необходимость создания «пустых» деталей, содержащих только точки контактов, для всех имеющихся клеммных колодок, в том числе и одноуровневых.

Причем даже экспорт проводов и кабелей из AutoCAD Electrical со снятой галочкой «Экспорт клемм в виде клеммных колодок» не приводит к решению проблемы.

Необходимо проделать все ту же процедуру создания «пустой» детали с точками контактов для всех клеммных колодок:

1. На вкладке «Сборка» панели «Компонент» необходимо нажать кнопку «Создать компонент».
2. Далее необходимо указать название компонента в соответствии с названием клеммной колодки на электрической принципиальной схеме.
3. Необходимо выбрать плоскость существующей детали, на которой будет располагаться этот «пустой» компонент. Необходимо выбрать таким образом, чтобы в одной детали можно было разместить точки контактов всех клемм клеммной колодки в два уровня.
4. Создать эскиз детали, плоскость которого выбирается по условию, указанному в предыдущем пункте.
5. Расставить эскизные точки и нажать «Принять эскиз».
6. Далее на эскизные точки установить точки контактов, обозначение которым присваивается согласно обозначению на электрической принципиальной схеме.
7. Далее по команде «Возврат» вернуться в сборку.

Далее необходимо вернуться в среду «Провода и кабели», активировать команду «Импорт данных кабелей», назначить всем электрическим элементам соответствующие детали сборки, причем, при назначении клеммных колодок, указать деталь не 3D-модели сборки, а выбрать созданные «пустые» детали в дереве сборки.

Проблемы импорта проводов

В окне «Импортированные данные кабелей» необходимо раскрыть дерево «Провода», просмотреть каждый провод на предмет наличия предупреждений. Предупреждения могут быть вызваны следующими ситуациями:

1. Отсутствуют номера проводов.
2. Номера проводов дублируются.
3. Тип провода, указанный в АutoCAD Electrical, отсутствует в библиотеке Inventor.

Решение проблемы отсутствия номера провода

Для решения проблемы отсутствия номера провода правой кнопкой мыши необходимо нажать на соответствующий провод, во всплывающем меню выбрать «Изменить импортируемый код провода» и задать либо произвольное, либо определенное (проектом) значение, которое будет уникальным для данного провода.

Для решения проблем отсутствия номера провода правой кнопкой мыши необходимо нажать на соответствующий провод, во всплывающем меню выбрать «Изменить импортируемый код провода» и частично изменить номер провода, чтоб он отличался от других и стал уникальным.

Решение проблемы типов проводов

Типы проводов на электрической принципиальной схеме должны соответствовать типам, имеющимся в библиотеке проводов Inventor, поэтому, если выявилось несоответствие, необходимо добавить недостающий провод в библиотеку. Есть несколько способов решения данной проблемы:

• На панели «Управление», нажав кнопку «Библиотека», в открывшемся окне создать новый тип провода, обозначение которого будет соответствовать названию слоя провода в AutoCAD Electrical.
• В окне «Импортированные данные кабелей» в дереве «Провода» выбрать соответствующий провод, нажать правой кнопкой мыши и во всплывающем меню выбрать «Добавить в библиотеку Провода и кабели».

Прокладка проводов

После исправления всех ошибок необходимо нажать «ОК» и Inventor начнет прокладку проводов в 3D-модели.

Как видно из рисунка ниже, теперь провода подключаются ко всем уровням клемм.

Для того чтобы провода прокладывались упорядоченно, имитируя кабельные каналы, необходимо создать и расставить «Сегменты», по которым будут трассироваться созданные провода.

При прокладке сегментов необходимо задать величину смещения от плоскости, на которой будут располагаться сегменты. Для этого необходимо выбрать команду «Создать сегмент», навести курсор на плоскость, нажать правую кнопку мыши и во всплывающем меню выбрать «Редактировать смещение», далее выставить нужную величину в мм.

Далее необходимо начертить сегмент. Если сегмент состоит из нескольких частей, которые необходимо чертить по отдельности, но подразумевается, что он единый для всей ячейки, то, перед тем как чертить каждую последующую часть сегмента, необходимо нажать правой кнопкой мыши на начерченную часть и во всплывающем меню нажать «Продолжить». Таким образом, следующая часть сегмента будет рассматриваться как продолжение предыдущей.

Чертить последующий сегмент можно не только с конца предыдущего, но и из любой его точки.

Для того чтобы при автотрассировке провода подсоединялись не только к конечным точкам сегмента, но и к его телу, необходимо расставить специальные точки. На панели «Создать» необходимо выбрать команду «Создать соединение», указать требуемую точку соединения на соответствующем сегменте и нажать «Применить».

Для автоматического распределения проводов по сегментам, на панели «Трасса» необходимо нажать кнопку «Автотрассировка», поставить галочку напротив «Все не проложенные провода» и нажать «ОК». Далее Inventor трассирует все провода, согласно соответствующим сегментам и расставленным точкам подключения.

Модель с проводами

Полученная модель позволяет не только визуализировать прокладку проводов, но и рассчитать их длину. Для того чтобы посмотреть длину проводников необходимо на вкладке «Расположение» нажать на значок «Отображение подробных сведений и соединений». После раскрытия дополнительной области в дереве проекта выбрать соответствующее оборудование. В дополнительной области выбрать вкладку «Соединения».

Заключение

Рассматриваемая модель не является идеальной. В ней есть некоторые ошибки и нерешенные предупреждения. Однако она позволяет проследить методику создания 3D-модели с использованием электромеханической связи между Inventor и AutoCAD Electrical, а также рассмотреть решение проблемы подключения многоуровневых клемм.

Вопрос о необходимости такой модели в рабочей документации пока остается неоднозначным. Однако в условиях тенденции перехода процесса проектирования к цифровым BIM-моделям оборудования данный функционал имеет хорошую перспективу использования. С нетерпение ждем его новых усовершенствований от компании Autodesk!