Под подсистемой автоматизированного проектирования электроснабжения понимается совокупность программного и информационного обеспечения для проведения необходимых расчетов и решения информационно-логических задач, обеспечивающих выпуск проектной документации при совместном участии в работе коллектива проектировщиков и ЭВМ.
Основными принципами построения подсистемы являются:
а) минимально необходимое количество исходной информации для получения достоверной и полной по объему выходной документации к проекту;
б) возможность общения проектировщика с ЭВМ при вводе исходной информации с применением общеизвестных терминов и понятий;
в) минимизация появления ошибок во вводимых в ЭВМ исходных данных;
г) получение от ЭВМ документов, не требующих расшифровки, и пригодных для непосредственной комплектации проекта;
д) возможность корректировки исходной информации на машинных носителях (магнитных лентах, дисках);
е) возможность получения новой конфигурации сети электроснабжения данного предприятия с использованием введенной ранее исходной информации по предыдущему варианту сети;
ж) возможность корректировки каталожной и нормативной информации;
з) возможность корректировки программного обеспечения при изменениях и дополнениях в методиках расчетных задач и в технологии процесса проектирования без остановки эксплуатации подсистемы в целом.
Рис. 4-4. Структурная схема построения подсистемы автоматизированного проектирования электроснабжения.
Подсистема автоматизированного проектирования электроснабжения является составной частью общей системы проектирования электротехнической части промышленного предприятия. В связи с этим при анализе необходимой для функционирования данной подсистемы исходной информации необходимо учитывать получение исходных данных от других подсистем, например подсистемы проектирования силового электрооборудования, электроосвещения,
воздушных линий электропередачи и т. п., на машинных носителях — магнитных лентах, дисках, перфокартах и т. п., пригодных для ввода в ЭВМ в качестве исходной информации без дополнительной обработки. Обеспечение минимизации исходных данных достигается также за счет применения общего информационного потока для всех задач подсистем в целом (рис. 4-4). Общий информационный поток располагает возможностью ввода в конкретную программу как исходной информации, полученной от проектировщика и других подсистем, так и результатов работы других программ данной подсистемы, являющихся исходной информацией для реализуемой программы или задачи. Например, для решения Задачи по определению уровней напряжения в точках схемы (блок 17, рис. 4-1) исходной информацией будет выходная из блоков 3, 5, 6, 9, 10 и 11, т. е. использование данных по результатам расчетов электрических нагрузок (блоки 5, 6), координат электротехнических помещений и электроприемников (блоки 3 и 9) и использование параметров схемы замещения расчета токов короткого замыкания (блоки 10 и 11). Наличие общего информационного потока для всех задач подсистемы создает предпосылку для уменьшения вероятности появления ошибки, так как исключает проектировщика из цикла промежуточного вывода и ввода информации в ЭВМ.
Для облегчения возможности общения проектировщика с ЭВМ предусматривается специальное транслирующее программное обеспечение подсистемы. Общение проектировщика с ЭВМ производится через традиционные понятия, например: трансформатор, расчетная нагрузка, КТП, КРУ, количество, среда и т. п. Эти понятия, совмещенные с количественными характеристиками, например, длина конкретной линии, мощность электроприемника, температура воздуха и т. п., транслируются машиной и реализуются в соответствии с программой работы, заданной ЭВМ для решения поставленной задачи.
Совокупность понятий и чисел, следующих в определенном, естественном для описания схемы порядке, задают ЭВМ исходную информацию для всей схемы электроснабжения в целом. Для минимизации появления ошибок во вводимых проектировщиком данных применяется так называемая «инвентарная картотека понятий и чисел», которая представляет собой перфокарты с предварительно отперфорированными и проверенными понятиями и числами, значения которых записаны в верхнем поле перфокарты. Для того чтобы задать ЭВМ при решении конкретной задачи некоторую исходную информацию, из инвентарной картотеки подбирают необходимые понятия и числа, складываемые в пакет в определенном порядке, в соответствии с инструкцией к программе. Например, чтобы описать кабельную линию длиной 100 м сечением 3X185 мм2, проложенную на эстакаде от РП-1 к электродвигателю, ЭВМ необходимо задать следующую последовательность понятий и чисел:
Необходимо, однако, отметить, что не все параметры и понятия в данном описании являются закрепленными и обязательными. Вместо понятия «длина» можно использовать понятие «координата», можно не указывать сечения кабельной линии, тогда это сечение выбирается ЭВМ по известным и заложенным в программное обеспечение машины формулам и каталогам автоматически. В случае отсутствия в задании при решении задачи описания способа прокладки программа работы ЭВМ примет («по умолчанию») способ прокладки по открытой эстакаде и т. п.
В качестве примера эквивалентных групп понятий и чисел, определяющих заданный ранее пример, можно привести следующий:
Указанный способ подготовки исходной информации исключает необходимость предварительного заполнения определенных форм бланков, перфорацию по этим бланкам и последующую проверку перфорации на достоверность нанесенной на перфокарту информации.
Проектировщик, работая со своими черновыми записями и картотекой, практически без ошибок и в кратчайший срок может выдать задания ЭВМ, не выполняя лишней работы.
После задания ЭВМ исходных данных и получения результата может возникнуть необходимость в корректировке исходных данных в результате ошибки проектировщика или в результате изменения задания на проектирование и т. п. Первоначальный ввод всей информации в ЭВМ в этом случае нецелесообразен, так как изменяется, как правило, не вся схема. Для возможности корректировок предусматривается возможность внесения изменений в любое место информационного массива, описывающего данную схему электроснабжения.
Корректировка позволяет включать дополнительную информацию в любое место схемы, заменять ее по любому элементу схемы, исключать какие-либо элементы.
Программным обеспечением подсистемы автоматизированного проектирования электроснабжения предусматривается возможность получения нового варианта схемы с использованием ранее введенной с ЭВМ информации для данного предприятия.
Проектировщику предоставлена возможность изменить координаты того или иного электротехнического помещения, изменить способ или принцип конструктивного исполнения сети электроснабжения, присоединить часть электроприемников технологических механизмов с одного РП на другое и т. п. и при этом достаточно быстро получить технические и экономические характеристики предполагаемого варианта.
Взаимодействуя с ЭВМ, проектировщик имеет возможность просмотреть и получить оценки всех своих предложений по вариантам схемы. Подобное взаимодействие с ЭВМ позволяет в кратчайший срок накопить опыт по проектированию схем электроснабжения.
При традиционном проектировании проектировщик использует большое количество каталожной информации, а также пользуется нормативными и руководящими указаниями, такими как ПУЭ, СН 174-75, СНиП и т. п. При проектировании с помощью ЭВМ эти материалы содержатся в долговременной памяти ЭВМ и могут быть использованы как программное обеспечение подсистемы автоматически или проектировщиком по его запросу. Известно, что все каталожные, нормативные материалы и руководящие указания находятся в непрерывном изменении. Вследствие этого программное обеспечение подсистемы под руководством проектировщика должно позволять корректировать эту информацию непосредственно на машинных носителях. Корректировка этой информации осуществляется при помощи общего информационного потока подсистемы (рис. 4-4).
Изменения в постоянной информации могут производиться целенаправленно, т. е. специально того или иного раздела каталога нормативной базы, или попутно с решением конкретной задачи проектирования. В последнем случае информация на изменения должна быть включена в исходные данные решения задачи проектирования конкретного объекта.
В процессе научно-технического прогресса и по мере накопления опыта по проектированию электроснабжения будет возникать необходимость корректировки и дополнения программного обеспечения, Этот процесс практически имеет непрерывный характер, особенно на первом этапе эксплуатации подсистемы. Возможность непрерывной модернизации программного обеспечения и одновременной эксплуатации подсистемы достигается за счет модульной структуры построения программного обеспечения, которое взаимодействует с общим информационным потоком подсистемы (рис. 4-4). Например, можно добавлять новые задачи, модернизировать и вводить в подсистему скорректированные расчетные и информационнологические программные модули. Это достигается за счет такого способа программирования, когда отдельные модули не связаны непосредственно между собой и удаление любого из них приводит только к увеличению объема исходной информации, задаваемой проектировщиком в общий информационный поток.
Принцип построения каждого расчетного или информационнологического модуля обеспечивает возможность эксплуатации этого модуля как законченной расчетной или информационно-логической задачи. Подобное построение обеспечивает опытную эксплуатацию отдельных задач, выявление ошибок, возможность дополнения этой задачи до окончания разработки всей подсистемы в целом. Кроме того, данный принцип позволяет использовать эти задачи как локальные и в процессе эксплуатации подсистемы в целом. Указанная возможность достигается средствами программирования таким образом, что модуль получает исходную информацию не из общего информационного потока, а как локальную необходимую исходную информацию для проведения заданного расчета.
Модульный принцип построения подсистемы позволяет также значительно расширить круг разработчиков подсистемы, что позволяет решить задачу создания всей подсистемы в более короткий срок, чем при решении аналогичной задачи «глобальным» путем.
При решении задач подсистемы ЭВМ выдает проектировщику результаты в определенной программой форме, которые не должны требовать какой-либо дополнительной работы от проектировщика по расшифровке или перенесению результатов расчетов в выходные документы выпускаемого проекта. Формы, выдаваемые ЭВМ, соответствуют правилам оформления проектной документации, представляемой заказчику. Пример формы выходной документации по расчету токов короткого замыкания приведен на рис. 4-5,
Это достигается за счет программного обеспечения вывода проектных документов на широкую печать (устройство параллельной печати ЭВМ) и графопостроитель (чертежно-графический автомат ЭВМ). На широкую печать выдается документация в виде таблиц поясняющего текста, а также возможна выдача графиков, например кривых селективности релейных защит. На графопостроитель выдаются документы, которые не могут быть выданы на печать — схемы вариантов, схема электроснабжения, чертежи компоновок электротехнических помещений и т. п. Необходимо, однако, отметить, что скорость вывода выходной информации на широкую печать в десятки раз превышает скорость выдачи информации на графопостроитель. В связи с этим каждый выходной документ проекта должен быть проанализирован по форме и при возможности его следует выдавать из ЭВМ на широкую печать в виде таблиц и текста. Например, вместо традиционной схемы внешних соединений вторичных цепей КРУ от ЭВМ целесообразно получать не чертеж, а таблицы подключений, выдаваемых ЭВМ при помощи устройства широкой печати (АЦПУ)..
Одним из важнейших аспектов при создании автоматизированной подсистемы проектирования электроснабжения является организация каталожной и нормативной информации. Количество каталожной и нормативной информации в настоящее время настолько велико, что поиск ее даже на быстроходных носителях информации, таких как магнитная лента и магнитные диски, будет занимать основное время функционирования подсистемы, которое в этом случае будет равно нескольким часам «машинного времени».
Опираясь на практику проектирования электроснабжения традиционным способом, можно сделать вывод, что не вся информация по электрооборудованию и не все главы нормативной документации необходимо иметь, например, при проектировании химических предприятий. Своя специфика имеется при проектировании металлургических заводов и т. п. Таким образом, в различных по специализации проектных организациях часть информации должна быть расположена «ближе», а часть информации «дальше» в соответствии с частотой запросов этой информации. Именно эти предположения и принципы были положены в организацию информационного фонда подсистемы проектирования электроснабжения промышленных предприятий.
В данной подсистеме применяется иерархический способ хранения информации в функции частоты обращения к отдельным разделам каталога, отдельным реквизитам каталога, а также отдельным разделам нормативной документации.
Рис. 4-5. Форма выходной документации по расчету токов короткого замыкания, выполненному ЭВМ
Суть этого иерархического деления по частоте обращения следующая:
а) а начале эксплуатации вся информация, которая может потребоваться подсистеме, хранится в томах на магнитной ленте;
б) в процессе эксплуатации определяется информация, обращение к которой происходит чаще.
Эта информация переписывается и хранится на магнитном диске — устройстве, поиск информации на котором происходит в десятки раз быстрее, чем на магнитной ленте;
в) по мере заполнения магнитного диска непрерывно происходит анализ каждого элемента информации по частоте обращения к нему. Если последующие обращения к подсистеме электроснабжения не требуют эту информацию, то она стирается и на ее место помещается другая необходимая информация.
Таким образом, сама подсистема определяет для себя необходимый минимальный объем каталожной и нормативной информации.
Изложенные принципы построения подсистемы автоматизированного проектирования электроснабжения промышленных предприятий в значительной мере реализованы в виде готовых программных модулей, которые проходят опытную эксплуатацию. Работы по созданию системы автоматизированного проектирования электроустановок промышленных предприятий ведутся по единому координационному плану.
