Создание электрических принципиальных схем с использованием сапр. Проектирование печатных плат электронных устройств в сапр p-cad

Ввод схемы принципиальной электрической

В данном разделе на простом примере рассматриваются приемы размещения на схеме УГО компонентов, проводников, шин и т.д. Показано, как создать многостраничную схему.

Создание многостраничного проекта

Для общности изложения сразу же создадим многостраничный проект, в котором схема принципиальная электрическая будет размещаться на нескольких листах формата А4.

Создайте двухстраничный проект

1) Запустите редактор схем и загрузите в него шаблон Настройки Schematic.sch.

3) Активизируйте команду Option/Configure…

4) На панели Option Configure в рамке Title Sheets нажмите кнопку Edit Title Sheets … (редактирование оформления страниц).

5) На панели Option Sheets (см. рис. 6−1) откройте закладку Sheets и в окне Sheet Name (название страницы) наберите Sheet2. Нажмите кнопку Add (добавить). Новое имя появится в окне Sheets: (страницы).

Рис. 6−1. Добавление второй страницы в проект

Назначение остальных кнопок на этой странице приведено в таблице 6−1

Оформите страницы форматками в соответствии с ЕСКД

1) На панели Option Sheets перейдите в закладку Titles (заголовки).

2) Выберите в списке первую страницу Sheet1, как показано на рис. 6−2.

Рис. 6−2. Оформление проекта форматками

3) Установите флажок Custom (заказное) и нажмите кнопку Select (выбрать).

4) С помощью стандартного диалога Windows найдите и откройте на диске файл А4_1_лист.ttl, созданный при выполнении раздела 4.

5) На панели Options Sheets (рис. 6−2) нажмите кнопку Modify (изменить), чтобы внесенные изменения вступили в силу.

6) В окне Sheets панели Options Sheets щелкните по первой строке списка – Global (общий).

7) Нажмите кнопку Select и из каталога загрузите файл второго листа форматки А4_2_лист.ttl.

8) Вновь нажмите кнопку Modify (изменить).

9) Нажмите кнопку Close на панели Options Sheets и кнопку ОК на панели Option Configure для завершения оформления страниц.

Заполните основные надписи чертежей данными о проекте

1) Укажите название проекта, его децимальный номер, разработчика, проверяющего, утверждающего и другие необходимые сведения. Работа с закладкой Field (поля) панели Design Info была подробно рассмотрена в подразделе 4.6.

2) Нанесите на форматку первого листа текстовую надпись Схема электрическая принципиальная, как показано на рис. 4−22.

Убедитесь, что вторая страница проекта оформлена правильно

1) В статусной строке в нижней части экрана (см. рис. 6−3) в окне Select Sheets (выбор страниц) с помощью кнопки раскройте список страниц и выберите в нем вторую страницу – Sheet2.

Рис. 6−3. Переключение страниц

2) На экране появится изображение второй страницы, оформленной примерно так, как показано на рис. 6−4.

Рис. 6−4. Оформление штампа второй страницы проекта

3) Сохраните проект на диске, нажав .

Многостраничный проект оформлен.

Подключение библиотек

Перед вводом и размещением компонентов на схеме нужно подключить к проекту библиотеки с необходимыми элементами и отключить ненужные. Как это сделать, подробно расписано в подразделе 5.2.

Убедитесь, что к проекту подключена библиотека Моя библиотека.lib

1) Выберите в меню команду Library/Setup.

2) На появившейся панели Library Setup просмотрите список подключенных библиотек.

Ввод и размещение символов библиотечных компонентов на схеме

Схема первого каскада транзисторного усилителя, размещаемая на первом листе проекта показана на рис. 6−5.

Рис. 6−5. Схема первого каскада усилителя

Выберите из библиотеки и разместите на чертеже резисторы

1) Установите шаг сетки 5 мм.

2) Активизируйте команду Place/Part (кнопка на инструментальной панели) и щелкните левой кнопкой мыши по полю чертежа.

3) На открывшейся панели Place Part (рис. 6−6) выберите в окне Library из раскрывающегося списка одну из подключенных библиотек (в данном случае – Моя библиотека.lib) и нажмите кнопку Browse (просмотр) для отображения в отдельном окне графики выбранного компонента.

Рис. 6−6. Выбор элемента из библиотеки

4) В окне списка компонентов Name Component найдите имя резистора с мощностью рассеяния 0,25 Вт – R250 и щелкните по нему левой кнопкой мыши.

5) В окне RefDes задайте начальное значение для позиционного обозначение резисторов R1, а в окне Value укажите его номинал – 100k. Нажмите кнопку ОК для завершения выбора.

6) На поле чертежа нажмите левую кнопку мыши и, не отпуская ее, переместите элемент к месту размещения на чертеже резистора R1. Для вращения компонента используйте клавишу R. Отпустите левую кнопку мыши.

7) Повторите п. 6 для размещения на чертеже резисторов R2−R4. Позиционные обозначения размещаемых элементов будут увеличиваться автоматически.

8) Для окончания ввода резисторов щелкните правой кнопкой мыши.

Выберите и разместите на чертеже остальные элементы схемы

1) Вновь щелкните левой кнопкой мыши на чертеже и выберите в списке конденсатор С.

2) Задайте начальное значение для позиционного обозначения – С1 и установите номинальное значение – 0.01 мкф.

3) Разместите на чертеже три конденсатора как показано на рис. 6−5.

4) Поместите на чертеж транзистор (не забудьте присвоить ему позиционное обозначение), символы «земли» и входные контакты .

Откорректируйте взаимное положение элементов на схеме, расположение и значение их атрибутов

2) Щелкните по элементу положение или значение атрибутов, которого хотите изменить, для его выделения.

3) Для перемещения компонента нажмите левую кнопку мыши внутри прямоугольника выделения и буксируйте его за точку привязки к нужному месту.

4) Для изменения атрибутов (номинала или позиционного обозначения) щелкните внутри прямоугольника выделения правой кнопкой мыши и войдите в команду Properties из выпадающего меню.

5) Для выделения не всего компонента, а его отдельных атрибутов необходимо нажать клавишу SHIFT (или CTRL в зависимости от положения переключателя CTRL/Shift Behavior в закладке Mouse панели Option Preferences) и, не отпуская ее, щелкнуть по атрибуту левой кнопкой мыши.

6) Перемещение и редактирование свойств выделенного атрибута производится также как элемента в целом. Для вращения выделенного атрибута также используется клавиша R.

Перед редактированием положения атрибутов установите более мелкий шаг сетки, например, 1 мм. Перебор шагов сетки можно проводить, не выходя из текущей команды, с помощью клавиши G

Ввод линий групповой связи (шин)

Для облегчения работы с чертежом на схемах часто используют линии групповой связи (шины). Поскольку в системе P-CAD проводники, подводимые к этим линиям, приобретают нужный вид автоматически, линии групповой связи необходимо располагать на чертеже перед соединением элементов проводами.

Нарисуйте на чертеже линию групповой связи BUS_1

1) Выберите в меню команду Place/Bus (разместить/шину) или нажмите на кнопку на инструментальной панели.

2) С помощью клавиши О установите ортогональный режим рисования линий (в правой части статусной строки должна быть надпись ), если шина не должна иметь изломов. Шаг сетки установите равным 5 мм.

3) Укажите курсором начало линии и нажмите левую кнопку мыши. Не отпуская ее перетащите курсор в окончание шины. Отпустите левую кнопку мыши.

4) Щелкните правой кнопкой мыши, чтобы «оборвать» линию.

Задайте имя введенной шине и отобразите его на чертеже

1) Перейдите в режим выбора объектов (нажата кнопка )

2) Щелкните левой кнопкой мыши по линии групповой связи для ее выделения.

5) На панели Bus Properties (свойства шины) в окне Bus Name (имя шины) наберите BUS_1 (см. рис. 6−7)

Рис. 6−7. Задание имени шины

6) Установите флажок Display (видимость) для отображения имени на чертеже и нажмите кнопку OK для окончания задания свойств шины.

Измените положение имени шины

1) Установите шаг сетки 1 мм

2) Нажмите клавишу SHIFT и, не отпуская ее, щелкните левой кнопкой мыши по имени шины для его выделения.

3) Нажмите левую кнопку мыши внутри прямоугольника выделения и, не отпуская ее, перетащите имя шины в желаемое место на чертеже.

4) Отпустите левую кнопку мыши.

Соединение выводов компонентов проводниками

Соедините входные разъемы X1, X2 и конденсатор С1 с шиной BUS_1

1) Установите стиль подключения проводников к шине, используя команду Option/Display (см. рис. 6−8).

Рис. 6−8. Выбор стиля шины

2) Выберите в меню команду Place/Wire (разместить проводники) или нажмите на кнопку на инструментальной панели.

3) С помощью клавиши О установите ортогональный режим рисования линий. Шаг сетки установите равным 5 мм.

4) Щелкните левой кнопкой мыши по желтому квадратику на конце элемента X1.

5) Переместите курсор по горизонтали на шину и щелкните левой кнопкой мыши по ней. Провод «оборвется» автоматически.

5) Повторите пп. 4−5 для элементов X2 и С1.

Соедините разъемы X3 и X4 между собой и символом «земли»

1) Последовательно щелкайте левой кнопкой мыши по желтым квадратикам на конце выводов элементов X3, X4 и «земли». Они будут соединены проводником.

2) Щелкните правой кнопкой мыши для «обрыва провода.

Введите остальные проводники на схеме

Для перемещения по чертежу используйте линейки прокрутки, для изменения масштаба клавиши «+» и «-» на основной и дополнительной клавиатурах.

Не забывайте «обрывать» проводники.

Последний введенный сегмент цепи можно удалить клавишей BACKSPACE.

Назначение имен цепям

По умолчанию система присваивает имена цепям в формате NET00006, последовательно нумеруя их. При необходимости можно переименовать цепь, указав любое другое имя. Осмысленные имена цепей могут быть полезны при дальнейшей работе с проектом.

Измените имя цепи, подключенной к базе транзистора

1) Перейдите в режим выбора объектов (нажата кнопка )

2) Щелкните левой кнопкой мыши по сегменту цепи, подключенному к базе транзистора VT1.

3) Щелкните правой кнопкой мыши для вызова выпадающего меню.

4) Выберите в выпадающем меню команду Properties.

5) На панели Wire Properties в закладке Wire установите флажок Display для отображения имени цепи на схеме.

6) На закладке Net в окне ввода имени Net Name наберите BASE (см. рис. 6−9) и нажмите кнопку ОК для окончания диалога.

Рис. 6−9. Присвоение имени цепи

Это имя автоматически присвоится всем сегментам данной цепи. Заметим, что такой подход не позволяет объединять сегменты одной и той же цепи, не имеющие «физического» контакта между собой, например, находящиеся на разных страницах.

Для соединения цепей имеющих разнесенные на чертеже сегменты используются специальные элементы – порты (Ports).

Присвойте имя цепи, используя порт

1) Выберите в меню команду Place/Port (расположить порт) или нажмите на кнопку на инструментальной панели.

2) На панели Place Port в окне ввода имени цепи Net Name наберите +12V (см. рис. 6−10).

Рис. 6−10. Установка свойств порта

3) В рамке Pin Cont (количество контактов) установите флажок One Pin (один контакт).

4) В рамке Pin Length (длина вывода) установите флажок Short (короткий).

5) В рамке Pin Orientation (ориентация вывода) установите флажок Vertical (вертикальная).

6) В рамке Port Shape (форма порта) нажмите на кнопку {None} – без рамки.

7) Нажмите кнопку ОК для окончания диалога.

8) Щелкните левой кнопкой мыши по верхней цепи поблизости от места ее подключения к шине. Появится изображения порта.

9) Щелкните левой кнопкой мыши по цепи, подключенной к компоненту Х1 для присвоения ей такого же имени.

10) Щелкните вначале правой кнопкой мыши для сброса параметров команды, а затем, разместив курсор в незанятой элементами области, левой кнопкой мыши для вызова панели Place Port.

11) Повторите пп. 2−10 для назначения глобальных имен остальным цепям.

Нанесение на схему текстовых надписей

Часто для на схемах присутствуют поясняющие надписи. Последовательность работы по размещению текстов на чертеже подробно рассмотрена в подразделе 4.2.

Оформление второго листа схемы

На второй странице начертим второй каскад усилителя.

Копирование фрагментов схемы

Система P-CAD позволяет копировать элементы чертежа и переносить их со страницы на страницу (и из проекта в проект!) через буфер обмена Windows. При этом позиционные обозначения компонентов изменяются автоматически.

Скопируйте часть чертежа на первом листе и перенесите его на второй

1) Перейдите в режим выбора объектов (нажата кнопка ).

2) Выделите окном часть чертежа правее шины BUS_1.

3) Нажмите CTRL/C (команда Edit/Copy) – копирование в буфер обмена.

4) Перейдите на вторую страницу с помощью переключателя страниц в статус строке (или нажмите клавишу с буквой L – листание страниц вперед; SHIFT/L – листание назад).

5) Нажмите CTRL/V (команда Edit/Past) – вставка из буфера обмена.

6) Нажмите левую кнопку мыши и, не отпуская ее, расположите фрагмент чертежа в центре листа.

На втором листе должна появиться схема второго каскада усилителя в виде представленном на рис. 6−11.

Рис. 6−11. Схема на втором листе после копирования из буфера обмена

Редактирование схемы

Удалите из схемы лишние компоненты

1) Щелкните по входному конденсатору C4 левой кнопкой мыши для его выделения и нажмите клавишу DELETE.

2) Аналогично удалите порты Input и Output, сегмент входной цепи и оконечный сегмент цепи +12V.

3) Удалите имя цепи NET00012. Для выделения имени щелкайте по нему левой кнопкой мыши при нажатой клавише SHIFT.

Отредактируйте некоторые элементы схемы

1) Щелкните по начальному сегменту входной цепи левой кнопкой мыши для его выделения.

2) Укажите курсором правый конец выделенного сегмента, нажмите левую кнопку мыши и растяните проводник до его совмещения с правой границей цепи +12V.

3) При необходимости сдвиньте порт +12V вправо.

Добавьте компоненты на второй лист

1) Нажмите клавишу с буквой L для перехода на первый лист

2) Щелкните по элементу X1 левой кнопкой мыши для его выделения.

3) Скопируйте его в буфер обмена (CTRL/C).

4) Вернитесь на второй лист и вставьте элемент из буфера в схему (CTRL/V). Разместите его в выходной цепи каскада.

5) Присвойте имя OUTPUT входной цепи каскада, используя команду Place/Port. Имя цепи при этом можно выбирать из раскрывающегося списка.

Расстановка позиционных обозначений

Из рис. 6−11 видно, что позиционные обозначения некоторым элементам назначены неверно (нарушен порядок – слева–направо-сверху–вниз). Изменить их можно вручную или автоматически. Вручную – через свойства элементов.

Измените позиционные обозначения компонентов автоматически

1) Войдите в команду Utils/Renumber (утилиты/перенумеровать).

2) На панели Utils Renumber (рис. 6−12) в рамке Type (тип) установите флажок RefDes (позиционные обозначения).

Рис. 6−12. Параметры переобозначений

3) В рамке Direction (направление) устанавливается направление переобозначений – сверху – вниз (Top to Bottom) или слева – направо (Left to Right). Выбираем второе.

4) В рамке RefDes устанавливается, будут ли в многосекционных компонентах использоваться все секции (флажок Auto Group Parts) или в каждом корпусе останется то количество используемых секций, которое задано разработчиком (флажок Keep Parts Together). Если выбрать первый вариант, количество используемых многосекционных компонентов может уменьшиться.

5) В окнах Starting Number и Increment Value задаются начальное позиционное обозначение и приращение номера, соответственно.

6) Установите значения параметров, как показано на рис. 6−12 и нажмите ОК.

Система выдаст предупреждение, что данная операция не может быть отменена. Можно отменить ее, либо продолжить. Нажимаем ОК.

Результат работы над вторым листом схемы представлен на рис. 6−13.

Рис. 6−13. Схема на втором листе после редактирования

Сохраните файл проекта с прежним именем.

Расстановка соединителей страниц

Для облегчения работы со сложными схемами, занимающими несколько листов больших форматов в системе P-CAD предусмотрены специальные элементы – соединители страниц (Sheet Connector), автоматически показывающие информацию о том на каких листах и в каких зонах чертежа есть продолжение той или иной цепи.

Расставьте в схеме соединители страниц

1) Подключите к проекту библиотеку Demo.lib, поставляемую вместе с системой P-CAD. Она находится в директории \P-CAD 2001\Demo (команда Library/Setup).

2) Найдите в этой библиотеке и разместите на первом и втором листах схемы компоненты SHEETOUT, подключив их к цепям +12V и OUTPUT , как показано на рис. 6−14 (рис. 6−14,а первый лист, рис. 6−14,б – второй).

3) Отредактируйте положение межстраничных ссылок, если они перекрывают другие элементы изображения.

4) Сохраните проект с прежним именем.

Уроки по P-CAD. Урок 7, часть 2

Ручная и интерактивная трассировка печатных плат в редакторе PCB. Команда Route/Manual – ручная трассировка. Т-образная трассировка. Команда Route/ Interactive – интерактивная трассировка. Команда Route/Miter - сглаживание проводников. Команда Route/Fanout – выравнивание проводников. Команда Route/Bus – прокладка шин. Команда Route/MultiTrace – одновременная прокладка нескольких трасс. Создание внутренних областей металлизации. Металлизированные области в сигнальных слоях. Создание вырезов в областях заливки. Полигоны.

Уроки по P-CAD. Урок 7, часть 1

Работа с редактором печатных плат. Импорт контура платы через формат DXF. Создание контура ПП в редакторе PCB. Упаковка соединений на печатную плату. Размещение компонентов на печатной плате. Выбор и выделение объектов. Настройка фильтра выбора объектов. Использование контекстного выпадающего меню. Выравнивание компонентов. Отображение электрических связей. Редактирование и просмотр атрибутов компонентов. Изменение стилей контактных площадок. Общая справочная информация о компоненте. Просмотр таблицы упаковки в корпус. Просмотр списка возможных вариантов корпусов.

Уроки по P-CAD. Урок 6

Создание компонентов. Запуск Библиотечной Операционной Системы. Создание символа компонента. Настройка Редактора символов. Создание символа с помощью мастера. Создание корпуса компонента. Создание компонента в Library Executive. Компоненты со скрытыми и общими выводами. Создание компонента с неоднородными секциями.

Разработка принципиальных электрических схем в ElectriCS Pro 7

Михаил Чуйков
Ведущий специалист, команда разработчиков ElectriCS Pro
Светлана Капитанова
Специалист по маркетингу, команда разработчиков ElectriCS Pro

При разработке систем управления одним из основных документов проектной документации является принципиальная схема. Именно она определяет основной состав компонентов электрооборудования и взаимосвязей между ними. Принципиальная схема — фундамент электротехнического проекта, и от правильного ее выполнения зависит дальнейшее выполнение монтажных схем, схем соединений и всей сопроводительной документации. Рассмотрим выполнение принципиальных схем в системе ElectriCS Pro 7.

Для проектирования схем ElectriCS Pro использует графический редактор AutoCAD или nanoCAD. При этом удачно совмещается вся мощь инструментов графического редактора и дополнительные специализированные команды проектирования схем. Следует отметить, что для пользователей, которые привыкли работать в «чистом» AutoCAD, переход на проектирование в ElectriCS Pro происходит достаточно легко: свою коллекцию элементов пользователь может сохранить в библиотеке ElectriCS Pro и сразу же использовать на схеме.

Документ «Схема электрическая принципиальная»

В дереве проектной документации папка с принципиальными схемами имеет набор атрибутов, которые используются в основной надписи на листах схемы. Количество атрибутов и правила их заполнения являются настраиваемыми (рис. 1).

Листы принципиальной схемы представлены в виде списка с указанием формата листа с возможностью функции предварительного просмотра. В списке можно создать новый лист схемы, открыть его или удалить (рис. 2).

Если вы дважды щелкнете мышкой по номеру листа, он откроется в окне графического редактора. В графическом редакторе справа от схемы добавлена панель менеджера, на закладках которой представлены все объекты проекта. Также добавлены дополнительные панели инструментов и меню ElectriCS Pro (рис. 3).

Создание и размещение на схеме электрических устройств

В диалоге создания электрического устройства указываются: его буквенно-позиционное обозначение, шкаф, в котором оно расположено, система. Если в диалоге указать тип по базе изделий, то у устройства будет сформирован элементный состав, автоматически подставится префикс обозначения и следующий свободный порядковый номер (например, у автоматического выключателя сформируется QF3, если в проекте уже были QF1 и QF2). При создании устройства проверяется уникальность его обозначения, в проекте не может быть двух устройств с одинаковым обозначением (рис. 4).

После создания устройство отобразится в менеджере. Для каждого устройства выводится элементный состав в виде условно-графических обозначений (УГО), при этом УГО, которые еще не размещены на схеме, помечаются зелеными маркерами в левом верхнем углу. Размещение элемента на схеме производится стягиванием соответствующего УГО с панели менеджера на поле схемы. Автоматически проставляется маркировка контактов и обозначение элемента. Контакты, не имеющие подключения, отмечаются маркером на схеме в виде сиреневых квадратов (рис. 5).

В ElectriCS Pro используются УГО двух типов: статические и динамические. Статические УГО содержатся в библиотеке УГО и представляют собой элементы, графика которых не отличается от проекта к проекту, от листа к листу: катушки, контакты реле, двигатели и т.д. Но есть и другой вид электрических устройств, которые на схемах отображаются в виде таблиц контактов и имеют переменный внешний вид: разъемы, блоки управления, контроллеры, частотные преобразователи и т.д. Как правило, при использовании динамических УГО на схему выводятся только задействованные контакты (рис. 6).

Работа с электрическими связями (ЭС)

Удобный инструмент отрисовки позволяет задавать связи между контактами буквально двумя щелчками мыши, связь выстраивается с изломом. Номер связи присваивается автоматически, по порядку следующий из свободных (рис. 7).

Когда же на принципиальную схему наносится элемент устройства, который уже размещен на другом листе схемы и имеет подключения, то от его выводов автоматически отрисуются уже подключенные электрические связи в виде отрезков.

Если пользователь при создании новой связи указал номер уже существующей электрической связи, то программа покажет сообщение-предупреждение, что ЭС с указанным обозначением уже существует, и предложит объединить связи. Так могут объединяться электрические связи, графически разнесенные на одном листе схемы или расположенные на разных листах схемы.

При «подтягивании» одной связи к другой они автоматически объединяются. Существует также обратная операция — разделения электрической связи (рис. 8).

Рис. 8. Пересечение связей и их объединение. На пересечении связей можно установить разрыв

Следует отметить, что ElectriCS Pro позволяет при необходимости на один вывод устройства подключать две электрические связи с разными номерами (рис. 9).

При перемещении элементов подключенных устройств связи от контактов не отрываются, а вытягиваются, то есть если была задана связь между контактами, то программа обеспечивает целостность связей независимо от расположения элементов на листе схемы (рис. 10).

Для удобства работы с электрическими связями программа ElectriCS Pro предоставляет возможность отрисовки групповых линий связи, в том числе соединение линиями связи сопоставленных друг с другом контактов, создания изломов на линиях и другие полезные команды.

Для отображения перехода электрической связи на другой лист схемы используется несколько типов переходов:

на следующий (или предыдущий) лист схемы, где отображается данная связь;
на заданный лист схемы;
на контакт электрического устройства и т.д.

Для каждого типа перехода можно задать УГО и набор атрибутов. При изменении нумерации листов или обозначения устройства, на контакт которого ссылается переход, атрибуты перехода пересчитываются автоматически (рис. 11).

Копирование фрагментов схем

Копирование фрагмента схемы применяется при наличии в схеме повторяющихся типовых фрагментов. Достаточно выделить любую часть схемы и скопировать ее для вставки на данный лист либо на другой лист схемы. Также фрагмент может быть вставлен в другой проект. При вставке фрагмента автоматически создаются новые электрические устройства такого же типа, что и исходные, а также новые связи (рис. 12).

Перечень элементов схемы электрической принципиальной

Табличный отчет «Перечень элементов» генерируется программой ElectriCS Pro автоматически по данным с принципиальной схемы. Отчет можно получить отдельным документом в формате PDF, RTF, XLS, HTML, DWG, TXT или разместить на листе принципиальной схемы.

В комплект поставки ElectriCS Pro включено несколько вариантов перечня элементов: с зонами и без зон, с основной надписью по ЕСКД или СПДС. Модуль «Мастер отчетов» позволяет пользователю самостоятельно модифицировать отчет (рис. 13).

В заключение следует отметить, что в статье рассматривались только основные моменты отрисовки принципиальных схем в среде ElectriCS Pro. Программа является многофункциональной и гибкой как в плане настроек, так и в последовательности разработки схемы. ElectriCS Pro предоставляет пользователю достаточный набор инструментов для создания любых многолинейных принципиальных схем. При этом качество проектирования существенно повышается за счет сокращения числа ошибок проектировщика.

1 ElectriCS Pro содержит настраиваемую систему обозначений электротехнических компонентов, использование которой позволяет выпускать схемы практически под любой стандарт проектирования. Например, если в одном проекте в разных шкафах допускается наличие одинаковых обозначений у электрических устройств и связей (то есть шкафы являются идентичными), то в этом случае в настройках указывается, что на уникальность обозначения компонента также влияет обозначение шкафа, где расположены данные элементы.

В настоящее время при проектировании электротехнических шкафов, панелей, пультов все более широко используются средства автоматизации проектирования. Это обусловлено тем, что, наряду с творческой инженерной частью проекта, связанной с разработкой принципиальных электрических схем и компоновки аппаратуры на металлоконструкции, всегда присутствует большой объем рутинной работы по подготовке монтажно-коммутационных схем.

Системы автоматизации проектирования позволяют существенно повысить производительность труда и качество проекта за счет предоставления конструктору удобных средств для разработки документации на принципиальные схемы и практически автоматического создания документов по монтажу.

Ниже рассматривается использование системы автоматизированного проектирования цепей вторичной коммутации электроустановок (САПР ЦВК) для подготовки проектно-конструкторской документации при проектировании электротехнических устройств.

Эта система применяется в ряде проектных организаций энергетического профиля и на заводах, выпускающих щитовые изделия.

Часто под автоматизацией проектирования понимается лишь черчение принципиальных и монтажных схем в среде универсального графического редактора (наиболее распространен АвтоКад). Но использование компьютера лишь в качестве автоматизированного кульмана для подготовки отдельных чертежей не дает большого эффекта.

Значительного повышения производительности можно добиться при использовании специализированных САПР, предназначенных для автоматизации проектирования электротехнических устройств в различных отраслях (машиностроение, автомобильная или авиационная промышленность и др.).

Примеры таких систем, представленных на российском рынке: ElectriCS (Consistent Software), Cschematic® Elautomation, CADElectro (НПП «ТЕХНИКОН»), E.CADdy (компания «ПОИНТ»),САПР-АЛЬФА (ООО «Фирма САПР-АЛЬФА»), EPLAN (Группа компаний ТермоКул).

Основой таких систем автоматизированного проектирования являются: библиотека условных графических обозначений элементов схем, графическо-текстовые базы данных электрических аппаратов, библиотеки проводов, кабелей, наконечников проводов; система управления проектом, которая обеспечивает простую и логичную последовательность этапов проектирования, сокращая время получения выходной документации, а также систематизированное хранение информации с обеспечением быстрого доступа к документам.

Исходными данными для проектирования электротехнических устройств в рассматриваемых электротехнических системах проектирования является принципиальная электрическая схема. Схема формируется с помощью графической библиотеки условных графических обозначений элементов принципиальных схем. Система управления проектом представляет принципиальную электрическую схему в табличной форме, после чего необходимые исходные данные передаются в проектные процедуры, непосредственно выполняющие автоматизацию проектирования.

Ряд систем реализован как специализированные надстройки над универсальными графическими редакторами. Например, ElectriCS и CADElectro работают с АвтоКадом; E 3 .CADdy- с графическим редактором CADdy.

САПР ЦВК представляет собой проблемно- ориентированную надстройку над графической системой AutoCad.

САПР ЦВК предназначена для автоматизированной подготовки документации на цепи электроустановок (электростанций, и других электротехнических устройств).

Хотя реализация ряда проектных процедур учитывает отраслевые особенности, в основе САПР лежат универсальные средства автоматизации электротехнического проектирования.

САПР ЦВК обеспечивает подготовку следующих документов:

полные принципиальные электрические схемы вторичных цепей с перечнями оборудования;
схемы соединений;
кабельные журналы;
принципиальные электрические схемы низковольтных комплектных устройств (НКУ) - панелей, шкафов, ящиков;
общие виды;
ряды зажимов;
монтажные схемы НКУ;
схемы подключения рядов зажимов НКУ.

Все документы выполняются в соответствии с ЕСКД. Примеры чертежей приведены на рисунках. Как уже отмечалось, первичным документом является принципиальная электрическая схема (рис.1).

Схема набирается из стандартных элементов ( , катушки, переключатели, микропроцессорные средства и другие). Необходимый элемент выбирается из специализированного меню; затем указывается его местоположение на чертеже, задаются позиционное обозначение и номера зажимов.

Элементы соединяются проводами, для которых задается маркировка.

Возможно рисование схемы с использованием макроблоков, содержащих готовые фрагменты схем.

Перечень аппаратуры формируется с использованием базы данных.

Подготовленная полная схема является не просто набором чертежей, но и содержит информацию о соединениях всех элементов. С перечнем аппаратуры связаны данные о зонах обслуживания аппаратов. Это позволяет использовать ее для создания других документов.

При проектировании НКУ после подготовки принципиальной схемы выбирается металлоконструкция и производится компоновка аппаратов (размеры аппаратов хранятся в базе данных проекта и контуры аппаратов автоматически заносятся на чертеж) для формирования общего вида НКУ (рис. 2).

По схеме и общему виду программа формирует ряды зажимов (рис. 3), которые при необходимости могут быть откорректированы.

Монтажная схема выдается автоматически (рис. 4).

Следует отметить одну важную особенность САПР ЦВК. большинство известных электротехнических САПР готовят монтажную документацию только в табличном виде. Однако, учитывая, что на многих щитовых заводах для монтажа устройств предпочитают работать с традиционным графическим изображением, САПР ЦВК наряду с таблицей позволяет получить чертеж монтажно-коммутационной схемы.

Важной чертой при использовании САПР является повышение производительности труда не только при разработке новых устройств, но и при модернизации существующих проектов.

Так как основным входным документом является принципиальная схема, а другие чертежи формируются автоматически, то при выпуске документации на новое устройство по прототипу достаточно внести изменения в схему (добавить или убрать цепи, изменить маркировку).

Остальные документы будут откорректированы автоматически.

Список литературы:

1. Брызгалов Ю.Н., Трофимов А.В. Автоматизированная подготовка и ведение документации на вторичные цепи электроустановок. - Электрические станции, 1997, № 4.

Цель работы

Освоить возможности системы автоматизированного проектирования PCAD 2001 в сфере создания электрический принципиальных схем.

Ход работы

Проектирование схемы электрической принципиальной было осуществлено в системе автоматизированного проектирования PCAD 2001.

В ходе проектирования схемы электрической принципиальной была использована программа PCAD Schematic.

ПОСТРОЕНИЕ ЧЕРТЕЖА СХЕМЫ

Построение схемы электрической принципиальной выполняется с помощью манипулятора "мышь", перемещаемого по горизонтальной поверхности рабочего стола; при этом на экране дисплея синхронно перемещается курсор в виде креста.. Удобной особенностью использования мыши в среде PCAD 2001 является доступность функций скроллинга и маштабирования схемы.

СОЗДАНИЕ СХЕМЫ

Схемы конструируются из символов. Создание схемы представляет собой процесс визуального размещения компонентов на рабочей области и соединение их друг с другом.

Можно также создать чертежный файл, содержащий графическую информацию, которая может быть использована для получения чертежа схемы. Размещение компонентов устанавливается при помощи команды Вставка / компонент. При этом система открывает активную библиотеку, которая содержит УГО компонентов.

Созданием библиотек компонентов в P-CAD 2001 занимается менеджер библиотек Library Executive. В системе P-CAD 2001 есть возможность создавать интегрированные библиотеки компонентов. В такую библиотеку заносятся данные трёх типов: текстовая информация о компонентах (components), УГО (symbols) и изображения корпусов компонентов (patterns). Графика корпусов и УГО создаётся в графических редакторах P-CAD Schematic и P-CAD PCB или в специальных редакторах Symbol Editor и Pattern Editor. Два последних аналогичны редакторам схем и печатных плат, в набор команд которых оставлены только те команды, которые необходимы для создания УГО и конструктивов компонентов, и добавлены так называемые мастера образцов и символов. Другая важная особенность Symbol Editor и Pattern Editor – возможность непосредственного редактирования УГО/конструктивов компонентов. Кроме этого в Library Executive включены команды поиска компонентов в библиотеках по заданному набору атрибутам.

После выбора компонента следует разместить его на рабочем поле. При этом можно управлять ориентацией элемента, устанавливать режим зеркального отображения и т. д.

После установки элемента имеется возможность размножить его при помощи команды копирования / вставки из буфера обмена.

Для проведения соединений используется команда вставка / проводник. При проведении указываются начальная и конечная точка. Неподсоединенные контакты микросхем отмечаются диагональным крестиком. Для соединения двух цепей необходимо сделать их глобальными, а затем присвоить идентичные имена, соединив с шиной.

Для обозначения элементов используется команда свойства из контектного меню (активируется при нажатии правой кнопки мыши на соответствующий элемент). Далее задается его обозначение.

Сохранение данных в файл и загрузка из файла осуществляются при помощи команд из меню Файл. Схема сохраняется в формате системы PCAD 2001 и имеет расширение sch.

Вывод: В ходе проделанной работы была освоена программа PCAD 2001 Schematic, являющаяся частью САПР PCAD 2001 и предназначенной для построения схем электрических принципиальных.

Времена применения кульманов давно миновали, их заменили графические редакторы, это специальные программы для черчения электрических схем. Среди них есть как платные приложения, так и бесплатные (виды лицензий мы рассмотрим ниже). Уверены, что созданный нами краткий обзор поможет из разнообразия программных продуктов выбрать ПО, наиболее оптимальное для поставленной задачи. Начнем с бесплатных версий.

Бесплатные

Прежде, чем перейти к описанию программ кратко расскажем о бесплатных лицензиях, наиболее распространены из них следующие:

Freeware – приложение не ограничено по функциональности и может использоваться в личных целях без коммерческой составляющей.
Open Source – продукт с «открытым кодом», в который допускается вносить изменения подстраивая ПО под собственные задачи. Возможны ограничения на коммерческое использование и платное распространение внесенных модификаций.
GNU GPL – лицензия практически не накладывающая на пользователя никаких ограничений.
Public domain – практически идентична с предыдущим вариантом, на данный тип лицензии закон защиты авторских прав не распространяется.
Ad-supported – приложение полностью функционально, содержит в себе рекламу других продуктов разработчика или других компаний.
Donationware – продукт распространяется бесплатно, но разработчик предлагает внести пожертвования на добровольной основе для дальнейшего развития проекта.

Получив представление о бесплатных лицензиях можно переходить к ПО, распространяемому на таких условиях.

Microsoft Visio

Это простой в управлении, но в то же время весьма удобный редактор векторной графики, обладающий богатым функциональным набором. Несмотря на то, что основная социализация программы визуализация информации с приложений MS Office, ее вполне можно использовать для просмотра и распечатки радиосхем.

MS выпускает три платных версии, отличающихся функциональным набором и бесплатную (Viewer), которая интегрируется в браузер IE и позволяет с его помощью осуществлять просмотр файлов, созданных в редакторе. К сожалению, для редакции и создания новых схем потребуется приобрести полнофункциональный продукт. Заметим, что даже в платных версиях среди базовых шаблонов нет набора для полноценного создания радиосхем, но его несложно найти и установить.

Недостатки бесплатной версии:

Недоступны функции редактирования и создания схем, что существенно снижает интерес к этому продукту.
Программа работает только с браузером IE, что также создает массу неудобств.

Компас-Электрик

Данная ПО является приложением к САПР российского разработчика «АСКОН». Для ее работы требуется установка среды КОМПАС-3D. Поскольку это отечественный продукт, в нем полностью реализована поддержка принятых России ГОСТов, и, соответственно, нет проблем с локализацией.

Приложение предназначено для проектирования любых видов электрооборудования и создания к ним комплектов конструкторской документации.

Это платное ПО, но разработчик дает 60 дней на ознакомление с системой, в течение этого времени ограничения по функциональности отсутствуют. На официальном сайте и в сети можно найти множество видео материалов, позволяющих детально ознакомиться с программным продуктом.

В отзывах многие пользователи отмечают, что в системе имеется масса недоработок, которые разработчик не спешит устранять.

Eagle

Данное ПО представляет собой комплексную среду, в которой можно создать как принципиальную схему, так и макет печатной платы к ней. То есть, расположить на плате все необходимые элементы и выполнить трассировку. При этом, она может быть выполнена как в автоматическом, так и ручном режиме или путем комбинации этих двух способов.

В базовом наборе элементов отсутствуют модели отечественных радиокомпонентов, но их шаблоны могут быть скачены в сети. Язык приложения – Английский, но локализаторы, позволяющие установить русский язык.

Приложение является платным, но возможность его бесплатного использования со следующими функциональными ограничениями:

Размер монтажной платы не может превышать размера 10,0х8,0 см.
При разводке можно манипулировать только двумя слоями.
В редакторе допускается работа только с одним листом.

Dip Trace

Это не отдельное приложение, а целый программный комплекс, включающий в себя:

Многофункциональный редактор для разработки принципиальных схем.
Приложение для создания монтажных плат.
3D модуль, позволяющий проектировать корпуса для созданных в системе приборов.
Программу для создания и редактирования компонентов.

В бесплатной версии программного комплекса, для некоммерческого использования, предусмотрены небольшие ограничения:

Монтажная плата не более 4-х слоев.
Не более одной тысячи выводов с компонентов.

В программе не предусмотрена русская локализация, но ее, а также описание всех функций программного продукта можно найти в сети. С базой компонентов также нет проблем, в изначально их около 100 тыс. На тематических форумах можно найти созданные пользователями базы компонентов, в том числе и под российские ГОСТы.

1-2-3 схема

Это полностью бесплатное приложение, позволяющее укомплектовать электрощиты Хагер (Hager) одноименным оборудованием.

Функциональные возможности программы:

Выбор корпуса для электрощита, отвечающего нормам по степени защиты. Выборка производится из модельного ряда Hager.
Комплектация защитным и коммутационным модульным оборудованием того же производителя. Заметим, что в элементной базе присутствуют только сертифицированные в России модели.
Формирование конструкторской документации (однолинейной схемы, спецификации, отвечающей нормам ЕСКД, отрисовка внешнего вида).
Создание маркеров для коммутирующих устройств электрощита.

Программа полностью локализована под русский язык, единственный ее недостаток, что в элементной базе присутствует только электрооборудование компании-разработчика.

Autocad Electrical

Приложение на базе известной САПР Autocad, созданное для проектирования электросхем и создания для них технической документации в соответствии с нормами ЕСКД.

Изначально база данных включает в себя свыше двух тысяч компонентов, при этом, их условно графические обозначения отвечают действующим российским и европейским стандартам.

Данное приложение платное, но имеется возможность в течение 30-ти дней ознакомиться с полным функционалом базовой рабочей версии.

Эльф

Данное ПО позиционируется в качестве автоматизированного рабочего места (АРМ) для проектировщиков-электриков. Приложение позволяет быстро и корректно разработать, практически, любой чертеж для электротехнических проектов с привязкой к плану помещений.

Функционал приложения включает в себя:

Расстановку УГО при проектировании электросетей, проложенных открыто, в трубах или специальных конструкциях.
Автоматический (с плана) или руной расчет силовой схемы.
Составление спецификации в соответствии с действующими нормами.
Возможность расширения базы элементов (УГО).

В бесплатной демонстрационной версии отсутствует возможность создания и редактирование проектов, их можно только просмотреть или распечатать.

Kicad

Это полностью бесплатный программный комплекс с открытым кодом (Open Source). Данное ПО позиционируется в качестве системы сквозного проектирования. То есть, можно разработать принципиальную схему, по ней создать монтажную плату и подготовить документацию, необходимую для производства.

Характерные особенности системы:

Для разводки платы допускается применение внешних трассировщиков.
В программу встроен калькулятор печатной платы, размещение на ней элементов можно выполнить автоматически или вручную.
По завершению трассировки система генерирует несколько технологических файлов (например, для фотоплоттера, сверлильного станка и т.д.). При желании можно добавить логотип компании на печатную плату.
Система может создать послойную распечатку в нескольких популярных форматах, а также сгенерировать список используемых в разработке компонентов для формирования заказа.
Имеется возможность экспорт чертежей и других документов в форматы pdf и dxf.

Заметим, что многие пользователи отмечают непродуманность интерфейса системы, а также тот факт, что для освоения ПО требуется хорошо изучить документацию к программе.

TinyCAD

Еще одно бесплатное приложение с открытым кодом, позволяющее создавать чертежи принципиальных схем и имеющее функции простого редактора векторной графики. В базовом наборе содержится сорок различных библиотек компонентов.

TinyCAD – простой редактор для принципиальных схем

В программе не предусмотрена трассировка печатных плат, но имеется возможность экспортировать список соединений в стороннее приложение. Экспорт производится с поддержкой распространенных расширений.

Приложение поддерживает только английский язык, но благодаря интуитивному меню проблем с освоением не возникнет.

Fritzing

Бесплатная среда разработки проектов на базе Arduino. Имеется возможность создания печатных плат (разводку необходимо делать вручную, поскольку функция автотрассировки откровенно слабая).

Следует заметить, что приложение «заточено» для быстрого создания набросков, позволяющих объяснить принцип работы проектируемого прибора. Для серьезной работы у приложения слишком мала база элементов и сильно упрощенное составление схемы.

123D Circuits

Это веб-приложение для разработки Arduino-проектов, с возможностью программирования устройства, симуляции и анализа его работы. В типовом наборе элементов присутствуют только основные радио-компоненты и модули Arduino. При необходимости пользователь может создать новые компоненты и добавить их в базу. Примечательно, что разработанную печатную плату можно заказать, непосредственно, в онлайн-сервисе.

В бесплатной версии сервиса нельзя создавать свои проекты, но можно просматривать чужие разработки, находящиеся в открытом доступе. Для полноценного доступа ко всем возможностям необходимо оформить подписку ($12 или $24 в месяц).

Заметим, что из-за бедного функционала виртуальная среда разработки вызывает интерес только у начинающих. Многие из тех, кто пользовался сервисом, обратили внимание на тот факт, что результаты симуляции расходятся с реальными показателями.

XCircuit

Бесплатное мультиплатформенное приложение (лицензия GNU GPL) для быстрого создания принципиальных схем. Функциональный набор минимальный.

Язык приложения – английский, программа не воспринимает русские символы. Также следует обратить внимание на нетипичное меню, к которому необходимо привыкнуть. Помимо этого контекстные подсказки выводятся на панель состояния. В базовый набор элементов входят УГО только основных радиодеталей (пользователь может создать свои элементы и добавить их).

CADSTAR Express

Это демонстрационная версия одноименной САПР. Функциональные ограничения коснулись лишь числа элементов, используемых в схеме разработки (до 50 шт) и количеств контактов (не более 300), что вполне достаточно для небольших радиолюбительских проектов.

Программа состоит из центрального модуля, в которых входит несколько приложений позволяющих разработать схему, создать для нее плату и подготовить пакет технической документации.

В базовый набор входит более 20 тыс. компонентов, дополнительно можно загрузить с сайта разработчика дополнительные библиотеки.

Существенным недостатком системы является отсутствие поддержки русского языка, соответственно, все техническая документация также представлена в сети на английском.

QElectroTech

Простое удобное и бесплатное (FreeWare) приложения для разработки электрических и электронных схем-чертежей. Программа является обычным редактором, никаких специальных функций в ней не реализовано.

Язык приложения – английский, но для него имеется русская локализация.

Платные приложения

В отличие от ПО, распространяемого по бесплатным лицензиям, коммерческие программы, как правило, обладают значительно большим функционалом, и поддерживаются разработчиками. В качестве примера мы приведем несколько таких приложений.

sPlan

Простая программа-редактор для черчения электросхем. Приложение комплектуется несколькими библиотеками компонентов, которые пользователь может расширять по мере необходимости. Допускается одновременная работа с несколькими проектами, путем их открытия в отдельных вкладках.

Чертежи, сделанные программой, хранятся в виде файлов векторной графики собственного формата с расширением «spl». Допускается конвертация в типовые растровые форматы изображения. Имеется возможность печати больших схем на обычном принтере А4-го формата.

Официально приложение не выпускается в русской локализации, но существуют программы, позволяющие русифицировать меню и контекстные подсказки.

Помимо платной версии предусмотрены две бесплатных реализации Demo и Viewer. В первой нет возможности сохранить и распечатать нарисованную схему. Во второй предусмотрена только функция просмотра и печати файлов формата «spl».

Eplan Electric

Многомодульная масштабируемая САПР для разработки электротехнических проектов различной сложности и автоматизации процесса подготовки конструкторской документации. Данный программный комплекс сейчас позиционируется в качестве корпоративного решения, поэтому для рядовых пользователей он будет не интересен, особенно если принять в учет стоимость ПО.

Target 3001

Мощный САПР комплекс, позволяющий разрабатывать электросхемы, трассировать печатные платы, моделировать работу электронных устройств. Онлайн библиотека компонентов насчитывает более 36 тыс. различных элементов. Данная CAD широко применяется в Европе для трассировки печатных плат.

По умолчанию устанавливается английский язык, имеется возможность установить меню на немецком или французском, официально русской локализации нет. Соответственно, вся документация представлена только на английском, французском или немецком языке.

Стоимость самой простой базовой версии около 70 евро. За эти деньги будет доступна трассировка двух слоев на 400 выводов. Стоимость нелимитированной версии в районе 3,6 тыс. евро.

Micro-Cap

Приложение для моделирования цифровых, аналоговых и смешанных схем, а также анализа их работы. Пользователь может создать в редакторе электрическую цепь и задать параметры для анализа. После это по одному клику мышки система автоматически чего произведет необходимые расчеты и выдаст результаты для изучения.

Программа позволяет установить зависимость параметров (номиналов) элементов от температурного режима, освещенности, частотных характеристик и т.д. Если в схеме присутствуют анимированные элементы, например, светодиодные индикаторы, то их состояние будут корректно отображаться, в зависимости от поступающих сигналов. Имеется возможность при моделировании «подключать» к схеме виртуальные измерительные приборы, а также отслеживать состояние различных узлов устройства.

Стоимость полнофункциональной версии около $4,5 тыс. Официальной русской локализации приложения не существует.

TurboCAD

Данная САПР платформа включает в себя множество инструментов, для проектирования различных электрических устройств. Набор специальных функций позволяет решать инженерно-конструкторские задачи любого уровня сложности.

Отличительные особенности – тонкая настройка интерфейса под пользователя. Множество справочной литературы, в том числе и на русском языке. Несмотря на отсутствие официальной поддержки русского языка, для платформы имеются русификаторы.

Для рядовых пользователей приобретение платной версии программы с целью разработки электросхем для любительских устройств, будет нерентабельно.

Designer Schematic

Приложение для создания электросхем с использованием радиоэлементов производства Digi-Key. Основная особенность данной системы заключается в том, что в редакторе для построения схем, может использовать механическое проектирование.