Проект: Разработка системы автоматизированного проектирования шкафов управления АСУ ТП на базе ПЛК REGUL R500 с формированием проектной документации в EPLAN

Конечным продуктом является настольное программное приложение — прототип специализированной САПР шкафов управления АСУ ТП. Система не заменяет инженерное решение и обязательную проверку проектировщиком, а автоматизирует подготовку, расчет, контроль и повторное использование проектных данных. Планируемая технологическая архитектура: - основное приложение: C#, .NET, Avalonia UI, архитектура MVVM; - ядро предметной области и расчетные алгоритмы: отдельные библиотеки C#; - хранение проектов и справочников: Postgre SQL; - обмен с модулем EPLAN: версионируемый формат JSON и структуры данных, согласованные с шаблонами EPLAN; - интеграция с EPLAN Electric P8: отдельный модуль C# на базе EPLAN API; точная версия платформы и способ подключения фиксируются после проверки лицензии предприятия; - форматы результатов: проект EPLAN, архивная копия проекта EPLAN, XLSX, PDF и JSON.

Проектирование шкафов управления АСУ ТП связано с обработкой большого числа взаимозависимых данных: перечня входных и выходных сигналов, типов и диапазонов сигналов, требований к резервированию, состава контроллерного оборудования, адресов каналов, цепей питания, клеммных соединений и спецификаций. При традиционном подходе эти сведения часто находятся в нескольких файлах и переносятся вручную. Изменение одного исходного параметра требует согласованного обновления нескольких документов. REGUL R500 предназначен для ответственных и распределенных АСУ ТП и поддерживает различные схемы резервирования, горячую замену модулей и наращиваемую модульную структуру. Эти возможности повышают число вариантов конфигурации и требуют формализованной проверки совместимости. Поэтому узкоспециализированный конфигуратор, связывающий перечень сигналов, состав аппаратуры и проектную документацию, имеет практическую востребованность. Проект также соответствует задаче технологической независимости и развития отечественного инженерного программного обеспечения: аппаратной основой выбрана российская платформа REGUL R500, а правила ее применения предполагается представить в виде расширяемой цифровой базы знаний.

Предмет разработки — методы, алгоритмы, модели данных и программные средства автоматизированного конфигурирования шкафов управления АСУ ТП на базе REGUL R500 и формирования взаимосвязанной проектной документации. Объект автоматизации — процесс разработки типовых технических решений шкафа управления, включающий: - подготовку и проверку перечня сигналов; - расчет требуемого числа каналов с учетом резерва; - подбор модулей и построение конфигурации REGUL R500; - распределение сигналов по каналам и адресам; - расчет части оборудования электропитания и подключения; - формирование спецификаций, таблиц и типовых страниц проекта EPLAN; - проверку согласованности результатов после изменений.

Метод: - Анализ предметной области; - Формализация; - Моделирование данных; - Алгоритмическая разработка; - Программная инженерия; - Шаблонная генерация; - Тестирование; - Экспериментальная оценка. Планируемая последовательность работы системы: 1. Создание проекта и ввод/импорт перечня сигналов. 2. Проверка полноты исходных данных и классификация сигналов. 3. Расчет требуемых каналов с учетом заданного резерва. 4. Формирование допустимых вариантов конфигурации REGUL R500. 5. Выбор решения по заданным критериям и распределение сигналов. 6. Проверка конфигурации и вывод протокола ошибок/предупреждений. 7. Расчет связанного оборудования в установленном объеме. 8. Формирование Excel/PDF и передача модели проекта в модуль интеграции с EPLAN. 9. Создание и заполнение типовых страниц проекта EPLAN с последующей инженерной проверкой.

Новизна проекта носит прикладной программно-инженерный характер и заключается не в создании универсальной CAD/CAE-платформы, а в разработке специализированного сквозного процесса для REGUL R500. Предполагаемые новые решения: - формализованная цифровая модель конфигурации REGUL R500, связанная с перечнем технологических сигналов и проектными документами; - многокритериальный выбор состава модулей с учетом обязательных ограничений и настраиваемых критериев качества решения; - единый механизм проверки, который выявляет несогласованность каналов, модулей, адресов, резерва и документов до выпуска проекта; - разделение расчетного приложения и модуля EPLAN посредством устойчивого формата обмена и независимого интерфейса интеграции; - преобразование повторяющихся решений из реальных проектов в параметризованные шаблоны и макросы EPLAN, заполняемые из единой модели данных; - возможность количественно сравнить ручной и автоматизированный процессы на одинаковых исходных данных. Научно-техническая составляющая будет подтверждаться формальной постановкой задачи подбора, описанием критериев и ограничений, разработкой алгоритмов, планом эксперимента и анализом полученных показателей.

Организационный и технический задел: - определена предметная область — проектирование шкафов управления АСУ ТП; - выбрана единая целевая аппаратная платформа — ПЛК REGUL R500; - руководством определено использование EPLAN; до начала разработки необходимо зафиксировать точную версию, состав лицензии и доступность EPLAN API; - имеется возможность запросить у проектировщиков обезличенные проекты EPLAN, схемы, шаблоны и макросы для анализа повторяющихся решений и правил оформления; использование возможно только с разрешения владельца и после удаления конфиденциальных данных; - определен базовый программный стек: C#, Avalonia UI, Postgre SQL и отдельный модуль интеграции с EPLAN; - сформировано предварительное представление о составе модулей будущей системы и последовательности разработки.

EPLAN Electric P8 предоставляет развитые средства электротехнического проектирования, автоматическую нумерацию, перекрестные ссылки, проверки и формирование отчетов. EPLAN Engineering Configuration поддерживает конфигурационное проектирование и автоматическое формирование инженерной документации. Создаваемый продукт не заменяет EPLAN и не конкурирует с ним по широте функций. Он дополняет EPLAN специализированным расчетным контуром для REGUL R500: обрабатывает перечень сигналов, подбирает и проверяет конфигурацию, после чего передает проверенные данные в EPLAN для выпуска документации. Предполагаемые конкурентные преимущества: - готовые правила и справочники именно для REGUL R500; - связь между исходными сигналами, выбранными модулями, каналами, спецификацией и страницами проекта EPLAN; - использование существующей среды EPLAN и принятых в организации шаблонов, форм и макросов; - модульность: интеграцию с EPLAN можно развивать независимо от расчетного ядра; - прозрачность алгоритмов и возможность проверки каждого принятого решения; - возможность адаптации под внутренние стандарты конкретной организации. Планируемые технико-экономические показатели (подлежат подтверждению экспериментом): - Сокращение времени выбранных типовых операций; - Корректность подсчета и распределения каналов; - Выявление моделируемых ошибок конфигурации; - Снижение числа повторных ручных вводов данных; - Автоматически формируемые результаты. Экономический эффект на этапе магистерского проекта будет оцениваться преимущественно через снижение трудоемкости и числа повторных операций. Денежная оценка будет выполнена после получения фактических данных о трудозатратах и принятой стоимости инженерного часа.