CC BY
115
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ПРОГРАММЫ SOLIDWORKS С ПРОГРАММОЙ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ MENTOR GRAPHICS
© Канатов А.В.*
ОАО «Концерн «Автоматика», г. Москва
Рассмотрены вопросы проектирования печатных плат с применением современных программ автоматизированного проектирования. Описано, что применение программ SolidsWorks и Mentor Graphics значительно сокращает время конструкторско-технологического проектирования печатных плат.
Компания SolidWorks Russia и торговая марка SWR широко известны не только в России, но и за ее пределами. Предлагаются эффективные решения на базе программного комплекса CAD/CAM/CAE/PLM SolidWorks, обеспечивающего рост конкурентоспособности, повышение управляемости и сокращение издержек. Это подтверждается внедрением данного программного продукта на предприятии ОАО «Концерн ««Автоматика»».
Компания SolidWorks Russia является одним из крупнейших поставщиков программных комплексов CAD/CAM/CAE/PLM и инжиниринговых услуг для промышленных предприятий Российской Федерации и стран СНГ и входит в десятку лучших подразделений SolidWorks Corporation по объемам реализованных проектов внедрения и качеству предоставляемых сервисов для клиентов. SolidWorks Russia обеспечивает эффективный рост конкурентоспособности российских промышленных предприятий за счет внедрения уникальных технологии SolidWorks, обеспечивающих автоматизацию работ кон-структорско-технологических подразделений на основе концепции PLM.
Ядром системы являются базовые конфигурации: SolidWorks Standard, SolidWorks Professional и SolidWorks Premium, ставшие стандартом автоматизированного проектирования во всем мире. Выбирая SolidWorks, предприятие получает лицензии на использование уникальных технологий трехмерного проектирования, позволяющие спроектировать и вывести на рынок инновационную продукцию в кратчайшие сроки и значительно повысить конкурентоспособность предприятия, а также увеличить капитализацию компании [1].
Решаемые задачи на этапе конструкторской подготовки производства (КПП):
- 3D проектирование изделий (деталей и сборок) любой степени сложности с учетом специфики изготовления (базовые конфигурации SolidWorks);
* Инженер 2 категории.
- создание конструкторской документации в SolidWorks 2D Editor, SWR-Спецификация);
- дизайн (базовые конфигурации SolidWorks);
- реверсивный инжиниринг (SolidWorks Premium);
- проектирование коммуникаций (электрожгуты и объемный монтаж -SolidWorks Premium, SWR-Электрика; трубопроводы - SolidWorks Premium, SolidWorks Routing);
- инженерный анализ (прочность, устойчивость, теплопередача, частотный анализ, линейное и нелинейное приближение - SolidWorks Simulation; динамика механизмов - SolidWorks Motion; газо / гидродинамика - SolidWorks Flow Simulation; оптика и светотехника -OptisWorks);
- анализ размерных цепей (SolidWorks Premium, CETOL 60);
- управление данными и процессами на этапе КПП (SWE-PDM).
Решаемые задачи на этапе технологической подготовки производства:
- анализ технологичности конструкции изделия (базовые конфигурации SolidWorks, DFMXpress/DFMProfessional);
- анализ технологичности процессов изготовления (литье пластмасс -SimpoeWorks, анализ процессов штамповки - BlankWorks/FastForm);
- разработка технологических процессов по ЕСТД, включая материальное и трудовое нормирование (SWR-Технология);
- проектирование оснастки и прочих средств технологического оснащения (базовые конфигурации SolidWorks, MoldWorks, Electrode Works, Logopress и др.);
- разработка управляющих программ для станков с ЧПУ (фрезерная, токарная, токарно-фрезерная и электроэрозионная обработка -CAMWorks; лазерная, плазменная и гидроабразивная резка, вырубные штампы - cncKad; координатно-измерительные машины -CMMWorks).
SolidWorks - система автоматизированного проектирования, инженерного анализа и подготовки производства изделий любой сложности и назначения. SolidWorks является ядром интегрированного комплекса автоматизации предприятия, с помощью которого осуществляется поддержка жизненного цикла изделия в соответствии с концепцией CALS-технологий, включая двунаправленный обмен данными с другими Windows-приложениями и создание интерактивной документации. В зависимости от класса решаемых задач заказчикам предлагается три базовых конфигурации системы: SolidWorks Standard, SolidWorks Professional и SolidWorks Premium.
Так нами для разработки электронного блока аппаратуры засекречивания связи и разработки конструкции многослойной печатной платы были применены программы автоматизированного проектирования SolidsWorks и Mentor Graphics.
Разработка любого электронного блока начинается с расчета и формирования принципиальной схемы, реализуемой затем в виде печатных плат, трассировка которых проводится в ECAD-системе. По результатам проектирования платы создается комплект файлов, описывающих ее геометрию, элементную базу и схему соединений. Эта информация может быть представлена в формате IDF (Intermediate Data Format) - промышленного стандарта для обмена данными между ECAD-системами и механическими системами автоматизированного проектирования (САПР).
САПР SolidWorks позволяет напрямую импортировать IDF-файлы (*. emn, *.brd, *.bdf, *.idb) и создавать твердотельные модели печатных плат и их компонентов. После импортирования каждая модель представляет собой деталь, состоящую из совокупности 3D-элементов, полученных вытяжкой. Каждый IDF-файл состоит из двух частей - описания геометрии печатной платы и библиотечного файла (например, *.emn/*.emp, *.brd/*.lib, *.brd/*.pro, *.bdf/*.ldf, *.idb/*.idl). SolidWorks автоматически отыскивает по названию подходящую комбинацию геометрического и библиотечного файлов, а если ему не удается найти библиотечный файл, предлагает пользователю указать ссылку на этот файл вручную. Имя каждого создаваемого в дереве модели SolidWorks 3D-элемента базируется на имени соответствующего компонента печатной платы. Компоненты одного типа окрашиваются в одинаковые цвета. Если толщина печатной платы не указана в IDF-файле, пользователю предлагается выбрать единицы измерения и ввести числовое значение. На плату опционально могут быть также добавлены монтажные отверстия. При двустороннем монтаже SolidWorks позволяет корректировать пространственную ориентацию компонентов с помощью специальной настройки. Все вышеперечисленные возможности входят в базовую версию SolidWorks.
Базовый функционал SolidWorks значительно расширяется с помощью специализированного модуля для импорта данных из систем проектирования печатных плат - CircuitWorks, представляющего собой двунаправленный транслятор данных между различными ECAD-системами и SolidWorks. Работа CircuitWorks заключается в чтении IDF-файла и создании трехмерной сборки SolidWorks (именно сборки, а не детали, как в случае с базовым функционалом), состоящей из печатной платы и элементов. Для создания модели печатной платы CircuitWorks использует пополняемую библиотеку электронных компонентов и размещает элементы на печатной плате в соответствии с координатами, заданными в IDF-файле. При отсутствии необходимого компонента в базе данных CircuitWorks автоматически создаст его габаритную модель - прямоугольный параллелепипед, разместив его на печатной плате.
CircuitWorks может автоматически распознавать следующие конструктивные особенности печатной платы: контур, монтажные отверстия, отверстия с контактными площадками и без них, а также проводить автоматиче-
скую фильтрацию элементов по типу и по высоте (координата Z). Модуль позволяет экспортировать модели SolidWorks в формат IDF - с этой целью в SolidWorks в контексте сборки необходимо нарисовать эскиз, описывающий контур печатной платы. Эта возможность будет удобна в тех случаях, когда габариты печатной платы зависят от формы и размера корпуса прибора или отсека оборудования, в котором будет размещена иная печатная плата. Кроме того, можно передвигать элементы по плате, а при экспорте в файл IDF будут записаны новые координаты элементов. CircuitWorks поддерживает IDF-файлы, оптимизированные на работу с большинством существующих ECAD-систем (Orcad, Mentor Graphics, Veribest, CADENCE Allegro, P-CAD, PADS-pcb). Модуль CircuitWorks интегрирован с SolidWorks на уровне единого пользовательского интерфейса, что значительно упрощает освоение системы [2, 3].
Также имеется интерфейс Mentor Graphics взаимодействующий с SolidWorks предназначенный для автоматизированного проектирования электронных модулей на основе многослойных печатных платах с использование приложений для анализа и проверки целостности сигналов и перекрестных наводок. Эффективность внедрения интерфейса Mentor Graphics заключается в следующим:
- развитые средства размещения и трассировки, ориентированные на высокую продуктивность инженера, сокращение цикла проектирования и получение изделия с оптимальными параметрами;
- интеграция с инфраструктурой предприятия и системами поставки электронных компонентов, обеспечивающая быстрый поиск и оптимальный выбор компонентов и связь с производственной базой;
- анализ высокоскоростных цепей на уровне принципиальной схемы и печатной платы, в том числе последовательных мультигигабит-ных интерфейсов;
- поддержка самых совершенных технологий печатных плат, в том числе технологии высокоплотных межсоединений (HDI), скрытых микропереходов (microvia), встроенных компонентов, гибких и полугибких печатных плат, современных многовыводных корпусов СБИС всех типов;
- интеграция с маршрутом проектирования FPGA, позволяющая сократить цикл проектирования и повысить характеристики проектируемой системы;
- единая система ввода и редактирования ограничений, интегрированная со всеми модулями маршрута проектирования;
- запатентованная технология параллельного проектирования (team design), сокращающая цикл топологического проектирования на 4070 %. Проектирование топологии печатной платы одновременно группой конструкторов;
- средства анализа целостности сигналов, перекрестных наводок и электромагнитной совместимости;
- средства анализа аналогового, цифрового и смешанного моделирования; получение работающей платы (изделия) с первого прохода.
Проектируя печатную плату, нужно уже при первой итерации думать о том, насколько технологична будет плата в изготовлении, монтаже и тестировании. Даже если планируется изготовить всего один экземпляр устройства, задача конструктора - досконально проработать топологию печатной платы с точки зрения технологичности, в этом как раз и поможет программа Mentor Graphics, которая намного увеличивает возможности конструктора.
Дальнейшее развитие в области применения пакета программ Mentor Graphics позволит нам решить и реализовать процесс проектирования ориентированный на разработку сложных высокоскоростных плат, выпуск готовой продукции (изделий) без доработок и без выполнения тестовых образцов.
Список литературы:
1. www.solidworks.ru.
2. www.pcbtech.ru.
3. www.schematica.ru.
ПРИМЕНЕНИЕ ОБЪЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ ГЕОИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ
© Кыштымов М.А.*, Уймин А.Г.4
Уральский радиотехнический колледж им. А.С. Попова, г. Екатеринбург
Применение объектно-ориентированного программирования применительно к разработке модернизируемой высоконагруженной расширяемой геоинформационной системы.
Объектно-ориентированное, или объектное, программирование - парадигма программирования, в которой основными концепциями являются понятия объектов и классов. В центре ООП находится понятие объекта. Объект - это сущность, которой можно посылать сообщения, и которая может на них реагировать, используя свои данные. Данные объекта скрыты от остальной программы. Сокрытие данных называется инкапсуляцией. Наличие инкапсуляции достаточно для объектности языка программирования, но ещё не означает его объектной ориентированности - для этого требуется наличие
* Студент.
* Преподаватель специальных дисциплин.
