如何利用Excel 提高設(shè)計(jì)工作的效率－針對電纜截面選擇的自動化表格

孫曉光 李 江

（1.華陸工程科技有限責(zé)任公司，西安 710054；2.陜西省地方電力（集團(tuán)）有限公司，西安 710061）

在當(dāng)下社會高速發(fā)展的今天，設(shè)計(jì)工作者的工作量日趨繁重，其中包括大量并不復(fù)雜但是重復(fù)性高，而且必不可少的計(jì)算。這些計(jì)算往往參數(shù)眾多，導(dǎo)致結(jié)果也各不相同。雖然有很多軟件公司針對這一特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了相關(guān)的計(jì)算軟件，比如博超 EES,天正電氣等，但是每次計(jì)算都是針對單一的一個項(xiàng)目或者數(shù)據(jù)。如果要進(jìn)行多次重復(fù)計(jì)算時，還需要通過重復(fù)同樣的步驟才能獲得計(jì)算結(jié)果，耗費(fèi)大量的時間，而每一個結(jié)果又是孤立的，對于日后統(tǒng)計(jì)和查詢，以及不同項(xiàng)目上的對比工作沒有直接的幫助。

要是能把這些經(jīng)過計(jì)算后的數(shù)值，統(tǒng)一在一個特定名稱或者含義的數(shù)組中，就可以滿足之前統(tǒng)計(jì)和對比的要求，對于日后的復(fù)查工作也起到了不小的作用。

基于這個思路，筆者通過利用 Excel表格中的查找函數(shù)，以及在其基礎(chǔ)上附加數(shù)據(jù)有效性，單元格條件格式等功能，完成了一套自由度較高的，半自動化電纜截面選擇表格，以減少工作中大量簡單而又重復(fù)的工作量。

1 表格的操作

表格使用共分為三大部分。分別是數(shù)據(jù)填寫與選擇部分，電壓損失校驗(yàn)部分，和最終結(jié)果確認(rèn)及統(tǒng)計(jì)部分?，F(xiàn)在將其使用步驟進(jìn)行詳細(xì)講解。

1.1 數(shù)據(jù)的填寫與選擇

1）數(shù)據(jù)錄入階段。用戶首先需將電纜廠家樣本中提供的各項(xiàng)參數(shù)，如實(shí)填寫對應(yīng)的信息，比如載流量、電阻、電抗值、以及電纜外徑，見圖1（因頁面關(guān)系，只截取部分視圖）。

圖1 數(shù)據(jù)錄入階段

2）各項(xiàng)配合參數(shù)填寫部分。包括開關(guān)整定值與電機(jī)額定電流之間的配合系數(shù)，電纜載流量與開關(guān)整定值之間的配合系數(shù)，以及電纜的環(huán)境溫度系數(shù)和電纜敷設(shè)系數(shù)，最后附加一個電纜穿保護(hù)管時，保護(hù)管管徑和電纜外徑的配合系數(shù)。見圖2。

圖2

3）填寫待計(jì)算的電機(jī)信息。在上述步驟完成的前提下，就可以進(jìn)入表格的計(jì)算選擇部分了。首先，選擇待使用導(dǎo)體的材質(zhì)，通過下拉菜單，選擇匹配的類型是銅心還是鋁心電纜，再分別填寫該行其后的6個輸入項(xiàng)，包括電機(jī)的位號，A/B泵編號，電壓等級，電機(jī)的功率因數(shù)，電機(jī)的效率及其電機(jī)的額定功率。見圖3

圖3

4）開關(guān)整定值的確定。在完成第三步的基礎(chǔ)上，工作表通過內(nèi)部公式，計(jì)算出電機(jī)的額定電流，并乘以之前在第二步中設(shè)置過的配合參數(shù)，得到開關(guān)整定值參考值，用戶此時可以通過之后的下拉菜單可選項(xiàng)，選擇合適的開關(guān)整定值。見圖4。

圖4

5）電纜型號的確定。與第四步的操作方式類似，在選定開關(guān)整定值后，推薦的電纜載流量也相應(yīng)生成，用戶只需要選擇適合的數(shù)值進(jìn)行匹配，確定之后推薦的電纜型號也將自動生成。見圖5。

1.2 電壓損失校驗(yàn)部分

在第一部分完成的基礎(chǔ)上，我們開始第二部分的使用，步驟如下：

1）填寫需要校驗(yàn)的電機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)。按照表格的提示內(nèi)容，依次填寫：導(dǎo)體材質(zhì)類型，電壓等級，以及電機(jī)的額定電流計(jì)算值。為了方便填寫，電壓等級和額定電流值分別引用之前的數(shù)值顯示在相應(yīng)列的對應(yīng)單元格內(nèi)。見圖6。

圖6

2）電壓損失校驗(yàn)。根據(jù)第五步中推薦的電纜型號，在壓損校驗(yàn)區(qū)域中，找到相應(yīng)的電纜型號，在其后的單元格中，利用下拉菜單選擇需要校驗(yàn)的距離，這里可供選擇的范圍是50～600m，其中每10m為一個間隔。選定距離后，相對應(yīng)的電壓損失值也自動生成。如果計(jì)算結(jié)果未能滿足要求，重新選擇大一個等級的電纜型號，或者選擇雙根電纜，重復(fù)上述操作，直到得到合適值為止。見圖7－圖9。

圖7

圖8

圖9

1.3 最終結(jié)果確認(rèn)及統(tǒng)計(jì)部分

1）確定結(jié)果。通過壓損的校驗(yàn)，上一步就確定了實(shí)際使用的電纜規(guī)格和長度。接下來的工作，就是將上述的結(jié)果通過表格后方的選擇欄再次確認(rèn)。包括最終確定的電纜規(guī)格，電纜根數(shù)，電纜長度，以及根據(jù)推薦保護(hù)管管徑?jīng)Q定保護(hù)管的規(guī)格。見圖10。

圖10

2）統(tǒng)計(jì)結(jié)果。通過以上操作，一臺電機(jī)在相應(yīng)距離內(nèi)配套的電纜就已經(jīng)選擇完畢了。這時打開本工作薄的＜最終成品＞工作表。這臺電機(jī)的相關(guān)數(shù)據(jù)都被匯總于此，在此表最下方有一個總和結(jié)果，他意味著，當(dāng)用戶統(tǒng)計(jì)完所有由同一個地點(diǎn)出線的電纜的總外徑值，這個總和結(jié)果對橋架的使用量能有一個很直觀的體現(xiàn)。見圖11。后期通過直接打印出來留底或復(fù)查，效果也非常好。

圖11

2 軟件實(shí)現(xiàn)上述功能所用到的幾個主要函數(shù)

2.1 查找函數(shù) VLOOKUP

VLOOKUP函數(shù)可以查找表格中的第一列值，并返回相應(yīng)的值到指定的表格中。查找表是垂直放置的。VLOOKUP函數(shù)的語法如下：

VLOOKUP(lookup_value,table_array,col_index_num,range_lookup)

VLOOKUP函數(shù)使用的參數(shù)如下：

·lookup_value：查找值在查找表的第一列。

·table_array：包含查找表的范圍。

·col_index_num：匹配值存在的表中的列編號。

·range_lookup：可選項(xiàng)目。如果出現(xiàn) TRUE或被忽略，可以返回一個近似的匹配值（如果具有匹配值沒有發(fā)現(xiàn)，可以返回下一個低于查找值的最大值）。如果出現(xiàn) FALSE，VLOOKUP函數(shù)將查找具體的匹配值。如果函數(shù)沒有找到具體的匹配值，函數(shù)會返回#N/A結(jié)果。

2.2 判斷函數(shù)IF

IF函數(shù)執(zhí)行真假值判斷，根據(jù)邏輯計(jì)算的真假值，返回不同結(jié)果。IF函數(shù)的語法如下：

IF(logical_test,value_if_true, value_if_false)

·logical_test：表示計(jì)算結(jié)果為TRUE或 FALSE的任意值或表達(dá)式。

·value_if_true：logical_test為 TRUE 時返回的值。

·value_if_false：logical_test為FALSE時返回的值。

除了上述兩個函數(shù)外，還大量用到了數(shù)據(jù)有效性中的序列功能，為本表格的自動化發(fā)揮了重要作用。

3 未來的發(fā)展

就本表目前的內(nèi)容，已經(jīng)能夠滿足絕大多數(shù)用戶的基本需求。但是，要更加便捷的將其使用、推廣，外加窗體及自定義函數(shù)是一項(xiàng)必不可少的工作。下面附上作者對此表未來變化、發(fā)展的一個有待完成的部分。

用戶首先在圖 12看到的＜數(shù)據(jù)錄入部分＞工作表的人機(jī)交互界面上，通過電纜廠家樣本中提供的各項(xiàng)參數(shù)，如實(shí)填寫對應(yīng)的信息，比如載流量、電阻、電抗值、以及電纜外徑。見圖12（因頁面關(guān)系，只截取部分視圖）。

圖12 數(shù)據(jù)錄入階段

這些錄入的信息，通過自定義函數(shù)，自動導(dǎo)入內(nèi)部計(jì)算用的數(shù)據(jù)庫，以備后期計(jì)算。這里不僅可以對銅心電纜的資料進(jìn)行錄入，也加入了鋁心電纜資料錄入的功能，只需點(diǎn)選中“導(dǎo)體材質(zhì)”一欄的選項(xiàng)按鈕，自定義函數(shù)便能通過點(diǎn)選后，選中銅或鋁的位置，將指針指向其各自的電纜資料數(shù)據(jù)庫，使所填數(shù)值落入相應(yīng)的庫內(nèi)位置。

當(dāng)錄入階段完畢后，打開其工作薄內(nèi)的另一個名稱為＜電壓損失計(jì)算及錄入表格部分＞的工作表，進(jìn)行電壓損失校驗(yàn)，以及將結(jié)果錄入＜最終成品＞工作表的工作。見圖13和圖14。

圖13

圖14

4 結(jié)論

這里，有人會問，為什么不做成輸入數(shù)據(jù)，直接一步到位，自動完成的表格呢？當(dāng)然，之前也有很多類似這種自動生成結(jié)果的表格，就這個問題先舉個例子，正如前面演示的內(nèi)容一樣，選擇 90kW電機(jī)，通過額定電流計(jì)算值確定開關(guān)整定值為250.14，如果按照嚴(yán)格的公式匹配，勢必會把開關(guān)整定值放大一級，自動選擇整定值為320的數(shù)值，這里的放大有可能導(dǎo)致后續(xù)一系列連鎖的反應(yīng)，這對結(jié)果會產(chǎn)生不期望的放大，最終導(dǎo)致資源的無端浪費(fèi)。

而本表格體現(xiàn)的是一個自由度的思路，總結(jié)一句話就是，“不變的公式，可變的選擇，準(zhǔn)確無誤的結(jié)果”。

希望廣大的設(shè)計(jì)人員，通過此表格的思路，以此作為出發(fā)點(diǎn)，集思廣益，把設(shè)計(jì)中存在的眾多繁瑣的計(jì)算，總結(jié)、歸納成為一個個符合自己使用習(xí)慣，或者一個團(tuán)隊(duì)使用習(xí)慣的小軟件，把勞動力從簡單、重復(fù)的工作中解放出來，釋放出更多的時間和精力去拓展新的設(shè)計(jì)思路。希望這一點(diǎn)點(diǎn)的想法，能對有著創(chuàng)新精神的設(shè)計(jì)人員們起到拋磚引玉的作用，再次感謝大家的閱讀和對本軟件的使用。

注：（1）本文中所提及電纜為 0.6/1kV低壓電纜。

（2）表格中使用到的主要公式：