面向工程的電氣設(shè)計(jì)平臺(tái)與設(shè)計(jì)模式探討

摘要：文章針對(duì)電氣工程行業(yè)的特點(diǎn)，以提高設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量為目標(biāo)，比較行業(yè)內(nèi)常見的專業(yè)電氣設(shè)計(jì)軟件，在多角度對(duì)比的基礎(chǔ)上對(duì)Engineering Base的結(jié)構(gòu)、功能進(jìn)行了研究，并通過實(shí)例闡述了基于Engineering Base的模塊化設(shè)計(jì)、參數(shù)化設(shè)計(jì)以及選型設(shè)計(jì)等多種設(shè)計(jì)模式。Engineering Base的應(yīng)用表明，在該設(shè)計(jì)平臺(tái)下使用適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)模式，不僅能提升設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率，同時(shí)可以使整個(gè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)過程清晰、設(shè)計(jì)輸出完整、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)一致。

關(guān)鍵詞：Engineering Base（EB）；模塊化；參數(shù)化；定義尺寸；電氣設(shè)計(jì)平臺(tái)；設(shè)計(jì)模式

中圖分類號(hào)：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）30-0030-03

當(dāng)今電氣工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域，隨著生產(chǎn)效率的提高和交貨進(jìn)度的縮短，設(shè)計(jì)制造環(huán)節(jié)對(duì)開發(fā)、設(shè)計(jì)的效率提出了越來越高的要求。采用傳統(tǒng)的CAD軟件來進(jìn)行電氣工程設(shè)計(jì)已經(jīng)不能滿足高效率的設(shè)計(jì)要求。為此，需要一款專業(yè)的能真正體現(xiàn)輔助設(shè)計(jì)作用的電氣設(shè)計(jì)軟件來幫助電氣設(shè)計(jì)人員更好地完成設(shè)計(jì)工作。近年來以Engineering Base（簡(jiǎn)稱EB）為代表的基于計(jì)算機(jī)的工程（Computer Based Engineering，CBE）軟件逐步具備了完全數(shù)據(jù)庫(kù)操作的相關(guān)功能，圖紙與圖紙、表單與表單以及圖紙與表單之間均具備實(shí)時(shí)交互關(guān)系。

1 Engineering Base的特點(diǎn)

1.1 Engineering Base的結(jié)構(gòu)

EB屬于第三代CBE（Computer Based Engineering）專業(yè)電氣設(shè)計(jì)軟件。內(nèi)嵌了微軟的專業(yè)繪圖軟件Visio 2003，并包含極易管理和分析的強(qiáng)大的Microsoft SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)，圖紙通過Visio進(jìn)行繪制，而所有相關(guān)數(shù)據(jù)則通過SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行管理。EB內(nèi)嵌各種工作表，該表具有和Excel相同的操作功能，可以對(duì)項(xiàng)目、圖紙、器件等所有信息數(shù)據(jù)進(jìn)行批處理更改維護(hù)。Excel文件能直接對(duì)EB進(jìn)行導(dǎo)入導(dǎo)出；系統(tǒng)采用服務(wù)器/客戶端的結(jié)構(gòu)方式，所有用戶共用同一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)庫(kù)訪問，可以與PDM對(duì)接。

1.2 Engineering Base的功能

Engineering Base是專業(yè)智能化的電氣設(shè)計(jì)軟件。其功能主要體現(xiàn)在以下七點(diǎn)：

1.2.1 EB所具備的真正的數(shù)據(jù)庫(kù)架構(gòu)使得電氣設(shè)計(jì)的智能化程度得到本質(zhì)的提升。中央數(shù)據(jù)庫(kù)包含了所有的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，如圖紙、器件、信號(hào)、表單、技術(shù)文檔等，保證了這些數(shù)據(jù)在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中持續(xù)的統(tǒng)一性和實(shí)時(shí)性。所有的表單、關(guān)聯(lián)都實(shí)時(shí)在線，當(dāng)圖紙被修改以后，表單同時(shí)被在線刷新，不需要額外操作。

1.2.2 同時(shí)還擁有多用戶和多項(xiàng)目功能，從而實(shí)現(xiàn)在工程設(shè)計(jì)過程中不同工作組內(nèi)的協(xié)調(diào)。

1.2.3 擁有自動(dòng)版本管理及上千種符合IEC/ANSI/JIC標(biāo)準(zhǔn)的圖形符號(hào)庫(kù)，使得電氣工程圖紙?jiān)O(shè)計(jì)更加

規(guī)范。

1.2.4 可自動(dòng)生成采購(gòu)清單、器件裝配明細(xì)表、端子圖、電線接線表、電纜接線表等，無需手動(dòng)統(tǒng)計(jì)。

1.2.5 自動(dòng)器件編號(hào)和自動(dòng)節(jié)點(diǎn)編號(hào)功能；元器件放到圖紙上以后，編號(hào)可以按照客戶編號(hào)規(guī)則自動(dòng)編制。當(dāng)增加或減少器件時(shí)，編號(hào)會(huì)自動(dòng)調(diào)整。原理圖的節(jié)點(diǎn)號(hào)可自動(dòng)編制，且隨著回路的更改發(fā)生自動(dòng)變化，方便圖紙?jiān)O(shè)計(jì)。

1.2.6 易掌握、開放的VBA二次開發(fā)環(huán)境為EB提供了更多的可自行擴(kuò)展空間。

1.2.7 與其他格式文件間的轉(zhuǎn)換。EB圖紙可以批處理轉(zhuǎn)換成DWG/DXF、PDF、網(wǎng)頁、圖片等格式，方便與其他軟件之間的交流，且可以批處理打印。

1.3 Engineering Base與其他制圖軟件的比較

當(dāng)前針對(duì)電氣設(shè)計(jì)的軟件有很多，而側(cè)重于電控（即工業(yè)自動(dòng)化控制）且在電控行業(yè)廣泛應(yīng)用的設(shè)計(jì)軟件只有ED（ELECTRICAL Designer）、Autocad Electrical、ELCAD、天正電氣、Engineering Base、Promis-e這六種。經(jīng)過調(diào)研和分析對(duì)Engineering Base、Promis-e、Autocad Electrical這三種電氣設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行了比較，如表1。

從先進(jìn)性和原理圖設(shè)計(jì)的科學(xué)合理性，與PLC的關(guān)聯(lián)程度上來說，Engineering Base有明顯的優(yōu)勢(shì)。

2 EB的應(yīng)用

2.1 模塊化設(shè)計(jì)

模塊化就是通過對(duì)某一類產(chǎn)品或系統(tǒng)的分析和研究，把其中含有相同或相似的功能單元分解出來，用標(biāo)準(zhǔn)化的原理進(jìn)行統(tǒng)一、歸并、簡(jiǎn)化，以通用單元的形式獨(dú)立存在。這就是分解而得到的模塊，然后用不同的模塊來拼湊成多種產(chǎn)品或系統(tǒng)。這種分解和組合的全過程就是模塊化。在EB中，模塊化設(shè)計(jì)可以通過MCC模塊形式和XLS配置模式來實(shí)現(xiàn)。

2.1.1 MCC（Modulized Controll Cabinet）模塊。以工程項(xiàng)目整線控制系統(tǒng)為例，大部分的輸送設(shè)備的電氣結(jié)構(gòu)基本相同，但設(shè)備的組合形式、數(shù)量都不同，我們可以針對(duì)一些固定的單機(jī)設(shè)備，根據(jù)不同的控制方式把這些設(shè)備的控制部分做成不同的MCC模塊，如一臺(tái)不需要過程控制的輸送機(jī)，可分為如下四種：第一種是用自動(dòng)空氣開關(guān)、接觸器組合控制的單向運(yùn)轉(zhuǎn)電機(jī)控制模塊；第二種是用自動(dòng)空氣開關(guān)、接觸器組合控制的雙向運(yùn)轉(zhuǎn)電機(jī)控制模塊；第三種用電機(jī)啟動(dòng)器來控制的單向運(yùn)轉(zhuǎn)電機(jī)控制模塊；第四種用電機(jī)啟動(dòng)器來控制的雙向運(yùn)轉(zhuǎn)電機(jī)控制模塊。還可以以每個(gè)項(xiàng)目都會(huì)用到的如電控柜的照明冷卻系統(tǒng)、電流電壓表的接線等作為MCC模塊，在做工程項(xiàng)目的電控系統(tǒng)時(shí)，用功能復(fù)制的方式調(diào)用這些MCC模塊，依據(jù)設(shè)計(jì)思路搭建新的電控系統(tǒng)圖紙。

2.2 參數(shù)化設(shè)計(jì)

對(duì)于一些定型的設(shè)備，有時(shí)候設(shè)備完全相同，但不同的客戶對(duì)器件和材料有不同的選型要求，設(shè)備的電氣設(shè)計(jì)圖紙沒有變化，只有通過PDM下發(fā)給生產(chǎn)單位的“BOM和ITEM”會(huì)有選型上的變化（EB可以將項(xiàng)目的明細(xì)表輸出為輸出Excel格式，通過ExceL與PDM接口，對(duì)項(xiàng)目的PSE進(jìn)行自動(dòng)搭樹，通過輸出“BOM和ITEM”的方式把器件材料明細(xì)下發(fā)給生產(chǎn)單位）。針對(duì)這種情況，結(jié)合PDM的變量配置，把這樣的設(shè)備的電氣設(shè)計(jì)圖紙作為標(biāo)準(zhǔn)圖（圖紙固定不變），把器件材料明細(xì)在PDM中進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)。

第一步：選中項(xiàng)目的產(chǎn)品ITEM新建變量，如按鈕廠家、隔離開關(guān)廠家、軟管廠家等，產(chǎn)品ITEM會(huì)由原來的紅色變?yōu)榛疑@樣產(chǎn)品ITEM稱為母樹。

第二步：將PSE樹下的需要做成變量的ITEM定義變量條件，如序號(hào)4的電纜鎖緊套定義為“軟管廠家=文依灰色”，定義好變量條件的ITEM前會(huì)有一個(gè)“帶圈的V”字，如圖4。把需要定義的ITEM都定義好。

2.3 選型設(shè)計(jì)

一些定型的復(fù)雜單機(jī)設(shè)備的電控系統(tǒng)，設(shè)備的器件與控制方式都一樣，只是每次器件的參數(shù)會(huì)發(fā)生變化，比如電機(jī)功率發(fā)生變化，導(dǎo)致控制電機(jī)的變頻器、斷路器以及相應(yīng)的電纜發(fā)生變化，如果按照一般的方法，就需要逐一地對(duì)電機(jī)、變頻器、斷路器、電纜進(jìn)行更換。采用選型設(shè)計(jì)的方式可以使我們更快地替換這些器件。

如圖5中的斷路器、變頻器、電纜會(huì)隨著電機(jī)的功率變化而變化，在這些需要替換的器件和電纜的屬性“ANSI編碼”欄寫上一個(gè)固定名稱，比如斷路器的ANSI編碼設(shè)為QF、變頻器的ANSI編碼設(shè)為U、電纜的ANSI編碼設(shè)為W。再在“功能”下新建一個(gè)功能“=走形電機(jī)”，再將器件和電纜都關(guān)聯(lián)在這個(gè)功能下，制作一個(gè)Excel表格（如圖5右下），表格的第一行中的QF、U、W分別對(duì)應(yīng)是器件的ANSI編碼屬性值，相應(yīng)的這一列上是該器件的型號(hào)，第一列的“1T、2T、3T、4T、5T、6T”對(duì)應(yīng)的是電機(jī)不同的功率，相應(yīng)的行上對(duì)應(yīng)是電機(jī)功率對(duì)應(yīng)的斷路器、變頻器、電纜的型號(hào)（首先材料庫(kù)中一定要有這些器件），再將表格放在“=走形電機(jī)”功能下（如圖5右上）。

在“=走形電機(jī)”功能上運(yùn)行宏“選型設(shè)計(jì)”彈出一個(gè)對(duì)話框，選擇電機(jī)的不同功率就可以將對(duì)應(yīng)的變頻器、斷路器、電纜進(jìn)行統(tǒng)一替換。

3 結(jié)語

Engineering Base簡(jiǎn)化了原有CAD設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行電氣設(shè)計(jì)時(shí)需要實(shí)施的工作流程，如：原理圖、裝配圖、器件明細(xì)表、接線表等報(bào)表的制作，并減少了校對(duì)、審核等工作。從這幾年使用EB的效果來看，不管是整線電控項(xiàng)目，單機(jī)電控還是機(jī)上布線，設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量都有很大的提高，基于EB的模塊化、參數(shù)化設(shè)計(jì)使得設(shè)計(jì)圖紙更加的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化，也使電氣設(shè)計(jì)制圖在設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量上有了進(jìn)一步的提升。

參考文獻(xiàn)

[1] 德國(guó)AUCOTEC公司.Engineering Base使用手冊(cè)[S].

[2] 康明.論模塊化的設(shè)計(jì)思想[J].

作者簡(jiǎn)介：肖雪梅（1981-），女，云南昆船設(shè)計(jì)研究院電控產(chǎn)品所工程師，研究方向：物流系統(tǒng)單機(jī)設(shè)備的電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)和輔聯(lián)設(shè)備機(jī)上布線的設(shè)計(jì)。

對(duì)于一些定型的設(shè)備，有時(shí)候設(shè)備完全相同，但不同的客戶對(duì)器件和材料有不同的選型要求，設(shè)備的電氣設(shè)計(jì)圖紙沒有變化，只有通過PDM下發(fā)給生產(chǎn)單位的“BOM和ITEM”會(huì)有選型上的變化（EB可以將項(xiàng)目的明細(xì)表輸出為輸出Excel格式，通過ExceL與PDM接口，對(duì)項(xiàng)目的PSE進(jìn)行自動(dòng)搭樹，通過輸出“BOM和ITEM”的方式把器件材料明細(xì)下發(fā)給生產(chǎn)單位）。針對(duì)這種情況，結(jié)合PDM的變量配置，把這樣的設(shè)備的電氣設(shè)計(jì)圖紙作為標(biāo)準(zhǔn)圖（圖紙固定不變），把器件材料明細(xì)在PDM中進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)。

第一步：選中項(xiàng)目的產(chǎn)品ITEM新建變量，如按鈕廠家、隔離開關(guān)廠家、軟管廠家等，產(chǎn)品ITEM會(huì)由原來的紅色變?yōu)榛疑?，這樣產(chǎn)品ITEM稱為母樹。

第二步：將PSE樹下的需要做成變量的ITEM定義變量條件，如序號(hào)4的電纜鎖緊套定義為“軟管廠家=文依灰色”，定義好變量條件的ITEM前會(huì)有一個(gè)“帶圈的V”字，如圖4。把需要定義的ITEM都定義好。

2.3 選型設(shè)計(jì)

一些定型的復(fù)雜單機(jī)設(shè)備的電控系統(tǒng)，設(shè)備的器件與控制方式都一樣，只是每次器件的參數(shù)會(huì)發(fā)生變化，比如電機(jī)功率發(fā)生變化，導(dǎo)致控制電機(jī)的變頻器、斷路器以及相應(yīng)的電纜發(fā)生變化，如果按照一般的方法，就需要逐一地對(duì)電機(jī)、變頻器、斷路器、電纜進(jìn)行更換。采用選型設(shè)計(jì)的方式可以使我們更快地替換這些器件。

如圖5中的斷路器、變頻器、電纜會(huì)隨著電機(jī)的功率變化而變化，在這些需要替換的器件和電纜的屬性“ANSI編碼”欄寫上一個(gè)固定名稱，比如斷路器的ANSI編碼設(shè)為QF、變頻器的ANSI編碼設(shè)為U、電纜的ANSI編碼設(shè)為W。再在“功能”下新建一個(gè)功能“=走形電機(jī)”，再將器件和電纜都關(guān)聯(lián)在這個(gè)功能下，制作一個(gè)Excel表格（如圖5右下），表格的第一行中的QF、U、W分別對(duì)應(yīng)是器件的ANSI編碼屬性值，相應(yīng)的這一列上是該器件的型號(hào)，第一列的“1T、2T、3T、4T、5T、6T”對(duì)應(yīng)的是電機(jī)不同的功率，相應(yīng)的行上對(duì)應(yīng)是電機(jī)功率對(duì)應(yīng)的斷路器、變頻器、電纜的型號(hào)（首先材料庫(kù)中一定要有這些器件），再將表格放在“=走形電機(jī)”功能下（如圖5右上）。

在“=走形電機(jī)”功能上運(yùn)行宏“選型設(shè)計(jì)”彈出一個(gè)對(duì)話框，選擇電機(jī)的不同功率就可以將對(duì)應(yīng)的變頻器、斷路器、電纜進(jìn)行統(tǒng)一替換。

3 結(jié)語

Engineering Base簡(jiǎn)化了原有CAD設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行電氣設(shè)計(jì)時(shí)需要實(shí)施的工作流程，如：原理圖、裝配圖、器件明細(xì)表、接線表等報(bào)表的制作，并減少了校對(duì)、審核等工作。從這幾年使用EB的效果來看，不管是整線電控項(xiàng)目，單機(jī)電控還是機(jī)上布線，設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量都有很大的提高，基于EB的模塊化、參數(shù)化設(shè)計(jì)使得設(shè)計(jì)圖紙更加的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化，也使電氣設(shè)計(jì)制圖在設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量上有了進(jìn)一步的提升。

參考文獻(xiàn)

[1] 德國(guó)AUCOTEC公司.Engineering Base使用手冊(cè)[S].

[2] 康明.論模塊化的設(shè)計(jì)思想[J].

作者簡(jiǎn)介：肖雪梅（1981-），女，云南昆船設(shè)計(jì)研究院電控產(chǎn)品所工程師，研究方向：物流系統(tǒng)單機(jī)設(shè)備的電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)和輔聯(lián)設(shè)備機(jī)上布線的設(shè)計(jì)。

對(duì)于一些定型的設(shè)備，有時(shí)候設(shè)備完全相同，但不同的客戶對(duì)器件和材料有不同的選型要求，設(shè)備的電氣設(shè)計(jì)圖紙沒有變化，只有通過PDM下發(fā)給生產(chǎn)單位的“BOM和ITEM”會(huì)有選型上的變化（EB可以將項(xiàng)目的明細(xì)表輸出為輸出Excel格式，通過ExceL與PDM接口，對(duì)項(xiàng)目的PSE進(jìn)行自動(dòng)搭樹，通過輸出“BOM和ITEM”的方式把器件材料明細(xì)下發(fā)給生產(chǎn)單位）。針對(duì)這種情況，結(jié)合PDM的變量配置，把這樣的設(shè)備的電氣設(shè)計(jì)圖紙作為標(biāo)準(zhǔn)圖（圖紙固定不變），把器件材料明細(xì)在PDM中進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)。

第一步：選中項(xiàng)目的產(chǎn)品ITEM新建變量，如按鈕廠家、隔離開關(guān)廠家、軟管廠家等，產(chǎn)品ITEM會(huì)由原來的紅色變?yōu)榛疑@樣產(chǎn)品ITEM稱為母樹。

第二步：將PSE樹下的需要做成變量的ITEM定義變量條件，如序號(hào)4的電纜鎖緊套定義為“軟管廠家=文依灰色”，定義好變量條件的ITEM前會(huì)有一個(gè)“帶圈的V”字，如圖4。把需要定義的ITEM都定義好。

2.3 選型設(shè)計(jì)

一些定型的復(fù)雜單機(jī)設(shè)備的電控系統(tǒng)，設(shè)備的器件與控制方式都一樣，只是每次器件的參數(shù)會(huì)發(fā)生變化，比如電機(jī)功率發(fā)生變化，導(dǎo)致控制電機(jī)的變頻器、斷路器以及相應(yīng)的電纜發(fā)生變化，如果按照一般的方法，就需要逐一地對(duì)電機(jī)、變頻器、斷路器、電纜進(jìn)行更換。采用選型設(shè)計(jì)的方式可以使我們更快地替換這些器件。

如圖5中的斷路器、變頻器、電纜會(huì)隨著電機(jī)的功率變化而變化，在這些需要替換的器件和電纜的屬性“ANSI編碼”欄寫上一個(gè)固定名稱，比如斷路器的ANSI編碼設(shè)為QF、變頻器的ANSI編碼設(shè)為U、電纜的ANSI編碼設(shè)為W。再在“功能”下新建一個(gè)功能“=走形電機(jī)”，再將器件和電纜都關(guān)聯(lián)在這個(gè)功能下，制作一個(gè)Excel表格（如圖5右下），表格的第一行中的QF、U、W分別對(duì)應(yīng)是器件的ANSI編碼屬性值，相應(yīng)的這一列上是該器件的型號(hào)，第一列的“1T、2T、3T、4T、5T、6T”對(duì)應(yīng)的是電機(jī)不同的功率，相應(yīng)的行上對(duì)應(yīng)是電機(jī)功率對(duì)應(yīng)的斷路器、變頻器、電纜的型號(hào)（首先材料庫(kù)中一定要有這些器件），再將表格放在“=走形電機(jī)”功能下（如圖5右上）。

在“=走形電機(jī)”功能上運(yùn)行宏“選型設(shè)計(jì)”彈出一個(gè)對(duì)話框，選擇電機(jī)的不同功率就可以將對(duì)應(yīng)的變頻器、斷路器、電纜進(jìn)行統(tǒng)一替換。

3 結(jié)語

Engineering Base簡(jiǎn)化了原有CAD設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行電氣設(shè)計(jì)時(shí)需要實(shí)施的工作流程，如：原理圖、裝配圖、器件明細(xì)表、接線表等報(bào)表的制作，并減少了校對(duì)、審核等工作。從這幾年使用EB的效果來看，不管是整線電控項(xiàng)目，單機(jī)電控還是機(jī)上布線，設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量都有很大的提高，基于EB的模塊化、參數(shù)化設(shè)計(jì)使得設(shè)計(jì)圖紙更加的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化，也使電氣設(shè)計(jì)制圖在設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量上有了進(jìn)一步的提升。

參考文獻(xiàn)

[1] 德國(guó)AUCOTEC公司.Engineering Base使用手冊(cè)[S].

[2] 康明.論模塊化的設(shè)計(jì)思想[J].

作者簡(jiǎn)介：肖雪梅（1981-），女，云南昆船設(shè)計(jì)研究院電控產(chǎn)品所工程師，研究方向：物流系統(tǒng)單機(jī)設(shè)備的電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)和輔聯(lián)設(shè)備機(jī)上布線的設(shè)計(jì)。