基于EPLAN 的礦用自卸車電氣設計應用研究

張 亮，張 莉，張亞鵬，李 斌

（徐州徐工礦業(yè)機械有限公司，江蘇 徐州 221004）

0 引言

礦用自卸車是目前大型露天礦山的主要運輸工具，承擔著礦山開采中主要的運輸任務，而電傳動幾乎是當前大型礦用卡車的標準配置，相比機械傳動有不少優(yōu)勢，應用越來越多[1]；另一方面，隨著全球安全節(jié)能減排環(huán)保的技術趨勢，礦用電動輪自卸車正逐步向新能源、無人駕駛礦車方向發(fā)展。由此可見，電氣系統(tǒng)在整車中所占的比重越來越高，電氣設計水平?jīng)Q定了礦用自卸車的電氣系統(tǒng)性能，繼而影響整車的經(jīng)濟性、可靠性、安全性、舒適性等。計算機輔助設計軟件是設計手段得以提升的決定因素[2]。因此，選用專業(yè)的電氣設計軟件并尋求一種高效的設計思路和設計方法，具有十分重要的意義。

1 礦用自卸車電氣設計的問題

目前礦用自卸車電氣設計采用傳統(tǒng)的AutoCAD（Autodesk Computer Aided Design）作為繪圖工具，在進行礦車電氣設計時主要存在下列問題：

1.1 不易于管理

每頁原理圖一個文件，而礦用自卸車電氣系統(tǒng)復雜、原理圖數(shù)量多，一個項目會有很多文件，占據(jù)的空間比較大，每頁圖紙的圖號、名稱、張數(shù)等圖框信息均需要手動填寫，工作繁瑣，易出錯。

1.2 標準化程度較低

沒有標準符號庫、部件庫、字典等標準化文件。符號手動繪制，易造成不按符號標準不統(tǒng)一的情況，不同工程師繪制的原理圖差別大；元件選型通過查樣本，繪制電氣安裝板布置圖時也得通過查樣本來確定電氣元件的外形尺寸，礦用自卸車電氣元件多，元件選型及布置效率低；不能自動翻譯項目信息，對于國際項目十分不便。

1.3 過于機械化

電氣線路中所有元件的連線、文本及端子的標注等都需要手動完成，符號和連接不含電氣連接邏輯，設備清單、插件端子連接情況等各種報表信息量大不能自動生成也需要手動編制，造成工作繁瑣、重復，浪費大量的人力，無法保證數(shù)據(jù)的準確性，遺漏、出錯不可避免。

1.4 無法自動關聯(lián)參考，沒有跳轉功能

同一個繼電器，其觸點連接往往會位于原理圖中的不同位置，采用中斷點進行繪制，因為無法自動產(chǎn)生相互關聯(lián)參考，觸點的關聯(lián)參考標注需要手動編制，準確性受人為因素影響，尤其是位置有所移動時，關聯(lián)參考修改容易產(chǎn)生遺漏，造成設計的不符；沒有關聯(lián)屬性，只能根據(jù)跳轉頁面的位置，翻看相關聯(lián)的目標，不能實現(xiàn)跳轉。礦用自卸車電氣圖紙量大，采用AutoCAD 設計大多需要手動填寫編制，耗費人力且時間較長，無法滿足設計效率和準確性。

2 EPLAN 在電氣設計中的優(yōu)勢

在競爭日益激烈的今天，對礦用自卸車電氣圖紙設計的要求也越來越高，傳統(tǒng)的AutoCAD 設計已無法滿足設計精度和設計效率的要求，對電氣設計軟件的更新已成為發(fā)展趨勢。

EPLAN 是一款專業(yè)電氣繪圖和管理軟件，可面向圖形和對象進行設計，從以下幾個方面進行對比，可以更加直觀地感受到電氣設計應用EPLAN 后的優(yōu)點，見表1。

表1 EPLAN 平臺與AutoCAD 平臺對比

由表1 可看出，傳統(tǒng)的AutoCAD 設計，EPLAN 無論在項目管理，還是在圖紙設計中的標準化程度、信息共享、靈活性等方面都達到較高的水平，而且智能化特色更加顯著。應用EPLAN 設計礦用自卸車電氣圖紙，能解決目前礦用自卸車電氣設計中存在的問題，提高礦用自卸車的電氣設計水平和設計效率。

3 應用EPLAN 的礦用自卸車電氣設計

3.1 搭建平臺數(shù)據(jù)庫

礦用自卸車電氣連接部件數(shù)據(jù)量很大，擁有一系列不同配置的產(chǎn)品需要多用戶同時訪問數(shù)據(jù)繪制圖紙，同時需要實現(xiàn)Electric P8 和Harness ProD 的數(shù)據(jù)交互，如圖1 所示。基于以上原因，在進行礦用自卸車電氣設計時，選用SQL 數(shù)據(jù)庫作為EPLAN 平臺數(shù)據(jù)庫進行信息存儲。

圖1 P8 和HPD 的數(shù)據(jù)交互

搭建好EPLAN SQL 數(shù)據(jù)庫后，配置用戶角色，設置用戶寫權限和訪問權限，確保礦用自卸車電氣數(shù)據(jù)庫信息共享的安全性。

3.2 建立礦用自卸車的EPLAN 標準化文件

在應用EPLAN 進行礦用自卸車電氣圖紙設計初期，需要建立適合礦用自卸車的各種標準化文件，主要包括圖框、符號、部件庫、表格、字典這五個部分。

（1）按照相關圖框標準規(guī)定，根據(jù)需要創(chuàng)建具有自動采集相關項目信息的礦用自卸車自動化圖框，在圖框中繪制標題欄，標題欄相應信息位置插入項目屬性或頁屬性特殊文本，避免重復勞動及更改的繁瑣，提高繪圖效率。

（2）創(chuàng)建礦用自卸車的符號庫，在SPECIAL 和IEC 符號庫的基礎上，增加標準符號庫中沒有的礦用自卸車所需符號，包括礦用自卸車所用總線鍵盤、組合開關、鑰匙開關等元件符號，如圖2 所示。新建礦用自卸車符號庫，保存在共享文件夾中，打開該符號庫，新建礦用自卸車所用元件符號，根據(jù)原理圖繪制需要每個元件符號可創(chuàng)建多個符號變量，利用自帶圖形工具或導入DXF/DWG 文件進行符號創(chuàng)建，插入連接點，并統(tǒng)一在符號左側放置設備標識符、關聯(lián)參考、技術參數(shù)、功能文本等屬性。

圖2 礦用自卸車專用符號庫

（3）設定樹結構配置，創(chuàng)建礦用自卸車的SQL 部件庫，部件庫是一個電氣元器件的虛擬倉庫，主要創(chuàng)建了電源類、保險類、操縱開關類、繼電器類、控制類、傳感器類、燈具類、發(fā)動機類、強電類等類別的部件管理庫，按照部件的一類產(chǎn)品組及自由屬性名稱搭建部件庫樹結構，如圖3 所示，部件庫中每個元器件包含常規(guī)參數(shù)、技術參數(shù)、文檔資料、功能模板等數(shù)據(jù)，滿足目前項目的需求。

圖3 礦用自卸車專用部件庫

（4）創(chuàng)建礦用自卸車所需的各種類型報表模板，包括插頭連接表模板、部件列表模板、連接列表模板等，新建報表類型，輸入便于識別的配置名稱及描述，選取模板，即可利用對應的報表模板自動生成插頭連接表、部件列表、連接列表等不同內(nèi)容的報表。

（5）創(chuàng)建礦用自卸車的字典庫。建txt 格式的中英文對照列表，包含原理圖中出現(xiàn)的所有功能文本的中英文對照，再導入創(chuàng)建的Access 字典庫，設置項目的中英文顯示方式，基于字典庫中對照表能夠自動翻譯項目文本和部件文本，為拓展國際市場打下基礎。

3.3 礦用自卸車電氣設計模板、設置及模塊化

通過利用項目模板、設置文檔及典型電路模塊化，可在現(xiàn)有數(shù)據(jù)的基礎上創(chuàng)建新的項目，使得礦用自卸車整體電氣設計風格規(guī)范一致。

（1）創(chuàng)建礦用自卸車項目模板

建立一個新項目時指定的模板可以是項目模板或基本項目。基本項目中包含所需的項目屬性、符號庫、圖框、位置面結構標志等數(shù)據(jù)。通過使用模板，可以將模板中的項目設置、項目數(shù)據(jù)、圖紙頁等內(nèi)容傳遞到新建的項目中[3]。

基本項目除包含項目模板的內(nèi)容（項目設置、項目數(shù)據(jù)和頁）外，還包含主數(shù)據(jù)（存儲在項目中的主數(shù)據(jù)，如表格和符號）、已復制引入的外部文檔和圖片文件、參考數(shù)據(jù)。在礦用自卸車電氣圖紙具體設計之前，先分析項目基本情況，對以往設計過的各種類型的礦用自卸車進行分析討論，確定礦用自卸車基本項目。

（2）創(chuàng)建設置文檔

對礦用自卸車電氣設計所需的制造數(shù)據(jù)報表設置配置、訪問部件庫、字典庫、目錄、字體等，并導出文檔，其他用戶對礦車電氣設計前只需導入設置文檔即可。

（3）典型電路模塊化

利用EPLAN 的宏技術，創(chuàng)建針對礦用自卸車典型電路的窗口宏，作為模塊化設計的基礎數(shù)據(jù)。在項目設計過程中，使用典型電路時直接插入宏文件，實現(xiàn)自動化出圖，快速進行電路原理的搭建，提高設計效率。對于礦用自卸車使用的宏，以宏項目形式，進行創(chuàng)建和管理，如圖4 所示。

圖4 礦用自卸車電氣設計宏文件

將最新版本的基本項目、設置文檔、宏文件等各種數(shù)據(jù)保存于域中，供域內(nèi)設計師同步使用。

3.4 EPLAN 礦用自卸車電氣設計

如圖5 所示為某機型礦用自卸車應用EPLAN 后的電氣設計，項目結構主要作如下定制：A-系統(tǒng)框圖、B-詳細原理圖、C-元件機械布置圖、D-插件孔位圖等。

圖5 礦用自卸車EPLAN 電氣設計

（1）創(chuàng)建項目

利用礦用自卸車基本項目創(chuàng)建給定某些設置的原理圖項目，針對礦用自卸車項目，定制搭建項目結構，如圖5 中E 部分。

（2）系統(tǒng)框圖

在設計階段，利用系統(tǒng)框圖進行電氣系統(tǒng)的設計規(guī)劃。在單線原理圖類型頁中用帶標志的結構盒表示整個系統(tǒng)的基本組成、主要電氣元件的分布位置以及各線束之間如何連接。

（3）詳細原理圖

根據(jù)功能和客戶需求，基于設備導航器和典型電路宏文件進行礦用自卸車電氣原理圖快速設計。

（4）元件機械布置圖

通過2D 安裝板布局導航器繪制元件機械布置圖，能夠提高原理圖的可讀性，指導售后維修。

（5）插件孔位圖

基于插件的圖形宏文件，繪制多芯插件孔位圖，并注明型號及與原理圖中對應的插件編號等信息，方便現(xiàn)場維修孔位查詢。

（6）翻譯

根據(jù)項目客戶需求，設置顯示語言，基于字典庫，自動生成所需要的文本。

（7）生成報表

利用報表模板，自動生成礦用自卸車項目所需的報表，包括部件列表、連接列表等。原理圖中有修改時，只需刷新報表即可。

（8）導出PDF

為了現(xiàn)場維修方便使用電氣圖紙，生成能夠自動跳轉的PDF 文件，工程師在現(xiàn)場查錯的時候，無需EPLAN 軟件，直接在PDF 上單擊需要檢查的符號，PDF可以自動跳轉到與之相關的地方，方便看圖及查錯。

4 結語

為解決現(xiàn)有礦用自卸車電氣設計中存在的問題提出的一種設計方案，選用針對電氣設計領域專門研發(fā)的電氣設計軟件，利用數(shù)據(jù)庫技術、標準化和模塊化設計，準確細致地去設計項目中的所有細節(jié)，建立礦用自卸車電氣專用數(shù)據(jù)，同時實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，減少了不必要的重復勞動，提高了電氣圖紙的設計質量和設計的標準化自動化水平。