CAE軟件在汽車(chē)電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

中國(guó)的汽車(chē)工業(yè)，尤其是汽車(chē)消費(fèi)市場(chǎng)的迅速崛起，使得國(guó)內(nèi)的汽車(chē)制造在過(guò)去的幾年中取得了飛速的發(fā)展。這個(gè)過(guò)程一方面帶動(dòng)了汽車(chē)零配件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展；另一個(gè)方面，隨著市場(chǎng)擴(kuò)大而愈加激烈的汽車(chē)價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)，給汽車(chē)制造商的制造成本帶來(lái)了壓力，使得他們將設(shè)備采購(gòu)的目光從以前的進(jìn)口設(shè)備部分轉(zhuǎn)向了國(guó)內(nèi)設(shè)備。國(guó)內(nèi)的設(shè)備制造商通過(guò)自身的努力，設(shè)計(jì)和生產(chǎn)水平開(kāi)始逐漸滿(mǎn)足汽車(chē)制造商挑剔的要求，兼之其極大的價(jià)格優(yōu)勢(shì)，使得汽車(chē)制造商與國(guó)內(nèi)設(shè)備制造商越走越近。

國(guó)內(nèi)設(shè)備制造商能夠取得進(jìn)步的原因是多方面的，包括技術(shù)、管理以及觀(guān)念上的多種因素。在諸多因素中，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件的廣泛應(yīng)用無(wú)疑是設(shè)計(jì)手段提升的一大原因。經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用已經(jīng)非常成熟。在機(jī)械和模具設(shè)計(jì)領(lǐng)域，國(guó)際流行的AutoCAD、Catia、Pro/E和Autoform等軟件的應(yīng)用非常廣泛而成功。但是相對(duì)于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件在機(jī)械設(shè)計(jì)上的成功應(yīng)用，電氣設(shè)計(jì)軟件的應(yīng)用卻不是那么普遍和成功。

本文希望通過(guò)介紹Eplan在上海大眾的應(yīng)用，讓國(guó)內(nèi)設(shè)備供應(yīng)商加深對(duì)這類(lèi)軟件的理解和認(rèn)識(shí)，加快這類(lèi)軟件的應(yīng)用步伐，使得設(shè)備設(shè)計(jì)制造中的電氣控制這一環(huán)節(jié)也能跟上國(guó)際潮流。

基于圖形軟件的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

如果說(shuō)國(guó)內(nèi)在電氣控制設(shè)計(jì)中沒(méi)有使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，這顯然是不對(duì)的。現(xiàn)在沒(méi)有哪一家依然提供手繪的圖紙，用計(jì)算機(jī)繪制電氣圖紙既簡(jiǎn)便又美觀(guān)，但是這些圖紙完全無(wú)法描述電氣控制系統(tǒng)的內(nèi)在邏輯，僅僅是將“圖”畫(huà)好了。

這方面應(yīng)用最廣泛的軟件是AutoCAD。和機(jī)械設(shè)計(jì)一樣，在電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，系統(tǒng)原理圖的設(shè)計(jì)和繪制也借助于A(yíng)utoCAD這一輔助軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。與最初的手工畫(huà)圖相比較，用AutoCAD來(lái)繪制電氣圖紙，圖紙的完成質(zhì)量和速度可以得到有效地控制和提高。例如，AutoCAD復(fù)制、粘貼、捕捉、屬性匹配等功能為快速繪制圖紙?zhí)峁┝丝赡埽@些都是手工繪制圖紙所不能比擬的。但是由于A(yíng)utoCAD針對(duì)的是圖形，所以在電氣設(shè)計(jì)的應(yīng)用中還是會(huì)碰到一些具體問(wèn)題：

□ 同一個(gè)接觸器或繼電器的觸點(diǎn)往往會(huì)出現(xiàn)在不同頁(yè)的原理圖中，因?yàn)樵贏(yíng)utoCAD中無(wú)法產(chǎn)生相互關(guān)聯(lián)參考，所以在原理圖上容易產(chǎn)生線(xiàn)圈和觸點(diǎn)的遺漏，觸點(diǎn)的標(biāo)注會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤或重復(fù)，造成元件的選型和設(shè)計(jì)的不符；

□ 電氣線(xiàn)路中所有元件的連線(xiàn)和文本的標(biāo)注都必須手動(dòng)完成；

□ 元器件的選型、材料清單、控制柜內(nèi)元件的布置需要借助Excel或AutoCAD手動(dòng)完成，因而造成元器件型號(hào)漏選和尺寸錯(cuò)誤等問(wèn)題；

□ 元器件的位置號(hào)、用途等說(shuō)明無(wú)法導(dǎo)出供軟件編制或顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)使用。
由于存在著上述種種問(wèn)題，所以在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中必須花費(fèi)大量的時(shí)間來(lái)進(jìn)行圖紙的審核和校對(duì)。

電氣設(shè)計(jì)軟件的特點(diǎn)

基于圖形的軟件在電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的缺陷，主要在于它無(wú)法描述電氣控制系統(tǒng)內(nèi)在的邏輯關(guān)系。

一個(gè)真正的電氣設(shè)計(jì)軟件應(yīng)該具有以下特點(diǎn)：
□ 面向電氣系統(tǒng)，而不是面向電氣圖紙：這是電氣設(shè)計(jì)軟件和一般機(jī)械設(shè)計(jì)軟件的根本區(qū)別。電氣設(shè)計(jì)軟件基于數(shù)據(jù)塊，描述電氣元器件之間的連接關(guān)系以及互參照關(guān)系。

□ 豐富的頁(yè)碼編號(hào)系統(tǒng)，能夠滿(mǎn)足各種規(guī)模項(xiàng)目的需求：和機(jī)械圖紙不同，電氣圖紙都是由多頁(yè)圖紙組成，對(duì)不同類(lèi)型和規(guī)模的項(xiàng)目，應(yīng)該采用最適合的頁(yè)碼編號(hào)系統(tǒng)，頁(yè)碼編號(hào)系統(tǒng)直接關(guān)系到元器件的編號(hào)和互參照。

□ 完善的元器件庫(kù)：除了符合各種國(guó)際或國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)庫(kù)以外，電氣設(shè)計(jì)軟件還應(yīng)該有盡可能多的知名供應(yīng)商的元器件庫(kù)供使用，這樣在設(shè)計(jì)時(shí)，不僅插入了元器件符號(hào)和連接關(guān)系，還插入了元器件的訂購(gòu)信息、價(jià)格信息等，為項(xiàng)目的其他環(huán)節(jié)提供了準(zhǔn)確、完備、即時(shí)更新的信息。

□ 自動(dòng)生成元器件清單、端子接線(xiàn)圖等。

□ 多種軟件接口：電氣硬件設(shè)計(jì)只是設(shè)備制造項(xiàng)目中的一個(gè)環(huán)節(jié)，也是電氣控制系統(tǒng)的第一個(gè)步驟。這個(gè)步驟將決定后續(xù)的軟件設(shè)計(jì)、元器件采購(gòu)、電氣柜安裝、現(xiàn)場(chǎng)安裝、調(diào)試等后續(xù)步驟。這些后續(xù)步驟又將借助各自的軟件來(lái)完成，因此電氣設(shè)計(jì)軟件與其他軟件的接口至關(guān)重要。

□ 對(duì)各種語(yǔ)言的支持。

EPLAN在上海大眾的應(yīng)用

市場(chǎng)上的電氣設(shè)計(jì)軟件有很多，比如EPLAN、PROMIS、ELECTROCAD、AUTOCAD ELECTRICAL等，它們大多都能滿(mǎn)足我們?cè)谏弦还?jié)中羅列出的要求。

大眾集團(tuán)在比較了多款軟件后，選定了EPLAN作為集團(tuán)的電氣設(shè)計(jì)軟件標(biāo)準(zhǔn)，要求所有供貨廠(chǎng)商提供EPLAN格式的電氣圖紙。上海大眾作為大眾集團(tuán)在中國(guó)的合資公司，也相應(yīng)確定了EPLAN軟件作為電氣設(shè)計(jì)軟件。

確定一個(gè)統(tǒng)一的軟件平臺(tái)，大大方便了大眾和設(shè)備供應(yīng)商之間的交流：一方面，大眾的一些電氣要求也做成了EPLAN格式，提供給設(shè)備供應(yīng)商后可以直接使用；設(shè)備供應(yīng)商提供給大眾的電氣圖紙也是EPLAN格式的，使得大眾資料的管理和將來(lái)設(shè)備的更改、改造有了最為原始、完備的信息。

下面簡(jiǎn)單列舉EPLAN軟件的一些特點(diǎn)：

□ EPLAN支持不同的電氣標(biāo)準(zhǔn)，如IEC、JIC、DIN等，并有標(biāo)準(zhǔn)的符號(hào)庫(kù)。

□ EPLAN是基于數(shù)據(jù)庫(kù)的電氣設(shè)計(jì)軟件。利用EPLAN進(jìn)行電氣設(shè)計(jì)時(shí)，輸入的不是圖形，而是帶有屬性的“元件”及“元件”之間的邏輯關(guān)系。

□ EPLAN提供了標(biāo)準(zhǔn)模板，各種圖表可以自動(dòng)生成，如設(shè)備清單、端子連接圖等。每條記錄的詳細(xì)屬性都可以反映在圖表中，一旦在原理圖中做了修改，只需刷新表格即可更新最新數(shù)據(jù)，無(wú)需手動(dòng)修改，保證了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

□ 主設(shè)備與其分散元件自動(dòng)產(chǎn)生交互參考。例如，接觸器線(xiàn)圈和觸點(diǎn)，在線(xiàn)圈的下方可以自動(dòng)顯示觸點(diǎn)映像，表示觸點(diǎn)的位置和數(shù)量，避免了相同觸點(diǎn)的重復(fù)使用；同時(shí)在元件選型時(shí)方便選擇和物理存在相一致的接觸器，以免漏選接觸器觸點(diǎn)。

□ 快速選型功能。只需一次在EXCEL中列出所需元件清單，完成數(shù)據(jù)庫(kù)的關(guān)聯(lián)，然后就可以在原理圖中逐一選型，并通過(guò)EPLAN的標(biāo)準(zhǔn)模板生成清單，其中包括器件的各類(lèi)電氣參數(shù)、外形尺寸、品牌等信息，并且可以根據(jù)不同的要求進(jìn)行自動(dòng)排序。

□ 完成了器件選型之后，即可進(jìn)行面板布置，由于元件清單中已包括了元件的外形尺寸，所以根據(jù)所選的元件，EPLAN自動(dòng)生成1：1的元件外形圖，節(jié)省了柜箱布置時(shí)間。
對(duì)于相類(lèi)似的項(xiàng)目，只要修改一些相關(guān)的項(xiàng)目數(shù)據(jù)，如項(xiàng)目名稱(chēng)、項(xiàng)目編號(hào)、用戶(hù)名稱(chēng)等，就可成為新項(xiàng)目的圖紙，可以避免項(xiàng)目的重復(fù)修改。

結(jié)語(yǔ)

如今，國(guó)內(nèi)設(shè)備制造商已經(jīng)不斷有成功應(yīng)用電氣設(shè)計(jì)軟件的案例。AutoCAD Electrical和EPLAN在煙草、重機(jī)行業(yè)都有應(yīng)用，汽車(chē)行業(yè)設(shè)備制造商也開(kāi)始使用EPLAN軟件。希望這些成功的應(yīng)用能夠帶來(lái)更多、更深入的應(yīng)用，全面提高我國(guó)設(shè)備設(shè)計(jì)地位。(end)