基于A(yíng)utoCAD Electrical電氣設計方法與遠景
撰文：王冰
關(guān)鍵詞：電氣設計軟件，AutoCAD Electrical、標準化、模塊化
摘要： 本文主要闡述了有關(guān)于電氣設計軟件行業(yè)中，電氣軟件用戶(hù)在使用過(guò)程中出現的問(wèn)題和相應的應對方法，讓大家可以對電氣設計軟件有一定的有關(guān)架構的了解，以便于更好的掌握各種專(zhuān)業(yè)電氣設計軟件。以及和大家進(jìn)行一些有關(guān)于設計方法的交流，根據自己的體會(huì )，將軟件所擁有的設計方法與大家進(jìn)行共享。
正文：
目前國內電氣設計軟件領(lǐng)域的軟件有很多，在業(yè)內主要比較有市場(chǎng)影響的幾個(gè)產(chǎn)品分別是：AutoCAD Electrical，Eplan，E3 Servers，ACE，EB，SeeElectrical，Pcschmatical，等等，這些都是國外的產(chǎn)品，對于國內的這類(lèi)產(chǎn)品本人了解甚少，因此這里我也不做評述和探討。我在這里主要以AutoCAD Electrical作為例子來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。
實(shí)際上，不管是用任何電氣設計軟件，都避不開(kāi)一個(gè)問(wèn)題，那就是軟件的使用效果，我在很多自學(xué)成才的工程師那里看到的效果是很多馬拉汽車(chē)的事情，用專(zhuān)業(yè)的電氣設計軟件，以CAD原有的思路和畫(huà)法，關(guān)聯(lián)上數據庫就覺(jué)得已經(jīng)是在用電氣設計軟件了，其實(shí)對于電氣設計軟件來(lái)說(shuō)，首先最總要的是思路，而不是技巧，因為繪圖技巧都是可以很快就掌握的，但是如果對設計軟件了解的不夠深刻，那么設計思路就很難掌握。電氣設計軟件應用在目前的行業(yè)應用中，可以看到的主要有四個(gè)階段，分別是：基礎數據構建階段，標準化階段，模塊化階段，參數化設計階段，下面就這幾個(gè)階段簡(jiǎn)單說(shuō)明一下。
專(zhuān)業(yè)電氣設計軟件的應用首先是數據庫，在各種專(zhuān)業(yè)電氣設計軟件里，都有一個(gè)共同點(diǎn)，那就是依賴(lài)于數據庫的，數據庫主要是分兩大類(lèi)，一個(gè)是基礎數據庫，一個(gè)是項目數據庫，各種軟件中叫法不同，在A(yíng)CE中，基礎數據庫主要包含的是符號庫和部件庫以及一些模板，而在Eplan中，叫主數據，雖然表達不同，意思是一樣的，那就是用來(lái)共享的數據，或者說(shuō)是公共數據庫；而項目數據庫就是每個(gè)項目中的所有數據；所有的項目設計都是將基礎數據庫中的數據復制出來(lái)放到項目數據庫的過(guò)程。這樣大家在設計過(guò)程中就比較容易理解，不管是線(xiàn)條也好，符號也罷，這些都是數據，而且還要包含他們后臺攜帶的數據，這些數據組成了項目，這樣才可以在后期自動(dòng)生成各種報表和BOM。
其次是數據化設計，這個(gè)是和CAD最根本的區別，在專(zhuān)業(yè)的電氣設計軟件里，所有的器件、電線(xiàn)電纜，端子等等都是有屬性的，在后臺都是攜帶者自己的信息，這里圖紙上就不一定非要將所有的信息都顯示出來(lái)，那么設計過(guò)程中就是將這些元素利用符號和線(xiàn)條的形式在圖面上展示出來(lái)，同時(shí)也將所有的數據帶進(jìn)了項目數據庫中。那么后期的數據提取就很簡(jiǎn)單了，所有的BOM和各種報表都是從數據庫中將數據進(jìn)行提取整理。那么在設計中就對于數據庫的依賴(lài)性就很強，這就要求我們在初期使用ACE的時(shí)候，首先需要做的工作就是將基礎數據庫建立起來(lái)。
基礎數據庫的建立主要分為3個(gè)主要部分和一個(gè)貫穿思想，這三個(gè)部分分別是符號庫建立，部件庫建立，模板建立，一個(gè)貫穿思想是基于標準化的基礎數據庫建設，也就是說(shuō)，在初期建立基于本公司的基礎數據庫時(shí)就應該基于本公司的標準化建設要求建立基礎數據庫，那么就需要根據本公司的設計要求，制定一套《基礎數據庫建庫規范》，建庫的培訓工作也會(huì )基于這個(gè)規范來(lái)進(jìn)行。
有了比較完善的基礎數據庫，設計人員在設計過(guò)程中將會(huì )比較順暢的使用專(zhuān)業(yè)的設計工具進(jìn)行相關(guān)設計，再經(jīng)過(guò)導航式培訓過(guò)程，設計人員就會(huì )初步完成電氣設計軟件應用的第一階段，專(zhuān)業(yè)電氣設計軟件入門(mén)階段。
基礎數據庫的構建完成之后，接下來(lái)的工作就是要根據自身企業(yè)的需求建立基于本企業(yè)的標準化設計模板，其中包含了相關(guān)的基礎數據庫以及設計標準，通常這個(gè)工作需要花費較多的時(shí)間，主要的工作量在對于現有標準化體系的分析和對先進(jìn)的標準化體系的理解，并且根據現行的標準化要求對現有標準化體系的修改，這個(gè)過(guò)程還需要結合本企業(yè)的生產(chǎn)工藝和相關(guān)的工作流程。最終建立起來(lái)一套《基于A(yíng)CE的電氣設計規范》，并且在設計模板中將規范中的規定定制在模板中，這樣的話(huà)，設計人員就可以基于模板來(lái)進(jìn)行相關(guān)設計工作時(shí)即可符合相關(guān)設計規范，而不必對于設計規范進(jìn)行深入學(xué)習和了解，只需要學(xué)會(huì )使用設計工具即可實(shí)現。當然企業(yè)內部也還是需要有專(zhuān)門(mén)人員可以對軟件基于規范進(jìn)行修改和補充，以便于后期的調整。以上這個(gè)階段就是電氣設計軟件應用的第二個(gè)階段，標準化應用階段。
完成標準化階段后，企業(yè)即可形成基于新的設計平臺的設計工作能力，可以使用軟件高效的進(jìn)行相關(guān)的電氣設計工作了。但是隨著(zhù)企業(yè)產(chǎn)品的不斷更新和業(yè)務(wù)擴展需求，設計人員的工作效率希望可以進(jìn)一步提升，那么這個(gè)提升就需要進(jìn)入到模塊化設計階段，也就是說(shuō)，在設計工作中，將常用的電路保存為回路，在設計工作中，以回路為主導的設計工作將會(huì )成為主導，回路就是典型電路的保存方式。我在很多公司里經(jīng)常聽(tīng)到的一句話(huà)就是說(shuō)“老外畫(huà)的項目太浪費紙了！”，說(shuō)有的圖紙上就一兩個(gè)器件就算是一張圖了，而且很多工程師問(wèn)我：“如何可以將多張圖紙匯總到一張上來(lái)，以便于看圖”。對于這些要求，還真是有點(diǎn)無(wú)從說(shuō)起了，這個(gè)就是典型的設計思路的問(wèn)題，并不是說(shuō)老外畫(huà)的圖就一定是正確的，但是由于國外在使用專(zhuān)業(yè)電氣設計軟件的時(shí)間上要比我們國內長(cháng)的多，也成熟的多，那么這樣做，必然有其目的，那到底是怎樣的一個(gè)原因呢？
接下來(lái)我們討論一個(gè)概念，那就是有關(guān)于功能+位置的項目管理方式，在A(yíng)CE中叫安裝代號+位置代號，我看過(guò)非常多的有關(guān)各種電氣軟件的培訓視頻，大多數的培訓講師在這個(gè)問(wèn)題上都是不清楚的，甚至于有些講述根本就是在誤導讀者，那么到底什么才是對的呢？當然，最正確的無(wú)非是標準，在IEC和GB的相關(guān)規范中其實(shí)有明文的規定，在安裝代號的前面有個(gè)“=”標識符，在GB中的定義是表述項目的功能面，下圖為GB/T 18135 2008對于此方面的規定：此項規定也在IEC81346中做了明確的規定，和我們GB的規定一致。而在我們ACE中由于是歷史的翻譯原因，翻譯成了安裝代號，這類(lèi)翻譯的錯誤還體現在了Eplan中，在Eplan中稱(chēng)之為“高層代號”，這些稱(chēng)呼都是不準確的，準確的稱(chēng)呼應該是“功能代號”，而其他的兩個(gè)代號分別為：“+”位置代號，“-”設備代號，這個(gè)所有的軟件都是一致的。有了這個(gè)概念，我們就可以將項目中的基于同一電氣功能下的圖紙管理在一起，通過(guò)這個(gè)來(lái)對電氣邏輯層面上的設計圖紙進(jìn)行管理和重復利用，當然同時(shí)也會(huì )對于以位置層面上管理設計模塊，也就是從物理層面上進(jìn)行管理。
那么在實(shí)現模塊化的過(guò)程中，比較理想的狀態(tài)是邏輯層面上和物理層面上進(jìn)行高度統一的進(jìn)行模塊化設計，但是這個(gè)僅僅是較為理想的狀態(tài)，比較現實(shí)的做法還是在原理圖設計階段，以功能為主導的模塊化實(shí)現起來(lái)比較容易，而且也會(huì )容易得到設計人員的理解和應用。前面這些都是理論上的概念，而實(shí)際操作中，就是將相對單一功能的電路圖單獨保存為回路，并且進(jìn)行合適的命名管理，以便于后期調用。而達到模塊化設計的效果就是設計人員在設計新的項目時(shí)，可以達到90%甚至于100%通過(guò)調用回路模塊來(lái)進(jìn)行相關(guān)的設計，這個(gè)時(shí)候就可以確認達到了模塊化設計的設計水平了。那么這樣就要求我們的工程師在設計過(guò)程中，不單單要著(zhù)眼于項目本身，更應該要著(zhù)眼于未來(lái)的設計，著(zhù)眼于設計標準化和模塊化。
在達到模塊化設計階段后，比起前面大家依然使用符號線(xiàn)條進(jìn)行設計的過(guò)程會(huì )有較大的設計效率的提升。然而設計工具的效率還可以進(jìn)一步的提高，那么就是我們在電氣設計階段中，目前最為高效的設計方式：“參數化設計”，而參數化設計時(shí)基于模塊化設計的一種自動(dòng)化設計方式，其基本原理是根據設計參數，定位到具體的模塊，再通過(guò)對于軟件的二次開(kāi)發(fā)，將模塊按照設計要求和規律，自動(dòng)繪制到圖紙中，這樣，電氣原理圖的設計工作就是在選配參數，選配好參數后，圖紙自動(dòng)生成，生成好原理圖后，再利用電氣軟件的一些基本功能，將生產(chǎn)所需的BOM和接線(xiàn)圖表，端子圖表，接線(xiàn)表等自動(dòng)生成，整個(gè)過(guò)程設計人員基本上無(wú)需繪制電路圖，而且這種設計不局限于成熟產(chǎn)品線(xiàn)設計，非標設計也是可以實(shí)現的。到了這個(gè)階段，原有的電氣圖紙設計工作可以實(shí)現設計效率的大幅提升，成熟階段，數十倍的提升是可見(jiàn)的。
而這樣的設計手段已經(jīng)在一些企業(yè)中逐步應用起來(lái)，這也是我們企業(yè)在引進(jìn)專(zhuān)業(yè)電氣設計軟件以來(lái)，可以進(jìn)一步發(fā)展的方向。
但是有些朋友會(huì )說(shuō)，數據基礎太難了，這些數據繁雜而數量大，我們在做項目的時(shí)候再去做這些數據，還不如我原來(lái)快呢。那是因為只看到了眼前，而且以前是有積累的，而新的設計工具下也需要積累的時(shí)間，同樣的時(shí)間下，專(zhuān)業(yè)工具的效率肯定要比原有設計高得多。而且基礎數據一般來(lái)說(shuō)不是軟件必須自帶的數據，因為每個(gè)企業(yè)所需數據不同，設計產(chǎn)品也不同，行業(yè)不同，數據的差別也比較大，因此，對于這些數據正確的做法是進(jìn)行定制，而定制過(guò)程也不是非常困難的，一個(gè)企業(yè)的數據也不會(huì )特別龐大，只是需要科學(xué)的方法和規劃即可做好，有了這些基礎數據后，工程師在進(jìn)行設計過(guò)程當中，就可以如虎添翼，把自己的精力都放在了設計層面，那些繁雜的統計和簡(jiǎn)單重復的工作就由電腦代勞了，讓我們的工程師可以從原來(lái)的工程師兼繪圖員、制表員、統計員轉化為設計人員。
綜上所述，對于電氣設計軟件，最重要的是設計者在使用軟件的時(shí)候的設計思路和數據基礎構建，把握好未來(lái)的方向，一定可以將設計工作更上一個(gè)臺階的。
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