基于AutoCAD Electrical电气设计方法与远景

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基于AutoCAD Electrical电气设计方法与远景
. A# H4 A6 l. K6 f" O8 J撰文：王冰
" g, r% b1 A: F0 w关键词：电气设计软件，AutoCAD Electrical、标准化、模块化
摘要： 本文主要阐述了有关于电气设计软件行业中，电气软件用户在使用过程中出现的问题和相应的应对方法，让大家可以对电气设计软件有一定的有关架构的了解，以便于更好的掌握各种专业电气设计软件。以及和大家进行一些有关于设计方法的交流，根据自己的体会，将软件所拥有的设计方法与大家进行共享。
正文：
6 x5 ]+ N9 E" t" ?/ b      目前国内电气设计软件领域的软件有很多，在业内主要比较有市场影响的几个产品分别是：AutoCAD Electrical，Eplan，E3 Servers，ACE，EB，SeeElectrical，Pcschmatical，等等，这些都是国外的产品，对于国内的这类产品本人了解甚少，因此这里我也不做评述和探讨。我在这里主要以AutoCAD Electrical作为例子来进行说明。
) n  B  L. p* O       实际上，不管是用任何电气设计软件，都避不开一个问题，那就是软件的使用效果，我在很多自学成才的工程师那里看到的效果是很多马拉汽车的事情，用专业的电气设计软件，以CAD原有的思路和画法，关联上数据库就觉得已经是在用电气设计软件了，其实对于电气设计软件来说，首先最总要的是思路，而不是技巧，因为绘图技巧都是可以很快就掌握的，但是如果对设计软件了解的不够深刻，那么设计思路就很难掌握。电气设计软件应用在目前的行业应用中，可以看到的主要有四个阶段，分别是：基础数据构建阶段，标准化阶段，模块化阶段，参数化设计阶段，下面就这几个阶段简单说明一下。
       专业电气设计软件的应用首先是数据库，在各种专业电气设计软件里，都有一个共同点，那就是依赖于数据库的，数据库主要是分两大类，一个是基础数据库，一个是项目数据库，各种软件中叫法不同，在ACE中，基础数据库主要包含的是符号库和部件库以及一些模板，而在Eplan中，叫主数据，虽然表达不同，意思是一样的，那就是用来共享的数据，或者说是公共数据库；而项目数据库就是每个项目中的所有数据；所有的项目设计都是将基础数据库中的数据复制出来放到项目数据库的过程。这样大家在设计过程中就比较容易理解，不管是线条也好，符号也罢，这些都是数据，而且还要包含他们后台携带的数据，这些数据组成了项目，这样才可以在后期自动生成各种报表和BOM。
7 j- P! I( n8 q! n$ _7 z       其次是数据化设计，这个是和CAD最根本的区别，在专业的电气设计软件里，所有的器件、电线电缆，端子等等都是有属性的，在后台都是携带者自己的信息，这里图纸上就不一定非要将所有的信息都显示出来，那么设计过程中就是将这些元素利用符号和线条的形式在图面上展示出来，同时也将所有的数据带进了项目数据库中。那么后期的数据提取就很简单了，所有的BOM和各种报表都是从数据库中将数据进行提取整理。那么在设计中就对于数据库的依赖性就很强，这就要求我们在初期使用ACE的时候，首先需要做的工作就是将基础数据库建立起来。
9 f& X/ a) w; V5 [3 ~5 `. g9 U       基础数据库的建立主要分为3个主要部分和一个贯穿思想，这三个部分分别是符号库建立，部件库建立，模板建立，一个贯穿思想是基于标准化的基础数据库建设，也就是说，在初期建立基于本公司的基础数据库时就应该基于本公司的标准化建设要求建立基础数据库，那么就需要根据本公司的设计要求，制定一套《基础数据库建库规范》，建库的培训工作也会基于这个规范来进行。
8 j) W7 I+ u. J; q9 J' H& l; E       有了比较完善的基础数据库，设计人员在设计过程中将会比较顺畅的使用专业的设计工具进行相关设计，再经过导航式培训过程，设计人员就会初步完成电气设计软件应用的第一阶段，专业电气设计软件入门阶段。
       基础数据库的构建完成之后，接下来的工作就是要根据自身企业的需求建立基于本企业的标准化设计模板，其中包含了相关的基础数据库以及设计标准，通常这个工作需要花费较多的时间，主要的工作量在对于现有标准化体系的分析和对先进的标准化体系的理解，并且根据现行的标准化要求对现有标准化体系的修改，这个过程还需要结合本企业的生产工艺和相关的工作流程。最终建立起来一套《基于ACE的电气设计规范》，并且在设计模板中将规范中的规定定制在模板中，这样的话，设计人员就可以基于模板来进行相关设计工作时即可符合相关设计规范，而不必对于设计规范进行深入学习和了解，只需要学会使用设计工具即可实现。当然企业内部也还是需要有专门人员可以对软件基于规范进行修改和补充，以便于后期的调整。以上这个阶段就是电气设计软件应用的第二个阶段，标准化应用阶段。
3 t2 g6 U4 _" V, I6 w- c# `$ N, x       完成标准化阶段后，企业即可形成基于新的设计平台的设计工作能力，可以使用软件高效的进行相关的电气设计工作了。但是随着企业产品的不断更新和业务扩展需求，设计人员的工作效率希望可以进一步提升，那么这个提升就需要进入到模块化设计阶段，也就是说，在设计工作中，将常用的电路保存为回路，在设计工作中，以回路为主导的设计工作将会成为主导，回路就是典型电路的保存方式。我在很多公司里经常听到的一句话就是说“老外画的项目太浪费纸了！”，说有的图纸上就一两个器件就算是一张图了，而且很多工程师问我：“如何可以将多张图纸汇总到一张上来，以便于看图”。对于这些要求，还真是有点无从说起了，这个就是典型的设计思路的问题，并不是说老外画的图就一定是正确的，但是由于国外在使用专业电气设计软件的时间上要比我们国内长的多，也成熟的多，那么这样做，必然有其目的，那到底是怎样的一个原因呢？
接下来我们讨论一个概念，那就是有关于功能+位置的项目管理方式，在ACE中叫安装代号+位置代号，我看过非常多的有关各种电气软件的培训视频，大多数的培训讲师在这个问题上都是不清楚的，甚至于有些讲述根本就是在误导读者，那么到底什么才是对的呢？当然，最正确的无非是标准，在IEC和GB的相关规范中其实有明文的规定，在安装代号的前面有个“=”标识符，在GB中的定义是表述项目的功能面，下图为GB/T 18135 2008对于此方面的规定：此项规定也在IEC81346中做了明确的规定，和我们GB的规定一致。而在我们ACE中由于是历史的翻译原因，翻译成了安装代号，这类翻译的错误还体现在了Eplan中，在Eplan中称之为“高层代号”，这些称呼都是不准确的，准确的称呼应该是“功能代号”，而其他的两个代号分别为：“+”位置代号，“-”设备代号，这个所有的软件都是一致的。有了这个概念，我们就可以将项目中的基于同一电气功能下的图纸管理在一起，通过这个来对电气逻辑层面上的设计图纸进行管理和重复利用，当然同时也会对于以位置层面上管理设计模块，也就是从物理层面上进行管理。

7 p$ g: o! V9 D* |; U       那么在实现模块化的过程中，比较理想的状态是逻辑层面上和物理层面上进行高度统一的进行模块化设计，但是这个仅仅是较为理想的状态，比较现实的做法还是在原理图设计阶段，以功能为主导的模块化实现起来比较容易，而且也会容易得到设计人员的理解和应用。前面这些都是理论上的概念，而实际操作中，就是将相对单一功能的电路图单独保存为回路，并且进行合适的命名管理，以便于后期调用。而达到模块化设计的效果就是设计人员在设计新的项目时，可以达到90%甚至于100%通过调用回路模块来进行相关的设计，这个时候就可以确认达到了模块化设计的设计水平了。那么这样就要求我们的工程师在设计过程中，不单单要着眼于项目本身，更应该要着眼于未来的设计，着眼于设计标准化和模块化。
' q' @6 G0 u: \, n. d& S6 l  J       在达到模块化设计阶段后，比起前面大家依然使用符号线条进行设计的过程会有较大的设计效率的提升。然而设计工具的效率还可以进一步的提高，那么就是我们在电气设计阶段中，目前最为高效的设计方式：“参数化设计”，而参数化设计时基于模块化设计的一种自动化设计方式，其基本原理是根据设计参数，定位到具体的模块，再通过对于软件的二次开发，将模块按照设计要求和规律，自动绘制到图纸中，这样，电气原理图的设计工作就是在选配参数，选配好参数后，图纸自动生成，生成好原理图后，再利用电气软件的一些基本功能，将生产所需的BOM和接线图表，端子图表，接线表等自动生成，整个过程设计人员基本上无需绘制电路图，而且这种设计不局限于成熟产品线设计，非标设计也是可以实现的。到了这个阶段，原有的电气图纸设计工作可以实现设计效率的大幅提升，成熟阶段，数十倍的提升是可见的。
2 U) Y  M( A& i而这样的设计手段已经在一些企业中逐步应用起来，这也是我们企业在引进专业电气设计软件以来，可以进一步发展的方向。
5 z1 D; }! n* L  C      但是有些朋友会说，数据基础太难了，这些数据繁杂而数量大，我们在做项目的时候再去做这些数据，还不如我原来快呢。那是因为只看到了眼前，而且以前是有积累的，而新的设计工具下也需要积累的时间，同样的时间下，专业工具的效率肯定要比原有设计高得多。而且基础数据一般来说不是软件必须自带的数据，因为每个企业所需数据不同，设计产品也不同，行业不同，数据的差别也比较大，因此，对于这些数据正确的做法是进行定制，而定制过程也不是非常困难的，一个企业的数据也不会特别庞大，只是需要科学的方法和规划即可做好，有了这些基础数据后，工程师在进行设计过程当中，就可以如虎添翼，把自己的精力都放在了设计层面，那些繁杂的统计和简单重复的工作就由电脑代劳了，让我们的工程师可以从原来的工程师兼绘图员、制表员、统计员转化为设计人员。
" W! m. c# s8 V& O* e0 L$ y      综上所述，对于电气设计软件，最重要的是设计者在使用软件的时候的设计思路和数据基础构建，把握好未来的方向，一定可以将设计工作更上一个台阶的。

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