CAE軟件在汽車電氣控制系統中的應用

中國的汽車工業，尤其是汽車消費市場的迅速崛起，使得國內的汽車制造在過去的幾年中取得了飛速的發展。這個過程一方面帶動了汽車零配件產業的發展；另一個方面，隨著市場擴大而愈加激烈的汽車價格競爭，給汽車制造商的制造成本帶來了壓力，使得他們將設備采購的目光從以前的進口設備部分轉向了國內設備。國內的設備制造商通過自身的努力，設計和生產水平開始逐漸滿足汽車制造商挑剔的要求，兼之其極大的價格優勢，使得汽車制造商與國內設備制造商越走越近。

國內設備制造商能夠取得進步的原因是多方面的，包括技術、管理以及觀念上的多種因素。在諸多因素中，計算機輔助設計軟件的廣泛應用無疑是設計手段提升的一大原因。經過多年發展，計算機輔助設計軟件在國內的應用已經非常成熟。在機械和模具設計領域，國際流行的AutoCAD、Catia、Pro/E和Autoform等軟件的應用非常廣泛而成功。但是相對于計算機輔助設計軟件在機械設計上的成功應用，電氣設計軟件的應用卻不是那么普遍和成功。

本文希望通過介紹Eplan在上海大眾的應用，讓國內設備供應商加深對這類軟件的理解和認識，加快這類軟件的應用步伐，使得設備設計制造中的電氣控制這一環節也能跟上國際潮流。

基于圖形軟件的電氣控制系統設計

如果說國內在電氣控制設計中沒有使用計算機輔助設計，這顯然是不對的。現在沒有哪一家依然提供手繪的圖紙，用計算機繪制電氣圖紙既簡便又美觀，但是這些圖紙完全無法描述電氣控制系統的內在邏輯，僅僅是將“圖”畫好了。

這方面應用最廣泛的軟件是AutoCAD。和機械設計一樣，在電氣控制系統設計中，系統原理圖的設計和繪制也借助于AutoCAD這一輔助軟件來實現。與最初的手工畫圖相比較，用AutoCAD來繪制電氣圖紙，圖紙的完成質量和速度可以得到有效地控制和提高。例如，AutoCAD復制、粘貼、捕捉、屬性匹配等功能為快速繪制圖紙提供了可能，這些都是手工繪制圖紙所不能比擬的。但是由于AutoCAD針對的是圖形，所以在電氣設計的應用中還是會碰到一些具體問題：

□ 同一個接觸器或繼電器的觸點往往會出現在不同頁的原理圖中，因為在AutoCAD中無法產生相互關聯參考，所以在原理圖上容易產生線圈和觸點的遺漏，觸點的標注會產生錯誤或重復，造成元件的選型和設計的不符；

□ 電氣線路中所有元件的連線和文本的標注都必須手動完成；

□ 元器件的選型、材料清單、控制柜內元件的布置需要借助Excel或AutoCAD手動完成，因而造成元器件型號漏選和尺寸錯誤等問題；

□ 元器件的位置號、用途等說明無法導出供軟件編制或顯示系統設計時使用。
由于存在著上述種種問題，所以在整個設計過程中必須花費大量的時間來進行圖紙的審核和校對。

電氣設計軟件的特點

基于圖形的軟件在電氣控制系統設計中的缺陷，主要在于它無法描述電氣控制系統內在的邏輯關系。

一個真正的電氣設計軟件應該具有以下特點：
□ 面向電氣系統，而不是面向電氣圖紙：這是電氣設計軟件和一般機械設計軟件的根本區別。電氣設計軟件基于數據塊，描述電氣元器件之間的連接關系以及互參照關系。

□ 豐富的頁碼編號系統，能夠滿足各種規模項目的需求：和機械圖紙不同，電氣圖紙都是由多頁圖紙組成，對不同類型和規模的項目，應該采用最適合的頁碼編號系統，頁碼編號系統直接關系到元器件的編號和互參照。

□ 完善的元器件庫：除了符合各種國際或國家標準的標準符號庫以外，電氣設計軟件還應該有盡可能多的知名供應商的元器件庫供使用，這樣在設計時，不僅插入了元器件符號和連接關系，還插入了元器件的訂購信息、價格信息等，為項目的其他環節提供了準確、完備、即時更新的信息。

□ 自動生成元器件清單、端子接線圖等。

□ 多種軟件接口：電氣硬件設計只是設備制造項目中的一個環節，也是電氣控制系統的第一個步驟。這個步驟將決定后續的軟件設計、元器件采購、電氣柜安裝、現場安裝、調試等后續步驟。這些后續步驟又將借助各自的軟件來完成，因此電氣設計軟件與其他軟件的接口至關重要。

□ 對各種語言的支持。

EPLAN在上海大眾的應用

市場上的電氣設計軟件有很多，比如EPLAN、PROMIS、ELECTROCAD、AUTOCAD ELECTRICAL等，它們大多都能滿足我們在上一節中羅列出的要求。

大眾集團在比較了多款軟件后，選定了EPLAN作為集團的電氣設計軟件標準，要求所有供貨廠商提供EPLAN格式的電氣圖紙。上海大眾作為大眾集團在中國的合資公司，也相應確定了EPLAN軟件作為電氣設計軟件。

確定一個統一的軟件平臺，大大方便了大眾和設備供應商之間的交流：一方面，大眾的一些電氣要求也做成了EPLAN格式，提供給設備供應商后可以直接使用；設備供應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設備的更改、改造有了最為原始、完備的信息。

下面簡單列舉EPLAN軟件的一些特點：

□ EPLAN支持不同的電氣標準，如IEC、JIC、DIN等，并有標準的符號庫。

□ EPLAN是基于數據庫的電氣設計軟件。利用EPLAN進行電氣設計時，輸入的不是圖形，而是帶有屬性的“元件”及“元件”之間的邏輯關系。

□ EPLAN提供了標準模板，各種圖表可以自動生成，如設備清單、端子連接圖等。每條記錄的詳細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據，無需手動修改，保證了數據的準確性。

□ 主設備與其分散元件自動產生交互參考。例如，接觸器線圈和觸點，在線圈的下方可以自動顯示觸點映像，表示觸點的位置和數量，避免了相同觸點的重復使用；同時在元件選型時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。

□ 快速選型功能。只需一次在EXCEL中列出所需元件清單，完成數據庫的關聯，然后就可以在原理圖中逐一選型，并通過EPLAN的標準模板生成清單，其中包括器件的各類電氣參數、外形尺寸、品牌等信息，并且可以根據不同的要求進行自動排序。

□ 完成了器件選型之后，即可進行面板布置，由于元件清單中已包括了元件的外形尺寸，所以根據所選的元件，EPLAN自動生成1：1的元件外形圖，節省了柜箱布置時間。
對于相類似的項目，只要修改一些相關的項目數據，如項目名稱、項目編號、用戶名稱等，就可成為新項目的圖紙，可以避免項目的重復修改。

結語

如今，國內設備制造商已經不斷有成功應用電氣設計軟件的案例。AutoCAD Electrical和EPLAN在煙草、重機行業都有應用，汽車行業設備制造商也開始使用EPLAN軟件。希望這些成功的應用能夠帶來更多、更深入的應用，全面提高我國設備設計地位。(end)