摘要 介紹了在autocad系統(tǒng)中開發(fā)機(jī)床電氣cad系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想，描述了電路圖、接線圖等功能模塊的實(shí)現(xiàn)方法，對(duì)其他行業(yè)電氣cad的開發(fā)具有*的參考價(jià)值。
studyanddevelopmentofelectriccadsystemformachinetool
wuchunyan liangchanghong lipeizhong
abstract thistextmainlyintroducedthedesigningthoughtoftheelectricalcadsystemformachinetoolinautocadenvironment,describedthedevelopingmethodtorealizethemodulefunctionofelectriccircuitdiagramandwiringdiagram,etc.anditisalsoveryvaluableandusefulforelectricalcaddevelopmentinmanyotherindustries.
keywords:electricalcad;，electriccircuitdiagram;wiringdiagram
1 前言
隨著市場的發(fā)展，傳統(tǒng)手工設(shè)計(jì)方式已難以適應(yīng)市場競爭的需要，采用cad設(shè)計(jì)已勢在必行。而目前用于機(jī)械cad的軟件已趨于完善，但適合機(jī)床的電氣cad軟件卻很少。機(jī)床電氣設(shè)計(jì)包括電路圖、接線圖、安裝圖、接線盒和電柜（包含按鈕站），這五部分之間不是孤立存在的，而是相互的。如接線圖上的元件和電路圖上的元件是相互對(duì)應(yīng)的，要求電氣cad系統(tǒng)各模塊間既能實(shí)現(xiàn)信息共享，又能單獨(dú)執(zhí)行，前后呼應(yīng)，保持整個(gè)系統(tǒng)的完整性。因此，開發(fā)一套專業(yè)化的機(jī)床電氣cad系統(tǒng)，以提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率，縮短設(shè)計(jì)周期，減輕人工勞動(dòng)，是適應(yīng)市場發(fā)展的迫切需要。
2 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想
機(jī)床電路圖設(shè)計(jì)是整個(gè)系統(tǒng)的核心，在開發(fā)時(shí)主要考慮了以下問題：（1）按國家標(biāo)準(zhǔn)gb4728并結(jié)合企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)化整理出常用圖形符號(hào)并建立圖形符號(hào)庫；（2）對(duì)元件標(biāo)注、電路圖圖幅格式、縱橫坐標(biāo)分區(qū)制訂統(tǒng)一格式；（3）電路圖輸入時(shí)，對(duì)符號(hào)的查找、調(diào)用、插入、刪除應(yīng)快速、簡單、方便、靈活；（4）考慮用戶設(shè)計(jì)過程中自己擴(kuò)充常用符號(hào)功能模塊，以減少重復(fù)性勞動(dòng)，系統(tǒng)需具有擴(kuò)充模塊管理工具；（5）為提高作圖效率，圖形符號(hào)和文字標(biāo)注分開進(jìn)行，不同的元件其標(biāo)注內(nèi)容是不同的，系統(tǒng)應(yīng)能自動(dòng)識(shí)別，標(biāo)注的內(nèi)容應(yīng)能提取，為生成接線圖作準(zhǔn)備，標(biāo)注采用順序編號(hào)法，同時(shí)提供界面友好的對(duì)話框，方便交互進(jìn)行；（6）觸點(diǎn)和線圈相對(duì)坐標(biāo)位置的確定，手工設(shè)計(jì)時(shí)需逐張查找圖紙，效率低，容易漏掉且易出錯(cuò)，系統(tǒng)開發(fā)時(shí)應(yīng)充分利用計(jì)算機(jī)的*性，由系統(tǒng)自動(dòng)完成這一功能。
接線圖和電路圖有密切的，除機(jī)床外形和元件安裝位置外，其他信息都可從電路圖內(nèi)提取，而機(jī)床外形和元件安裝位置可直接調(diào)用機(jī)械設(shè)計(jì)員已經(jīng)畫好的圖形，也就是說，系統(tǒng)應(yīng)能從電路圖半自動(dòng)生成接線圖。
安裝圖的開發(fā)，主要考慮解決標(biāo)準(zhǔn)件和外購件的查詢及目錄生成。
接線盒在機(jī)床電氣設(shè)計(jì)中的工作量比較大，但由于其形狀比較規(guī)范，尺寸規(guī)格參數(shù)系列化，因此采用參數(shù)化設(shè)計(jì)比較合適。
電柜設(shè)計(jì)包括安裝圖和接線圖，為方便將按鈕站設(shè)計(jì)歸入電柜，其共同特點(diǎn)是重復(fù)工作量大，系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)。
除上述外，系統(tǒng)應(yīng)具有輔助作圖工具，如圖層設(shè)置、圖幅設(shè)置、標(biāo)題欄填充、自動(dòng)出圖等。考慮用戶使用方便，全部界面應(yīng)實(shí)現(xiàn)漢化且友好，同時(shí)提供有機(jī)床電氣cad系統(tǒng)使用手冊(cè)。
3 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)和功能特點(diǎn)
基于上述設(shè)計(jì)思想，開發(fā)出的機(jī)床電氣cad系統(tǒng)的總體菜單結(jié)構(gòu)見圖1。該系統(tǒng)包括六大功能模塊，每一模塊又包含若干子菜單。各模塊選項(xiàng)的功能如下：
圖1 系統(tǒng)組成菜單
電路圖設(shè)計(jì)模塊：采用每次輸入一段回路再插入元件的方法，線段自動(dòng)斷開，元件方向及位置隨電路走向自動(dòng)調(diào)整。文字標(biāo)注采用順序編號(hào)法，由符號(hào)標(biāo)注程序來完成。線圈及觸點(diǎn)對(duì)應(yīng)坐標(biāo)位置的標(biāo)注是在電路圖全部繪完后，由程序自動(dòng)提取并進(jìn)行標(biāo)注。同時(shí)亦可從電路圖提取元件功能位置清單。用戶可以通過自建符號(hào)庫功能，建立和管理自己在設(shè)計(jì)過程中常用的符號(hào)功能塊。對(duì)常用的典型結(jié)構(gòu)開發(fā)了功能小部件，可直接進(jìn)行調(diào)用。另外，用此模塊建立了包含繼電器控制和plc控制的典型電路圖圖庫，共125張。用戶通過輸入簡單的幾個(gè)參數(shù)，即可調(diào)出所需要的電路圖。
接線圖設(shè)計(jì)模塊：通過符號(hào)代號(hào)和接線號(hào)全自動(dòng)提取程序，由程序代替人工自動(dòng)搜索每張電路圖內(nèi)的符號(hào)代號(hào)和接線號(hào)，再經(jīng)過程序?qū)μ崛〕龅男畔⑦M(jìn)行處理，如接線號(hào)自動(dòng)合并排序等，即產(chǎn)生接線圖。
安裝圖設(shè)計(jì)模塊：系統(tǒng)通過此模塊可以對(duì)標(biāo)準(zhǔn)件和外購件進(jìn)行查詢、標(biāo)注和目錄生成。
接線盒設(shè)計(jì)模塊：從對(duì)話框列表欄內(nèi)選擇接線盒尺寸，并輸入各面安裝管接頭型號(hào)及規(guī)格，則接線盒安裝圖及開孔圖即可參數(shù)化生成。
電柜設(shè)計(jì)模塊：直接從圖形菜單內(nèi)調(diào)用所需要的模塊，很容易生成電柜接線圖、安裝圖和按鈕站安裝圖。
輔助工具模塊：主要輔助上述各模塊，使作圖效率更快、更方便，如全自動(dòng)批處理出圖功能，比手工出圖效率提高至少10倍以上。
4 程序設(shè)計(jì)及關(guān)鍵技術(shù)
4.1 程序設(shè)計(jì)
系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)主要采用了ads（autocaddevelopmentsystem）、autolisp、dbaseⅲ等，其支撐平臺(tái)選用autocadr12。
4.2 關(guān)鍵技術(shù)
4.2.1 全自動(dòng)批處理技術(shù)
該系統(tǒng)多次提到“全自動(dòng)批處理”這個(gè)術(shù)語，如全自動(dòng)批處理實(shí)現(xiàn)觸點(diǎn)線圈坐標(biāo)位置標(biāo)注，全自動(dòng)批處理出圖等等。那么它到底是什么含義呢?實(shí)際上因?yàn)闄C(jī)床電路圖一般少則幾張多則幾十張不等，而程序一般只能在一個(gè)圖形過程中執(zhí)行，要想全部提取出每張圖形所包含的信息，靠人工逐張打開圖形再執(zhí)行程序，用戶勞動(dòng)強(qiáng)度大自不必說，而如果機(jī)器運(yùn)行速度又慢，其效率之低是可想而知的。為此，首先編寫處理多圖文件的程序，通過程序裝入如圖2所示的對(duì)話框，由用戶交互選擇輸入要處理的圖形文件，并將其讀入一臨時(shí)文件內(nèi)，然后程序打開該臨時(shí)文件，把對(duì)每一圖形文件要進(jìn)行的具體操作按scr（scr文件是autocad的命令文件，可通過autocad的script命令進(jìn)行調(diào)用）文件格式寫進(jìn)一事先定好的擴(kuò)展名為.scr的文件內(nèi)。對(duì)文件進(jìn)行的操作，調(diào)用子程序來完成。全部文件處理完畢，關(guān)閉該scr文件。然后通過編輯下拉式菜單在程序后面加上由該程序產(chǎn)生的scr文件，當(dāng)點(diǎn)中菜單后，程序即自動(dòng)執(zhí)行。例如：［全自動(dòng)批處理出圖……］^c^cautoplot;－script;aplot.scr;通過上述處理，整個(gè)過程只需2～3分鐘即可完成。利用上述技術(shù)，成功地完成了觸點(diǎn)線圈坐標(biāo)位置全自動(dòng)標(biāo)注、線號(hào)全自動(dòng)提取、多圖文件全自動(dòng)批處理打印等手工難以做到的事情。
圖2 全自動(dòng)批處理用戶輸入界面
4.2.2 自動(dòng)參數(shù)化技術(shù)
參數(shù)化設(shè)計(jì)，一般多指形狀相似、尺寸各異的零件圖。而這里所說的參數(shù)化既包含尺寸各異又包含形狀各異，既是安裝圖又包括零件圖，既是局部參數(shù)化又是整體參數(shù)化。接線盒本身有多種規(guī)格，其各面安裝的管接頭同樣有多種規(guī)格，對(duì)應(yīng)的開孔尺寸也不一樣。隨著接線盒規(guī)格的不同，其內(nèi)置導(dǎo)軌也不同，相應(yīng)的接線端子也不一樣?？梢钥闯?，接線盒設(shè)計(jì)看似簡單，但包含的內(nèi)容卻相當(dāng)復(fù)雜。手工設(shè)計(jì)時(shí)要反復(fù)查閱手冊(cè)，對(duì)相鄰兩管接頭之間的距離要通過計(jì)算來進(jìn)行判斷，有時(shí)要反復(fù)好多次。為此，在進(jìn)行智能cad設(shè)計(jì)時(shí)，將上述所有參數(shù)或以結(jié)構(gòu)數(shù)組或以子程序的方式輸入進(jìn)程序。用戶只用從對(duì)話框選擇接線盒尺寸，輸入各面管接頭型號(hào)及規(guī)格，再選擇安裝圖或開孔圖，系統(tǒng)就可自動(dòng)完成全部設(shè)計(jì)任務(wù)。設(shè)計(jì)任務(wù)以“黑匣子”的形式進(jìn)行。同時(shí)系統(tǒng)具有智能判斷功能，如某面管接頭太多，系統(tǒng)會(huì)及時(shí)提醒你：“此面管接頭太多，超出zui小間距。”圖3是接線盒參數(shù)化用戶輸入界面。
圖3 接線盒參數(shù)化用戶輸入界面
4.2.3 數(shù)據(jù)交換技術(shù)
在現(xiàn)代cad系統(tǒng)中，隨著數(shù)據(jù)種類與數(shù)據(jù)總量的急劇增加，數(shù)據(jù)有從cad系統(tǒng)中獨(dú)立出來的趨勢，即把cad過程中的數(shù)據(jù)組成單獨(dú)的數(shù)據(jù)庫，獨(dú)立進(jìn)行管理。autocad提供了與數(shù)據(jù)庫（如dbaseⅲ、oracle等）的接口，即ase（autocadsqlextension）。這樣，不同的應(yīng)用程序都可借助數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，這就是所謂的數(shù)據(jù)庫方法。該方法將程序與數(shù)據(jù)相對(duì)獨(dú)立，減小了各程序模塊間的相互依賴，修改或增減模塊均不會(huì)影響其它的模塊，且提高了管理效率。該系統(tǒng)在開發(fā)過程中，除涉及到設(shè)計(jì)手冊(cè)和各種標(biāo)準(zhǔn)中五花八門的數(shù)據(jù)表和圖表外，還涉及到標(biāo)準(zhǔn)件庫和外購件庫，且數(shù)量多，格式雜。通過利用上述技術(shù)，將它們或表示成顯示插圖的數(shù)據(jù)表格，或用dbaseⅲ單獨(dú)建庫。
5 結(jié)論
該系統(tǒng)歷經(jīng)多次修改和完善，到目前為止，已成功地應(yīng)用于數(shù)十種上百臺(tái)產(chǎn)品的電氣設(shè)計(jì)中，cad出圖率達(dá)100%。實(shí)踐表明，它是一套實(shí)用性強(qiáng)、功能完善的系統(tǒng)。對(duì)提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量，縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期，降低成本，贏得市場起著重要的作用。