基于Creo Schematics的自动布线设计

刘晓东

(广西柳工机械股份有限公司 挖掘机研究院电气技术研究所，广西 柳州 545100)

基于Creo Schematics的自动布线设计

刘晓东

(广西柳工机械股份有限公司 挖掘机研究院电气技术研究所，广西 柳州 545100)

为解决用线束传统设计方法绘制的图纸因为采用二维软件绘制与三维设计脱节，导致自动化水平低、出图效率低下且极易错漏的问题，提出采用Schematics软件绘制原理图，然后导出XML文件将电气原理信息传输给三维模型进而驱动自动布线，自动生成与真实线束尺寸相同的实体。线束展平后可直接生成二维工程图，自动归集CHART表、BOM表，极大地提高了设计效率与准确性。

Schematics ；线束；自动布线

工程机械行业已经向细分市场发展，各主机厂都在密集研发新机型、开发变形产品以应对越来越多样化的客户需求。而同一平台下各种多样化的车型配置也为工程机械线束的设计、开发带来了繁重的工作。如何提高设计效率、降低差错率，快速完成研发项目以满足市场的需求成为每个企业所面对的课题。

1 工程机械线束设计现状

目前大多数主机厂的线束设计流程存在以下几方面的问题：

a.二维设计与三维设计无法协同。

机械CAD软件设计的原理图不具有电气属性，无法通过接口将电气信息传输至三维环境中驱动自动布线，无法生成与真实线束几何尺寸相同的实体，达不到合理的线束布置效果。而现阶段线束的三维设计不包含电气信息，逻辑信息亦不完整，所以无法展平。其最大的作用仅仅是为二维图提供各分段的长度和走向信息[1]。

b.自动化程度低、效率低。

机械CAD软件没有计算、统计和数据关联功能，自然也无法自动生成相关的明细表、CHART表，设计师统计、协调的工作量很大而且容易出错，效率低下。

c.缺少统一的数据管理。

机械CAD软件与Windchill的数据连接仅仅是设计图纸文档的保存，并不涉及任何的电气性能特征， 自然也没有零部件库、子零件标准件库、设计特征库等后台；设计变更时，由于缺乏统一的数据管理，往往出现更改遗漏、变更数据不一致等问题，无法保证设计变更的完备性。

工程机械行业普遍使用PTC公司的Creo作为设计软件，以下将介绍PTC公司对上述问题的解决方案在挖掘机线束设计中的成功应用。

2 Schematics绘制电气原理图

Cero Schematics作为一款专用软件在绘制电气原理图时相较于传统的机械CAD软件优势明显。其采用时下流行的Windows资源管理器风格的界面，方便调取各种命令。该软件的操作具备以下特点：

a.在大范围拖动、格局调整时优势明显。

b.支持多页面设计。

c.快速切换网格，绘图规范整齐。

d.焊点的接线具有方向性。

e.导线过插接器后逻辑上视为不同导线，需要手动换号，如121OR1_25经过插接器后需手动调整为121OR1_25-1，且线标都是完整的，不能简化为121。

f.有线标批量对齐等电气设计专用命令的快捷方式。

2.1电气元件符号库建立

此软件下绘制电气符号与CAD中差异较大，不像CAD那样随意，需要一点耐心。可以多利用复制、粘贴命令完成相似符号的绘制。

2.2导线库建立

导线规格库中各导线规格需要根据相关标准手动指定最大外径以保证后续自动布线实体的真实性。考虑到导线的机械强度，工程机械一般选用截面积大于0.85mm2的AV标准导线，发动机仓等高温位置还需选用AEX耐高温导线。各规格的导线最大外径数据需要通过wires表维护到Schematics中，后续自动布线的实体导线线径将以此为准。

2.3原理图的绘制注意事项

在使用Schematics绘制原理图时，需要输入插接器信息，包括插接器型号(model_name)、针脚数量(num_of_pins)、每个针脚的坐标系(entry_port)名称。这些信息必须与插接器数模信息完全一致。如果不一致，相关插接器、针脚的导线将不能完成布线。在导出XML文件时如果有某些插接器的某些参数缺失，软件会报错并提示，操作者根据提示修改好即可。

2.4Schematics软件的输出文件

该软件支持导出的格式包括RSD、PDF、XML等。

RSD为打包整个原理图设计产生的包文件，其他设计师可以在解压设计后进行编辑、修改。

PDF格式用于晒图，可选择彩色文件直观反映导线颜色，方便阅读。

XML格式的文件则支持在Creo的Cabling模块下导入到三维模型中沿着既定网络驱动自动布线。

XML文件是Schematics所能提供最核心的文件，它是三维数模与电气原理之间的桥梁，三维数模能够反映出电气信息，实际就是通过XML文件将电气信息集成到数模中去，使得三维数模具有电气特性，不再仅仅是线束的外型。

3 自动布线设计建模

3.1插接器库按规范完善

插接器是线束的重要组成部分，项目前期对其相关信息收集是否准确全面，直接关系到后续设计的效率。在传统设计过程中，接插件仅在线束图上体现，在整车数模中，接插件作为一个普通的元器件，由供应商提供的数模导入。由于供应商的差异，各插接器模型并没有统一的格式和标准，缺少孔位坐标系等自动布线所需要的相关信息,所以要求所有插接器增加针脚坐标系和安装坐标系，并草绘布线辅助线。增加针脚坐标系时Z轴朝外。

3.2Cabling模块下网络的搭建

首先要熟悉整车的结构分布，了解用电设备、模块等的布置，并收集已有的零件数模。网络搭建完成后，导入由Schematics导出的XML文件。XML文件中与数模一一对应的零件将自动指定，如果有多个相同元件,需要电气设计师根据设计意图逐个指定。图1所示为某型挖掘机车架线束网络。

网络布置注意事项：

图1 某型挖掘机车架线束网络(局部)

a.尽量不要设置无用的网络位置点。

b.网络的搭建有一定的规则，如分支必须布置出来，且逻辑上只能有一条主束，不然后期无法展平。

c.转弯半径尽量按上限设置，如果不能满足，部分线径较大的导线将会报错，无法完成布线。

d.焊点作为单独元件调入并布置在非分支处的网络位置点上，必要时设置焊点专用位置点。

3.3XML文件驱动自动布线

系统可自动寻找最佳的网络路径布线，并自动检查每条导线的两个入口端点是否完整定义。自动布线成功后的局部网络如图2所示。

图2 某型挖掘机车架线束自动布线完成后(局部)

3.4布束、三维数模展平、出工程图

线束最终的三维数模展平后如图3所示，可以直接出二维工程图。注释包括尺寸、插接件编号等一系列信息，调入CHART表，为进一步的设计、制造提供最完整的资料。

图3 某型挖掘机车架线束展平后

其中CHART总表包含线束的原理，每条导线的起始和终止位置、线径、线色、总长度以及与其连接的插接器的零件号等，可直接指导线束生产。除此之外每个插接器还有自己的CHART表。

线束CHART总表结合自动统计插接件数量的整个BOM表，使采购部门核算线束成本更加方便。

4 结束语

本文介绍了使用Creo Schematics设计原理图，通过将电气信息导入到Creo Cabling模块下实现自动布线的设计方法及其在挖掘机线束设计上的成功应用,实践表明，这一设计方法摆脱了传统设计模式的种种弊端，极大地提高了工程机械线束设计水平。

[1] 袁国强，王美娥，张述欣，等.基于Pro/Engineer的电子设备自动布线技术应用研究[J].航天控制，2009(2)：76-80.

DevelopmentoftheautomaticwiringdesignsystembasedonCreoSchematics

LIU Xiaodong

(Guangxi Liugong Machinery co., Ltd., Guangxi Liuzhou, 545100, China)

Using 2d drawing and 3d design software is out of line with traditional design method of drawing wire harness. This traditional way leads to low level of automation, inefficient and the figure errors easily. Aiming at about problems, it applies Schematics to draw the principle diagram, then export XML file for transmission principle of electric information to 3d model and driving automatic wiring. Finally, it generates automatically the entities of the wire hardness, 2d engineering graphics, collects the CHART table and BOM table. This new method improves the design efficiency and accuracy.

Schematics; wire hardness; automatic wiring

10.3969/j.issn.2095-509X.2014.11.012

2014-11-01

刘晓东(1983—)，男，山西清徐人，广西柳工机械股份有限公司挖掘机研究院电气技术研究所工程师，主要从事挖掘机电气系统的设计工作。

TP302

B

2095-509X(2014)11-0055-03