面向工程的电气设计平台与设计模式探讨

摘要：文章针对电气工程行业的特点，以提高设计效率和设计质量为目标，比较行业内常见的专业电气设计软件，在多角度对比的基础上对Engineering Base的结构、功能进行了研究，并通过实例阐述了基于Engineering Base的模块化设计、参数化设计以及选型设计等多种设计模式。Engineering Base的应用表明，在该设计平台下使用适当的设计模式，不仅能提升设计质量和效率，同时可以使整个项目的设计过程清晰、设计输出完整、设计数据一致。

关键词：Engineering Base（EB）；模块化；参数化；定义尺寸；电气设计平台；设计模式

中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）30-0030-03

当今电气工程设计领域，随着生产效率的提高和交货进度的缩短，设计制造环节对开发、设计的效率提出了越来越高的要求。采用传统的CAD软件来进行电气工程设计已经不能满足高效率的设计要求。为此，需要一款专业的能真正体现辅助设计作用的电气设计软件来帮助电气设计人员更好地完成设计工作。近年来以Engineering Base（简称EB）为代表的基于计算机的工程（Computer Based Engineering，CBE）软件逐步具备了完全数据库操作的相关功能，图纸与图纸、表单与表单以及图纸与表单之间均具备实时交互关系。

1 Engineering Base的特点

1.1 Engineering Base的结构

EB属于第三代CBE（Computer Based Engineering）专业电气设计软件。内嵌了微软的专业绘图软件Visio 2003，并包含极易管理和分析的强大的Microsoft SQL Server数据库，图纸通过Visio进行绘制，而所有相关数据则通过SQL Server数据库进行管理。EB内嵌各种工作表，该表具有和Excel相同的操作功能，可以对项目、图纸、器件等所有信息数据进行批处理更改维护。Excel文件能直接对EB进行导入导出；系统采用服务器/客户端的结构方式，所有用户共用同一个数据库，系统通过数据库访问，可以与PDM对接。

1.2 Engineering Base的功能

Engineering Base是专业智能化的电气设计软件。其功能主要体现在以下七点：

1.2.1 EB所具备的真正的数据库架构使得电气设计的智能化程度得到本质的提升。中央数据库包含了所有的设计数据，如图纸、器件、信号、表单、技术文档等，保证了这些数据在整个设计过程中持续的统一性和实时性。所有的表单、关联都实时在线，当图纸被修改以后，表单同时被在线刷新，不需要额外操作。

1.2.2 同时还拥有多用户和多项目功能，从而实现在工程设计过程中不同工作组内的协调。

1.2.3 拥有自动版本管理及上千种符合IEC/ANSI/JIC标准的图形符号库，使得电气工程图纸设计更加

规范。

1.2.4 可自动生成采购清单、器件装配明细表、端子图、电线接线表、电缆接线表等，无需手动统计。

1.2.5 自动器件编号和自动节点编号功能；元器件放到图纸上以后，编号可以按照客户编号规则自动编制。当增加或减少器件时，编号会自动调整。原理图的节点号可自动编制，且随着回路的更改发生自动变化，方便图纸设计。

1.2.6 易掌握、开放的VBA二次开发环境为EB提供了更多的可自行扩展空间。

1.2.7 与其他格式文件间的转换。EB图纸可以批处理转换成DWG/DXF、PDF、网页、图片等格式，方便与其他软件之间的交流，且可以批处理打印。

1.3 Engineering Base与其他制图软件的比较

当前针对电气设计的软件有很多，而侧重于电控（即工业自动化控制）且在电控行业广泛应用的设计软件只有ED（ELECTRICAL Designer）、Autocad Electrical、ELCAD、天正电气、Engineering Base、Promis-e这六种。经过调研和分析对Engineering Base、Promis-e、Autocad Electrical这三种电气设计软件进行了比较，如表1。

从先进性和原理图设计的科学合理性，与PLC的关联程度上来说，Engineering Base有明显的优势。

2 EB的应用

2.1 模块化设计

模块化就是通过对某一类产品或系统的分析和研究，把其中含有相同或相似的功能单元分解出来，用标准化的原理进行统一、归并、简化，以通用单元的形式独立存在。这就是分解而得到的模块，然后用不同的模块来拼凑成多种产品或系统。这种分解和组合的全过程就是模块化。在EB中，模块化设计可以通过MCC模块形式和XLS配置模式来实现。

2.1.1 MCC（Modulized Controll Cabinet）模块。以工程项目整线控制系统为例，大部分的输送设备的电气结构基本相同，但设备的组合形式、数量都不同，我们可以针对一些固定的单机设备，根据不同的控制方式把这些设备的控制部分做成不同的MCC模块，如一台不需要过程控制的输送机，可分为如下四种：第一种是用自动空气开关、接触器组合控制的单向运转电机控制模块；第二种是用自动空气开关、接触器组合控制的双向运转电机控制模块；第三种用电机启动器来控制的单向运转电机控制模块；第四种用电机启动器来控制的双向运转电机控制模块。还可以以每个项目都会用到的如电控柜的照明冷却系统、电流电压表的接线等作为MCC模块，在做工程项目的电控系统时，用功能复制的方式调用这些MCC模块，依据设计思路搭建新的电控系统图纸。

2.2 参数化设计

对于一些定型的设备，有时候设备完全相同，但不同的客户对器件和材料有不同的选型要求，设备的电气设计图纸没有变化，只有通过PDM下发给生产单位的“BOM和ITEM”会有选型上的变化（EB可以将项目的明细表输出为输出Excel格式，通过ExceL与PDM接口，对项目的PSE进行自动搭树，通过输出“BOM和ITEM”的方式把器件材料明细下发给生产单位）。针对这种情况，结合PDM的变量配置，把这样的设备的电气设计图纸作为标准图（图纸固定不变），把器件材料明细在PDM中进行参数化设计。

第一步：选中项目的产品ITEM新建变量，如按钮厂家、隔离开关厂家、软管厂家等，产品ITEM会由原来的红色变为灰色，这样产品ITEM称为母树。

第二步：将PSE树下的需要做成变量的ITEM定义变量条件，如序号4的电缆锁紧套定义为“软管厂家=文依灰色”，定义好变量条件的ITEM前会有一个“带圈的V”字，如图4。把需要定义的ITEM都定义好。

2.3 选型设计

一些定型的复杂单机设备的电控系统，设备的器件与控制方式都一样，只是每次器件的参数会发生变化，比如电机功率发生变化，导致控制电机的变频器、断路器以及相应的电缆发生变化，如果按照一般的方法，就需要逐一地对电机、变频器、断路器、电缆进行更换。采用选型设计的方式可以使我们更快地替换这些器件。

如图5中的断路器、变频器、电缆会随着电机的功率变化而变化，在这些需要替换的器件和电缆的属性“ANSI编码”栏写上一个固定名称，比如断路器的ANSI编码设为QF、变频器的ANSI编码设为U、电缆的ANSI编码设为W。再在“功能”下新建一个功能“=走形电机”，再将器件和电缆都关联在这个功能下，制作一个Excel表格（如图5右下），表格的第一行中的QF、U、W分别对应是器件的ANSI编码属性值，相应的这一列上是该器件的型号，第一列的“1T、2T、3T、4T、5T、6T”对应的是电机不同的功率，相应的行上对应是电机功率对应的断路器、变频器、电缆的型号（首先材料库中一定要有这些器件），再将表格放在“=走形电机”功能下（如图5右上）。

在“=走形电机”功能上运行宏“选型设计”弹出一个对话框，选择电机的不同功率就可以将对应的变频器、断路器、电缆进行统一替换。

3 结语

Engineering Base简化了原有CAD设计软件进行电气设计时需要实施的工作流程，如：原理图、装配图、器件明细表、接线表等报表的制作，并减少了校对、审核等工作。从这几年使用EB的效果来看，不管是整线电控项目，单机电控还是机上布线，设计效率和设计质量都有很大的提高，基于EB的模块化、参数化设计使得设计图纸更加的规范化、标准化，也使电气设计制图在设计效率和设计质量上有了进一步的提升。

参考文献

[1] 德国AUCOTEC公司.Engineering Base使用手册[S].

[2] 康明.论模块化的设计思想[J].

作者简介：肖雪梅（1981-），女，云南昆船设计研究院电控产品所工程师，研究方向：物流系统单机设备的电控系统设计和辅联设备机上布线的设计。

对于一些定型的设备，有时候设备完全相同，但不同的客户对器件和材料有不同的选型要求，设备的电气设计图纸没有变化，只有通过PDM下发给生产单位的“BOM和ITEM”会有选型上的变化（EB可以将项目的明细表输出为输出Excel格式，通过ExceL与PDM接口，对项目的PSE进行自动搭树，通过输出“BOM和ITEM”的方式把器件材料明细下发给生产单位）。针对这种情况，结合PDM的变量配置，把这样的设备的电气设计图纸作为标准图（图纸固定不变），把器件材料明细在PDM中进行参数化设计。

第一步：选中项目的产品ITEM新建变量，如按钮厂家、隔离开关厂家、软管厂家等，产品ITEM会由原来的红色变为灰色，这样产品ITEM称为母树。

第二步：将PSE树下的需要做成变量的ITEM定义变量条件，如序号4的电缆锁紧套定义为“软管厂家=文依灰色”，定义好变量条件的ITEM前会有一个“带圈的V”字，如图4。把需要定义的ITEM都定义好。

2.3 选型设计

一些定型的复杂单机设备的电控系统，设备的器件与控制方式都一样，只是每次器件的参数会发生变化，比如电机功率发生变化，导致控制电机的变频器、断路器以及相应的电缆发生变化，如果按照一般的方法，就需要逐一地对电机、变频器、断路器、电缆进行更换。采用选型设计的方式可以使我们更快地替换这些器件。

如图5中的断路器、变频器、电缆会随着电机的功率变化而变化，在这些需要替换的器件和电缆的属性“ANSI编码”栏写上一个固定名称，比如断路器的ANSI编码设为QF、变频器的ANSI编码设为U、电缆的ANSI编码设为W。再在“功能”下新建一个功能“=走形电机”，再将器件和电缆都关联在这个功能下，制作一个Excel表格（如图5右下），表格的第一行中的QF、U、W分别对应是器件的ANSI编码属性值，相应的这一列上是该器件的型号，第一列的“1T、2T、3T、4T、5T、6T”对应的是电机不同的功率，相应的行上对应是电机功率对应的断路器、变频器、电缆的型号（首先材料库中一定要有这些器件），再将表格放在“=走形电机”功能下（如图5右上）。

在“=走形电机”功能上运行宏“选型设计”弹出一个对话框，选择电机的不同功率就可以将对应的变频器、断路器、电缆进行统一替换。

3 结语

Engineering Base简化了原有CAD设计软件进行电气设计时需要实施的工作流程，如：原理图、装配图、器件明细表、接线表等报表的制作，并减少了校对、审核等工作。从这几年使用EB的效果来看，不管是整线电控项目，单机电控还是机上布线，设计效率和设计质量都有很大的提高，基于EB的模块化、参数化设计使得设计图纸更加的规范化、标准化，也使电气设计制图在设计效率和设计质量上有了进一步的提升。

参考文献

[1] 德国AUCOTEC公司.Engineering Base使用手册[S].

[2] 康明.论模块化的设计思想[J].

作者简介：肖雪梅（1981-），女，云南昆船设计研究院电控产品所工程师，研究方向：物流系统单机设备的电控系统设计和辅联设备机上布线的设计。

对于一些定型的设备，有时候设备完全相同，但不同的客户对器件和材料有不同的选型要求，设备的电气设计图纸没有变化，只有通过PDM下发给生产单位的“BOM和ITEM”会有选型上的变化（EB可以将项目的明细表输出为输出Excel格式，通过ExceL与PDM接口，对项目的PSE进行自动搭树，通过输出“BOM和ITEM”的方式把器件材料明细下发给生产单位）。针对这种情况，结合PDM的变量配置，把这样的设备的电气设计图纸作为标准图（图纸固定不变），把器件材料明细在PDM中进行参数化设计。

第一步：选中项目的产品ITEM新建变量，如按钮厂家、隔离开关厂家、软管厂家等，产品ITEM会由原来的红色变为灰色，这样产品ITEM称为母树。

第二步：将PSE树下的需要做成变量的ITEM定义变量条件，如序号4的电缆锁紧套定义为“软管厂家=文依灰色”，定义好变量条件的ITEM前会有一个“带圈的V”字，如图4。把需要定义的ITEM都定义好。

2.3 选型设计

一些定型的复杂单机设备的电控系统，设备的器件与控制方式都一样，只是每次器件的参数会发生变化，比如电机功率发生变化，导致控制电机的变频器、断路器以及相应的电缆发生变化，如果按照一般的方法，就需要逐一地对电机、变频器、断路器、电缆进行更换。采用选型设计的方式可以使我们更快地替换这些器件。

如图5中的断路器、变频器、电缆会随着电机的功率变化而变化，在这些需要替换的器件和电缆的属性“ANSI编码”栏写上一个固定名称，比如断路器的ANSI编码设为QF、变频器的ANSI编码设为U、电缆的ANSI编码设为W。再在“功能”下新建一个功能“=走形电机”，再将器件和电缆都关联在这个功能下，制作一个Excel表格（如图5右下），表格的第一行中的QF、U、W分别对应是器件的ANSI编码属性值，相应的这一列上是该器件的型号，第一列的“1T、2T、3T、4T、5T、6T”对应的是电机不同的功率，相应的行上对应是电机功率对应的断路器、变频器、电缆的型号（首先材料库中一定要有这些器件），再将表格放在“=走形电机”功能下（如图5右上）。

在“=走形电机”功能上运行宏“选型设计”弹出一个对话框，选择电机的不同功率就可以将对应的变频器、断路器、电缆进行统一替换。

3 结语

Engineering Base简化了原有CAD设计软件进行电气设计时需要实施的工作流程，如：原理图、装配图、器件明细表、接线表等报表的制作，并减少了校对、审核等工作。从这几年使用EB的效果来看，不管是整线电控项目，单机电控还是机上布线，设计效率和设计质量都有很大的提高，基于EB的模块化、参数化设计使得设计图纸更加的规范化、标准化，也使电气设计制图在设计效率和设计质量上有了进一步的提升。

参考文献

[1] 德国AUCOTEC公司.Engineering Base使用手册[S].

[2] 康明.论模块化的设计思想[J].

作者简介：肖雪梅（1981-），女，云南昆船设计研究院电控产品所工程师，研究方向：物流系统单机设备的电控系统设计和辅联设备机上布线的设计。