CAE软件在汽车电气控制系统中的应用

中国的汽车工业，尤其是汽车消费市场的迅速崛起，使得国内的汽车制造在过去的几年中取得了飞速的发展。这个过程一方面带动了汽车零配件产业的发展；另一个方面，随着市场扩大而愈加激烈的汽车价格竞争，给汽车制造商的制造成本带来了压力，使得他们将设备采购的目光从以前的进口设备部分转向了国内设备。国内的设备制造商通过自身的努力，设计和生产水平开始逐渐满足汽车制造商挑剔的要求，兼之其极大的价格优势，使得汽车制造商与国内设备制造商越走越近。

国内设备制造商能够取得进步的原因是多方面的，包括技术、管理以及观念上的多种因素。在诸多因素中，计算机辅助设计软件的广泛应用无疑是设计手段提升的一大原因。经过多年发展，计算机辅助设计软件在国内的应用已经非常成熟。在机械和模具设计领域，国际流行的AutoCAD、Catia、Pro/E和Autoform等软件的应用非常广泛而成功。但是相对于计算机辅助设计软件在机械设计上的成功应用，电气设计软件的应用却不是那么普遍和成功。

本文希望通过介绍Eplan在上海大众的应用，让国内设备供应商加深对这类软件的理解和认识，加快这类软件的应用步伐，使得设备设计制造中的电气控制这一环节也能跟上国际潮流。

基于图形软件的电气控制系统设计

如果说国内在电气控制设计中没有使用计算机辅助设计，这显然是不对的。现在没有哪一家依然提供手绘的图纸，用计算机绘制电气图纸既简便又美观，但是这些图纸完全无法描述电气控制系统的内在逻辑，仅仅是将“图”画好了。

这方面应用最广泛的软件是AutoCAD。和机械设计一样，在电气控制系统设计中，系统原理图的设计和绘制也借助于AutoCAD这一辅助软件来实现。与最初的手工画图相比较，用AutoCAD来绘制电气图纸，图纸的完成质量和速度可以得到有效地控制和提高。例如，AutoCAD复制、粘贴、捕捉、属性匹配等功能为快速绘制图纸提供了可能，这些都是手工绘制图纸所不能比拟的。但是由于AutoCAD针对的是图形，所以在电气设计的应用中还是会碰到一些具体问题：

□ 同一个接触器或继电器的触点往往会出现在不同页的原理图中，因为在AutoCAD中无法产生相互关联参考，所以在原理图上容易产生线圈和触点的遗漏，触点的标注会产生错误或重复，造成元件的选型和设计的不符；

□ 电气线路中所有元件的连线和文本的标注都必须手动完成；

□ 元器件的选型、材料清单、控制柜内元件的布置需要借助Excel或AutoCAD手动完成，因而造成元器件型号漏选和尺寸错误等问题；

□ 元器件的位置号、用途等说明无法导出供软件编制或显示系统设计时使用。
由于存在着上述种种问题，所以在整个设计过程中必须花费大量的时间来进行图纸的审核和校对。

电气设计软件的特点

基于图形的软件在电气控制系统设计中的缺陷，主要在于它无法描述电气控制系统内在的逻辑关系。

一个真正的电气设计软件应该具有以下特点：
□ 面向电气系统，而不是面向电气图纸：这是电气设计软件和一般机械设计软件的根本区别。电气设计软件基于数据块，描述电气元器件之间的连接关系以及互参照关系。

□ 丰富的页码编号系统，能够满足各种规模项目的需求：和机械图纸不同，电气图纸都是由多页图纸组成，对不同类型和规模的项目，应该采用最适合的页码编号系统，页码编号系统直接关系到元器件的编号和互参照。

□ 完善的元器件库：除了符合各种国际或国家标准的标准符号库以外，电气设计软件还应该有尽可能多的知名供应商的元器件库供使用，这样在设计时，不仅插入了元器件符号和连接关系，还插入了元器件的订购信息、价格信息等，为项目的其他环节提供了准确、完备、即时更新的信息。

□ 自动生成元器件清单、端子接线图等。

□ 多种软件接口：电气硬件设计只是设备制造项目中的一个环节，也是电气控制系统的第一个步骤。这个步骤将决定后续的软件设计、元器件采购、电气柜安装、现场安装、调试等后续步骤。这些后续步骤又将借助各自的软件来完成，因此电气设计软件与其他软件的接口至关重要。

□ 对各种语言的支持。

EPLAN在上海大众的应用

市场上的电气设计软件有很多，比如EPLAN、PROMIS、ELECTROCAD、AUTOCAD ELECTRICAL等，它们大多都能满足我们在上一节中罗列出的要求。

大众集团在比较了多款软件后，选定了EPLAN作为集团的电气设计软件标准，要求所有供货厂商提供EPLAN格式的电气图纸。上海大众作为大众集团在中国的合资公司，也相应确定了EPLAN软件作为电气设计软件。

确定一个统一的软件平台，大大方便了大众和设备供应商之间的交流：一方面，大众的一些电气要求也做成了EPLAN格式，提供给设备供应商后可以直接使用；设备供应商提供给大众的电气图纸也是EPLAN格式的，使得大众资料的管理和将来设备的更改、改造有了最为原始、完备的信息。

下面简单列举EPLAN软件的一些特点：

□ EPLAN支持不同的电气标准，如IEC、JIC、DIN等，并有标准的符号库。

□ EPLAN是基于数据库的电气设计软件。利用EPLAN进行电气设计时，输入的不是图形，而是带有属性的“元件”及“元件”之间的逻辑关系。

□ EPLAN提供了标准模板，各种图表可以自动生成，如设备清单、端子连接图等。每条记录的详细属性都可以反映在图表中，一旦在原理图中做了修改，只需刷新表格即可更新最新数据，无需手动修改，保证了数据的准确性。

□ 主设备与其分散元件自动产生交互参考。例如，接触器线圈和触点，在线圈的下方可以自动显示触点映像，表示触点的位置和数量，避免了相同触点的重复使用；同时在元件选型时方便选择和物理存在相一致的接触器，以免漏选接触器触点。

□ 快速选型功能。只需一次在EXCEL中列出所需元件清单，完成数据库的关联，然后就可以在原理图中逐一选型，并通过EPLAN的标准模板生成清单，其中包括器件的各类电气参数、外形尺寸、品牌等信息，并且可以根据不同的要求进行自动排序。

□ 完成了器件选型之后，即可进行面板布置，由于元件清单中已包括了元件的外形尺寸，所以根据所选的元件，EPLAN自动生成1：1的元件外形图，节省了柜箱布置时间。
对于相类似的项目，只要修改一些相关的项目数据，如项目名称、项目编号、用户名称等，就可成为新项目的图纸，可以避免项目的重复修改。

结语

如今，国内设备制造商已经不断有成功应用电气设计软件的案例。AutoCAD Electrical和EPLAN在烟草、重机行业都有应用，汽车行业设备制造商也开始使用EPLAN软件。希望这些成功的应用能够带来更多、更深入的应用，全面提高我国设备设计地位。(end)