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浅谈电气软件的发展现状及趋势

1 电气软件的发展

1.1 电气CAD的发展

最早的一批电气工程师都是用纸笔一点点的在图板上画出原理图。

在电脑出现后,AutoCAD的出现取代了人工画图的方式,让图形设计进入一个电子化的时代。使用电脑,工程师可以快速的修改设计内容,也可以跨区域的交流和传递图纸内容。对图纸的复用能力,极大的降低了设计的工作量。

不仅如此,AutoCAD的使用也改变了企业内部的工作流程。电气设计不是单独存在,企业会将电气数据与机械数据结合,用于指导生产(如图 1所示)。也就是说,企业从单纯的产品原理设计转向了产品生产制造。


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图 1 设计到生产的流程图

20世纪初,人们开始考虑如何让AutoCAD的绘图方式更快捷,一些基于AutoCAD二次开发的产品如雨后春笋快速出现在国内市场,有一些比较优秀的产品至今仍在市场中使用。

在进入21世纪后,越来越多的企业关注到电气CAD在美洲和欧洲的使用度,他们不再是基于AutoCAD做的开发,而是将绘图与数据库结合,形成具备数据统计能力的面向对象的设计方式。这样的方式不仅满足了绘图的需求,还配置了数据统计能力,让设计变得更智能。

1.2 电气CAD的现状

越来越多的企业正在从“产品制造”向“产品创造”转型,对自己的产品增加电气控制的能力,让其“智能”起来。例如,以前的火车通过煤炭这样的能源提供动力,火车上没有什么电力设备;但现在动车、高铁都通过电力或其他能源提供动力,电气控制就成为产品设计中非常重要的一个环节。

不同的行业,对于电气CAD的需求也不尽相同。例如机床行业,电气控制部分是一个狭小的空间,工程师需要使用断路器、继电器、按钮等设备来设计控制逻辑。但是轨道交通行业就更关注机车内部的线束设计。配合不同行业的电气软件也不同,这与产品初始开发的源头有关。

我们把电气软件开发的源头分为两类,如图 2所示。一类是以电气设计为主,主要用到断路器、继电器、PLC等设备;另一类主要以电子设计为主,制作电路板或工业控制模块,通过线束连接这些模块。


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图 2 电气软件发展的源头图

但是殊途同归,现在电子和电气两个部分正在相互融合。例如某锂电池制造企业,以前做电路板设计(电子类),但是企业发现自己也可以使用电路板配合断路器等其他电器件生产出整机设备供向市场,这样成本更低收益更多。

另一种现象也在近几年出现:机电一体化设计。机械设计普遍使用3D工具,来展现空间结构,并通过3D工具的转换能力自动的产出用于生产的图纸;电气设计和机械设计本质上所用到的设备是同一个,让电气设计与机械设计结合起来可以形成设计闭环,互相校验数据的正确性。同时,两个设计环节的结合,可以产出用于生产的工艺数据。例如图 3所示是从电机连接到端子的线束制造加工图。


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图 3 工艺制造图

工艺图纸同时需要展示设备组成和接线关系,甚至包括线缆的长度。要做到这点,电气与机械设计缺一不可,且必须联动。

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