發布日期：2022-04-27 點擊率：125
一、前言
電氣控制系統是先進、復雜的機械設備的大腦和中樞神經系統，它關聯了機器各部分的通訊，提供了機器的動力、各部件的測量及控制，包含了大量的元器件、電源線、信號線、控制電纜等，其設計的好壞與機器性能和質量息息相關。在電氣控制系統設計過程中，設計人員需要綜合分析、處理與系統相關的各類電氣信息、機械信息、物料信息、標準化信息和管理信息。傳統的煙草設備電控系統的設計需完成如下任務：
1、根據設備的工藝特性作出整體控制方案，繪出控制流程簡圖。
2、根據控制流程，依據相關設計標準及設計原則對關鍵元器件（如PLC、IPC、HMI、驅動器件、傳感器及主要執行器件）選型。對沒有編碼的新增元器件寫出采購資料并提出物料代碼的申請。
3、根據控制流程及主控器件的選型繪出相應的控制草圖，對輸入/輸出點進行統計并作出I/O分配表。
4、編寫應用程序。
5、根據圖樣設計標準，完善原理圖設計及器件選型，并對沒有編碼的新增元器件寫出采購資料并提出物料代碼的申請。
6、手工統計所用器件，完成設備元件表。
7、根據機械部件的設計，畫出位置圖、布置圖及電氣工藝設計資料（如接線圖或接線表）。
8、根據設備元件表及其它技術資料完成電氣BOM表的編寫，并導入企業的PDM系統。
9、手工統計電氣圖樣，完成電氣圖樣文件目錄的編寫。
隨著自動化、信息化技術的發展，國內各煙機制造企業均配置了各自的CAD/CAE/CAM/PDM/OA平臺，提高了企業的核心競爭力。一般情況下，企業配置的CAD軟件為AUTOCAD、PRO/E、SOLIDWORKS等機械設計平臺，這些軟件對于機械設計提高了設計速度，減少重復勞動，縮短了設計開發周期。但由于電氣設計和工藝與機械不同，這些軟件并不能減少電氣設計工程師的勞動強度和提高設計效率，因而電氣設計工程師一直為設計資料過于煩瑣、重復工作太多、設計效率低下、錯誤難以避免而困擾。
德國EPLAN公司開發的E-CAE軟件EPLAN21解決了困擾電氣工程師的難題，它為每一個電氣工程項目提供了完善的解決方案。通過一個開放的、模塊化的系統和廣泛的特征選擇給予它們高度的靈活性，EPLAN21不僅提升了電氣控制系統設計的工作效率，同時在項目設計的每一個階段提供最適宜的支持。
二、EPLAN21的技術特點
根據我們的使用經驗，將EPLAN21的技術特點歸納如下：
1、強大的專案圖面管理功能
傳統的AUTCAD軟件必須一張圖一個命名，設計者無法了解命名與繪圖的關聯性。若需修改或增加圖面，必須花更長的時間修改前后圖號或重新編排。EPLAN 21使用專案名（WORKING SET）來管理圖面（圖1），每一專案可容納32000張圖，對每一張圖可輕易調整圖號及修改圖框內的任何內容，無須象AUTOCAD軟件那樣反復修改圖面內容。資料打印時，無須進行煩瑣的設置便可選擇部分或全部頁面進行打印。
4、強大的電氣資料及圖表自動生成功能
AUTOCAD提供給電氣設計者的是100%的繪圖環境，任何電氣圖面、資料及圖表都由設計者自行繪制。使用EPLAN 21，設計者自行繪制的電路圖只占30%，剩下的70%的資料、圖表由EPLAN 21自動生成，如電氣圖樣清單、設備元件表、接線圖、接線表、連接器局部圖、接線端子局部圖、材料清單（BOM）等等。產生的材料清單（BOM）的數據又可通過ODBC直接與公司的數據庫鏈接，使其成為生產制造的數據源（圖4）。
圖4
5、方便、快捷的PLC I/O設計功能
當今可編程控制器（PLC）在控制回路的應用是相當普遍的，EPLAN 21提供了許多世界知名廠商（如SIEMENS、AB、GE、HITACHI等等）的PLC畫面（圖5），設計者只需提供必要的文字信息，便可在最短的時間完成PLC I/O設計。同時設計者也可將公司常用的其它廠商的PLC畫面補充進去，形成公司自己的PLC資料庫。
圖5
6、豐富的圖面輸入、輸出接口
EPLAN 21圖面（圖6）可以以DXF、DWG、PDF等多種文件格式輸出，并且可以讀取DXF、DWG等格式的圖面進行修改。
圖6
7、自動翻譯功能
EPLAN 21支持16種主要語言，通過設計者定制，所設計的圖面、資料及圖表的文字信息可以在多種語言間自動切換（圖7）。對于有國際市場的公司，應用該功能是十分有利的。
圖7
三、基于E-CAE軟件EPLAN21的煙機電控系統設計實例
下面筆者以YF14卷煙儲存輸送系統的電控系統的設計實例，介紹使用EPLAN21進行設計的過程和方法。
1、建立一個新專案（working set），命名為YF14。
2、建立一個新項目（project）YF14。
在該步驟首先要選用一個模板（template），該模板可以是各種標準模板（IEC、DIN以及JIC等等），也可以是本企業自定義的模板。筆者根據實際要求，定義了一個模板ctmtc（中煙機械技術中心的縮寫）。在模板中主要對所采用的圖形符號庫（symbol file）、圖框（plot frame）以及自動生成的各種文件或圖樣的格式（form）進行定義。對應于上述的symbol file、plot frame以及form,在EPLAN 21中均有各種標準的格式供用戶選擇，一般情況下企業都根據自己的要求形成自己的symbol file、plot frame以及form，從而形成滿足企業要求的模板。
3、對項目（project）的屬性進行定義，以符合項目的實際情況（圖8）。
圖8
4、將已選型的器件從企業的物料庫中以EXCEL文件格式導出，通過ODBC與EPLAN 21軟件的器件庫相關聯（圖9）。
圖9
5、將PLC的I/O分配表按EXCEL的.csv格式編制，存入PLC資料庫。
6、繪制電氣原理圖（圖10）。
圖10
電氣原理圖應反映所有器件的電氣信息、幾何信息、物料信息、標準化信息。由于在EPLAN 21軟件中的幾何信息和標準化信息均已定制或自動生成，在電氣信息中，其連接特性也可自動形成，因而只需要對部分電氣信息進行說明和對物料信息進行選擇即可。
在EPLAN 21軟件中，每個器件（包括連線）都有其自身的屬性表，由以下5部分組成：
⑴ DEVICE TAG：主要反映器件的文字符號信息，一般在模板里就已定制，可根據需要進行修改。
⑵ PROPERTIES：器件的位置信息、連接特性、說明及電氣信息。
⑶ INSTANCE：顯示信息，規定需顯示的PROPERTIES以及顯示位置及格式。
⑷ SYMBOL DATA：器件的圖形符號信息。
⑸ PART：器件的物料信息，在前面已關聯好的物料庫中選取。
7、根據機械安裝位置，繪制電氣位置圖和布置圖（圖11）。
圖11
8、選用適當的FORM，自動生成電氣工藝圖樣及文件（包括接線圖或接線表、連接器和端子排清單等等，見圖12）。
圖12
9、選用適當的FORM，自動生成電氣設備元件表（圖13）。
圖13
10、自動生成圖樣文件目錄（圖14）。
圖14
11、自動生成EXCEL文件格式的BOM表，再與其它機械信息整合，形成完整的電氣控制系統BOM表后，導入企業的PDM系統。
四、結論
EPLAN 21軟件是基于WINDOWS操作系統開發的專業的E-CAE設計平臺，強調了電氣控制系統設計的一個整體構架，將系統的電氣信息、幾何信息、物料信息、標準化信息和管理信息構造成一個個標準的構架，供用戶靈活選擇和定制。其設計界面友好，操作性強，電氣工程師只需錄入必要的真正的設計信息，而將大量的煩瑣的統計和機械式重復的工作交由計算機完成，大大地提高了設計效率，在設計更改上尤為簡單、方便。EPLAN 21軟件的接口兼容性強，其圖形接口可與GUI、AUTOCAD兼容，數據接口可通過ODBC可輕松地與企業的PDM系統整合，保證了設計數據的一致性。
處于信息時代的中國煙機制造企業，采用E-CAE電氣專業設計軟件EPLAN 21，有利于提高電氣設計的標準性、準確性，有利于提高企業的開發速度、開發質量，有利于提升企業的競爭力，有利于與國際接軌。
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