機(jī)床電氣CAD系統(tǒng)研究與開發(fā)

　　1　前言

　　隨著市場的發(fā)展，傳統(tǒng)手工設(shè)計方式已難以適應(yīng)市場競爭的需要，采用CAD設(shè)計已勢在必行。而目前用于機(jī)械CAD的軟件已趨于完善，但適合機(jī)床的電氣CAD軟件卻很少。機(jī)床電氣設(shè)計包括電路圖、接線圖、安裝圖、接線盒和電柜(包含按鈕站)，這五部分之間不是孤立存在的，而是相互聯(lián)系的。如接線圖上的元件和電路圖上的元件是相互對應(yīng)的，要求電氣CAD系統(tǒng)各模塊間既能實現(xiàn)信息共享，又能單獨(dú)執(zhí)行，前后呼應(yīng)，保持整個系統(tǒng)的完整性。因此，開發(fā)一套專業(yè)化的機(jī)床電氣CAD系統(tǒng)，以提高設(shè)計質(zhì)量和效率，縮短設(shè)計周期，減輕人工勞動，是適應(yīng)市場發(fā)展的迫切需要。

　　2　系統(tǒng)的設(shè)計思想

　　機(jī)床電路圖設(shè)計是整個系統(tǒng)的核心，在開發(fā)時主要考慮了以下問題：(1)按國家標(biāo)準(zhǔn)GB4728并結(jié)合企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)化整理出常用圖形符號并建立圖形符號庫；(2)對元件標(biāo)注、電路圖圖幅格式、縱橫坐標(biāo)分區(qū)制訂統(tǒng)一格式；(3)電路圖輸入時，對符號的查找、調(diào)用、插入、刪除應(yīng)快速、簡單、方便、靈活；(4)考慮用戶設(shè)計過程中自己擴(kuò)充常用符號功能模塊，以減少重復(fù)性勞動，系統(tǒng)需具有擴(kuò)充模塊管理工具；(5)為提高作圖效率，圖形符號和文字標(biāo)注分開進(jìn)行，不同的元件其標(biāo)注內(nèi)容是不同的，系統(tǒng)應(yīng)能自動識別，標(biāo)注的內(nèi)容應(yīng)能提取，為生成接線圖作準(zhǔn)備，標(biāo)注采用順序編號法，同時提供界面友好的對話框，方便交互進(jìn)行；(6)觸點(diǎn)和線圈相對坐標(biāo)位置的確定，手工設(shè)計時需逐張查找圖紙，效率低，容易漏掉且易出錯，系統(tǒng)開發(fā)時應(yīng)充分利用計算機(jī)的先進(jìn)性，由系統(tǒng)自動完成這一功能。
　　
　　接線圖和電路圖有密切的聯(lián)系，除機(jī)床外形和元件安裝位置外，其他信息都可從電路圖內(nèi)提取，而機(jī)床外形和元件安裝位置可直接調(diào)用機(jī)械設(shè)計員已經(jīng)畫好的圖形，也就是說，系統(tǒng)應(yīng)能從電路圖半自動生成接線圖。
　　
　　安裝圖的開發(fā)，主要考慮解決標(biāo)準(zhǔn)件和外購件的查詢及目錄生成。
　　
　　接線盒在機(jī)床電氣設(shè)計中的工作量比較大，但由于其形狀比較規(guī)范，尺寸規(guī)格參數(shù)系列化，因此采用參數(shù)化設(shè)計比較合適。
　　
　　電柜設(shè)計包括安裝圖和接線圖，為方便將按鈕站設(shè)計歸入電柜，其共同特點(diǎn)是重復(fù)工作量大，系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計。
　　
　　除上述外，系統(tǒng)應(yīng)具有輔助作圖工具，如圖層設(shè)置、圖幅設(shè)置、標(biāo)題欄填充、自動出圖等�？紤]用戶使用方便，全部界面應(yīng)實現(xiàn)漢化且友好，同時提供有機(jī)床電氣CAD系統(tǒng)使用手冊。

　　3　系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)和功能特點(diǎn)

　　基于上述設(shè)計思想，開發(fā)出的機(jī)床電氣CAD系統(tǒng)的總體菜單結(jié)構(gòu)見圖1。該系統(tǒng)包括六大功能模塊，每一模塊又包含若干子菜單。各模塊選項的功能如下：

圖1　系統(tǒng)組成菜單

　　電路圖設(shè)計模塊：采用每次輸入一段回路再插入元件的方法，線段自動斷開，元件方向及位置隨電路走向自動調(diào)整。文字標(biāo)注采用順序編號法，由符號標(biāo)注程序來完成。線圈及觸點(diǎn)對應(yīng)坐標(biāo)位置的標(biāo)注是在電路圖全部繪完后，由程序自動提取并進(jìn)行標(biāo)注。同時亦可從電路圖提取元件功能位置清單。用戶可以通過自建符號庫功能，建立和管理自己在設(shè)計過程中常用的符號功能塊。對常用的典型結(jié)構(gòu)開發(fā)了功能小部件，可直接進(jìn)行調(diào)用。另外，用此模塊建立了包含繼電器控制和PLC控制的典型電路圖圖庫，共125張。用戶通過輸入簡單的幾個參數(shù)，即可調(diào)出所需要的電路圖。
　　
　　接線圖設(shè)計模塊：通過符號代號和接線號全自動提取程序，由程序代替人工自動搜索每張電路圖內(nèi)的符號代號和接線號，再經(jīng)過程序?qū)μ崛〕龅男畔⑦M(jìn)行處理，如接線號自動合并排序等，即產(chǎn)生接線圖。
　　
　　安裝圖設(shè)計模塊：系統(tǒng)通過此模塊可以對標(biāo)準(zhǔn)件和外購件進(jìn)行查詢、標(biāo)注和目錄生成。
　　
　　接線盒設(shè)計模塊：從對話框列表欄內(nèi)選擇接線盒尺寸，并輸入各面安裝管接頭型號及規(guī)格，則接線盒安裝圖及開孔圖即可參數(shù)化生成。
　　
　　電柜設(shè)計模塊：直接從圖形菜單內(nèi)調(diào)用所需要的模塊，很容易生成電柜接線圖、安裝圖和按鈕站安裝圖。
　　
　　輔助工具模塊：主要輔助上述各模塊，使作圖效率更快、更方便，如全自動批處理出圖功能，比手工出圖效率提高至少10倍以上。

　　4　程序設(shè)計及關(guān)鍵技術(shù)

　　4.1　程序設(shè)計
　　
　　系統(tǒng)的程序設(shè)計主要采用了ADS(Autocad Development System)、Autolisp、dbaseⅢ等，其支撐平臺選用Autocad R12。

　　4.2　關(guān)鍵技術(shù)
　　4.2.1　全自動批處理技術(shù)
　　
　　該系統(tǒng)多次提到“全自動批處理”這個術(shù)語，如全自動批處理實現(xiàn)觸點(diǎn)線圈坐標(biāo)位置標(biāo)注，全自動批處理出圖等等。那么它到底是什么含義呢?實際上因為機(jī)床電路圖一般少則幾張多則幾十張不等，而程序一般只能在一個圖形過程中執(zhí)行，要想全部提取出每張圖形所包含的信息，靠人工逐張打開圖形再執(zhí)行程序，用戶勞動強(qiáng)度大自不必說，而如果機(jī)器運(yùn)行速度又慢，其效率之低是可想而知的。為此，首先編寫處理多圖文件的程序，通過程序裝入如圖2所示的對話框，由用戶交互選擇輸入要處理的圖形文件，并將其讀入一臨時文件內(nèi)，然后程序打開該臨時文件，把對每一圖形文件要進(jìn)行的具體操作按SCR(SCR文件是AutoCAD的命令文件，可通過AutoCAD的Script命令進(jìn)行調(diào)用)文件格式寫進(jìn)一事先定好的擴(kuò)展名為.SCR的文件內(nèi)。對文件進(jìn)行的操作，調(diào)用子程序來完成。全部文件處理完畢，關(guān)閉該SCR文件。然后通過編輯下拉式菜單在程序后面加上由該程序產(chǎn)生的SCR文件，當(dāng)點(diǎn)中菜單后，程序即自動執(zhí)行。例如：［全自動批處理出圖……］^C^CAUTOPLOT;－script;aplot.scr;通過上述處理，整個過程只需2～3分鐘即可完成。利用上述技術(shù)，成功地完成了觸點(diǎn)線圈坐標(biāo)位置全自動標(biāo)注、線號全自動提取、多圖文件全自動批處