機床電氣CAD系統(tǒng)研究與開發(fā)

　　1　前言

　　隨著市場的發(fā)展，傳統(tǒng)手工設計方式已難以適應市場競爭的需要，采用CAD設計已勢在必行。而目前用于機械CAD的軟件已趨于完善，但適合機床的電氣CAD軟件卻很少。機床電氣設計包括電路圖、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，又能單獨執(zhí)行，前后呼應，保持整個系統(tǒng)的完整性。因此，開發(fā)一套專業(yè)化的機床電氣CAD系統(tǒng)，以提高設計質量和效率，縮短設計周期，減輕人工勞動，是適應市場發(fā)展的迫切需要。

　　2　系統(tǒng)的設計思想

　　機床電路圖設計是整個系統(tǒng)的核心，在開發(fā)時主要考慮了以下問題：(1)按國家標準GB4728并結合企業(yè)標準，優(yōu)化整理出常用圖形符號并建立圖形符號庫；(2)對元件標注、電路圖圖幅格式、縱橫坐標分區(qū)制訂統(tǒng)一格式；(3)電路圖輸入時，對符號的查找、調用、插入、刪除應快速、簡單、方便、靈活；(4)考慮用戶設計過程中自己擴充常用符號功能模塊，以減少重復性勞動，系統(tǒng)需具有擴充模塊管理工具；(5)為提高作圖效率，圖形符號和文字標注分開進行，不同的元件其標注內容是不同的，系統(tǒng)應能自動識別，標注的內容應能提取，為生成接線圖作準備，標注采用順序編號法，同時提供界面友好的對話框，方便交互進行；(6)觸點和線圈相對坐標位置的確定，手工設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)時應充分利用計算機的先進性，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，除機床外形和元件安裝位置外，其他信息都可從電路圖內提取，而機床外形和元件安裝位置可直接調用機械設計員已經(jīng)畫好的圖形，也就是說，系統(tǒng)應能從電路圖半自動生成接線圖。
　　
　　安裝圖的開發(fā)，主要考慮解決標準件和外購件的查詢及目錄生成。
　　
　　接線盒在機床電氣設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)化設計比較合適。
　　
　　電柜設計包括安裝圖和接線圖，為方便將按鈕站設計歸入電柜，其共同特點是重復工作量大，系統(tǒng)采用模塊化設計。
　　
　　除上述外，系統(tǒng)應具有輔助作圖工具，如圖層設置、圖幅設置、標題欄填充、自動出圖等�？紤]用戶使用方便，全部界面應實現(xiàn)漢化且友好，同時提供有機床電氣CAD系統(tǒng)使用手冊。

　　3　系統(tǒng)的總體結構和功能特點

　　基于上述設計思想，開發(fā)出的機床電氣CAD系統(tǒng)的總體菜單結構見圖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整。文字標注采用順序編號法，由符號標注程序來完成。線圈及觸點對應坐標位置的標注是在電路圖全部繪完后，由程序自動提取并進行標注。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計過程中常用的符號功能塊。對常用的典型結構開發(fā)了功能小部件，可直接進行調用。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)，即可調出所需要的電路圖。
　　
　　接線圖設計模塊：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的符號代號和接線號，再經(jīng)過程序對提取出的信息進行處理，如接線號自動合并排序等，即產(chǎn)生接線圖。
　　
　　安裝圖設計模塊：系統(tǒng)通過此模塊可以對標準件和外購件進行查詢、標注和目錄生成。
　　
　　接線盒設計模塊：從對話框列表欄內選擇接線盒尺寸，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。
　　
　　電柜設計模塊：直接從圖形菜單內調用所需要的模塊，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　程序設計及關鍵技術

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

　　4.2　關鍵技術
　　4.2.1　全自動批處理技術
　　
　　該系統(tǒng)多次提到“全自動批處理”這個術語，如全自動批處理實現(xiàn)觸點線圈坐標位置標注，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，用戶勞動強度大自不必說，而如果機器運行速度又慢，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，然后程序打開該臨時文件，把對每一圖形文件要進行的具體操作按SCR(SCR文件是AutoCAD的命令文件，可通過AutoCAD的Script命令進行調用)文件格式寫進一事先定好的擴展名為.SCR的文件內。對文件進行的操作，調用子程序來完成。全部文件處理完畢，關閉該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，當點中菜單后，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，成功地完成了觸點線圈坐標位置全自動標注、線號全自動提取、多圖文件全自動批處