一、前言

電氣控制系統(tǒng)是先進、復雜的機械設(shè)備的大腦和中樞神經(jīng)系統(tǒng)，它關(guān)聯(lián)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(shè)計的好壞與機器性能和質(zhì)量息息相關(guān)。在電氣控制系統(tǒng)設(shè)計過程中，設(shè)計人員需要綜合分析、處理與系統(tǒng)相關(guān)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(tǒng)的煙草設(shè)備電控系統(tǒng)的設(shè)計需完成如下任務：

1、根據(jù)設(shè)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(jù)控制流程，依據(jù)相關(guān)設(shè)計標準及設(shè)計原則對關(guān)鍵元器件（如PLC、IPC、HMI、驅(qū)動器件、傳感器及主要執(zhí)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(jù)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(tǒng)計并作出I/O分配表。

4、編寫應用程序。

5、根據(jù)圖樣設(shè)計標準，完善原理圖設(shè)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(tǒng)計所用器件，完成設(shè)備元件表。

7、根據(jù)機械部件的設(shè)計，畫出位置圖、布置圖及電氣工藝設(shè)計資料（如接線圖或接線表）。

8、根據(jù)設(shè)備元件表及其它技術(shù)資料完成電氣BOM表的編寫，并導入企業(yè)的PDM系統(tǒng)。

9、手工統(tǒng)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(shù)的發(fā)展，國內(nèi)各煙機制造企業(yè)均配置了各自的CAD/CAE/CAM/PDM/OA平臺，提高了企業(yè)的核心競爭力。一般情況下，企業(yè)配置的CAD軟件為AUTOCAD、PRO/E、SOLIDWORKS等機械設(shè)計平臺，這些軟件對于機械設(shè)計提高了設(shè)計速度，減少重復勞動，縮短了設(shè)計開發(fā)周期。但由于電氣設(shè)計和工藝與機械不同，這些軟件并不能減少電氣設(shè)計工程師的勞動強度和提高設(shè)計效率，因而電氣設(shè)計工程師一直為設(shè)計資料過于煩瑣、重復工作太多、設(shè)計效率低下、錯誤難以避免而困擾。

德國EPLAN公司開發(fā)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(tǒng)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(tǒng)設(shè)計的工作效率，同時在項目設(shè)計的每一個階段提供最適宜的支持。

二、EPLAN21的技術(shù)特點

根據(jù)我們的使用經(jīng)驗，將EPLAN21的技術(shù)特點歸納如下：

1、強大的專案圖面管理功能

傳統(tǒng)的AUTCAD軟件必須一張圖一個命名，設(shè)計者無法了解命名與繪圖的關(guān)聯(lián)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(diào)整圖號及修改圖框內(nèi)的任何內(nèi)容，無須象AUTOCAD軟件那樣反復修改圖面內(nèi)容。資料打印時，無須進行煩瑣的設(shè)置便可選擇部分或全部頁面進行打印。

圖1

2、標準的電氣符號庫

電氣圖面的繪制是最難標準化的，大多數(shù)公司的繪圖軟件的電氣圖面的繪制細節(jié)均無標準可循，電氣符號也都是由設(shè)計者根據(jù)自己的經(jīng)驗或公司以前的習慣拼湊而成。例如AUTOCAD提供的只是一個繪圖環(huán)境，太開放式的構(gòu)架，無法控制每一位設(shè)計者的準則，不同的設(shè)計者繪制的圖形大小、位置、編號均無法統(tǒng)一。EPLAN 21提供標準的電器符號庫及元件編號（圖2），設(shè)計者可以輕易的建立標準，統(tǒng)一所有的電氣繪圖，也可在許多繪圖及資料編制細節(jié)上自行建立資料庫，從而形成公司自己的標準。

圖2

3、準確、靈活的器件庫

通過ODBC（圖3）將EPLAN 21的器件庫與公司的數(shù)據(jù)庫鏈接，使得器件設(shè)計選型的依據(jù)與公司的生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（PDM）的數(shù)據(jù)來自同樣的數(shù)據(jù)庫，這樣減少了中間環(huán)節(jié)，提高了工作效率，同時也提高了設(shè)計的準確率。

圖3

4、強大的電氣資料及圖表自動生成功能

AUTOCAD提供給電氣設(shè)計者的是100%的繪圖環(huán)境，任何電氣圖面、資料及圖表都由設(shè)計者自行繪制。使用EPLAN 21，設(shè)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(shè)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(chǎn)生的材料清單（BOM）的數(shù)據(jù)又可通過ODBC直接與公司的數(shù)據(jù)庫鏈接，使其成為生產(chǎn)制造的數(shù)據(jù)源（圖4）。

圖4

5、方便、快捷的PLC I/O設(shè)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(shè)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(shè)計。同時設(shè)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(shè)計者定制，所設(shè)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(tǒng)設(shè)計實例

下面筆者以YF14卷煙儲存輸送系統(tǒng)的電控系統(tǒng)的設(shè)計實例，介紹使用EPLAN21進行設(shè)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(yè)自定義的模板。筆者根據(jù)實際要求，定義了一個模板ctmtc（中煙機械技術(shù)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(yè)都根據(jù)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(yè)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(yè)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(guān)聯(lián)（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(jù)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(guī)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(guān)聯(lián)好的物料庫中選取。

7、根據(jù)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?shù)腇ORM，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?shù)腇ORM，自動生成電氣設(shè)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(tǒng)BOM表后，導入企業(yè)的PDM系統(tǒng)。

四、結(jié)論

EPLAN 21軟件是基于WINDOWS操作系統(tǒng)開發(fā)的專業(yè)的E-CAE設(shè)計平臺，強調(diào)了電氣控制系統(tǒng)設(shè)計的一個整體構(gòu)架，將系統(tǒng)的電氣信息、幾何信息、物料信息、標準化信息和管理信息構(gòu)造成一個個標準的構(gòu)架，供用戶靈活選擇和定制。其設(shè)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(shè)計信息，而將大量的煩瑣的統(tǒng)計和機械式重復的工作交由計算機完成，大大地提高了設(shè)計效率，在設(shè)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(shù)據(jù)接口可通過ODBC可輕松地與企業(yè)的PDM系統(tǒng)整合，保證了設(shè)計數(shù)據(jù)的一致性。

處于信息時代的中國煙機制造企業(yè)，采用E-CAE電氣專業(yè)設(shè)計軟件EPLAN 21，有利于提高電氣設(shè)計的標準性、準確性，有利于提高企業(yè)的開發(fā)速度、開發(fā)質(zhì)量，有利于提升企業(yè)的競爭力，有利于與國際接軌。