发布日期：2022-04-27 点击率：81
一、前言
电气控制系统是先进、复杂的机械设备的大脑和中枢神经系统，它关联了机器各部分的通讯，提供了机器的动力、各部件的测量及控制，包含了大量的元器件、电源线、信号线、控制电缆等，其设计的好坏与机器性能和质量息息相关。在电气控制系统设计过程中，设计人员需要综合分析、处理与系统相关的各类电气信息、机械信息、物料信息、标准化信息和管理信息。传统的烟草设备电控系统的设计需完成如下任务：
1、根据设备的工艺特性作出整体控制方案，绘出控制流程简图。
2、根据控制流程，依据相关设计标准及设计原则对关键元器件（如PLC、IPC、HMI、驱动器件、传感器及主要执行器件）选型。对没有编码的新增元器件写出采购资料并提出物料代码的申请。
3、根据控制流程及主控器件的选型绘出相应的控制草图，对输入/输出点进行统计并作出I/O分配表。
4、编写应用程序。
5、根据图样设计标准，完善原理图设计及器件选型，并对没有编码的新增元器件写出采购资料并提出物料代码的申请。
6、手工统计所用器件，完成设备元件表。
7、根据机械部件的设计，画出位置图、布置图及电气工艺设计资料（如接线图或接线表）。
8、根据设备元件表及其它技术资料完成电气BOM表的编写，并导入企业的PDM系统。
9、手工统计电气图样，完成电气图样文件目录的编写。
随着自动化、信息化技术的发展，国内各烟机制造企业均配置了各自的CAD/CAE/CAM/PDM/OA平台，提高了企业的核心竞争力。一般情况下，企业配置的CAD软件为AUTOCAD、PRO/E、SOLIDWORKS等机械设计平台，这些软件对于机械设计提高了设计速度，减少重复劳动，缩短了设计开发周期。但由于电气设计和工艺与机械不同，这些软件并不能减少电气设计工程师的劳动强度和提高设计效率，因而电气设计工程师一直为设计资料过于烦琐、重复工作太多、设计效率低下、错误难以避免而困扰。
德国EPLAN公司开发的E-CAE软件EPLAN21解决了困扰电气工程师的难题，它为每一个电气工程项目提供了完善的解决方案。通过一个开放的、模块化的系统和广泛的特征选择给予它们高度的灵活性，EPLAN21不仅提升了电气控制系统设计的工作效率，同时在项目设计的每一个阶段提供最适宜的支持。
二、EPLAN21的技术特点
根据我们的使用经验，将EPLAN21的技术特点归纳如下：
1、强大的专案图面管理功能
传统的AUTCAD软件必须一张图一个命名，设计者无法了解命名与绘图的关联性。若需修改或增加图面，必须花更长的时间修改前后图号或重新编排。EPLAN 21使用专案名（WORKING SET）来管理图面（图1），每一专案可容纳32000张图，对每一张图可轻易调整图号及修改图框内的任何内容，无须象AUTOCAD软件那样反复修改图面内容。资料打印时，无须进行烦琐的设置便可选择部分或全部页面进行打印。
4、强大的电气资料及图表自动生成功能
AUTOCAD提供给电气设计者的是100%的绘图环境，任何电气图面、资料及图表都由设计者自行绘制。使用EPLAN 21，设计者自行绘制的电路图只占30%，剩下的70%的资料、图表由EPLAN 21自动生成，如电气图样清单、设备元件表、接线图、接线表、连接器局部图、接线端子局部图、材料清单（BOM）等等。产生的材料清单（BOM）的数据又可通过ODBC直接与公司的数据库链接，使其成为生产制造的数据源（图4）。
图4
5、方便、快捷的PLC I/O设计功能
当今可编程控制器（PLC）在控制回路的应用是相当普遍的，EPLAN 21提供了许多世界知名厂商（如SIEMENS、AB、GE、HITACHI等等）的PLC画面（图5），设计者只需提供必要的文字信息，便可在最短的时间完成PLC I/O设计。同时设计者也可将公司常用的其它厂商的PLC画面补充进去，形成公司自己的PLC资料库。
图5
6、丰富的图面输入、输出接口
EPLAN 21图面（图6）可以以DXF、DWG、PDF等多种文件格式输出，并且可以读取DXF、DWG等格式的图面进行修改。
图6
7、自动翻译功能
EPLAN 21支持16种主要语言，通过设计者定制，所设计的图面、资料及图表的文字信息可以在多种语言间自动切换（图7）。对于有国际市场的公司，应用该功能是十分有利的。
图7
三、基于E-CAE软件EPLAN21的烟机电控系统设计实例
下面笔者以YF14卷烟储存输送系统的电控系统的设计实例，介绍使用EPLAN21进行设计的过程和方法。
1、建立一个新专案（working set），命名为YF14。
2、建立一个新项目（project）YF14。
在该步骤首先要选用一个模板（template），该模板可以是各种标准模板（IEC、DIN以及JIC等等），也可以是本企业自定义的模板。笔者根据实际要求，定义了一个模板ctmtc（中烟机械技术中心的缩写）。在模板中主要对所采用的图形符号库（symbol file）、图框（plot frame）以及自动生成的各种文件或图样的格式（form）进行定义。对应于上述的symbol file、plot frame以及form,在EPLAN 21中均有各种标准的格式供用户选择，一般情况下企业都根据自己的要求形成自己的symbol file、plot frame以及form，从而形成满足企业要求的模板。
3、对项目（project）的属性进行定义，以符合项目的实际情况（图8）。
图8
4、将已选型的器件从企业的物料库中以EXCEL文件格式导出，通过ODBC与EPLAN 21软件的器件库相关联（图9）。
图9
5、将PLC的I/O分配表按EXCEL的.csv格式编制，存入PLC资料库。
6、绘制电气原理图（图10）。
图10
电气原理图应反映所有器件的电气信息、几何信息、物料信息、标准化信息。由于在EPLAN 21软件中的几何信息和标准化信息均已定制或自动生成，在电气信息中，其连接特性也可自动形成，因而只需要对部分电气信息进行说明和对物料信息进行选择即可。
在EPLAN 21软件中，每个器件（包括连线）都有其自身的属性表，由以下5部分组成：
⑴ DEVICE TAG：主要反映器件的文字符号信息，一般在模板里就已定制，可根据需要进行修改。
⑵ PROPERTIES：器件的位置信息、连接特性、说明及电气信息。
⑶ INSTANCE：显示信息，规定需显示的PROPERTIES以及显示位置及格式。
⑷ SYMBOL DATA：器件的图形符号信息。
⑸ PART：器件的物料信息，在前面已关联好的物料库中选取。
7、根据机械安装位置，绘制电气位置图和布置图（图11）。
图11
8、选用适当的FORM，自动生成电气工艺图样及文件（包括接线图或接线表、连接器和端子排清单等等，见图12）。
图12
9、选用适当的FORM，自动生成电气设备元件表（图13）。
图13
10、自动生成图样文件目录（图14）。
图14
11、自动生成EXCEL文件格式的BOM表，再与其它机械信息整合，形成完整的电气控制系统BOM表后，导入企业的PDM系统。
四、结论
EPLAN 21软件是基于WINDOWS操作系统开发的专业的E-CAE设计平台，强调了电气控制系统设计的一个整体构架，将系统的电气信息、几何信息、物料信息、标准化信息和管理信息构造成一个个标准的构架，供用户灵活选择和定制。其设计界面友好，操作性强，电气工程师只需录入必要的真正的设计信息，而将大量的烦琐的统计和机械式重复的工作交由计算机完成，大大地提高了设计效率，在设计更改上尤为简单、方便。EPLAN 21软件的接口兼容性强，其图形接口可与GUI、AUTOCAD兼容，数据接口可通过ODBC可轻松地与企业的PDM系统整合，保证了设计数据的一致性。
处于信息时代的中国烟机制造企业，采用E-CAE电气专业设计软件EPLAN 21，有利于提高电气设计的标准性、准确性，有利于提高企业的开发速度、开发质量，有利于提升企业的竞争力，有利于与国际接轨。
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