基于SOLIDWORKS Electrical的機電一體化設計

鄧鳳平　Tim

自上世紀90年代初， CAD（計算機輔助設計）進入我國，為繪圖的方式帶來了一次巨大的變革，不到 10年，全國已經(jīng)基本淘汰了手工繪圖，工作效率大大提高。電氣設計也在這次變革大潮中開始普遍使用 CAD進行繪圖設計。隨著行業(yè)的快速發(fā)展，企業(yè)間競爭越來越激烈，傳統(tǒng)的 CAD設計方式的已經(jīng)越來越不能滿足需要。

SOLIDWORKS Electrical（以下簡稱“SWE”）能夠無縫同步集成電氣和機械設計數(shù)據(jù)，將傳統(tǒng)電氣設計輸出的 2D數(shù)據(jù)升級為 3D數(shù)據(jù)。工程師可以在設計過程中提前做出更好的設計決策，縮短設計周期。3D環(huán)境中進行模擬接線，導出的線長數(shù)據(jù)可以為后期的生產(chǎn)流程優(yōu)化提供數(shù)據(jù)基礎如圖 1所示。下面我們就以電機控制箱為例，介紹一下基于“SWE”的機電一體化設計。

一、原理圖設計

1.工程新建

打開“SWE”在【工程管理器】中新建工程，選擇對應的模板。如圖 2所示，電氣工程師可以根據(jù)不同的標準和要求創(chuàng)建不同的模板，也可以將標準項目圖紙保存到模板中，方便后期工程圖紙修改或者套用。本例中選擇“支撐架傳送系統(tǒng)”。

2.二次原理圖繪制

打開該工程中的原理圖，在【符號選擇器】中選擇相應的符號插入到原理圖中。軟件中自帶的符號庫收錄了不同標準的常用電氣符號，方便工程師設計過程中選用?！痉枌傩浴繉υ捒蛑?，選擇添加對應的設備型號。在【電線樣式選擇器】中，選擇需要的線條連接電氣符號，工程師可以自定義電線樣式的規(guī)格及含義。在原來的基礎上添加一個主回路，如圖 3所示。

3.宏調用

打開宏，將先前保存好的標準回路添加到圖紙中。如圖 4所示。

4.PLC圖形定義

在 PLC管理器中選擇 PLC的設備型號，選擇需要的輸入輸出點，將 PLC圖形插入到原理圖中?？梢允謩永L制PLC外部回路，也可以通過【插入宏】功能直接插入默認的輸入輸出回路，如圖 5所示。

5.起點終點箭頭

不同圖樣間，等電位點的連接可以使用【起點終點箭頭】添加關聯(lián)箭頭，并且生成關聯(lián)信息，如果回路的位置變動，那么對應的關聯(lián)信息也會自動變化，如圖 6所示。

6.線號自動標注

繪制好原理圖后，使用線號自動標注功能批量為連線添加線號，不同類型的連線可以定義不同的線號規(guī)則，范圍則可以選擇當前圖紙或者整個工程項目，如圖 7所示。

二、自動生成項

1.端子排

根據(jù)原理圖中插入的端子信息，在【端子排管理器】中自動形成端子排，并且能夠進行編輯定義，通過【生成圖紙】功能將端子排圖添加到工程圖紙目錄中，如圖8所示。

2.接線圖

接線圖能夠清晰地反映出每個元器件的接線情況，在生產(chǎn)過程中，裝配工程師在給設備進行安裝接線時，這張圖紙有很好的輔助作用，如圖 9所示。

3.原理圖檢錯

原理圖繪制完成后，可以使用【繪圖規(guī)則檢查】功能，將原理圖繪制過程中一些失誤的地方查找出來，并且能夠形成文件導出。如圖 10所示。

4.報表生成

打開【報表管理器】，在【添加】中選擇所需要的報表，軟件提供26中常用報表，這邊我們選擇“電線清單”、“物料清單”和“圖紙清單”。這些報表不但可以直接生成圖紙，而且可以以excel/txt/xml三種格式導出，如圖 11所示。

5.3D數(shù)據(jù)生成

根據(jù)工程結構生成 3D數(shù)據(jù)，用于在 SOLIDWORKS環(huán)境中打開，進行控制柜內部及外部環(huán)境的裝配模擬。不同的工程結構產(chǎn)生的3D數(shù)據(jù)結構也不一樣，如圖12所示。

三、3D環(huán)境模擬

1.機柜裝配

雙擊生成的3D數(shù)據(jù)，或者啟動SOLIDWORKS打開【工具】→【SOLIDWORKS Electrical】，在【工程管理器】中打開需要定義的工程。在電氣工程文件中可以雙擊瀏覽2D圖紙。打開控制柜 3D數(shù)據(jù)，選擇插入機柜并且在機柜中添加導軌和線槽，如圖 13所示。

2.電氣設備裝入

將電氣元器件設備的 3D模型插入，放置到機柜中的導軌或者門板上（圖 14），裝配完成后可以生成工程圖，用作控制柜的柜內布局圖，同時可以將工程圖添加到 “SWE” 的圖樣目錄中。5.線長數(shù)據(jù)柜內或者柜外進行模擬接線，軟件會將導線和電纜的長度計算出來，并且反饋到報表中，在傳統(tǒng)的電線清單中增加了線長一項，生產(chǎn)部門可以利用這個數(shù)據(jù)來進行電線電纜的預加工，縮短設備生產(chǎn)周期。如圖 17所示。

3.3D模擬接線

使用 3D草圖定義控制柜門上的走線路徑，柜內軟件默認沿著線槽走線。使用【布線】功能進行 3D模擬布線，如圖 15所示。

4.柜外電纜生成

將控制柜配合到支撐板的裝配體中去，根據(jù)原理圖中定義的電纜，進行柜外電纜生成。同時也可以檢查整個系統(tǒng)安裝后有沒有存在干涉沖突現(xiàn)象，如圖 16所示。

四、結語

這種基于 SOLIDWORKS Electrical的機電一體化設計將電氣、機械、生產(chǎn)部分之間的配合變的更加默契，數(shù)據(jù)交流更加緊密，軟件提供的功能大大提高了電氣設計的效率，而且在整個設計過程能夠減少因為失誤和設計數(shù)據(jù)交流不及時造成的設計返工。生產(chǎn)部門將 3D數(shù)據(jù)有效利用起來可以優(yōu)化生產(chǎn)流程，縮短設備生產(chǎn)周期。

當然，SOLIDWORKS Electrical的功能遠不止于此，例如電氣、液壓氣動的協(xié)同設計和線束設計等。想要獲取更多信息或者視頻請留言 Support@swtc.com郵箱。