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。隨著行業的快速發展，企業間競爭越來越激烈，傳統的 CAD設計方式的已經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據，將傳統電氣設計輸出的 2D數據升級為 3D數據。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環境中進行模擬接線，導出的線長數據可以為后期的生產流程優化提供數據基礎如圖 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不同的標準和要求創建不同的模板，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”。

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。【符號屬性】對話框中，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。可以手動繪制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】添加關聯箭頭，并且生成關聯信息，如果回路的位置變動，那么對應的關聯信息也會自動變化，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數據生成

根據工程結構生成 3D數據，用于在 SOLIDWORKS環境中打開，進行控制柜內部及外部環境的裝配模擬。不同的工程結構產生的3D數據結構也不一樣，如圖12所示。

三、3D環境模擬

1.機柜裝配

雙擊生成的3D數據，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數據，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.線長數據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，在傳統的電線清單中增加了線長一項，生產部門可以利用這個數據來進行電線電纜的預加工，縮短設備生產周期。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安裝后有沒有存在干涉沖突現象，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、生產部分之間的配合變的更加默契，數據交流更加緊密，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據交流不及時造成的設計返工。生產部門將 3D數據有效利用起來可以優化生產流程，縮短設備生產周期。

當然，SOLIDWORKS Electrical的功能遠不止于此，例如電氣、液壓氣動的協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。