數(shù)字一體化在電氣線路設(shè)計及測試中的應(yīng)用

楊雪，黎云軒，郗琦

(北京宇航系統(tǒng)工程研究所，北京，100076)

0 引言

目前，國內(nèi)航天器型號電氣系統(tǒng)線路設(shè)計采取兩種設(shè)計工具：AutoCAD以及CHS數(shù)字化電氣系統(tǒng)設(shè)計工具。其中，AutoCAD由于其設(shè)計基于圖形表示方式，電氣系統(tǒng)線束設(shè)計時會導(dǎo)致各個環(huán)節(jié)相互孤立、無法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)、重復(fù)的手工操作多、缺乏驗(yàn)證手段、數(shù)據(jù)一致性差、無法保證數(shù)據(jù)質(zhì)量等眾多問題。最重要的是，在強(qiáng)調(diào)數(shù)字化的時代，傳統(tǒng)的線束設(shè)計方式缺乏統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理，并且無法與測試工具進(jìn)行整合，無法實(shí)現(xiàn)設(shè)計數(shù)據(jù)共享和信息傳遞。

隨著CHS數(shù)字化電氣系統(tǒng)設(shè)計工具在型號電氣系統(tǒng)中的推廣應(yīng)用，如何利用其設(shè)計數(shù)據(jù)成為限制電氣線路自動測試效率的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。將設(shè)計軟件CHS與電氣線路自動測試軟件相結(jié)合進(jìn)行的數(shù)字一體化設(shè)計的方法，完成設(shè)計與測試的接口交互，從而實(shí)現(xiàn)從電氣線路設(shè)計到電氣線路測試的無縫對接。

1 數(shù)字化電氣線路設(shè)計流程

基于CHS設(shè)計平臺的設(shè)計流程如圖1所示，主要分為元器件庫定義、布置圖設(shè)計、原理圖設(shè)計、電氣線路設(shè)計，及一些后續(xù)的線路報表生成等等。

元器件建庫應(yīng)用Capital Library 添加相關(guān)元器件屬性以及元器件符號等信息，為后期電氣線路繪制提供元器件級的基礎(chǔ)信息支持。總布置圖利用Capital Topology模塊進(jìn)行手工繪制，原理圖利用CHS平臺Capital Logic模塊進(jìn)行手工繪制。原理圖設(shè)計完成后，可提供給三維結(jié)構(gòu)設(shè)計相關(guān)電氣接口文件，ProE可根據(jù)該接口數(shù)據(jù)進(jìn)行三維敷設(shè)；同時，Capital Logic可將原理圖中的連接器、導(dǎo)線屬性等信息傳遞給線束設(shè)計模塊Capital HarnessXC，以完成線纜分支圖的生成過程。節(jié)點(diǎn)表、物料清單、下料表則直接通過Capital HarnessXC模塊自動生成。

圖1 基于CHS設(shè)計平臺的設(shè)計流程

2 數(shù)字化電氣線路設(shè)計輸出文件格式分析

CHS軟件中線路接點(diǎn)關(guān)系信息輸出XML格式導(dǎo)線表，格式分為關(guān)鍵字定義段、應(yīng)用實(shí)例段。關(guān)鍵字定義段對導(dǎo)線號、組件名稱、接插件名稱（起點(diǎn)）、點(diǎn)號（起點(diǎn)）、接插件名稱（終點(diǎn)）、點(diǎn)號（終點(diǎn)）、導(dǎo)線顏色、導(dǎo)線規(guī)格、導(dǎo)線長度等進(jìn)行定義。

應(yīng)用實(shí)例段則針對各導(dǎo)線連接的起點(diǎn)、起點(diǎn)號、終點(diǎn)、終點(diǎn)號、導(dǎo)線規(guī)格、導(dǎo)線長度等一一進(jìn)行定義。

3 電氣線路接點(diǎn)關(guān)系自動識別設(shè)計

CHS軟件中線路接點(diǎn)關(guān)系信息輸出XML格式導(dǎo)線表，輸出信息包括：導(dǎo)線號、組件名稱、接插件名稱（起點(diǎn)）、點(diǎn)號（起點(diǎn)）、接插件名稱（終點(diǎn)）、點(diǎn)號（終點(diǎn)）、導(dǎo)線顏色、導(dǎo)線規(guī)格、導(dǎo)線長度等。

而電氣線路自動測試軟件中，需求信息分為兩個文件：參考點(diǎn)配置文件（PEQ格式）、接線表配置文件（COO格式）。其信息包括：被測連接器代號、點(diǎn)號、設(shè)備點(diǎn)號、起點(diǎn)設(shè)備點(diǎn)號、終點(diǎn)設(shè)備點(diǎn)號、理論電阻值、測試阻值合格范圍（上限、下限）。

通過上述輸入、輸出文件信息、格式對比，電氣線路接點(diǎn)關(guān)系自動識別軟件需完成讀取XML格式文件信息、計算阻值范圍信息、二次轉(zhuǎn)接匹配、寫入?yún)⒖键c(diǎn)配置文件、接線表配置文件等功能。

電氣線路接點(diǎn)關(guān)系自動識別軟件流程如下圖2所示。對應(yīng)，導(dǎo)入匹配數(shù)據(jù)表中。通過匹配數(shù)據(jù)表中各測試信息，最終生成參考點(diǎn)配置文件（PEQ格式）、接線表配置文件（COO格式）。

4 電氣線路接點(diǎn)關(guān)系自動識別實(shí)例

圖2 線路接點(diǎn)關(guān)系自動識別軟件流程

舉例說明，9B01插座的1、3點(diǎn)通過轉(zhuǎn)接插頭1Y1連接到Y(jié)189X41的31、25點(diǎn)，那么數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換軟件需要完成的工作包括：

（1）讀取9B01電纜信息，提取起點(diǎn)連接器代號、點(diǎn)號，終點(diǎn)連接器代號、點(diǎn)號，導(dǎo)線規(guī)格，導(dǎo)線長度。

（2）讀取Y189X41電纜信息，提取起點(diǎn)連接器代號、點(diǎn)號，終點(diǎn)連接器代號、點(diǎn)號，導(dǎo)線規(guī)格，導(dǎo)線長度，續(xù)寫進(jìn)上表。

（3）讀取其他本測試分區(qū)相關(guān)電纜信息，按步驟（1）。

（4）讀取完畢后，通過遍歷，查找各行中代號、點(diǎn)號重復(fù)的信息，例中某行起點(diǎn)、終點(diǎn)“1Y1”、“17”與 另一行起點(diǎn)、終點(diǎn)“1Y1”、“17”完全一致，則提取序號 1另一組“9B01”、“1”點(diǎn)作為起點(diǎn)信息，另一組“Y189X41”、“31”點(diǎn)作為終點(diǎn)信息。

（5）后臺運(yùn)算完理論阻值（兩部分理論阻值之和）。

將所有本次測試分區(qū)中信息處理完成后，讀取相關(guān)信息，形成參考點(diǎn)配置文件（PEQ格式）、接線表配置文件（COO格式）供電氣線路自動測試軟件讀取即可。

5 總結(jié)及展望

設(shè)計電氣線路接點(diǎn)關(guān)系自動識別軟件底層數(shù)據(jù)表提供連接器代號、起點(diǎn)、終點(diǎn)導(dǎo)線規(guī)格、導(dǎo)線長度等信息。

對讀取數(shù)據(jù)表進(jìn)行遍歷、查找、匹配后，對“連接器代號”、“連接器點(diǎn)號”信息均相同的條目進(jìn)行“串接處理”，即取該兩條目中剩余的兩組“連接器代號”、“連接器點(diǎn)號”分別作為起點(diǎn)、終點(diǎn)的代號、點(diǎn)號，其阻值為兩條目理論阻值之和。

考慮到多級串接線路的存在，會循環(huán)執(zhí)行上述匹配過程，直至無重復(fù)“連接器代號”、“連接器點(diǎn)號”信息。

結(jié)合轉(zhuǎn)接線路的信息，將各連接器對應(yīng)的測試物理地址一一

通過某型號電氣線路的數(shù)字化設(shè)計的示例證明，將美國mentor公司的線束設(shè)計軟件CHS與電氣線路自動測試軟件相結(jié)合進(jìn)行的數(shù)字一體化設(shè)計的方法，比傳統(tǒng)的基于AutoCAD的二維設(shè)計，具有設(shè)計效率高、可靠性高的優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計與測試的數(shù)據(jù)共享和信息的一致性。

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