基于Creo的機(jī)電一體化設(shè)計(jì)方案
一、 前言
自1971年首次提出機(jī)電一體化這一概念以來，機(jī)電一體化經(jīng)歷了四十多年的發(fā)展，其意義和實(shí)現(xiàn)方式跟隨著科技的發(fā)展不斷更新，不斷豐富。特別是隨著“工業(yè)4.0”概念的提出及實(shí)踐，設(shè)備制造行業(yè)對電氣和機(jī)械設(shè)計(jì)軟件的融合也提出了適應(yīng)新時(shí)代發(fā)展特性的革命性要求。
二、 機(jī)電一體化設(shè)計(jì)的難點(diǎn)
目前，在國內(nèi)市場中能夠完成電氣設(shè)計(jì)的產(chǎn)品有很多，也不乏一些源自國內(nèi)基于AutoCAD二次開發(fā)的智能設(shè)計(jì)插件。這些工具可以高效而智能的完成電氣繪圖。在機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域，設(shè)計(jì)軟件也是琳瑯滿目，所具備的能力也是參差不齊。但是，能夠真正實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化設(shè)計(jì)的少之又少。
所謂機(jī)電一體化設(shè)計(jì)，就是將電氣設(shè)計(jì)所產(chǎn)生的電氣數(shù)據(jù)（例如斷路器設(shè)備參數(shù)及數(shù)量等信息）與機(jī)械設(shè)計(jì)軟件無縫對接，使得設(shè)備數(shù)據(jù)在電氣設(shè)計(jì)和機(jī)械設(shè)計(jì)兩種不同的環(huán)境中自由流通。要實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，需要有幾個(gè)必要條件：
1. 數(shù)據(jù)庫支持。
數(shù)據(jù)庫是存儲(chǔ)數(shù)據(jù)所必要的介質(zhì)，因?yàn)檐浖枰ㄟ^數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)大量的設(shè)備、符號、電線等數(shù)據(jù)。例如，對于設(shè)備來說，需要存儲(chǔ)設(shè)備在圖紙中所使用的符號名稱，以及設(shè)備本身的長寬高等參數(shù)數(shù)據(jù)。只有有了數(shù)據(jù)庫，才有可能將數(shù)據(jù)傳遞給3D產(chǎn)品開始下一步的智能設(shè)計(jì)。
然而，就這項(xiàng)要求，國內(nèi)很多基于AutoCAD二次開發(fā)的產(chǎn)品都將不能勝任。
2. 3D軟件的開發(fā)接口
目前，越來越多的3D軟件具備了開放的API接口。例如PTC，SolidWorks，Pro-E等等。這樣開放的接口為機(jī)電一體化的進(jìn)一步開發(fā)提供了良好的途徑。但是，電氣設(shè)計(jì)軟件的開發(fā)需要通過這樣的API接口進(jìn)入3D軟件，并形成數(shù)據(jù)互動(dòng)，這項(xiàng)技術(shù)不僅僅是需要通過API來調(diào)用數(shù)據(jù)，更重要的是要向3D軟件中寫數(shù)據(jù)，這就要求兩款產(chǎn)品的研發(fā)人員具備更多的溝通和合作開發(fā)的途徑。
3. 數(shù)據(jù)傳輸途徑
目前，大部分機(jī)械軟件與電氣軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)對接，都是通過XML作為中間媒介，在XML中輸入2D數(shù)據(jù)和與其相關(guān)聯(lián)的3D數(shù)據(jù)。通過這樣的方式，即便是成功了完成數(shù)據(jù)對接，在設(shè)計(jì)修改時(shí)也會(huì)造成相當(dāng)大的修改工作量（需要同時(shí)修改2D，3D和XML文件）。
由于這些阻礙，很少企業(yè)能夠真正使用電氣軟件和機(jī)械軟件完成對接，不能在企業(yè)內(nèi)部建立制造數(shù)據(jù)在電氣和機(jī)械這兩個(gè)不同的設(shè)計(jì)部門自由流通。
三、 電氣軟件elecworks的集成能力
法國 Trace Software International 公司開發(fā)的電氣設(shè)計(jì)軟件 elecworks 是目前市面上唯一能夠提供機(jī)電一體化設(shè)計(jì)方式的智能產(chǎn)品。早在2009年起，Trace Software International 公司就宣布了旗下產(chǎn)品elecworks為SolidWorks產(chǎn)品數(shù)據(jù)提供無縫集成的能力。而elecworks在本身的電氣設(shè)計(jì)領(lǐng)域，也體現(xiàn)了卓越的性能。
1. 使用Top-Down的方式完成電氣設(shè)計(jì)
傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)工具將目標(biāo)鎖定在縮短繪圖時(shí)間上，將一些繁雜的工作交給電腦處理。但是真正要提高設(shè)計(jì)效率、縮短設(shè)計(jì)周期，僅僅提速畫圖是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。電氣設(shè)計(jì)需要對設(shè)計(jì)內(nèi)容做宏觀規(guī)劃，定義系統(tǒng)框架。完成宏觀設(shè)計(jì)后，使用微觀的原理圖設(shè)計(jì)，詳細(xì)的定義出設(shè)備的連接信息。
elecworks將設(shè)計(jì)的方式與機(jī)械設(shè)計(jì)的方式相對應(yīng)，采用Top-Down的設(shè)計(jì)模式，優(yōu)先通過布線方框圖對整個(gè)系統(tǒng)做框架劃分，區(qū)分出設(shè)備的位置關(guān)系（空間）和系統(tǒng)關(guān)系（功能）。由此，每個(gè)設(shè)備都賦予了特定的兩個(gè)屬性。根據(jù)IEC 61346標(biāo)準(zhǔn)定義，使用 + 表示位置關(guān)系，使用 = 表示功能關(guān)系。
這樣的設(shè)計(jì)方式是與3D設(shè)計(jì)軟件的設(shè)計(jì)模式相同的——這奠定了機(jī)電一體化設(shè)計(jì)的工作模式基礎(chǔ)。
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