淺談成套電氣二次導(dǎo)線一體化解決方案關(guān)鍵技術(shù)

1、    淺談成套電氣二次導(dǎo)線一體化解決方案關(guān)鍵技術(shù)    傅建+董仲剛+馮明武+劉榮+楊思抗摘 要：本文提出了基于superharness三維仿真軟件的成套電氣二次導(dǎo)線一體化解決方案，該方案以關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)驅(qū)動(dòng)的專家系統(tǒng)3為核心，采用不同的模型數(shù)據(jù)建立手段，通過走線槽以及集線器的方式，自動(dòng)生成三維空間走線圖，最終以離線線束的方式展現(xiàn)出來(lái)。關(guān)鍵詞：成套開關(guān)設(shè)備；二次回路；導(dǎo)線一體化：u418.6 ：a ：1671-2064（2017）13-0081-021 引言成套開關(guān)設(shè)備行業(yè)進(jìn)入90年代后，尤其在近幾年來(lái)發(fā)展飛快，新產(chǎn)品日新月異層出不窮。產(chǎn)品不僅在性能、結(jié)

2、構(gòu)等各方面有了巨大的進(jìn)步，其在外觀的要求也越來(lái)越高，正在向家具化、裝飾化方向發(fā)展。二次回路是任何電氣設(shè)備必不可少的重要組成部分，二次回路的電氣性能好壞直接影響到整臺(tái)電氣設(shè)備的性能和可靠性、安全性。同時(shí)，其二次元件的裝配、標(biāo)號(hào)，導(dǎo)線的選擇、敷設(shè)以及排列組合燈項(xiàng)目，構(gòu)成二次回路布線工藝的重要內(nèi)容1。二次布線工藝水平的高低將對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生直接的影響。過去企業(yè)只注重產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)性設(shè)計(jì)及電氣性能的改進(jìn)，而忽視了二次布線工作，造成了二次回路布線工藝落后，方法陳舊。在新的形勢(shì)下，原來(lái)的二次布線工藝已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)新產(chǎn)品開發(fā)以及市場(chǎng)發(fā)展的需要。因此，采用新工藝新技術(shù)，使用合適的新型電氣附件等，已成為十分迫切的問題

3、。2 superharness與三維圖形技術(shù)superharness是一款基于成套電氣制造行業(yè)的二次導(dǎo)線cad/cam/capp軟件系統(tǒng)，它以柜體三維結(jié)構(gòu)模型和superworks生產(chǎn)的接線文件為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，完成電氣柜內(nèi)導(dǎo)線的三維布線模擬，進(jìn)而生產(chǎn)加工導(dǎo)線用數(shù)控代碼，完成導(dǎo)線的自動(dòng)布局生成。2.1 電器元件數(shù)據(jù)模型的建立成套電器開關(guān)柜二次回路中的電器元件多種多樣，各種元件接線端的形狀、位置及接線方式也有很多變化。為了準(zhǔn)確反映三維空間中二次接線的起止位置及走線路徑，計(jì)算機(jī)必須對(duì)各種元件的不同情況進(jìn)行判斷，因此，它必須具備應(yīng)付各種可能出現(xiàn)的接線端子的專家經(jīng)驗(yàn)；進(jìn)一步考慮，為了適應(yīng)以后可能出現(xiàn)的新的情

4、況，計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)不斷累積建立元件庫(kù)，從而使得整套軟件系統(tǒng)可以順利流轉(zhuǎn)。成套電氣產(chǎn)品的機(jī)械結(jié)構(gòu)種類較多，產(chǎn)品較為復(fù)雜，且各個(gè)生產(chǎn)廠家均有其各自的特點(diǎn)。因此模型的建立是二次導(dǎo)線一體化的基礎(chǔ)，本文提出了一下兩種建模方式，如圖1所示。手動(dòng)建模方法：建模者不必知道產(chǎn)品結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，只需要輸入器件安裝或?qū)Ь€行走所在平面大小及空間相對(duì)位置坐標(biāo)，即可用一系列空間平面完成產(chǎn)品建模，該平面逼近建模的方法簡(jiǎn)單又實(shí)用。抽取建模方法：該方法利用目前流行的三維設(shè)計(jì)軟件生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，將安裝電器元件與布線相關(guān)的結(jié)構(gòu)模型要素提取出來(lái)，然后讀入superharness中完成結(jié)構(gòu)建模。該方案數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，效率高，但是必須先提供三維圖紙

5、。2.2 三維布線空間的器件與接線信息導(dǎo)入目前設(shè)計(jì)軟件多采用距離定位，將元器件距邊框的長(zhǎng)度標(biāo)注，從而定義元器件位置，而本文提出智能化裝配模式，根據(jù)電氣制造廠生產(chǎn)過程中繪制的面板開孔圖或器件布置圖，智能化的完成電氣器件在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)模型中的布置，以模擬車間實(shí)際產(chǎn)品的器件裝配，如圖2所示。接線信息由superworks繪圖軟件導(dǎo)入完成，superworks繪圖軟件可以產(chǎn)生專家系統(tǒng)的知識(shí)庫(kù)，而專家系統(tǒng)是由事實(shí)庫(kù)和規(guī)則庫(kù)組成4。事實(shí)庫(kù)中最初存放的是各個(gè)接線端子的信息，而規(guī)則庫(kù)中存貯了根據(jù)不同接線端子生產(chǎn)不同的走線路徑的規(guī)則，通過器件和接線信息的導(dǎo)入可以成功將電氣繪圖技術(shù)與三維技術(shù)完美的體現(xiàn)在superha

6、rness當(dāng)中。2.3 路徑規(guī)劃與三維布線的生成一般情況下，節(jié)點(diǎn)如何布線可以歸結(jié)為圖論2中的最短路徑問題。因此，首先要生產(chǎn)一個(gè)以接線所經(jīng)空間拐點(diǎn)為節(jié)點(diǎn)的拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)。但是如果將所有接線端子及可能出現(xiàn)的每個(gè)空間拐點(diǎn)作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，那么這個(gè)拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)將極其復(fù)雜以至無(wú)法求解。在實(shí)際生產(chǎn)中，接線工人為了方便走線，會(huì)在開關(guān)柜內(nèi)設(shè)計(jì)出若干走線槽。二次連線都是成捆地從這些走線槽內(nèi)經(jīng)過?；谶@種經(jīng)驗(yàn)，將走線槽的概念擴(kuò)展，可以在開關(guān)柜內(nèi)生產(chǎn)一個(gè)連通的連接網(wǎng)絡(luò)，如圖3所示。圖中顯示了一個(gè)空完成的連接網(wǎng)絡(luò)，雖然連接網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)空間的概念，但由它產(chǎn)生的拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)是一個(gè)節(jié)點(diǎn)具有三維坐標(biāo)的平面圖，因此可以采用求網(wǎng)絡(luò)最短路徑的算法獲得

7、接線路徑，經(jīng)過如此處理后，只要把連接網(wǎng)絡(luò)中的拐點(diǎn)作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)就可求取其間的通路，從而大大簡(jiǎn)化了問題的復(fù)雜性。簡(jiǎn)而言之，路徑規(guī)劃可借助于走線槽與集線器，利用圖論最短距離理論規(guī)則約束，從而實(shí)現(xiàn)三維布線的效果。3 系統(tǒng)輸出與離線線束技術(shù)3.1 系統(tǒng)輸出superharness軟件求解完畢后，系統(tǒng)會(huì)生產(chǎn)三維空間的二次走線圖以及附有每根接線長(zhǎng)度的連線表，利用系統(tǒng)提供的三維縮放、平移及旋轉(zhuǎn)工具，用戶可以很方便的觀察整體布線結(jié)果。然而開關(guān)柜內(nèi)的走線大都是成捆的，當(dāng)接線完成后很難直接看出每根連線的走向，因此系統(tǒng)提供了加亮被選擇接線的功能，即用戶在三維畫面右側(cè)接線表中選定某根接線，三維圖形中相應(yīng)的接線便會(huì)顯示紅

8、色亮線。系統(tǒng)在計(jì)算每根接線的長(zhǎng)度時(shí)，一般情況是先根據(jù)從接線端子走到連接網(wǎng)絡(luò)時(shí)所經(jīng)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)求取接線端子到連接網(wǎng)絡(luò)的距離，再加上連接網(wǎng)絡(luò)中經(jīng)過的所有邊的權(quán)值得出連線總長(zhǎng)。對(duì)于這種直接和一次線路相接的端子，系統(tǒng)會(huì)另外再加上一定的冗余長(zhǎng)度。對(duì)于不同板件的軟連接線，采用過門集線器的方式連接，從而可以調(diào)節(jié)線長(zhǎng)。3.2 離線線束技術(shù)離線線束技術(shù)分為自動(dòng)下線技術(shù)（cam）與動(dòng)態(tài)釘板圖線束精細(xì)化制作技術(shù)（capp）。super-harness輸出導(dǎo)線信息一覽表包括產(chǎn)品中每根導(dǎo)線的長(zhǎng)度，兩端的剝皮長(zhǎng)度，配用接線頭，導(dǎo)線兩端標(biāo)識(shí)，導(dǎo)線截面及顏色，線號(hào)管穿套方向等，可用于手工下線是參考。此外，該軟件系統(tǒng)還可生產(chǎn)dd

9、s文件，配合komax自動(dòng)下線設(shè)備，完成導(dǎo)線的全自動(dòng)加工，包括切斷，剝皮，壓接，穿套線號(hào)管（或噴字標(biāo)識(shí)）等5。動(dòng)態(tài)釘板圖線束精細(xì)化制作技術(shù)采用了子線束工藝以有效控制導(dǎo)線放置產(chǎn)生的誤差，如圖4所示，其單股線束直徑為20mm，內(nèi)外部導(dǎo)線長(zhǎng)度距離為25mm，為線束制作冗余范圍之內(nèi)。配合自制的線束制造工具，即能方便快捷的生產(chǎn)出美觀的二次線束。4 結(jié)語(yǔ)本文介紹了一種用于電器開關(guān)柜二次回路三維空間布線的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)驅(qū)動(dòng)的superharness軟件系統(tǒng)。該系統(tǒng)將走線槽的概念擴(kuò)展，形成柜內(nèi)的連接網(wǎng)絡(luò)，采用了圖論中最短路徑算法作為模式匹配的依據(jù)將接線由各個(gè)接線端子走到連接網(wǎng)絡(luò)中。最終根據(jù)輸出文件，采用離線線束技術(shù)將二次導(dǎo)線以線束方式呈現(xiàn)出來(lái)。參考文獻(xiàn)1張繼強(qiáng)，陳德桂.成套電器開關(guān)柜二次布線的三維仿真j.西安交通大學(xué)學(xué)報(bào)，1999，8（8）：11-15.2王朝瑞.圖論.北京：人民教育出版社，1981.3何新貴.知識(shí)處理與專家系統(tǒng).北京：國(guó)防工業(yè)出版社.4liu hua sheng，wang you ren. real-time lane detection