劉曉東

(廣西柳工機(jī)械股份有限公司 挖掘機(jī)研究院電氣技術(shù)研究所，廣西 柳州 545100)

基于Creo Schematics的自動布線設(shè)計(jì)

劉曉東

(廣西柳工機(jī)械股份有限公司 挖掘機(jī)研究院電氣技術(shù)研究所，廣西 柳州 545100)

為解決用線束傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法繪制的圖紙因?yàn)椴捎枚S軟件繪制與三維設(shè)計(jì)脫節(jié)，導(dǎo)致自動化水平低、出圖效率低下且極易錯漏的問題，提出采用Schematics軟件繪制原理圖，然后導(dǎo)出XML文件將電氣原理信息傳輸給三維模型進(jìn)而驅(qū)動自動布線，自動生成與真實(shí)線束尺寸相同的實(shí)體。線束展平后可直接生成二維工程圖，自動歸集CHART表、BOM表，極大地提高了設(shè)計(jì)效率與準(zhǔn)確性。

Schematics ；線束；自動布線

工程機(jī)械行業(yè)已經(jīng)向細(xì)分市場發(fā)展，各主機(jī)廠都在密集研發(fā)新機(jī)型、開發(fā)變形產(chǎn)品以應(yīng)對越來越多樣化的客戶需求。而同一平臺下各種多樣化的車型配置也為工程機(jī)械線束的設(shè)計(jì)、開發(fā)帶來了繁重的工作。如何提高設(shè)計(jì)效率、降低差錯率，快速完成研發(fā)項(xiàng)目以滿足市場的需求成為每個企業(yè)所面對的課題。

1 工程機(jī)械線束設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

目前大多數(shù)主機(jī)廠的線束設(shè)計(jì)流程存在以下幾方面的問題：

a.二維設(shè)計(jì)與三維設(shè)計(jì)無法協(xié)同。

機(jī)械CAD軟件設(shè)計(jì)的原理圖不具有電氣屬性，無法通過接口將電氣信息傳輸至三維環(huán)境中驅(qū)動自動布線，無法生成與真實(shí)線束幾何尺寸相同的實(shí)體，達(dá)不到合理的線束布置效果。而現(xiàn)階段線束的三維設(shè)計(jì)不包含電氣信息，邏輯信息亦不完整，所以無法展平。其最大的作用僅僅是為二維圖提供各分段的長度和走向信息[1]。

b.自動化程度低、效率低。

機(jī)械CAD軟件沒有計(jì)算、統(tǒng)計(jì)和數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)功能，自然也無法自動生成相關(guān)的明細(xì)表、CHART表，設(shè)計(jì)師統(tǒng)計(jì)、協(xié)調(diào)的工作量很大而且容易出錯，效率低下。

c.缺少統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理。

機(jī)械CAD軟件與Windchill的數(shù)據(jù)連接僅僅是設(shè)計(jì)圖紙文檔的保存，并不涉及任何的電氣性能特征， 自然也沒有零部件庫、子零件標(biāo)準(zhǔn)件庫、設(shè)計(jì)特征庫等后臺；設(shè)計(jì)變更時，由于缺乏統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理，往往出現(xiàn)更改遺漏、變更數(shù)據(jù)不一致等問題，無法保證設(shè)計(jì)變更的完備性。

工程機(jī)械行業(yè)普遍使用PTC公司的Creo作為設(shè)計(jì)軟件，以下將介紹PTC公司對上述問題的解決方案在挖掘機(jī)線束設(shè)計(jì)中的成功應(yīng)用。

2 Schematics繪制電氣原理圖

Cero Schematics作為一款專用軟件在繪制電氣原理圖時相較于傳統(tǒng)的機(jī)械CAD軟件優(yōu)勢明顯。其采用時下流行的Windows資源管理器風(fēng)格的界面，方便調(diào)取各種命令。該軟件的操作具備以下特點(diǎn)：

a.在大范圍拖動、格局調(diào)整時優(yōu)勢明顯。

b.支持多頁面設(shè)計(jì)。

c.快速切換網(wǎng)格，繪圖規(guī)范整齊。

d.焊點(diǎn)的接線具有方向性。

e.導(dǎo)線過插接器后邏輯上視為不同導(dǎo)線，需要手動換號，如121OR1_25經(jīng)過插接器后需手動調(diào)整為121OR1_25-1，且線標(biāo)都是完整的，不能簡化為121。

f.有線標(biāo)批量對齊等電氣設(shè)計(jì)專用命令的快捷方式。

2.1電氣元件符號庫建立

此軟件下繪制電氣符號與CAD中差異較大，不像CAD那樣隨意，需要一點(diǎn)耐心?？梢远嗬脧?fù)制、粘貼命令完成相似符號的繪制。

2.2導(dǎo)線庫建立

導(dǎo)線規(guī)格庫中各導(dǎo)線規(guī)格需要根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)手動指定最大外徑以保證后續(xù)自動布線實(shí)體的真實(shí)性?？紤]到導(dǎo)線的機(jī)械強(qiáng)度，工程機(jī)械一般選用截面積大于0.85mm2的AV標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)線，發(fā)動機(jī)倉等高溫位置還需選用AEX耐高溫導(dǎo)線。各規(guī)格的導(dǎo)線最大外徑數(shù)據(jù)需要通過wires表維護(hù)到Schematics中，后續(xù)自動布線的實(shí)體導(dǎo)線線徑將以此為準(zhǔn)。

2.3原理圖的繪制注意事項(xiàng)

在使用Schematics繪制原理圖時，需要輸入插接器信息，包括插接器型號(model_name)、針腳數(shù)量(num_of_pins)、每個針腳的坐標(biāo)系(entry_port)名稱。這些信息必須與插接器數(shù)模信息完全一致。如果不一致，相關(guān)插接器、針腳的導(dǎo)線將不能完成布線。在導(dǎo)出XML文件時如果有某些插接器的某些參數(shù)缺失，軟件會報(bào)錯并提示，操作者根據(jù)提示修改好即可。

2.4Schematics軟件的輸出文件

該軟件支持導(dǎo)出的格式包括RSD、PDF、XML等。

RSD為打包整個原理圖設(shè)計(jì)產(chǎn)生的包文件，其他設(shè)計(jì)師可以在解壓設(shè)計(jì)后進(jìn)行編輯、修改。

PDF格式用于曬圖，可選擇彩色文件直觀反映導(dǎo)線顏色，方便閱讀。

XML格式的文件則支持在Creo的Cabling模塊下導(dǎo)入到三維模型中沿著既定網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動自動布線。

XML文件是Schematics所能提供最核心的文件，它是三維數(shù)模與電氣原理之間的橋梁，三維數(shù)模能夠反映出電氣信息，實(shí)際就是通過XML文件將電氣信息集成到數(shù)模中去，使得三維數(shù)模具有電氣特性，不再僅僅是線束的外型。

3 自動布線設(shè)計(jì)建模

3.1插接器庫按規(guī)范完善

插接器是線束的重要組成部分，項(xiàng)目前期對其相關(guān)信息收集是否準(zhǔn)確全面，直接關(guān)系到后續(xù)設(shè)計(jì)的效率。在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，接插件僅在線束圖上體現(xiàn)，在整車數(shù)模中，接插件作為一個普通的元器件，由供應(yīng)商提供的數(shù)模導(dǎo)入。由于供應(yīng)商的差異，各插接器模型并沒有統(tǒng)一的格式和標(biāo)準(zhǔn)，缺少孔位坐標(biāo)系等自動布線所需要的相關(guān)信息,所以要求所有插接器增加針腳坐標(biāo)系和安裝坐標(biāo)系，并草繪布線輔助線。增加針腳坐標(biāo)系時Z軸朝外。

3.2Cabling模塊下網(wǎng)絡(luò)的搭建

首先要熟悉整車的結(jié)構(gòu)分布，了解用電設(shè)備、模塊等的布置，并收集已有的零件數(shù)模。網(wǎng)絡(luò)搭建完成后，導(dǎo)入由Schematics導(dǎo)出的XML文件。XML文件中與數(shù)模一一對應(yīng)的零件將自動指定，如果有多個相同元件,需要電氣設(shè)計(jì)師根據(jù)設(shè)計(jì)意圖逐個指定。圖1所示為某型挖掘機(jī)車架線束網(wǎng)絡(luò)。

網(wǎng)絡(luò)布置注意事項(xiàng)：

圖1 某型挖掘機(jī)車架線束網(wǎng)絡(luò)(局部)

a.盡量不要設(shè)置無用的網(wǎng)絡(luò)位置點(diǎn)。

b.網(wǎng)絡(luò)的搭建有一定的規(guī)則，如分支必須布置出來，且邏輯上只能有一條主束，不然后期無法展平。

c.轉(zhuǎn)彎半徑盡量按上限設(shè)置，如果不能滿足，部分線徑較大的導(dǎo)線將會報(bào)錯，無法完成布線。

d.焊點(diǎn)作為單獨(dú)元件調(diào)入并布置在非分支處的網(wǎng)絡(luò)位置點(diǎn)上，必要時設(shè)置焊點(diǎn)專用位置點(diǎn)。

3.3XML文件驅(qū)動自動布線

系統(tǒng)可自動尋找最佳的網(wǎng)絡(luò)路徑布線，并自動檢查每條導(dǎo)線的兩個入口端點(diǎn)是否完整定義。自動布線成功后的局部網(wǎng)絡(luò)如圖2所示。

圖2 某型挖掘機(jī)車架線束自動布線完成后(局部)

3.4布束、三維數(shù)模展平、出工程圖

線束最終的三維數(shù)模展平后如圖3所示，可以直接出二維工程圖。注釋包括尺寸、插接件編號等一系列信息，調(diào)入CHART表，為進(jìn)一步的設(shè)計(jì)、制造提供最完整的資料。

圖3 某型挖掘機(jī)車架線束展平后

其中CHART總表包含線束的原理，每條導(dǎo)線的起始和終止位置、線徑、線色、總長度以及與其連接的插接器的零件號等，可直接指導(dǎo)線束生產(chǎn)。除此之外每個插接器還有自己的CHART表。

線束CHART總表結(jié)合自動統(tǒng)計(jì)插接件數(shù)量的整個BOM表，使采購部門核算線束成本更加方便。

4 結(jié)束語

本文介紹了使用Creo Schematics設(shè)計(jì)原理圖，通過將電氣信息導(dǎo)入到Creo Cabling模塊下實(shí)現(xiàn)自動布線的設(shè)計(jì)方法及其在挖掘機(jī)線束設(shè)計(jì)上的成功應(yīng)用,實(shí)踐表明，這一設(shè)計(jì)方法擺脫了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式的種種弊端，極大地提高了工程機(jī)械線束設(shè)計(jì)水平。

[1] 袁國強(qiáng)，王美娥，張述欣，等.基于Pro/Engineer的電子設(shè)備自動布線技術(shù)應(yīng)用研究[J].航天控制，2009(2)：76-80.

DevelopmentoftheautomaticwiringdesignsystembasedonCreoSchematics

LIU Xiaodong

(Guangxi Liugong Machinery co., Ltd., Guangxi Liuzhou, 545100, China)

Using 2d drawing and 3d design software is out of line with traditional design method of drawing wire harness. This traditional way leads to low level of automation, inefficient and the figure errors easily. Aiming at about problems, it applies Schematics to draw the principle diagram, then export XML file for transmission principle of electric information to 3d model and driving automatic wiring. Finally, it generates automatically the entities of the wire hardness, 2d engineering graphics, collects the CHART table and BOM table. This new method improves the design efficiency and accuracy.

Schematics; wire hardness; automatic wiring

10.3969/j.issn.2095-509X.2014.11.012

2014-11-01

劉曉東(1983—)，男，山西清徐人，廣西柳工機(jī)械股份有限公司挖掘機(jī)研究院電氣技術(shù)研究所工程師，主要從事挖掘機(jī)電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作。

TP302

B

2095-509X(2014)11-0055-03