高鼎盛

（上海東湖機械廠，上海 200439）

淺析基于電氣接線表的原理圖計算生成方法

高鼎盛

（上海東湖機械廠，上海 200439）

目前信息化系統(tǒng)在各企事業(yè)單位中得到廣泛應用，在提高管理水平、管理效率的同時，應充分利用企業(yè)信息化平臺的軟硬件資源，為一線工人的生產提供服務。文章闡述了一種將電氣系統(tǒng)中各設備接線表信息化存儲，隨后利用計算機軟件生成電氣原理圖的方法，通過該方法可極大地減少電氣原理圖的繪制時間，同時為修理人員提供可視化參考，提高修理效率。

電氣設備；接線表；數(shù)據(jù)庫；圖算法

1 研究背景

在對電氣設備的保障過程中，特別是線路長、分布廣的電氣系統(tǒng)，例如一路控制信號需經過數(shù)個控制機柜或接線柜內的電氣元件，機柜又分布于不同樓層甚至不同樓宇，對電氣線路故障點的查找往往需要翻閱多套設備的資料，效率較低。目前資料形式以紙質為主，修理現(xiàn)場檢索的難度較大，資料的應用效率較低，而信息化是解決這一低效問題的有效途徑。本文就如何利用設備資料中的接線表，對其進行信息化后提高修理保障效率的方法方面進行了一定的探索。

2 信息化的需求

一套完整的電氣系統(tǒng)中可能包括多套獨立的控制設備和用電負載，任何一路電源或控制線路在連接到它的負載前可能經過多個機柜、機箱的插頭（座）、接線端或接觸器（繼電器）等電氣部件。當一個電氣故障發(fā)生后，修理人員需要根據(jù)故障現(xiàn)象對設備或是線路故障做出判斷。在判斷故障原因期間需要修理人員充分掌握電氣線路的來源及去向，并根據(jù)對各個電氣連接節(jié)點（包括接線及焊點）檢查及測量結果，系統(tǒng)性的分析、判定故障原因并進行修理。

電氣線路的資料參考主要由設備的電纜芯線表、接線表等文件提供，表中定義了例如“線纜號”“線號”“連接點”等信息。以表1為例，表中數(shù)據(jù)代表了“設備E1”內部一個電源開關的接線情況。XS1為插座，S1為開關，繪制成原理圖后如圖1所示。原理圖比接線表更能直觀地表示出電氣線路的信息，但電氣線路如果經過多個設備、串聯(lián)了多個電動或手動電氣開關，則可能在系統(tǒng)內需要修理人員對來自不同廠家的多套資料進行查閱、找到對應接線在原理上進行拼接。因此通過將整個電氣系統(tǒng)的接線定義數(shù)據(jù)進行信息化存儲，配合計算機的運算能力，將電氣系統(tǒng)的電氣信號以系統(tǒng)原理圖形式串聯(lián)顯示，將為修理人員節(jié)省翻閱圖紙資料的時間，提高排除電氣故障的效率。

表1 接線表示例

圖1 電氣原理圖示例

3 接線數(shù)據(jù)的存儲

目前信息化管理系統(tǒng)已在各企事業(yè)單位、工廠中普遍應用，以瀏覽器/服務器的架構最為普遍，用戶對數(shù)據(jù)交換均通過瀏覽器與服務器的HTTP協(xié)議方式傳送，服務器端后臺管理軟件再與工廠部署的數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)請求。因此利用目前的信息化平臺架構，在已有的硬件上添設客戶端與服務器端應用軟件，將裝備資料數(shù)據(jù)信息化至數(shù)據(jù)庫便可以充分利用現(xiàn)有資源，以有線、無線的網絡形式，發(fā)揮信息化系統(tǒng)中空閑的軟、硬件資源。而數(shù)據(jù)資源也可以為信息化平臺提供服務接口，發(fā)揮更大的作用。

電氣設備資料以圖文文本、數(shù)據(jù)表格與圖紙形式最為普遍。圖紙、圖文文本可存儲為二進制文件，同時提供文件內容的關鍵詞提供應的索引，有助于用戶更迅速地搜索到信息。電纜芯線表、接線表的數(shù)據(jù)構成類似均為數(shù)據(jù)表格，其與數(shù)據(jù)庫表的特性完全一致，可直接以字段形式進行存儲。由于表中字段寬度較短，為保證兼容性以及處理的簡易度，使用定長記錄文件形式存儲[1]（見表2）。另外控制類電氣元件（如手動開關、電控開關，甚至熔斷器）在電氣系統(tǒng)中發(fā)揮著接通、斷開電氣線路的功能并串聯(lián)在電氣線路中，根據(jù)不同型號電氣元件的原理，應將常開、常閉觸點與公共端之間均視為電氣接線，并將電氣元件的類別、型號納入數(shù)據(jù)表格中，為數(shù)據(jù)處理提供依據(jù)。

表2 接線表存儲數(shù)據(jù)結構

4 接線數(shù)據(jù)的處理

4.1 系統(tǒng)電氣原理圖的建立

為了生成系統(tǒng)電氣原理圖，首先需要將接線數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)庫中檢索出來。數(shù)據(jù)庫的檢索使用微軟ADO.NET庫類的方法，通過連接字符串[2]與數(shù)據(jù)庫軟件（如SQL Server，Access等）建立連接，再通過數(shù)據(jù)庫查詢方法，將所有接線數(shù)據(jù)讀取到計算機內存。每條接線數(shù)據(jù)中包括了連接點1、連接點2以及節(jié)點之間的連接情況：電氣導線連接的電氣節(jié)點之間為無向連接；具有常開、常閉觸點的元件內部開與閉觸點之間不可能導通，因此此類節(jié)點間為有向連接。將所有的節(jié)點連接組合在一起后，就形成了包含整個系統(tǒng)電氣節(jié)點的有向圖結構。對系統(tǒng)電氣線路的檢索計算，就是對這個有向圖結構的搜索。在定義節(jié)點數(shù)據(jù)結構時按數(shù)據(jù)庫中字段的類型定義，另外為了區(qū)分有向及無向鏈接需要定義相鄰節(jié)點指針（C語言）或對象實例（C#）。在此以C#語法定義了電氣節(jié)點類ElecNode如下：

//電氣節(jié)點所屬的設備，如表1中的E1

//電氣節(jié)點所屬電氣元件的編號，如表1中的XS1、S1或X1

//電氣節(jié)點所屬電氣元件的類型，如導線、開關、接插件等

//電氣節(jié)點所屬元件的端子號，如表1中S1開關上的接線端子號a或b

//圖算法中用來標記是否已經遍歷完成

//圖算法中用來標記是否存在于現(xiàn)在的遍歷樹中

//節(jié)點唯一標示號

//相鄰的電氣節(jié)點泛型列表類型[3]

類型中的strUnicode屬性表示為設備名、元件類型、電氣元件編號以及端子號組成的字符串，由于以上各編號在各自單元內能保證唯一性，因此其組合能在整個電氣系統(tǒng)中能保證唯一性。在從數(shù)據(jù)庫中讀取了各節(jié)點的字符串數(shù)據(jù)后，只有將他們串聯(lián)起來才能完成圖結構的搭建。以表1中序號001的數(shù)據(jù)為例，根據(jù)檢索所得的接線數(shù)據(jù)得到ElecNode實例E1（XS1插座）、E2（S1開關）、Wire（X1-1導線），并執(zhí)行以下代碼來將整個圖結構建立起來：

4.2 圖的搜索

在圖結構建立完成后就可以通過圖算法來完成所有頂點節(jié)點之間通路的搜索，成為系統(tǒng)級的電氣原理圖。圖結構搜索的算法包括有廣度優(yōu)先搜索與深度優(yōu)先搜索[4]等，其中深度優(yōu)先搜索與修理過程一致，因此在此使用深度優(yōu)先算法對圖進行遍歷。深度優(yōu)先搜索算法具有以下特征：（1）在計算時盡可能深地搜索一個圖；（2）將源頂點到任意一個頂點的路徑保存為一個深度優(yōu)先樹；（3）一個源頂點至所有頂點的路徑被發(fā)現(xiàn)后，重新選擇一個未被搜索的節(jié)點作為源頂點重新開始搜索計算。最終圖被分解為由深度樹組成的森林。另外根據(jù)ElecNode的定義，當“plstAdjNodes”列表中只包含唯一節(jié)點時，此類節(jié)點為頂節(jié)點，搜索遞歸將在此回溯，圖中一條完整的電氣線路搜索完成。假設輸入圖G為完整的接線數(shù)據(jù)圖，算法偽代碼如下：

4.3 電氣原理圖的表現(xiàn)形式

DFS-Visit算法中的print將所有搜索到頂點的電氣線路通過唯一識別號字符串的形式打印輸出，通過對字符串的分析可以將唯一標示號轉換為圖形化的原理圖，圖2為某電氣系統(tǒng)中電源模塊A1的1號接線端子相關電氣線路的搜索結果。

圖2 圖形化電氣原理

5 結語

本文對接線表數(shù)據(jù)進行了系統(tǒng)級的遍歷，并將源頂點到各頂點的線路進行了系統(tǒng)電氣原理圖的生成展示。除此之外可以對遍歷結果進行進一步的分析，將線路展示得更為科學。例如交流兩相、三相或直流正負線路并行顯示、將接觸器（繼電器）的控制線路與觸點線路關聯(lián)顯示等。通過計算機應用軟件功能的不斷提升，計算機輔助手段將為一線修理工作提供更高效的幫助。

[1]（美）西爾伯沙茨.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概念[M].6版.楊冬青，譯.北京：機械工業(yè)出版社，2012.

[2]（美）大衛(wèi).ADO.NET技術內幕.[M].梁超，譯.北京：清華大學出版社，2003.

[3]（美）BILL W. Effective C# 50 Specific Ways to Improve Your C#（Second Edition）[M]. Boston：Addison-Wesley，2010.

[4]（美）托馬斯.算法導論[M].2版.潘金貴，譯.北京：機械工業(yè)出版社，2006.

Brief analysis on the calculation and generation method of schematic diagram based on electrical wiring table

Gao Dingsheng
（Shanghai Donghu Machinery Factory, Shanghai 200439, China）

At present, the information system has been widely used in all enterprises and institutions. When improving the management level and management efficiency, we should make full use of the hardware and software resources of the enterprise information platform to provide services for the production of front-line workers. This dissertation describes a method of storing the equipment wiring table in the electrical system and then using the computer software to generate the electrical schematic. The method can greatly reduce the drawing time of the electrical schematic diagram and provide the repair personnel with the visual reference to improve efficiency.

electrical equipment; wiring table; database; graph algorithms

高鼎盛（1982— ），男，上海，工程師；研究方向：艦炮火控設備的修理保障，調試設備的設計開發(fā)。