陳友廣

【摘 要】如果電氣控制設(shè)計(jì)師使用通用軟件來(lái)處理工作，不但容易產(chǎn)生很多問(wèn)題，而且在共享設(shè)計(jì)信息方面也很不方便，最后的結(jié)果是將導(dǎo)致拖延設(shè)計(jì)周期，提高設(shè)計(jì)成本。ACE技術(shù)以簡(jiǎn)單、快捷、存儲(chǔ)方便等優(yōu)點(diǎn)已在電氣控制設(shè)計(jì)中承擔(dān)著不可替代的重要作用。新的電氣產(chǎn)品日新月異，由于ACE軟件的元件庫(kù)中沒(méi)有一些新型產(chǎn)品電氣符號(hào)，由此在使用中造成不便，文章就電氣元件庫(kù)中沒(méi)有的變頻器符號(hào)的繪制做一些探討。

【關(guān)鍵詞】ACE；電氣控制；變頻器；繪制

當(dāng)前，工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展速度越來(lái)越快，自動(dòng)化設(shè)備越來(lái)越多，電氣控制系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜，伴隨的結(jié)果是對(duì)于電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)周期和成本的要求也越來(lái)越高。這種發(fā)展態(tài)勢(shì)強(qiáng)烈要求我們改進(jìn)當(dāng)前的設(shè)計(jì)理念，建立專(zhuān)業(yè)的電氣控制系統(tǒng)數(shù)字化設(shè)計(jì)平臺(tái)，ACE軟件應(yīng)運(yùn)而生。

在電氣控制設(shè)計(jì)中使用AutoCAD等通用軟件將導(dǎo)致自動(dòng)化程度不高，缺乏統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)管理，二維設(shè)計(jì)與應(yīng)用脫節(jié)等缺陷，因此限制了工作效率的提高。AutoCAD Electrical（ACE）在吸納AutoCAD、電子圖板和Protel軟件功能優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，電氣控制設(shè)計(jì)工程師應(yīng)用ACE軟件，不但能實(shí)現(xiàn)高效、精確的設(shè)計(jì)，而且能大量節(jié)省成本。

1 變頻器符號(hào)的繪制

對(duì)于智能型變頻器的電氣符號(hào)，ACE軟件的元件庫(kù)中沒(méi)有，需要自己繪制。變頻器符號(hào)在原理圖上有兩種表達(dá)方式：一種是繪成一個(gè)元件，就是把變頻器的主回路和控制回路畫(huà)在一起；另一種是繪成一對(duì)父子元件，控制回路繪制一個(gè)父元件，主回路繪制一個(gè)子元件。第二種方式中變頻器的控制回路和主回路放在不同的圖上，比較直觀，因此，文中將采用第二種方式。變頻器有很多種型號(hào)，文中是以西門(mén)子公司的MM440系列變頻器為模板繪制的。因?yàn)锳CE對(duì)符號(hào)中端子的屬性是可編輯的，所以，繪制的變頻器符號(hào)稍作修改就可以適應(yīng)其它規(guī)格的變頻器。

ACE中對(duì)于元件的命名規(guī)則是固定的：首先，文件名最多由32個(gè)字符組成；其次，第一個(gè)字符必須是H或者V，二選一，H（Horizontal）表示此類(lèi)元件必須水平接線，V（Vertical）表示此類(lèi)元件必須垂直接線；第三，H或V后有兩個(gè)字母，用來(lái)定義元件的類(lèi)別Family，例如按鈕用PB（Push Button）來(lái)表示，ACE對(duì)于這兩個(gè)字母沒(méi)有強(qiáng)制規(guī)定，但是，自制元件時(shí)要注意不能與ACE庫(kù)文件中已有的命名相沖突；第四，第四個(gè)字符必須是1或者2，父元件或獨(dú)立元件用1表示，子元件用2表示；第五，如果是觸點(diǎn)類(lèi)元件，第5個(gè)字母必須是1或者2，1表示常開(kāi)觸點(diǎn)，2表示常閉觸點(diǎn)；最后，ACE對(duì)于剩下的字母沒(méi)有強(qiáng)制要求，自制元件可以根據(jù)需要選擇使用。

ACE中沒(méi)有變頻器符號(hào)，根據(jù)上面的命名規(guī)則以及變頻器的接線端子布局，父元件命名為VVF1，子元件命名為VVF2，中間兩個(gè)字母VF是變頻（Variable Frequency）的意思。

ACE對(duì)于原理圖符號(hào)塊的端子和接線是用屬性TERMn和X？TERMn來(lái)描述的。n是2個(gè)字符或數(shù)字，例如TERM01，原理圖符號(hào)塊中包括TERM01，TERM02，TERM03等，每一個(gè)都是表示元件的某個(gè)端子，有幾個(gè)TERMn ，元件就有幾個(gè)端子。每一個(gè)TERMn至少有一個(gè)X？TERMn與之配對(duì)，n 取值相同。？的取值有五種可能，分別是0，1，2，4和8，1表示元件的連接端子在右邊，導(dǎo)線需從右邊接入，1表示元件的連接端子在右邊，導(dǎo)線需從右邊接入，2表示元件的連接端子在上邊，導(dǎo)線需從上邊接入，4表示元件的連接端子在左邊，導(dǎo)線需從左邊接入，8表示元件的連接端子在下邊，導(dǎo)線需從下邊接入，0比較特殊，意思是可以根據(jù)實(shí)際需要改變連接角度，導(dǎo)線的接入方式不是固定的。

1.1 變頻器父元件的繪制

父元件繪制12個(gè)端子，全部上接線，所以屬性定義為X2TERMn 的形式，相鄰端子間的水平間距設(shè)定為30mm，不是標(biāo)準(zhǔn)值，而是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)值，考慮的因素主要有兩個(gè)：一是A3圖紙的總體布局，二是給相鄰階梯之間留有合適的間距，不至于太擁擠。變頻器元件與普通元件還有一個(gè)明顯的差別：普通元件的每個(gè)端子一般有兩個(gè)可見(jiàn)屬性，而變頻器的每個(gè)端子有三個(gè)可見(jiàn)屬性，分別是數(shù)字編號(hào)（例如8），英文描述（例如DIN1）和中文描述（例如正轉(zhuǎn)）。

變頻器端子的功能可由用戶(hù)自己定義，例如定義5 號(hào)端子（DIN1）為正轉(zhuǎn)啟動(dòng)信號(hào)，6 號(hào)端子（DIN2）為反轉(zhuǎn)啟動(dòng)信號(hào)等。從端子功能的定義中發(fā)現(xiàn)，變頻器與普通元件有一個(gè)明顯的差別：普通元件的每個(gè)端子一般有兩個(gè)可見(jiàn)屬性，而變頻器的每個(gè)端子有三個(gè)可見(jiàn)屬性，分別是數(shù)字編號(hào)（例如8），英文描述（例如DIN1）和中文描述（例如正轉(zhuǎn)），也就是多一個(gè)描述功能的屬性。

12個(gè)端子的三個(gè)可見(jiàn)屬性具體定義為：TERM01 到TERM12，DESC01 到DESC12，DESC21 到DESC32。屬性的文字樣式定義為：TERM01 到TERM12的字高2.5，寬度比0.8；DESC01 到DESC12 設(shè)定相同的字高和寬度比；而DESC21到DESC32的字高3.5，寬度比1，因?yàn)樗鼈兪侵形拿枋觯扔⑽拿枋錾源笠恍?。如圖1所示。

父元件制作的過(guò)程如下：

（1）復(fù)制元件及屬性：用ACE軟件打開(kāi)一個(gè)庫(kù)元件如VCB1.dwg，另存為VVF1.dwg；

（2）繪制一個(gè)端子：在圖形空白處畫(huà)一個(gè)小圓，直徑2.8mm，用極軸和直線的功能繪制一條45°的直徑線，完成變頻器端子形狀的繪制；

（3）調(diào)整TERMn屬性方向：用ACE 的旋轉(zhuǎn)指令將VCB1 中的TERM01調(diào)整為水平方向，然后通過(guò)右鍵-特性，將文字的對(duì)正方式設(shè)置為左對(duì)齊；

（4）移動(dòng)TERMn及X2TERMn屬性：將已調(diào)整為水平的TERM01屬性移動(dòng)到繪制好的端子旁，勾選對(duì)象捕捉中的象限點(diǎn)捕捉，將X2TERM01屬性精確移到端子外圓的上象限點(diǎn)；

（5）復(fù)制TERMn屬性：復(fù)制TERM01放到其下方，改名為DESC01，再?gòu)?fù)制TERM01放到DESC01下方，改名為DESC21，然后將DESC21字高設(shè)置為3.5，寬度比設(shè)置為1；

（6）繪制全部端子：將TERM01，X2TERM01，DESC01，DESC21 和繪制好的一個(gè)端子全部框選后，采用陣列指令，具體參數(shù)為1行12列，行偏移為0，列偏移為30，按確定按鈕，完成全部12個(gè)端子的繪制；

（7）更改屬性名及添加屬性值：將陣列好的12個(gè)端子屬性名稱(chēng)依次改為T(mén)ERM01，TERM02一直到TERM12，X2TERM01，X2TERM02一直到X2TERM12，DESC01，DESC02一直到DESC12，DESC21，DESC22一直到DESC32。并根據(jù)變頻器MM440的說(shuō)明書(shū)，給屬性添加默認(rèn)值；

（8）選擇剩余屬性：繪制一矩形框?qū)?2個(gè)端子全部囊括在內(nèi)，將其它屬性移動(dòng)到合適的位置，最后刪除原圖中不要的圖形和屬性；

（9）移動(dòng)并設(shè)置基點(diǎn)：框選全部圖形和屬性，用MOVE指令，基點(diǎn)為T(mén)ERM01 的上象限點(diǎn)，目標(biāo)點(diǎn)為坐標(biāo)系原點(diǎn)，坐標(biāo)（0，0），回車(chē)確認(rèn)完成。以后變頻器插入到原理圖中應(yīng)用時(shí)，坐標(biāo)系原點(diǎn)就是它的基點(diǎn)；

（10）保存文件，完成繪制。

變頻器父元件的整體效果如圖2所示。

一般來(lái)說(shuō)，12個(gè)端子夠用了，如果要改變端子的數(shù)量，在陣列時(shí)修改行與列的參數(shù)即可。但是，如果是多于12個(gè)端子，用上面一行多列的方法獲得的圖形，A3圖紙上就不夠用了，此時(shí)，可以用兩排端子的方法解決。

1.2 變頻器子元件的繪制

子元件端子共9個(gè)，左上方3個(gè)端子為電源進(jìn)線L1，L2，L3；左下方3個(gè)端子為電源出線U，V，W；右邊3個(gè)端子，一個(gè)為變頻器接地端子PE，另外兩個(gè)是制動(dòng)電阻接線端子B+和B-。端子的外形及尺寸和父元件一樣，用直徑2.8mm的小圓和一根45°的直徑線組成。在原理圖的主電路中，相間距離一般取10mm比較適宜，所以，不管是L1，L2，L3，還是U，V，W，其端子之間的水平距離取10mm，L1L2L3與UVW端子垂直方向的距離取20mm。右邊垂直方向的三個(gè)端子B+，B-，PE的垂直間距也取10mm。變頻器子元件的整體效果如圖3所示。

制作過(guò)程如下：

（1）復(fù)制元件及屬性：用ACE軟件打開(kāi)一個(gè)庫(kù)元件如VCB2.dwg，另存為VVF2.dwg；

（2）繪制一列端子：在圖形空白處畫(huà)一個(gè)小圓，直徑2.8mm，用極軸和直線的功能繪制一條45°的直徑線，完成變頻器端子形狀的繪制，并復(fù)制一個(gè)端子放到其下方20mm 處；

（3）調(diào)整TERMn屬性方向：用ACE 的旋轉(zhuǎn)指令將VCB2中的TERM01調(diào)整為水平方向，然后通過(guò)右鍵-特性，將文字的對(duì)正方式設(shè)置為左對(duì)齊；

（4）移動(dòng)TERMn及X2TERMn屬性：將已調(diào)整為水平的TERM01屬性移動(dòng)到繪制好的端子旁，勾選對(duì)象捕捉中的象限點(diǎn)捕捉，將X2TERM01屬性精確移到上端子外圓的上象限點(diǎn)；

（5）復(fù)制TERMn屬性并移動(dòng)X8TERM02屬性：復(fù)制TERM01并移動(dòng)到下面的端子旁，改名為T(mén)ERM02；勾選對(duì)象捕捉中的象限點(diǎn)捕捉，將X8TERM02屬性精確移到下端子外圓的下象限點(diǎn)；

（6）繪制左邊6個(gè)端子并更改屬性名及添加屬性默認(rèn)值：將TERM01，X2TERM01，TERM02，X8TERM02和繪制好的一列端子全部框選后，采用陣列指令，具體參數(shù)為1行3列，行偏移為0，列偏移為10，按確定按鈕，完成左邊6個(gè)端子的繪制；將上面一行端子的屬性依次改為T(mén)ERM01，X2TERM01，TERM03，X2TERM03，TERM05，X2TERM

05，TERM01，TERM03和TERM05的默認(rèn)值依次為L(zhǎng)1，L2和L3，下面一行端子的屬性依次改為T(mén)ERM02，X8TERM02，TERM04，X8TERM04，TERM06，X8TERM06，TERM02，TERM04和TERM06的默認(rèn)值依次為U，V和W；

（7）繪制右邊3個(gè)端子并更改屬性名及添加屬性默認(rèn)值：復(fù)制TERM01，X2TERM01及其端子圖形放到右邊空白區(qū)域，將TERM01改成TERM12放到端子左邊，將 X2TERM01改成X1TERM12，勾選對(duì)象捕捉中的象限點(diǎn)捕捉，將X1TERM12屬性精確移到端子的右象限點(diǎn)；再次使用陣列指令，具體參數(shù)為3行1列，行偏移為10，列偏移為0，按確定按鈕，完成右邊3個(gè)端子的繪制；然后將端子的屬性依次改為T(mén)ERM12和X1TERM12，TERM11和X1TERM11，TERM10和X1TERM10，TERM12，TERM11和TERM10的默認(rèn)值依次為B+，B-和PE；

（8）選擇剩余屬性：繪制一矩形框?qū)?個(gè)端子全部囊括在內(nèi)，將其它屬性移動(dòng)到合適的位置，最后刪除原圖中不要的圖形和屬性。

（9）移動(dòng)并設(shè)置基點(diǎn)：框選全部圖形和屬性，用MOVE指令，基點(diǎn)為T(mén)ERM01 的上象限點(diǎn)，目標(biāo)點(diǎn)為坐標(biāo)系原點(diǎn)，坐標(biāo)（0，0），回車(chē)確認(rèn)完成。以后變頻器插入到原理圖中應(yīng)用時(shí)，坐標(biāo)系原點(diǎn)就是它的基點(diǎn)。

（10）保存文件，完成繪制。

2 自制變頻器符號(hào)的調(diào)用

元件繪制好后，如何插入原理圖呢？以主電路為例，首先，點(diǎn)擊 ACE軟件的“插入元件”按鈕，調(diào)出插入元件對(duì)話框；其次，將比例原理圖后面方框中的默認(rèn)值2改為1，并點(diǎn)擊插入元件對(duì)話框右下方“瀏覽”按鈕，如圖4所示；然后，找到已保存的VVF2文件，指定插入點(diǎn)為最左邊母線上任意一點(diǎn)；最后，將TERM01、TERM02、TERM03、TERM04、TERM05、TERM06、TERM10、TERM11、TERM12的默認(rèn)值設(shè)置為符合原理圖規(guī)范的值即可。插入到原理圖中的變頻器符號(hào)VVF2如圖5所示。

采用相似的操作可以在原理圖的控制電路中實(shí)現(xiàn)變頻器符號(hào)VVF1的插入，此處不再累述。

3 結(jié)論

根據(jù)ACE軟件對(duì)于電氣元件、端子、接線方向等各屬性的命名規(guī)則，用ACE軟件繪制完成變頻器的父元件和子元件符號(hào)，并調(diào)用到電氣原理圖中，結(jié)果顯示，不但能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)修剪功能，而且很容易建立符號(hào)間的邏輯關(guān)系，繪制電氣控制原理圖后，就可以非常方便的由ACE軟件實(shí)現(xiàn)接線圖、材料表、布置圖等的自動(dòng)生成。可以達(dá)到提高電氣設(shè)計(jì)效率，減少重復(fù)勞動(dòng)，降低差錯(cuò)率，進(jìn)而可以大大縮短產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期。

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[責(zé)任編輯：朱麗娜]