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5器开关柜CAD系统(电气部分)的研究与开发


东南大学 硕士学位论文 电器开关柜CAD系统(电气部分)的研究与开发 姓名:张浩 申请学位级别:硕士 专业:机械制造及其自动化 指导教师:汤文成 2000.3.1

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摘要



l电器开关柜在变配电系统中有着广泛的应用,目前国内众多的电器开关柜生产厂家在

进行施工设计时往往还靠手工完成,效率低下,质量难以保证,但是国内对电器开关柜施 工设计CAD软件研究的却比较少,因此结合实际工程需要,研究电器开关柜计算机辅助

设计的有关理论和方法,开发了电器开关柜CAD软件,有着广阔应用前景和实用价值。广一
作者首先分析了电器开关柜施工设计的特点,结合电器开关柜生产厂家的实际需要和 生产流程,设计了电器开关柜CAD软件的体系结构和功能模块。 在系统的功能设计上,作者研究了电器元件和电气符号的信息模型,设计了完全开放

的电气符号库和电器元件库,提供了建立、修改、维护符号库和元件库的方法,以适应不 同生产厂家对元件库要求;着重分析研究了电路原理图的信息模型,建立了基于图论理论

的电路原理图模型,并给出了该信息模型的数据结构和基本算法,设计实现了对电路原理
图进行输入、编辑、修改等操作功能;对于电器开关柜施工设计的重点内容一布线和接线

处理进行了深入的分析和研究,引入元件安装面和布线网络的概念,研究了布线网络的生
成方法和在布线网络中的选择布线路径和优化接线关系算法,并在该CAD软件中实现了 这螳功能:作者还馥计了合同管理模块,用于实现对合同信息的管理,并且利用台同信息 对每个工程中的设计文件、数据进行组织和管理,以利于提高设计的效率。 最后,对电器开关柜CAD软件进行了实际验证,结果表明该系统能够满足电器开关
柜设计的要求。

【关键词]:电器开关柜,计算机辅助设计,电路圈设计,接线关系优化

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Abstract

The electrical switch cabinet is widely used in the power transmission&distribution system At present it is by

hand tlmt the electrical switch cabinet is designed in many plants and there
at

are

few people researching the CAD software of electrical switch cabinet study and develop the theory and method ofthe CAD software ofit Firs【ly,the author

home.So It is valuable to

analyzes

the characteristic of the electrical switch cabinet’S design,sketch

the structure and function module of file CAD software according to the plant’S needs and

producing flow Secondly,the author studies the information model of the electric element

and symbolic,

develops the open electric symbolic and element’S database,offers the method of drawing、 modifying and

maintenance the symbolic and element’S database.As∞emphasis.file author
on

researched the information model of circuit diagram,establishes the model based theory aad develops tlIe data structure method ofdrawing、modifying and Layout

the graphs

and basic arithmetic of the information model.realizes the

maintenance the circuit diagram.

and connection Wire iS the most important WOrk of the electrical switel*cabinet’S analyzes mid researches the layout and connection wire’S method as
an

design,SO the author

emphasis.In this part,the author brings forward the conception offixing face

and layout

network,

studies the layout network’S creating method,researches the arithmetic ofselecting the layout path

and optimizing the connection relation.The author also realizes these functions in this CAD

software.
Finally’to improve the design efficiency,the author develops the contract management module
to

manage the contract information

and organize the

design files

and data.

The

anther also

tests the CAD software ofthe

electrical switch cabinet.the result shows that

the system meets the demands ofthe electrical switch cabinet’S design.

Key words:Electrical Switch Cabinet,CAD,CircuR Diagram Design,
Connection Relation Optimize

采南太举磺±学浆论交

罐论

第一章绪论

l。1谍题磺究鹜景
毫耩开关撼在电力行嬗、工监和强露建筑麴配电系统审氍及其它青关翔奄韵蕊统中,帮是 必不W少的设簧。电器开关械农电靛转鼯、蟪踌保护、设备保护方獬越羞鬟嫠鲍伟羽。一方弼, 髓羞投零静避多,淤电髓捧梵动力的设备越来越多,jI|餐奄_|凳备豹簿靠性、稳定疑、僳护辘力 簧求魏泉越寒,采用{#标准线海弱嚣美框麴数繁程释獒氇耀蕊禳抉。耀瘦撼瓣电器嚣关挺豹渡 谤秘制造援拳要求也越来越寒,各静备群麴逛器嚣关程变戆越来越袈杂,献嚣对电器嚣美撼静 袭《造巍疆出7整裹豹簧求,遮藏藏王教诗太摄鹊工骼燕也惑秘彩繇。秀一蠢嚣,搿笑撞豹生产 楚摄援接到蚋订单趣馕嚣来相疫豹缎织设萎‘靼生产,其主要麴特点楚小批爨、多鹣摹申。隧嚣枣 场竞争鲍粕测,对电髅牙关搬蜘供赞期、豢l造壤壁篱的要求也越寒越裹。麓嚣裁,瞧器最荧提 生产厂骞戆工程技术人虽主蒙采曩i芋王设谴,工捧繁熏,极器出镄,最存在大量麴鳖复劳动, 难醛秣诞设诗秘露l造臻璧。这就要求电器露美桓的生产_厂髹采用凝的按寒手段,掇楚设计秘割 选出乎,续短生产周期,降低生产成本,提怒薅市场变让豹反应能力,扶砸增强蠢身鲍竞争力。 电器齐美糖懿王厂藏王竣;}裁憝拯工厂技术人受壤据澄诱‘浣或建设蠢糖供的魄路蒙联圈和 必要麴技术说明文转,设计电器设蠡的燕工生产掰必霉的工芯文撵的过程。电嚣开关柜CAD

软{!}蜘臻裁毯懿勰是援瓣决二{二r“施工设强;p敬亳美润题,摄离设;{馓率,堪强电辩器荚稳的生
产厂家对枣场魏适应能力。嚣此,聚援计舅枫辅助设诗手段进行电瓣开关挺戆设计,藏成了广

大电器嚣关橇生产厂骞的迫切甓要,放嚣慕电器开荚枢计髯枧辅助设计软传,有麓广阔的废鼹 翦彖和实际价值,壤褥深入地研究和开发。

l。2电器浮关襁CAD在国内豁的研巍境姨
黧外成窝电器CAD飙80年代镪壤开始在小型梳和CAD工作站上进行了开发秘探索,在这 方面的研究主簧以日本釉前豫德为代表。日本川崎电器公弼草在1988年髓在山形分厂试用了

电器CAD系绕,该系统戳中挺;卡算橇为主梳,可同时提供12巾终端工作。鳓89年,这~系统 强Van为主巍,逶道联翻已扩丈到蠢个分厂和四个营业新,软粹系统功熊戗括电器元件豢撵、
蠡翻浚谤、绘鬻设计、设计姜毛产管瑗等穑能,对配电群、控潮柜等成套设备输鼓装鬣,}形轮寐 圈、艨瑾圈、接线圈游,嚣静已经袋袋到电器CAD系统与CAM系统捆绩☆,进行全公司豹计算 橇练禽生产管理(CIM)静永平。 谣德在电器CAD方蕊发袋也较翠。最早拄1981率,GEI公司就开发了艨用瑚S/unix撩作 系统的Ruplan电器开关柜设许系统,该系统髓避行原理豳、接线匿设计、鑫动形成菰予攥, 并带礴接线潮港辑稔套翡麓。到了90年代,Beigsch Glandbach公司首次设诗了珏Pc梳为工 作平台豹Tree~soft系统,健璃畿魄较寄隈,两Peustche Vynckier公弼静Gaddy--SOfwer系 统翻越次采鬻了DBASE数据滗管理系统,酴缝完藏常篾电嚣设计功能井,述阿输毽元件鹱缓表, 计算毒葶辩拳霞嚣俘慧徐及我款等功能。 琏内在80年拽瑟辅,貔在上海牮遥露美厂,濑踅开荧厂,淫jl工学虢,天津逛器键款骚 究所游擎谴会{錾,对嘏嚣开芙撼CAD遴圣亍了撵索性灏磁究,健并躞毒产生簿实翔纛义弱残爨。 在go年{弋秘,由瑟蜜交大电器系姆天承故城舞荚厂联合错镧的JDS-CAD殍荚挺电器设津系绞

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堕笙——

经过不断的开发和完善,达到了一定的实用程度,它以DOS为操作系统,采用自主开发的图形 支撑系统,可应用于高底压开关柜,继电屏,控制屏的设计,功能包括自动生成接线图、接线 方案优化、生成原理图、一次排列图、二次接线图、板面布置图、开孔图、元件明细表、接线 表、开放式元件库等。在进行软件开发的同时,西安交大在电气设计理论和方法上,如二次布 线算法,接线图自动生成方法,接线优化方法等进行了广泛的研究,并产生了一系列的设计软
件。同时,国内还有西安利达电力电子公司在成套电器施工设计软件商品化方面进行了有益的 探索,其商品化软件包SuperWorks在国内占有一定的市场。

目前,在电器开关柜CAD研究方面,主要有集中在以下几个向面: 1、研究电器开关柜CAD与CAM和CIMS系统相结合方法 广泛采用数据库技术作为CAD系统数据管理的工具,以网络作为设计人员之间信息交流的 基础,研究不同专业之间,不同设计人员之间,不同设计阶段之间的协同设计方法,CAD与CAM 相结合的方法,将计算机辅助设计与制造工作如数控编程,排料等相结合,与企业的生产管理 相结合,作到既提高设计效率,保证质量,又降低成本,才能充分发挥计算机辅助设计的作用。
2、研究智能化技术在电器开关柜CAD中的应用

在电器开关柜的设计中,有很多设计工作依靠设计人员的经验进行设计,如面板元件布置, 柜内电器元件的布置,布线等,这些知识不能用精确的语言来描述,而用专家系统来处理这方 面的设计知识,则极具现实意义。 3、研究原理图的自动设计和开关逻辑检查在电器设计中的应用 厂家在进行电器开关柜设备生产时,往往是根据设计单位已经设计好的电路图重新输入, 然后根据此电路图生成接线图/接线表等工艺文件,存在着大量的重复劳动。因此研究根据设 计单位在配电/控制/保护等方面的具体要求,自动生成原理图也是研究方向之一。同时,如果 软件具有开关逻辑检奁功能,由计算机模拟、检查电器开关柜的带电工作情况,可以有效防止 设计差错,提高设计的可靠性。

1.3课题研究的主要内容
本课题研究的主要内容就是包括: 1、采用厩向对象和模块化的设计分析方法对系统进行分析设计,建立电器开关柜CAD软 件的总体框架结构,井为该软件功能的进一步完善和扩充的打下基础。 2、研究电器开关柜(电气部分)中电路图的信息模型以及对它的表示、操作方法,接线 圈的处理方法和接线优化算法,开关柜中二次回路的空间布线的处理方法、元件的信息模型和 元件库的建立、设计管理方法等。 3、开发电器开关柜(电气部分)的设计软件,包括原理图设计、接线图/接线表设计、电 器符号库管理、元器件库管理、合同管理等功能,并达到一定的实用程度。

?2-

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电器开关柜CAD软件的原理与结构

第二章电器开关柜CAD软件的原理与结构 2.1电器开关柜设计的工作流程
电器开关柜的设计就是指工厂技术人员根据设计院等单位提供的电路原理图和必要的技术 说明文件,或者根据建设方对电器开关柜的功能上的要求,进而设计施工生产所必需的工艺文

件的过程。这些工艺文件主要包括一次电路(电气系统图)、二次电路、接线圈/接线表、电缆 表、端子表、屏面布景图、柜内元件安装图、柜体设计的有关技术图纸等。电器开关柜的施工 生产流程可以用图2-l所示流程图表示。

图2-1电器开关柜的施工生产流程 首先、理解消化建设方提供的电路图或根据建设方对电器开关柜的功能上的要求设计电路 图(一、二次电路),并获得建设方的确认。 第二、根据电器开关柜的电路性质、现场的布置位置和布置方法、操作要求、防护要求等
确定电器开关柜的柜体设计方案和工艺要求,进行电器开关柜的设计。

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电器开关柜CAD软件的原理与结构

第三、根据电路图产生元件表,进行元件的采购,同时在开关柜中进行元件布局设计,产 生元件布局图、屏面布霞图。根据已经生成的电器开关柜柜体的有关工艺文件,组织进行柜体
生产。

第四、根据电路图和元件布局,进行接线\布线设计,产生接线图\接线表、电缆表、端子
表、布线图等工艺文件。

第五、根据第三、第四步产生的工艺文件,在电器开关柜上安装元件,进行接线。 第六、对已经安装完毕的电器开关柜进行检查、检验、通电试验、联调、改进等,直到符 合设计要求和有关的规范、标准的要求,就可以提供给建设方进行现场安装、调试、投运了。 通过以上步骤,就完成了电器开关柜的一次生产过程。从中可咀看出,电器开关柜的生产 过程中,设计工作占了很大的比例,起着重要的作用。

2.2电器开关柜设计工作的内容
根据2.I节所述的电器开关柜的设计流程可知,在电器开关柜的施工设计中,主要设计工 作包括一、二次电路图的设计,屏面布置设计,柜体结构设计等工作,每一部分都是进行电器 开关柜施工设计不可缺少的组成部分。在电器开关柜设计施工中,主要设计工作包括~次电路 图的设计、二次电路图的设计、屏面布置设计、柜体设计等。

2.2.1一次电路图设计
一次设备如变压器、开关、用电器等,通过的是主电流或一次电流,一次设备按一定次序
连成的电气图称为一次电路图或主结线图。

一次电路图所描述的是系统的基本组成和主要特征,是从总体上描述电气系统的主要方 法,常用单线或多线系统图表示。一次电路图是设计人员编制更详细的其他电气图的基础,是 进行有关电气计算(如短路电流计算,潮流分布计算),选择主要电气设备、拟定供电方案的主 要依据,同时一次电路图也是电气运行中开关操作和电路切换的主要依据。因此一次电路图是 电器开关柜设计中重要的图纸文件,具有重要的作用。

2.2.2二次电路图设计
为保证一次设备运行的可靠和安全,需要有许多辅助电器设备为之服务,这些设备包括; 灯光音响等信号设备,各种仪表等测量设备,故障检测和保护设备,自动控制的电器操作设备 等,这些对一次设备进行监视、测量、保护和控制的设备统称为二次设备,将二次设备按照一 定的顺序绘制的电路图,称为二次电气图。 二次电气图主要分为两大类:~是阐述电气工作原理的二次电路图;=是描述连接关系的 接线图。属于二次电路图的有:(1)集中表示法绘制的电路图:(2)分开表示法绘制的电路图:(3) 半集中表示法绘制的电路图。属于接线图的有:(1)单元接线图及单元接线表;(2)互连接线图 及互连接线表:(3)端子接线图及端子接线表:(4)电缆配置图及电缆配置表等。 二次电气图比较复杂,主要表现在以下几个方面:(1)二次设备数量多:(2)连接导线多:(3)

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二次设备动作程序多,工作原理复杂:(4)二次设备工作电源种类多等。 二次电气图是电器开关柜设计的重要组成部分,=次电气图设计是电器开关柜设计中的主

要工作。因此在电器开关柜cAD软件中,对二次电气图(电路图和接线圈)的处理是一重要的组
成部分,在本论文中也将电路图的处理方法和接线关系处理、布线处理作为论文的重点。

2.2.3屏面布置设计
屏面布置图与二次接线图有密切的关系。如果说单元接线图是一种屏背面视图,即从屏后 看去,各种二次设备的布置及接线的图,那么屏面布置图则是一种正面视图,通常只是一种设 备位置图。这种图是制造工厂用来加工制作电器屏、柜的依据,也可供安装接线、查线、维护 管理过程中核对屏内设备的名称、位置、用途及拆装、维修等用。 常见的=次设备屏主要有两种类型。一利-是纯二次屏,如各种控制屏、信号屏、继电保护 屏等,这种屏主要用于电站、变电所、大型电器装置的控制室中。另一种屏是一、=次设备混 合安装的屏,一般屏内安装一次设备,屏面装操作手柄及各种二次设备,如电工仪表、继电器、 信号灯等。常见的高、低压配电屏就属于这种类型。 屏面布置图具有以下特点:(1)屏面布置的项目通常是框形符号或简化外形符号表示,个 别项目也可采用一般符号;(2)符号的大小及其间距尽可能按比例绘制,但某些较小的符号允 许适当放大绘制:(3)符号内或符号旁可以标注与电路图中相对应的文字符号,表明此符号代表 的元件:(4)屏面上的各种二次设备,统常是从上至下依次布置指示仪表、继电器、信号灯、光 字牌、按钮、控制开关和必要的模拟线路等。

2.2.4柜体结构设计
电器开关柜柜体结构设计是电器开关柜施工设计的一项重要任务,它要求把给定的电器元 件合理安排在柜体三维空间上,既保证电气性能的要求,又作到结构紧凑。柜体是安装和保护 电器设备元、器件和机械零部件的重要结构,它对于排除各种复杂环境设备的干扰,保护柜体

内的元件免遭腐蚀、灰尘、潮湿的破坏,保证设备安全稳定可靠工作起着重要作用。电器开关
柜框体结构种类繁多,设备按照外形可分为:琴柜式、立柜式、列架式;按照结构型式分为固 定式、抽屉式等;按照承熏构件的材料、工艺不同可分为型材结构机柜、钣金结构机柜等。 无论柜体的结构型式如何,都是由机架、插箱、底座、面板、导轨及定位装置、锁紧装置、 铰链、电器接插件等附件组成。按照功能用途可将这些零部件可分成两类:结构件、电器零件
等。

结构设计一般步骤:

l、详细研究产品的技术指标、使用要求、工作环境,确定结构设计任务。 2、确定机柜类型和结构方案,如结构形式、外形尺寸、机柜材料、防护等级等。机柜类 型主要是根据操作使用要求、主电路类型等要求确定的;机柜尺寸一般是根据机柜现场安装空 间的大小、电路的类型、电器元件的数量推算一大概估计值,然后根据标准尺寸系列进行规整、
确定。

3、进行面板元件布置与柜体的元器件布局的粗略设计,面板上一般布置各种各操纵、显

.5.

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示装置,根据操作功能的划分、便于操作使用和美观、便于观察等要求进行面板元件的布置设 计。柜体内的元件则从元件功能划分、结构尺寸大小、易操作性、易观察性、电器安全间隙大
小、柜体结构形式等角度考虑进行布局设计。 4、进行机柜柜体零件的详细设计,绘制施工用图纸资料等。

经过以上步骤,就可以完成柜体的结构设计工作。

2.3电器开关柜CAD软件的实现工具
2.3.1

AutoCAD的图形数据库结构和面向对象的特征

电器开关柜CAD软件是在AutoCAD R14的基础上通过二次开发进行设计的,因此,了解
AutoCAD

R14的图形数据库结构和面向对象的特征对于二次开发工作非常重要。 R14的数据库结构

1、AutoCAD

hutoChD图形实际上是一系列存储在数据库中的AcDb类的对象,该数据库的所有对象均 有一句柄,在特定的图形文件中该句柄是唯一的,用来标识某个对象。在AutoCAD图形数据库 中,还包含一系列符号表及对象词典,这些符号表和对象词典是用来存储对象的容器,在每~ 符号表中保存着特定类对象的记录句柄。AutoCAD R14的数据库结构见图2-2所示:

幽2-2

AutoCAD

R14图形数据库的结构

AutoCAD图形数据库的主要元素包括对象词典和符号衷。其中含有9个固定类型的符号表, 这9个符号表是:
(I)块表

该表记录了图形数据库中块的定义,它与AcDbBlockTable类及对象相对应,对图形数 据库中有关块的操作主要有AcDbBlockTable类的成员函数来完成。实体是数据库的一种







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一~

特殊对象,瑶户暂以在AutoCAD的图形窗口看劐并修浚它,新旖酌实谇沟包含在块表中。
(2)尺寸标注样式表

该表记录了图形数据蓐tp尺寸标注风格酌定义,它对墩朗AcDbDimStyleTable对象及类 操作主要用来设置、修改尺寸标淀风格。
(3)层表

该表记录了图形数据库所有的层的定义,它对应于AcDbLayerTable对象n
f4)线垄表

该表记录了图形数据席中线型的定义,它对应于AcDbLinetypeTable对氰,图形数据 痒串线墼酌定义、修改、添蕊、删豫均凌该类及其操谗溅数来宽或。 (5)应用程序注册袭

该表管理胬形数据瘠;l;已经档:掰了阳成厢程净名,所注掰朗应弼稳序名主臻丽子扩展
数据的管理。该袭与AcDbRegAppTable对象相对应,由AcDbRegAppTable类及其函数镣理 图形数据撵中扩展数据秘应用程穿名的波斯。
(6)文字样式表

该表管理当前圈形数据库中所用到的字体风格,它对应于AcDbTextStyleTable类。 (7)用户坐标系表

该表管理图形数据库中所用判的用户自定义嫩标系,它对应于AcDbUCSTable类。
(8)视口袭 在AutoCAD中,当系统变量TILEMO跣设置为1时,该表用乘管理用户所定义的视口, 在AutoCAD及DXF文件中相当予籀号表中的“VPORT”袭,它对应子AcDbViewportTable 类。 (9)规睡袭 该表崩来管理当前数据库中所定义的视图,宅对应于AcDbVie,Table类,在DXF文件 中,该表必“VIEW”段。

开发者不能创建或删除上述的任何一个符号表,但是可以添加、删除、修改一个符号表中
的记录。

词典提供了一种与符号表类似的机制,用于以名字为关键字来存取对象。无论何时AutoCAD 创建一个蓑鳇鞠形对,在数撼痒每总会生成~令已鑫名趣对象词典,渡鑫名对象遮獒映省魏雹 含两个词典条嗣:GROUP(组词典条目)和MLINE(多线风格词熊条目)。命名对象词艇可以鬻作 一个图形中嚣蜜髂对象结掏黪主要蟊象撂p系统孛翦嚣鎏形数箨、对象之勰瓣各种关系等)。开 发者可蛆刨建任意数量的辅助对象并将其添加到命名对象词舆中。
2、AutoCAD

R14审瑟超越象蚋特征

在AutoCAD R14殿其开发工具ObjectAP,X中,最大特点悬面向对象技术的广泛应用。由于 利用了露囱对象的技术,霹以烬接述嶷际特援秘变化关系静镭匏型设洼对象变藏AutoCAD灏形 数据库中的一级对象,AutoCAD的编辑命令能够直接对其操作,AutoCAD遥可基于它们的内在 显示特性予以糨应的蘑纂显示。蘧匀对象技术使虚弱模块姥姆逶誉嫡蛊线、臻弧、骚等尼糍元 素组含变成专业特定的设计模型,具有相应的设计行为特征,以便于智能化设计。这样,应用

.7.

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塞壁翌差堡!!璺墼壁塑蹩望兰塑———一——

软件所建立的就是其有工程属性的专业应用对象,而不仅仅怒由直线、圆弧组成韵潮形,并且 谈图形蹙一个整体,而不是分散的直线或圆弧。 Aut,oCAD图形数据庳是一个对象管理器,它管理羽是圜7嚣对象敷其满链,开发者可珏撒据 德耍添加和建立新的管理机制,并加入到这个体系中去。ObjectARX应用程序以c++为基本开 发语言,具有瑟囱对蒙编程方式垂鼋数撅虿封装性、哥继承往及多态毪等特煮,可疆充分零』羽面 向对象的软件设计的优点,设计出高质萤的软件。 在Aut。CAD蚕璐数据痒串,实臻了黠象褥泌清惑铸递。援羯对象翡e褥聚统燕鞋对象麓核 心,对象之间的通信是通过消息的发送和接收实现的。称消息发送的对象为通知对象,接收消

息的对象失晌艨对象。当系缝孛一个事{串发生时,逶知对象壤鑫魂将渡漕爨抟绘其缝对象.滇
息响应怒可以存储的,当图形文件再次调入系统中时,对象乏间的消息响应燕系仍然存在。 AutoCAD翻形数摇麾具套瓣象蚋可扩充性。基于嚣自对簸技术浆CAD嚣发平台豹最丈~个

优点就建其可扩充性。通过从珏有类派生山新类,既可以继承已有类的功能,又可以加入特有 的数据秘方法。利用嚣趣对象技术懿优点在予:从己蠢类派生豹类《以宣邑整理鸯穗匏数攥,
并负责对其存储和读墩,对于图形对象还簧定义自身如何显示。专业威用软件从已有的 ObjectARX类派生出具糍工程属性的专业对象,从面掬建整个模型。 AutoCAD翻形数据库还支持几何图形的数据表示,在其:歼发工具ObjectArx中提供了单独

的通用几何类麾,主要供各模块中的对承使用,米表示系统中的几何元素。
总之,AutoCAD图形数据库及其开发工具提供的面向对敷的特征,对于工程应用软件的开 发具有燕要的作用,利用垂向对象的方法和工具,可以窖易蛾设计出斑质羹的软件。

2,3.2

AutoCAD各种开发方法的比较和选用

AutoDesk公司是目前世界上比较成功的CAD领域的开发商,其开发的AutoCAD~直是CAD 舞场毂蔓流产熬。陡着AutoCAD豹嚣懿罄及,糍其上逡抒二次汗发的王其遴不断赉该公司接国。 日前主要的开发工具有AutoLISP,ADS,ADSRX,ObjectARX。ActiveX
Visual Automation,VBA,

LISP。这些二次开发工其熬演变魏圈2-3舞拳:

圈2-3

AutoCAD二次嚣发工其楚演变

t、AutoLISP是AutoDesk早在1986年推出的AutoCAD编程语富,它完全和AutoCAD环境 滚为~侮,是一_j盼解黪性语言,对于交互式的程序嚣发{}常褒剩,麓攀骞建。毽AutoLISP语 宙又有严重的不足,如执行效率低,程序保密性差,功能有限,许多常用的功能和筝段难以实 瑷,如:二进蛊《文件的读写,嶷时的数据库存取,裹级的用户接日,离强度粒数据处理等等。
2、ADS/ADSRX

ADS是随AutoCAD R11~起推出的c语言开发系统,它完全克服了上述

AutoLISP语言的缺点,ADS把孙部可执行程序和AutoLISP谗言连接起来,熄它作为AutoLtSP 语言鳃辫帮嚣数来魏幸亍,由于ADS应麓程穿怒≯}都爵挠行酌斑用程序,所跬事实上窀几乎可以

-8.

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完成任何事情。但用ADS开发的程序只能在实模式下运行。ADSRX是随AutoCAD R13一起推出 的c/c++开发系统,它与ADS最大的不同是采用ADSRX开发的程序支持保护模式,没有内存大 小的限制,其它方面与ADS没有本质的区别。 3、ObjectARX SDK是面向对象的开发系统,它的主要特点有:
(I)它提供了一系列的面向对象的c十+类库,凭借类库中提供的工具,用户可以直接访问 Au!oCAD的图形数据结构和图形系统,_ri】户还可以定义自己的内部命令。它以VC++4.2(或以上

版本)作为开发环境,采用面向对象的编程模式,具有数据可封装性、可继承性、多态性等特 点,用其开发的工程CAD软件模块性好,独立性强,连接简单,使用方便,内部功能易于高效 实现,代码具有可重用性,执行速度快,保密性好,且支持MFC基本类库,能简洁高效地实现
许多复杂的功能。 (2)事务管理,

就是将各个动作组合在一起,看作一个操作单元.一个操作单元内部还可 以有其他操作单元,即操作单元可以嵌套.事务管理的好处不仅在于对动作的易于管理,也可 以简化undo/redo存储的有关信息。 (3)消息响应, ,玎来实现对琢问的滟息传递。而向对铱的CAB系统是以对象为核心,对

象之间的通信是通过消息的发送和接收实现的。当系统中一个事件发生时,通知对象就自动将 该消息传给其他对象。消息响应是可以存储的,当图形文件再次调入系统中时,对象之间的消 息响应关系仍然存在。 (4)非图形数据的存储,对于一个工程,不仅有具有图形表示的专业对象,而且还有大量 的工程数据(非图形数据)。AutoCAD专门有一个字典用于存储非图形数据,字典就是一个将 一个字符串与一个对象相对应的映射,该字符串称为关键字。一个字典中的关键字必须唯一, 字典中的对象可以是任意类型的非图形对象,由于字典本身也是一个非图形对象,所以字典中 可以再包含字典,从而形成嵌套。 (5)对象的可扩充性,基于面向对象技术的CAD开发平台的最大一个优点就是其可扩充性。 通过从已有类派生出新类,既可以继承已有类的功能,又可以加入特有的数据和方法。利用面 向对象技术的优点在于:从已有的类派生的类自己管理自己的数据,并负责对其存储和读取, 对于图形对象还要定义自身如何显示。专业应用软件从已有的ObjectARX类派生出具有工程属 性的专业对象,从而构建整个模型。 (6)通用几何库,为了支持几何图形的数据表示,提供了单独的通用几何类库。通用几何 类提供了简单线性代数类以及二维、三维几何元素类。这些类提供了几何体的通用表示方法, 是纯数学类,主要供各模块中的对象使用,用于表示系统中的几何元素。 因此ObjectARX是对AutoCAD进行二次开发的强有力的工具,在电器开关柜CAD软件的开 发中选用ObjeotARX 2.0作为主要的,f发工具。 4、Visual LISP是一个可视化的LISP语言开发环境,它是AutoLISP语言的扩展和延伸。 它基于ObjectARX技术,提供了一系列性能优越的面向对象的开发工具。Visual LISP主体模 块是一个ObjectARX应用程序,它可以把LISP源代码编译成ObjentARX程序,编译后程序的 运行效率比解释型的AutoLISP程序快3“10倍。
5、Visual Basic和ActiVe X Automation

ActiveX是建立在COM对象模型之上的一个标准通讯协议,它允许对象之间通过一定的接 口相互通讯。COM为ActiveX组件提供了一个实现二进制式的标准,并为软件组件(包括应用 程序、控件、服务等)定义和实现了一套方法,这些服务可以被服务器使用以实现所需的接口。 在AutoCAD R14中提供了一个ActiveX Automation编程接口,可广泛使用Visual Basic, Visual c++等开发工具。AutoCAD R14中提供的ActiveX Automation对象大致可分为四类: (1)顶层是AutoCAD.Application对象,它除了具有对象的方法和属性外,还包括两个 重要的对象,Preference(参数对象)和Document(文档对象)。Preference对象是与AutoCAD 系统中参数设置相对应的对象,Document对象则是包括图形文件的所有对象集合。 (2)图形对象,BLocks Collection等属于图形对象,它是用户使用频繁的对象,是实现 参数化、变量化及三维实体造型等功能的主要方式。

.9.

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电器开关柜CAD软件的原理与结构

(3)输出对象,它用于控制图形文件的输出格式。

(4)实用对象,它提供AutoCAD中常用的数据转换、辅助计算等功能。 Visual Basics是融入了面向对象技术的先进的开发工具,它支持多线程和ActiveX技术, 简单易学,使用方便。在AutoCAD R14.01中,VBA成为软件的标准安装组件.利用VBA和ActiveX Automation可以非常方便地对AutoCAD进行=次开发。但它的运行速度不如ARX程序,功能
有限。

总上所述,虽然Object ARX比较复杂,不是很容易学习,但它强大的功能和较高的编程

和运行效率,使Object ARX成为首选的开发工具。 2.3.3

ODBC和DAO在电器开关柜CAD软件中应用

在电器开关柜CAD软件中,对于管理信息,大量的非图形信息等采用外部数据库的方式存 储和管理,在该软件中,采用ODBC和DAO技术来实现对数据库的操作。 1、oDBC的特点及应用 ODBC(开放数据库连接)是Microsoft公司开发的一个Windows
Architecture(WOSA 的广泛支持。自Microsoft
Visual Opne Services

Windows开放服务结构)的数据库访问部件,并且得到了广大数据库公司 c++1.5版以后就包含了c++Windows数据库应用的所有组
Query

件,其中最重要的组件当数ODBC。 Microsoft的ODBC不但定义了SOL(Struct Language)的语法规则,并且定义了C
Execl

语言和数据库之间的程序接口,经过编译单个C或c++程序,就有可以对任何带ODBC驱动程 序的DBMS进行访问。ODBC的软件开发包中包含了针对DBF、Access MDB文件、Microsoft
ODBC驱动程序。

XLS文件、FoxPro文件、ACSII文本文件的驱动程序,并有很多公司提供了自己数据库产品的

图2-40DBC分层体系结构 ODBC具有一分层的体系结构,图2—4描述了具备ODBC功能的应用程序与ODBC结构部件
之间的关系。
ODBC Drive

Manager(ODBC驱动程序管理器)负责装载和卸载驱动程序、执行状态检查、

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电器开关柜CAD软件的原理与结构

管理应用程序和数据源之间的多个连接等。 驱动程序处理ODBC调用和SQL语句,对数据源进行操作,并将操作结果返回给ODBC驱动
程序管理器。 应用程序只与ODBC
Drive

Manager进行交互,而Driver Manager(ODBC,DLL)将应用程序

的调用传送到相应ODBC驱动程序,并负责向应用程序返回操作结果。 这样,在应用程序中,通过ODBC与数据库建立连接,而不用关心数据库的具体类型,物 理位置(在本地机或网络中其它的电脑上)等,有利于简化程序的编制,增强软件的可移植性, 通用性等。在电器开关柜CAD软件的设计中,对于那些需要与同一个项目组中其它设计人员频 繁交互的非图形数据、有关管理信息的数据等采用通过ODBC进行操作。
2、DA0类的应用
DAO(Data Access Objects)类是MFC类库中提供的不同于ODBC的数据库管理编程工具。

虽然DAO类和MFC类库中的ODBC类非常类似,但DAO的功能远远超过了ODBC。 MFC类库中有五个DAO数据库类,它们是:
CDaoWorkspace: CDaoDatabase: cDaoRecordset; CDaoTableDef:

用于管理单个用户的数据库会话的接口, 用于与数据库的接口, 用于一组记录集合的接口, 处理基本表或附属表的定义的接口, 查询数据库的接口。

CDaoQueryDef:

DhO支持与四种类型的数据库的连接: (1)打开一个ACCESS数据库(MDB文件); (2)直接打开一个ODBC数据源: (3)通过Jet引擎打开一个ISAM(被索引的顺序访问方法)类型的数据源(DBASE、FoxPro、 Paradox、Btrieve、Excel或者文本文件);
(4)把外部表附属到ACCESS数据库。

在DAO的每一个类中,都提供了丰富的操作方法,可以完成对数据库的复杂操作。

在电器开关柜CAD软件的设计中,对于那些只需要在本地机上进行的数据库操作如中间结 果的记录、临时表的操作、只与本地操作有关的数据等都通过DAO来进行操作和存取。

2.4电器开关柜CAD软件体系结构 2.4.1电器开关柜CAD软件的体系结构
在电器开关柜CAD软件模型设计中需要考虑以下几个问题: 1、电器开关柜CAD软件与开关柜生产厂家的生产模式的相适应问题 电器开关柜生产厂家一般采用根据订单进行生产的模式,因此在电器开关柜CAD软件中, 以订单的具体形式即合同的信息作为组织设计的纽带,将不同阶段的设计内容有机组合起来, 以利于设计的有序进行和生产的组织管理。将每个合同中包括的所有工作看作一个是项目,在
电器开关柜CAD软件中引入项目管理,通过项目管理来处理合同中包括的所有工作。

2、电器开关柜CAD软件与多人、多专业的协作设计模式的的相适应问题

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电器开关柜CAD软件的原理与结构

在电器开关柜的设计中,涉及到一、二次电路设计、弱电系统设计、柜体机械设计、开关 柜热设计、电磁兼容设计、标准化处理等很多专业和工作,往往需要几个设计人员互相配合、
互相协作才能很好地完成一个工程项目的设计。考虑到这种情况,电器开关柜CAD软件中,参

照有关并行工程、协同设计的知识,引入项目组管理,综合考虑一个工程项目中的人员配置、 权限设置、不同专业之间的协作关系制定、设计进度和设计版本演化的管理、设计人员之间的 信息传递、冲突处理等,在项目组一级处理各个设计人员之间的协作关系。同时考虑支持分布 式设计工作模式,将全局设计数据库和本地设计数据库相结合,这样即有利于各个设计者之间 传递信息,又可以减少数据通讯流量,提高系统对设计者的响应速度。 3、电器开关柜CAD软件中有关信息的数据完备性和一致性问题 在电器开关柜的设计中,不同的专业、不同的设计阶段需要不同的信息。为了保证这些数 据之间的一致性,在电器开关柜CAD软件中,对一个工程项目中的每个开关柜生成一个统一的

核心数据模型,存储有关该开关柜的所有信息,将核心数据模型进行封装,各个功能模块均通
过从模型中提取数据实现各自功能,封装性也使模型易于维护自身的完整性和一致性,从而保 证整个开关柜模型数据的安全,并提供各种接口服务,实现核心数据模型与各子模块的相对独 立性。面向对象技术为这一设想提供了可能,利用面向对象的封装性建立独立的核心数据模型, 在此基础上,提供各种通用接口服务,子模块能通过接口访问开关柜核心数据,且有一定的级 别和权限。这样,当核心数据模型改变,只要接口不变,其它子模块就可以不做改动。 4、电器开关拒CAD软件的可扩展性、可维护性问题 在电器开关柜CAD软件的设计中,采用面向对象的分析和设计方法,对该软件进行模块划 分,规定各个模块之间的接口界面,减少各个模块之间的耦合和互相影响,以利于软件的扩展
和维护。

基于以上考虑,设计了电器开关柜CAD软件总体框架模型,见图2-5所示。在此模型的基 础上,进行了相关问题的研究、有关模块的设计等工作。 由图2-5可以看出,电器开关柜CAD软件是一个比较复杂的系统,在该CAD软件中,既包 括常规的CAD软件设计,如柜体结构和电器部分的设计等;也包括对大量信息的管理工具的设 计,如元件库的管理,标准电路图库的管理;还包括一些比较新的内容如与协同设计有关的内

容镣,因此电器开关柜CAD软仆的设计足一个系统工程,需要进行认真的调研、详细的分析、
周密的计划和采用工程化的软件设计/开发方法,才能逐步设计和完善该CAD软件。

查塑盔兰堡主堂垡堕茎

照楚堑差焦!嫂墼熊塑垦受皇堕塑

一————

翻2-5电器开美柜CAD软件体系结构

2,4。2电器开关柜CAD软件的功能模块划分
壤据逛器努关蓰CAD软锌魏络穗糕絮,哥{;l蒋该CAD软谇翔箭为如图2-6所示的功能模块。 在圈2-6所示的三大模块巾,协同设计管理模块是电器嚣关艇设计鲍难点,毽该模块功戆的实
现穰度宣接关系刘设计人员在应用电器开关柜CAD软件进行设计时能否商效、流畅地相互配合 地工作,美系到没计小缎能秀有簸避捺溺设淤‘。嚣为搽秘设津管理涉及多报多新静理论和知识, 所以在本论文中不傲讨论,这里仅仅将作为电器开关柜CAD软件撼架中的一瓤分,赣做以后进 一多发展完善a在本论文中,电器设计模块是讨论的重点。鳓为协同设计管理模块尚未实现, 故餐犍含熙管理功能雎独列出,以金固l睾为电气魏挺体设计管理豹基础,并没毒幸了摇应的台弱 管理模块。 在本论文串,电器开关枢CAD软件电气部分燕设计的重点,在电器开关桓CAD软件的设计

中,主要做了与电气部分有关的分橱秘设计工作。在电器开美框的媾工设诗王缛中,电气颦分 的设计是藏重要的组成部分,这蟪设计工作主要包括一、二次电路的设计,电器元件的接线处 理,元馋痒管理,标准电路圈痒镑理,电器设诗豹警理,设计结莱静输出等内容。

.13.

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电器开关柜CAD软件的原理与结塑

挺住遨让搓基
图Z-6电器开关柜CAD软件的功能模块划分

2.5小结
本章分析了电器开关柜设计工作的主要内容、设计的流程和设计工作的特点,分析了进行 电器开关柜设计所需的工具和技术手段,为设计电器开关柜CAD软件提供了依据。然后讨论了 进行电器开关柜CAD软件设计所需要的技术手段和开发工具,并在对电器开关柜设计工作分析 的基础上分析、设计了电器开关柜CAD软件的体系结构框架,划分了该软件的功能模块,为进 一步详细设计打下基础。

.14.

第三章电器开关柜CAD软件的合同管理模块
3.1

合同管理在电器开关柜CAD软件的作用
电器开关柜的生产一般是根据用户的要求,签定订单合同,然后根据订单合同来组织设计

和生产的。因此,订单合同是电器开关柜生产厂家用来组织设计和生产的重要文件,在~定程 度上可以说电器开关柜生产厂家的生产活动是围绕订单合同来进行的。根据电器开关柜生产企 业的这种特点,在电器开关柜CAD软件的设计中,设计了台同管理模块,用来管理合同信息, 为电器开关柜CAD软件其它模块提供必要的基础管理数据。从长远的发展来看,CAD软件支持 协同设计应是发展方向之一,因为时间的限制,在电器开关柜CAD软件的设计中没有设计协同

设计管理模块,而足根据合同信息来组织各个阶段的设计工作和设计文件。 在电器开关柜CAD软件中,合同管理模块的作用可以概括为三个方面:一是对不同殴计阶
段的设计文件进行管理;二是提供生产管理所需要的信息;三是为电器开关柜CAD软件中文件 的组织管理提供依据。 在电器开关桓CAD软件中,合同管理信息由数据库文件contract.mdb来记录,在该数据 库中记录了每一个合同的信息例如合同编号、合同批号、合同甲方以及该合同中包含的每一类 开关柜的型号和数量,并且保存了该合同项目在设计时的工作目录,在设计中对同一合同下不 同型号开关柜的设计文件的管理都以该目录为管理的依据,设计文件的具体组织管理方法如图
3-1所示。

由图3—1可以明确地看出,在电器开关柜CAD软件中,以合同编号为管理设计信息的依据,
不同的合同对应于不同的工程,每一个工程有一个工作目录,在此工作目录下根据开关柜型号

的不同又分为各个子目录,而在该子目录中再根据设计内容的不同,分为一、=次电路图目录、 接线/布线设计目录等,分别保存不同的设计结果。采用这种分层管理的方式,可以从合同信 息出发,将所有的设计工作有序地管理起来,对于提高设计效率和管理的方便性、直观性是很 有益处的。 合同信息数据库由contract和.,odel掰个表组成,contract表用来记录合同的具体信息, model表用来记录合同cI一包含的俺一类,I:关柜的信息.这些表的记录格式如下
(1)表3-1 contract表
Conno hatch char

OWner

字段名 字段类型
字段长度

Workpath

remark

Char
10

char
60

Char
256

char
200

字段含义

合同编


合同批


合同甲 方

该工程的设计文件
所在的总目录

备注信息

(2)表3-2 aodel表 字段名 字段类型
Conno cubtype

Cubntuaber Int

Char
10

char
50

字段长度 字段含义

合同编号

开关柜的型号

开关柜型的数量

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电器开关柜cAD软件的合同簧堡焦然

图3.1合同信息与文件组织管理的关系

3。2合同管理模块的设计
在电器开关柜cAD软件中,通过MFc的DAo类对合同信息数据库进行管理和操作.合同 管理模块主要功能包括合同信息的输入和合同信息修改模块两部分。合同信息修改模块的功能 包括合同的查询、修改等操作,用于合同信息的管理。 在电器开关柜cAD软件中,对合同信息的所有操作都通过对话框进行,操作简单,其它 模块需要合同信息时,直接读取合同信息数据库中的信息。这样,利用舍同信息数据库将各个 设计模块有机地结合成一个整体,达到通过合同来管理设计文件和设计信息的目的。

总之,合同信息是联系各个设计模块的桥梁,通过合同信息可以对一个工程项目的施工 设计活动进行跟踪和管理。

.16.

塞壹奎堂堡主兰壁坠茎

笪量壁:垂生壁竺堡塑垫

一————

第四章符号库、元件库管理模块
4.1

符号库、元件库的设计思想
任何一个一次电路图、二次电路图或接线图,都是由若干具有一定含义的电气符号,按照

一定的规律由导线相连而成。元件是组成电路的基本要素,元件图和元件符号图是电路图中的 主要内容,它们用于代表示不同类型、不同功能的元件,对表达电路图的功能有着不可替代的 作用。因此,在电器开关柜CAD软件的设计中,妥善处理好元件库、符号库的设计与管理是非 常重要的,在电器开关柜CAD软件中首先需要解决的就是元器件库的建立和维护问题。

电气系统中常用的设备【元件)可分为一次设备和二次设备。常用的一次设备有电源设备、
开关电器、连接线、供测量和继电保护用的电压互感器、电流互感器和限流用电抗器、保护用 热继电器热元件、避雷器等:常用的二次设备有各类互感器、继电器、控制开关、各类电工仪 表、信号设备等。还有很多特殊的设备,很难完全包括进来。 如上所述,各种设备种类繁多,型号不一。即使同类设备,不同厂家的产品也没有统一的 型号和结构。因此,建立一个完整的元件库几乎是不可能的。况且不同的电器开关柜生产厂家, 在它们在施工生产中所用到的元器件往往有一定供货渠道和选择范围,没有必要建立一个包括 众多元器件生产厂家产品的元件库。因此,在电器开关柜cAD软件的设计中,提供了一个开放 的元件库和完整的对元件库添加、修改、删除、维护等管理方法,使用户可以很方便地建立具 有个性化的元件库,极大地提高了元件库的适应性和针对性。 另一方面,虽然各种元器件千差万别,但元器件图都是由有限种类的电气符号构成的,并 且在国家标准的有关部分对各类电气符号的画法、符号含义等都有明确的规定。因此,在设计

元件库和符号库时,采用模块化、参数化的设计方法,将元件库和电气符号库分开设计和管理,
一个元件图可以由若干个电气符号组成,而~个电气符号可被不同的元件所用。这样可以显著 减少建立元件库的工作量。

4.2电气符号库的管理

4.2.1电气符号库的信息模型
电气符号是组成电器元件的主要部分,在电路图中,一个元件也往往以该元件所包含的 电气符号的形式存在,因此电气符号是电气设计工作者在绘制电路图时最常接触的内容。 任何一个电气符号的数据包括电气数据和图形数据两部分。电气数据包括电气符号的类 型、电压、电流等;图形数据包括该符号的形状、引脚数量、引脚位置等,僵在对于电气符号 而言,它是构成电器元件的最基本要素,其最重要的信息是它的图形形状,在相关的国家标准 中,对不同类型的电气符号的画法、电气符号的含义、电气符号的用途都有明确的规定。参照 相应的规范和建立元件库的要求,在电气符号的设计中,采用面向对象的方法,并基于ObjectARX 所提供的实体类AcDbEntity,设计了如图4-I的所示的信息模型。 从电气符号的信息模型可以看出,该信息模型中包含了电气数据和图形数据,由于电器 元件符号是从实体类AcDbEntity派生而来,它继承了AcDbEntity类的属性和方法,主要用于 管理电气符号的图形信息的存储、绘制和修改等,用附加数据词典来存储电气符号的非图形数

.17.

查塑查堂堡主兰堡笙茎

笪兰壁:歪堡壁竺堡塞垫——
/,d∞s
cEle岛Ⅷbol:
AcDbEutitv

据,这样可以保证电气符号的图形和非图形信息的紧密结合a

c1∞s、-

属性: l、元件符号的类别

2、元件符号中引脚坐标列表 3、元件符号的工作电压 4、元件符号的工作电流 5、元件符号的安装基准点 6、元件符号的绘图参数袭
动作:

l、绘制符号 2、修改符号 3、获取元件符号属性 4、修改元件符号属性 5、标注元件符号 6、添加元件属性 .7、删除元件属性







图4-1元件符号的信息模型 由于采用了面向对象的设计方法,在电气符号的对象中的封装了它图形信息、非图形信息, 可以保证这些信息不被其它的对象修改,只能被起私有函数所修改,以保证电气符号数据的完 整性,这对包含很多电气符号的元件是非常重要的。

4.2.2电气符号库的实现
电器开关柜CAD软件中,电气符号库作为一个重要的系统数据库,是进行电器元件设计的 基础,也是用户自定义电器元件时经常操作的数据库,在电气设计中居于基础地位。 电气符号库在电器开关柜CAD软件中采用关系数据库进行设计,在电气符号库中用一系列 表来记录每一个电气符号的有关信息,并通过MFC类库中的DAO类对电气符号库进行操作和管 理。在目前的软件设计中,用数据库文件symb01.mdb来记录相关的内容。在该符号库中包含 symtype、firsym和secdsym、usersym四张袭,用symtype表记录元件库中包含的元件类型, firsym、secdsym表分别记录一次、二次电气符号的信息,usarsym表记录用户自定义的电气 符号类的信息。 (1)表4-I,symtype表,记录元件库包含的电气符号类型、类型名称等信息。 字段名 字段类型
长度
Type Int Typename Char 50 Remark

Char
200

字段含义

符号类别

符号名称

备注

在symtype表中,type字段表示元件库中包含的元件类别,type=l表示是一次设备符号,

.18.

东南大学鞣±学使论文

符号痒、元辞痒鹜瑷模块

type=2表示是二次设备符号,type=3袭示是麓声鸯定义钓特辣符号;remark字段主要是 为了方便用户的操作而设鼍的,它保存对元件类的说明信息。 (2)表4-2,簿号信慧记录表。 I字段名 l字段类型
Symtype Symname Content Long

Explain Char
200

Char 50

Char
50

Binary

I长度
字段食义

<1.2GB

符号类型

簿号名髂

耱号僖惑记录

对祷号骞关谨骥

firsym表记录一次设备符号的有关信息,表secdsym记录=次设备符号的有关信息, usersym表记聚用户蠢定义的特殊德号麴毒芙售息,这些表统称为魄气餐号信怠记录表,宅粕 具有相嗣的表结构,格式均同袭4—2。 在这些电气信息记录表中,content字段甩来保存电气符号的鞠形帮鼹性痿慧,采用妖二

避制数据字段,最多可以保存1.2GB的二进制数据,可以将一个电气符号对应的包含电气信息 的图形文件保存于其中,这样可以保证电气图形文传与数据摩中相戏记录蛉一致性。 在该软件中,一个电气符号韵所肖信息究全保存在数据库表中,这样飒然可撒容易地保证
电气掰母信息的一致性,但程姆号痒的管理时,如果要对电气图形进行处理,增女Ⅱ了对德母图 形文件的检入\检出撵作过程,使操作效率有所降低,这是此种方法的不足之一。 在电器开关柜CAD软件中,为了达到建立开放式符号库的目的,在该软件中提供了一襄完 整的建痒方法,包括绘制元件符号、修改元件符号、对符弩痒迸辛于管理工其等,使用户可以方 便地绘伟4和添加各种电气符号,为绘制元件圈、建立元件库奠定基础。元件符号库管理模块的 软律终构觅图4-2所豕。

图4-2符号库管理模块的结构 其中酾元件符号绘涮模块可应餍AutoCAD的有关命令绘制任{可复杂形状的电气符号,绘制 时不需考虑该符号的任何电气信息;嶷符号保存命令中完成符号的非图形属性的输入和设定、

符号文件静入库保存、生成符号记豢等操作;在符弩库管理模块中主要完成符号霹的查询、浏
览、符号文件的打开修改等操作:而对符号的修改采用AutoCAD的命令进彳予操作,但不必象对 耪建立静电气符号那檬荐输入菲整形的耩毪。

4.3元件库的结构和实现方法 4.3.1元件信息模型
元件是组成电路的必不可少的基本元素,在实际应用中,各种不同类型、不同性能、众多 生产厂家的电器元件在不同的场合得到广泛的应用,在电器元件管理模块的设计中,充分考虑 了这种实际情况,决定采用开放式的元件库,并提供完整的建立元件库的工具,使用户可以完 全根据需要绘制元件,建立自己的元件库。 在开关柜设计的不同阶段,需要元件中的不同信息。在电路设计阶段,元件在电路图中一 般以其包含的电气符号的形式出现,不同的元件具有不同的功能,这些电气符号在电路图中不

同的组合方式决定了电路的不同功能,在此阶段需要的是元件的功能信息,电气图形信息等;
在柜体设计阶段,进行元件的布局时需要的是元件的结构尺寸、安装方法、安装尺寸等信息; 而在接线处理和布线路径优化是,需要元件的接线端子的位置信息等;在进行预算报价时需要 元件的价格等方面的信息等等。可见在一个电器元件中,除了电气信息外,还包含着大量的图 形信息,这些信息都是不同的设计阶段所必不可少的,在建立电器元件的信息模型时,综合考 虑这些要求,建立了如图4-3所示的信息模型。

/,cl∞s
属性:

cElement:class



AcDbEntitv

l、元件的类别 2、元件中电气符号列表 3、元件的线圈工作电压
4、元件的线圈工作电流

5、元件的触点工作电压 6、元件的触点工作电流 7、元件的安装方式 8、元件的安装尺寸 9、元件的包络尺寸.

10、元件的安装基准点 ll、元件中每个接线端予的 相对坐表标
动作;

l、添加一个元件符号 2、删除一个元件符号 3、获取元件属性 4、修改元件属性
5、标注元件

6、添加元件属性 \7、删除元件属性 图4-3电器元件的信息模型



在该元件信息模型中,采用面向对象的设计技术,从ObjectARX的实体类hcObEntity派

查塑查兰堡主兰焦笙塞

笪昱壁:垂壁堕竺堡塾垫——

生出元件类CElement,在该类中封装了元件的各种属性,并由其基类负责完成元件圈的绘制。 一个元件以元件图形文件的方式被创建和编辑,但最终在元件库中以Long Binary字段的形式
存储于数据库中。对于价格、生产厂家、型号等这些经常变化的信息,不保存在电器元件的信 息模型中,而是直接存储在元件库的相应记录中,这样主要是为了提高经常性操作的效率,同

时降低电器元件信息模型的复杂性和对其操作的难度。

4.3.2元件库结构
与电气符号库类似,在电器开关柜CAD软件中同样采用关系数据库对电器元件库进行管 理,用一系列表来记录每一个电器元件的有关信息,并在软件中通过MFC类库中的DAO类对电 器元件库进行操纵和管理。在电器开关柜CAD软件中,用一个系统库文件component.mdb存储 所有的元件,在该数据库中包括eletype、e]econtent两个表,这些表分别存储元件的相应内 容。在eletype表中存储元件的类型信息,主要是为了对元件进行分类,加快查询元件的速度;

elecontent表中存储与元件有关的管理信息。每个表的记录格式如下:
字段名 字段类型
字段长度
Eletype Char 50 Remark Char 200

字段含义
属于某一类别。

元件类别

备注

eletype字段存储元件的类别名称,对元件按功能的不同进行类别划分,每~个元件都应
2、表4-4,elecontvnt表。 字段名
eletype E1enalme
Elemodel Content
prlc


producer

explain

字段类型 字段长度 字段含义

char

Char

Char

Long Binary

Floa


char

char

50

50

50

<1.2GB

50

200

元件类


元件名称

元件型号

文件信
息记录

价格

生产厂家

对符号有
关说明

在e]econtent表中,元件的电气属性、结构尺寸属性等包含在元件的图形文件中,保存 于content字段中。eletype字段记录元件的类别,elemodel字段记录元件的电器型号,这些 信息主要是元件的管理信息,在报价,绘制元件表时是常用的数据.

4.3.3元件库管理模块的功能模块
一方面,考虑到元件的种类繁多,各种型号、不同厂家的电器产品在不断的改进变化之中, 因此不可能在电器开关柜CAD软件中建立一个包含各种类型、各个厂家电器元件的元件库:另 一方面,一个开关柜生产厂家在生产过程中,往往有相对固定的电器元件供应商,用到的元件 类型是也有限的,没有必要建立一个包罗万象的元件库。考虑到上述情况,在电器开关柜CAD 软件中,提供了元件的绘制和元件库的管理工具,用户可以根据自己的需要方便地建立具有特 色的元件库。元件管理模块的功能模块如图4-4所示。

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符号库、元件库管理模块

图4-4元件管理的功能模块 在电器开关柜CAD软件中,向元件库中添加一个元件流程是:首先、建立该元件所需要的 所有电气符号,这是组成一个元件的基础,如果电气符号库中包含所需要的电气符号,则不需 要重新绘制该电气符号;第二、从电气符号库中将该元件中包含的电气符号选出,并按照电器 元件的画法规范,将这些电气符号组合成元件,同时可以对元件中的电气符号做一定的编辑修 改,也可以绘制一些辅助的图形元素来完善元件图的外形;第三、设置元件的电气属性、尺寸、 接线端子属性等元件信息,将该元件保存入元件库就完成了一个元件的建库工作。 对元件库中已有的元件,在元件库管理功能中进行管理。这些管理功能包括元件的删除、 元件管理属性的修改、对元件圈的修改和对元件结构、电气属性的修改编辑等功能。

4.4小结
本章主要叙述了电气符号库、元件库的设计思想,建立了电气符号、电器元件的信息模型, 并设计了元件库、符号库的结构,给出了在电器开关柜CAD软件中对电气符号、元件库的建库、 编辑、管理的方法,实现了开放式元件库的设计思想,为电器开关柜的设计打下了基础。

.22.

查堕查堂堡主堂堡堡塞

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第五章电路原理图的处理模块

在电器开关柜CAD软件中,电路原理图的中信息是其它模块如元件的布局、接线处理、布 线处理、生成材料表等模块的主要数据来源,电路原理图的设计是进行电器开关柜施工设计的 基础性工作,具有重要的作用。电路原理图的处理模块中,需要解决好以下几个关键问题:
1、电路原理图信息模型的建立问题,

2、电路原理图的拓扑结构问题, 3、电路原理图的数据结构和基本操作算法的实现问题。 只有很好地解决上述三个关键问题,才能在电器开关柜CAD软件中建立信息完备的电路原 理图,才能建立一套方便、快捷、高效、可靠地输入和修改电路原理图的方法。在电路原理图 处理模块的设计中,主要就是围绕上述三个问题进行的。

5.1电路原理图的信息模型
电路原理图的处理模块中.关键是建立电路原理图的信息模型,只有建立了适当的信息模 型,才能高效、方便、可靠地对电路图进行各种操作。在电器开关柜CAD软件的设计中,对电 路原理图信息模型的设计中主要考虑以下几个问题: 1、电路图的本质 任何一个电路原理图,最本质的内容是表示一种连接关系~元件与元件之间、元件与导线 之间、导线与导线之间的连接关系。电路图的信息模型应清楚准确地表达电路图的这种本质内 容一连接关系。同时,在电路图中还要对元件进行明确的定义和编码,这样一个电路图就有了 明确的含义;不同的元件按一定的顺序连接起来,从而完成某些确定的功能。 2、利用面向对象技术将电路原理图模型数据与其它各个功能模块隔离 为了保证电路原理图模型数据的完整性,利用面向对象技术,将电路模型数据进行封装, 建立独立于CAD软件中各个功能模块的电路图信息模型,各个功能模块均通过从模型中提取数 据实现各自功能,封装性也使模型被修改后易于维护自身的完整性和一致性,从而保证整个电 路模型数据的安全。 3、保证电路图巾信息的完锛性 电器开关柜设计过程中,电路图的设计是其它设计的基础,电路图中包含的信息是其它 设计模块进行设计的主要数据来源.电路图中涉及的信息面非常广泛,在设计初期需要大量的 工程数据,如电器元件的类型、功能、在电路图中的名称,各种电气参数、尺寸、安装方法、 安装尺寸,电路图的类型、功能、比例、字型、线形,该电路图所属的合同号、开关柜号、回 路号以及元件之间的连接关系等;在元件布局操作中,需要元件的兰维尺寸、结构信息、安装 尺寸、安装方式、安装基准点;开关柜布线时需要元件上每一个接线端子的位置信息、元件端 子之间的连接关系等等。对于上述的各种数据可归纳分类为电路图的元器件数据(电气数据、 结构数据)、管理数据等,采用面向对象的方法漫计电路图的信息模型,将这些数据进行记录 存储,作为电路图信息模型的私有属性得到保护。 在进行电器开关柜设计时,各个子模块(合同管理、接线处理、电缆表/端子接线表绘制、 元件表绘制、元件布局、柜体设计、施工图绘制)需要频繁与电路数据模型进行通讯,这就需 要建立一个精简的核心数据模型,并为各子模块提供各种接口服务,实现核心数据模型与各子

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电路原理图的处理模块

模块的相对独立性。面向对象技术为这一设想提供了可能,利用面向对象的封装性建立独立的 核心数据模型,在此基础上,提供各种通用接口服务,子模块能通过接13访问核心数据,且有 一定的级别和权限。这样,当核心数据模型改变,只要接13不变,其它子模块就可以不做改动。 电路图的信息模烈见图5-1。
class CCireuit:class AcDbObjeet

属性:

l、电路拓扑圉对象的ID表 2、电路图数据词典对象ID表
动作:

l、建立新电路图 2、打开旧电路图 3、保存电路图 4、添加元件 5、删除元件 6、移动元件 7、旋转元件 8、比例放大元件 9、查看元件属性 lO、统计电路图中的元件 ll、添加导线 12、删除导线 13、添加节点 14、删除节点 16、标注元件 17、生成元件表 18、生成接线关系 19、生成元件布局
l,m

Class

CTopology:class

class

CCirlnfo:class

AoDbDictionary

属性: 1、图的顶点链表 2、图的元件ID列表 3、电路拓扑图的编号
1、增加一个节点 2、删除一个节点 3、增加一条支路

属性:

l、电路所属合同编号 2、电路所属合同批号 3、电路所属合同甲方 4、电路所属项目组 5、电路的设计人
5、电路所属开关柜号

4、删除一条支路 5、查找一个节点 6、查找一条支路 7、遍历图 8、查找电路中的连通集

6、电路所属回路柜号 7、图纸大小8、绘图比例 9、图纸编号lO、图纸名称 1l、电路图文件名称
动作:

l、读取工程数据 2、修改工程数据

图5-1电路图的信息模型 由图5-1所示的电路图信息模型可以看出,它是以0bjectARX的类为基础构建的,对只具

.24.

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一.一

有工程属性而没有图形表示的专业对象都从AcDbObject或AcDbDictionary派生,存储在

AutoCAD的命名对象词典中,并且电路的核心数据自成一个树结构;具有图形表示的对象从 AcDbEntity派生,使其既有图形又有工程属性,对象之间的相互关系通过ObjectId建立。 ObjeetId是一个对象的标识,在一个AutoCAD进程中ObjectId是唯一的。在核心数据模型之 外建立通用接口,通过通用接口,合同管理、接线处理、电缆表/端子接线表绘制、元件表绘 制、元件布局、柜体设计、施工图绘制等模块可与核心数据模型通讯。 因为AutoCAD图形数据库是一个对象管理器,它管理的是图形对象及其属性,开发者可以 根据需要添加和建立新的管理机制,并加入到这个体系中去。在电器开关柜CAD软件中,电路 图类CCircuit作为一个从ObjectARX的基础类hcDbObject类的派生类,也可作为AutoChD图 形数据库的一个对象被对象管理器管理。在电器开关柜CAD软件中,电路图类CCircuit的对 象保存于AutoCAD图形数据库的容器对象一块表中,从而与AutoCAD的图形数据库真正地融为 一个整体。

5.2电路图的拓扑结构
由图5-1可知,电路的信息模型的核心是由网络拓扑图表示的电路图。因此,建立电路图 的信息模型的关键是如何由网络拓扑图表示电路图,并解决对网络拓扑图的操作问题。 网络拓扑图由节点和边组成,采用网络拓扑理论处理电路问题是非常有效的工具,用网络 拓扑图方法可以准确地表示任何复杂的电路图。从网络拓扑图来讲,图是有节点和支路组成, 一个图唯一地指定了支路和节点之间的关系。 以一控制电路为例,来说明电路的拓扑结构。电路图见图5—2,其对应的拓扑图见图5—3。
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.KM


H£M
2 lRD 3

QA
K1



TA{K j

PJ

图5.3网络拓扑图
图5-2电路图

圈5—3表示的是圈5—2所示电路图的连接关系。该图由节点和支路组成,其中每一条支 路对应了电路圈中的一个元件单元,而每一接点所连接的支路则对应着电路中用导线连接在一 起的元件单元。电路图中的元件按接线端的数日可分为单端、双端、多端元件,多端元件可以

看作是多个单端元件的组合。网络拓扑图中的支路有两个连接端,它可很自然地与电路图中的
双端元件对应,单端元件仍可以用支路表示,只是它的两个节点中有一个为特殊节点,不允许 连接支路。电路中的小母线、地线、接线柱及多端元件的接线端予均可这样处理。

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电路原理强的处理模块

由于在输入电路图的过程中已经对元件进行了编码和标记,并作为支路的属性附加在支路 数据中。根据电路图的表示习惯,电路图中文字标记相同的支路属于同~继电元件,因此需要 列网络拓扑圈进行进一步的扩充,使网络拓扑图即可记录电路图的连接关系又记录它的图形信 息。即将网络拓扑图中的支路定义扩充,使之既可表示电路元件单元,又可表示一段导线。这
样图5—2所示的电路图可用图5—4所示的网络拓扑图表示。

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12
lRD ?3

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2RD




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7.

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12.1u



一。一一’’’
图5-4重定义的网络拓扑图

通过将电路图用网络拓扑图表示,就可以在计算机中用相应的方法进行有效的描述和操 作,为构建电路的信息模型奠定基础。

5.3电路拓扑图的数据结构和基本算法 5.3.1电路拓扑图的存储结构
网络拓扑图可以用图论中的无向图来表示。一个简单的无向图例子见图5一S所示。

图5-5无向图示例 由图5—5可知,一个无向图由顶点和边组成,无向图中的顶点集合可表示为:v={vI,v。, V。,-,vn),边的集合可表示为E_fet,ez,e。,…,e。l。eI-(vk,vt)。则图5—5所示无向图
可记为:

G=(v’E), V={vl, v2, E=“v1,v2),
%h ,)

y( 矗b

U)



q)









%)

●_

26

一——

术寿大学韬{圭学链论文

电路纛理鬻翡箍理模块

比较电路擦扑嚣与无自鼙珂翔,翔采电路据释霞中静节点瑶无囱图串的顼点表菇专,电黯拓 扑图中的支路用无向圈中的边袭示,那么电路拓扑图就完全转化为了无向图,可以用图论中有 芙瑾论秘方法姓理电路嚣中垂孽|’蕊题。穗鞋下抟}幸论中,褥电薅据释豳看{筝亮金等徐予无翔燕。 由于无向豳的结构比较复杂,任黛两个顶点之间都可能襻在着联系,无法以数据元素襁存 储区中静经鬟袭示元素之闻瓣裳系,朝无匀豳没毒援滓妖象豹存键缩秘,键哥鞋辔精于数缀的 数据类型表示元素之间的关系溅用多擞链表采表示无向图图的存储结构。
l、笼向图豹数缌袭示法

j觅方法用两个数缎分别存储顶点的信息和顶点之间关系(边)的信息,对图5—5所示的无 向图,用邻接矩阵可表示为:
0 l 0



O l

O l 0


l O

0 O

















显然,无国图的邻接矩晦凝毒对称性,数可采翅莲缝存姥豹方裁廷存入矩蓐懿下三筵(或
上三角)。在邻接矩阵G中,若glj=1,则表示在第i和J顶点之间存在着边;gis=O则表示在 第i和J顶点乏闻没有边相连。 用邻接矩陴表示无向图的主要优缺点: (1)表示方法简单易懂,比较直载。 (2)穰容翁堍判断两个顶点之间燕否存在着边。 (3)但存襁菅动态分配存储空间嬲难,在表示大的无向圈时,旌往事先要静态分配丈块的 内存,造成存储空闽酌浪费。

(4)电路圈中的元件或导线(即无向图中的边)包含有大擐的工攫信息,这些信息在邻按矩
阵中难戳与对寂静逮繁密耦食,对予保证电路中元件、导线与它们的工程倍息的一致 性存在着难度。 (5)对毫鼯处瑾串常瑶秘添细/勰豫节点、支黯,圈弱遍历等撵作实现起来效率低,实现 困难。 蕺戳,邻接矩薄袭汞法不适台翔予表示邀踌嚣静拓箨信惑。 2、无向图的邻接袭表示i去 邻接表是竞翔圈的鳇一静链式存镰缕构。在邻接表串,对无囱辫串每个溪焘建巍一个攀链 寝,第i个单链表中鹩结点表示依附予顶点vI的边。每个绪点由兰个域组成,其中邻接点域 (adjvex)指示与骧点vl邻接的点在天向圈申麴整譬,链域《nextedge)搓示-F--条边貔结点, 数据域(dac8)存储和边相关的倍息。每个链表附设一个表头绪点,在表头结点中,除了设谢链

域(firstedge)糖向链表中的第一个缝点外,还设有存骧硬点vl的攘荚僖感躲数据域(d8ta), 宅们的表示见嘲5—6所示

查堕盔堂堡主堂堡望塞

匝丑三暖匝圈
表结点

皇堕堕望鬯塑竺些燮些



头结点

图5.6表结点和头结点
Vl

V2 V3 V4 V5

图5.7

图5-5所示无向图对应的邻接表

这些表头结点通常以顺序结构的形式存储,以便随机访问任一顶点的连表。图5—5所示 的无向图用邻接袭表示见图5—7所示。 用邻接袭表示无向图的主要优缺点是: (1)可以动态地根据无向圈的大小分配内存,提高了内存的使用效率。 (2)易于实现添加/删除节点,也可容易地找到任一顶点的第一个邻接点和下一个邻接点。 (3)对于判断任意两个顶点(vl和vJ)之间是否有边,则需要搜索第i个或第J个链表,删 除或添加一条边也需要在该边的两个顶点所在的链表中进行,对图的遍历、求连通集 等对于电路图的处理来说很重要且使用频繁的操作带来不便。 因此用邻接表表示电路拓扑图也不是很合适。‘ 3、无向图的邻接多重表表示法 在电器开关柜CAD软件的设计中,对电路拓扑图采用了邻接多重表的表示方法。邻接多重 表是无向图的另一中链式存储结构,在邻接多重袭中,每一条边用一个结点表示,见图5—8
所示。

l M8rk

Iivex

I iliIll【I ivOX Ijlink I

info



图5.8邻接多重表的表结点 它由六个域组成,mark为标志域,用于表示该条边是否被搜索过,ivex和jvex为该边依 附的两个顶点在图中的位置,ilink指向下一条依附于顶点ivex的边, jlink指向下一条依 附于顶点jvex的边,info指向和边相关的各种信息的指针域。每一个顶点也用~个结点表示, 见图5—9所示。它由两个域组成,data域存储和该顶点相关的信息,firstedge域指示第一 条依附与该顶点的边。在邻接多重表中,所有依附于同一顶点的边串联在同一链表中,由于每 一条边依附子两个顶点,则每一个边结点同时链接在两个链表中。 圈5—5所示的无向图用邻接多重表表示见圉5—1 0所表示。

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电路原理图的处理模块

头结点

叵卫至]
图5.9邻接多重表的头结点

图5.1



图5.5所示的无向图的邻接多重表表示

用邻接多重表表示无向图有以下优点: (1)在任意一节点相连接的所有边的数据域串联在同一链表中,便于对图的遍历。 (2)每一条边以一个独立的结点表示,便于保存边(在电路图中既元件或导线)的相关工 程信息。 (3)邻接多重表采用动态的数据处理方式,不空占任何多余的内存,图的复杂程度也不受 程序的预先限制,仅与计算机的内存大小有关。 (4)由于采用了动态的链表结构,对图中的顶点、边可以方便地查找、修改、添加/删除 等,这对开关柜设计中电路设计操作非常重要。 基于以上考虑,在电器开关柜CAD软件的设计中,电路拓扑图的存储结构采用邻接多重表 来处理。以图5—4所示的电路网络拓扑图为例,用邻接多重表表示见图5一l 1。在开关柜CAD 软件中,所有的电路图都以此种方式保存其拓扑关系。

5.3.2电路拓扑图的数据结构和基本算法
1、电路拓扑图的数据结构 从电路原理图信息模型中可以看出,元件与元件之间、元件与导线之间、导线与导线之间 的拓扑关系的表示和记录是电路原理图信息模型的关键部分。在电器开关柜CAD软件中,该拓

扑关系用CTopology类表示,在CTopology类中包括顶点类和元件类,每~个类用c++描述如
下:

(1)电路拓扑图中的顶点类描述如下:
class CNode:public class AcRxl)bject

f DECLARE—SERIAL(CNode)
prirate:

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皇堕垦堡堕塑竺堡燮垫——一一——

图5.1l图5-4电路拓扑图的邻接多重表表示
AcGePoint3d vexPT:

//顶点坐标

CEleSymblo*pFirEle: public: BOOL BOOL BOOL BOOL

//与该顶点相连的第一个元件 //获得该顶点的坐标

GetPT(hcGePoint3d&PT):

ChToPT(AcGePoint3d&PD;//修改该顶点的坐标为PT
GetEleSym(CEleSymbol*pEle)://与该顶点相连的第一个元件 ChangeEleSym(CEleSymbol*pEle):

//修改与该顶点相连的第一个元件

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电路原理图的处理模块

public:

CNode();
CNode(AcGePoint3d “CNode():
PT,

CEleSymbol*pEle):



(2)电路拓扑图中的边(元件或元件分立符号)类描述如下:
class CEleSymbol=public class

AcRxObject

{ DECLARE_SERIAL(CEleSymb01)
private:

BOOL

Visited:

//该元什是否被访问的标记

CString

tchNol://该元件引脚1编号 tchPosl://该元件引脚1编号标注位置 tchPos2://该元件引脚2编号标注位置
vexPtl;//该元件引脚1位置 vexPt2://该元件引脚2位置

AcGePoint3d
CString

tchN02://该元件引脚2编号

hcGePoint3d

AcGePoint3d AcGePoint3d

CEleSymbol*pNextElel: CEleSymbol*pNextEle2; char

lable[20]:
ele:

//该元件(或元件符号)的名称

CElement public:

//该元件符号所属于的元件

//设置与该元件的tchPt引脚相连的元件
B00L

SetLnkEleSym(AcGePoint3d

tchPt,CEleSymbol*lnkSym,AcGePoint3d

InkPt)

//删除与该元件的引脚tchPt相连的元件
BOOL

IhvLnkEleSym(AcGePoint3d
GetLnkEleSym(AcGePoint3d

tchPt):

//获得与该元件的引脚tchPt相连的元件
BOOL BOOL

tchPt):

GetTchPos(AcGePoint3d&pt):

//获取该元件的引脚位置

publlc:

CEleSymbol():

CEleSymbol(char “CEleSymbol0:


*lable,

int

tchNum,

CStringList tchNo,

AcGePoint3dArrav

tchNoPos,AcGePoint3dArray

ptArray):

(3)电路拓扑图类的描述如下:

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电路原理圈的处理模块

elass

CTopology

{ DECLARE—SERIAL(CI’opology)
pr ivate:

AcDbObjectIdArray*pNodeList:

//项点链表

CCirlnfo*plnfo://与该电路拓扑图刘应的电路信息
public:

BOOL BOOL

AddNode(CNode DelNode(CNode

node)://添加一个顶点 node)://删除一个顶点

//添加一个元件
BOOL

AddEleSym(CEleSymbol*pEleSym):

//删除一个元件
BOOL

DelEleSym(CEleSymbol*pEleSym):
SearchNode(CNode&Ilode):

//查找一个顶点
BOOL

//查找一个元件
BOOL

srhElesym(cElesymbol*pEleSym):
DFS(int BFS(int

//深度优先遍历电路拓扑图
BOOL

type,CNode*pNode,AeDbObjectIdhrray}&pNodeArry) ,/广度优先遍历电路拓扑图
BOOL

type,CNode*pNode,AcDbObjectldArray}&pNodeArry)

publiC:

CTopology 0:

CTopology(^cDbObjectIdArray*pNodeList):
。CTopology

0:



2、对电路拓扑图的基本操作 对于电路图的任意复杂运算和操作,总是可以分解为CTopology类中所定义的一系列基本 操作,即增加一个顶点、删除一个顶点、查找一个顶点、增加一个顶点、删除一个元件、添加 一个元件、查找一个元件、对电路拓扑图进行深度或广度优先遍历等。这些基本操作的描述如
下:

(1)增加一个顶点 新增加一个顶点的方法是在电路拓扑图的顶点链表添加一个顶点,添加成功就返回TRUE,
否则返回FALSE。

(2)删除一个项点 删除一个顶点只需在电路拓扑图的顶点链表中删除该顶点即可,但是删除时该顶点必须是



32 -

堡塑态鲎曼主堂垡燕苎

曼些垦堡里塑熊堡塑垫——.

孤立豹璎赢,帮该顼点不戆与任簿一个元释(逮)褶连,否镕《将接搿有与该瑗点褶连静元箨f边) 的数据丢失。 (3)裔找~个顶点 查找一令瑗基,聚鬟在电臻拓器罄麴瑶焘链袭串搜索渡壤点,劳返隧其程鞫l点键袁中豹位
置即可。

(4)添加一个元件

添加一个元{牛是在指定的两个顶点之闻添抽一个元传符号,其操作过程是先然内存中为该 元件申请一块空间,将该元件符母加八到当前电路图中,并获取它的所有引脚坐标,由每一个 {|辫坐标生藏瑗蕊,捃巢谈疆煮不在预点链袭孛,就薅女i入列拓羚圈的疆点静链表黠部,势将 该顶点的pFirEle指向该元件,如果该顶点在顶点链表中,则将该元件串于该顶点的链表中即
可。

《5)捌豫~个元铃 因为在电路拓扑圈中,一个元件以一个边表看卺,该边所占的空间是从内存中动淼分配的, 所{;i删除该元{孛只是将该元件飙它所在的键衷中仞豫,并释放它所占的空间即删除了该元件。 (6)套找一个元件

由于每一个元件的数搦中都禽有与它相连的两个顶点的坐标,所以给定一个元件后,就可 隶出该元蒋钓两个矮患,翔蔽这两个了鬟赢中的任意一个疆熹獭发,沿该顶点薪指商钓链表进行
搜索,当该链袭中某一元{牛的顶点坐据对与所查找的元l孛包禽的顶点坐标黠樽同对,该元终就
是要查找的元件。

《?)澡庭撬先逡琚 深度优先遍历采用深度搜索算法,从一个顶点出发,依次对所有与本顶点之间肖元件相连 的顶点进行访阍,而且对顶点链寝中豹每一个顶点都进行上述操作,直至全都与出发节点通过 元饽(或导线)掇连的顶点都搜谤阂为止。蜷每一个硬点婊次佟为出发瑗点进移摄作,即霹访翊

电路拓扑图中的全部顶点,并且在访问过程中对顶点做访问标记,以免蘸复访问。深度优先避
琢在每一个硬赢主逶雩亍查询下一个连缓硬点髂撵作起宽垒耩两鸹,西魏采鬻递强算法遗行操 作。

由于深度搜索法从一个顶点出发盯以将全部连接在一起的元件访问剿,也即可以访问~个 连逶集中豹全部瑗煮,因j靖:该箕法在电路魏接线楚瑾中其有十分重簧豹佟舔。
(8)广度优先遍历 广度优先遍历是依顶点的顺序依次访阿顶点,每一顶点上再沿链表依次访问与之相遴的元

律。一个茏搏鼗访勰避螽就教交其访薅蠡记,当该元释扶晏~瑗熹豹键表键访溺时,若该元释 的被访问标记为真,则跳过该元件,对其不做操{售。这样可以保证在一次广发优先遍历中,每
个元件仗被访问~次。在电器开关柜cA口软件中对电路圈中茹件信息的统计、生成材料袭等操 作就是透过广嶷谯先遍历采完成鲍。 (9)蠢找电路中的连通集

查我逮路牵鲍连逶集静操棒,哥叛转纯为对电路拓静图的深瘦优先滚历,单独将诧算法剜 出魁因为该箕法在电路图的接线处理中具有重要的作用,丽接线处理又是电器开关概施工设诤 的重点。套我电路中的连通集的方法趑从某个顶点出发进行深度优先遍历,查找只有导线支路
连接在一起瓣璜点,这些譬线支路和瑗煮鸯一个连逶集。

.33.

查塑盔堂堡主堂堡垒壅

皇堕堕堡望塑些堡燮垫

.——一

通过上述的电路拓扑图和基本操作方法的定义,实现了对电路原理图信息模型的核心数据 结构和最底层操作的定义和实现。

5.4电路图处理模块的具体实现
在设计了电路图的信息模型和对电路拓扑圈的基本操作之后,就可以在电器开关柜cAB软 件中进行具体的设计,实现对电路图的操作,建立方便有效的电路图设计、输入、修改方法。
电路原理图处理模块的主要功能如图5一13所示。

图5.12电路原理图处理模块的主要功能 由图5-12可以看出,在电路图处理模块中可以完成从建立电路图到设计修改电路图的主 要功能,这些功能都可以和AutoCAD的命令同时使用,借助于开关柜CAD软件的专用命令 和AutoCAD的通用命令,可以高效地输入和修改电路原理图。在这些功能中,最主要的功能 是‘‘建立新电路图”,“添加元件”、“绘制导线”、“绘制节点”等操作。 “建立新电路图”是绘制电路图的必经步骤,在“建立新电路图”的操作中,一方面生成该电 路原理图的CCircuit类的对象,由用户交互设置该电路原理图的工程信息,并将这些工程信
息保存于CCirlnfo类的对象中;另一方面,对绘图环境进行初始化,为电路图的绘制作好准
备。

“添加元件”是绘制电路原理的重要操作,向电路原理图中添加元件时,首先从元件库中选 择元件,生成该元件类的一个对象,设置该对象的各种属性,然后添加到该电路原理图CCirlnfo 类对象的电路拓扑图子对象中,就完成了一个元件的添加任务。 “绘制导线”,导线是电路原理图中一类特殊的元件,在电路图中存在着大量的导线段,它 是不同元件之间的连接通道,起着藿要的作用,因此对导线的输入要进行特殊的处理,添加导 线类的对象时,除了需要输入导线型号外,不需要进行其它的设定。生成该导线对象后,添加 到电路拓扑图对象中,绘制导线的操作就完成了。 “绘制节点”。因为电路图中的导线纵横交错,导线与导线之间相交的地方非常多,而导线 相交有两种情况:一是相交且电气上相连,二是相交但电气上不相连,正确处理导线之间的这 种关系,才可以准确地形成电路拓扑图,“绘制节点”这~命令就是将两条相交但不相连的导线 变为相交且相连的导线,它首先将相交的两条导线的对象从从电路拓扑图对象中删除,然后以 交点为新的端点,形成新的四个导线对象,添加到电路拓扑图对象中,就完成了节点的绘制。 电路原理图处理模块中其余的功能主要完成对原理图的修改和查看功能,主要是为了方便

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电路原理圈的处理模块

用户进行鞭理鬻的绘制,攫褰辕入的效率,箍然起辕助作用穰也是必不《少懿。

5.5小结
本章饕重讨沦了电路豳的信息模型以及在浚CAD软件设计中采用的数据缝掬和基本冀法, 并讨论了在电器开关柜CAD软件中电路图处理模块的设计,从倍息模型、数据存储结构、具体 实瑗三个方嚣谂述了瞧路艨理隧没津豹其体瓣决办法,姨搬率主瓣决了魄路骚埋圈娃理匏关键
问题。

第六章布线和接线处理模块
6.1布线和接线处理的关键问题和解决思路
目前,大多数电器开关柜计算机辅助设计软件是在二维空间进行元件及母排的布置和接线 关系的处理,工程人员在设计阶段很少顾及到空间二次布线和元件布局的美观、合理性、实用 性、可操作性。实际上在电器开关桓的设计中,一方面,开关柜总是在整体结构和元件布局设 计完成后,才由接线工人根据经验进行连线,由于工入们并不知道接线的具体长度,也不可能 选择最优的布线路径,只有凭感觉宁长勿短地裁线,因而常常造成很多浪费。对于复杂的电气 线路,接线错误在所难免,这些错误有时会造成严重损失;另一方面,电器元件在=维空间里 进行布置处理时,对布置的合理性、元件之间的电气间隙大小、元件之间的是否干涉、安装及 操作空间的大小等问题都不能直观地检查,往往在进行电器元件的实际安装或运行时才发现问 题,造成返工和浪费。因此如果在设计阶段就能了解元件安装和布线完毕后的情况,对预防设 计及安装错误,减少返工,提高工作效率,提高产品的质量是非常必要的。 在电器开关柜CAD软件的布线和接线处理模块中主要研究和解决了以下两个关键问题: 1、布线路径的生成方法 2、接线关系的处理和优化方法 针对以上问题,在电器开关柜CAD软件的设计中,主要根据元件在开关柜柜体三维空间里 的布置位置,进行元件间的接线优化处理和布线路径选择。因为电器开关柜中的电器元件多种 多样,各接线端子的形状、位置及接线方式也有很多变化,为了准确反映三维空间中二次接线 的起止位置及布线路径,计算机还必须具备判断各种元件的不同情况,可以应付各种可能出现 的接线端子,这些知识和阀题很难用精确的语言来描述,难以用~个具体的算法来解决这些问 题。考虑到这种情况,引入专家系统来处理布线路径和接线关系,并采用最优化方法对开关柜 内元件的接线关系进行优化。进一步地考虑,为了适应以后可能出现的新的情况,计算机还应 该可以不断地积累和学习知识,提高对布线和接线的处理能力。布线和接线设计模块的处理流
程见图6-I。

由图6一l布线和接线设计模块的处理流程可知,专家系统在布线和接线设计中的作用主 要是根据柜体结构信息和元件在柜体内的布置位置来选择、生成布线网络,然后根据电路图中
元件之间的连接信息和新生成的布线网络进行布线路径选择和接线优化、生成接线图/接线表、 电缆表、端子接线表、元件表等工艺文件。因此布线网络生成专家系统是解决自动生成接线关 系这一问题的基础,在布线和接线处理中具有重要的作用。

6.2基于关系数据库的布线网络生成专家系统 B,2.1布线网络概念的引入
在电器开关柜的设计和施工时,都希望找出最佳的布线路径和接线顺序。在接线处理时,
开关柜的每一个元件的接线端予和开关柜每一个空闻拐点都是连接导线可能经过的位鼍,但在

开关柜柜体的三维空间里,如果把每个元件接线端予及空间拐点都作为节点,那么在以这些节
点为顶点的拓朴网络将是极其复杂的,以至无法在该拓朴网络中求解元件接线端子之间的最佳

.36.

查塑查兰堡主堂垡堡壅

塑垡塑堡垡丝望垡垫——
柜体及元件 布置数据
用户设

布线路径,显然用这种拓扑网络来处理布线和接线问题是很难实现的,必需对这种拓扑网络进

置信息

生成布线网络(布线 网络生成专家系统)

电路图
数据

柜体布线网络
文件

用户设 置信息

布线路径选择及接线优化处理模块

LJ 囊萎图、接ll U l端子接线表 l
线表

电缆表、 元件表

图6.1布线和接线设计的流程 行简化,然后才可能在此拓扑网络中处理元件端子之问的接线关系。 在实际生产中,接线工人为了方便走线、保护导线、安全、美观等,会在开关柜内设计出 若干走线槽,元件之间的连线都是从这些走线槽中经过,即使开关柜内没有走线槽,二次连线 也会通过绑扎等处理,沿固定的水平或垂直位置集中布线,故这些位置也可认为是存在着走线 槽。 基于这种经验,引入布线网络的概念。所谓布线网络,是将走线槽的概念扩展,用走线槽 在开关柜内形成一个连通的空间网络,用来规定开关柜内导线的布线的位置,开关柜内的导线 只能在布线网络中布簧。虽然布线网络是一个空间的概念,但由它产生的拓朴网络是一个节点 具有三维坐标的平面图,因此可以采用求网络最短路径的算法获得布线路径。引入了布线网络 的概念后,只要把布线网络中的拐点作为选择布线路径的拓扑网络的节点即可大大减少了拓扑 网络的复杂程度。这样除了同一元件同一侧的端子之间连线和母线排之间的连接不经过布线网 络外,其它任何两个接线端子之间的进行连线时,都要将接线端延伸到布线网络中,经过布线 网络才能进行连接,这样在布线网络中进行布线路径选择和接线关系处理就得到了简化。 对于布线网络,它由一系列的边和顶点组成,记为LinkNet=(V,E)。
其中 V={vI,v2,V3,…,v。}: E={e。,ez,e。..,e。}:

V是布线网络中顶点的集合 E是布线网络中边的集合

Vt是布线网络中的顶点,它是一个三维坐标点。在却线网络中,只有走线槽与走线槽的交

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东南大学硕士学位论文

布线和接线处埋模块

点,走线横匏蠛点方露鞋燕毒线嬲终串熬臻点。 e。=(vk,V1)代表布线网络中的边,布线网络中的任意一条边由两个顶点确定。布线网络中 韵边指鞠是-51’笑柜中拥走线稽,或者虽然实际安装时投有走绞稽,但导线集中布漫的走线位置, 也认为在浈走线位置存在耪虚拟的走线槽,敞也认为是靠线嬲络申鲍边。 在电器开关柜CAD软件的设计中,用邻接多獯表来描述布线网络。邻接多霪表的C语言实
理如下:
typsdef typedef

eftumfFALSE,TRUEj
enHm{¥lot,positiOil}

VisitIf; EdgeTypa:

稚线网络中边的定义:
class CEdge


private: Visitlf visit:

//边匏谤阉标记 //该边的甄个顶点

AcGePoint3d

vexPTi,vextPTj:

//指向分剐依耐与该边两个顶点韵下一条边
CEdge*iLinkEdge,*jLinkEdge;
edgeType publie:
type;

//边的类型(建线槽或布线位置)

CEdgeO;

CEdge(AcGePoint3d ‘CEdge0: };

iPT,jPT,CEdge*iLEdge,CEdge*jLEdge)

毒线掰终书臻点麴定义:
class

CVexPT;public heRxObjeet



DECLARE_SERIAL《CVexPT)
private: AcGePoint3d vexPT;

//顶点坐标 //指疑铰黪予该联点的繁一袈迭

CEdge*pFirstEdge; public:

CVexPTO; CVexPT(AcGePoint3d ‘CVexPT(): };
vPT,

Edge*pFEdge):

帮线网络中的顶点链表的定义:
class CVexList:public CObList



38 _

查堕奎兰堡生兰垡熊塞

private:

!!垡翌壁塑然堡丝垫

。一——

CObList, public:

*pLis(:

CVexList():
“e¥exList():

//对顶点镳表的操作函数
BOOL BOOL BOOL

Fi,)dVexFT(CVexPT

pt,POSITION&pos)

AddVexPT(c¥ex艘。pt);

DelVexPT(POSITION

pos):

布线网络的定义;
class ClinkNet


private:

CVexList publjc:

*pVexList;

//毒线鼹终中的璜点链袭

CLinkNet(): CLinkNet(CVexList*pList):

飞LinkNet():
BOOL BOOL

AddVexPT(CVexPT

pt):

//在毒线蠲络孛添女§颈患 pt): //判断点是否狂稚线网络中

InLinkNet(AeGePoint3d FindLnkRoute(hcGePoint3d

//查找ptl和pt2之间所有的连接路径
BOOL ptl,hcGePoint3d pt2,CObList*pRoute,int

routeNum): };

这样日}入稚线网络这个概念之羼,就为鳃决搿关挺艴拒体中生成毒线网络鲍露题秘鼹图论 中的有关理论来优化端子之f司的接线关系问题奠定了基础。

6.2.2布线网络生成专家系统的基本结构
专家系统怒一个用基予知识的程序设计方法建立起来的计算机系统,它捌有某个特殊领域
内专家的翘t是秘经验,势能象专家臻撵运贯这些娟瑷,逶过接理,褒鄂令矮域内{皋鼗餐能决策。

~个完整的专家系统由知识库,推理机,知识获墩部分、解释界面四部分组成。各部分的关系 如图6-2新示。

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查堕杰兰雯主堂竺堕苎

塑垡塑董竺竺堡堡兰——一——

专家系统 的核心

图6-2专家系统的结构 知识库和推理机是专家系统的核心,建立知识库的关键是决定如何表示知识;推理机所面 临的主要问题是确定不精确推理的方法。 在专家系统中,知识库由事实库和规则库组成,知识库的好坏直接影响着整个系统的工作 效率。建立知识库的首要问题是确定知识的表示,常用的知识表示方法有产生式规则、语义网 络、框架、决策树、谓词逻辑、模糊关系及模糊逻辑、与/或图、状态图等。 推理机的功能是根据一定的推理策略从知识库中选择有关的知识,对用户提供的证据进行 推理,直到得出相应的结论为止。推理机包括推理方法和控制策略两部分。鬻用的推理方法有 精确推理和不精确推理两类,专家系统中主要使用不精确推理,在这种推理中根据的事实可能 是不充分的,依据的知识可能是不完整的经验性知识。常用的不精确推理模型有确定性理论、 主观Bayes法、可能性理论、证据理论、模糊逻辑等。这些方法的基本思想是给各个不确定的

知识某种确定性因子,在推理过程中,依据某种算法计算每个中间结果的确定因子,并沿着推
理链传播这个不确定性,直到到达结论。当结论的确定性因子超过某个阈值后,结论便可成立。 而控制策略主要指推理方向的控制和推理规则的选择策略。常用的推理方向有正向推理、反向 推理及正反向混合推理等。推理规则的选择策略有状态空间法、问题递归法、最佳优先法、解 空间分解法、解空间逐步求精法、附加空间法等。 在电器开关柜CAD软件的设计中,采用专家系统生成开关柜内的布线网络,该专家系统中 首先需要解决的问题便是知识的表示和推理机的设计问题。由于专家系统的建立涉及到知识的 获取(智能编辑器)、知识库的维护、推理机制、跟踪解释机制的生成、功能共享数据库的建 立等一系列过程,通常都是依赖于专门的专家系统开发工具,经过知识工程师长期努力才能完 成。为了如快开发周期,在该软件的开发中乖j用现有的数据库技术缩减开发步骤,建立基于关 系型数据库驱动的专家系统,大大降低了开发难度。布线网络生成专家系统的结构如图6-3所
刁隋。

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布线和接线处理模块

接口界面:输入柜体

结构数据、柜体内元 件布置数据、元件信
息、柜体类型等 知识库管

理模块

}2j瘘察峙
l、判断可布线空间

l—jL~ 、形成元件布置分区l。.1、=== 3、确定布线路径 I’’I“””

人工交互修改,优化

输出布线网络文件和 柜体中布线路径图 图6-3布线网络生成专家系统的结构 在该专家系统中,主要处理了知识的表示和推理机的设计问题,而数据输入则来自电路设 计和柜体设计的结果,推理结果则是开关柜中的布线网络,输入和输出部分并不是该专家系统 的设计重点。

6.2.3布线网络生成专家系统的知识库和规则库
基于关系型数据库的布线网络生成专家系统中,事实就是已知的电器元件的信息和开关柜

柜体的信息,而规则是电器领域的专家针对不同类型开关柜的信息和开关柜内元件的布置情
况、元件的相关信息而采用的不同的布线方法和布线规则。布线网络生成专家系统中,组成知 识库的事实库(用户获取)和规则库(自领域专家获取)都是由关系型数据库进行存贮。 在电器开关柜CAD软件的设计中,布线网络生成专家系统事实库中的事实由若干个表格存 贮,表格之间通过数据库索引进行关联。在事实库中存储开关柜的相关信息,这些信息包括:

开关柜柜体的结构类型、尺寸、元件布置区域、可布线区域等,元件的名称、类型、结构尺寸、
安装方法、安装位置、封装形式、端子位置等。这些信息反映了电路图中的元件在开关柜内的 布置情况和开关柜柜体的结构、尺寸等。

规则库中存储关于不同类型的开关柜、不同类型的元件、不同的元件布置情况下选择布线
位置的专家经验和有关布线的方法、规则等知识。布线网络生成专家系统中,每项规则都由“如 果”、“则”及“优先级别”三个数据域来表示。在规则库中的“如果”域中只能存贮在SQL语 言的WHERE子句中合法的字符串,“则”域给出相应的处理,在电器开关柜CAD软件的布线网 络生成专家系统中,规则库共有两部分,一部分是生成柜内元件布置分区的规则,一部分是根 据元件的分区信息生成布线网络的规则。

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查壹盔兰堡主堂垡迨塞

塑垡翌鳖塑墼堡堡整

一—一

在生娥爨=美挺蠹鲍毒线圈络时,并不燕秀关瓣蠹每一令元锌对森线豹证鬟选择帮弯决定性 的影响。实际上由于汗关檄内的元件数量往往很多,根据每一个元件的位置、瑞子倍息选择布 线位置是报难实现的,所髓在自动生成布线潮络之前,首先裱据开关柜豹结构和每个元件在柜 内的南景饿置、每个元{牛端予信息将枢内的元件分组,每组元传共用一缀布绒位置,即进章亍元 件布置分鹾。在元件布置分区完成之詹,根据元件布置分区分区的信息才能生成布线网络。 在规剿痒中,建立牙美柜肉元搏露嚣分嚣瓣螺粥是关键瓣题之一。为了救述方矮,蓄先有 以下几个假设: l、元件的布置分区风在开关柜的每个安装谢内进行。所请安装面燕指开关柜内的矩形平 蟊区域,疫这些区域内安装商电器元传,藤其它区域蠹则没蠢安装电器元件。每一个霹记侮:

wFi(pt…ptl2,pt…pti{)
pt…

i=1,2,.,n,O为开关柜内安装词的数量,pt…ptl2,

pt。4为该嚣域豹酉个顼煮,在溺6-4孛,乡}部的大区域WFl辘表示一个安装丽。

姆开关柜枢体划分绘几个安装面屡,元件的分医实际上就是在二维空闻建进行7,大大降
低了处理的难废。 2、缀设己妇毒饕在开关框蠹弱每一个蠢箨琶含下述信惑;一建宅秘在开关柜肉静稚鼍静 位置,用一个基准点袭示,记作BPTi(x,y,z),i=l,2,…,m, 端予相黠予基壤点懿袋置,趣一蘸列瓣点近{舜菱承,记佟
TmlPT“(x,Y,z),
i=1,2,.,111,

m为该安装颟上元件的

数蠢,该蕊准点必须满足在元件安装时和桅体上的安装面是紧密接触的:二是含有J露的每一个 m为安装砸上元件的数量

j=l,2,…,n,

n为该元件的接线端数量,见图6—4所示:

三是元传接线端的接线方懿,袁承与是{牛接线端子挺连的导线辍对姆元饽躲{l瞧方巍,记佟啦, 则一个元件可以表示为Ei(BPTI,{TMPTij,dj I i=l,2,…m,j=l,2,.。B”。

3、汗关搬内的元件带鬟分嚣指掇据元件在帮关柜内翡布董情况,将在同一个安装蕊土羽
将元件布爨位鬣上接近,稚线时导线可以经过露一路径的元传分为一组,该线元{孛所占撵购最 大包络矩形区域称为元件布置分区,W记作 EPAij(pt∞,pt∥ptj3,ptj{) 面内元件布置分区的个数,po∥
poⅢ

i鸯嚣美蜒内安装藩蟹,j=l,2,¨,,n,
poⅢ

n为该安装

p‘H为该区域的职个顶点,狂图6-4中,红

色稳表示的区域静是元件布羞分嚣。 在实际王佟串,如累竞成了牙关糖浆撼体设诤秘挺内元转蝇毒謦,势量每令亳嚣元符秘结 构信息是完备的,则l、2掰个条件就获得了满足。 在开关柜CAD软粹设谛中,对元怦的布鬻分嚣采用了如下规剃: l、只有谯同一个安装殛上的元件才可分为一组; 2、一个元件只能属于一个元件布墨分区,而不能同一元件上一部分接线端属于一个元件 森鬟分区,另一餐分接线端震于受一个元件布黉分区。 3、冗件的分区的划分依据是元件的位餐及它的接线端位置,具体划分方法是:

首先,根据开关柜的糨体信息和元件,求出开关柜所有的安装面及每个安装面上的元件。

其次,对予鞫一蜜装礞上瓣嚣传遂蠢按水平绒垂蹇方囱势嚣,黻嚣6—4所示鹣~个安装蟊
为例说明如下:

查童态堂堡圭堂堡燕塞

壹些塑堡塑丝丝堡楚——一——

m,

HH

匿6-4开关拒内元律奄霉势区暴意嚣 该安装面为WFI(PTlh PTl4,PT 13,PT¨),在该安装蕊上元件列袭为{Ei(BPT。,

{TmlPTiJ,由}){i=l,2,3,4,5,6},这藏信息在实际设计时是双柜体结构设计倍息中 提取获得的。对元{牛列表中的元{牛,擞据元l孛妁攘受信患,找出一个最纛近安装夏边缘鳓元箨 如El,根据该元件上接线端予的接线方向,确定搜索方向(与接线方向蓬直的方向),从谈元
件翡蓦礁煮凌笈,浍该元静酌援索方淘进行搜索,盈搜索可{:王在垂矗于援索方向的一定宽度内 进行。求出搜索到的元件的最大矩形包络区域,郫冀元{牛毒爨分区。然矮将已经搜索到的元{粤 从该安装面的元件列寝中删除,对其余的元件重复上述步骤,赢到谈安装面的元件列表为空时, 该安装垂巾的元传毒鬟势送瓣告宪残。对于器6-4辑示躯安装器,最终形戒了3个霜{串露置势
区。

在对开关稽内的所有安装面进行元件布溪分醒后,就可班进行布线位置的选择了。布线位 置是在开关挺橙体的三维空闻内生成的,宅豹生袋蕊剥是:

I、酋先在位于阿一个安装丽上的元件布置分区之阔形成布线位置,并虽将同~个安装磋 主豹毒线靛嚣互褶连通,最终形戒安装藩上简部布线网络。

查堕盔兰雯主堂篓堕奎

鱼垫塑堡些些堡堡楚——一——

2、嶷开关框框体嚣兰维空阚墅,沿挺体豹辩毒线嚣域选择鸯绫位鬟,蒋不弱安装甏主瓣
局部布线阀络互相连间,彤成开关柜的布线网络。 3、不葡的局部布线网络之间的连接线位置可以沿开关糨的不同构件,以水平绒垂童方向 蠢黉,并可进行交互修改,毒线位置的选择媲则暂根据经验添加或修改t
图6-4所承的LinkNet即为该安裟面上的局部布线网络。

峦于采用美系数据库存储事实和筑覆霉,掰戳对知识库豹管理和维护宠全鼙戳转纯为封数据 库的操作。在辩关柜c^n软件的设计中,对知识麾的管理通过DAo由vc++进行操纵,降低了 开发知识库管理工具的难度,可以迅遮设计出满怒使用要求的管理工具来。

6.2.4布线网络生成专家系统的模式匹禚己算法
在专家系统中,推理梳豹功能是檄据一定鲍推瑾薰培献知识瘁中选择有若的知识,对用户 提供的证据进幸子推理,直到褥出相应的结论为止。丽推理过提中模式匹配算法的设毒卡是设计雄
理机的一个关键问蹶,直接关系剁推理的效率和推理结果的准确性。在开关枢的设计中,由于 影蛹霹毒绫位鬻熬嚣素{}鬻多,毒线释络宝藏专窳系统静旒女§痒串不可缝包括新有酌筑羹翦,依

据的知识可能怒不完整的经验性知识:男一方面在推理过程所依据的事实也可能是不充分的。
因此在布线网络生成专家系统中,采用不稽确推理的方法进行推理,在该专家系统的推理机制

中,事实.号援则的攘戏匹懿采用基于数据痒套谒疆售熬模搬菠配舅法。
1、模糊隧配 模糊产生式定义:一个模期产生式规则的一般形式为P—q,cF,’; 此式赢部一般袭示一缎戴提蠛条馋,蠢部表示若予缝论自女动槔,载挺《耱镶谂P都霹鞋是 模糊的,cF称为规则的置信度,t是一个阙限,O<t<l。上述勰则的含义是“如果前提Q 在菜释程度上被满足刘霹戳戳一定鹣粪实瘦摊窭络论P,规羹}j鹩可信度为eP”。

在产嫩式表示中,前提或条件q是一枣|l“模板”,所谓“被满足”是指横板在浆秘意义下
被匹配。“匹配”不熬“完全精确的相同”的含义,而怒某种意义的“模糊匹配”。当匹配程度

达到一定农平默蓐裁箕匹酝戒功,簌鬻允许镀用莱条产生式筑剃。援糊声生式豹静据释结论都 允许是模糊的,为了把产生式的前提或条件模糊化,可采用模糊字符序列来作为前提或条件:

Q=al(u1)az(u 2)a3(u3),.‰(u¨)

其孛a|为譬铸,U£为al隶属于字镑枣Q熬隶属度,e≤#;≤l,(i一1,2….,玉。u;={
表示字符串Q的第i个字符肯定是ai,Ul=o表糸第i个字符一定不能题字符a。而可以是其他
任意字符,当O<HI<1对,表示第i个字符有tl}的可能性是a。可班与往意字符匹配的字符 用{号表承。由此可以导出模糊殴配的定义:
设产生式为:
P—Q,CR




Q=at(u1)

%(U

2)

83(u3)

…‰(心时,

黄在知识库中其考

Q’=a’1(v1)a’2(v2)毪,3(v3)…a’。(h),

知识Q’的真度为t’,柯o<t’≤1,并且

(1)8,i一‰(i=l,2~.,n) (2)O≤uI《vt≤1,或o≤vl≤uI《1,(i=1,2….,n)
羽称Q霹被匹配,这时q与Q’的距离d定义为
d=max

flvl—ull,}毪一u2}…。,lva-U。l,

查堕态兰堡生堂堡堕皇

塑垡翌壁些丝型堡些

一.

一.。——

于是浆提毽斡匹配程度定义为m=rain{l—d,£’;e 2、用SQL语言柬实现模糊题配 在布线潮络生成专家系统中,蒋糨中元fl:布鬣信息、柜体信息与布线位鹫的选择进行匹配 时就是在上述模糊匹配方法的基础上进行的。但怒在实际的模式匹配中,一方疆是因为实际工 作时前提条件非常复杂,如元件类型的种类繁多,元件上端予类型多种多样,元件谯开关柜内 的布鐾谴嚣又予莲万捌,殍荚框框蒋的结擒类型瞧各不相同,还骞有关稽关挺内存线茨各种怒 范、惯例等;另一方丽,对开关柜内导线的布置位置没有精确的要求.只要对每一个布线位置 有一个指簿性意见,通过或不通过入工交互,就可以生成开关柜肉的布线网络,即瓯配的结果 也是模糊;第三在实际进行模期捱配时,不是经_过一次匹配裁能褥到终粱,往往经{建多令模式 匹配的复龠与嵌套来实现,模糊性更犬。所以上述简单的模斌匹配方法鼹然还不能满足要求, 需要在上述模式嚣配簸理翁基磷上遂舒改造,使之适癍基予美系数据摩和SQL语言酌模糊匹配
方法。 SQL(Structed Query LEmguage)作为关系数据库语言的标准,它兼顾了关系代数和元组关

系演算鲍特点,是类{娃予英语秘数据痒语言。SQI.是一个磊随集合静语富,戳L按箕璃能可戳 分为四大部分:数据定义语害(DDL)、畿询语密(qO、数据操纵语言(O札)、数据控制语畜(DCL)。
在布线网络生成专家系统中,主疆用¥QL的蠢询谮言实现模糊匹配过程。

关系数据露建立在关系数据模型之上,露关鬟数据模型怒戳集会论串的关系壤念为基麓发 展越来的。在关系数据模型中,一个对象可以用~个或多个关系来描述。所谓关系就是定义在

它的所有褥链域上静多元关系,珂{三i表示为R=(Al,岛….,A。),A。(i=l,2,…,n)是关系R
的属性,荧系R中的属性个数袜为关系的瓣,藤R中菜一其转的壤性毽称燕R熬一令元缀。 在关系数据库中,关系和表是等价的,与此相适威,则R的属性称为列,元组又称为行. 为了僵予说明在荚系数据痒串懿蔼实现模糊嚣配,;l入“元缀涵数”这一概念。元缀函数 可以这样定义; 弧鳃一个子集,设其内涵表示梵谓词


设Dl,D2….,Dn为n个任意集合,关系R(Dl,D2….,Dn)为叉积D1×D2X…×
知采据其中部分变元约束条件变为相应任意集合中的固宠的值,例如把交元x。,而…., x。分裂器是炎走,曳…。,屯(设d;戈%串蚋鬟数),鲻褥戮~令受狠谓滔P(x;,蟊,d3….,
d。)其中贝有xl是变冗。不难看出,这个受限谓词的外延表示为关系R(xl,也,d。,¨。,d。)

P(xl,x2,...,xn)其中xl∈Dl,i----l,2一.-,n

豹菜个子集相对应静~个“元组豳数”记为(x,,d2,d3…。,d。),X1eD。,其中自变量x。每 在璁中取一个俊dl,旗得到一个元组洒数的一个元组(也,如,也….,文)。
有了“元组函数”概念以后,则模糊匹配规则可修淑描述为: Pt(x+,),如§,z)一Q(盖,z),嚣,t,其串交蠢酌定义城分掰为x£x,y∈Y,z毫Z, 根据元组函数的定义,模糊匹配规则可袭示成元组函数;
(Pl,x,Y,Pz,Y,z,Q,1,z,CF,')。

sQL是~令强两集会浆诿塞,每次匏处瑗~令记秉纂,程将模猢廷鬣援辩表示蔽元缝涵数 之后,就可以用SQL的查询语言很方便地实现电器开关糨柜体信息及其枢体上的元件布甓信息

稿蠢线位鬣乏翔酌模糊匹配。
在SQL语言中查询语句的~般模式为:

_4S.

篓塑塞堂璧主兰垒篓壅
SELECT属瞧 FROM袭

塑堡塑堡魑墼墨!燮



WitgRE条僻:。 查询谮句的Wl_IERE予旬可以袭达复杂的套询煞传,这些套询祭纷毽牾毒尔袭达式,beetween 条伴,iike条棒,in条伴,exists条锌等。奄黎表达式蕊可戳瘸予数穰静玩鞍,又珂班用予 字簿串豹姥较;between条释屠于查询褒菜~个送闯秘蕊;like条件孀予字静率曲赫:鞍,在玩 较辩霹鞋熊“一”襄豢经慧肇字符,“%”表承任意长静字楚率i in条佟耀予剿蘩一个值怠否在 一个表或一个子蠢诲块中,著在子查询块中存在漩值,则该条件为真t exsit条件裁示一个平 豢谗趣结果是否存在,龆聚子蠢海趣霸镥结暴嚣空,剃渡条谗为囊,秀辫挎德。特别是like 条件,它本身就窳现丁字符串乏间的模糊匹酉己,在布线网络专家系统的推理机制中具有重要的 终爝。

有了冗纽函数这个概念之艨,就督以利用SQL的焱询港袁进行援獭骥式敬怒。在峦线瓣终
生成专家系统中采用丁燕两模糊推理方法,由B知的关于柜髂的姥毒奄信息魏抠馋内元伴的馈 惑,摄攥知谖露书安装灏黪生成攘粼、糯部鞠垒弱布绒鹈络豹燕戒瓣鲻,经过多层的稚演,矮

麒褥出开关框内的布线嘲终。由于在推理过程中袋用的是模糊匹配,对推理{建程中熬每一次匹 配都求出葜西配发mi,翔采mi≥M锕燕由设计者蒙求的最小蕊配庹),则认为匹配已经完成,
香mq继续进{亍殛怒或降{氛匹配魔簧求。梅线瓣终的生袋过程觅鼹6-¥搿拳流穗臻。从谈滚鹱我

们不难看出,在求布绫嗣络时并不是经过一级簿单的藏配就可诅得出缩粜,彼往要经过多缎模
獭琶酝考煞穗密缡巢,每~次嚣配静站聚又楚下一次骐酝荫条馋,斑虼氍配的过程瓤以甩元缀 瓣数表器,经过对元缀疆数孛静袈终《事密≥避抒多次嚣黧,逐步摊斑掰要黥路莱。

8。3接线/布线处理

6.3。l魄路圈的接线关祭处理
根据本论文煞5鬻的叙述霹知,{蒌褥一个电鼹蓬郄慰应予一个秘络妊势辫,这个拓羚爨褒

霹7电路爨最零壤的出褰一蹇器嚣馋之瓣嚣连接荚累,瓣接绫关系壤是要鲑联霆译之瓣连接荚 蓉,完全胃虢蹋鬻论豹努法来解次元律接线闯趱。进行接线赶理的盘簧步骤为;
罄是,将电路麴撂扑霆分割戏许多攘互势离的”逢遵子集~连避子纂燕籀羚黉秘~酆玲, 强它之中所有的带点均用导线支路连接在一起。为了形成连通子集,只需将拓扑图中代表元件
静支鼹剃滁即可n在经~连逶予察中,艇寿鳇囊踺镪瓣予导线支黪,嚣肇导线支鼹稳涟魏警赢

研分为两裘-第一类节点在束进彳予圈的转害8之翦连攮青霜件支鼹,这艘节点瞧~黠禽着实驻继 窀元件的楚一接线端予:第嚣类节点m4连接的垒部变路都是导线支鼹,这魑赘点在实际电爨巾
势不存程。因臧,求逡遴予褰熬本矮菰燕隶元搏之翔静连接关系,程瓣一个麓淹子寨内豹所宿 第=类接点在电气上越甄相连通的.

其次,摄据寰繇翡帮线豹置芑规定,元件的每一个攘线端予蓑多援兔许连接两掇导线。因
此,在对第二类带点逃瑟连接融,将它们排为~酞,从:;k至尾依次褥苇纛两弼麓连,既霉达巍

接线静葺麴,这磐节赢静撵敬矮净不一样,连接遽艟带患掰搿趣导绞豹长发电魏不一长,为T

达到节省车菩辩,簿搽生产戒本靛辩鑫孽,蒲要逡耩同一连通集内冗律接线端子之间的连接先搿顺

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布线和接线处理模块

图6-5布线网络生成流程

壅查奎兰堡主堂焦堕皇

塑终塑堡垡丝堡塑堡——一——

序和连接导线在开关柜柜体三维空间内的布线位置,即接线优化问题.对该问题的解决方法将 在6.3.2节中详细叙述。 第三,在接线处理时,根据工艺上的要求,有些线在连接两个元件端子时中间必须跨接端 子排,在原理图输入时,只需对两个元件端子之间添加一个端子元件,将端予作为一个普通的
元件处理即可。

通过上述三个步骤的处理,就可以将电路原理图处理为一个个的连通集,每一个连通集中 的接线端子是可以两阿互相连接的,至于如何处理它们之间的连接关系,则是接线优化的问题
了。

6.3.2布线路径选择和接线关系优化方法
在处理接线关系时,应考虑布线路径的选择和接线关系的优化,以达到所需的导线总长度

最短的目的。在开关桓内的布线网络形成之后,布线路径的选择和接线关系的优化只能在布线
网络中进行,大大降低了处理的难度。 布线路径的选择和接线关系的优化问题可以分为两类,第一类是在一个连通集内只有两个 元件接线端予时的优化问题,第二类是同一个连通集内有多个元件接线端子时的优化问题。 l、第一类问题比较简单,因为只有两个端子,所以接线关系已经确定,只需求出连接导 线在开关柜三维空间内的最短布线路径,就同时完成了优化和布线路径选择问题。在电器开关 柜CAD软件的设计中,对于第一类问题的解决方法是: 首先,在开关柜柜体内分别从这两个接线端子的实际位置出发,向与其最近的布线网络延 伸,求出与走线槽的交点VexPtl和VexPt2。 其次,将这两个交点作为新的顶点添加到该开关柜的布线网络中,形成一个新的临时布线
网络TmpLinkHet。

第三,在这个临时布线网络TmpLinkNet中,求顶点YexPtl和YexPt2之间的最短距离和 相应的路径。这个问题实质上是求无向图中两个顶点之间的最短路径问题,可以用Dijkstra 算法求解,求解流程如图6-6所示。

在求解的过程中,计算出最短路径的同时也记录下连接导线在布线网络中的经过路径,此
路径即是导线的布线路径。 2、在电器开关柜CAD软件的设计中,第二类问题既要处理端予之间的连接顺序,又要考 虑连接导线的布置路径,其解决方法是: 首先,在开关柜拒体内分别从每一个接线端子的实际位置出发,向与其最近的布线网络延 伸,求出与走线槽的交点VexPt.,
i=l,2,..,n

其次,将交点VexPti,

i--1,2,…,n作为新的顶点添加到该开关柜的布线网络中,形

成一个新的临时布线网络TmpLinkNet。

查壹盔兰耍主兰堡堕塞



塑垫翌壁丝竺堡塑垫——一
开始





<男巍G溅ts-t>

\\

\径

的顶点,v为 一顶点,求

中s,



的最短路



\ /



LB“s)-0,PM(s)=t,PDG产s,对于任一v≠s,令
LBL(v)=。c,PM(v)=0,PD“)=v,i=O,u=s

计算LBL(V),i=i+l, M=min(LBL(v),LBL(u),OT(u,v))

《参由
Y0
LBL(v)=M,PD(v)=u

◇N

Y0






输出最短距离LBL“)和路径(v,I
PD“),PD(PD(v)),…,s) l

在所有未被处理的顶点中找出具有最小 标号的顶点w,令PM惭户l,u-=-w

图6-6

求最短路径的Dijkslra算法流程图
i=i,2,

第三,将顶点VexPti,

.,n作为一个队列,队列中的顶点的排列可以以任意 i=l,2,…,n中每一顶点对之间的最短
该对顶点随满足L(i, VexPtt为尾元素

顺序排列,这个队列成为A队列,另设立一个空队列B。 第四,用Floyd算法,求出所有顶点VexFtl, 距离和相应路径,
VexPt.,

在这些顶点对之间找出一对顶点VexPt。和VexPtJ,

j)=Min,将其从A队列移到B队列,令队列B中VexPtl为头元素VexPtb,

同时记录下顶点VexPtb,VexPt.之间的连接路径,Floyd算法的流程图见图6—7。

第五,比较A队列中求每一个顶点与VexPt-和VexPt.的最短距离,找出一个A中的顶点 VexPtk,该顶点满足 L(b,k)=Min或
L(e, k)=Min

-49.

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布线和接线处理模块

将VexPt。移入队列B中,根据上述两利一情况,分别变为队列B的头元素或尾元索,同时记录
下顶点对(VexPtb, VexPtk)之间或(VexPt。,

VexPtk)的接线路径;

第六,重复第五项的操作,直到A队列为空。 经过第--N第六步的操作,就完成了具有多个元件接线端子(>2)的连通集内端予接线优化 和最佳布线路径的选择。

图6?7

Floyd算法的求解流程

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布线和接线处理模块

6.3.3布线和接线处理在电器开关柜CAD软件的具体实现
列一个电路图,经过6.2节所述的方法处理,最终得到一个元件接线关系表、位于开关柜 三维空间内的布线网络、每对相连端子问连接导线的布置路径表、端子间的连接关系表等。结 合开关柜柜体设计信息和柜体内电器元件的布置信息,就可以自动地在三维空间内实现布线处
理和生成有关的施工用工艺文件。

电器开关柜CAD软件中,参照成套电器生产厂家的实际情况和有关布线/接线图绘制的国 家标准、规范等要求,输出的设计结果有元件接线图/接线衷,电缆表、端子接线袭,元件表, 采用柜体展开画法的布线图等即完成了电器开关柜的接线和布线设计。

6。4小结
接线处理、接线优化和布线路径的选择是电器开关柜设计的难点和重点,也是电器开关柜 设计中工作量最大、最繁琐、最容易出错的工作,因此在电器开关柜cAD软件的设计中将此问

题作为重点问题来研究和解决。
本章首先分析了当前接线、布线设计的现状、不足和改进要求后,引入布线网络的概念, 然后讨论了基于关系数据库的布线网络生成专家系统的有关问题,生成布线网络的方法,并着 重论述了该专家系统的关键问题一推理机中的模式匹配问题,给出了相应的解决办法。对于接 线、布线处理,应用圈论的有关知识,解决了接线关系的处理方法和在布线网络中根据接线关 系选择最佳布线路径的算法。最后讨论了在电器开关柜CAD软件中实现接线、布线及其优化处
理的具体方法,最终达到完成电气设计的设计目的。

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电器开关柜CAD软件(电气部分)的应用实例分析

笫七章电器开关柜CAD软件(电气部分)的应用实例分析
本章主要以电器开关柜CAD软件(电气部分)的各个功能模块为例,说明在该软件中各个功 能的具体实现。

7.1合同的管理模块
在合同管理模块中,主要功能是合同的添加和合同的修改功能。合同的添加操作如图7-1 所示。在合同添加功能中,输入合同编号、批号、合同甲方、工作路径、开关柜类型和数量。

图7-I合同添加功能

图7-2合同的修改

合同修改功能见图7-2所示,在合同修改功能中,合同信息中任何一项内容都可被修改, 但修改合同编号时不能与已有的合同编号相同,否则系统提示重新输入。

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电器开关柜CAD软件(电气部分)的应用实例分析

7.2电气符号库管理模块
电气符号库的管理包括绘制电气符号、保存电气符号、对符号库的查询和修改等功能。在 该功能模块中,绘制~个元件符号时,首先由系统设定绘制电气符号的环境,然后就可以采用 普通的AutoCAD绘图方法绘制电气符号,但在存储电气符号时需要一些设暨,见图7-3所示。

图7-3电气符号的存储 对于电气符号库中已有的元件,可以进行浏览、打开修改、删除一个电气符号或一类电气 符号,其操作函面见图7—4所示。

图7-4符号图库的管理

7.3元件库管理模块
元件库管理主要包括元件的绘制、修改、元件库的查询和库中元件的修改等功能,它提供 了一套完整的建立、维护元件库的方法。

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电器开关柜CAD软件(电气部分)的应用实例分析

元件库的维护管理见图7-5所示。在进行元件库的维护时,可以浏览库中每类元件中的每 一个元件的图形和各种信息,并且可以打开每一个元件进行修改,可以删除一个元件或一类元
件。

图7-5元件库的管理 绘制元件时首先由系统进行一些初始化设置,然后选择所需电气符号组成电器元件,电气 符号添加完毕后,可进行元件图的修整和元件引脚标注。添加电气符号的操作见图7-6所示。

图7-6向电器元件中加入电气符号 绘制完电器元件后,就可以将该电器元件保存到元件库中了。在保存到元件库的时候,需 要设置该电器元件的一些管理信息。元件的保存操作见圈7-7所示。

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奄嚣开美疆CAD软件(电气部分)鹃斑耀蜜铡势新

圈7.7保存电器元梓 经过绘制电气符母和电器元件这两个步骤,用户可以根据自己的器要建立任何类型、任何

复杂毪度构电器元件,真芷选列其有开放性元件摩的舀的。

7.4电路原理豳的输入秘编辑
电路原理阑的输入是电器开关柜设计中工作中所占的比熏较大,因此镪开关柜CAD软件的 没诤串,霹毫路瘴瑾鬻弱绘聚功悲送行了特翻匏设诤,器蠢提供方镬绘铡毂蹈国豹互曩,镳设 计者可以高效地进行设计工作。 邀黯原理耀秘辕入操终避程燕:营先进行绘铡辍理霉熬繇境秘娥捷设鬟,然嚣藏哥戳绘剃 原理图了?绘湖环境初始化工作主要设置该电路原理图的工程信息,具体内容见圈?-8所承。

窝嚣g绘翻环壤弱耪始键设鬟 绘制原理图时,可以添加/翮除茹件、导线,移动、旋转、比例放大元件,添加/删除节点,

查看元件属性,标注瞧器元锉搪号的B}脚等功能,这些功能都以工具条的彤式显示在A。t泓B
的工作窗口上,使用户的操作非常方便,具体见图?-9所示。

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电器开关柜CAD软件(电气部分)的应用实例分析

罔7?9电路图的绘制 在绘制电路图的工作窗口中,还有打开已有电路图、保存电路图两个按钮,只有电路图文

件才可用此功能打开,然后才可被编辑,非电路图文件不能由此功能打开。如果用AutoCAD的
命令打开电路图,则被打开的文件不能用上述编辑功能进行编辑和保存。用正确的方法打开的 电路图经过编辑后,必须用保存电路图这个命令保存,否则将失去电路图的工程属性,不再被 认为是~个电路图。

7.S接线处理模块
接线设计是电器开关柜设计中的工作量最大,最烦琐,也是最容易出错的工作,电气设计

的最主要工作就是根据已有电路图进行接线设计和优化,输出接线II/tti线表、电缆表、端子
接线表等安装施工用工艺文件。 在进行接线和布线处理时,首先要进行环境的韧始化设置,具体操作见图7-10所示。

图7?10接线,布线环境设置 环境设置主要是根据合同信息选择电路原理图和设置该原理图中的元件将要安装的开关柜

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电器开关柜CAD软件(电气部分)的应用实例分析

柜体的有关结构信息,为进行接线处理、接线优化准备数据。 在电器开关柜cAD软件中对于接线及其优化的处理要依据电器元件在电器开关柜体中的具 体布置信息进行的,因为与柜体设计的协调尚未完成,在软件设计中预留了读取柜体信息的接 口,并设计了在柜体三维空间布线网络中进行接线优化处理的算法。俚目前暂时在柜体的展开 图上进行元件布置和接线处理。 在接线处理环境设置完成后,选择“处理接线”命令就可以进行接线关系的处理了,接 线关系处理完毕后,生成接线关系表,记录了元件之间的接线关系。对于图7-9所示的电路图, 经过接线处理后,得到的接线关系表如图7-11所示。

图7-11图7-9所示电路图对应的接线关系 根据此线关系,就可以在柜体的展开图上绘制元件的接线图了,并且元件在柜体上的位置 应与其实际布置位置有实际对应关系,以方便接线工人的安装操作。绘制接线图的过程见图
7-12。

图7-12绘制接线图 由图7—12可以看出,所有处理过接线关系的元件出现在元件列表中,用户选择每一个元

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电器开关柜cAD软件(电气部分)的应用实例分析

件,把它放置在柜体展开图的对应位置上,并标注元件接线端子间的接线关系,就可完成接线
图的绘制工作。

7.6小结
本章简述了电器开关柜cAD软件电气设计部分的大部分功能的实际应用情况。从上述内容 可以看出,该软件基本上完成了电气设汁部分的大部分功能,但还有许多需要完善和提高的地 方,需要进一步的设计和开发。

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工作总结和展望

第八章工作总结;}Ⅱ展望
8.'

呶器开关框CAD软件设计工作总结
经过两年多的努力学习和工作,在老师的糖心指导和帮助下,终于完成了电器开关挺CAD

软件电气设计部分酌大部分功能模块的设计。经过这一段时间的工作,商收获,也肖教训。
一方囊,经过对毫器嚣关梃CAD软肄豹具体设谴‘,获褥7不少||;[获; l、熟悉了电器开关柜设计,熟悉了AutoCAD的二次开发和开发工具vc十+及ObjectARX 方法,可以赢效、快速地对hutoCAD的匿形数据簿进弦扩充秘开发。 2、程电器开关搬CAD软件的设计中,设计丁统一的、信息完备的电路原理图信息模型、 数耀结构秘基本舞穗,并蒸予AutoCAD瓣鬣形数据实袋了该数据臻垄,保证各个模块之阐的数
2.0

应掰,学习了蕊商对象韵分析和设计方法。在对AutoCAD R14进行=次开发的过程中,采用此

据的~致性、数据的独立性和操作的效率,设议+丁各种剥于用户输入电路图的没;}二£其,界垂 友好、操作直观简单,设计效率商。
3、搜诗了蒸予会强弱王程镑瑾、设舞交棒彗瑾魏模式,符合电器开关搬生产企监戳订革

为依据的生产模式,有利予进行设计、生产的衔接和管理的延续性。
4、设计了电器元件符号、电器元件二级元件库管理模式和开放的符号库、元件库管理,

提供了完港的符号撵、元{孛痒的建痒方式,用户宠全群戥壤摅鑫基静器簧定翱、扩究元件痒, 提商了该CAD软件的适应能力。
5、键出了元件安装西、布线网络的概念,设计了自动簸理和优纯接线关系的算法,准确 生成接线关系和接线圈等捷工工艺文体。 另一方面,经过其体的设计工作,也获得了不少有益的教讽,这主簧表现在; l、CAD软俘鳆设诗燕一个笈杂鹣遥猩,{;ii不仅仅楚篱攀静稷序编码间聪,设计一个CAD 软件往往需要相关的备方耐的知识;设计CAD软件应按照软件工程的要求,从软馋计划、软停 需求分析剃软件设计~步一步进行,才可保证所设计的软件的不会产生方向性的失误,减少返 王和链溴。

2、襁解决任何一个问题时,只有经过充分的螭查和研究,才可发现深层次的问题和矛盾, 我弼解决鞫题酌办法。
总之,经过一段融闼的学习秘工捧,基本土毙戒7电嚣野关橙电气设诗静太帮分功麓,并

且着重解决了电路图和AutoCAD图形数据库的结食、电路图的信息模型的建立、布线路径的选

择方法、忧纯接线关系豹方法等电气设计的关键闯题,基本实现了电气设计的要求。同时也获
德了不少经验教训,傻褥以蜃在工作中注意。

8.2对电器开关柜CAD软件发展的展望
通过电器开关柜CAD软件的设计和与电气设计有关问题的调查秘研究,感到还肖撮多嚣要 改进或扩充的部分。 酋先、炎了遥戏羁懿实际生产设诗串往往是多专妲爹太嚣操聚会疆谤戆实际情况,摇莱在 电器开关糨CAD软件中支持工作缀级协同设计,将会大大提高设计的效率和设计质擞,减少因 配含不当造成静损失。

薹塑查堂堡主堂焦笙茎

三堡垒堕翌垦里———————————————————一

其次、对元件库的的管理可以采用更灵活的方法,如按元件生产厂家管理、按类型管理等, 以进一步设计是元件查询的效率。 第三、可以引入模拟仿真和自动检查功能,在设计阶段仿真电路的执行情况,减少设计的 差错;在接线处理完毕后进行接线检查等。 当然,还有很多没有考虑到的问题需要解决和改进,许多问题需要进一步的研究。

.60。

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致澍

致谢

本谍颓的研究和论文的撰写楚在汤文成教授的精。§指导和教诲下完成的,汤老师渊 博的学识,严谨、谦虚、谯慎的工作作风让我深蹙感动,使我获益匪浅,在此对汤老师致 以豢商的敬意和诚挚的感谢l在我的学习和研究工作中t毡得到了易红教授、许超副教授的 指导和帮助,在此对隔位老师表示寝心的艨谢l

先进制造技术研究寰的庙寅剐教授、乖研讲师、仇晓黎讲师、韦锻星讲师、徐珉老
师对于课题的研究提供了大力的帮助和支持,自{瞧们表:毒鼍褒心的感{鸯}l

感谢倪中华、王海霞、陈丹晔、颓邈钧、赖波、朱军生、喻青、程沽等同学给予的
真诚帮助l 对于我的家人给予的巨大关怀和无私支持,表示诚姆的感谢l

(签名>

童塞查兰璧圭兰整燕奎查耋裹整————
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.62.

电器开关柜CAD系统(电气部分)的研究与开发
作者: 学位授予单位: 张浩 东南大学

相似文献(1条) 1.学位论文 朱军生 电器开关柜CAD系统(结构部分)的研究与开发 2000
该文首先分析了市场上CAD软件少且针对性不强的特点,阐明了开发电器CAD系统具有现实意义和广阔的应用前景,论述了依照专业化、三维化、参数化、智能化的观点如何开发电器开关柜CAD系统的实现方法.分析了CAD图形支撑系统、数据库的要求,并充分吸收市场上已有电器CAD软件的优点,开发了面向电器开关柜制造企业的CAD系统结构设计部分.研究了 MDT环境下通过MCAD API工具采用Access数据库实现图形的参数化驱动,从而更好地完成电器CAD从二维设计到三维参数化设计的转变.在系统功能设计中,适应结构设计中的要求,对设计中所需的材料库、标准件库等增设了数据库管理维护功能,并为面板元器件布局提供了专家系统解决方案.此外在系统中对设计结果的输出、报表统计等方面也做了一定的工作.最 后,该文采用GHD(DOMINO-Ⅱ)型电器开关柜对系统进行了实验验证,结果表明该系统能够满足柜体结构设计要求.

本文链接:http://d.g.wanfangdata.com.cn/Thesis_Y338079.aspx 授权使用:广西区科技情报研究所(gxqkqs),授权号:0d30b39c-1ac2-439c-a806-9e4b009aa3e8 下载时间:2010年12月13日


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