信息技术硕士论文

时间:2017-11-14 编辑:钰娟 手机版

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  浅析计算机辅助电气设计的应用

  【摘要】 首先介绍了计算机辅助设计应用的主要软件特别是专业电气辅助设计软件,其次分析了其应用的行业和范围, 重点介绍了在建筑电气与电力系统设计中的应用,最后探讨了当前电气设计软件的优势与问题。

  【关键词】 计算机辅助设计; 电气设计; 建筑电气; 电力系统

  引言

  计算机辅助电气设计(以下简称为电气CAD)是指计算机辅助设计在多种行业电气部分设计中的应用。电气CAD的应用包含电气工程中的各个环节,如概念设计、优化设计、计算机仿真、施工图及效果图绘制等。电气CAD的应用范围非常广泛,涉及到电力系统设计、工厂电气、建筑电气、控制电气、电气回路设计等方面,因此有必要对电气CAD的应用进行专门的研究和分析。本文从电气CAD软件在电力系统和建筑电气的应用,以及应用中的实际问题等方面开展研究,首先介绍的是电气 CAD 软件。

  1计算机辅助电气设计软件

  电气CAD软件可以简单地分为常用设计软件与专用电气设计软件2类,其应用既有一定的通用性,又有各自的特点。电气CAD一般是整体设计中的一部分,作为设计行业应用最广的软件,AutoCAD的应用也对电气CAD产生了极为广泛的影响,同时也是应用最广泛的电气设计软件。国内有多种专业电气CAD软件是基于AutoCAD的,一般是在 AutoCADR14 或 AutoCAD2000 等版本平台的基础上进行了强化并专门针对电气设计进行了改进[1-4]。应用较为广泛的有中国建筑科学研究院计算中心的ABD、北京天正工软件开发公司的TElec、北京华远软件工程有限公司的HOUSE及蓝天正华软件公司的 “建筑之星”等。此外,部分电气设计人员也会结合现有软件,通过自己编程进行改进,以实现自己所需要的部分功能[5]

  智能化专家设计系统(EES )大型电气工程设计软件是北京博超技术开发公司研发的大型智能化电气工程设计专用软件。EES的主要特点是易于掌握,不需要记命令,没有操作步骤的限制,不需要掌握英文,无需操作键盘,只需要鼠标操作,便可以完成绘图、标注、整定、 计算、校验列表 统计等设计的全过程。智能化专家设计系统提高了设计速度并注重了设计质量。以配电设计为例,内部功能包含设计中所需的负荷计算、变压器型号选择、无功补偿设备、配电元器件整定及配合校验、线路及保护管的选择、短路校验、电压校验、启动校验等全套设计。

  其结果不但可以满足上、下级元件进行线路保护,保证最大短路电流及最小短路电流状况下均能及时分断,而且能保证在启动及运行状态时母线电压及末端电压水平均满足规范要求。此软件还实现了动态设计模糊操作功能,设计师在操纵大致光标位置时能自动转换成准确的绘图定位,从而避免了设计师在设计过程中需要紧盯屏幕、频繁缩放、不断进行修改的情况。全面开放性图形库、数据库、菜单全由设计师按自己需要和习惯扩充、修改。ESS还配备了准确的材料统计功能,采用动态工程数据库,保障了元件图形与其型号、规格等工程参数一致,避免了软件外挂数据文件进行材料统计时导致的图形与数据不能同步操作等错误的发生。

  TElec(天正电气)是北京天正工软件开发公司开发的电气软件,侧重于建筑电气设计,TElec 本身包含了大批绘图和计算等功能。新增功能包括变配电平面图绘制、避雷计算等。TElec的技术特点是电气绘图、计算和信息查询、统计的一体化。内部功能的配合可以使设计人员在绘图过程中完成一些功能,如根据照度要求计算灯具的功率,根据负荷确定导线截面等计算以及信息查询工作。软件可以充分利用平面图中所含信息,自动生成系统图和负荷数据文件。提供了与其他建筑软件的接口,而电气元件与天正建筑TArch 软件配套,可以在开始绘制建筑电气平面图时方便地调入TArch 绘制的建筑平面图,并且能在电气设计过程中修改建筑部分的图样。而图库管理功能,除可以方便地调用软件自身提供的图块外,用户还可随时存取自己制作的图块。计算程序的数据输入可以避免采用键盘键入数据的单一性,实现了采用与图中搜索、列表选定等手段相结合的方式,从而提高了数据录入的效率。在生成电气系统图后,可以利用图中的信息自动进行系统负荷的计算,并将计算结果在系统图中的元件和导线上进行标注。

  2计算机辅助电气设计的应用

  与通用CAD软件相比,电气专业CAD软件满足了电气设计人员的需求,优势明显,因而电气专业CAD软件受到专业人员的青睐。电气设计涵盖的行业和方面较多,本文仅从电力系统设计与建筑电气设计方面进行研究。

  2.1计算机辅助电力系统设计

  电力系统设计中,变电站设计与线路设计是难点,这是由于变电站与输电线路的设计都受实际建设环境的影响很大,输电线路的走廊可能经过各种复杂的地质环境,杆塔的设置需要充分考虑牢固性、称重、应力等安全因素,电力设计不但要克服现场的各种困难,还要满足各种规范的要求。通过计算机辅助电力系统设计软件的协作进行设计,可以保证设计好的图纸中不仅包含有必要的图表等信息,还包含了工程所需的材料、建设信息等。设计完成时,只需要保存图纸,便可以将工程所需的全部有关信息一并保存,在使用时可以通过提供的信息完成施工。

  电气CAD软件起到的作用有:(1 )材料自动统计功能:随着设计的进行,各类报表自动生成、打印及预览;(2 )实时查询功能:在电气设计过程中,设计师可以通过电子表格动态地追踪和查询设计中所用的材料情况, 当选择某种材料后,软件自动显示该材料位置, 实现表格与图形联动,有助于设计人员对图纸修改、审核、校对;(3 )实时帮助功能:软件使用过程中出现疑难,只需按一下帮助功能键,便可以得到离线及在线帮助以及多种 DEMO 帮助完成设计;(4 )电力通道实时查询功能:在设计过程中遇到电缆需要穿过某段原有的电力通道时,辅助设计软件可帮助设计师方便快捷地查询相关电缆通道以及有无剩余通道的信息,并将新的设计信息存入数据库;(5 )满足规范要求:电力系统设计软件会自动提示设计中不满足规范的情况,如安全距离不满足要求、设计走廊会遇到障碍等。

  2.2计算机辅助建筑电气设计

  与电力系统中的设计不同,计算机辅助建筑电气设计,需要更多的是与建筑设计本身相配合,因此建筑电气设计软件一般是基于CAD制图软件及设计数据,方便设计人员随时调用建筑设计的各种参数,并会对电气设计与建筑设计中可能发生冲突的部分予以提示。建筑设计与电气设计两者的结合,可以保证在建筑电气设计中不会脱离建筑主体设计本身,不会出现盲目的线路走线、位置偏移等情况,为建筑设计的最终效果完善把关。实际工作中,建筑电气设计人员往往只负责电气部分的设计,这一部分的设计需要在建筑主体设计完成之后或完善过程中进行,要求与电气设计配合完成,通过电气设计软件,就可以保证在进行电气设计时,不会影响建筑的主要设计,同时不会出现冲突。

  2.3计算机辅助电气设计应用中的优势和问题

  传统的电气设计是在图纸上以手工设计为主,由于工程量大,设计周期长,质量不能保证, 且设计成本高。电气CAD技术的出现和发展不但改变了这种情况,也使设计质量大幅提升。专业电CAD软件是在通用软件基础上发展起来的,其优势主要体现在方便设计、简化过程、 提高速度等方面。如专业软件中附带的表格,不但填写方便,且具有自统计功能,便于生成所需的数据和表格。这些特色功能体现了软件的人性化。

  然而,计算机辅助电气设计虽然便利,也有其不足之处,比如软件越来越庞大,不同设计软件的差别相对较大,适应了某种软件,再使用其他软件需要较长的适应过程等。此外,电气设计的特点决定了需要在设计中协同合作,CAD 技术目前基本限于平面和单人作业。虽然当前部分的设计软件具有一定的系统设计功能,比如联机操作,但在操作过程中,却常常出现相互冲突的情况,与设计人员的要求还有一定的差距,需要进一步进行改进。

  3结语

  本文重点介绍了ESS和TElec为代表的电气CAD软件,以及气 CAD 在电力系统和建筑电气设计中的应用,文中指出的具体问题既体现了电气CAD软件在应用中的不足,也体现了电气设计中的实际困难。随着电气CAD软件的进一步发展,有利于这些问题的解决,但设计的最终效果还是需要设计人员来完善,软件仅仅是降低了设计的难度,缩短了设计人员掌握软件所耗费的时间,简化了数据录入与计算的工作量。只有提高电气设计人员的技术水平,才能将电气设计的成果更好地呈现,达到电气设计的最终目的。

  [参考文献]

  [1]W.菲奇纳, 刘鹿生.功率器件、 电路和系统用的计算机辅助设计技术的进展 [J] .电气技术, 2006 (3 ) : 116~121

  [2]Tian-Guo Jin, Feng-Yang Bi. A Computer-aided Design Systemfor Framed-mould inAutoclave Processing [J] .Internati-onal Journal of Automation and Computer,2010, 7 (3 ) : 261~270

  [3]王雨虹.某电阻 / 电压 / 电流变换器的计算机辅助测试装置设计及应用 [J] .混合微电子技术, 2010, 21 (1 ) : 51~54

  [4]王毅.AutoCAD 软件在弱电系统设计中的应用 [J] .科技成果纵横,2010 (1 ) : 54~56

  [5]吝伶艳, 宋建成.基于 VB 的矿用通风机电动机的计算机辅助设计

  [J] .太原理工大学学报, 2010, 41 (4 ) : 441~444

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