Pro/ENGINEER Diagram电气逻辑原理图的设计（一）

　　目前随着制造业产品的智能化和集成化，使得产品向机械电子系统集成方向发展。作为连接机械与电子桥梁的电气线束设计也必将随着机械CAD的应用而走向三维数字化，电气计算机辅助设计(ECAD)软件已成为计算机辅助工程(CAE)软件的重要的组成部分。

　　一、电气原理图设计软件应用现状

　　国内外学者与工程师从20世纪80年代开始，开始利用CAD技术和虚拟现实技术对线缆束数字化设计和规划进行研究。

　　1992年，Caudell等提出了将虚拟环境与线缆布线相结合的思想，但碍于技术条件并没有实现，虚拟环境下的线缆布线规划技术有待进行更深一步的研究，这些研究距离实际应用仍有较大差距。

　　目前3D设计软件主要有Pro/ENGINEER、NX和CATIA等软件，都基本提供了电气设计模块，这些软件的电气设计模块为电气布线设计员、机械工程师、电气工程师和工艺人员提供了用于生成电气布线数据的三维设计工具，生成的电气布线系统增强了构建虚拟样机的能力。而且还有一些专业的电气设计软件如南车浦镇车辆有限公司选用的See Electrical Harness等，它们基本都具有良好的布线功能。

　　电气设计软件的选择主要根据之前采用的三维机械设计软件，这样方便导入三维模型进行线束的三维布置。由于我厂已经在机械数字化设计时采用了PTC公司的Pro/ENGINEER Wild fire3.0，所以在柴油机电气数字化设计时采用Pro/ ENGINEER的Cabling模块。作为大型的计算机辅助设计工程软件，Pro/ENGINEER软件在汽车柴油机、工业装备、IT设备和家用电器等行业应用广泛。

　　二、Pro/ENGINEER Diagram电气逻辑原理图设计

　　Pro/Diagram原理图主要用于捕捉电缆设计的逻辑连接信息，并图形化的表示线、缆、电气元件和管脚。根据输出的原理图逻辑连接信息，可以进行3D电缆的自动布线，Diagram模块与其他模块的关系如图1所示。

　　创建Pro/ENGINEER Diagram原理图的一般流程如图2所示，具体为：1)电气接插件符号的创建;2)导线、电缆规格的创建;

　　3)导线、电缆、通路的创建;4)最后得到原理图信息，以下是基于Pro/ENGINEER Diagram设计原理图构建的一个简单介绍。

　　1.建立Diagarm原理图绘制环境

　　在Pro/ENGINEER Wiildfire3.0的设计环境里首先创建一个Diagram图，如图3所示建立绘制环境，选择“文件”→“新建”，在“类型”里选择“图表”，这样新建了一个原理图的模型而进入Diagram的设计环境。

　　为了方便电气设计同时也有利于提高设计效率，需要设置配置文件，打开Pro/ENGINEER时，配置文件里的选项会自动加载，如图4所示。这里不需要每次在配置文件上修改，Config.pro是一个配置文件，包含了很多参数的设置，为了每次打开Pro/ ENGINEER时正确加载设置路径，需要设置以下路径(见表1)。

　　2. 建立电气元件符号

　　在Pro/Diagram中，接插件是通过电气符号来实现的，根据设计要求，预先定义各种接插件的符号，形成接插件库，供原理图调用。

　　接插件符号的创建可以有以下三种方法：

　　1)使用Pro/ENGINEER的绘制功能绘制;

　　2)从其他CAD软件读入(支持DWG、DXF、IGES等);

　　3)从现有的符号拷贝后修改。

　　以下是使用Pro/ENGINEER的绘制功能草绘元件符号，点击“格式”→“符号库”，右侧就会出现菜单“定义”，如图5 和图6所示。按照提示输入元件符号的名称，该元件符号的绘制窗口就会打开同时出现“编辑”菜单。

　　为了方便符号的草绘，需要对绘制的环境进行设置，可以将栅格打开，这样比较方便绘制定位，点击“视图”→“绘制栅格”，就会出现“网格修改”的菜单，如图7所示，按照提示进行栅格的显示。同时点击“草绘”→“草绘优先选项” 进行捕捉的设置，如图8所示设置草绘优先选项，可以在“水 平/垂直”、“栅格交点”和“栅格角度”等选项之间选择， 根据设计时的需要或者习惯进行选择。

　　3.线缆规格设计

　　创建完接插件符号后，在工程图中布置接插件在图中的合适的位置，然后在Pro/Diagram环境中创建线束的Spool并配置相应的电气参数，单击“格式”→“线轴”，就会在右侧出现“线轴”编辑菜单，选择“创建”，如图9所示。

　　线轴实际是导线、线缆的规格，主要用于定义导线、线缆、护线套的电气参数，决定了线缆的外形与表征的物理特征，图10是线轴的电气参数设置，主要规定了线轴的名称、颜色、最小折弯半径、电线直径。表2是线轴常用的电气参数设置，其中Thickness是电线的直径，而Min_Bend_Radius是电线的最小弯折半径，有时为了方便可以将该值设置得较小。如果显示的电气参数缺少，可以单击“视图”→“列”来增加所需的参数，如图10所示显示模型树列。

　　同时也可以从已经定义好的电线与电缆的spl文件调入，单击“线轴”→“读取”，如图11所示，可以将线缆规格spl文件加入到当前的设计环境，避免了重复定义，提高了工作效率，图12是Pro/ENGINEER自动打开配置文件设置的线轴目录文件。

　　三、结束语

　　本文主要简单介绍了Pro/ENGINEER Diagram的原理图绘制环境的建立、电气元件的创建和线缆规格的构建，相比以往手工绘制电气图表或者使用标准CAD软件包而言，可以节约大量时间，虽然前期设计与学习比较慢，但是计算机辅助技术总会提高工程师的工作效率，随着设计需求与未来虚拟样机的要求，线束的数字化设计也必将会从二维转向三维升级。