Adopt.EACD二维与三维设计关联的实现

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1 引言

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    随着计算机硬件和软件的发展，CAD软件越来越成为设计单位的主要工具。从原来的二维设计，到现在广泛采用三维设计，CAD软件在设计中扮演了越来越重要的角色。在船舶、飞机、汽车等的设计中，三维设计软件应用得越来越广泛。电气设计作为系统设计领域的重要的组成部分，也逐渐采用了三维的设计。电气设计主要涉及三个方面的内容：电气原理设计、系统三维结构设计、分析仿真与数字检测。电气原理设计，以二维工程图纸的形式，反映系统内设备之间的连接和信号传递的逻辑关系，表述整个系统的工作原理。系统三维结构设计，通过在三维的数字样机上安装设备三维模型、敷设电缆、管路，模拟系统的物理属性，反映设备、电缆、管路的空间几何关系。分析仿真与数字检测，主要是检验设计合理性和正确性，涉及电磁兼容、信号仿真以及故障检测等诸多方面的内容。

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    在设计电气原理图时，普遍采用的都是二维的通用的CAD软件，例如AutoCAD等，绘制的电气元件图形仅是图形信息，没有电气属性。一些专业的电气设计软件，虽然能绘制具有电气属性的元件并建立逻辑关系，但都只局限在本软件中，不能把逻辑关系导入到设计单位使用的三维软件中。在三维设计中，电气模型更多反映的都是几何信息而没有逻辑信息，二维和三维的设计没有关联起来。虽然有些软件（例如CATIA）可以在三维里定义电气逻辑关系，但需要依照绘制好的原理图，重新输入逻辑关系。如何使二维的逻辑设计和三维的模型设计关联起来，使二维的逻辑关系可以导入到三维设计中，三维的位置信息反馈回二维设计中是当前面临的问题。大连大工安道船舶技术有限责任公司开发的电气辅助设计软件Adopt.EACD很好的解决了上述问题。

2 Adopt.EACD软件简介

    智能化电气辅助设计与图纸管理软件Adopt.EACD是大工安道船舶技术有限责任公司开发的集布线、标准件库管理、报表输出功能于一身的新型系统级线缆敷设软件系统，该系统适用于航空、船舶、汽车等领域，提供给用户一个方便的交互环境，完成从原理设计到施工设计的转换。Adopt.EACD提供了符合国标、船标的电气元件库，库中同时包含元件的几何信息和电气属性，可以方便查找需要的元件，并允许设计人员根据需要扩展电气元件库。设计人员使用统一的电气元件库，从而保证不同的图纸中电气符号与电气属性信息具有统一性。可以建立项目并对项目中的图纸进行管理。二维图纸中电气符号的电气属性与反映物理位置的三维几何属性关联。协同化设计，缩短设计周期。采用可扩展的规则库，实现设计过程中实时监测。系统以统一的具有电气属性的电气元件库为基础，实现在项目内的自动检查功能，避免设计中的各种错误。根据设计的信息，自动生成设计所需要的报表，该报表的格式用户可以根据需要进行定制。有效了解决了传统方式下人工统计报表带来的种种问题。提供图纸管理和版本控制功能。

3 二维设计和三维设计的关联及实现

    Adopt.EACD在二维的设计中，电气元件的属性和逻辑连接关系都被存储下来，这些属性和连接关系可以以一定格式的文件导出，通过对三维软件的二次开发或者导出三维软件可以识别的格式的文件，实现二维设计和三维设计的关联。下面介绍与CATIA三维关联设计的实现。

    CATIA是法国达索（Dassault System）公司的CAD/CAE/CAM一体化软件，居世界CAD/CAE/CAM领域的领导地位，广泛应用于航空航天、汽车制造、造船、机械制造、电子、电器、消费品行业。CAITA为电气系统设计提供的模块包括电气功能定义(EFD)、电气导线布线设计(EWR)、电气线束安装设计(EHI)、电气线束展平设计(EHF)、电气组件库设计(ELB)，这些模块有效解决三维布线设计问题。

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    EFD模块是应用CATIA进行电气系统电气绘制的必要步骤。在这里定义线束中导线的连接关系和信号。然后把定义完成后的文件导入CATIA三维设计中，把EFD定义中的设备、电连接器、针孔和三维图形对应起来。EFD模块提供把Excel格式（CSV）文件定义的连接关系导入系统中的功能，因此，把绘制完成的图纸的连接关系，按照EFD资料格式，导出CSV文件，然后EFD通过读取导出的CSV文件，把绘制完成的接线图的连接关系读取进来，再导入到CATIA中。就可以实现数据的互相导入。EFD系统的组件（元件）关系如下图所示

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    实现的流程为：根据二维的图形简图符号库建立CATIA的三维电气模型库，在二维设计中，调取二维的图形符号库绘制二维图形，同时定义逻辑连接关系，这些数据以一定的格式导出。EFD通过读取导出的文件，把二维的图形符号属性和逻辑连接关系导入到CATIA EFD模块中，从三维电气模型库调取三维电气模型，和导入的二维逻辑关系中的相关元件关联。则建立了二维和三维的关联。可以从三维设计中读取空间信息（例如电缆长度）导入到二维设计中。

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    与其他的三维设计软件的关联的做法与此相类似，根据实际情况，有些需要对三维软件二次开发。

4 结束语

    Adopt.EACD已经在舰船和飞机的电气设计中得到了实际应用，实际运行证明，Adopt.EACD的使用，大大减轻了设计中的重复性，并且实际接线的准确性高。其方便的交互环境，更适合电气设计的特点。特别是二维设计和三维设计的关联，使二维设计和三维设计的相互数据交互更方便，设计效率更高。二维设计可以采用不同的CAD平台(AutoCAD、CAXA等)，三维电气设计可以采用当前主流的三维设计软件，使用户选择更多。目前，我们对Adopt.EACD进行如下方面的开发：(1)开发通用电气设计版本，使之满足于大部分的电气设计工作。(2)扩充原来的船舶电气设计版本的功能，使之更适合船舶的设计。(3)通过与电磁兼容、信号仿真软件等方面的数据共享,实现电磁兼容、信号仿真以及故障检测等功能。