基于EPLAN 的矿用自卸车电气设计应用研究

张 亮，张 莉，张亚鹏，李 斌

（徐州徐工矿业机械有限公司，江苏 徐州 221004）

0 引言

矿用自卸车是目前大型露天矿山的主要运输工具，承担着矿山开采中主要的运输任务，而电传动几乎是当前大型矿用卡车的标准配置，相比机械传动有不少优势，应用越来越多[1]；另一方面，随着全球安全节能减排环保的技术趋势，矿用电动轮自卸车正逐步向新能源、无人驾驶矿车方向发展。由此可见，电气系统在整车中所占的比重越来越高，电气设计水平决定了矿用自卸车的电气系统性能，继而影响整车的经济性、可靠性、安全性、舒适性等。计算机辅助设计软件是设计手段得以提升的决定因素[2]。因此，选用专业的电气设计软件并寻求一种高效的设计思路和设计方法，具有十分重要的意义。

1 矿用自卸车电气设计的问题

目前矿用自卸车电气设计采用传统的AutoCAD（Autodesk Computer Aided Design）作为绘图工具，在进行矿车电气设计时主要存在下列问题：

1.1 不易于管理

每页原理图一个文件，而矿用自卸车电气系统复杂、原理图数量多，一个项目会有很多文件，占据的空间比较大，每页图纸的图号、名称、张数等图框信息均需要手动填写，工作繁琐，易出错。

1.2 标准化程度较低

没有标准符号库、部件库、字典等标准化文件。符号手动绘制，易造成不按符号标准不统一的情况，不同工程师绘制的原理图差别大；元件选型通过查样本，绘制电气安装板布置图时也得通过查样本来确定电气元件的外形尺寸，矿用自卸车电气元件多，元件选型及布置效率低；不能自动翻译项目信息，对于国际项目十分不便。

1.3 过于机械化

电气线路中所有元件的连线、文本及端子的标注等都需要手动完成，符号和连接不含电气连接逻辑，设备清单、插件端子连接情况等各种报表信息量大不能自动生成也需要手动编制，造成工作繁琐、重复，浪费大量的人力，无法保证数据的准确性，遗漏、出错不可避免。

1.4 无法自动关联参考，没有跳转功能

同一个继电器，其触点连接往往会位于原理图中的不同位置，采用中断点进行绘制，因为无法自动产生相互关联参考，触点的关联参考标注需要手动编制，准确性受人为因素影响，尤其是位置有所移动时，关联参考修改容易产生遗漏，造成设计的不符；没有关联属性，只能根据跳转页面的位置，翻看相关联的目标，不能实现跳转。矿用自卸车电气图纸量大，采用AutoCAD 设计大多需要手动填写编制，耗费人力且时间较长，无法满足设计效率和准确性。

2 EPLAN 在电气设计中的优势

在竞争日益激烈的今天，对矿用自卸车电气图纸设计的要求也越来越高，传统的AutoCAD 设计已无法满足设计精度和设计效率的要求，对电气设计软件的更新已成为发展趋势。

EPLAN 是一款专业电气绘图和管理软件，可面向图形和对象进行设计，从以下几个方面进行对比，可以更加直观地感受到电气设计应用EPLAN 后的优点，见表1。

表1 EPLAN 平台与AutoCAD 平台对比

由表1 可看出，传统的AutoCAD 设计，EPLAN 无论在项目管理，还是在图纸设计中的标准化程度、信息共享、灵活性等方面都达到较高的水平，而且智能化特色更加显著。应用EPLAN 设计矿用自卸车电气图纸，能解决目前矿用自卸车电气设计中存在的问题，提高矿用自卸车的电气设计水平和设计效率。

3 应用EPLAN 的矿用自卸车电气设计

3.1 搭建平台数据库

矿用自卸车电气连接部件数据量很大，拥有一系列不同配置的产品需要多用户同时访问数据绘制图纸，同时需要实现Electric P8 和Harness ProD 的数据交互，如图1 所示。基于以上原因，在进行矿用自卸车电气设计时，选用SQL 数据库作为EPLAN 平台数据库进行信息存储。

图1 P8 和HPD 的数据交互

搭建好EPLAN SQL 数据库后，配置用户角色，设置用户写权限和访问权限，确保矿用自卸车电气数据库信息共享的安全性。

3.2 建立矿用自卸车的EPLAN 标准化文件

在应用EPLAN 进行矿用自卸车电气图纸设计初期，需要建立适合矿用自卸车的各种标准化文件，主要包括图框、符号、部件库、表格、字典这五个部分。

（1）按照相关图框标准规定，根据需要创建具有自动采集相关项目信息的矿用自卸车自动化图框，在图框中绘制标题栏，标题栏相应信息位置插入项目属性或页属性特殊文本，避免重复劳动及更改的繁琐，提高绘图效率。

（2）创建矿用自卸车的符号库，在SPECIAL 和IEC 符号库的基础上，增加标准符号库中没有的矿用自卸车所需符号，包括矿用自卸车所用总线键盘、组合开关、钥匙开关等元件符号，如图2 所示。新建矿用自卸车符号库，保存在共享文件夹中，打开该符号库，新建矿用自卸车所用元件符号，根据原理图绘制需要每个元件符号可创建多个符号变量，利用自带图形工具或导入DXF/DWG 文件进行符号创建，插入连接点，并统一在符号左侧放置设备标识符、关联参考、技术参数、功能文本等属性。

图2 矿用自卸车专用符号库

（3）设定树结构配置，创建矿用自卸车的SQL 部件库，部件库是一个电气元器件的虚拟仓库，主要创建了电源类、保险类、操纵开关类、继电器类、控制类、传感器类、灯具类、发动机类、强电类等类别的部件管理库，按照部件的一类产品组及自由属性名称搭建部件库树结构，如图3 所示，部件库中每个元器件包含常规参数、技术参数、文档资料、功能模板等数据，满足目前项目的需求。

图3 矿用自卸车专用部件库

（4）创建矿用自卸车所需的各种类型报表模板，包括插头连接表模板、部件列表模板、连接列表模板等，新建报表类型，输入便于识别的配置名称及描述，选取模板，即可利用对应的报表模板自动生成插头连接表、部件列表、连接列表等不同内容的报表。

（5）创建矿用自卸车的字典库。建txt 格式的中英文对照列表，包含原理图中出现的所有功能文本的中英文对照，再导入创建的Access 字典库，设置项目的中英文显示方式，基于字典库中对照表能够自动翻译项目文本和部件文本，为拓展国际市场打下基础。

3.3 矿用自卸车电气设计模板、设置及模块化

通过利用项目模板、设置文档及典型电路模块化，可在现有数据的基础上创建新的项目，使得矿用自卸车整体电气设计风格规范一致。

（1）创建矿用自卸车项目模板

建立一个新项目时指定的模板可以是项目模板或基本项目。基本项目中包含所需的项目属性、符号库、图框、位置面结构标志等数据。通过使用模板，可以将模板中的项目设置、项目数据、图纸页等内容传递到新建的项目中[3]。

基本项目除包含项目模板的内容（项目设置、项目数据和页）外，还包含主数据（存储在项目中的主数据，如表格和符号）、已复制引入的外部文档和图片文件、参考数据。在矿用自卸车电气图纸具体设计之前，先分析项目基本情况，对以往设计过的各种类型的矿用自卸车进行分析讨论，确定矿用自卸车基本项目。

（2）创建设置文档

对矿用自卸车电气设计所需的制造数据报表设置配置、访问部件库、字典库、目录、字体等，并导出文档，其他用户对矿车电气设计前只需导入设置文档即可。

（3）典型电路模块化

利用EPLAN 的宏技术，创建针对矿用自卸车典型电路的窗口宏，作为模块化设计的基础数据。在项目设计过程中，使用典型电路时直接插入宏文件，实现自动化出图，快速进行电路原理的搭建，提高设计效率。对于矿用自卸车使用的宏，以宏项目形式，进行创建和管理，如图4 所示。

图4 矿用自卸车电气设计宏文件

将最新版本的基本项目、设置文档、宏文件等各种数据保存于域中，供域内设计师同步使用。

3.4 EPLAN 矿用自卸车电气设计

如图5 所示为某机型矿用自卸车应用EPLAN 后的电气设计，项目结构主要作如下定制：A-系统框图、B-详细原理图、C-元件机械布置图、D-插件孔位图等。

图5 矿用自卸车EPLAN 电气设计

（1）创建项目

利用矿用自卸车基本项目创建给定某些设置的原理图项目，针对矿用自卸车项目，定制搭建项目结构，如图5 中E 部分。

（2）系统框图

在设计阶段，利用系统框图进行电气系统的设计规划。在单线原理图类型页中用带标志的结构盒表示整个系统的基本组成、主要电气元件的分布位置以及各线束之间如何连接。

（3）详细原理图

根据功能和客户需求，基于设备导航器和典型电路宏文件进行矿用自卸车电气原理图快速设计。

（4）元件机械布置图

通过2D 安装板布局导航器绘制元件机械布置图，能够提高原理图的可读性，指导售后维修。

（5）插件孔位图

基于插件的图形宏文件，绘制多芯插件孔位图，并注明型号及与原理图中对应的插件编号等信息，方便现场维修孔位查询。

（6）翻译

根据项目客户需求，设置显示语言，基于字典库，自动生成所需要的文本。

（7）生成报表

利用报表模板，自动生成矿用自卸车项目所需的报表，包括部件列表、连接列表等。原理图中有修改时，只需刷新报表即可。

（8）导出PDF

为了现场维修方便使用电气图纸，生成能够自动跳转的PDF 文件，工程师在现场查错的时候，无需EPLAN 软件，直接在PDF 上单击需要检查的符号，PDF可以自动跳转到与之相关的地方，方便看图及查错。

4 结语

为解决现有矿用自卸车电气设计中存在的问题提出的一种设计方案，选用针对电气设计领域专门研发的电气设计软件，利用数据库技术、标准化和模块化设计，准确细致地去设计项目中的所有细节，建立矿用自卸车电气专用数据，同时实现数据共享，减少了不必要的重复劳动，提高了电气图纸的设计质量和设计的标准化自动化水平。