計算機應用碩士論文電子版
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計算機應用碩士論文電子版篇1
淺析計算機輔助電氣設計的應用
【摘要】 首先介紹了計算機輔助設計應用的主要軟件特別是專業電氣輔助設計軟件，其次分析了其應用的行業和范圍， 重點介紹了在建筑電氣與電力系統設計中的應用，最后探討了當前電氣設計軟件的優勢與問題。
【關鍵詞】 計算機輔助設計; 電氣設計; 建筑電氣; 電力系統
引言
計算機輔助電氣設計(以下簡稱為電氣CAD)是指計算機輔助設計在多種行業電氣部分設計中的應用。電氣CAD的應用包含電氣工程中的各個環節，如概念設計、優化設計、計算機仿真、施工圖及效果圖繪制等。電氣CAD的應用范圍非常廣泛，涉及到電力系統設計、工廠電氣、建筑電氣、控制電氣、電氣回路設計等方面，因此有必要對電氣CAD的應用進行專門的研究和分析。本文從電氣CAD軟件在電力系統和建筑電氣的應用，以及應用中的實際問題等方面開展研究，首先介紹的是電氣 CAD 軟件。
1計算機輔助電氣設計軟件
電氣CAD軟件可以簡單地分為常用設計軟件與專用電氣設計軟件2類，其應用既有一定的通用性，又有各自的特點。電氣CAD一般是整體設計中的一部分，作為設計行業應用最廣的軟件，AutoCAD的應用也對電氣CAD產生了極為廣泛的影響，同時也是應用最廣泛的電氣設計軟件。國內有多種專業電氣CAD軟件是基于AutoCAD的，一般是在 AutoCADR14 或 AutoCAD2000 等版本平臺的基礎上進行了強化并專門針對電氣設計進行了改進[1-4]。應用較為廣泛的有中國建筑科學研究院計算中心的ABD、北京天正工軟件開發公司的TElec、北京華遠軟件工程有限公司的HOUSE及藍天正華軟件公司的 “建筑之星”等。此外，部分電氣設計人員也會結合現有軟件，通過自己編程進行改進，以實現自己所需要的部分功能[5]
智能化專家設計系統(EES )大型電氣工程設計軟件是北京博超技術開發公司研發的大型智能化電氣工程設計專用軟件。EES的主要特點是易于掌握，不需要記命令，沒有操作步驟的限制，不需要掌握英文，無需操作鍵盤，只需要鼠標操作，便可以完成繪圖、標注、整定、 計算、校驗列表 統計等設計的全過程。智能化專家設計系統提高了設計速度并注重了設計質量。以配電設計為例，內部功能包含設計中所需的負荷計算、變壓器型號選擇、無功補償設備、配電元器件整定及配合校驗、線路及保護管的選擇、短路校驗、電壓校驗、啟動校驗等全套設計。
其結果不但可以滿足上、下級元件進行線路保護，保證最大短路電流及最小短路電流狀況下均能及時分斷，而且能保證在啟動及運行狀態時母線電壓及末端電壓水平均滿足規范要求。此軟件還實現了動態設計模糊操作功能，設計師在操縱大致光標位置時能自動轉換成準確的繪圖定位，從而避免了設計師在設計過程中需要緊盯屏幕、頻繁縮放、不斷進行修改的情況。全面開放性圖形庫、數據庫、菜單全由設計師按自己需要和習慣擴充、修改。ESS還配備了準確的材料統計功能，采用動態工程數據庫，保障了元件圖形與其型號、規格等工程參數一致，避免了軟件外掛數據文件進行材料統計時導致的圖形與數據不能同步操作等錯誤的發生。
TElec(天正電氣)是北京天正工軟件開發公司開發的電氣軟件，側重于建筑電氣設計，TElec 本身包含了大批繪圖和計算等功能。新增功能包括變配電平面圖繪制、避雷計算等。TElec的技術特點是電氣繪圖、計算和信息查詢、統計的一體化。內部功能的配合可以使設計人員在繪圖過程中完成一些功能，如根據照度要求計算燈具的功率，根據負荷確定導線截面等計算以及信息查詢工作。軟件可以充分利用平面圖中所含信息，自動生成系統圖和負荷數據文件。提供了與其他建筑軟件的接口，而電氣元件與天正建筑TArch 軟件配套，可以在開始繪制建筑電氣平面圖時方便地調入TArch 繪制的建筑平面圖，并且能在電氣設計過程中修改建筑部分的圖樣。而圖庫管理功能，除可以方便地調用軟件自身提供的圖塊外，用戶還可隨時存取自己制作的圖塊。計算程序的數據輸入可以避免采用鍵盤鍵入數據的單一性，實現了采用與圖中搜索、列表選定等手段相結合的方式，從而提高了數據錄入的效率。在生成電氣系統圖后，可以利用圖中的信息自動進行系統負荷的計算，并將計算結果在系統圖中的元件和導線上進行標注。
2計算機輔助電氣設計的應用
與通用CAD軟件相比，電氣專業CAD軟件滿足了電氣設計人員的需求，優勢明顯，因而電氣專業CAD軟件受到專業人員的青睞。電氣設計涵蓋的行業和方面較多，本文僅從電力系統設計與建筑電氣設計方面進行研究。
2.1計算機輔助電力系統設計
電力系統設計中，變電站設計與線路設計是難點，這是由于變電站與輸電線路的設計都受實際建設環境的影響很大，輸電線路的走廊可能經過各種復雜的地質環境，桿塔的設置需要充分考慮牢固性、稱重、應力等安全因素，電力設計不但要克服現場的各種困難，還要滿足各種規范的要求。通過計算機輔助電力系統設計軟件的協作進行設計，可以保證設計好的圖紙中不僅包含有必要的圖表等信息，還包含了工程所需的材料、建設信息等。設計完成時，只需要保存圖紙，便可以將工程所需的全部有關信息一并保存，在使用時可以通過提供的信息完成施工。
電氣CAD軟件起到的作用有：(1 )材料自動統計功能：隨著設計的進行，各類報表自動生成、打印及預覽;(2 )實時查詢功能：在電氣設計過程中，設計師可以通過電子表格動態地追蹤和查詢設計中所用的材料情況， 當選擇某種材料后，軟件自動顯示該材料位置， 實現表格與圖形聯動，有助于設計人員對圖紙修改、審核、校對;(3 )實時幫助功能：軟件使用過程中出現疑難，只需按一下幫助功能鍵，便可以得到離線及在線幫助以及多種 DEMO 幫助完成設計;(4 )電力通道實時查詢功能：在設計過程中遇到電纜需要穿過某段原有的電力通道時，輔助設計軟件可幫助設計師方便快捷地查詢相關電纜通道以及有無剩余通道的信息，并將新的設計信息存入數據庫;(5 )滿足規范要求：電力系統設計軟件會自動提示設計中不滿足規范的情況，如安全距離不滿足要求、設計走廊會遇到障礙等。
2.2計算機輔助建筑電氣設計
與電力系統中的設計不同，計算機輔助建筑電氣設計，需要更多的是與建筑設計本身相配合，因此建筑電氣設計軟件一般是基于CAD制圖軟件及設計數據，方便設計人員隨時調用建筑設計的各種參數，并會對電氣設計與建筑設計中可能發生沖突的部分予以提示。建筑設計與電氣設計兩者的結合，可以保證在建筑電氣設計中不會脫離建筑主體設計本身，不會出現盲目的線路走線、位置偏移等情況，為建筑設計的最終效果完善把關。實際工作中，建筑電氣設計人員往往只負責電氣部分的設計，這一部分的設計需要在建筑主體設計完成之后或完善過程中進行，要求與電氣設計配合完成，通過電氣設計軟件，就可以保證在進行電氣設計時，不會影響建筑的主要設計，同時不會出現沖突。
2.3計算機輔助電氣設計應用中的優勢和問題
傳統的電氣設計是在圖紙上以手工設計為主，由于工程量大，設計周期長，質量不能保證， 且設計成本高。電氣CAD技術的出現和發展不但改變了這種情況，也使設計質量大幅提升。專業電CAD軟件是在通用軟件基礎上發展起來的，其優勢主要體現在方便設計、簡化過程、 提高速度等方面。如專業軟件中附帶的表格，不但填寫方便，且具有自統計功能，便于生成所需的數據和表格。這些特色功能體現了軟件的人性化。
然而，計算機輔助電氣設計雖然便利，也有其不足之處，比如軟件越來越龐大，不同設計軟件的差別相對較大，適應了某種軟件，再使用其他軟件需要較長的適應過程等。此外，電氣設計的特點決定了需要在設計中協同合作，CAD 技術目前基本限于平面和單人作業。雖然當前部分的設計軟件具有一定的系統設計功能，比如聯機操作，但在操作過程中，卻常常出現相互沖突的情況，與設計人員的要求還有一定的差距，需要進一步進行改進。
3結語
本文重點介紹了ESS和TElec為代表的電氣CAD軟件，以及氣 CAD 在電力系統和建筑電氣設計中的應用，文中指出的具體問題既體現了電氣CAD軟件在應用中的不足，也體現了電氣設計中的實際困難。隨著電氣CAD軟件的進一步發展，有利于這些問題的解決，但設計的最終效果還是需要設計人員來完善，軟件僅僅是降低了設計的難度，縮短了設計人員掌握軟件所耗費的時間，簡化了數據錄入與計算的工作量。只有提高電氣設計人員的技術水
平，才能將電氣設計的成果更好地呈現，達到電氣設計的最終目的。
[參考文獻]
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[5]吝伶艷， 宋建成.基于 VB 的礦用通風機電動機的計算機輔助設計
[J] .太原理工大學學報， 2010， 41 (4 ) ： 441～444
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