趙寧 文禮強 劉瓊

趙寧 北京科銳配電自動化股份有限公司，北京，100193

易盼軟件(上海)有限公司，上海，201612

1  背景

電氣柜內的布線方式主要分為兩類，一是按線槽布線，導線隨意放置在槽內，不綁扎或保

護；二是無線槽布線，使用扎帶或者纏繞帶對導線進行綁扎、固定，如圖 1-1 所示。

圖 1-1 電氣柜內布線方式

傳統的柜內布線工藝，一般需要電氣設備安裝到位后才能開展。車間工人一邊看圖，一邊

開展規劃布線路徑、手工制線，一邊完成接線工作，如圖 1-2 所示。而接線工作中導線制備流

程落后、設備自動化程度低、布線接線串行工作、對接線工人水平依賴程度高等因素，是導致

電氣柜生產材料大量浪費、接線工作效率不高、布線工藝水平不標準的主要原因。

圖 1-2 傳統柜內布線工藝

為了解決電氣柜內布線工藝的設計問題，提高電氣柜生產產能及工藝質量水平，諸多企業

開始在數字化樣機環境下，開展布線工藝的設計，并購置相應自動化設備，打通設計與生產的

數據流。

隨著電氣/機械設計軟件的發展，目前市面上已有大量針對布線設計的軟件，例如：EPLAN

公司的 Pro Panel 和 Harness proD、PTC 公司的 Pro/Cabling、Siemens 公司的 UG/Wiring 等。本

文以 EPLAN Harness proD 軟件為例，講述如何利用 HPD 進行柜內線束布線工藝的數字化設

計，提高生產的自動化。

2 EPLAN Harness proD 的 的 布線 設計

2.1  EPLAN Harness proD  簡介

EPLAN Harness proD（以下簡稱 HPD）是一種獨特、獨立的易用解決方案，可以高效且快

速地創建三維線束、釘板圖、電纜圖紙和報表。HPD 使線束設計不受機械原型可用性的影響。

可直接使用 3D MCAD 模型將顯著降低開發成本，同時通過縮短開發周期而節省時間和金錢。

作為一款電氣布線工藝設計軟件，HPD 提供了大量的方便、實用的工藝設計功能，如：布

線路徑快速設計、自動附加接線端子、干涉檢查、彎曲半徑檢查、復雜實體復用、用于導線\

電纜預制的釘板圖\電纜圖等，并提供了與自動化下線機，如 Komax、CADCable 等機器接口。

2.2  HPD  布線設計流程

HPD 相對于其他布線設計軟件，其最大的特點之一，是操作簡單，易上手。從零開始，到

完整完成單個柜內的布線設計，只需要七步，如所 2-1 所示。

圖 2-1 HPD 布線設計流程

而當企業的部件庫里部件數量達到一定程度，并且開展了一定標準化工作后，便可通過變

量、電氣選項以及復雜實體復用等功能，使柜內布線的設計時間產品交付周期更短。

2.2.1  部件庫準備

同其他三維布線軟件相似，在開始布線設計前，通常是需要準備相應的部件數據，如連接

物、端子、導線\電纜、接線端子以及部件\部件組等。但相比其他軟件，HPD 提供了“快速原

型”功能，用來在盡可能短的時間內快速開發完整或部分模型的方法。快速原型注重于功能，

旨在以相對直接、簡單和快速的過程降低開發和制造所需模型的過程復雜性。

2.2.2  入 導入 3D  柜體& 放置連接物

HPD 支持直接導入多款主流 M-CAD 源文件數據，如 SW、Creo、CATIA 等，也支持導入常

用的中間格式的文件，如 STEP、IGES 等。三維模型導入后，如圖 2-2 所示，作為一個整體部

件，存在于 HPD 中，且可以對各零部件進行顏色、透明度、顯示/隱藏等調試。

電氣柜體導入 HPD 后，便可在柜體上進行電氣器件的安裝布局。放置器件時，可使用

HPD 提供的點、線、面配合、句柄\安裝點捕捉、坐標系對齊、移動\旋轉等功能，實現器件的

快速精準放置，完成整個柜內器件的布局，如圖 2-2 所示。

圖 2-2 電氣柜布局

2.2.3  規劃路徑

完成電氣器件的安裝布局后，就可以為導線的布線，設計和規劃路徑，即 HPD 的術語：

束。在 HPD 中，路徑的規劃可通過“點擊并指向”的方法，快速創建，然后通過添加和調整

（移動）控制點，來完成路徑的調整。

針對電氣柜的路徑創建，建議先創建一個總的路徑，該路徑包含了導線布線的所有可能。

在進行導線布線設計時，可先復用總路徑，在完成相應導線布線后，刪除多余未使用的路徑。

如此一來，可大大提高布線設計的總體效率。

圖 2-3 布線路徑規劃

2.2.4  布線 設計

在完成器件布局和路徑規劃后，便可對器件間的接線，進行布線工藝的設計。該環節是體

現工藝設計與生產關聯的重要環節，主要分四步進行：

1). 導線分組并導入連接關系。

電氣柜內的導線數量，尤其是低壓控制柜，一般都是成千上百的存在。面對如此多的接線

關系，不宜全部同時導入到 HPD 中進行布線設計，因此需要提前將接線關系，分成不同組，

然后導入到不同的 HPD 工作區中，形成不同的線束。

HPD 對于接線關系表信息，有特定要求，如圖 2-4 所示，需要提供導線的型號、導線兩端

器件名稱（在 HPD 里的顯示名稱 REFDES，而不是庫里的部件名稱）及其管腳名稱即可。接線

關系導入時，HPD 也提供了導入模板，提高導線導入的效率。

圖 2-4 接線關系導入模板與導入效果

2). 自動/半自動/手動布線

針對不同導線組，可以在 HPD 中不同的工作區來進行布線設計。對于布線，HPD 提供了

自動（按最短路徑和就近出線點）、半自動（指定布線路徑的起點和終點）以及手動（提定導

線經過哪些布線路徑）布線功能。完成布線的效果如圖 2-5 所示。

圖 2-5 HPD 布線效果

3). 自動附加零件

接線端子，即俗稱的線鼻子(DT)，常用于導線末端連接和續接，能讓導線和電氣器件連接

更牢固、更安全，是電力設備、電器連接常用的材料。一般導線與電氣器件連接時，按照國家

接線規范要求，導線末端連接均需使用對應的接線端子，再與電氣器件管腳連接，使產品外觀

規格良好，導電性能更好和安全。

電氣柜內導線兩端的接線端子，一般需要根據器件接線點類型要求和導線截面積的不同，

選擇不同接線端子，一般企業均有相應的工藝文件，來規范接線端子的選型和使用。而這些工

藝要求，可以直接體現在部件庫里，即為器件，指定適用的接線端子類型，如圖 2-6 所示。

圖 2-6 為器件指定接線端子

HPD 提供了的自動附加零件功能，能自動根據導線的截面積和器件適用的接線端子類型，

自動為導線兩端，加載對應的接線端子，如圖 2-7 所示。自動附加零件后，導線兩端的接線羰

子信息就可以直接輸出，為導線自動制備，提供數據。

圖 2-7 自動附加接線端子

4). 創建線束

線束，是將各電氣設備所用的不同規格、不同顏色的電線通過合理的安排，將其合為一

體，并將電線捆扎成束，其目的是為了便于安裝、維修，這樣既完整，又可靠。借助線束概

念，將完成布線和添加上接線端子的成組導線，設計為不同的線束，如圖 2-8 所示，為釘板圖

制造輸出，和導線預制，提供原始數據。

HPD 提供的“自動傳導線束隸屬關系”，只需要將單一對象，如導線、連接物等，分配給

某一線束，相關聯的對象則會自動分配到該線束內，大大提高了將線束對象分配給相應線束效

率。

圖 2-8 HPD 中的不同線束

2.2.5  設計驗證

完成柜內導線的布線設計和線束分配后，就需要為線束設計進行設計檢查。HPD 提供了

27 種設計檢查規則，如圖 2-9 所示。通常而言，電氣柜內線束設計主要檢查以下幾個方面內容

即可（不同企業，對工藝要求不同，可根據實際需求，進行檢查項內容的設定）：

1). 彎曲半徑檢查：檢查布線工藝設計時，布線路徑的彎曲半徑，是否小于導線設置的最

小半徑。

2). 干涉檢查：檢查布線路徑，是否與機械部件產生干涉。

3). 缺少附加零件：檢查是否為導線，自動附加了接線端子。

4). 直徑檢查：檢查特定路徑中，導線布線外徑超過了該路徑的設定值。

5). 過時部件/部件版本檢查：檢查 HPD 工作區中使用的部件，與部件庫中部件的狀態是否

一致，保證部件使用的正確性。

圖 2-9 HPD 提供的檢查規則

2.2.6  制造輸出

在保證設計檢查沒有問題的情況下，就可以利用 HPD，自動生成線束的導線下線表和釘板

圖，用于導線預制或自動下線和線束加工。

電氣柜內線束的導線列表，如圖 2-10 所示，主要體現信息：線束名稱、導線型號（部件

名稱）、導線長度、From（即導線一端的設備的標識及其管腳名）、接線端子自、剝線長度自

（有接線端子時，即為接線端子要求的，導線的剝線長度，沒有接線端子時，即為器件管腳直

接接導線時，要求的，導線的剝線長度）、至（即導線另一端設備的標識及其管腳名）、剝線

長度至。

圖 2-10 導線列表

HPD 支持將導列表信息，導出 Excel 表，便于自動下線設備，直接導入使用。

釘板圖是根據電氣原理圖、線束三維布置等相關信息完成的線束 1:1 平面圖紙。對于電氣

柜內線束的釘板圖，導線端通常只需要體現導線端所接設備標識以及管腳信息即可，如圖 2-11

所示。

圖 2-11 釘板圖中導線端信息

釘板圖的排版樣式，應與三維布線的效果相似，如圖 2-12 所示，如轉折點、導線出線方

向等，如不能完全表達時，因添加必要注釋。釘板圖主要用來指導線束物料采購、生產以及維

修等。

圖 2-12 釘板圖排版與三維布線效果

至此，按照七步法，基本完成了在 HPD 中對電氣柜內單一線束進行布線工藝設計的工

作。最后，利用 HPD 特有的，復雜實體的導入導出功能，將多個線束，導入到同一空間，即

可完成整個柜內線束的布線工藝設計，如圖 2-13 所示。

圖 2-13 整柜線束效果

2.3  生產流程優化

對于傳統電氣柜的布線工藝設計、生產和加工，大致流程如圖 2-14 所示：

圖 2-14 傳統布線工藝、生產和加工流程

柜內布線工藝設計，需要電氣設備安裝到位后才能開展，且模式常為：車間工人一邊看

圖，一邊開展規劃布線路徑、手工制線，一邊完成接線工作。而手工制線的過程，如圖 2-15

所示，也極為消耗時間和浪費生產材料。

圖 2-15 手工制線流程

而基于 HPD 軟件下的電氣柜布線工藝設計、生產和加工流程，如圖 2-16 所示，將極大地

改善傳統電氣柜布線工藝流程下，串行工序、手工制線、生產材料浪費等問題。

圖 2-16 基于 HPD 的布線工藝、生產和加工流程

HPD 利用機械結構模型，結合電氣設計的接線信息，在數字化樣機的設計模式下，即可完

成柜內布線的工藝設計，包括設計檢查、質量優化等。而自動輸出的下線表，則為自動設備完

成導線的自動加工，提供數據支撐，大大提高了導線的制備效率并且減少了生產材料的浪費

（如導線、接線端子等）。同時，釘板圖為導線成線束制作，提供了制造參考。因此，器件安

裝與導線制備工作，便可同步開展，且制成線束以后的導線，安裝更為方便和快速，大大減少

柜內接線工作的時間，縮短產品交付時間。

3  總結

通過研究利用 EPLAN Harness proD 軟件，對電氣柜進行布線工藝設計和生產流程優化發

現，使用 EPLAN Harness proD 進行布線工藝設計的優點主要有：

1). 相比其他同類布線設計軟件，其安裝和使用，不依賴于其他 E-CAD 或者 M-CAD 軟件，

可單獨使用。

2). 軟件操作方法簡便，易上手，且設計流程邏輯清晰明了，無需要大量的學習便能熟練

掌握和使用。

3). 作為專業的布線工藝設計軟件，提供了大量針對工藝設計的功能，如自動附件零件、

設計檢查、布線路徑快速設計、自動傳導線束隸屬關系等。

4). 作為專業的布線工藝設計軟件，其提供的報表/釘板圖、生產接口等功能，可以很好地

改善傳統工藝設計和生產加工流程，為縮短生產周期、減少生產資料浪費，提供解決方

案。

5). 作為三維設計軟件，可以為企業打造數字化樣機設計、機電一體化設計以及智能制造

綜合而言，EPLAN Harness proD，非常適合電氣柜內的布線工藝設計，以及，改善電氣柜

的生產和加工流程。

參考文獻

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