三维布线设计

三维布线设计（精选十篇）

三维布线设计 篇1

传统的线缆布线设计是使用二维软件Auto CAD进行逻辑图的绘制, 对机柜的具体结构形式和走线方式难以表达清楚, 同类型产品很难做到统一。故在电气设计过程中引进了三维布线的概念。

1 三维布线优点分析

三维布线, 不仅包括结构件和电气元件的布置, 也包括线缆的进出线方式、线缆在机柜内的布置、线缆和接插件的选型、线缆的捆扎方式等。利用三维软件进行布线设计, 具有以下优点。

1) 提高设计效率。生成完整的三维布线模型后, 设计人员可以很方便地根据模型进行交流、评估, 在三维空间观察整个项目不仅节省了更多时间, 而且大量增加了最初制图的精确度, 对设计中存在的问题能够及时指出并进行修改, 大大提高设计效率。

2) 缩短生产周期。设计过程从原来的“设计、制造、评审、修改”转换成了“设计三维模型、评审、修改、制造”, 可以在开发阶段将问题一次性解决, 将加工过程提前。

在出机柜结构图的同时, 也可以出线缆加工图。这样, 电缆布线可与电气及机械元件的设计和装配同步进行。在装配样机的时候, 也可以直接将线缆装配到样机内, 而不用先装配结构件, 然后现场量取线缆长度制作线缆, 缩短生产周期。

3) 节约成本。三维精确设计, 产品施工过程中返工率减少, 可施工性提高, 这一方法所具有的确定部件之间干扰的能力, 将使整个工程设计的成本大幅度减少。

线缆设计完成后, 可以进行线缆的测量与检查, 直接得到线缆长度, 并进行采购长度建议, 节省原来的现场量取线缆长度制作线缆的时间, 可以提高研发速度, 并避免不必要的浪费。

4) 便于实现统一化。三维线缆设计可以实现电气元器件位置基本定位, 线缆走向在三维设计中通过设计线夹进行线缆的固定。电气线缆走向、长度固定, 施工时可以有据可循, 避免同类型产品不同车之间电缆长度及电缆位置差异, 方便调试, 提高施工效率, 也有利于产品的批量化、统一化。

5) 方便后期调试。现场调试时, 经常需要检查线路, 而很多产品线路较多叫杂, 现场捋顺线路浪费时间, 三维设计完成, 生成施工图可以确定具体标号电缆的走向、长度, 查线时可以直接查看工程图中对应电缆, 做到快速、方便。

2 Pro/Cabling及Solidworks Routing布线的异同

利用Pro/Engineer与Solidworks (以下简称Pro/E与SW) 软件中Pro/Cabling以及Solidworks Routing布线模块, 设计生成完整的三维布线模型。下面就Pro/Cabling及Solidworks Routing布线的异同谈几点看法:一是在进行布线之前, 首先需要建立电气元器件三维模型, 包括原理中涉及的三维布线需要的电气元器件, 形成电气三维元器件库, Pro/E元器件库, SW元器件库;二是同样都需要结合布线特点, 创建具有电气属性的接头, 形成布线零部件库。

SW软件有专门的模块:Routing Library Manager, 创建过程中需要按步骤设置布线连接点, 布线接头配合参考零部件属性, 保存到库。

Pro/E软件, 则需先创建布线入口端基准方向, 通常是坐标系, 再确定辅助特征 (参考点、参考草绘等) 。

打开要布线的装配体, 进行布线。布线时, Pro/Cabling与Solidworks Routing都是以location点为修改基准。Location点依据布线需要参考已有模型建立。布线过程基本相似。SW布线, 只要确定好参考, 就可以自动步路。相对来说, Pro/E较繁杂一些。

1) 定义线材 (Spools电缆线) 。Spools有3种类型, 分别为单根导线 (线wires) , 多芯线缆 (缆cables) 和护线套管 (鞘sheath) 。创建spools以定义线缆种类和规格。选择电缆线→创建→输入线轴名。

2) 建立特征 (Feature) 。选择特征→创建→电缆→输入电缆名→选择线把名→完成返回。

3) 指定连接器 (components元件) 。元件→指定, 无连接器的时候选择缺省设置即可。

4) 布线。选择规定路径→使用编辑→查找, 可按名称选取要布线的电缆→关闭→确定→完成选取。首先, SW里线缆是装配体文件, 可以单独打开, 进行电线属性编辑。而Pro/E线缆作为零件形式出现, 不允许单独打开操作, 电线属性则相当于零件的不同特征。其次, Pro/E中线缆有两种显示状态, 中心线显示和实体显示, 中心线显示将线缆的location点, 用于布线操作, 实体状态将显示线缆的形状、颜色等特征。中心线显示方便出工程图。SW中则是把线缆隐藏, 再显示3D草图才能实现类似功能。第三, 布线完成后, Pro/E可通过使用修改命令修改线缆距离参考面的高度和其他尺寸或者选择位置下的修改定位, 移动、拖动、添加或移除参考点对线缆走向进行微调。SW则可以通过插入样条曲线型值点和控制多边形、半径等进行编辑调整。基本方法相似。第四, 线缆长度统计, 布线完成后, Pro/E的信息→电缆, 测量具体电缆的长度, 可以调成编辑模式, 通过复制粘贴到Word, 然后编辑成表格格式 (见表1) 。SW中只要线缆电气特性定义完成, 输出工程图, 插入电缆明细表, 可以自动显示长度 (见表2) 。最后, 进行电缆展平操作也可以直接得到线缆长度, 在Pro/E需要另外用Pro/Harness模块实现, 而SW直接可以进行。

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3 结束语

综上所述, Solidworks软件相对而言更加智能化, 比较容易掌握, 而Pro/E则操作较为繁琐。Pro/E与Solidworks软件都是目前应用极为广泛的两款优秀的CAD软件, 在工程设计中, 引用三维布线设计, 不仅节约成本, 而且提高了设计效率、缩短生产周期, 对设计思路和设计流程都有着重大影响和重要的工程意义。

摘要：通过分析比较在设计中运用三维软件Pro/E软件与Solidworks软件进行布线的异同, 总结了运用三维软件进行布线的优点, 最后提出使用三维软件进行电气设计的相关建议。

三维布线技术在工艺中的应用 篇2

三维布线技术在工艺中的应用

简述了三维布线软件的.特点,以整机线束布设为对象,结合操作实践,给出了基于UG/Wiring电气布线系统的三维布线设计流程和关键问题解决方法,建立了符合生产实际使用标准的导线类型库.利用三维布线样机进行了布线优化,并给出符合生产要求的三维布线关键规则.最后生成了可以指导实际生产的不同电连接器线束长度及分叉位置图,解决了传统布线生产中无法精确给出线束长度和线束分叉位置的问题.

作 者：安利全 郑建明 王永振 张俊堂 An Liquan Zheng Jianming Wang Yongzhen Zhang Juntang 作者单位：北京自动化控制设备研究所,北京,100074刊 名：航天制造技术英文刊名：AEROSPACE MANUFACTURING TECHNOLOGY年，卷(期)：“”(3)分类号：V4关键词：UG/Wiring 三维布线 布线工艺

电子设备三维布线工艺技术应用 篇3

电子设备逐渐朝着模块化、集成化、批量化的方向发展，对布线设计有着越来越高的要求，只有进行合理的布线设计，才能满足电子设备布线工艺技术需要。就传统布线方式而言，结合实物和图纸，并遵循一定的尺寸，绘制二维平面图，开展线束制作工作。然而，基于该方式，电子设备内部空间范围可能较小，降低布线的合理性。以Pro/E软件为基础的三维布线，能够对电子设备进行科学合理的设计，在提高设计水平的基础上，规避传统设计问题。

三维布线工艺技术概述

所谓的三位布线技术，是指在Pro/E软件基础上而构建的三维模型，在Pro/Cabling模块中进行的模拟布线工艺技术。就三维布线的分类而言，主要有自动布线、手工布线两种。自动布线中，自动化程度并不高，必须在Pro/Diagram模块上实现，并对相关接插件进行自动化操作。尽管自动布线能够借助一定的自动化技术，但其布线成功率达不到相关标准。

手工布线中，不用借助Pro/Diagram模块，在布线操作中，对线缆或线束对应的连接点相连接，使布线过程更为方便、快捷、高效。手工布线中，其工艺流程主要有：分析三维内部结构和空间、导入元器件目录、完善模型和构建坐标系、导入接线表、定义线缆属性、设置布线参数、布线操作、整理线束、创建二维图。在三维布线中，主要根据零件模式进行合理的布线，以线缆定位而确定线缆位置。布线中的重复性操作中，相关人员可创建网络操作，以减少工作量，提高布线效率和整体效果。三维布线工艺实施后，对线缆或线束进行整理具有必要性，能够从整体或局部做出调整，并根据三维布线，对二维图做详细说明。线缆或线束展平后，对二维线缆图加以创建，尤为重要。线缆展平，即Pro/Harness，属于独立的功能模块，在操作实践中，相关人员应有效操作复杂的电子设备三维布线，并开展整理修改，保证三维布线工艺技术实施的有效性[1]。

电子设备三维布线工艺技术的应用

传统电子设备设计中，对布线工艺技术的应用，主要以二维布线为主，在电子设备设计中，待设计完成，方可投入使用。基于二维布线工艺技术的电子设备设计，属于串行设计。一方面，设计师之间缺乏有效的沟通；另一方面，设计师未能对电装走线有更多的了解，导致结构设计中存在诸多问题，直接对电子设备造成不同程度的束缚影响。但是，基于二维布线的电子设备设计，使电子设备存在许多不合理的问题，产生诸多维护费用，对电子设备生产和信息行业的发展产生阻碍影响。

三维布线工艺技术主要以Pro/E模块为标准，对电子设备进行合理的设计。在此过程中，对工艺设计和协同工作能力有着更多的要求。Pro/Cabling是三维布线工艺技术在并行设计中的有效运用，能够引导相关人员进一步对数字化样机模拟进行深入分析，可了解和掌握电子结构的内部结构和布线工艺性，既能提高电子设备的设计水平，又能满足解决传统二维布线工艺设计中存在的不足问题。另外，相关部门应设立评审小组，对数字化样机进行必要的评审，有利于提高电子设备设计质量，对提高电子产品生产企业的竞争力发挥着重要作用[2]。

三维布线工艺技术在电子设备中的有效应用，能够解决传统二维布线中的诸多问题，具有其独特的优势。首先，能够缩短电子设备的研发时间。以Pro/E模块为基础的三维布线工艺技术，在电子设备设计中的应用，能够根据电子设备实际特点，而进行合理的布线设计，使布线工艺更具针对性，不仅能够增强电子设备的设计效果，而且对降低经济成本和保持生命周期发挥着重要作用。其次，企业在应用三维布线工艺中，有必要针对企业自身积极构建完善的线缆库、接线端子库，能够为后续电子设备布线工艺技术的应用创造良好条件，有助于提高工作效率。最后，在应用三维布线工艺技术过程中，能够满足企业无纸化生产的目标。基于此，相关操作人员能够在显示屏上对电子设备进行全方位的操作，并建立数字化样机，具有逼真的效果，可使相关人员对电子设备内部的任何局部有着详细的了解，有利于提高电子设备质量、可靠性等。由此可见，电子设备三维布线工艺技术在电子设备设计中的应用具有必要性[3]。

电子设备三维布线工艺技术的有效应用，能够提高电子设备的设计水平，使其满足设计需求和电子设备发展的需要。以Pro/E为基础的三维布线工艺在电子设备设计中有应用，可推动我国电子产品的信息化进程。但是，要充分发挥电子设备三维布线工艺技术的应用优势，有必要组建一支高素质团队，致力于对布线工艺技术系列问题的研究，并将该技术灵活运用于设计实践中。

基于CATIA三维布线的应用 篇4

传统的布线方式主要是按实物并结合图纸及工艺技术要求, 确定走线路径。布线完成以后, 再取下线束, 量取尺寸, 按1∶1 的比例方式绘制二维平面图, 并在布线模板上制作线束。由于这种布线方式是在有了实物以后才进行的, 因此经常会由于布线空间狭小造成布线路径受阻或不合理, 导致无法实施等问题的发生。现将三维设计工具CATIA引入到电气线束设计中, 可以解决以上这些问题。

1 CATIA概况

CATIA是英文Computer Aided Tri -Dimensional In-teface Application的缩写, 20 世纪70 年代由法国Dassauh宇航公司开始开发。作为一个完全集成化的软件系统, CATIA将机械设计、工程分析仿真、数控加工及CATweb网上解决方案有机地结合在一起, 为用户提供了严密的无纸工作环境, 特别是CATIA中航空专用模块, 如:航空钣金设计、航空复合材料设计辅层、管路设计及分析、电路布线及生产等, 使CATIA拥有了最宽广的专业覆盖面, 且能达到缩短设计生产周期, 提高质量, 减少成本的目的。

2 CATIA线束设计流程

CATIA的线束设计主要包括以下4 个阶段, 依次为电气零部件设计阶段 (Electrical part design) ;电气装配设计阶段 (Electrical assembly design) ;电气线束装配阶段 (Electrical harness assembly) ;电气线束展平阶段 (Electrical harness flattening) 。下面将以HXD2C机车低压电器柜布线为例来具体介绍CATIA线束设计的过程。

2.1 电气零部件设计

电气零部件设计主要是在机械零部件的基础上添加电气属性并在上面配置必要的电气连接点, 是电气装配和线束装配的准备阶段。

首先进入机械零部件设计模块, 绘制草图, 标注尺寸, 绘制电器柜骨架以及柜内接触器、断路器等电器件和56 芯连接器等, 完成机械零件三维实体造型。然后进入Electrical part design模块, 打开“Electrical Device Definition”, 将电器件以及连接器的三维实体添加电气属性, 电器件定义属性为 “E-quipment”, 连接器定义属性为 “Connector”。所有电器零部件生成后还需在上面添加必要的电气连接点, 为后续的电气装配和线束装配做好准备。打开“Electrical Connection Point Definition”, 将连接器的连接点定义属性为“Connector Connection Point”, 电器件接线点定义属性为 “Bundle Connection Point”, 上述步骤全部完成后, 保存文件。

2.2 电气装配设计

电气装配设计主要是通过导入柜体模型, 将已经设计好的各个电器零部件、连接器安装到低压电器柜内合适位置, 创建部件之间的装配关系, 添加各种约束, 最终形成一个整体。

首先进入电气装配设计模块, 创建低压电器柜的总装配部件, 导入低压电器柜, 电器件, 连接器等部件, 通过约束工具, 使电器件固定在电器柜内。考虑安全间隙, 为做到整齐、美观, 对称, 电器元件的布置应将体积大和较重的电器元件安装在电器板的下面, 强弱电器件应分离, 以减少干扰。电气装配设计阶段比较简单。图1是已装配完成HXD2C的机车低压电器柜。

2.3 电气线束装配

电气线束装配主要是根据低压电器柜接线图, 将图中的电缆, 铺设到低压电器柜内, 完成低压电器柜布线安装计算机仿真的过程。

首先进入电气线束装配设计模块, 点击 “Geo-metrical Bundle”, 选择已导入的低压电器柜, 然后单击 “Multi Branchable Document”创建线束文件。接着利用 “Geometrical Element”菜单的 “point”“line” “plane”命令创建线束路径的经过点, 方便构造线束。线束参数主要包括名称、直径、截面积、弯曲半径、松弛度、附着面和路径等。单击“Route Definition”添加创建好的构造点定义线束路径。打开 “add Branch Point”, 选择需要增加分支的线束添加分支点, 然后创建线束分支。单击“Add suppport”命令, 依次选择线束和要添加的支撑即可。实际安装线束过程中也需要增加相应的支撑用于固定线束。

线束布置原则是先布置高压电缆, 然后布置低压电缆, 以连接器为起点, 电器件为终点。线束布置应满足机车电气设备布线规则要求。如果在布线过程中, 发现未满足图纸以及技术内容要求的, 可以重新设置线束参数, 改变线束路径。线束走向一定要考虑经济性因素。图2 为低压电器柜控制电路线束图。

2.4 电气线束展平

电气线束展平是线束从三维向二维转换的设计。主要是将低压电器柜线束图转化为二维平面视图, 同时也要绘制出低压电器柜的布线模板图纸。

首先进入电气线束展平设计模块, 创建低压电器柜的线束零部件。接着打开 “Harness Flattening Parameters” 命令定义线束展平参数。选择“Ex-tract”命令, 导人低压电器柜线束。选择“Flmten”命令, 将线束展平到指定的平面上, 一般选择XY平面。选择命令“Straighten”“Rotate”“Roll”“Scale”, 分别对线束进行拉直、旋转、弯曲、缩放操作。展平后的低压电器柜线束见图3。线束展平后应考虑线束在分叉, 转弯、接线等地方保留适当的流出余量。转化后的二维图纸, 保存成CAD工程制图, 测量每段线束的长度, 标注每根线束的线号, 制作成布线模板。

3 三维布线的优点

1) 解决了布线设计与结构设计之间产生的干涉问题。以往的电器屏柜设计, 首先进行屏柜的钢结构设计, 接着是电器件安装设计, 最后是布线设计。布线基本不在图纸中体现, 图纸中只体现布线路径中需要绑扎的扎线杆以及扎带支撑座等具体位置, 所以布线中干涉的问题, 只有在现场施工作业中才能发现。

三维布线设计中, 屏柜钢结构设计完成后, 电器件的安装与布线可以同时设计, 在设计中如果发现导线与钢结构以及电器件存在的接磨干涉问题, 可以及时更改布线的路径或者更改电器件的安装位置, 起到设计及验证的同步进行。

2) 消除了走线不合理带来的电磁兼容性问题。以往的电器屏柜布线, 由于柜体内部结构的局限性, 现场施工只是人为地将电压等级高的电缆和电压等级低电缆进行区分, 即使这样也难免造成不同等级的电缆交叉情况的发生。

三维布线设计中, 布线设计可以分层次进行。依次按照电缆等级由高到低分别进行布置设计, 避免了不同等级电缆交叉情况的发生。柜体左侧线束为机车低压控制布线, 柜体右侧线束为机车高压动力电缆。

3) 缩短了线束设计修改反复带来的时间浪费。现有布线过程中, 都是根据首台试制机车布线的走向确定方案, 后续只在现有的基础上进行微小调整, 且布线的外观质量也不能保证。

三维布线实施后, 线束的路径, 扎带的位置都可以精确地在图纸中标示出来, 不仅线束安装牢固, 防护到位, 布线的层次也能保证, 对于布线的外观质量也起到了提升作用。

4) 解决了线束绑扎过程中人为因素导致产品质量的变化。现有的线束绑扎位置, 基本靠现场操作人员的经验来确定, 只要将线束固定牢固即可, 绑扎次序以及外观状态没有规律, 绑扎力量没有要求, 使小线束内的扎带头与其他电缆绑扎在一起导致了电缆的绝缘外层损伤。

三维布线设计中, 布线完成绑扎后不仅美观、整齐, 且不存在重复绑扎的情况, 有效避免了电缆的损伤, 节约了扎带的数量。

5) 更改过程简单清晰。由于铁路机车的发展以及用户的要求, 机车功能也在不断地升级, 这就造成了在组装完成的机车上要进行大量的改造, 尤其对电器线路的改造尤为突出。由于以往的布线电缆交叉情况较多, 使电缆更改过程较繁琐, 导致时间较长。

运用三维布线设计后, 布线实现了模块化安装, 在图纸中可以直接找到需要更改的电缆及连接器, 且现场操作指导书完整清晰, 能非常准确地指导现场操作人员进行改造, 且操作过程时间短, 操作简单。

4 结束语

综合布线设计方案 篇5

1、项目背景

教育信息化程度高低已成为一个国家或地区教育现代化实力的重要标志，没有教育信息化就没有教育的现代化，就没有素质教育和人的现代化。教育信息化目前已经成为教育发展新的前沿制高点，很多省市和地区面对新世纪的挑战和机遇，都将目光瞄准了教育信息化建设，并把教育信息化建设作为加快建设现代化强区、全面推进素质教育的重要举措，并列入教育工作的重要议事日程，以此抢占未来教育发展新的前沿制高点。同时，教育信息化是学校实现办学条件现代化的关键和突破口。

国家、北京市层面教育信息化发展规划及海淀区“智慧教育”的提出《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》指出“信息技术对教育具有革命性影响，必须予以高度重视”，并提出三项重要任务：一是把教育信息化纳入国家信息化发展整体战略，超前部署教育信息网络；二是加强优质教育资源开发与应用，强化信息技术应用，提高教师应用信息技术水平；三是构建国家教育管理信息系统，搭建国家教育关系公共服务平台。

学校网络达标建设项目的建设旨在通过数字校园的建设，进一步巩固学校信息化建设已有成果，对学校的教育、教学、管理等核心业务以及资源和数据进行优化、整合和融通，在传统校园的基础上构建一个数字空间，实现从环境、资源到活动的数字化，从而提升学校的教育教学质量和管理水平；健全信息化管理与运行机制；提升学校领导和管理干部与广大师生的信息素养；整合学校各类资源，推动信息技术在教育、科研、管理与服务中的深层次应用；提高教育质量，提升学校核心竞争力，实现学校科学发展。

2、信息化现状

“十二五”期间，市委、市政府高度重视中小学信息化建设，确立了“高标准、高质量实现首都信息化，推动基础教育跨越式发展”的目标。几年来，市教委通过政策倾斜和经费投入，使北京市中小学信息化在基础设施建设、教师培训、普及信息技术教育、提高信息化管理水平等方面取得了快速进展。

学校信息化建设近年来取得了一定的成就，并建成了自己的校园网，学校信息化体系初现规模；主管部门和学校自身非常重视信息化建设，人、财、物各方面的投入很大；制定了中长期规划，信息化的内容建设逐渐丰富。但经过多年的基础设施建设后，下一步的投入方向、整体目标不明，暴露出不少隐患，阻碍了信息化向深层次发展。

此次项目设计的楼属于校区主教学楼，楼体共分X层，总建筑面积约XXX平米。其中共有XX间标准教室，约XX间大小不同的办公室。教学楼现有的综合布线情况非常糟糕，使用的是很早的五类综合布线系统，信息点数量严重不足，无法满足学校的正常教学要求，而且有很多信息点因时间太久已经损坏的无法修复。因现有的综合布线系统未按标准要求施工，也没有图纸等相关信息留存，对于学校智慧化校园发展是一个重要的障碍。

3、业务需求分析

《北京市中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020）》要求：推动义务教育优质均衡发展。各级政府要依法落实推进义务教育均衡发展的职责，均衡配置教师、设备、图书、校舍等资源，推进义务教育公共服务均等化。全面落实本市中小学办学条件标准，实施现代化中小学建设项目。建立城乡一体化义务教育发展机制，在财政拨款、学校建设、教师配置等方面向农村倾斜，保障农村教育发展需求。积极推进学区化管理、学校联盟、名校办分校、学校托管、优质管理输出、教师特派等办学形式和管理机制的创新试点，扩大优质教育资源覆盖面，促进区域教育协调发展。

目前的网络建设亟需整合改进，学校的基础网络建设非常薄弱，校内网络布线老旧，信息点数量严重不足。

网络布线是信息网络系统的“神经系”；网络系统规模越来越大，网络结构越来越复杂，网络功能越来越多，网络管理维护越来越困难，网络故障系统的影响也越来越大。网络布线系统关系到网络的性能、投资、使用和维护等诸多方面，是网络信息系统不可分割的重要组成部分。而且学校教学楼现有的综合布线情况非常糟糕，使用的是很早的五类综合布线系统，信息点数量严重不足，无法满足学校的正常教学要求，而且有很多信息点因时间太久已经损坏的无法修复。因现有的综合布线系统未按标准要求施工，也没有图纸等相关信息留存，以已经无法继续维持使用，改造综合布线系统势在必行。

4、建设目标

网络达标建设项目通过校园信息与网络综合布线工程，搭建符合标准的网络基础环境，满足XX学校的学习、教研和管理要求，为未来XX学校基础网络的全面建设打好坚实的基础。

5、建设规模

XX学校网络达标建设项目主要建设XX基础网络设施，包括校园信息与网络综合布线工程。

校园信息与网络综合布线工程包括主楼内的有线网络数据信息点、智能门禁系统、IP数字广播系统及闭路电视等的信息点位布设，网络系统设计采用主干核心光缆，楼层与核心数据交互采用24芯单模光纤；楼层设备间到各房间信息点位采用六类非屏蔽线缆。

二、项目需求描述

1、现有基础软件环境

我校目前的网络建设亟需整合改进，学校的基础网络建设非常薄弱，校内网络布线老旧，信息点数量严重不足。学校各个应用系统是一个个信息孤岛，本校及分校间信息系统没有互联互通。

2、本期项目建设任务

XX现需将全校升级网络到六类线，实现千兆局域网络。弱电系统综合布线实施，将各系统所需网络线路全部布入各个教室、办公室及相关区域，保证日后应用所需。学校需要通过校园信息与网络综合布线工程部署相关网络信息点位，由于各楼层网络信息点较多，所以学校网络系统设计采用主干核心光缆，楼层与核心数据交互采用24单模芯光纤；楼层设备间到各房间信息点位采用六类非屏蔽线缆，共计XXX个信息点位及XX个闭路电视点位。

3、安全需求分析

为保障学校网络的稳定运行，通过本次项目建设可以将本分校系统互联互通，并将网络系统统一管理，减轻学校日常管理负担，提高学校管理水平，对学校网络运行将起到关键作用。

三、综合布线设计

1、系统设计概述

综合布线系统（Premises Distribution System）全称“建筑与建筑群综合布线系统”，亦称结构化布线系统（SCS）。它是随着现代化通信需求的不断发展、对布线系统的要求越来越高的情况下推出的从整体角度来考虑的一种标准布线系统。

在设计方案中，我们采用了美国AVAYA的SYSTIMAX SCS布线产品，SYSTIMAX GigaSPEED解决方案为建筑物提供高速的信息传输通道。

方案从工作区子系统、水平子系统、干线子系统、管理子系统、设备间子系统等几个方面详细介绍了综合布线系统的设计思路、产品选型及结构特点，采用了成熟、先进、实用的技术，进行系统的优化设计，采用模块化、开放式的结构，以适应系统的灵活组网、扩充升级的需要，实现信息共享、资源共享和科学管理。

2、设计依据

本方案根据国际及国内相关标准进行设计，主要依据的规范标准包括：

 EIA/TIA-568A商用建筑通讯布线标准  ISO/IEC 11081用户楼宇通用布线标准  EIA/TIA TSB-67商用建筑通讯布线测试标准  GB/T50314-2000智能建筑设计标准

 GB/T50311-2000 建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范  GB/T50312-2000 建筑与建筑群综合布线系统工程验收规范  SYSTIMAX SCS结构化布线系统设计

3、设计特点与原则

综合布线系统应具有如下的特点：(1)可靠、实用性 布线系统要能够充分适应现代和未来技术发展，实现话音、高速数据通信、高显像度图片传输，支持各种网络设备、通讯协议和包括管理信息系统、商务处理活动、多媒体系统在内的广泛应用。布线系统还要能够支持其它一些非数据的通讯应用，如电话系统等。

(2)先进性

布线系统作为整个建筑的基础设施，要采用先进的科学技术，要着眼于未来，保证系统具有一定的超前性，使布线系统能够支持未来的网络技术和应用。

(3)灵活性

布线系统对其服务的设备有一定的独立性，能够满足多种应用的要求，每个信息点可以联接不同的设备，如数据终端、模拟或数字式电话机、程控电话或分机、个人计算机、工作站、打印机、多媒体计算机、和主机等。布线系统要可以连接成包括星型、环型、总线型等各种不同的逻辑结构。

(4)模块化

布线系统中除去固定于建筑物内的水平线缆外，其余所有的设备都应当是可任意更换插拔的标准组件，以方便使用、管理和扩充。

(5)扩充性

布线系统应当是可扩充的，以便在系统需要发展时，可以有充分的余地将设备扩展进去。

(6)标准化

布线系统要采用和支持各种相关技术的国际标准、国家标准及行业标准，这样可以使得作为基础设施的布线系统不仅能支持现在的各种应用，还能适应未来的技术发展。

我们将在设计博达国际公共服务大厦布线方案时仔细考虑以上各项因素，选择世界最优秀的布线产品，以最高的性能价格比制订出最符合建筑实际和满足博达国际公共服务大厦发展需要的方案。

根据以上特点，我们确立了以下的设计原则：

(1)布线系统首先具有高速和高宽带的传输能力，应能满足楼内的信息传输的需要，尤其是数据系统的高速数据传输的要求，并且能够适应现代和未来技术的发展，保证10—15年不落后。

(2)布线系统应具备运行的高度可靠性，对于特别重要的网络部分，要采用冗余备份来保证线路的万无一失。

(3)布线系统应能适应各种计算机网络体系结构的需要。设备变迁时要有高度的灵活性、管理的方便性。

(4)产品的通用性满足各种网络产品及通信系统的要求。(5)结构化布线系统中除去固定于建筑物内的水平线缆外其所有的接插件都是积木式的标准件，系统的扩充升级容易。

(6)保护用户一次性投资，维护费用极低，使整体投资达到最少。

4、方案设计

4.1、设计思路

综合布线系统的结构和网络体系结构的关系十分密切，网络体系结构基本确定，布线系统的结构才能确定，网络采用什么体系结构，采用何种传输介质都将对布线系统的设计造成影响。同样，综合布线系统星型或树形的拓扑结构也使得网络的基本拓扑结构为星型或树型。

我们建议博达国际公共服务大厦的网络结构采用分层星型结构，网络分为两级：

第一级是网络中心，为中心节点。布置了网络的核心设备，如路由器、交换机、服务器(WWW服务器、电子邮件服务器、拨号服务器、域名服务器等)，并预留了对外的通信接口。

第二级是各分配线间的交换机，为二级节点。在楼内设置光纤主干作为数据传输干线，从网络中心辐射到各二级节点，并在分配线间端接。它向上与网络中心的主干交换机相连，向下直接与服务器和工作站连接。

根据上述网络结构，我们在综合布线系统中做如下规划：

1、确定设备间位置、规模。该设备间最好位于整个楼宇的物理中心位置，这样整体网络会比较均衡，并可以合理地减少主干线缆用量。

2、确定弱电竖井的数量和位置。按综合布线系统的要求将每层平面分为几个区域，利用弱电竖井通道，以保证布线的水平距离在网络要求的100米限制之内。弱电竖井将作为干缆的布放通道，在竖井内设置分配线架，管理该竖井周围的信息点。

3、确定水平主干类型。网络发展速度非常迅猛，虽然目前到桌面100Mbps的传输速率已可以满足现在及短期内的需求，但千兆到桌面也日趋成熟，在水平主干的选择上采用了6类4对UTP线缆及6类RJ45插座模块，整个水平信道提供250MHz以上的带宽，配合千兆以太网交换机，完全可以满足传输1000Mbps速率的需求。语音及数据点采用同种介质布线，可以达到语音/数据点的灵活互换的功能。

4、确定垂直主干类型。数据主干采用光纤，光纤频带较宽，传输容量较大，目所以采用光纤及千兆以太网交换机完全可以满足主干传输千兆的需求。

5、管理间位置和数量的确定：管理间设置在弱电竖井内，按信息点数的多少每层或每1、2层设置1个管理间，主要为了保证每个管理间管理的信息点数基本平均，使整体网络结构较平衡，且每个管理间的布线及网络设备不超过一个19”标准机柜能够容纳的范围。具体的管理间设置情况见点表或布线系统图。

6、配线箱、配线柜的选择：由于网络设备多为19”标准设备，为了便于维护管理，在各楼层管理间我们选择19英寸立式配线柜，设备间的网络机柜为19英寸立式配线柜，语音配线柜采用19英寸开放式机架。

7、铜缆配线架的选择：为了便于与网络设备进行跳接，我们选择了24口模块式铜缆配线架连接所有的数据点。

根据综合布线系统的设计思想，本设计方案包括：

 工作区子系统---为学校提供一个既符合标准，又可满足高数据传输的标准。一律采用六类非屏蔽信息模块以及六类成型跳线， 水平子系统---将工作区引至管理子系统。采用带十字骨架的非屏蔽双绞线。

 垂直主干子系统---将分配线架与主配线架连接起来。考虑高速传输和扩容方便。

 管理子系统---分布在各层配线间，管理各层的水平布线，连接相应的网络设备。是综合布线区别与传统布线的最主要的体现场所。采用六类配线架。

 设备间子系统---安装进出线设备和主配线架，并进行布线系统管理和维护。也是综合布线区别与传统布线的最主要的体现场所。采用六类配线架。以及各种配套的理线架和扎带。各子系统图示如下：

本次学校有线网络升级改造项目共计XX个信息点位及XX个闭路电视点位，学校网络系统设计采用主干核心光缆，楼层与核心数据交互采用24单模芯光纤；楼层设备间到各房间信息点位采用六类非屏蔽线缆。4.2、工作区子系统

工作区子系统是由工作区子系统由终端设备连接到信息插座的跳线组成。它包括信息插座、信息模块、网卡和连接所需的跳线，并在终端设备和输入/输出（I/0）之间搭接。工作区采用超五类信息出口遵循TIA 568B的连线标准。每一出口都可以连接计算机、电话机、打印机、传真机、数字摄像机等办公设备。

在进行终端设备和I/O连接时，可能需要某种传输电子装置，但是这种装置并不是工作区子系统的一部分。例如，有限距离调制解调器能为终端与其它设备之间的兼容性和传输距离的延长提供所需的转换信号。有限距离调制解调器不需要内部的保护线路，但一般的调制解调器都有内部的保护线路。

水平线缆与信息出口的连接：

T568AT568B4.3、水平子系统设计

水平子系统由配线间到工作区子系统的线缆组成。

工作区30M工作站水平布线90M管理区电话机30M工作站4线对双绞电缆电话机水平布线和工作区的连接 水平子系统是将干线子系统经楼层配线间的管理区连接并延伸到工作区的信息插座部分线缆。由于它具有永久的特性，所以，总的原则要考虑发展和冗余。

在设计过程中应考虑工程近期和远期的终端设备要求；每层需要安装的信息插座的数量及其位置；终端将来可能产生移动、修改和重新安排的预测情况等因素。

为了满足高速率数据传输，数据传输选用康普六类非屏蔽四对双绞线带十字芯。各楼层所需水平电缆长度计算如下所示： 水平电缆从楼层配线、线槽引向工作区各信息点，配线间内接线端子与信息插座之间均为点到点端接，任何改变系统的操作（如增减用户、用户地址改变等）都不影响整个系统的运行，为系统的重新配置和故障检修提供了极大的方便。通信电缆井内的配线架采用PVC线槽敷设到房间外走廊墙面顶部，用PVC管沿墙明敷设至工作区各信息点。水平6类线的距离根据设计规范，不得超过90m。

①每根水平电缆平均长度按（最长＋最短）÷2×1.1+2*楼层高计算。

②每标准箱为305米。

电缆由4对符合UL CMR 防火标准且相互绝缘的铜导体构成。在电缆中心带有十字隔离器，把4个线对分成分别的信号区，提高电缆的近端串扰（NEXT）性能，减少在安装过程中由于电缆连接和弯曲引起的电缆物理上的失真。主要用于水平布线系统，总长305米（1000英尺），无轴包装，便于拉出。

产品特性：

护套有灰色和蓝色（某些地区还有其他颜色可供选择）； 

长305米，无轴包装，便于拉出； 

适合于水平布线；  符合UL CMR 防火标准；

PE绝缘，４对电缆由不同颜色标明；

4.4、垂直子系统

垂直子系统是指从主设备间所在建筑物的中心机房到该楼相关层面管理间子系统用于完成数据传输的主干线路,数据主干采用普天六类非屏蔽双绞线，可保证计算机网络的可靠性。除了考虑中心交换间到楼层交换间的距离，还预留一定的长度。

垂直线缆布线方式

a.电缆孔方法：通常将4英寸的刚性金属管在浇注时嵌入混凝土地板，比地板表面高出1至4英寸，电缆捆在钢绳上，钢缆又固定到墙上已铆好的金属条上，当接线间上下对齐时，采用电缆孔方法。这种方法防火，提供机械保护，美观，但灵活性差，成本高，需要周密筹划。

墙上金属条用电缆把100mm钢管梆在钢绳上电缆孔方法电缆孔

b.电缆井方法：在每层楼板上开出一些方孔使电缆可以穿过这些电缆井从这层楼伸到那层楼，电缆捆在钢绳上，钢绳靠墙上金属条或地板三角架固定，可以让粗细不同的各种电缆以任何组合方式通过。这种方法灵活，占用面积小，但难于防火，安装费用高，可能破坏楼板的结构完整性。

金属箍金属线槽箍在钢支架上电缆井地板三角架电缆井方法

4.5、管理子系统

管理子系统设置各个楼层的设备间内，由相应的机柜、配线盘及辅助配件等组成。借助于管理子系统，可以实现不同的网络拓扑结构；当工作人员位置迁移或调整时，可以灵活地改变路由。

每个子配线间均应设有一定面积的墙面，并预设管槽和专用电源，以便安装19"标准机柜（含配线架和管理架），并且预留面积考虑未来的扩容可能所需的空间。

配线间设计建议

楼层分配线架(IDF)安装在各楼层弱电竖井内的19”机柜内，并尽量靠近进线口。根据楼层信息点数量多少确定一层或者多层共用一个配线间。

布线系统涉及大量的线路的连接，这样大量的连线给管理带来了一定的困难。PDS色标标记方案系统而科学地规定了怎样根据参数和识别步骤，查清交连场的线路和设备端接点。作为一种重要的技术文档，色标标记方案是以后的布线管理重要的技术依据。

PDS色标标计方案示意图如下：

信息出口白场蓝场水平子系统垂直子系统紫场白场蓝场水平子系统

配线间应尽量保持室内无尘土、通风良好、室内照明不低于150Lx应符合有关消防规范、配置有关消防系统。室内应提供UPS电源配电盘以保证网络设备运行及维护的供电。每个电源插座的容量不小于300W。弱电竖井原则上应位于配线室内。配线室不应小于2.5x2平方米。

4.6、设备间子系统

设备间，是每栋建筑物的数据的汇集点。主干数据光缆、双绞线缆均汇集此处。主机房内的主要布线产品为数据配线架及其附属设备。对设备间的要求如下：

1．室温应保持在18℃至27℃之间，相对湿度保持在30%—55%； 2．保持室内无尘或少尘，通风良好，亮度至少达150LX； 3．安装合适的消防系统；

4．使用防火门，至少能耐火1小时的防火墙和阻燃漆； 5．提供合适的门锁，至少要有一扇窗口留作安全出口； 6．尽量远离存放危险物品的场所和电磁干扰源(如发射机和电动机)；

7．设备间的地板负重能力至少应为500kg/平方米。

8．根据综合布线系统的要求，在设备间安装2米高的标准机柜。9．综合布线系统中典型的接线间，其可以走进人的最小安全尺寸是120X150cm，标准的天花板高度为240cm，门的大小至少为高2.1宽1M，向外开。在主、分配线间，最好有供放置设备的设备柜，其大小可按设备的尺寸而定，一般采用木质或玻璃材料制成。在设备间尽量将设备柜放在靠近竖井的位置，在柜子上方应装有通风口用于设备通风。

10．在配线间内应至少留有二个为本系统专用的，符合一般办公室照明要求的220V电压，电流10A单相三极电源插座。如果需要在配线间内放置网络设备，则还应根据接线间内放置设备的供电需求，配有另外的带4个AC双排插座的20A专用线路。此线路不应与其他大型设备并联，并且最好先连接到UPS，以确保对设备的供电及电源的质量。4.7、安装设计

安装档案 信息插座和配线架安装位置的确定

在工程实施之前应对需要安装的信息插座和配线架安装的位置进行非常准确的确定，在建筑物设计图上使用平面直角坐标定义其安装位置。

线缆标记

当安装水平线缆时，要做好线缆的标记，以利于记录配线架上各个RJ45插孔的安装连接情况。

工作区信息插座与配线间上插座的对应连接位置记录

上述的图表除为文档保存之外，应该在相关的配线架中也保存一份，以便随时查用。

安装施工

其差别在于，由于六类具有非常严格的性能标准，因此其对安装质量要求更高。六类布线中的任何安装错误或捷径，都有可能会导致测试勉强合格/不合格。强烈建议严格遵守布线标准文件中规定的安装方法及我们随产品提供的建议作法。产品和安装会对布线系统的整体质量产生同样的影响。

在安装过程中严格遵守以下要求： 线缆拉伸张力

牵引时，不超过六类缆线的拉伸张力（100N）。张力过大会使电缆中的线对绞距变形，严重影响电缆抑制噪音(NEXT、FEXT)的能力，及严重影响电缆的结构化回波损耗，这会改变电缆的阻抗，损害整体回波损耗性能。此外，这可能会导致线对散开，会损坏导线。线缆弯曲半径

虽然线缆中有十字骨架，但也要避免过度弯曲，因为这会改变缆中线对的绞距。如果弯曲过度，线对可能会散开，导致阻抗不匹配及不可接受的回波损耗性能。另外，这可能会改变电缆内部4 个线对绞距之间的关系，进而导致噪声抑制问题。因此安装后弯曲半径不得低于线缆直径的8 倍，尤其是配线架内的理线。因为大量的线缆引入配线架，为保持布线整洁，可能会导致某些电缆压得过紧、弯曲过度。我们将严格要求进线管道的最小弯曲半径在100毫米左右。

线缆压缩

避免使线缆扎带过紧而压缩线缆。线缆过紧会使其内部的绞线变形，影响其性能，一般会使回波损耗更明显地处于不合格状态。扎线带的足够强度能够支撑成捆线缆即可。保证在使用扎线把缆捆在一起时，没有出现任何线缆护套变形的情况。

我们建议使用扎带。这种扎带不会压缩或损坏电缆，同时它们拆除起来也更加简便。这样，可以简便地在成捆电缆中增加更多的电缆。线缆重量

在使用悬挂线支撑电缆时，必须考虑线缆重量。建议每个悬挂线支撑点每捆最多支撑24 条缆。

线缆打结

在从卷轴上拉出线缆时，要避免打结。如果打结严重，应该视为线缆损坏，必须更换。

成捆线缆中的线缆数量

在任意数量的电缆以很长的平行长度捆在一起时，具有相同绞距的成捆电缆中不同电缆的线对电容耦合(如蓝线对到蓝线对)，会导致串扰明显提高。消除这一串扰不利影响的最佳方式是最大限度地降低长并行线缆的长度，以伪随机方式安装成捆电缆，避免为了整齐美观而以 “梳状”捆扎。而且要遵守相应的线缆在线槽内摆放的规范（如下图）。

线对散开

在线缆端接点，应使每个线对的绞距尽可能靠近IDC卡刀，以实现尽可能好的传输通路。IDC 上线对散开过大将会损害超五类布线系统的NEXT、FEXT 和回波损耗性能。

RJ45的安装：

使用专用剥线刀将线缆剥开30mm 延护套根部剪去十字芯，注意不要伤及线对

散开线对 将芯线捋直，并按568B色谱排列整齐

将芯线剪齐

对照色谱将芯线穿过色码盘，色码盘要尽量靠近芯线根部

折弯芯线后，剪去多余部分 将色码盘安装到RJ45底座上

合拢尾翼直至听到“咔”的一响 检查线序是否正确性, 线缆的外护套应尽可能地接近模块并且芯线没有相互交叉

超五类系统的安装方式与3.2.1 超五类系统的安装方式相同。配线管理的标记与识别（1）RCP配线模块的标记

为了完善这一工作，综合布线系统采用了占用一个模块位置的模块式横向标签托架，以便标出该模块属于哪个区域或哪个办公室。

（2）连接标记

为了在安装中识别连接，建议在电缆和跳线的两端以及对应点插座进行识别标记。

每根电缆都要有一个标签或一个识别套；

跳线电缆根据其长度一端或两端做记号或在每一端都带有一个不同颜色的识别标签托架，以方便辨别；

信息面板有一个正反两面（电话、电脑）都可用的标签。

5、布线系统测试及验收

目前，在很多领域网络的应用已经成为企业至关重要的组成部分，网络的不正常运行，对于企业来说，损失是相当大的。网络的建立，从电缆敷设到网络设备的连接，都需要几个过程，这些过程有必要进行测试，从而保证所建立的网络能健康运行。可以说现在的布线是为了未来的投资，而投资的保证就是测试技术。5.1、布线工程的验证与认证测试

从工程的角度可将综合布线工程的测试分为两类：验证测试和认证测试。验证测试一般是在施工的过程中由施工人员边施工边测试，以保证所完成的每一个连接的正确性；认证测试是指对布线系统依照标准进行逐项检测，以确定布线是否能达到设计要求；包括连接性能测试和电气性能测试。(1）典型布线故障

网络电缆故障有很多种，概括起来可以将网络电缆故障分为两类：一类是连接故障，一类是电气特性故障。连接故障多是由于施工的工艺或对网络电缆的意外损伤所造成的，如接线错误、短路、开路等；而电气特性故障则是电缆在信号传输过程中达不到设计要求。影响电气特性因素除材料本身的质量外，包括施工过程中电缆的过度弯曲、电缆捆绑太紧、过力拉伸和过度靠近干扰源等。(2）确保施工质量

根据调查，网络中发生的故障有50％甚至70％以上是由与电缆有关的故障造成的，网络中将电缆故障具体定位是比较困难而且是很浪费时间的，所造成的损失也是比较大的，特别是对那些电缆安装在墙内、吊顶上及地板下，要保证正确的安装是很重要的。在业界一种“随装随测”的新技术，既在施工过程中，采用测试工具，每完成一个点就测试该点的连通性，包括接线图、通断性及电缆长度，如果发现问题及时解决，这样就保证了线对的安装正确，当所有的连接完成后。就可以保证链路中所有的部分都通过了连接测试，为最后的认证测试节约了时间。(3）测试标准

中国工程建设标准化协会于2000年2月发布了《建筑与建筑群综合布线系统工程验收规范》（GB/T 50312-2000），该规范是以TIA／EIA-568A的TSB-67的标准要求，全面包括了电缆布线的现场测试内容、方法及对测试仪器的要求，主要包括长度、接线图、衰减、近端串扰等四项内容，如特性阻抗、衰减对串扰比、环境噪声干扰强度、传播时延、回波损耗和直流环路电阻等电气性能测试项目，可以根据现场测试仪器的功能和施工现场所具备的条件选项进行测试。有必要解释一下几个主要电气特性的定义：

近端串扰（NEXT）：是传送线对与接收线对之间产生干扰的信号，它对信号的接收产生不良影响。其单位是“分贝（dB）”，主要表示传输信号与串扰的比值。其绝对值越大，串扰越低。

衰减（ATTENUATION）：是信号沿着一定长度的电缆传输所产生的损耗。衰减与电缆的长度有着直接关系，并随着频率的上升而增加。衰减的测量单位是“分贝（dB）”，主要表示初始传送端信号与接受信号强度的比值。

信噪比（ACR）：表示近端串扰与衰减在某一频率上的差。传播时延（DELAY SKEW）：表示一根电缆上最快线对与最慢线对间传播延迟的差异。

回波损耗（RETURN LOSS）：是由于阻抗不匹配而使部分传输信号的能量被反射回去，返回损耗对于使用全双工方式传输的应用非常重要。

特性阻抗：在电路中对电流的阻碍称为特性阻抗，它是以欧姆为计量单位。

TSB－67中首先定义了两种测试摸式，基本链路（BASIC LINK）（如图1）和通道链路（CHANNEL）（图2），这两者最大的区别在于基本链路不包括用户端使用的电缆，而通道链路是一个完整的端到端链路，即用户网卡到有源设备（如集线器、交换机等）。

Basic Link测试线测试线HUBFluke测试仪套件插座模块Fluke测试仪配线架水平电缆

（图1）

Channel测试线HUB用户电缆水平电缆用户电缆测试线插座模块Fluke测试仪配线架室内转接模块Fluke测试仪套件

（图2）

(4）认证测试需要注意的问题

布线工程的认证测试实际上是对整个施工过程的最后检验，对于用户来说，要想保证布线工程质量，必须经过通道连接测试。由于布线施工承包商与用户所处的角度不同，理想的情况是选择第三方布线认证测试公司进行认证测试，这对用户和施工方来说是公正的结果，不仅提供专业的认证测试仪器及专业测试人员，而且提供完整的文档报告，有利于以后用户对网络的维护管理。实际上认证测试过程中，由于多方面的原因，多数情况都是由用户与施工方双方进行认证测试，这就要求用户对测试仪的选择、测试模式及测试结果的解释有一定的了解，否则很难保证综合布线工程的质量。5.2、建立文档

三维布线设计 篇6

1 CATIA电气设计模块

商业化的三维立体布线软件很多, 如Pro/E、UG、Solid Works等软件都已应用非常广泛[1,2]。CATIA是达索公司用于虚拟产品的设计软件, 功能强大, 拥有完善的电气系统设计解决方案。它提供的电气设计模块被广泛应用于航天、汽车、船舶等领域[3]的电气系统设计和虚拟装配制造之中。

CATIA电气设计模块组成如下:

(1) 电气零部件库 (Electrical Library, ELB) 。包括电气装配设计 (Electrical Assembly Design, EAD) 、电气零件设计 (Electrical Part Design, EPD) 2个模块, 用于对三维实体添加电气属性。

(2) 线束敷设 (Electrical Harness Installation, EHI) 。包括线束预组 (Electrical Harness Assembly, EHA) 、线束安装 (Electrical Harness Installation, EHI) 2个模块, 用于进行电气线束物理形状设计[4]。

(3) 电线路径定义 (Electrical Wire Routing, EWR) 。结合逻辑电线信号与EHI中定义的线束进行电线的实际敷设。

(4) 电气线束展开 (Electrical Harness Flattening, EHF) 。对设计完成的电气线束进行平面展开。

2 三维布线工艺设计

2.1 三维布线流程

根据CATIA电气设计各组成模块的功能, 结合高速动车组的结构、各电气系统的分布、线束回路特点, 基于CATIA的电气布线三维工艺设计基本流程见图1。 

2.2 前期准备

首先, 在进行三维布线设计的准备阶段, 应熟悉和了解设计结构与配线线路之间的关系, 结合线束布局的特点, 建立配线的机械模型, 即车体、线槽、电线支架、电气设备等的机械外形构造, 并根据设计图纸尺寸准确装配, 搭建起三维布线的机械环境 (见图2、图3) 。

其次, 根据设计图纸的明细, 建立所需要电气零部件的3D外形, 包括各种型号连接器、插头、端子之类的电气零件, 再利用EPD模块进行电气零件的类型定义, 也就是给普通的三维实体加上电气属性, 存入Catalog建立电气零件库, 为后续工作打好基础, 使用时再从Catalog中直接调用即可 (见图4) 。

2.3 线束敷设

2.3.1 线束分类

根据现车配线工艺要求, 结合现车结构特点、线束布置特点, 为使三维布线更规范化和系统化, 要将线束分类。可采用的线束分类有多种形式。

(1) 按系统分类。可划分为主回路、低压控制回路系统、影视系统、广播系统、烟火系统、照明系统等, 结合各自的配线布置特点, 分别绘制。

(2) 按部位分类。可划分为车顶部分、车内配线、车下配线和转向架配线部分。车内又可划分为一位端部配线、客室顶板、二位端部配线、地板中配线、组合配电盘、终端装置、司机室配线等;车下可划分为一位侧高压、二位侧低压、设备分支线配线及特高压配线等。

(3) 按设备分类。按设备分类就比较细, 需挑选有代表性的部分设备, 如包括车下的一些大型设备 (牵引变流器、制动控制装置、辅助整流器箱、高压接线箱、空调设备等) , 还有客室内的组合配电柜、司机室操纵台及边柜等。

2.3.2 创建线束总成

进入EHI模块。根据线束的划分, 用Geometrical Bundle命令创建相应的PRODUCT, 用以存储不同类别的线束, 并根据系统划分分别进行命名, 后续本类别线束的布置都在对应的线束PRODUCT下进行。线束的几何信息都存放在此节点下, 同时用到的接线端子、连接器等也都加在此节点下, 线束总成即创建完成。

2.3.3 线缆设置

线束段的敷设有2种, Multi-branchable Document命令为多分支线束设计, 当布线过程中需要向外分支时选用此命令定义线束;Bundle Segment命令为单线束段设计命令, 不能增加分支线。

激活要进行线束敷设的线束系统名称, 根据实际情况使用上述两者之一的线束设置命令进行单线束段定义 (Bundle Segment Definition) 的设置, 输入分线段的名称、直径、弯曲半径、松弛度等信息参数, 然后点击线束路线定义 (Route Definition) 选项, 设置线段的起始设备、经由点、终止设备、线束方向等参数, 线束敷设完成。

线束路径上的经由点可以是创建的点, 也可以是按Ctrl键在设备和背景上选择的点。在Route Definition中还可以设置更多的参数, 如去掉相切、扭转切向、线束与支撑面相切、线束与支撑面保持一定距离等。

若使用Multi-branchable Document命令需要增加分支线束时, 点击Add Branch Point命令, 选择要添加分支的点的线束, 选择长度或是比率选项, 输入相应数值, 在分支点处再定义分支线束。

在线束敷设过程中, 经常会有将不同的线束分支在同一线束模型下, 但两线束分支确属于不同系统, 此时可采用转移分支命令即可将分支移到对应的系统中。

2.3.4 干涉检查及修正

完成线束敷设后, 运用CATIA自带的干涉检查功能, 对线束和其他设备之间进行检查, 可以及时发现错误, 并进行改正。对干涉进行修改后, 重复运行干涉检查命令, 直到干涉结果为零 (见图5) 。

2.4 报表数据输出

2.4.1 线束报告

线束铺设完成后, 根据实际需求, 可以将电线的铺设信息生成报告, 包括线束的名称、所属系统类别、线径、长度、起始及终端设备名称等线束全面数据。

2.4.2 电气线束展开

使用EHF模块, 将线束在平面展开, 方便用户对线束进行整理。进行线束展开前需先建立Product类型文档, 再进入EHF模块, 定义线束展开的参数。根据实际需要, 可以选择对全部线束展开, 或仅展开一部分 (见图6) 。

2.4.3 设计方案2D工程图输出功能

在3D模型完成基础上, 使用工程制图模块可进行平面工程图的输出, 并且针对企业标准定制图框等 (见图7) 。

3 注意要点及原则

(1) 考虑到质量平衡、电磁干扰等原因, 高压主回路布置在车下一位侧, 低压干线回路在车下二位侧。连接设备的线束从线槽分出, 通过支架固定在车底横梁上。在车下配置有设备的状态下, 由于没有更多空间, 必须在有限空间内进行配管与配线。以电线的最大外径计算, 电线槽内的空间占用率以60%为界限标准, 穿入线管或线槽的电线电缆, 外径面积之和不应超过线管、线槽内孔横截面积的70% (单根电缆除外) [5]。

(2) 主回路的线缆线径较大, 多为200 m m2、150 mm2的电缆。考虑到空间结构有限, 且有利于线束的固定和散热, 高压线槽内的线缆布置方式为大线径贯通线缆在下部、小线径线缆在上部的排列方式。若大线径线缆不是贯通线, 是到中间设备的分支线缆, 则置于线槽的两侧边缘易于出线的位置。主回路线槽内布线见图8。

(3) 对从线槽中分线出来到各设备的分支线进行绘制时, 在线束布置时就应首先考虑带分支的线束不能置于线槽底部, 否则不易出线;其次是要考虑线束的弯曲半径能否满足要求。当电缆外径小于或等于20 mm时, 弯曲半径不应小于电缆外径的3倍;当电缆外径大于20 mm 时, 弯曲半径不应小于电缆外径的5倍。在绘制时可以设定弯曲半径作为检验参考, 然后要注意横梁线架的容量、位置能否满足对线束的固定。

4 结束语

使用CATIA进行三维布线工艺设计的目的:通过三维数据仿真, 及时发现设计中存在的问题并将其改进和优化, 生成一系列用于指导生产的更精确的二维工艺数据, 包括线束下料表、施工图、线束下料实尺图等。

通过给出的CATIA三维布线的流程和规则, 验证了动车组运用三维技术进行电气布线工艺的可行性, 提高了动车组电气布线工艺的信息化和智能化程度, 并可达到以下目的: 

(1) 通过三维效果, 优化现车各系统线束的走线路径, 并测算出起始设备到终点设备之间线束的精确长度, 减轻下料人员劳动强度, 节约线束用料, 降低劳动成本, 同时能够生成指导实际生产用的工艺资料, 提高了生产效率和质量。

(2) 根据三维数据结果, 对现车的整车结构、线束布置等关系提前核对与计算, 进行结构干涉检查, 对结构不合理的位置、容易出现线束干涉的线束集中位置等进行改进, 能够实现对现车线束布置的重新优化, 减少实际生产制造过程中的返工和修改, 更高效地指导生产制造。

参考文献

[1]安利全, 郑建明, 王永振, 等.三维布线技术在工艺中的应用[J].航天制造技术, 2009 (3) :22-26.

[2]王广坤, 陈永丽.浅谈三维布线软件在汽车线束设计中的应用[J].装备制造技术, 2011 (9) :85-87.

[3]于晓明, 曾红艳, 杨绍田.CATIA电气布线技术在摩托车上的应用[J].摩托车技术, 2012 (11) :34-36.

[4]HB7756.14—2005基于CATIA建模要求第14部分:线束敷设[S].

布线管理的设计 篇7

对设备间、电信间、进线间和工作区的配线设备、缆线、信息点等设施应按一定的模式进行标识和记录, 宜符合下列规定:

(1) 综合布线系统工程宜采用计算机进行文档记录与保存, 简单且规模较小的综合布线系统工程可按图纸资料等纸质文档进行管理, 并做到记录准确、及时更新、便于查阅;文档资料应使用中文。

(2) 综合布线的每根电缆、光缆、配线设备、端接点、接地装置、敷设管线等组成部分均应给定唯一的标识符, 并设置标签。标识符应采用相同数量的字母和数字等标明。

(3) 缆线两端都应该标识, 两端标识应该相同。

(4) 设备间、电信间、进线间的配线设备宜采用统一的色标区别各类业务与用途的配线区。

(5) 所有标签应保持清晰、完整, 并满足使用环境要求。

综合布线系统相关设施的工作状态信息应包括设备和缆线的用途、使用部门、组成局域网的拓扑结构、传输信息速率、终端设备配置状况、占用器件编号、色标、链路与信道的功能和各项主要指标参数及完好状况、故障记录等, 还应包括设备位置和缆线走向等内容。

2 管理系统配置原则

上述管理内容的实施, 将给今后布线工程维护和管理带来很大的方便, 有利于提高管理水平和工作效率。特别是较为复杂的综合布线系统, 如采用计算机进行管理, 其效果将十分明显。目前, 市场上已有商用的管理软件可供选用。

综合布线的各种配线设备, 应用色标区分干线缆线、配线缆线或设备端点, 同时, 还应采用标签表明端接区域、物理位置、编号、容量、规格等, 以便维护人员在现场一目了然地加以识别。

在每个配线区实现线路管理的方式是在各色标区域之间按应用的要求, 采用跳线连接。色标用来区分配线设备的性质, 分别由按性质划分的配线模块组成, 且按垂直或水平结构进行排列。

综合布线系统使用的标签可采用粘贴型和插入型。电线和光缆的两端应采用不易脱落和磨损的不干胶条标明相同的编号。目前, 市场上已有配套的打印机和标签纸供应。

电子配线设备目前应用的技术有多种, 在工程设计中应考虑到电子配线设备的功能, 在管理范围、组网方式、管理软件、工程投资等方面合理地加以选用。

2.1 配线管理连接模型

不论是数据, 还是语音都存在两种配线方式, 配线设计分为互连 (Inter-connect) 和交连 (Cross-connect) 两种配线方式, 对应在布线设计阶段需要考虑配线架的单端和双端设计。

下面的图例详细的描述了从设备 (例如, 网络集线器和交换机, 楼宇自控系统控制器等) 到工作区的水平信道连接情况。该图显示了TIA 568B和IS0/IEC 11801标准, 给出了连接配置方式。

布线段的定义如下:

a.设备电缆;

b.交连 (跳线) ;

c.水平缆线;

d.集合点 (CP) 到电信插座 (TO) 的电缆;

e.工作区设备缆线。

标准定义的水平信道模型如图1～图3所示 (图中的CP集合点为任选设备, 但在CP处不存在跳线管理功能) 。

信道模型1 (如图1所示) :网络设备经过配线模块交连到信息插座。

信道模型2 (如图2所示) :网络设备经过配线模块交连至集合点, 再延伸到信息插座。

信道模型3 (如图3所示) :网络设备经过设备缆线至配线模块互连至集合点, 再延伸到信息插座。

配线模块采用交连方式可以使得管理集中化。这样, 当布线系统在切换配线的时候, 只需要在两配线架端口上进行跳接, 不需要经常直接去插拔设备的端口, 增加了设备的使用寿命, 同时可以使跳线的管理集中化, 易于控制跳接过程, 从而提高管理效率, 交连的方式会在数据中心中有更多应用。

2.2 管理方案设计

管理设计方案中对于管理场地可以考虑两种方式:单点管理和双点管理。交连区的结构取决于位置, 系统布线规范和选用的硬件可以由用户或技术人员进行线路管理。

(1) 单点管理

单点管理 (如图4所示) :仅在设备间采用一个可以单独管理的交叉点。设备间的交换机直接连到工作区信息插座, 或者连接在电信间配线交叉点上。如不设置电信间, 第二个交叉点可以安装在用户房间内的墙壁上。在单点管理中, 线路的管理只在设备间通过跳线进行, 在另一端的跳线连接是永久或半永久的, 另一端不必进行日常的线路管理。

(2) 双点管理

如果建筑物规模不大, 管理点就设在大楼的管理中枢 (设备间) 内, 在各楼层的电信间内不做配线管理。当建筑物规模较大时, 多采用二级交接方式, 设两个管理点, 在各楼层的电信间内做配线的管理点。

双点管理 (如图5所示) :除了在设备间有一个管理点外, 在电信间同时还有第二个交叉连接管理点。

3 走线管理

3.1 管槽的标识管理

管槽需要进行管理, 标识可以使用粘贴式标签和插入式标签卡。粘贴式标签适合于密闭管槽, 插入式标签卡适合于开放式托架。

标签卡并可轻松卡接在桥架的侧面和底部以不同颜色区别不同类型的缆线, 也可根据用户的要求印上工程名称及缆线的型号等, 使缆线管理更灵活、美观、方便。

管槽标识要求, 如图6所示。

开放式桥架标签卡的设置位置, 如图7所示。

3.2 机柜和机架的选型和标识

机柜机架的选型与后期的缆线管理维护密切相关。在项目设计之初要充分考虑。在配线密集场合, 建议使用开放式机架, 如选择机柜需要在充分考虑宽度和深度, 易于整理电源线和数据缆线。

(1) 机柜的种类

按用途来分:机柜一般分为服务器机柜、网络机柜、控制台机柜等。

按结构来分:机柜一般分为标准机柜和非标准机柜。如为安装服务器、显示器、UPS等19〃标准设备及非19〃标准的设备专用机柜, 在机柜的深度、高度、承重等方面均有要求。

(2) 机柜、机架设计和选择

推荐使用标准19〃宽的机架或机柜;机柜、机架上的各种零件不得脱落或碰坏, 漆面不应有脱落及划痕, 各种标志应完整、清晰。机柜、机架等设备的安装应牢固, 如有抗震要求, 应按抗震设计进行加固。机柜、机架列的背部间距最小需要间隔0.6m, 推荐间隔1m。机柜、机架列的前部间隔最小为1m, 如果有较深的设备放置在机架、机柜中时, 推荐间隔1.2m。

机柜深度要求满足规划安放设备的要求, 包括在设备前面和后面预留足够的布线空间、装有方便走线的缆线管理器、电源插座和电源线及冷却设备。如果电源板安装在机柜的前面或后面轨道, 要为电源板和电源线提供足够的净空间。

在数据中心的机柜机架还应该考虑缆线布局、电源分配等方面的设计, 才能保证系统的良好运行和升级的方便 (如图8所示) 。

(3) 机柜标识与标识位置

机柜的前部、后部、顶部和底部都需要统一标识。在标识该机柜的配线架时, 也包含机柜的标识。例如:6A-D02-A22表示6层A电信间D02机柜A配线架22端口。

3.3 理线器及其他捆扎附件

理线器分为垂直理线器和水平理线器。

在布线工程中通过垂直缆线管理器和水平缆线管理器实现对机柜或机架空间的整合, 提升缆线管理效率, 使系统中杂乱无章的跳线管理得到很大的改善。水平理线器主要用于容纳内部设备之间的跳线;垂直理线器分机柜内和机柜外两种, 内部的垂直理线器主要用于管理机柜内部设备间的跳线, 一般配备滑槽式盖板;机柜外的主要用于管理相邻机柜间的跳线, 一般配备可左右开启的绞链门。

通常在每对机架和每排机架两端安装垂直缆线管理器, 垂直缆线管理器要求从地板延伸到机架顶部。

垂直理线器构成图, 如图9所示。

水平缆线管理面板安装在每个配线架的上方或下方。通常水平缆线管理器固定有易于整理线缆的理线指或理线环, 便于固定缆线或跳线。水平理线器前也可以使用盖板, 达到美观的效果, 如图10所示。

在放置光纤配线单元的机柜或机架中, 缆线管理器不仅要满足缆线管理的要求, 还必须满足光纤的最小弯曲半径要求。

捆扎带的选择:捆扎带可以分为活动式或固定式, 材料有塑料捆扎带和尼龙捆扎带。通常采用宽带扣或尼龙粘扣带优于固定式捆扎带, 有利于对缆线的保护。建议采用尼龙粘扣捆扎带, 耐酸、碱, 不易老化, 如图11、图12所示。

4 管理系统验收

管理系统应满足下列要求:

(1) 管理系统级别的选择应符合设计要求。

(2) 需要管理的每个组成部分均设置标签, 并由唯一的标识符进行表示, 标识符与标签的设置应符合设计要求。

(3) 管理系统的记录文档应详细完整并汉化, 包括每个标识符相关信息、记录、报告、图纸等。

浅析地铁车辆布线设计 篇8

地铁以其方便快捷的运行方式, 受到越来越多的城市的青睐。地铁不仅有利于改善城市交通状况, 提升其整体形象, 也是城市经济实力的象征, 是城市发展与经济文明建设的名片。

南车株机公司成立一百多年来, 一直致力于轨道交通装备的研发与制造, 长久的积淀奠定了公司在地铁车辆研制方面的技术优势。公司的地铁飞驰在神州大地各个角落, 带动了当地经济的发展, 也因其良好的性能广受业主的好评。

由于电能具有清洁和再生性等优点, 目前普遍应用于地铁驱动系统。电气系统就像地铁的神经与血管, 是其极为重要的组成部分。而布线工作就是把这个系统组建起来, 实现地铁的牵引、制动、控制等功能, 保障其安全可靠运行。本文从布线的基本原则与方法入手, 介绍布线的相关工作, 旨在使读者对地铁电气系统的施工实现过程有大致的了解。

2 基本原则

布线参照EN50343:2003《铁路应用机车车辆布线规则》与EN50121:2006《铁路应用电磁兼容性》等标准实施。为了满足电磁兼容性的要求, 根据电缆应用的电压等级和功率, 按照表1将电缆分为H、A、B、C共4类。

不同类别线缆分开敷设, 并且需要保证最小隔离间距, 如表2所示。如果空间限制使得该间距不能保证时, 需采取相应的电磁兼容措施, 如加屏蔽板、屏蔽网管、金属管等把不同电压等级的电缆进行隔离。

3 电缆选型

电缆选型前需进行截面核算, 目的是为了确保电缆的允许载流量 (Icorr) 不小于负载电流 (Iload) , 保证电缆在其设计寿命内正常工作。

按EN50343:2003《铁路应用机车车辆布线规则》的规定, 电缆允许载流量 (Icorr) 按下式确定:

Icorr=Icable×k1×k2×k3×k4

式中:Icable——电缆额定载流量;

K1——环境温度修正系数;

K2——电缆敷设修正系数;

K3——寿命减少修正系数;

K4——非连续工作时的修正系数。

除此之外, 电缆还需要考虑其电压等级、防火性能等指标, 以满足实际使用要求。

4 布线设计

根据电气原理图、设备布置、车体结构情况, 进行布线方案设计, 同时需考虑合同相应章节的要求。操作步骤如下:

1) 进行电缆选型, 主要依据负载功率校核主电路电缆截面积, 其余各系统电缆规格以接口形式确定。

2) 按照原理图以及设备接口确定走线路径。

3) 确定走线方式。安装波纹管或者线槽支撑电缆, 对于有护套的大规格的电缆, 可以用支架或者线夹固定单独敷设。

4) 容量计算。统计各路径中电缆的数量与规格, 确定波纹管与线槽尺寸。

5) 安装空间分析。考虑波纹管与电缆的弯曲半径、电缆的电磁兼容性距离, 向设备布置与车体提出安装空间需求, 提出布线设备的安装接口。

6) 施工设计。按照既定方案完成施工设计图纸, 包括线表。

5 结语

本文介绍了地铁车辆的特点与优势, 并着重介绍了地铁布线设计的一般方法与步骤以及设计过程中需要注意的问题, 对地铁车辆的布线设计具有一定的参考作用。

摘要：介绍了地铁车辆布线设计的重要性及其基本原则、方法与步骤, 介绍了布线过程中需要进行的计算与注意事项, 对地铁车辆的布线设计具有一定的参考作用。

关键词：地铁车辆,布线,方法

参考文献

[1]EN50343:铁路应用机车车辆布线规则[S].2003.

PCB设计与布线(上) 篇9

准备好了吧?瞄准,开火!

哦,没这么快,别打到浏览器!如果你想了解原理图和印制板的计算机辅助设计流程(PCB CAD),那么请先阅读ARRL手册中的CAD一章。那是戴尔 · 葛罗弗(Dale Grover, KD8KYZ)撰写的,他为我们详细介绍了这些工具的使用。借他的光,本文的例子更方便大家上手。我们从设计理念导出原型电路并仿真验证。然后,我们就会使用原理图编辑器和PCB布局工具把电路板做出来。通过焊接和调试,我们的“产品”就成形了。这回真的准备好了吧? Okay,出发。

定义产品

本文要做的产品其实是个控制装置。如果检测到电池电压低于某个预设阀值,它就能断开负载,并防止其再次接入电路。这就是产品的三大功能需求。我们还要继续深化,把需求提升为产品的电器性能规格。

对于多数车用蓄电池来说,如果其在某种负载下的端电压降至10.5V,就意味着放电基本终止了。我们希望自己的产品在电池电压降到此值之前就把负载断开,因为我们还要为启动汽车留点儿余地。又因为我们都不怎么了解自己的电池该放电到什么程度才算合适,并且也没打算使用什么昂贵精密的元件,所以我们就让阀值可调,以便通过调试最终确定。那好,我们不妨就把可调范围设在10.5~11.5V之间。

关于电池的另一个特点是,由于存在内阻,电池的端电压会伴随负载的变化而改变:负载电流越大,端电压就越低。 如果我们只检测电池的电压低于某个阀值,那么电路就有可能在我们发送莫尔斯电码的某个码元,或在讲话的某个音节处把电台下电。尽管端电压在高负载下会短时跌落,但电池可能仍保有大量电荷。为了防止过早断开负载,我的选择是, 在电压低过阀值点后,让电路再等待一小段时间。由于电池的种类和负载都是多变的,所以我们干脆随意安排一个值: 就定为30秒之后断开负载即可。

如果电池检测电路持续耗电,我们的控制装置也可能让电池过度放电!为此我们希望只在需要时它才工作,并且一旦负载断开,它还能自我关断。这种关断应该始终维持,除非用户再次触发。其实,这就是闭锁功能。

电压检测器

电压检测器可由比较器构成,最简单的电路如图1所示。为此我们用双电压比较器LT1841来做仿真。启动LPspice,参照图1创建仿真原理图并添加网络标签,比如U1-Out。我们用电压源V1代表电池,这里设为12V。比较器的参考电压VREF由6.2V齐纳二极管D1产生。R3限制D1的反向电流, (12V-6.2V)/10kΩ=0.58m A。C3则用作噪声和RFI滤波器。

R1和R2构成电池电压分压器。同时, C1也是噪声和RFI滤波器。(其实,只需添加几个廉价的小电容,我们就可以大大节省自己的挫折感,特别是在可能存在强射频的环境中使用敏感电路时。)我们把R1随意定为10kΩ,这样便可求出R2,于是就能得到正确的检测电压VSNS。我们把检测中值设为11V, 它刚好适合阀值的调整范围10.5~11.5V。 由于R2=6.2V ×10k Ω / (1-6.2)V=12.92kΩ, 所以从标准阻值中选择13kΩ的电阻就很不错。

由于VREF接在比较器的同相(+)输入端, 所以只要VSNS高于VREF,U1的漏极开 路输出端就会导通并下拉R4,请见U1-Out。 选择直流工作点仿真可以让电 路运行起 来,在OPERATING POINT LIST列表中,你可以看到参考电压V(VREF):6.15858。而在V(VSNS) 和V(u1-out) 中,只要VSNS比VREF稍高一点儿,比较器就会导通,于是V(u1out) 便接近地电平。

现在,让我们逐渐调低电池电压,比如从11.1V开始每次降低50m V,并同时观察V(u1-out) 的变化。在某个点, 你会注意到比较器突然截止,于是电压升至接近11V。我自己仿真时,这个点是10.85V。之所以与11V有差别,可能是因为我所用的13kΩ 电阻并非精确计算值的缘故。

延时,我们来做延时

现在,我们需要一种电路,它可以检测出U1已经截止一段时间了。请见图2,我仍然用比较器来实现,也就是U2和它周边的RC电路。通断大电流的最简单方法就是使用电磁继电器,但LTspice中没有继电器模型,所以我用R6代替继电器的100Ω 线圈。典型12V继电器的吸合电流都高于50m A,但2N3906 PNP晶体管(Q1)已足以驱动。

如果电池电压高于阀值,U1便导通,于是C3通过R5持续放电,U2随之导通。这样,Q1便有了基极电流, 大约为 (11V–0.7V)/1kΩ ≈ 10m A。这使Q1导通,电流流经R6。

如果电池电压跌至阀值以下,U1的输出端便因截止而开路,于是C3通过R4充电。当C3的电压超过VREF时, U2开路,于是Q1截止。这个过程请见图3,你可以看到随着C3充电,U2的输出端截止。

为了定时,我们做些计算

那么,多大的C3才能让其电压从0V充至VREF,并历经30秒呢?为了找出答案,我们要解算RC电路的电容器充电公式。

其中VBATT是电池电压,t=30秒。由于R4=1MΩ 已选好,所以解算结果为:

式中的ln是自然对数loge。与计算结果最接近的C3值是33μF。虽然这让充电时间缩短了10%,但还可以接受。

在C3充电时,如果电池的电压开始回弹并超过阀值点,U1就会再次导通,于是C3通过R5迅速放电。R5是限流电阻,可以限制流过U1输出端的电流不超过VBATT/10kΩ=12m A,这可以确保IC安全工作。

为了观察电路的定时全过程,你需要使用暂态仿真,设置停止时间为40秒,并把最大仿真步长定为10毫秒。注意在仿真前,定时电容C3的初始条件必须为完全放电。

仿真说明,这个电路具备可调的断开电压,可以切断负载电流,并在断开负载后维持下电状态。但为了制作电路板, 我们需要把仿真图转换为产品级原理图。为此,我们开始学习CAD软件包。

PCB制造服务

近些年,线上印制板制作服务迅速崛起,其中最著名的就是Express PCB公司(expresspcb.com)。他们提供了免费的原理图编辑器和PCB布局软件,用以提交布局文件。这样用不了几天, 成品电路板就能寄回来了。

虽然Express PCB的文件格式是公司专有的,但这套软件易学易用。还有,一旦你对PCB有所了解,你就可以进阶学习,并使用更为先进的软件包,比如Eagle (www.cadsoftusa.com)或者Kicad(www.lis.inpg.fr/realise_ au_lis/kicad)。这些软件也有免费的版本,并能生成通用格式文件。但在本文,我们需要使用Express PCB公司最廉价的Mini Board服务,所以让我们先学习这套软件。

Express PCB软件

从Express PCB公司下载软件后就可以安装了,它适用于Windows的各个版本。安装后会有两个程序,分别是原理图编辑器Express SCH和PCB布局工具Express PCB。 第一次使用软件,你需要阅读入门指南。在工作时,也请一直打开,或用打印机打出来,这可以随时提示基本功能,帮你快速熟悉程序的使用。

建立原理图

运行Express SCH,创建空白原理图,把窗口最大化, 然后编辑图纸右下角的标题块。我们可以用电池低压检测器为图纸起名,双击“SCHEMATIC NAME”,在文本框中输入“Low Battery Detector”并回车,名称就会出现在原理图上。你还可以围绕图纸用鼠标点击并拖动它。请参阅图4,看看标题块的其它字段中还要输入些什么。现在使用文件菜单,以相同的名字保存图纸。

接下来,我们参照LTspice仿真图来创建原理图。只是,我们无需再加入电压源V1和模拟继电器线圈的电阻R6了。让我们从放置电阻开始练习。在屏幕左手边,用鼠标左键单击元件工具栏中最靠左的条状布放工具按钮“PLACE A COMPONENT”,从右上方下拉菜单中选择无源元件,然后选择电阻,即“PASSIVE-RESISTOR”。这时,光标会变成十字双线形状,你以把电阻移入原理图。以后每次单击,你都可以在原理图中放置一个电阻符号。请在图中放置5个电阻,然后随意点击一下鼠标的右键,以使光标改回箭头。再次选择元件工具栏,单击左数第二个条状按钮,在图中再放置两个电阻。放置时请先忽略电阻的朝向,这次我们放置与比较器相串联的电阻。

接下来再放置两个无极性电容,一个电解电容,一个齐纳二极管和一个PNP晶体管。(二极管和三极管在半导体器件组中,应选“SEMICONDUCTOR”。)选择符号和标签工具,也就是“SYMBOL”和“LABEL”,放置7个电源地符号。根据图4,调整好这些元件的位置。

我们要把电压比较器改为较常用的LM393。虽然LTC1841便于在LPspice中仿真,但它不符合汽车电压标准。LM393的工作电压则高达36V,还可以买到DIP封装的。你可以从www.national.com/ds/LM/LM393.pdf下载IC的数据表,以作备档。现在,我们在软件中选择符号工具,按照步骤“IC-NATIONAL-LM393-COMPARATOR-DIP-8”找到合适的器件并放置。比较器的两个相同部分会同时放入原理图,刚好是一对。 点击其中一个,就可以独立移动。 还有,我们的齐纳二极管也是常用型号的,即1N5234B。

使用连线工具,把这些元件彼此连接起来。不必担心它们在图中的位置,这些连线如同橡皮筋,可以随元件移动。重要的是,你所做的连接是在连接元件引脚,而不是元件本身。如果你不确定是否连到了引脚,那么挪动一下元件就知道了。一旦做好,这些线会永远与引脚相连。连接比较器时需注意,因为LPspice和Express SCH中的正反相输入端刚好相反。选择“INSERT A CORNER IN A WIRE”工具,我们就能用规整的直角样式重新排列连线了。

单击鼠标右键即可设定元件属性,请选择“SET COMPONENT PROPERTIES”,在出现的窗口中输入元件标号(比如R1、C1、D1和U1等)、元件值和类型(比如1N5234B,0.01μF等),然后单击“OK”。为了让所有标注都能得清,你可以挪动一下元件。最终的结果应该与图4相似。两个比较器都要设为U1,以免在链接原理图和布局图时出现问题。

添加功能

为了让阀值电压可调,我们要用一个电位器与R3串联。 使用电子表格软件,你可以算出VTHR = 6.2 (1 + R2/R3) 的多种标准元件值组合。我使用11kΩ 电阻和5kΩ 电位器, 可调范围是10.1~11.8V,中点接近11V。把电位器放置到原理图中,并重新设好R3的值。C2应该与U1A的反相输入端相连。

单刀单掷继电器用于通断负载。由于Express PCB原理图库中没有继电器,所以我们必须添加一个符号“RelaySPST.s”。你可以访问我的“HANDS ON RADIO”网站下载该文件,或自己创建(很多读者都在网站中发布Express PCB符号哦)。假设你下载了Relay-SPST.s,把它放入SCHCOMPONENTS_LIBRARY文件夹即可,就位于C:Program FilesExpress PCB。现在,请在原理图中放置继电器,并把线圈连到Q1的集电极。如图5所示,在线圈两端添加防反向二极管D3,就可以防止线圈中的电流突变时损坏Q1。这里我们用1N4001。

为了表示电池和负载的连接,我们需要建立左右向端口符号。从元件菜单中选择元件和符号管理器“COMPONENT& SYMBOL MANAGER”,单击库符号选择框“LIBRARY SYMBOLS”,选择“PORT-RIGHT POINTING-8 LETTERS WIDE”就可以把右向端口插入原理图。把它移动到空白处,右击鼠标,编辑属性,比如就把电池符号叫做“Battery”。把该符号连接到继电器的线圈和其常开触点上, 请见图5。再建立两个端口,标为负载“Load”并做好其与继电器和比较器的连接。我们还要建立一个左向的端口, 命名为接地“Gnd”并与地线相连。

为探索断电锁定的可能性,我们已成功一半,那就是走了从负载一侧为传感器供电的险棋。但,我们怎样让电路开机呢?这就是按钮SW1的用处。为了开机,我们首先闭合SW1,使旁路Q1并让继电器吸合。如果此时电池电压足够高,Q1就会导通,继电器便维持吸合,这时SW1就可以松开了。如果电池电压跌过阀值点导致继电器触点断开, 那么轻按SW1也能暂时激活电路。R8和D2是可视化供电指示,用来表征负载上电与否。

医院综合布线系统的设计 篇10

医院综合布线系统应充分考虑未来10年信息领域可能达到的程度,为综合楼计算机网络系统建立高速信息传输链路,提供先进的信息基础设施;能够为用户提供统一、灵活的信息接入端口;能够按用户的不同需求和变化,迅速、灵活、方便地构建或重组各类不同应用类型的局域网;为连接广域网的信息高速公路提供出入接口;能够适应、满足综合楼今后诸如多媒体教学、远程治疗诊断、远程电视、电话会议举办、公共信息发布与查询等的应用。这样才能使医院内的信息网络充分发挥作用,为医院的信息交换提供便捷迅速的通道,提高各部门之间信息传递的速度,提高工作效率。

该工程是某医院内集看病和住院为一体的综合性病房大楼,地下1层为库房与设备机房,1层为诊疗办公室、住院部等,2层为手术部,3层为设备层,4～11层为住院部分,12层为办公及弱电机房。

1 设计原则

本工程综合布线系统根据国家现有规范和有关行业标准进行设计。本着如下原则进行设计:

实用性:该系统技能满足当前的各种通讯要求,又能满足未来发展的需要。

安全性:系统具有防火、防水、防静电、防破坏和抗干扰等功能。并且加装浪涌保护器,具有防雷击电磁脉冲的功能。

可靠性:采用容错技术,保证系统在多重故障下仍能正常运行。

先进性:采用成熟、先进的技术和设备。

兼容性:利于硬、软件的兼容,系统的升级和扩充。

维护性:既便于维护和管理,又有利于故障检查和排除。

经济性:在满足现有需求和未来应用的基础上,要有好的性能价格比和保护原有的投资。

扩展性:考虑信息的高速发展,具有冗余和可扩充性,以便将来有更大的需求时很容易将设备安装进去。

2 综合布线系统设计

本综合布线系统严格按以下5个子系统来设计的:工作区子系统,水平子系统,垂直子系统,主设备间子系统,管理子系统。

2.1 总体方案设计

大楼的网络中心设在12层的计算机中心,电话机房设在1层。根据综合楼的东西向狭长的特点,配线间的分布结构采用双竖井形式,1、5、7、9、11每层东翼和西翼各设一个配线间,一共10个配线间。根据用户需求和医院的特点,该综合楼网络系统分为外网(普通数据点)和医院专用网(医学影像数据点)。在手术室和重症监护室采用了6类屏蔽布线,为了保证医院系统办公的可靠性,在布线上采用分开布线的形式,在各主要办公室分别设置了普通数据点和医学影像点,并配置了部分点作为预留。此外,在医生办公室和护士站还采用了配线间之间双备份的方式。综合布线系统采用灵活的二级星型拓扑结构,一级为计算机中心和电话机房,二级为各配线间,由各配线间向各工作区辐射。计算机中心到各配线间都以两根6芯多模光纤进行连接,电话机房到各配线间则以大对数电缆进行连接。

每个配线间的设备设计有系统接地、屏蔽接地和设备接地,保证系统的正常运行,大楼其他弱电系统的线槽,也在综合布线系统中进行了统一规划、统一设计。

计算机中心和电话机房分别作为整个大楼的计算机网络和语音主设备间(MDF),以拓扑星型为骨架,通过光缆和大对数铜缆向各配线间辐射。主设备间到各楼层配线间通过大对数电缆和光缆建立通讯。数据主干采用2根6芯多模光纤,语音主干采用三类大对数电缆,水平系统采用6类系统。

根据楼层形状及信息点分布特点和信息点基础链路距离≤90m的原则,进行合理设置设备间和楼层配线间。每个配线间都配置有一定数量的机柜,并保证机柜和各种设备可靠接地。

根据用户需求,整个综合楼综合布线系统总信息点为3190个,其中语音点:1200个,普通数据点:1450个,医学影像点:490个,屏蔽点:50个。

2.2 工作区子系统

工作区子系统信息插座主要安装在各工作区的墙上。信息插座的安装方式将根据实际的区域装修方式,采用墙面暗装或地面安装等方式。本工程选用的六类信息模块具有任选90o(垂直)或45o(斜角)安装方式,而无需特别面板,信息模块应使用不同颜色以区分数据点或语音点,我们采用的面板为方形,能够与已经安装的底盒相衔接,并有明显的语音及数据的标识。

2.3 水平子系统

水平线缆将干线线缆延伸到用户工作区。本项目中话音点和数据点均采用6类的8芯非屏蔽双绞线。由吊顶内弱电线槽引出后,再穿钢管保护引至各信息点。对用户而言,只需在子配线间将相应的跳线重新跳接,就可以很方便管理所有的信息点数据或语音信号的任意输出,使结构化布线系统的灵活性得到最完美的体现。

2.4 垂直子系统

垂直干线子系统是整个布线系统中重要的一部分。它提供建筑物的干线电缆的路由,通常是由设备间的配线设备和跳线以及设备间至各楼层配线间的连接电缆和光纤组成。在本方案中,选择六芯室内光纤作为数据主干,三类25对/50对大对数铜缆作为语音主干,六双绞线作为数据主干备份线路和分支线路。铜缆及光纤的长度均用各楼层配线间到设备间之间的距离乘以线缆根数并考虑足够的端接余量和富余量,以便将来系统的扩容(即点数的增加)。

2.5 设备间子系统

设备间子系统即各层设备间机房。由设备间的数据主配线设备及相关支撑硬件组成,它把公共系统设备的各种不同设备互连起来,统一管理各分配线间。

2.6 管理子系统

管理子系统由交连、互连配线架组成。管理点为连接其它子系统提供连接手段。交连和互连允许将通讯线路定位或重定位到建筑物的不同部分,以便能更容易地管理通信线路,使在移动终端设备时能方便地进行插拔。

分配线间的设计,采用了较为集中的管理方式,充分利用配线架的容量,以达到较好的性能价格比。

在数据主配线间及各I D F分配线间采用标准19”机柜安装的所有的配线架及相应的网络设备。所有机柜均采用19”标准机柜,内备风扇、电源及门锁并应预留网络设备的放置,数据总配线架采用光缆与数据主干光缆相连。数据主干铜缆备份部分采用6类RJ45标准模块式配线架与主干6类铜缆相连。IDF管理间水平子系统方面配线架采用48口或24口模块式配线架来管理水平铜缆信息点。语音垂直主干要求采用110型机柜式语音配线架,水平线缆部分要求采用6类RJ45标准模块式配线架管理,并配有足够的安装背板,连接块和标签条。光纤采用19”机柜式光纤配线架,可以端接多芯单/多模光纤。光纤接头及相应的耦合器应采用较先进的高性能光纤接头,并能提供相应多长度的原装原厂光纤跳线。IDF管理子系统应根据信息点及数据主干备份铜缆数量按1:1的比率配备原厂管理区数据/语音跳线,长度尺寸适合。

2.7 线槽、管线设计

线管线槽系统包括垂直主干线槽、各层的水平线槽和各工作区的管线。弱电各系统的线槽均在综合布线系统中统一考虑(消防系统除外)。为保证弱电系统内各种不同的信号不会产生相互干扰的现象,垂直部分与其他弱电系统共用线槽,中间加隔板,线槽的大小按照以下计算:线缆总横截面积要小于线槽总截面积的40%,并在此基础上,我们考虑了一定的预留容量。在东西两个弱电竖井内则设置了两道线槽,一道300x100线槽,中间加隔板,一侧200X100用来走网络和语音的双绞线、大对数电缆和光纤,一侧100x100线槽用来走各种视频线和其他弱电系统的信号主干线,一道100x100线槽用来走UPS电源线及弱电各系统高于24V的电源主干线。

在各楼层水平段,各设置两道线槽,一道150x100线槽用来放网络数据线、电话线和各种弱电信号线,一道150x100线槽用来放有线电视和闭路监控的视频线。

所有线管采用镀锌钢管,走吊顶明敷设或走地面、墙壁暗敷设。所有管槽均在连接处有跨接地线,然后在机房统一接地。

2.8 接地设计

接地系统与建筑物接地系统采用联合接地,在弱电机房和各设备间设有局部等电位连接端子箱,确保布线系统与计算机网络系统接地电阻小于1Ω,零地电压小于1V,避免接地电位差干扰。

布线系统中的有源设备的正极或外壳,与配线设备的机柜应绝缘,并用6mm2多芯绝缘铜线引到接地汇流排上,配线设备、电缆屏蔽层等接地采用弱电系统单独接地方式,接地电阻不大于1Ω。各弱电系统的钢管和线槽均接地,采用25mm2的多芯绝缘铜线穿钢管引到等电位铜排上。

3 结束语

医院作为一个功能复杂、设备繁多、人员集中的场所,综合布线系统在其智能化建设进程中所起的作用不容忽视。以上是笔者根据以前设计的工程总结的一些对于综合布线系统的浅显的认识。不当之处敬请批评指正。

摘要：医院综合布线系统应根据医院使用特点和需求,考虑医院未来可持续性发展的要求,采用先进的理念进行设计。本文结合实际的工程,简述了综合医院内综合布线系统的设计要点。

关键词：综合布线,高速信息公路,工作区子系统,水平子系统垂直子系,设备间子系统,管理子系统

参考文献

[1]中华人民共和国信息产业部.综合布线系统工程设计规范GB50311-2007[S].北京:中国计划出版社,2007.