浅谈HarnessDesign在电子设备系统设计中的应用

2007UFC中国用户论文集浅谈HarnessDesign在电子设备布线中的应用翟玮中国电子科技集团公司-1-2007UFC中国用户论文集浅谈HarnessDesign在电子设备布线中的应用翟玮中国电子科技集团公司摘要:本文简要介绍了Harness布线设计工具的功能、使用方法及其在电子设备布线中的应用，强调了布线设计对于系统设计的重要性。关键词：布线系统设计电缆引言现代电子战对电子设备的系统设计提出了越来越高的要求，在缩短研制周期和降低成本的同时，要不断提升设备的可靠性，而且产品设计要尽可能保证一次成功。作为系统设计的一个重要组成部份，布线设计也日益受到人们的重视。传统的布线方法是待机箱和机柜钳装完后，电装人员根据电路设计人员的电路图和接线表（图），现场测量尺寸确定电缆（或线束）的长度，然后根据机箱和机柜内的空间决定电缆路径，这种现场决定电缆走线路径及电缆长度的方式具有很大的随意性，电缆走线布局的合理性完全取决于电装人员的经验和水平，不同批次的同一产品布线可能有很大差别，而且这种方式在一定程度上会延长整个系统的研制周期。而随着计算机仿真技术的不断进步，采用HarnessDesign进行布线设计已逐渐成为电子设备系统设计的一个重要环节。1HarnessDesign简介HarnessDesign是I-DEAS软件中的一个模块。在系统设计的初期，HarnessDesign可以帮助设计人员决定布线所需的空间大小，布线设计人员根据系统内的设备组成情况和电路人员提供的接线表（图）或电原理图，利用HarnessDesign对系统和分机进行初步的物理布线设计，以确定系统内部有足够的走线空间，检查电缆走线是否与其他部件的安装发生干涉现象等，从而保证电缆有足够的走线空间及合理的走线路径。3DHarness设计好之后，可以输出用于生产的精确的二维电装图及包含电缆物理特性信息（如电缆去向，直径，长度，颜色，材料等）的接线表等文档。将HarnessDesign用于电子设备的系统设计中，可以让设备的电缆准备与机械加工同步进行，优化产品的设计流程，缩短研制周期并且降低成本。2创建Harness的方法通常创建一个Harness需要有电路设计人员提供的包含线缆物理特性的接线表（由-2-2007UFC中国用户论文集MentorGraphics或SaberHarness等EDA软件生成），通过EDA与MCAD的数据接口将信息传递到I-DEAS中，这种方式可以大大减少布线设计人员的工作量。第二种方式是在设计初期，电路设计人员不能提供精确的接线表的情况下，布线设计人员可以先根据三维结构图和电原理图初步设计线缆路径并大致估计线缆尺寸，以保证设备内部有足够的走线空间，这样创建的Harness会生成一个接线表，待电路设计人员提供精确的接线表后，布线设计人员可以据此修改已有的Harness接线表，将修改后的数据重新读入HarnessDesign，原有的接线表就会被更新，这时就可以输出用于生产的接线表和电装图。从有利于科研生产的角度看，我们应该采用前一种方式。在I-DEAS中创建Harness的步骤如图1所示。图1创建Harness的步骤3应用实例-3-2007UFC中国用户论文集在系统设计的初期，采用HarnessDesign对机柜电缆进行布线设计很有必要，通过合理的物理布线设计，可以确定机柜实际需要的走线空间，同时生成电缆加工图纸，机柜的加图2运用HarnessDesign对机柜进行布线设计工和电缆的制作可同时进行，这样既保证了设计的准确性，又节约了时间。图2是对一个机柜布线的简单实例（自定义接线表）。目前，大多数设备的插箱内部都采用了总线方式走线，机箱内的布线主要集中在前面板的控制和显示设备与后面板上的电连接器之间。与机柜布线不同的是，由于插箱内部没有走线专用的跟线架和走线槽，在进行布线时要充分利用插箱内部的一些安装件上的点、线或面作为布线路径上的约束，或者特制一些线卡来约束路径，确保布线牢固可靠。图3为一个简单的设有线卡的插箱电缆走线示意图。图4为相应的其中一根电缆的二维加工图（标注尺寸及添加标题栏等在I-DEASDrafting中进行）。同时I-DEAS还可以输出三维的电缆几何特性，如线缆直径、各直线段长度、空间折弯半径等，将这些特性与电缆的成型形状设计规范相结合，开发一些小软件，可实现电缆加工的自动化，大大提高生产效率。图3设有线卡的插箱走线示意图-4-2007UFC中国用户论文集图4二维电缆加工图4Harness对于系统设计的重要性由于在系统总体布线设计中需要大量的数据传递，仅仅利用CAD设计工具进行物理布线设计已经不能适应当前技术的发展了。设计者需要考虑线路中复杂的电磁特性及布线配置中的变量，这就需要电装工艺人员、电路设计人员及布线设计人员的密切配合。电路设计人员利用专业的系统布线软件（如MentorGraphics或SaberHarness）对系统进行初步的布线设计，然后将数据信息传到MCAD中，布线设计人员据此按照不同电缆或线束的电装工艺使用HarnessDesign对系统进行物理布线设计，之后又将设计的信息从MCAD传回到MentorGraphics或SaberHarness中，由电路设计人员对它的电气特性进行精确的物理描述，最终输出合理的接线图及电装图，用以指导电装人员按照设计者的意图完成电缆加工成型和装配。在整个设计过程中，电路设计人员与布线设计人员可以随时对数据进行更新，通过I-DEAS与Mentor或Saber软件的接口，在其中任何一个软件中更改的信息都可以传递更新到另一个软件中，以保证最终结果的正确性，这样在系统设计阶段，就可以决定每根电缆的物理特性及走线路径，从而确保设计、生产一次到位，这应该是电子设备系统设计的发展方向，即完全做到机电一体化设计，从根本上提高生产效率。5结束语目前国际上很多知名企业都已将Harness布线设计作为系统工程中的一个关键环节，良好的机电一体化布线设计及仿真分析会给企业带来更高的效益。只有不断降低产品研制和生产过程中人为因素造成的误差，在系统设计的初期就将设计的风险降至最低，才能真正提高产品的设计质量。我所在这方面的应用尚处于起步阶段，还需要大家的共同努力。-5-