下面就是關(guān)于類(lèi)別化與模塊化設(shè)計(jì)模式的解釋?zhuān)Ｍ@份文章能給正在設(shè)計(jì)中的你帶來(lái)一些啟發(fā)！

之一：類(lèi)別化與模塊化

目前，電氣圖紙?jiān)O(shè)計(jì)分為兩大類(lèi)：類(lèi)別化繪圖方式和模塊化繪圖方式，國(guó)內(nèi)和日本傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式常為類(lèi)別化繪圖方式，德國(guó)偏向于模塊化繪圖方式，下面就類(lèi)別化和模塊化設(shè)計(jì)進(jìn)行闡述。

一、類(lèi)別化與模塊化

要想?yún)^(qū)分類(lèi)別化和模塊化，我們先通過(guò)類(lèi)比的方式來(lái)尋找它們的優(yōu)缺點(diǎn)，假設(shè)我們要在計(jì)算機(jī)上管理四個(gè)項(xiàng)目文件，這四個(gè)項(xiàng)目名稱(chēng)分別為項(xiàng)目1、項(xiàng)目2、項(xiàng)目3、項(xiàng)目4，每個(gè)項(xiàng)目需要提供圖紙、程序、培訓(xùn)、資料四種類(lèi)型的文件，如何管理這些文件呢？類(lèi)別化的做法是按照文件的類(lèi)別，創(chuàng)建四個(gè)文件夾，然后按照文件分類(lèi)存儲(chǔ)到這四個(gè)文件夾中去，結(jié)構(gòu)如下：

上圖是按類(lèi)別進(jìn)行管理的文件夾

模塊化的做法是按照功能分類(lèi)進(jìn)行模塊化的劃分，這里以項(xiàng)目為功能模塊，每個(gè)模塊單元內(nèi)包含它所需的完整息：圖紙、程序、培訓(xùn)、資料，如下是它的結(jié)構(gòu)樣式：

上圖是按功能進(jìn)行管理的文件夾

二、類(lèi)別化與模塊化的比較

當(dāng)項(xiàng)目或者模塊較少時(shí)，我們可以看出采用類(lèi)別化沒(méi)有太大問(wèn)題，而隨著項(xiàng)目的增多，我們就會(huì)發(fā)現(xiàn)查找某個(gè)項(xiàng)目中的某類(lèi)型文件會(huì)越來(lái)越困難。

通過(guò)對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)模塊化相對(duì)于類(lèi)別化有如下優(yōu)點(diǎn)：

命名的優(yōu)點(diǎn)，如上圖，模塊化只需要修改每個(gè)文件夾的名稱(chēng)（項(xiàng)目名稱(chēng)）即可，而類(lèi)別化則需要進(jìn)入文件夾修改每個(gè)文件的名稱(chēng)，以避免在一個(gè)文件夾下的文件重復(fù)。

編輯的優(yōu)點(diǎn)，包括拷貝和刪除，比如我們需要新增第五個(gè)項(xiàng)目：項(xiàng)目5，按照類(lèi)別化的方式，我們需要在每個(gè)文件夾下去拷貝，然后重命名，而采用模塊化的方式，找到最類(lèi)似的項(xiàng)目文件，拷貝整個(gè)文件夾，然后重命名即可，同理，刪除一個(gè)項(xiàng)目，模塊化的方式也更方便。

信息查閱的便利性，采用模塊化的方式，若查看某個(gè)項(xiàng)目的信息，直接進(jìn)入文件夾，即可看到與此項(xiàng)目相關(guān)的信息，而類(lèi)別化的方式，則需要進(jìn)入各個(gè)分類(lèi)文件夾才能查看到此項(xiàng)目的全部信息。

我們?cè)趯?shí)際圖紙?jiān)O(shè)計(jì)中，可以預(yù)先對(duì)項(xiàng)目電氣部件的數(shù)量、種類(lèi)、用途等等進(jìn)行整理分析，根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際情況進(jìn)行合理的選擇。

對(duì)于較小的項(xiàng)目：可以采用類(lèi)別化繪圖方式，這樣繪圖、柜體成套、查閱圖紙等都相對(duì)快速和方便。

對(duì)于較大或功能復(fù)雜的項(xiàng)目：則推薦采用模塊化繪圖方式，可以大量的進(jìn)行圖紙復(fù)用以及團(tuán)隊(duì)成員按項(xiàng)目的不同子系統(tǒng)或模塊分工設(shè)計(jì)，確保設(shè)計(jì)的進(jìn)度和質(zhì)量。

之二：模塊化設(shè)計(jì)

之前我們分析了模塊化的幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)，電氣圖紙中模塊化繪圖方式相對(duì)于類(lèi)別化的繪圖方式，也有這些優(yōu)點(diǎn)。

類(lèi)別化的繪圖方式主要是講電路按照電路特性進(jìn)行分類(lèi)，典型的就是電機(jī)的動(dòng)力電路連續(xù)畫(huà)在一起，然后所有與PLC的IO相關(guān)的電路按照IO點(diǎn)順序連續(xù)畫(huà)在一起，其結(jié)果就是命名和編輯都不方便，比如如果我們要添加一個(gè)電機(jī)控制電路，我們需要在動(dòng)力電路部分去添加驅(qū)動(dòng)，在PLC信號(hào)部分去添加反饋和輸出控制，如果IO點(diǎn)未分配好，可能新增的IO點(diǎn)只能添加到最后，這樣導(dǎo)致了IO使用的無(wú)規(guī)則性，造成了查閱圖紙的困難。

模塊化的繪圖方式則是基于單元設(shè)備或者按照它實(shí)現(xiàn)的功能分類(lèi)進(jìn)行繪圖，例如，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電機(jī)水冷系統(tǒng)包含著冷卻水泵/冷卻風(fēng)扇/電機(jī)保護(hù)開(kāi)關(guān)反饋信號(hào)/溫度測(cè)量等，我們把它們總的歸納為一個(gè)單元設(shè)備或者一個(gè)相對(duì)完備的功能單元，用連續(xù)的幾頁(yè)圖紙把這個(gè)單元內(nèi)的所有電路表示出來(lái)，以后再出現(xiàn)類(lèi)似的設(shè)備，只需用做一個(gè)總的拷貝（類(lèi)似于上面提到的文件夾拷貝），總的命名（類(lèi)似于上面的項(xiàng)目文件夾命名），即完成了一個(gè)新設(shè)備的電路增加，同樣刪除設(shè)備電路也是一鍵完成。

但相對(duì)于類(lèi)別化繪圖方式，模塊化繪圖方式有一個(gè)缺點(diǎn)，那就是模塊化繪圖方式是基于功能模塊繪制的電路，但控制柜排布時(shí)，元器件多少基于類(lèi)別排布的（比如接觸器排布在一起，電機(jī)保護(hù)開(kāi)關(guān)排布在一起），這樣就必須在圖紙中多設(shè)置中斷點(diǎn)來(lái)解決接線(xiàn)的就近便利性，但不能因?yàn)橐粋€(gè)不算重要的確定而放棄模塊化的大量?jī)?yōu)點(diǎn)。

之三：模塊化設(shè)計(jì)特點(diǎn)

模塊化做到了最大限度的與外界獨(dú)立，但他還得與外界產(chǎn)生聯(lián)系，中斷點(diǎn)和PLC的IO就是用于和外界聯(lián)想的，對(duì)于我們的電路而言，比如一個(gè)齒輪箱冷卻水風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)電路，我們?cè)谝豁?yè)或者兩頁(yè)中畫(huà)完了電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路和控制電路，如下圖所示：

上圖中左側(cè)為主電路，右側(cè)為控制電路

從上面的這個(gè)圖，我們可以總結(jié)出一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電路與外界聯(lián)系主要有兩類(lèi)：中斷點(diǎn)（電源分配），PLC的IO點(diǎn)，因此當(dāng)我們添加一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電路需要修改的就是中斷點(diǎn)和PLC的IO，如果中斷點(diǎn)采用了標(biāo)準(zhǔn)化的命名，則改動(dòng)的并不多，主要修改的就是PLC的IO,從上圖中我們知道PLC的IO點(diǎn)采用的是分散式畫(huà)法，這點(diǎn)不同于我們目前集中式繪制IO點(diǎn)，為了解決分散式IO畫(huà)法在查閱IO時(shí)的便利性，我們可以引入PLC的IO地址預(yù)覽，EPLAN可以自動(dòng)生成IO預(yù)覽，或者由人工將地址預(yù)覽放置到原理圖中，EPLAN自動(dòng)完成交互關(guān)聯(lián)，從IO地址預(yù)覽中我們可以查看IO點(diǎn)在哪些地方被用到，也可以查閱哪些IO點(diǎn)還有空閑。

如下圖所示：

在進(jìn)行圖紙?jiān)O(shè)計(jì)時(shí)，我們可以總結(jié)各子系統(tǒng)或子功能電路中的共同點(diǎn)和差異部分，對(duì)于功能特征相同的電路，我們可以生成窗口宏或頁(yè)宏，使圖紙?jiān)O(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化，并使圖紙?jiān)O(shè)計(jì)更高效。

之四：積木化

模塊化的另一個(gè)特點(diǎn)就是積木化，可以這樣說(shuō)，一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)是由無(wú)數(shù)簡(jiǎn)單的模塊化組件像搭積木似的構(gòu)建而成，積木化不是簡(jiǎn)單的組合，而是要考慮更大范圍的模塊標(biāo)準(zhǔn)化，比如需要考慮模塊A和模塊B的組合是否能夠建一個(gè)更大的標(biāo)準(zhǔn)模塊C呢？上面我們提到的齒輪箱冷卻風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)電路，最基本的積木是電機(jī)驅(qū)動(dòng)主電路、電機(jī)保護(hù)反饋與控制電路，將這兩塊組合在一起構(gòu)成了一個(gè)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)功能模塊C，當(dāng)在另一個(gè)位置有類(lèi)似的電機(jī)控制時(shí)，我們不是簡(jiǎn)單的拷貝基本的積木電路，而是拷貝整個(gè)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)功能模塊C，這樣就完成了更大范圍的電路重用。

模塊化電路是通過(guò)功能組來(lái)進(jìn)行管理的，一個(gè)好的模塊化電路不僅影響到電路本身，還會(huì)影響到后續(xù)編程的代碼重用性，一個(gè)人對(duì)設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)的理解深度決定著他劃分模塊化電路的能力。

這里再舉一例：假設(shè)一臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的設(shè)備中包含著三套冷卻系統(tǒng)：齒輪箱冷卻系統(tǒng)S1、變流器冷卻系統(tǒng)S2，發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)S2，齒輪箱冷卻系統(tǒng)包含著與之相關(guān)的冷卻水泵PUMP1和冷卻風(fēng)扇FAN1，變流器冷卻系統(tǒng)包含著與之相關(guān)的冷卻水泵PUMP2和冷卻風(fēng)扇FAN2，發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)包含著與之相關(guān)的冷卻水泵PUMP3和冷卻風(fēng)扇FAN3和冷卻風(fēng)扇FAN4；如何進(jìn)行模塊化劃分呢？

如果是傳統(tǒng)的剛接觸功能電路的人來(lái)說(shuō)，習(xí)慣于通過(guò)類(lèi)別來(lái)區(qū)分電路，他們會(huì)把冷卻水泵歸為功能組F1，冷卻風(fēng)扇歸為F2，這樣看似也使用了功能組來(lái)區(qū)分電路，但實(shí)際上是沒(méi)有真正理解標(biāo)準(zhǔn)電路的深層思想，這種劃分只能在小范圍內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)電路層面進(jìn)行圖紙的重用。

而正確的劃分方式則是按照冷卻系統(tǒng)這種大設(shè)備來(lái)劃分電路：F1包含冷卻水泵1和冷卻風(fēng)扇1，F(xiàn)2包含冷卻水泵2、冷卻風(fēng)扇2，F(xiàn)3包含著冷卻水泵3、冷卻風(fēng)扇3和冷卻風(fēng)扇4，由于功能組中包含的內(nèi)容是相似的，當(dāng)畫(huà)好F1（類(lèi)似上圖中的冷卻系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)模塊D）后，可以整個(gè)拷貝到F2和F3（F3只需添加標(biāo)準(zhǔn)模塊C），然后可能只需要修改一下名稱(chēng)、功率，這就是從更大范圍內(nèi)進(jìn)行圖紙重用的典型示例，也是上述積木化需要闡明的思想實(shí)踐。

模塊化設(shè)計(jì)思想：

模塊化設(shè)計(jì)電路示例：