ATE自動化測控設備開發實用技術指南（二）

3 人贊了文章

工欲善其事必先利其器，選擇合適的開發工具對於設備的開發具有事半功倍的效果。自動化測試設備主要包含機械、電控及軟體三大部分的開發設計工作，這一篇文章以這三塊內容為主線進行分類討論。

目前市面上充斥著名目繁多的開發工具，這對於初入自動化設備設計行業的人來說帶來了一定的困擾，特別是缺乏師傅帶領指點的情況下，純粹靠自己摸索自學很容易劍走偏鋒，誤入歧途。結合本人多年的自動化測試設備研發經驗以及跟行業內專業人士的討論交流，對於機械、電控以及軟體的主要開發工作進行了簡單整理。

1、機械開發工具

自動化測試設備一般會涉及到電控櫃鈑金件和機械台架系統的開發設計，對於有些簡單的鈑金件，畫一個簡單的草圖交給供應商都可以，但遵從嚴謹的設計思想要求，最好是通過標準的圖紙表達設計需求。常用的機械設計工具有兩個：AutoCAD和SolidWorks，一個用於2D圖紙的繪製，一個用於3D圖紙的繪製。

1.1 AutoCAD二維繪圖軟體

AUTOCAD不必過多贅述，對於大多數工科生來說CAD是一門必修科目，在機械、電氣、建築、化工等行業都有著非常廣泛的應用，實際上精通AUTOCAD這一門軟體就足以應付所有的繪圖設計任務。例如AUTOCAD既可以用來繪製電氣原理圖，也可以用於繪製2D/3D機械圖紙，還可以繪製各種各樣複雜漂亮的圖紙，書本中各種美觀的插圖也都可以用CAD來繪製，但這些功能對於大部分人來說都顯得有些複雜，沒有一定經驗的人是無法快速上手做項目的。在電氣行業隨著Eplan的興起，AUTOCAD在電氣行業的佔有率日漸式微，在3D繪圖領域，CAD的操作易用性更是無法與SolidWorks/CATIA等軟體相比。用專業的工具做專業的事，這是大勢所趨，現在已經無法使用一款軟體包打天下。

在自動化測試控制設備行業里，AUTOCAD主要用來繪製二維圖、平面圖、原理圖等。例如19寸機櫃的前後面板、非標準測試盒、電氣控制櫃、簡單機械零件等大部分就是使用AUTOCAD繪製。

1.2 SolidWorks三維繪圖軟體

三維繪圖工具眾多，市面上常用的用CATIA，UG，PROE，SolidWorks等，這還不算許多細分領域的小眾化三維繪圖工具。這裡尤其推薦SolidWorks，因為這款軟體非常容易上手，界面極為適合中國人的使用習慣，稍微有點製圖基礎的工程師第一次使用SolidWorks就可以在非常短的時間內繪製出非常漂亮的三維效果圖。SolidWorks在易用性上可以說是完爆CATIA、UG等眾多軟體，當然並不是說SolidWorks就沒有缺點，比如在繪製複雜曲面這一塊，SolidWorks用起來就非常的佶屈聱牙了。沒有最好用的工具，唯有熟能生巧，因此從一開始就選好一門軟體，然後持之以恆的使用，時間長了以後其實都差不多，各有優點缺點，各有各自擅長的領域。

在自動化測試控制設備領域，SolidWorks主要用來繪製機械工裝、台架、夾具等機械類部件的圖紙，這類機械類部件主要特點就是標準件多、表面規則、零件相對簡單，因此用SolidWorks是非常適合的，可以快速成型。

除此之外，Solidworks還集成了運動分析Motion、有限元分析、電氣製圖功能。對於做設備動畫和運動干涉檢查，Motion功能是一個非常實用的工具；對於承受負載的核心部件可以做一個簡單的有限元分析，分析結構件的應力分布情況；對於電氣製圖功能，繪製簡易的電氣圖和控制櫃也非常好用，但需要購買專門的電氣工具包，在專業性上還是無法與Eplan相媲美。

2、電控開發工具

2.1、 Eplan電氣繪圖軟體

在電氣行業，AUTOCAD曾經佔據著主流地位，但隨著時間流逝使用AUTOCAD繪圖暴露出了越來越多的問題。首先，AUTOCAD的電氣符號僅僅只是一個代表實際電器件的符號而已，既沒有連接屬性更沒有電氣屬性，因此無法做電氣自動檢查；第二，AUTOCAD沒有包含龐大的電氣元件庫，所有的電氣符號都需要自己製作或添加，對於新手來說這一點尤其不友好；第三，AUTOCAD無法同時繪製電器櫃裡面的全部二維三維圖紙，大部分AUTOCAD繪製的圖紙只有電氣原理圖、電氣安裝圖以及電氣布局圖，對於端子、器件報表等許多細節圖紙是無法自動生成的。

因此，越來越多的研究所和企業開始轉變使用Eplan，使用Eplan的優勢是非常明顯的，對於一個電氣新手可以在非常短的時間內通過調用元件庫繪製簡單的電氣圖紙。在中國市場，年輕一代的工程師基本都在使用Eplan，當然老一輩的工程師因為使用慣性和本身就積攢有豐富的元件庫依舊在使用者AUTOCAD繪製電氣圖紙。

無論是Eplan或者AUTOCAD，重在表達清楚自己的電氣設計意圖，很多老一輩工程師使用AUTOCAD照樣可以繪製出非常漂亮專業的電氣圖紙，照樣可以把項目做的非常好。因此，電氣設計最核心的還是在於熟練掌握電子電氣基礎原理知識，在基礎之上搭配先進的設計工具方可事半功倍。

2.2 Altium Designer電路板繪圖軟體

在自動化行業，所有的電氣設備裡面都包含著一塊或多塊PCB電路板，可以說PCB電路板是電器件的主心骨。雖然絕大部分時候，並不需要電氣工程師自己設計PCB電路板，但是在一些譬如體積要小巧、接線太複雜、需要定製特殊功能板等需求的場合，自己繪製電路板有極大的優勢。

掌握PCB電路板的製作，對於廣大電氣工程師來說是非常有必要的。儘管複雜的PCB電路板設計需要非常豐富的經驗，但是在自動化測試控制台架設備中需要設計的PCB電路板多半都是非常簡單的控制電路，掌握一些基本的PCB電路板繪製就足以滿足大部分的設計要求。

Eplan用於宏觀層面的電氣設計，Altium Designer用於微觀層面的電氣設計，兩者良好的結合，在電氣設計領域方可無往不利。

3、軟體開發工具

3.1 LabVIEW上位機開發軟體

軟體開發工具主要是指具有通用性、普適性的上位機開發軟體，至於PLC、組態軟體等專用軟體不在此篇討論範圍內。

常見的上位機開發軟體有C/C++，C#，VB，Dephi以及LabVIEW等，這些軟體在不同的行業領域內由各自的優勢，無法說孰優孰劣。在自動化測試控制設備領域，較為常用的是NI公司推出的LabVIEW圖形化編程語言，在行業的市場佔有率超過三分之一，該語言最大的特點就是功能強大，入門較快，普遍適用於缺乏紮實編程基礎的非計算機專業的工程師。圖形化的編程方式使得編程就像玩樂高玩具一樣，給枯燥的編程帶來了豐富的樂趣。

作者本人從研一開始接觸LabVIEW編程，至今已有8年的LabVIEW編程使用經驗，猶不敢說熟練掌握了LabVIEW編程語言，深感一門編程語言的熟練掌握需要多少的辛勤努力。會編程與精通編程是兩回事，也許做一兩個項目就可以上手編程，但離精通編程還是差個十萬八千里。許多接觸過LabVIEW編程的人都說這語言太簡單了，殊不知一門編程語言的背後積攢著多少計算機專業知識，編程架構、計算原理、信號處理、控制演算法等等，絕不是會寫幾個小程序就可以深刻理解的。

不怕千招會，只怕一招絕。對於上位機編程軟體只需根據自己的實際情況，精通掌握一門即可，足夠滿足絕大多數項目開發需求。如果您缺乏足夠的計算機專業知識或非計算機科班出身，作者強烈建議您從LabVIEW開始您的編程之旅。

使用LabVIEW一樣可以編寫出非常漂亮的操作界面，無論是汽車行業、航空行業、軍事工業以及科研院所都有著非常廣泛的使用。LabVIEW的出現使得上位機編程不再是少數計算機科班出身的工程師特權，其他領域內的工程師也可以快速上手編程，寫出符合自身需求的控制程序。

4、總結

人的精力總歸是有限的，對於一個工程師而言，熟練掌握上述的幾個開發工具實屬不易，這也是自動化行業普通比較辛苦的主要原因。每個人可以根據自身情況，選擇一到兩個工具作為入門開始，通過不斷的做項目累計經驗，不斷的學習新知識新工具，時間長了自然而然就掌握了。

從業早期，夯實基礎知識和原理是重中之重，所有的開發工具歸根到底只是一個工具而已，只有熟練掌握背後原理的人才有可能真正的精通開發工具，否則永遠都是止於皮毛，無法分析和解決複雜的技術問題。

學問之道無窮，而總以有恆為主。------曾國藩

欲了解更多的自動化測控台架知識，請添加微信聯繫作者：18801946220（同電話）

本文系滌生原創稿件，任何媒體或者公眾號未經書面授權不得轉載，違者將追究法律責任。

《ATE自動化測控設備開發實用技術指南》系列文章提綱如下：

• ATE自動化測控設備開發實用技術指南（一），主要講解測控設備開發的重要性，以及試驗設備開發的工作特點；
• ATE自動化測控設備開發實用技術指南（二），主要講解測控設備開發所必備的開發工具，以及這些工具的使用特點；
• ATE自動化測控設備開發實用技術指南（三），主要講解測控設備開發常用的設計架構，以及各種設計架構的適用場合；
• ATE自動化測控設備開發實用技術指南（四），主要講解繼電器自動化控制系統架構，討論該系統架構的技術特性和應用場合，以及基本設計原則；
• ATE自動化測控設備開發實用技術指南（五），主要講解PLC+觸摸屏/PC自動化測試控制系統架構，以西門子S-1200 PLC為例講解如何實現與LabVIEW通訊，討論該系統架構的技術特性和應用場合，以及基本設計原則；
• ATE自動化測控設備開發實用技術指南（六），主要講解智能儀器+PC LabVIEW自動化測試控制系統架構，以Keithley 6517B微電流測量儀為例講解上位機LabVIEW如何控制，討論該系統架構的技術特性和應用場合，以及基本設計原則；
• ATE自動化測控設備開發實用技術指南（七），主要講解多功能數據採集卡+PC
  LabVIEW自動化測試控制系統架構，以NI PCIE-6321板卡為例講解如何使用該板卡，討論該系統架構的技術特性和應用場合，以及基本設計原則；
• ATE自動化測控設備開發實用技術指南（八），主要講解匯流排+PC LabVIEW自動化測試控制系統架構，以ProfiNET匯流排為例，討論該系統架構的技術特性和應用場合，以及基本設計原則；
• ATE自動化測控設備開發實用技術指南（九），主要講解機器視覺+PC LabVIEW自動化測試控制系統架構，以零件尺寸測量項目為例進行講解，討論該系統架構的技術特性和應用場合，以及基本設計原則
• ATE自動化測控設備開發實用技術指南（十），主要講解機器人/運動控制器+PC LabVIEW自動化測試控制系統架構，以YAMAHA機器人為例講解如何通過上位機LabVIEW實現控制機器人的操作控制，討論該系統架構的技術特性和應用場合，以及基本設計原則；
• ATE自動化測控設備開發實用技術指南（十一），主要講解基於PC LabVIEW的綜合性自動化測試控制系統架構，在該架構中包含數據採集卡、PLC、智能儀器、機器視覺、匯流排、伺服控制器等多種設備，討論該系統架構的技術特性和應用場合，以及基本設計原則。

推薦閱讀：