数据库技术在电机设计和产品数据管理系统开发中的应用

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摘要：文章阐述了数据库技术在电机设计(CAD)与产品数据管理(PDM)系统开发中应用的重要性。针对电机CAD过程讨论了Paradox数据库的建立过程，同时针对电机PDM，讨论了MS SQL Server数据库的实现过程。

关键词：电机；CAD；PDM；数据库技术

目前CAD技术在电机设计中的应用越来越广，如电机优化设计、电机性能分析等。但这些CAD软件往往只涉及到电机设计过程的某一个方面，其输入输出格式各不相同。设计人员使用时必须为其单独准备数据，而这些软件的输出数据又不能为其它软件直接使用。这样很难实现数据共享与资源的充分利用,以及保持数据的正确性、完整性。这就降低了这些软件的使用效率，限制了CAD技术在电机设计领域的推广应用。而数据库技术可以实现数据的共享,减少数据冗余，保持数据的完整性和一致性。

随着CAD技术的普及，产生大量的设计信息，如何有效的管理和利用企业设计信息的课题自然被提出，于是在并行工程方法学的基础上开发了产品数据管理（PDM）系统。该系统就是应用数据库技术结合先进的网络技术来解决设计信息管理。

一、电机CAD中的数据库技术

（一）系统结构

电机CAD与PDM系统中，在电机CAD的过程中，是利用原始设计参数，即利用已经存在的电机设计方案参数来进行电磁设计的。该实现过程主要分为：1、输入产品的原始设计参数和标准信息数据库；2、设计人员根据具体设计方案修改其中的一些参数，系统根据该参数值，对产品进行具体设计（包括结构设计、尺寸设计、优化设计等等）；3、利用CAD系统产生计算单。以上每一步骤中，系统都与数据库紧密联系。其流程图如图1所示。

设计人员进行修改后的设计参数，不仅仅用来驱动本次的设计过程，同时在下次进行同类型新产品设计过程时可以作为原始设计参数进行参考。因此需要将这些原始设计参数和设计结果利用数据库保存起来。

在对产品进行具体设计过程中，也要利用数据库技术。首先要先读出存放在数据库中的原始设计参数。其次在进行具体的尺寸设计等设计过程中，要读出存放在数据库中的国标、部标和企业标准等标准信息。最后，在具体设计完成后，对设计生成的一些重要的产品设计结果参数也要利用数据库形式保存起来，以便于用户检验。

从以上过程可以看出，利用该电机CAD系统进行产品设计的过程，就是不断与数据库进行数据存贮、检索和编辑的过程。以上各种数据库主要有：输入参数和设计结果参数数据库、技术标准信息数据库。输入数据和设计结果参数数据库是用来存放用户在电机设计时候输入的原始设计参数和电机设计结果参数的数据库。技术标准信息数据库主要是用来存放技术标准信息（如硅钢片信息）等。

（二）数据库技术的应用

数据库的形式有很多种，考虑到在电机设计过程中，需要快速进行数据存取，采用文件型数据库Paradox生成的DB文件来保存电机CAD系统中的数据。C++Builder6提供了强大的数据库引擎BDE(Boland Database Engine)，是一种非常成熟的数据库联机技术，它提供了三种数据库访问数据库的方式：1、直接存取dBase、FoxPro、Paradox等文件型数据库生成的DB、DBF文件；2、提供标准ODBC接口；3、提供SQL Links数据库驱动程序，允许直接存取Oracle、Informix、SyBase、MS SQL Server、DB2和InterBase。此外，还提供脱离BDE的ADO方式。本文中将采用直接存取方式对DB数据库的操作做一些简要介绍。

C++Builder6中与BDE有关的组件有：BDE Administrator、Database Desktop Table、Query、Database、DataSource和DBGrid。其中，前面六种实现数据库及其表的建立、打开和对数据库中表内的数据进行查询和检索。DBGrid组件则提供了显示数据库记录的格式化视图的方法。

1、数据表的建立。首先用Database Desktop建立两个空的数据库表，然后构造表中的所有字段。第一个表用来保存输入数据和设计结果参数，因此其字段就是所有这些参数的名称。第二个表是用来保存参数和标准信息数据库。

2、数据表的打开和关闭。首先用BDE Administrator建立刚才所建的数据表的别名，然后将Table或Query组件的DatabaseName设为刚刚建立的别名，再后将DBGrid控件连接到DataSource控件，而DataSource控件连接到Table或Query组件上，最后就可以利用Table或Query控件的Open函数打开数据库。关闭时调用 Close函数来关闭已打开的数据库。打开的数据库信息则会显示在DBGrid表上，供用户查看。

3、数据表中信息的查询和检索打开数据库的最终目的是为了对数据库中数据信息进行查询和检索。利用SQL查询语句就可以实现对原始输入参数和设计结果参数数据库、技术标准信息数据库的查询和检索。例如要对原始输入参数数据库检索的，而检索的条件为极数为2，额定效率为90.5。假设连接数据库的控件为Query1，在软件的操作窗口，取名为TForm1，上面有一个查询按钮，取名为Button1，则要实现该查询功能的程序清单如下所示：

void __fastcall TForm1::Button1Click(TObject *Sender)

{

Query1->Close();关闭数据库连接

Query1->Clear();将查询语句字符串清空

String QryStr;//定义一个字符串变量

QryStr =“select *from maindata.db where ‘极数NP’=2 and ‘额定效率I’=90.5”;

//将SQL语句赋值给字符串变量，其中maindata.db为原始输入参数数据表名，“极数NP”和“额定效率I”为该表中的字段名

Query1->SQL->Add(QryStr);//将字符串变量加入到Query1中Query1->Open();//打开数据库

}

利用以上方法，实现对包含参数和标准信息的DB数据库进行存取和检索，来完成输入设计参数的存取、技术标准信息的读取和设计结果参数的保存。

二、电机PDM中的数据库技术

电机CAD与PDM系统中的PDM主要是对电机设计方案数据、试验数据和客户信息三个方面的数据进行管理。考虑到PDM系统数据量比较庞大，采用MS SQL Server2000数据库管理电机设计方案数据、试验数据和客户信息等数据，然后利用C++Builder6提供的第三种数据库访问方式，即SQL Links数据库驱动程序，来对数据库进行存取等操作。

与Paradox不同的是，MS SQL Server的数据表并不是以单独的文件形式存储的，而是存储在数据库中。因此必须先创建一个数据库，然后才能在这个数据库中创建一系列的数据表。创建过程如下：首先我们用MS SQL Server2000企业管理器建立一个名为电机PDM的数据库，然后在这个数据库内建立三个数据表：1、表1用来存储电机设计方案数据，因此数据表中的字段设为电机设计方案的参数名（如电机型号、额定电流I、极数NP、额定功率P等）；2、表2用来存储试验数据，因此各个字段设置为试验数据的参数名（如电机型号、电流试验值、效率试验值、功率因数试验值等）；3、表3用来存储客户信息，因此各个字段设置为客户信息参数名（如姓名、公司、部门、职务等）。为了实现这些数据的网络化管理，将数据库技术和计算机网络技术相结合，在实现电机CAD的基础上，使电机CAD与产品数据管理实现网络化。首先在企业内部网络化，今后再借助于INTERNET实现更大范围的网络化。而企业内部网络化的功能主要体现在数据库共享，通常需要建立一个三层分布式数据库。电机CAD和PDM系统中三层数据库系统结构图如图2。

通过以上步骤，建立了一个实现网络管理功能的PDM系统，不仅实现设计方案的管理，还实现对大量的试验数据和客户信息数据的管理，以及它们之间的数据共享。系统的三个数据管理模块被设计成三个独立的个体，每个模块可以互相访问其他模块的数据，但只能查看，不能进行修改，以免造成数据的破坏，丢失，保证了数据的安全。

本文论述了数据库技术在电机CAD与PDM系统中的应用，实现了在电机CAD阶段的数据数据输入和程序运行时的数据交换，以及在电机PDM系统实现对数据的安全性和网络化的管理。实践中已经在开发中小型异步电动机CAD与PDM系统中运用了以上所述的数据库技术。图3展示了该系统中的一个窗口――试验数据管理窗口。通过江门江晟电机厂有限公司试用，表明了数据库技术在电机CAD与PDM中的应用是成功的、可行的，使该系统更加满足用户的需求。

参考文献：

1、段嘉宁，钟约夫.基于柔性工程数据库的CAD与PDM系统集成方法研究[J].模具工业，2002(2).

2、成良玉，胡毓.“电机企业网络化设计、制造协作系统”工作总结报告[R].2003(10).

3、薛江，梁丽.数据库技术在 CAD系统开发中的应用[J].中国工程物理研究院化工材料研究所，2000(3).

4、刘光.C++ Builder数据库系统设计与开发[M].清华大学出版社，2001(8).

（作者单位：王芳楷，广东轻工职业技术学院机电工程系；黄开胜，广东工业大学自动化学院）