拓展閱讀1.1

SCADA系統(tǒng)認(rèn)知與設(shè)計(jì)原則

1.SCADA系統(tǒng)認(rèn)知

SCADA是英文uSupervisoryControlAndData

Acquisition"的簡稱，直譯成中文就是“監(jiān)督控制與

數(shù)據(jù)采集”，有些文獻(xiàn)也簡稱位監(jiān)控系統(tǒng)。SCADA系

統(tǒng)的監(jiān)控功能是通過人機(jī)界面來實(shí)現(xiàn)的，即操作人

員可以通過人機(jī)界面監(jiān)視被控系統(tǒng)的運(yùn)行。從

SCADA系統(tǒng)名稱可以看出，其包含兩個(gè)層次的基本

功能：數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控。

SCADA系統(tǒng)在控制層面上至少具有兩層結(jié)構(gòu)以

及連接這兩層子系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)，這兩層子系統(tǒng)是

處于測控現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集與控制終端設(shè)備（通常稱

為下位機(jī)）和位于中控室的集中監(jiān)視、管理和遠(yuǎn)程

監(jiān)控計(jì)算機(jī)（上位機(jī)）。復(fù)雜的SCADA系統(tǒng)可以有

多個(gè)現(xiàn)場監(jiān)控中心，每個(gè)監(jiān)控中心與一定數(shù)量的現(xiàn)

場控制站通信，完成一定范圍內(nèi)設(shè)備監(jiān)控。上一層

的調(diào)度中心再與現(xiàn)場監(jiān)控中心通信，對(duì)整個(gè)現(xiàn)場設(shè)

備進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，對(duì)整個(gè)被控設(shè)備、過程進(jìn)行集中

管理。

SCADA系統(tǒng)作為生產(chǎn)過程和事務(wù)管理自動(dòng)化最

為有效的計(jì)算機(jī)軟硬件系統(tǒng)之一,它包含3個(gè)部分:

第一個(gè)是分布式的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，也就是通常所說

的下位機(jī)；第二個(gè)是過程監(jiān)控與管理系統(tǒng)，即上位

機(jī)；第三個(gè)是數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，包括上位機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、

下位機(jī)網(wǎng)絡(luò)，以及將上、下位機(jī)系統(tǒng)連接發(fā)通信網(wǎng)

絡(luò)。SCADA系統(tǒng)的這三個(gè)組成部分的功能不同，但

三者的有效集成則構(gòu)成了功能強(qiáng)大的SCADA系統(tǒng),

完成對(duì)整個(gè)過程的有效監(jiān)控。

一般下位機(jī)可以是遠(yuǎn)程終端單元RTU、各種中、

小型PLC、可編程自動(dòng)化控制器、智能儀表中的一

種；上位機(jī)包括SCADA服務(wù)器、工程師站、操作員

站、Web服務(wù)器等，這些設(shè)備通常采用以太網(wǎng)聯(lián)網(wǎng);

通信網(wǎng)絡(luò)在SCADA系統(tǒng)中扮演重要作用，在一個(gè)大

型的SCADA系統(tǒng)中，包含多種層次的網(wǎng)絡(luò)，如設(shè)備

層總線，現(xiàn)場總線；在控制中心有以太網(wǎng)，而連接

上、下位機(jī)的通信形式更是多樣，既有有線通信，

也有無線通信，有些系統(tǒng)還有微波、衛(wèi)星等通信方

式。

從智能制造單元系統(tǒng)集成應(yīng)用平臺(tái)的功能應(yīng)

用和需求看，其屬于典型的SCADA系統(tǒng)，進(jìn)行控制

系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)時(shí)，可按照SCADA系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法進(jìn)

行設(shè)計(jì)。

2.SCADA系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

隨著控制技術(shù)的發(fā)展，SCADA系統(tǒng)在很多行業(yè)

都可以有不同的解決方案，而且這些方案各有特點(diǎn),

很難比較說哪個(gè)更好。在設(shè)計(jì)時(shí)，可以考慮以下的

原則與要求，選取一個(gè)綜合指標(biāo)好的方案。

(1)可靠性

當(dāng)下位機(jī)工作環(huán)境比較惡劣時(shí)，將存在著各種

干擾，因此在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)必須立足于系統(tǒng)長期、可

靠和穩(wěn)定的運(yùn)行。因?yàn)橐坏┛刂葡到y(tǒng)出現(xiàn)故障，輕

者影響生產(chǎn)，重者造成事故，甚至人員傷亡。因此，

在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，要把系統(tǒng)的可靠性放在首位,

以確保系統(tǒng)安全、可靠和穩(wěn)定地運(yùn)行。

(2)先進(jìn)性

先進(jìn)的SCADA系統(tǒng)不僅具有很高的性能，滿足

生產(chǎn)過程所提出的各種要求和性能指標(biāo)，而且對(duì)于

生產(chǎn)過程的優(yōu)化運(yùn)行和實(shí)施其他綜合自動(dòng)化措施

都是有好處的。先進(jìn)的SCADA系統(tǒng)通常都符合許多

新的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，采用了許多先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念與先進(jìn)

設(shè)備，因此可以確保系統(tǒng)在較長時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定可靠工

作。當(dāng)然，也不能片面追求系統(tǒng)的先進(jìn)性而忽視系

統(tǒng)開發(fā)、應(yīng)用及維護(hù)的成本和實(shí)現(xiàn)上的復(fù)雜性與技

術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。

(3)實(shí)時(shí)性

SCADA系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，表現(xiàn)在對(duì)內(nèi)部和外部事

件能快速、及時(shí)的響應(yīng)，并做出相應(yīng)的處理，不丟

失信息，不延誤操作。

（4）開放性

SCADA系統(tǒng)多是采用系統(tǒng)集成的辦法實(shí)現(xiàn)的,

即系統(tǒng)的軟、硬件是不同廠家的產(chǎn)品，因此首先要

保證所選用設(shè)備具有較好的開放性，以方便系統(tǒng)的

集成；其次，SCADA系統(tǒng)作為企業(yè)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)

的最底層，既要向上層MES或EPR系統(tǒng)提供數(shù)據(jù),

也要接受這些系統(tǒng)的調(diào)度。系統(tǒng)的開放性還是實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)功能擴(kuò)展和升級(jí)的重要基礎(chǔ)。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)一

定要避免所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)是“自動(dòng)化孤島”，導(dǎo)致系統(tǒng)

的功能得不到充分發(fā)揮。

（5）經(jīng)濟(jì)性

在滿足SCADA系統(tǒng)性能指標(biāo)（如可靠性、實(shí)時(shí)

性、開放性）的前提下，盡可能地降低成本，保證

性能價(jià)格比較高，為用戶節(jié)約成本。

此外，還要盡可能地提高系統(tǒng)投運(yùn)后的產(chǎn)出,

即為企業(yè)創(chuàng)造一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，這才是

SCADA系統(tǒng)的最大作用，也是用戶最歡迎的。

(6)可操作性與可維護(hù)性

操作方便表現(xiàn)在操作簡單、直觀形象和便于掌

握，且不要求操作人員一定要熟練掌握計(jì)算機(jī)知識(shí)

才能操作，對(duì)于一些升級(jí)的系統(tǒng)，在新系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)

要兼顧原有的操作習(xí)慣。

可維護(hù)性體現(xiàn)在維修方便，易于查找和排除故

障。系統(tǒng)應(yīng)多采用標(biāo)準(zhǔn)的功能模塊式結(jié)構(gòu)，便于更

換故障模塊，并在功能模塊上安裝工作狀態(tài)指示燈

和監(jiān)測點(diǎn)，便于維修人員檢查。另外，有條件的話，

配置故障檢測與診斷程序，用來發(fā)現(xiàn)和查找故障。

在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)堅(jiān)持以人為本是確保系統(tǒng)具有

可操作性和可維護(hù)性的重要手段和途徑。

3.SCADA系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)步驟

SCADA系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)主要包括三個(gè)部分的

內(nèi)容：上位機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)、下位機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與

開發(fā)、通信網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)與開發(fā)。SCADA系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

與開發(fā)具體內(nèi)容會(huì)隨系統(tǒng)規(guī)模、被控對(duì)象、控制方

式等不同而有所差異，但系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)的基本內(nèi)

容和主要步驟大致相同。

在進(jìn)行設(shè)計(jì)前，首先要深入了解生產(chǎn)過程的工

藝流程、特點(diǎn)；主要的檢測點(diǎn)與控制點(diǎn)及它們的分

布情況；明確控制對(duì)象所需要實(shí)現(xiàn)的動(dòng)作與功能；

確定控制方案；了解用戶對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)是否有特殊的

要求；了解用戶對(duì)系統(tǒng)安全性與可靠性的需要；了

解用戶的使用和操作要求；了解用戶的投資概算等。

在了解以上基本信息后，就可以開始總體設(shè)計(jì)。

首先要統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)中所有的I/O點(diǎn)，包括模擬量輸入、

模擬量輸出、數(shù)字量輸入、數(shù)字量輸出等，確定這

些點(diǎn)的監(jiān)控要求，如控制、記錄、報(bào)警等。在此基

礎(chǔ)上，根據(jù)監(jiān)控點(diǎn)的分布情況確定SCADA系統(tǒng)的拓

撲結(jié)構(gòu)，主要包括上位機(jī)的數(shù)量和分布、下位機(jī)的

數(shù)量和分布、網(wǎng)絡(luò)與通信設(shè)備等。在SCADA系統(tǒng)中，

拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)非常關(guān)鍵，一個(gè)好的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以確保系

統(tǒng)的監(jiān)控功能被合理分配，網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷均勻，有利于

系統(tǒng)功能的發(fā)揮和穩(wěn)定運(yùn)行。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)確定后，就

可以初步確定SCADA系統(tǒng)中上位機(jī)的功能要求與

配置，上位機(jī)系統(tǒng)的安裝地點(diǎn)和監(jiān)控中心的設(shè)計(jì)；

確定下位機(jī)系統(tǒng)的配置及其監(jiān)控設(shè)備和區(qū)域分布；

確定通信設(shè)備的功能要求和可能的通信方式及其

使用和安裝條件；在這3個(gè)方面確定后，編寫相應(yīng)

的技術(shù)文檔，與業(yè)主及相關(guān)的技術(shù)人員對(duì)總體設(shè)計(jì)

進(jìn)行論證，以優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)。至此，SCADA系統(tǒng)的

總體設(shè)計(jì)就初步完成了。

在SCADA系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，還要注意系統(tǒng)功能的實(shí)

現(xiàn)方式，即系統(tǒng)中的一些監(jiān)控功能既能由硬件實(shí)現(xiàn),

也能由軟件實(shí)現(xiàn)。因此，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，硬件和軟

件功能的劃分要綜合考慮，以決定哪些功能由硬件

實(shí)現(xiàn)，哪些功能由軟件來完成。一般采用硬件實(shí)現(xiàn)

時(shí)速度比較快，可以節(jié)省CPU的大量時(shí)間，但系統(tǒng)

會(huì)比較復(fù)雜、價(jià)格也比較高；采用軟件實(shí)現(xiàn)比較靈

活、價(jià)格便宜，但要占用CPU較多的時(shí)間，實(shí)時(shí)性

也會(huì)有所降低。所以，一般在CPU時(shí)間允許的情況

下，盡量采用軟件實(shí)現(xiàn)，如果系統(tǒng)控制回路較多、

CPU任務(wù)較重，或某些軟件設(shè)計(jì)比較困難，則可考

慮用硬件完成。

拓展閱讀1.2

視覺檢測系統(tǒng)的照明方式

1.背光照明

背光照明的說法是相對(duì)于入射光照明而言的0

入射光照明是光源在相機(jī)和被檢測物之間，而背光

照明使用從工件背面照射的照明方式，被檢測物在

相機(jī)與光源之間，如圖1所示。本書后文介紹的均

為入射光照明。

(1)背光照明(2)入射光照明

圖1背光照明與入射光照明

背光照明與別的照明方式有很大不同，因?yàn)閳D

像分析的不是反射光而是入射光，使用這種方式可

以獲得穩(wěn)定的高對(duì)比度圖像。

背光源照明可強(qiáng)烈凸顯物體的輪廓特征，卻無

法辨別物體的表面特征，十分適合物體的形狀檢測

和半透明物體的檢測，通?？梢杂糜谝韵虑闆r的視

覺檢測：機(jī)械零件的外形尺寸測量，電子零件、IC

芯片形狀檢測，膠片的污跡檢測，透明物體的劃痕

檢測等。

（1）環(huán)形光照明下的燈絲（2）背光照明下的燈

絲

圖2背光源的使用

HHH

(1)缺金屬針?biāo)芰线B接頭(2)背光照明下的圖

像

圖3半透明物體在背光照明下的圖像

2.環(huán)形光源

如圖4,環(huán)形光源是指LED陣列成圓錐狀以斜

角照射在被測物體表面，通過漫反射方式照亮一小

片區(qū)域。與檢測目標(biāo)的距離恰當(dāng)時(shí)，環(huán)形光源可以

突出顯示被測物體的邊緣和高度變化，突出原本難

以看清的部分，適合用于邊緣檢測、金屬表面的刻

字和損傷檢測，也可用于電子零件、塑膠成型零件

上的文字檢查，可有效去除因小型工件表面的局部

反射造成的影響。

圖4環(huán)形光源

3.同軸光源

同軸光源（也叫漫射同軸燈、金屬平面漫反射

照明光源）從側(cè)面將光線發(fā)射到半反射鏡上，反射

鏡再將光線反射到工件上，提供了幾近垂直角度的

光線，從而獲得比傳統(tǒng)光源更均勻、更明亮的照明,

提高了機(jī)器視覺的準(zhǔn)確性。

同軸光源燈

ED

待測物體

（1）同軸光源（2）同軸光源的工作原理

圖5同軸光源

使用同軸光源照明時(shí)，光線照射到工件后進(jìn)入

相機(jī)，在工件表面凹凸不平的部分產(chǎn)生漫反射，可

以從被測物的不光滑表面上獲得帶有少量陰影的

穩(wěn)定圖像。同軸光源能夠凸顯物體表面不平整，克

服表面反光造成的干擾，主要用于檢測物體平整光

滑表面的碰傷、劃傷、裂紋和異物。同軸光源最適

宜用于反射度極高的物體，如金屬、玻璃、膠片、

鏡片等表面的劃痕檢測，芯片和硅晶片的破損檢測,

條碼包裝識(shí)別等，部分應(yīng)用實(shí)例如圖6所示。

標(biāo)準(zhǔn)照明下同軸照明下標(biāo)準(zhǔn)期明下同軸照明下

從彎曲到平坦的變化能夠

清電的識(shí)別.平坦區(qū)域在

CCD中18良好地突出.

(1)沖壓部件的檢測(2)螺絲頭的檢測

圖6同軸光源的應(yīng)用實(shí)例

4.條形光源

使用條形光源可以均勻照射寬廣區(qū)域，其方向

性好，尺寸靈活多變，結(jié)構(gòu)可自由組合，角度也可

自由調(diào)整?？蓱?yīng)用于金屬表面的檢測、表面裂紋的

檢測以及LCD面板檢測等。

/

圖7條形光源

圖8條形光源的自由組合

同

圓頂光源（又叫穹頂光源、DOME光源、連續(xù)

漫反射光源）是指LED環(huán)形光源安裝在碗狀表面內(nèi)

且向圓頂內(nèi)照射，來自環(huán)形光源的光通過高反射率

的擴(kuò)散圓頂進(jìn)行漫反射，實(shí)現(xiàn)均勻照明的照明方式,

如圖9o對(duì)于形狀復(fù)雜的工件，圓頂光源可以將工

件各個(gè)角度照亮，從而消除了反光不均勻的地方，

可獲得工件整體的無影圖像。

圖9圓頂光源

圓頂光源適用于各種形狀復(fù)雜的工件，通?？?/p>

用于以下情況：飲料罐上的日期文字檢查；手機(jī)按

鍵上的文字檢查；金屬、玻璃等反射較強(qiáng)的物體表

面的檢測；彈簧表面的裂縫檢測等，如圖10o

標(biāo)準(zhǔn)照明下圓頂照明下

由于反光的曲面.使用的因?yàn)镼S頂尤源來自各個(gè)角

照朗產(chǎn)生了反光不均勻的度.照明在費(fèi)個(gè)曲面上都

地方(用光).很一致。

(1)罐頭底部文字的檢測

標(biāo)準(zhǔn)照明下圓頂照明下

J1STD13SL0H01SID13

由于餡箱的表面和不找剜劇頂光源利用觸射光照明

的形狀.印刷無法識(shí)別，工件的所有部分.瓏保能

夠識(shí)別文字.

(2)鋁箔包裝上的文字檢測

圖10圓頂光源的應(yīng)用實(shí)例

拓展閱讀1.3

零件模型庫構(gòu)建基礎(chǔ)

進(jìn)行工作站三維模型構(gòu)建前，需搭建工作站的

零件模型庫。工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成設(shè)備的零件庫通

常由三部分組成，分別為標(biāo)準(zhǔn)件、市購件和非標(biāo)件。

L零件模型庫構(gòu)成

(1)標(biāo)準(zhǔn)件

標(biāo)準(zhǔn)件是指結(jié)構(gòu)、尺寸、畫法、標(biāo)記等各個(gè)方

面已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，并由專業(yè)廠商生產(chǎn)的常用零部件,

如螺紋件、鍵、銷、滾動(dòng)軸承等。

在使用SolidWorks構(gòu)建工作站三維模型時(shí)，標(biāo)

準(zhǔn)件一般不需要繪制，軟件內(nèi)置的設(shè)計(jì)庫已提供了

不同國家標(biāo)準(zhǔn)件的模型庫，可以直接調(diào)用。具體的

調(diào)用方法見表lo

表1SolidWorks調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)零件方法

序

步驟

號(hào)圖示

點(diǎn)擊任務(wù)窗

格的“設(shè)計(jì)庫”圖

1標(biāo)，選擇

“Toolbox”，然后

選擇“現(xiàn)在插入”。

單擊設(shè)計(jì)庫

樹狀圖中的國家

標(biāo)準(zhǔn)或在界面下

側(cè)雙擊不同國家

2

標(biāo)準(zhǔn)的文件夾，以

打開對(duì)應(yīng)國家標(biāo)

準(zhǔn)的零件庫。

此處打開GB

序

步驟圖示

標(biāo)準(zhǔn)零件庫。

可以通過單

擊設(shè)計(jì)庫樹狀圖

中的圖本圖標(biāo)以

展開或關(guān)閉當(dāng)前

3的序列；也可以通

過在設(shè)計(jì)庫界面

下側(cè)的文件夾界

面中以雙擊的方

法展開文件夾。

序

號(hào)步驟圖示

下面以插入

GB標(biāo)準(zhǔn)的六角螺

母為例，講解具體

?設(shè)計(jì)庫

?▼嗨僦cg

命

操作方法。?墊圈和持圈

>動(dòng)力傳動(dòng)

>0結(jié)^件

靖

eV螺今

通過步驟3B，焊接察母

Q;>|六角腺母

中的方法，展開Toolbox

目前安裝在該計(jì)算機(jī)上。盡管此對(duì)華用戶仄境可建受，卻不是多用戶…

GB標(biāo)準(zhǔn)的六角螺

4母庫。

單擊選中想

1勃潘gGB/r理六^騾與GB/r普通生六g擦馬婦

6170-20006175-2000牙-A和B級(jí)G...

調(diào)用的標(biāo)準(zhǔn)件六

開蓿g開槽球名升槽球以

角螺母型號(hào)，此處SOLIDWORKSX

|你要學(xué)試去建立一派生的零件嗎？

選擇圖示標(biāo)準(zhǔn)件,

［皇①|(zhì)否時(shí)取消

拖拉到圖形區(qū)域;

此時(shí)將會(huì)彈出提

示，單擊“是”以

序

當(dāng)步驟圖示

確認(rèn)添加。

圖示為成功

5

調(diào)用的標(biāo)準(zhǔn)件。

SolidWorks軟

件安裝后，在默認(rèn)

的安裝路徑下，會(huì)

謖?a：JsafiC:)>SOLIDWORKSData>browser>

S?"修設(shè)三期也大小

—AZInch2019/11/1314:51

生成AnsiMetric2019/11/1314:51又田

AS2019/11/1314:51又一

BSI2019/11/1314:52又一

；CISC2019/11/1314:52又一

aDIN2019/11/1314:52又一

SOLIDWORKSGB2019/11/1314:527田

,IS2019/11/1314:527件典

ISO2019/11/1314:52又—

6,JIS2019/11/1314:527田

KS2019/11/1314:52又田

”文件夾，在MIL2019/11/1314:52叉件真

DataPEMInch2019/11/1314:52又田

PEMMetri<2019/11/1314:52又的E

SKF2019/11/1314:52文件夾

tTorringtonInch2019/11/1314:52又一

文件夾的,TorringtonMetric2019/11/1314:52文件夾

(Truarc2019/11/1314:52文一

■Unistrut2019/11/1314:52文件*

□Toolboxfik$.index2019/11/1314:57NDEX文件637KB

“browser”內(nèi),也

可以找到對(duì)應(yīng)的

標(biāo)準(zhǔn)件模型，可直

序

步驟圖示

接在文件夾內(nèi)查

找標(biāo)準(zhǔn)件模型并

調(diào)用。

(2)市購件

設(shè)備的市購件是指通過采購的方式，向其他廠

商購買的零部件，例如氣缸、電機(jī)、傳感器、PLC等

等。標(biāo)準(zhǔn)件，也算是市購件的一部分。

在進(jìn)行零件模型庫建立時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)件以外的市購

件在SolidWorks軟件上沒有模型可調(diào)用，但是一般

可通過以下途徑獲得：

①登錄對(duì)應(yīng)市購件廠商的官網(wǎng)，在官網(wǎng)上下

載提供的模型；

②詢問廠商技術(shù)人員，獲取模型；

（3）非標(biāo)件

非標(biāo)準(zhǔn)件主要指國家沒有定出嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)

格、沒有相關(guān)的參數(shù)規(guī)定，由企業(yè)自由控制的其他

配件。非標(biāo)準(zhǔn)件有很多品種，目前沒有規(guī)范的分類,

一般都是用企業(yè)根據(jù)市場需要和自身品牌發(fā)展而

自主研發(fā)設(shè)計(jì)。

2.構(gòu)建非標(biāo)零件流程

在進(jìn)行非標(biāo)零件的構(gòu)建時(shí)，可參照下圖11的

流程構(gòu)建。

躅■匕］:y「I創(chuàng)￥舞修

.JJ索

4，「二

圖n零件構(gòu)建流程

3.草圖繪制工具

進(jìn)行草圖繪制前，首先需要了解SolidWorks軟

件中常用的工具命令按鈕，命令按鈕說明見表

2O

表2實(shí)體繪制工具命令按鈕

序號(hào)按鈕名稱功能說明

以起點(diǎn)、終點(diǎn)方式繪制

1直線

/一條直線

以對(duì)角線的起點(diǎn)和終

邊角矩

2點(diǎn)方式繪制一個(gè)矩形，其一

□形

邊為水平或豎直。

中心矩在中心點(diǎn)繪制矩形草

3回

形圖。

3點(diǎn)邊以所選的角度繪制矩

4

?角矩形形草圖。

3點(diǎn)中以所選的角度繪制帶

5令

心矩形有中心點(diǎn)的矩形草圖。

平行四生成邊不為水平或豎

6

口邊形直的平行四邊形及矩形。

生成邊數(shù)在3和40之

7多邊形

e間的等邊多邊形。

序號(hào)按鈕名稱功能說明

以先指定圓心，然后拖

80動(dòng)鼠標(biāo)確定半徑的方式繪

制一個(gè)圓。

以圓周直徑的兩點(diǎn)方

9周邊圓

O式繪制一個(gè)圓。

圓心/以順序指定圓心、起點(diǎn)

10起/終以及終點(diǎn)的方式繪制一個(gè)

點(diǎn)圓弧圓弧。

繪制一條與草圖實(shí)體

相切的弧線，可以根據(jù)草圖

11切線弧

實(shí)體自動(dòng)確認(rèn)是法向相切

還是徑向相切。

以順序指定起點(diǎn)、終點(diǎn)

3點(diǎn)圓

12及中點(diǎn)的方式繪制一個(gè)圓

A弧

弧。

序號(hào)按鈕名稱功能說明

以先指定圓心，然后指

13O橢圓定長短軸的方式繪制一個(gè)

完整的橢圓。

先指定焦點(diǎn)，在拖動(dòng)鼠

標(biāo)確定焦距，然后指定起點(diǎn)

15拋物線

V和終點(diǎn)的方式繪制一條拋

物線。

以不同路徑上的兩點(diǎn)

樣條曲或者多點(diǎn)繪制一條樣條曲

16

f\J線線，可以在端點(diǎn)處指定相

切。

繪制一個(gè)點(diǎn)，該點(diǎn)可以

17□點(diǎn)

繪制在草圖和工程圖中。

繪制一條中心線，可以

18a中心線

/在草圖和工程圖中繪制。

序號(hào)按鈕名稱功能說明

在特征表面上，添加文

19A文字字草圖，然后拉伸或者切除

生成文字實(shí)體。

在兩個(gè)草圖實(shí)體的交

繪制圓

20叉處剪裁掉角部，從而生成

角

一個(gè)切線弧。

此工具在2D和3D草

圖中均可使用。在兩個(gè)草圖

繪制倒

21實(shí)體交叉處按照一定角度

角

和距離剪裁，并用直線相

連，形成倒角。

按給定的距離等距一

等距實(shí)

22個(gè)或多個(gè)草圖實(shí)體，可以是

t體

線、弧、環(huán)等草圖實(shí)體。

轉(zhuǎn)換實(shí)將其他特征輪廓投影

23

0體引用到草圖平面上，可以形成一

序號(hào)按鈕名稱功能說明

個(gè)或多個(gè)草圖實(shí)體。

剪裁實(shí)根據(jù)剪裁類型，剪裁或

24

體延伸草圖實(shí)體。

延伸實(shí)將草圖實(shí)體延伸以與

25

1m體另一個(gè)草圖實(shí)體相遇。

鏡像實(shí)相對(duì)一條中心線生成

26可引

體對(duì)稱的草圖實(shí)體。

線性草沿一個(gè)軸或者同時(shí)沿

27&0

圖陣列兩個(gè)軸生成線性草圖排列。

圓周草生成草圖實(shí)體的圓周

28

圖陣列排列。

4,基于草圖的特征

基于草圖的特征是以二維草圖為截面，經(jīng)拉伸、

旋轉(zhuǎn)、掃描等方式形成的實(shí)體特征。這樣的特征必

須先創(chuàng)建草圖。下面，將針對(duì)各種特征的使用進(jìn)行

說明。

(1)拉伸

單擊“特征”工具欄上的“拉伸”按鈕無，彈

出“凸臺(tái)一拉伸”屬性管理器。從“凸臺(tái)一拉伸”

屬性管理器中得到拉伸的可控參數(shù)如圖12所示。

由I凸臺(tái)拉伸⑦

圖12“拉伸”屬性管理器

①拉伸開始條件：

■草圖基準(zhǔn)面：從草圖所在的基準(zhǔn)面開始拉

伸；

■曲面/面/基準(zhǔn)面：選擇這些實(shí)體后，草圖

將從這些實(shí)體開始拉伸；

■頂點(diǎn)：草圖從平行于草圖所在基準(zhǔn)面并通

過所選頂點(diǎn)的面開始拉伸；

■等距：輸入一個(gè)等距距離后，草圖將從與

草圖所在基準(zhǔn)面指定距離的位置開始拉伸。

②拉伸終止條件：該選項(xiàng)用來決定特征延伸

的方式，單擊“反向”按鈕圖可以設(shè)置拉伸方向與預(yù)

覽中所示方向相反。可選擇的拉伸終止條件見下圖

13o

方向1(1)人

3

一

給定深度點(diǎn)

到

皮

一

面

到

相

定

面

指

體

實(shí)

到

兩

稱

?對(duì)

BJ

圖13拉伸終止條件

③拉伸方向：默認(rèn)情況下草圖的拉伸是平行

于草圖基準(zhǔn)面法線方向的。如果在圖形區(qū)域中選擇

一個(gè)邊線、點(diǎn)、平面作為拉伸方向的向量，拉伸將

平行于所選方向矢量。

④拉伸深度：在微調(diào)框中指定拉伸深度。

⑤拔模角度：單擊“拔?！卑粹o函，將激活右

側(cè)的拔模角度微調(diào)框，在微調(diào)框中指定拔模角度,

從而生成帶拔模性質(zhì)的拉伸特征。

⑥薄壁特征：薄壁特征為帶有不變壁厚的拉

伸特征，該選項(xiàng)用來控制薄壁的厚度、圓角等。

⑦拉伸輪廓：在圖形區(qū)域中可以選擇部分草

圖輪廓或模型邊線作為拉伸草圖輪廓進(jìn)行拉伸。

(2)旋轉(zhuǎn)

旋轉(zhuǎn)特征是由草圖截面繞選定的作為旋轉(zhuǎn)中

心的直線或軸線旋轉(zhuǎn)而成的一類特征。通常是繪制

一個(gè)截面，然后指定旋轉(zhuǎn)的中心線。

單擊“特征”工具欄上的“旋轉(zhuǎn)凸臺(tái)/基體”按

鈕⑨，彈出“旋轉(zhuǎn)”屬性管理器。從“旋轉(zhuǎn)”屬性管

理器中得出旋轉(zhuǎn)的可控參數(shù)如如圖14所示。

⑨*?

圖14“旋轉(zhuǎn)”屬性管理器

旋轉(zhuǎn)軸：選擇一條中心線、直線或一條邊線作

為旋轉(zhuǎn)特征所繞的軸；

旋轉(zhuǎn)類型：可以以“給定深度”、“成形倒以頂

點(diǎn)”、“成形倒一面”、“到離指定面指定的距離”和

“兩側(cè)對(duì)稱”對(duì)所選草圖輪廓進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。

薄壁特征：與拉伸薄壁特征一樣，可以生成旋

轉(zhuǎn)薄壁特征。

所選輪廓：在圖形區(qū)域中可以選擇部分草圖輪

廓或模型邊線作為旋轉(zhuǎn)草圖輪廓進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。

（3）掃描

掃描是指用兩個(gè)各自的草圖基準(zhǔn)面不共面、也

不平行的草圖作為基礎(chǔ)，一個(gè)是截面輪廓，另一個(gè)

是掃描路徑，輪廓沿路徑“移動(dòng)”，終止于路徑的兩

個(gè)端點(diǎn)，其軌跡的全體形成特征實(shí)體。

單擊“特征”工具欄上的“掃描”按鈕0,彈出

“掃描”屬性管理器。從“掃描”屬性管理器中得

出掃描的可控參數(shù)如圖15所示。

圖15“掃描”屬性管理器

①輪廓草圖：在圖形區(qū)域或模型樹中選擇用

來生成掃描的草圖輪廓，除曲面掃描特征外，輪廓

草圖應(yīng)為閉環(huán)并且不能自相交叉。

②路徑草圖：路徑草圖可以是開環(huán)或閉環(huán),

可以是草圖中的一組直線、曲線或三維草圖曲線或

者是特征實(shí)體的邊線。路徑的起點(diǎn)必須位于輪廓草

圖的基準(zhǔn)面上，且不能自相交叉。

③引導(dǎo)線選項(xiàng)：引導(dǎo)線用來在輪廓沿路徑

“移動(dòng)”時(shí)加以引導(dǎo)。

④起始處/結(jié)束處相切類型：設(shè)置輪廓草圖沿

路徑草圖“移動(dòng)”時(shí)，起始處和結(jié)束處的處理方式。

⑤薄壁特征：控制掃描薄壁的厚度，從而生

成薄壁掃描特征。

（4）放樣

放樣特征與掃描特征不同，可以有多個(gè)草圖截

面，截面之間的特征形狀按照“非均勻有理B樣條”

算法實(shí)現(xiàn)光順，只要?jiǎng)?chuàng)建出足夠密集的截面草圖,

結(jié)果就可以十分精確。

單擊“特征”工具欄上的“放樣凸臺(tái)/基體”按

鈕3,彈出“放樣”屬性管理器。從“放樣”屬性管

理器中得出放樣的可控參數(shù)如圖16所示。

＜放樣②

,X

輪麻(P)人

截面草圖輪

儂/結(jié)束約束(Q起始/結(jié)束約束

引導(dǎo)線選項(xiàng)引導(dǎo)績G)

中心線參數(shù)

草圖工具

囚

叼合并切面附

□閉合放樣(B

2顯示預(yù)覽(四放樣選項(xiàng)

□微公差

指定薄壁放臺(tái)一簿壁特征(H)

圖16“放樣”屬性管理器

①輪廓：決定用來生成放樣的輪廓。選擇要

連接的草圖輪廓、面、或邊線。放樣根據(jù)輪廓選擇

的順序而生成。點(diǎn)擊上移或下移按鈕調(diào)整放樣輪廓

的順序。

②起始/結(jié)束約束:對(duì)輪廓草圖的光順過程應(yīng)

用約束以控制開始和結(jié)束輪廓的相切。

③引導(dǎo)線：設(shè)置放樣引導(dǎo)線，從而使輪廓截

面依照引導(dǎo)線的方向進(jìn)行放樣。

④放樣選項(xiàng)：對(duì)放樣中的多實(shí)體的合并和相

切進(jìn)行設(shè)置。

⑤中心線參數(shù)：設(shè)置放樣的中心線，從而使

每個(gè)截面的重心沿著所定義的中心線進(jìn)行放樣。

⑥薄壁特征：控制放樣薄壁的厚度，從而生

成薄壁放樣特征。

上面所講述的特征都是凸臺(tái)/基體特征，對(duì)應(yīng)的

還有拉伸切除、旋轉(zhuǎn)切除、掃描切除和放樣切除用

來對(duì)實(shí)體進(jìn)行切除，其設(shè)置可參考凸臺(tái)設(shè)置。

5,基于特征的特征

（1）倒角

SolidWorks提供的倒角功能有邊倒角和拐角倒

角兩種。邊倒角是從選定邊處去除材料，拐角倒角

是從實(shí)體的拐角處去除材料，如圖17所示。

(1)邊倒角(2)拐角倒角

圖17倒角

單擊“特征”工具欄上的“倒角”按鈕⑦，彈出

“倒角”屬性管理器。從“倒角”屬性管理器中得

出倒角的可控參數(shù)如圖18所示。

“X

0

13切線延伸⑹

O完整預(yù)覽W)

預(yù)覽方式OSP^1S(P)

@無預(yù)覽(W)

□反轉(zhuǎn)方向舊

心3.00mm倒角參數(shù)

IN45.00度

倒角選項(xiàng)

圖18“倒角”屬性管理器

①倒角類型：倒角類型分為“角度距離”、“距

離角度”、“頂點(diǎn)”、“等距面”、“面-面”這五種模式

可選。

（2）倒角元素：從圖形區(qū)域中選擇要生成倒角

的邊或頂點(diǎn)等倒角元素。

③預(yù)覽方式：在設(shè)置倒角參數(shù)時(shí)，對(duì)要生成

的倒角提供多種預(yù)覽方式。

④倒角參數(shù)：輸入倒角距離或角度等參數(shù)。

⑤倒角選項(xiàng)：控制倒角生成方式。

(2)因角

圓角以現(xiàn)有特征的棱邊為基礎(chǔ)，可以使零件產(chǎn)

生平滑的效果。倒圓角一般應(yīng)在實(shí)體特征的設(shè)計(jì)后

期進(jìn)行。若在前期建立，以后會(huì)由于相關(guān)特征的修

改及重新定義等操作而引起其重生成失敗。

單擊“特征”工具欄上的“圓角”按鈕中，彈出

“圓角”屬性管理器。從“圓角”屬性管理器（如

圖19）中得出圓角的可控參數(shù)如下：

①聯(lián)⑦

，X

手工IFllletxpert

圓角類型

要因角化的項(xiàng)目

?

圓角元素

叼切線延伸(G)

預(yù)覽方式g^!s（w）

圓角參數(shù)

逆轉(zhuǎn)參數(shù)

圖19“圓角”屬性管理器

①圓角類型：圓角類型分為“等半徑”、“變

半徑”、“面圓角”、“完整圓角”這四種類型。

②圓角元素：根據(jù)圓角類型在圖形區(qū)域中選

擇實(shí)體邊線或面作為圓角元素。

③預(yù)覽方式：提供多種圓角的預(yù)覽方式。

④圓角參數(shù)：設(shè)置圓角為對(duì)稱或者不對(duì)稱,

對(duì)稱的圓角只需填寫一個(gè)圓角半徑，不對(duì)稱的需填

入兩個(gè)圓角半徑。

⑤逆轉(zhuǎn)參數(shù)：逆轉(zhuǎn)參數(shù)用來對(duì)邊線中特定點(diǎn)

單獨(dú)設(shè)置圓角參數(shù)。

(3)孔

孔特征是機(jī)械設(shè)計(jì)中的常見特征。在

SolidWorks軟件中，將孔特征分為兩種類型一一簡

單直孔和異型孔。其中異型孔包括柱形沉頭孔、錐

形沉頭孔、通用孔和螺紋孔。

①簡單直孔

選擇菜單欄中的“插入”一“特征”一“簡單

直孔”命令，選擇一個(gè)基準(zhǔn)面，即可彈出“孔”屬

性管理器。從“孔”屬性管理器(如圖20)中得出

簡單直孔的可控參數(shù)如下：

圖20“簡單直孔”屬性管理器

■設(shè)置初始條件：對(duì)拉伸的開始條件進(jìn)行定義:

■設(shè)置孔的終止條件：對(duì)孔的終止條件進(jìn)行設(shè)

置。

■設(shè)置孔深度：在微調(diào)框中指定要生成孔的直

徑。

■設(shè)置孔內(nèi)拔模角度：點(diǎn)擊拔模，將激活右側(cè)

的拔模角度微調(diào)框，在微調(diào)框中指定拔模的角度，

從而生成帶拔模性質(zhì)的拉伸特征孔的選項(xiàng)。

②異型孔

單擊“特征”工具欄上的“異型孔向?qū)А卑粹o

借，彈出“異型孔向?qū)А睂傩怨芾砥鳌＿x擇孔類型

之后，選擇孔類型選項(xiàng)屬性管理器會(huì)動(dòng)態(tài)地更新相

應(yīng)參數(shù)。使用屬性管理器來設(shè)定孔類型參數(shù)并找出

孔。除了基于終止條件和深度的動(dòng)態(tài)圖形預(yù)覽外，

屬性管理器中的圖形顯示可以幫助設(shè)置選擇的孔

類型的具體細(xì)節(jié)?！爱愋涂紫?qū)А睂傩?/p>