下面就是關于類別化與模塊化設計模式的解釋，希望這份文章能給正在設計中的你帶來一些啟發(fā)！

之一：類別化與模塊化

目前，電氣圖紙設計分為兩大類：類別化繪圖方式和模塊化繪圖方式，國內(nèi)和日本傳統(tǒng)設計方式常為類別化繪圖方式，德國偏向于模塊化繪圖方式，下面就類別化和模塊化設計進行闡述。

一、類別化與模塊化

要想?yún)^(qū)分類別化和模塊化，我們先通過類比的方式來尋找它們的優(yōu)缺點，假設我們要在計算機上管理四個項目文件，這四個項目名稱分別為項目1、項目2、項目3、項目4，每個項目需要提供圖紙、程序、培訓、資料四種類型的文件，如何管理這些文件呢？類別化的做法是按照文件的類別，創(chuàng)建四個文件夾，然后按照文件分類存儲到這四個文件夾中去，結構如下：

上圖是按類別進行管理的文件夾

模塊化的做法是按照功能分類進行模塊化的劃分，這里以項目為功能模塊，每個模塊單元內(nèi)包含它所需的完整息：圖紙、程序、培訓、資料，如下是它的結構樣式：

上圖是按功能進行管理的文件夾

二、類別化與模塊化的比較

當項目或者模塊較少時，我們可以看出采用類別化沒有太大問題，而隨著項目的增多，我們就會發(fā)現(xiàn)查找某個項目中的某類型文件會越來越困難。

通過對比，可以發(fā)現(xiàn)模塊化相對于類別化有如下優(yōu)點：

命名的優(yōu)點，如上圖，模塊化只需要修改每個文件夾的名稱（項目名稱）即可，而類別化則需要進入文件夾修改每個文件的名稱，以避免在一個文件夾下的文件重復。

編輯的優(yōu)點，包括拷貝和刪除，比如我們需要新增第五個項目：項目5，按照類別化的方式，我們需要在每個文件夾下去拷貝，然后重命名，而采用模塊化的方式，找到最類似的項目文件，拷貝整個文件夾，然后重命名即可，同理，刪除一個項目，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，若查看某個項目的信息，直接進入文件夾，即可看到與此項目相關的信息，而類別化的方式，則需要進入各個分類文件夾才能查看到此項目的全部信息。

我們在實際圖紙設計中，可以預先對項目電氣部件的數(shù)量、種類、用途等等進行整理分析，根據(jù)項目的實際情況進行合理的選擇。

對于較小的項目：可以采用類別化繪圖方式，這樣繪圖、柜體成套、查閱圖紙等都相對快速和方便。

對于較大或功能復雜的項目：則推薦采用模塊化繪圖方式，可以大量的進行圖紙復用以及團隊成員按項目的不同子系統(tǒng)或模塊分工設計，確保設計的進度和質(zhì)量。

之二：模塊化設計

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

類別化的繪圖方式主要是講電路按照電路特性進行分類，典型的就是電機的動力電路連續(xù)畫在一起，然后所有與PLC的IO相關的電路按照IO點順序連續(xù)畫在一起，其結果就是命名和編輯都不方便，比如如果我們要添加一個電機控制電路，我們需要在動力電路部分去添加驅動，在PLC信號部分去添加反饋和輸出控制，如果IO點未分配好，可能新增的IO點只能添加到最后，這樣導致了IO使用的無規(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備或者按照它實現(xiàn)的功能分類進行繪圖，例如，風力發(fā)電機組的發(fā)電機水冷系統(tǒng)包含著冷卻水泵/冷卻風扇/電機保護開關反饋信號/溫度測量等，我們把它們總的歸納為一個單元設備或者一個相對完備的功能單元，用連續(xù)的幾頁圖紙把這個單元內(nèi)的所有電路表示出來，以后再出現(xiàn)類似的設備，只需用做一個總的拷貝（類似于上面提到的文件夾拷貝），總的命名（類似于上面的項目文件夾命名），即完成了一個新設備的電路增加，同樣刪除設備電路也是一鍵完成。

但相對于類別化繪圖方式，模塊化繪圖方式有一個缺點，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，元器件多少基于類別排布的（比如接觸器排布在一起，電機保護開關排布在一起），這樣就必須在圖紙中多設置中斷點來解決接線的就近便利性，但不能因為一個不算重要的確定而放棄模塊化的大量優(yōu)點。

之三：模塊化設計特點

模塊化做到了最大限度的與外界獨立，但他還得與外界產(chǎn)生聯(lián)系，中斷點和PLC的IO就是用于和外界聯(lián)想的，對于我們的電路而言，比如一個齒輪箱冷卻水風扇驅動電路，我們在一頁或者兩頁中畫完了電機的驅動電路和控制電路，如下圖所示：

上圖中左側為主電路，右側為控制電路

從上面的這個圖，我們可以總結出一個標準電路與外界聯(lián)系主要有兩類：中斷點（電源分配），PLC的IO點，因此當我們添加一個標準電路需要修改的就是中斷點和PLC的IO，如果中斷點采用了標準化的命名，則改動的并不多，主要修改的就是PLC的IO,從上圖中我們知道PLC的IO點采用的是分散式畫法，這點不同于我們目前集中式繪制IO點，為了解決分散式IO畫法在查閱IO時的便利性，我們可以引入PLC的IO地址預覽，EPLAN可以自動生成IO預覽，或者由人工將地址預覽放置到原理圖中，EPLAN自動完成交互關聯(lián)，從IO地址預覽中我們可以查看IO點在哪些地方被用到，也可以查閱哪些IO點還有空閑。

如下圖所示：

在進行圖紙設計時，我們可以總結各子系統(tǒng)或子功能電路中的共同點和差異部分，對于功能特征相同的電路，我們可以生成窗口宏或頁宏，使圖紙設計標準化，并使圖紙設計更高效。

之四：積木化

模塊化的另一個特點就是積木化，可以這樣說，一個復雜的系統(tǒng)是由無數(shù)簡單的模塊化組件像搭積木似的構建而成，積木化不是簡單的組合，而是要考慮更大范圍的模塊標準化，比如需要考慮模塊A和模塊B的組合是否能夠建一個更大的標準模塊C呢？上面我們提到的齒輪箱冷卻風扇驅動電路，最基本的積木是電機驅動主電路、電機保護反饋與控制電路，將這兩塊組合在一起構成了一個設備標準功能模塊C，當在另一個位置有類似的電機控制時，我們不是簡單的拷貝基本的積木電路，而是拷貝整個設備標準功能模塊C，這樣就完成了更大范圍的電路重用。

模塊化電路是通過功能組來進行管理的，一個好的模塊化電路不僅影響到電路本身，還會影響到后續(xù)編程的代碼重用性，一個人對設備和標準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：假設一臺風力發(fā)電機組的設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)電機冷卻系統(tǒng)S2，齒輪箱冷卻系統(tǒng)包含著與之相關的冷卻水泵PUMP1和冷卻風扇FAN1，變流器冷卻系統(tǒng)包含著與之相關的冷卻水泵PUMP2和冷卻風扇FAN2，發(fā)電機冷卻系統(tǒng)包含著與之相關的冷卻水泵PUMP3和冷卻風扇FAN3和冷卻風扇FAN4；如何進行模塊化劃分呢？

如果是傳統(tǒng)的剛接觸功能電路的人來說，習慣于通過類別來區(qū)分電路，他們會把冷卻水泵歸為功能組F1，冷卻風扇歸為F2，這樣看似也使用了功能組來區(qū)分電路，但實際上是沒有真正理解標準電路的深層思想，這種劃分只能在小范圍內(nèi)的標準電路層面進行圖紙的重用。

而正確的劃分方式則是按照冷卻系統(tǒng)這種大設備來劃分電路：F1包含冷卻水泵1和冷卻風扇1，F(xiàn)2包含冷卻水泵2、冷卻風扇2，F(xiàn)3包含著冷卻水泵3、冷卻風扇3和冷卻風扇4，由于功能組中包含的內(nèi)容是相似的，當畫好F1（類似上圖中的冷卻系統(tǒng)標準模塊D）后，可以整個拷貝到F2和F3（F3只需添加標準模塊C），然后可能只需要修改一下名稱、功率，這就是從更大范圍內(nèi)進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踐。

模塊化設計思想：

模塊化設計電路示例：