Protel 99 SE在制作捣固车电路板中的应用

马飞云

（河北铁建工程有限公司，河北 石家庄 050001）

Protel 99 SE在制作捣固车电路板中的应用

马飞云

（河北铁建工程有限公司，河北 石家庄 050001）

在铁路线路上进行大型养路机械清筛施工，天窗点内时间紧、任务重、安全压力大，如果再遇到捣固车电路板故障，又不能及时解决，就会给施工组织带来很大困难，甚至可能会导致延点、给铁路安全运输生产造成恶劣影响，因此，制作足够数量的备用板以便现场及时更换不失为一项安全举措。YD32Ⅳ型捣固车包括十几种能实现作业控制的电路板，而Protel 99 SE是一款功能强大的电路辅助设计工具，论文主要对Protel 99 SE制作联锁板的过程做了分析，并对此实践应用作了总结与展望。

Protel 99 SE；捣固车；电路板制作；应用

0 引言

YD32Ⅳ型捣固车的电气系统担负着全车各种作业的控制任务，它是整车的大脑，直接指挥各种作业，其分为作业控制系统和辅助控制系统。作业控制系统分为程序控制系统、捣固控制系统、拨道控制系统、起道抄平控制系统、轨道参数自动处理系统和作业质量记录输出系统等[1]。捣固车主要进行捣固、拨道、起道抄平作业，实现这些功能涉及到的电路板有输入板、驱动板、电平转换板、起道板、横平板、拨道板、求和板、超量输入板、联锁板、线性捣固板、感应捣固板和激光准直板等。

Protel 99 SE是一款功能强大的电路辅助设计工具，它具有丰富多样的编辑功能、强大便捷的自动化设计功能、完善有效的检测工具、灵活有序的设计管理系统，是EDA技术行业的主流产品。

本文主要阐述了通过利用该软件并结合既有技术资料对此捣固车的联锁板进行制作的方法和过程，而且列举了其中的常见问题和解决方法，并对制作成果进行了调试试用，最后还对此项实践应用做出了总结与展望。

1 Protel 99 SE制作联锁板过程分析

1.1 联锁板原理分析

YD32Ⅳ型捣固车联锁控制板主要包括：作业部分，即联锁执行机构左/右起道伺服阀；作业电部分，即联锁作业启动回路、作业急停等；缓解部分，即联锁液压制动缓解；作业机构部分，即联锁作业机构解锁指示；起拨道部分，即联锁起道、拨道作业控制电信号；电源显示部分，即联锁作业电、起拨道、捣固电源显示。

以上这些单元就构成了捣固车联锁板电路，逻辑清晰、条理清楚的实现了各种控制联锁，在制作之前对其组成架构有一定了解并弄懂其中的原理对后面的原理图绘制、PCB布线都有很大的帮助。

1.2 绘制元件库

经过对所有电路板所需元件的统计发现，其涉及种类基本一致、统一，所以制作元件库既能够为绘图选件带来方便，也能使将来更多类型电路板的制作更加系统化。库制作涉及到原理图（SCH）绘制和印刷电路图（PCB）绘制，表1是YD32Ⅳ型捣固车电路板元件库制作项目表。

表1 元件库制作项目表

制作SCH元件库时，首先要启动原理图元件库编辑器。单击 【Document】标签，进入设计文件夹 【Document】，执行菜单命令 【File】/【New】或在工作区单击鼠标右键选择 【New】命令，出现 【New Document】对话框，双击对话框中的 【Schematic Library Document】图标，即可创建一个新的元件库文件。默认的文件名为“Schlib1.lib”，在工作窗口中该文件的图标上双击或在设计浏览器中该文件的文件名上单击鼠标左键，即可进入原理图元件库编辑器[2]。

制作PCB元件库时，与其类似，只是双击对话框中的 【PCB Library Document】图标，即可创建一个新的元件库文件。默认的文件名为 “PCBlib1.lib”，在工作窗口中该文件的图标上双击或在设计浏览器中该文件的文件名上单击鼠标左键，即可进入PCB元件库编辑器。而且它还可以执行菜单命令 【Tools】/【New Component】或单击元件编辑浏览器上的 【Add】按钮，通过向导来设计制作PCB元件。

1.3 SCH绘制、ERC检测及输出网络表

原理图绘制是印制电路板设计的基础工作，其设计步骤如下，根据实际情况可以进行适当调整：

新建原理图文件；设置图纸和工作环境；装载元器件库；放置所需的元器件、电源符号等；元器件布局和连线；放置标注文字等进行电路标注说明；电气规则检测、线路、标识调整与修改；产生相关报表；电路图存盘及输出。

绘制原理图时要特别注意连线及网络标号的正确性，不然会造成连接及网络标号失效等不必要的麻烦[3]。

电气规则检查（ERC）是按照一定的电气规则，检查电路图中是否有违反电气规则的错误。ERC检查报告以错误（Error）或警告（Warning）来提示。进行电气规则检查后，系统会自动生成检测报告，并在电路图中有错误的地方放上红色的标记。

原理图绘制完成后，首先要进行ERC检测：执行菜单命令 【Tools】/【ERC】，要对生成文件中的警告及错误认真查找修改，直至测试无误。

一般来说，设计原理图的最终目的是进行PCB设计，网络表在原理图和PCB之间起到一个桥梁作用。网络表文件（*.Net）是一张电路图中全部元件和电气连接关系的列表，它包含电路中的元件信息和连线信息，是电路板自动布线的灵魂。可以执行菜单命令【Design】/【Create Netlist】，将会出现网络表对话框进行设置输出。

1.4 PCB绘制、DRC检测及输出元件清单

为了方便布局、设计修改，绘制PCB时我们直接在软件中根据原理图进行手工放置元件、焊盘、过孔等，并进行线路连接，一般步骤如下：规划印制电路板；放置元件、焊盘、过孔等图件；元件布局；手工布线；电路调整；输出PCB。

在PCB设计中，首先要规划印制电路板，即定义电路板的机械轮廓和电气轮廓。电路板的机械轮廓是指它的物理外形和尺寸，需要根据捣固车电路板插槽空间等进行设计；电路板的电气轮廓是指它上面放置元件和布线的范围，电气轮廓一般定义在禁止布线层上，是一个封闭的区域[4]。图1就是绘制完成的联锁板的PCB图。

设计规则检查（DRC）是按照一定的设计规则，检查电路图中是否有违反设计规则的错误。DRC检查报告同样以错误（Error）或 警 告（Warning）来提示。 执行菜单命令 【Tools】/【DRC】， 要对生成的文件中警告及错误认真查找修改，直至测试无误。

一般电路图绘制完毕，需要打印输出原理图文件，并且还要产生一份元件清单，以便于采购或装配。执行菜单命令 【Reports】/【Bill of Material】，可以产生元件清单，它给出了电路图中所用元件的数量、名称、规格等。

图1 联锁板PCB图

2 完成电路板验收、焊接、调试

制作完成后的电子版文件要交付印制电路板厂商进行印制，需要及时与其沟通细节以保证制成板件的合格率。验收时要注意查看印刷线是否完整、有无遗漏，焊孔属性是否良好，设计间距是否满足要求等。

然后就可以将购置的电子元件焊接在合格的电路板上了，焊接前要逐一检测元件性能，择优使用，焊接时要讲究顺序、方法，提高效率、降低次品率，板上元件应焊接牢固，焊点清晰、光滑，不允许有虚焊和短路。

焊接完成后的电路板要对可调电阻进行参数预调（参考正在使用的电路板数据），然后通过稳压电源对其模拟供电，测量记录继电器、集成电路等元件反应特性、电压参数等，与正在使用的电路板参数对比，采用在正常参考范围内的合格电路板再进行上车作业调试，直至能够较好完成作业控制。

此联锁板在车载作业试验过程中控制良好，能够完成其涉及到的作业、电源显示、缓解、作业机构、起拨道和作业电联锁，试用验证结果较好。

3 总结与展望

通过对天窗点施工严峻现实情况的客观分析，增加备用电路板数量以快速替换故障电路板进而节约宝贵的施工时间是一项正确的举措。充分理解既有技术资料，结合Protel 99 SE软件制作电路板，不仅经过了试用验证反响良好，而且在解决困难的同时也节约了成本，充分体现了这一实践应用的价值。

捣固车结构复杂，其电路板检测与故障诊断难度大，应用Protel 99 SE的电路仿真功能对该车电气系统主要电路板进行仿真，通过改变相关元件的值，分析响应信号波形及输出值的变化，能够为其电路板的检测和故障诊断提供重要依据、为该系统故障数据库的建立提供高效快捷的方法[5]。由此可见，继续加大加深对此软件的实际应用也将会给日后的工作带来很多方便。

[1]韩志青，唐定全.抄平起拨道捣固车[M].北京：中国铁道出版社，2009.

[2]清源科技.Protel 99 SE电路原理图与PCB设计及仿真[M]北京:机械工业出版社，2011.

[3]李勇，许福东，廖燕，等.电路仿真软件Protel在电路设计中的应用[J].科技信息，2007，31.

[4]邓艳.Protel99SE在电路设计中的应用[J].绵阳师范学院学报，2007，26.

[5]贺从林，张彦斌.Protel 99 SE在某装备随动系统电路仿真中的应用[J].现代电子技术，2009，17.

The Application of Protel 99 SE to Make Circuit Boards of Tamping Machine

MA Fei-Yun
（Hebei Railway Construction Engineering Co.,Ltd.,Shijiazhuang Hebei 050001,China）

During the Construction of Railway Track Under Cleaning on railway lines by using the Large Track Maintenance Machine,facing with the tight time、heavy task and great pressure of safety under headway,if we encounter some circuit board fault of Tamping Machine,while these problems are not solved in time,it will must bring very great difficulty to the Construction Organization,may even cause the constructing time to be lengthened and serious aftereffects to safe railway transportation and production.Therefore,making enough circuit boards for the later use so as to replace them timely in the construction site is one of the safety measures.YD32Ⅳtamping machine includes more than ten kinds of circuit board which can realize the operation control,while Protel 99 SE is a powerful circuit aided design tool,this paper mainly analysis on the making process of interlocking circuit board,and then summarize and prospect this practical application.

Protel 99 SE；tamping machine；making circuit board；application

TP3993

：Adoi:10.3969/j.issn.1002-6673.2014.03.058

1002－6673（2014）03－153－03

2014－03－20

马飞云 (1989-)，男，河北石家庄人，助理工程师，大学本科，研究方向：工程机械机电液一体化。