AutoCAD 2014电气设计全面教程

最新推荐文章于 2025-07-15 13:57:59 发布

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简介：《CAD2014电气版入门与进阶》是一套视频教程，旨在帮助初学者和进阶用户掌握AutoCAD 2014在电气设计领域中的应用。本教程覆盖了CAD2014基础操作、电气符号绘制、电路设计、报告生成、接口与PLC编程、效率提升工具、原理图绘制、面板布局设计、项目管理和宽量程工具应用等关键知识点。通过这套教程，用户将能够逐步熟悉并精通AutoCAD 2014在电气设计方面的应用，提高工作效率和设计质量。 CAD

1. AutoCAD 2014基础操作教程

1.1 软件界面简介

AutoCAD 2014 的用户界面直观易用，涵盖了绘图、编辑、标注、布局等多项功能。用户可以通过顶部的菜单栏访问几乎所有命令，而工具栏提供了常用工具的一键访问，侧边的工具面板则用于管理图层、块、文本样式等属性。理解每个部分的功能对高效使用AutoCAD至关重要。

1.2 基本命令的使用

学习AutoCAD的第一步是掌握基础命令，比如创建新文件、保存、打开文件的命令，以及绘图基本元素（如线、圆、多边形）的绘制命令。例如， LINE 命令可以用来绘制直线，通过输入起始点和终点坐标即可。接着，学习使用 ERASE 命令清除错误绘制的图形，是进行精确绘图的重要步骤。

1.3 文件格式和导出

AutoCAD 2014 支持 .dwg 格式作为默认文件格式，而 .dxf 格式常用于与其他CAD软件的文件交换。在操作界面顶部菜单中，选择 “文件” > “另存为” 可以导出 .dxf 文件。了解这些文件格式和它们的适用场景，是进行项目协作和数据交换的关键。

在本章中，我们简要介绍了AutoCAD 2014的基本界面和操作逻辑。在后续章节中，我们将深入探讨如何使用这些基本命令进行更复杂的电气设计工作，从绘制电气符号到完整电路设计和工程报告的生成。希望本章内容为读者提供了一个坚实的基础，为接下来的学习之旅铺平道路。

2. 电气符号绘制技巧

电气符号是电路图语言中的基本元素，它们代表实际电气组件和设备。通过精确绘制和遵循标准化原则，确保电路图的清晰性和准确性至关重要。本章将深入探讨电气符号的种类、绘制技巧和标准化方法。

2.1 电气符号的种类与应用

在电气工程中，每一种电气组件都有一个相对应的符号来代表它。掌握这些符号不仅有助于理解电路图，也是进行电气设计的基本技能。

2.1.1 常见电气符号的识别和绘制

电气符号按照功能和类型可以分为很多种，如电源符号、电阻符号、电容符号等。以下是几种常见电气符号的绘制方法和识别要点：

电阻符号
绘制电阻符号时，应先绘制一个矩形框，然后在框内画两条平行线以示电阻。
在符号旁标注电阻的阻值，如“100Ω”。
电容符号
电容符号通常由两条平行线组成，形似书本的封面和封底。
一般在符号上方或旁边标注电容值，如“1μF”。
开关符号
开关符号可以通过一个简单的一开一闭的开关图形表示，有的还包含控制部分和接触部分。

绘制这些符号时，务必确保其比例和规范符合工业标准。在AutoCAD中，可以使用线（LINE）、多边形（POLYGON）等命令来绘制基本的图形形状，并利用文本（TEXT）命令添加相关的标注。

2.1.2 标准化电气符号的遵循要点

为确保电气设计的通用性和正确性，绘图时必须遵循一定的标准化原则。以下是几个重要的遵循要点：

国际电工委员会（IEC）标准
IEC标准为电气符号提供了全球通用的规范，所有的电气符号设计都应以它为基础。
行业特定标准
根据不同的工程需求，行业特定的标准可能会有额外的要求，这需要设计者在绘制过程中额外注意。
图例和索引表
在每份电气图中都应包含一个图例和索引表，以便对图中使用的符号进行解释，这对于非专业人员理解图纸内容至关重要。

通过遵循这些要点，可以保证电气符号不仅在视觉上准确无误，而且在语义上也表达清晰，便于交流与协作。

2.2 利用AutoCAD绘制电气符号

AutoCAD软件提供了强大的绘图工具和命令，使得电气符号的绘制变得更加高效和精确。

2.2.1 绘图工具和命令的使用技巧

在AutoCAD中，绘制电气符号主要使用的是绘图命令，如LINE、CIRCLE、ARC、POLYGON和TEXT等。以下是几种常用的工具使用技巧：

LINE命令
LINE命令用于绘制直线段，是绘制电气符号中最基本也是最常用的命令。
可以通过指定起始点和多个端点来绘制直线序列。
CIRCLE命令
使用CIRCLE命令可以绘制圆形，通常用于绘制各种开关和连接器的符号。
可以指定中心点和半径，也可以通过三点来确定一个圆。
POLYGON命令
POLYGON命令用于创建规则多边形，例如六边形的电容符号。
可以指定边数和外接圆的半径，或者选择其他选项来创建正多边形。
TEXT命令
TEXT命令用于添加注释和说明，对于在符号旁添加阻值或容值等标识至关重要。
可以设置字体、高度和旋转角度。

2.2.2 符号的优化与布局策略

在AutoCAD中进行符号绘制时，优化和布局是提高效率和清晰度的关键因素。下面是一些布局策略：

使用图层管理
利用图层可以将不同类型的符号分开管理，便于修改和显示控制。
可以为电阻、电容、开关等创建不同的图层，并通过颜色或线型区分。
标准化尺寸和样式
建立一套标准化的符号尺寸和样式可以加快绘图速度。
可以创建自定义块（BLOCK）来重复使用标准符号，节省时间并保持一致性。
使用布局视口
利用布局视口可以模拟纸面输出，便于检查图纸的整体布局和打印预览。
可以在不同的布局视口中调整不同部分的视图比例和显示范围。

通过上述绘图工具和布局策略的组合应用，可以显著提高电气符号绘制的效率和质量。

在AutoCAD中，绘制电气符号的过程可以通过以下步骤概括：
1. 首先使用LINE、CIRCLE、ARC等命令绘制符号的基本轮廓。
2. 接着使用TEXT命令添加必要的数值和说明。
3. 使用图层管理确保符号类型的组织和区分。
4. 最后通过布局视口检查整个电路图的布局效果。

上述章节内容已覆盖了电气符号的基本概念、绘制方法以及在AutoCAD中的具体应用。电气符号是电路设计中不可或缺的元素，正确的绘制和使用标准化符号是电气工程准确性的关键。接下来的章节中，我们将进一步讨论电路设计的基本流程和技巧。

3. 电路设计方法

3.1 电路设计的基本流程

在深入探讨电路设计之前，让我们先审视一下电路设计的基本流程。电路设计不仅需要技术知识，还需要对整个设计过程有一个清晰的了解。接下来我们将详细分析电路设计流程的各个步骤。

3.1.1 设计前期的准备工作

电路设计开始之前，一项重要的工作是前期的准备工作，这包括需求分析和设计规划。需求分析确保设计师理解了电路的预期功能和性能指标。在实际设计前，需要与项目相关的人员沟通，例如，电气工程师、系统架构师和终端用户，以收集需求信息。同时，还必须考虑环境因素、成本和安全性等限制条件。

需求分析完成后，设计师需要制定详细的设计规划。这通常包括设计目标、设计约束和设计假设。设计目标对应着电路需要实现的功能和性能指标；设计约束定义了项目实施过程中的限制条件，例如时间、成本和技术等；设计假设是基于当前知识对某些未知因素所作的合理推断，用于指导设计过程中作出决策。

3.1.2 电路逻辑的构建方法

电路设计的关键在于逻辑构建。首先，根据需求分析的结果，确定电路的逻辑功能，并将其分解为更小的子模块。每个子模块都具有特定的功能，相互之间通过信号线连接。在构建逻辑时，需要采用适当的逻辑设计方法，比如使用逻辑门来实现组合逻辑和时序逻辑。

在电路的逻辑构建阶段，设计师通常会使用绘制逻辑图的方法来表示逻辑结构。逻辑图中的每个符号代表一个逻辑门，信号线代表逻辑门之间的连接。随着设计的深入，逻辑图将逐步发展成电路图。

3.1.3 设计的迭代与验证

电路设计是一个迭代的过程，设计在初步完成之后，需要进行验证和测试。验证可以使用计算机仿真软件进行，如SPICE仿真。通过仿真软件，可以检查电路是否满足预定的功能和性能要求。如果发现设计中存在问题，需要回到设计阶段进行修改，并重新进行验证，如此循环，直到满足所有设计要求。

在整个迭代过程中，对电路进行优化是重要的一个环节。优化不仅指性能上的提升，还包括减少元件数量、降低功耗和提高可靠性等方面。优化过程需要结合实际应用和成本控制来权衡，找到最合适的方案。

代码块举例：

*SPICE netlist example for a simple RC circuit
R1 1 2 1k
C1 2 0 0.1u
V1 1 0 DC 5
.tran 0.1m 10m
.end

在这段SPICE仿真代码中，我们定义了一个包含电阻（R1）、电容（C1）和直流电源（V1）的简单RC电路。 tran 指令用于指定仿真的类型和持续时间。通过分析仿真结果，我们可以验证电路的时间响应特性是否符合设计要求。

3.2 电气原理图的绘制技巧

绘制电气原理图是电路设计中的一项关键任务，它要求精确和高效。电气原理图不仅提供了电路组件之间的连接关系，还是后续电路板设计和系统集成的基础。以下我们将讨论绘制电气原理图的技巧。

3.2.1 原理图的基本组成和绘制步骤

电气原理图由许多组件组成，包括符号、标签、引脚和连接线。绘制原理图的步骤通常包括：

确定原理图的层次结构 ：根据功能划分不同的模块，比如电源模块、信号处理模块等。
选择和放置符号 ：根据设计要求，选择合适的电子元件符号，并放置在图纸上。
建立连接 ：通过绘制引脚和连接线来表示元件之间的电气连接。
添加标识和注释 ：为每个元件添加标识，为重要的连接和功能模块添加注释。

3.2.2 原理图设计中的注意事项

在绘制原理图时，设计师需要注意以下事项：

清晰性 ：原理图需要清晰易读，避免混乱的连接。
完整性 ：确保所有元件都已经被包含，并且连接无遗漏。
规范性 ：遵守电气绘图标准，如IEEE标准。
一致性 ：符号和术语需要与实际元件一致。
细节：关键节点和特殊元件的标识要准确无误。

此外，原则图的设计应该与实际的电路板布局设计紧密结合。为了保持一致性，许多CAD软件允许设计师在原理图阶段就考虑布局约束。

3.2.3 实际案例分析

为了进一步说明原理图绘制的技巧，我们来看一个具体的案例。假设我们要设计一个简单的RC低通滤波器电路。以下是绘制过程中需要注意的关键点：

元件选择 ：根据电路要求，选择合适的电阻和电容。在原理图中，需要将元件的型号和参数清晰标注。
电路连接 ：正确表示电阻和电容之间的连接关系，确保电流和电压的流向符合电路理论。
标注引脚 ：如果电路将被用于PCB设计，需要正确标注元件的引脚编号。
注释和说明 ：提供电路工作原理和设计意图的详细说明。

以下是基于上述RC低通滤波器的原理图示例代码：

*SPICE netlist example for a simple RC low-pass filter circuit
R1 IN OUT 1k
C1 OUT GND 0.1u
.tran 0.1m 10m
.end

在这段SPICE代码中， IN 和 OUT 分别代表输入和输出节点。通过仿真我们可以检查滤波器的频率响应特性是否符合设计要求。

3.3 电气原理图与电路仿真

结合现代电子设计自动化（EDA）工具，设计师们不仅可以在原理图中进行电路设计，还可以通过电路仿真进一步验证设计。SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）是广泛使用的电路仿真工具之一。通过SPICE仿真，设计师可以在实际搭建电路之前对电路的性能进行预测和分析。这种仿真可以是瞬态分析、频率响应分析或者噪声分析等。

3.3.1 SPICE仿真的应用

SPICE仿真对电路设计师具有重要的作用：

预测试 ：在设计阶段提前发现可能存在的问题。
性能优化 ：通过仿真来优化电路参数，达到设计指标。
风险降低 ：减少实物测试阶段的风险和成本。

SPICE仿真的关键在于准确的模型和参数设置。设计师需要根据实际使用的元件选择准确的模型，设置正确的参数值。仿真的结果通常以波形的形式展示，设计师需要根据波形图来分析电路性能。

3.3.2 常见问题的预防和解决

在SPICE仿真过程中，可能会遇到多种问题，以下列举一些常见的问题和解决方法：

元件模型不准确 ：选用最接近实际元件特性的模型，或者自行创建模型。
参数设置错误 ：仔细校验仿真参数，与实际元件数据进行对比。
仿真速度慢 ：优化仿真设置，减少不必要的仿真细节。
仿真结果错误 ：检查原理图中是否存在连接错误，确保仿真模型与实际电路相符。

代码块举例：

*SPICE netlist example for a common-emitter amplifier circuit
Q1 OUT IN GND MOD1
R1 IN VCC 1k
R2 OUT GND 1k
VCC VCC 0 DC 15V
RC OUT VEE 5k
VEE 0 VEE DC -15V
.model MOD1 NPN (BF=100)
.tran 1u 1m
.end

在这段SPICE代码中，我们构建了一个简单的NPN型共射放大器电路，并使用 .tran 指令来执行瞬态分析。通过分析输出波形，设计师可以验证放大器的性能。

3.3.3 实际应用中的电路仿真示例

在实际设计过程中，电路仿真可以应用于各类电路设计中，包括模拟电路、数字电路和混合信号电路。以模拟电路的设计为例，设计师可能会设计一个运算放大器（Op-Amp）电路来实现特定的增益或滤波特性。为了验证这个设计，设计师可以构建一个包括Op-Amp的SPICE模型的电路，设定适当的电源电压和负载条件，然后进行仿真。仿真结果可以帮助设计师分析电路的频率响应，以及对不同输入信号的放大效果。

考虑到电气原理图和电路仿真在电路设计中的重要性，熟练掌握这些工具和技巧，对于现代电子工程师来说是一项必备的能力。随着技术的发展，我们期待未来电气原理图绘制和电路仿真工具将更加智能化、高效化，进一步提升设计流程的效率和产品质量。

4. 电气工程报告生成

4.2 利用AutoCAD生成报告

4.2.1 报告模板的创建与管理

在电气工程中，报告是向相关利益方展示项目结果的重要组成部分。为了提高报告撰写的一致性和效率，使用报告模板是至关重要的。通过创建和管理AutoCAD报告模板，可以减少重复工作，确保报告的专业性和准确性。下面是如何创建和管理AutoCAD报告模板的步骤：

确定报告内容与格式 ：在创建模板之前，首先需要明确报告的结构和内容。通常，报告包括项目概述、设计细节、图表和数据以及结论等部分。确定好内容后，结合公司或行业标准来确定报告的格式。
设置页面布局 ：在AutoCAD中，页面布局通常与图纸空间（Paper Space）相关联。设计适合报告页面的布局，包括边距、标题块、页脚、页眉以及页面尺寸。可以使用布局标签快速切换图纸空间和模型空间。
创建图形和数据插入点 ：报告中常常需要插入图形和相关数据。在AutoCAD中，创建参照点或位置占位符，这些位置可以用来在生成报告时插入必要的图形和数据。
设计可重复使用的图形元素 ：在报告中，可能需要重复使用某些标准图形和符号。可以在AutoCAD中设计可重用的图形和符号库，以便于在不同的报告中调用。
保存模板 ：完成上述步骤后，选择“文件”菜单中的“保存为”选项，选择“模板(*.dwt)”作为文件类型进行保存。
管理模板 ：随着项目的增加，可能会积累大量的模板。合理管理这些模板可以帮助节省时间，避免重复劳动。可以使用AutoCAD的管理工具来组织和分类模板，确保它们易于查找和使用。

4.2.2 图表和数据的自动导入方法

AutoCAD作为强大的绘图工具，除了用于创建图形外，还可以利用其丰富的数据处理功能来简化报告制作流程。通过自动导入数据和图表，可以将设计和分析结果直接整合到报告中。以下是一些自动导入图表和数据的方法：

利用数据链接功能 ：AutoCAD支持与其他软件（如Microsoft Excel）的数据链接功能。通过链接，可以将外部数据直接导入到AutoCAD中的表格对象里，当外部数据源更新时，链接的表格也会自动刷新。
使用外部数据库 ：对于更复杂的数据需求，可以使用外部数据库管理系统（如Microsoft Access）。AutoCAD允许通过ODBC（开放式数据库连接）或OLE DB接口连接到数据库，并提取所需数据。
编程自动化导入 ：对于高级用户，可以通过AutoCAD提供的AutoLISP、VBA或.NET编程接口，编写脚本或程序来自动化导入数据。这些脚本可以执行包括数据提取、处理和导入在内的复杂任务。
图表和图形的自动化创建 ：AutoCAD支持利用数据创建图表。例如，在电气原理图中，可以用数据来动态生成电路负载图表。自动化这些任务可以大幅提升报告生成效率。

4.2.3 自动化报告生成流程的实现

将上述提到的报告模板和数据导入技术结合在一起，可以实现电气工程报告的自动化生成。具体步骤如下：

准备数据 ：在报告开始之前，准备好所有需要的图表、图形以及数据源。
插入图表和图形 ：利用AutoCAD的数据链接功能或编程自动化工具，将准备好的数据和图表导入到报告模板中。
填充报告内容 ：根据报告的结构，将项目相关的信息手动或自动填充到报告模板中的相应位置。
调整与优化 ：在报告生成后，对最终版进行调整和优化，确保所有的图表和数据都与报告内容保持一致。
输出报告 ：完成所有步骤后，将报告输出为所需的格式（如PDF或打印到纸张）。AutoCAD提供了多种输出选项，可以根据需要选择适合的输出方式。

通过这样的自动化流程，可以确保电气工程报告的准确性和一致性，同时大幅提高报告生成的效率。自动化不仅减少了手动输入的错误风险，还使得工程师能够专注于更加专业的工作内容。

5. CAD2014与PLC接口设计

5.1 PLC接口设计的基本概念

5.1.1 PLC技术在电气设计中的作用

可编程逻辑控制器（PLC）是现代工业自动化的核心组件之一，它负责监控和控制各种类型的机械和生产过程。在电气设计中，PLC技术主要通过以下方式发挥作用：

实时控制： PLC能够实时地收集现场传感器的数据，并根据预设的程序控制执行器，实现对机械或生产流程的即时响应。
系统集成： PLC作为不同系统间通信的桥梁，实现了控制层与设备层的无缝对接，提高了整个电气系统的集成度和可靠性。
故障诊断与管理： PLC可实时监测系统的运行状态，对出现的异常或故障进行记录和分析，及时发出警报或采取措施。
灵活的编程与修改： PLC的编程通常采用梯形图、功能块图等直观的方式，可以方便地根据生产需求的变更进行程序的修改和优化。

5.1.2 PLC接口设计的关键要素

PLC接口设计必须考虑以下几个关键要素，以确保整个电气系统的稳定性和可靠性：

输入/输出(I/O)模块： PLC的I/O模块用于接收来自传感器或发送信号至执行器。设计时需确定所需的I/O数量，类型（数字或模拟）以及隔离需求。
通信协议： PLC与其它设备间的通信协议应保证数据传输的准确性和及时性。常用的协议包括Modbus、Profibus、Ethernet/IP等。
程序逻辑： 根据实际应用需求编写控制程序，需要确保逻辑清晰、易于维护，并且具备一定的灵活性以应对未来的升级和变更。
电源管理： PLC及其外围设备的电源设计需要稳定，并有适当的备份方案，以避免因断电导致的生产中断。

5.2 实现CAD与PLC的高效对接

5.2.1 接口设计的步骤与方法

在AutoCAD 2014环境中实现与PLC高效对接的步骤通常包括以下几点：

需求分析： 在设计开始之前，首先要明确PLC的输入输出要求，以及所需的通信协议。
绘图准备： 使用AutoCAD绘制电气原理图，明确PLC在系统中的位置及与其它元件的连接关系。
定义符号和标签： 根据PLC的I/O点定义电气符号，并为每个I/O点分配标签，确保与实际的硬件配置相匹配。
程序设计： 在AutoCAD中设计完成后，将电气原理图中的信息转译到PLC编程软件中，进行逻辑程序的设计和测试。
模拟验证： 在将程序下载到PLC之前，使用模拟工具验证PLC程序和电气原理图的一致性。
实际调试： 程序下载至PLC后，对实际系统进行调试，确保所有设备按预期工作。

5.2.2 常见问题的解决方案

在实际操作过程中，设计者可能会遇到一些常见问题，下面提供一些解决策略：

问题一：PLC与AutoCAD的符号不一致。 解决方法：建立一个符号对照表，以确保在绘图和编程过程中使用一致的符号。
问题二：通信配置错误。 解决方法：检查并对照PLC的手册，确保通信协议、端口号、波特率等参数与AutoCAD中的设置一致。
问题三：逻辑程序不匹配。 解决方法：确保在AutoCAD中设计的电路逻辑图能够正确反映在PLC的梯形图或功能块图中，进行逐一核对。
问题四：信号延迟或丢失。 解决方法：检查所有连接线路的完整性和电气特性，排除线路干扰、老化或损坏导致的问题。

接下来，让我们通过一个简化的示例来说明如何在AutoCAD中创建一个PLC的电气原理图，并实现与PLC的高效对接。

6. 提升设计效率的高级功能

电气设计领域不断进步，要求设计者掌握更多高级技巧以提升工作效率。第六章重点介绍了如何利用AutoCAD 2014的高级功能来增强电气设计流程，使设计过程更为流畅高效。本章内容着重于高级绘图工具的应用，以及如何优化设计流程的策略。

6.1 高级绘图工具的应用

6.1.1 自定义绘图命令和快捷键

随着设计项目的扩展，工程师经常需要执行重复性的绘图任务。通过自定义绘图命令和快捷键，可以显著加快这些重复性任务的执行速度。

代码示例： 使用AutoCAD的LISP编程语言创建一个自定义命令，该命令能够快速生成标准的电气符号。

(defun c:DrawCapacitor (/ center size)
  (setq center (getpoint "\nSpecify center point for capacitor: "))
  (setq size (getreal "\nSpecify capacitor size: "))
  (command "circle" center size)
  (command "circle" center (* size 0.6))
  (command "line" center (polar center (angle center (polar center (* 2 pi) size)) (/ size 2)) "")
  (princ)
)

该LISP程序定义了一个名为 DrawCapacitor 的新命令，它会提示用户输入电容器的中心点和大小，然后自动绘制出电容器符号。

6.1.2 参数化设计和动态块的使用

参数化设计允许设计者创建可以适应不同条件的模型。动态块在AutoCAD中提供了一个强大的功能，用于创建可调整大小或形状的块。

操作步骤： 如何在AutoCAD中创建动态块。

在块编辑器中选择要创建动态块的块。
为块添加动态行为，例如拉伸、对齐或旋转。
设置动态参数，如线性参数、对齐参数或点参数，以控制动态行为。
保存块，并将其插入到图纸中以测试其动态功能。

6.2 优化设计流程的策略

6.2.1 设计标准和模板的建立

设计标准和模板可以帮助设计团队保持一致性和精确性，减少重复工作，提高工作效率。在AutoCAD中，设计模板是通过一个带有所有必需设置和绘图的DWG文件实现的。

操作步骤：

创建一个新的DWG文件，并设置所有必需的单位、图层、线型等。
在模板中绘制通用符号和图块，以便重复使用。
保存文件为模板格式（.dwt）。
在后续设计中，通过选择“文件>新建>从模板”来创建新文件。

6.2.2 批量处理和自动化工具的应用

批量处理功能允许设计者同时处理多个文件，例如批量打印或批量替换内容。AutoCAD提供了批处理命令和脚本功能，可以自动化这些任务。

代码示例： 批量打印一组DWG文件的脚本。

@echo off
rem 批量打印AutoCAD DWG文件的批处理脚本
setlocal enabledelayedexpansion
cd /d "C:\MyDocuments\AutoCADProjects"
for %%f in (*.dwg) do (
   echo Processing %%f...
   (acaddoc.lsp %%f) || echo Error processing %%f
)
echo Done.
endlocal

这个批处理脚本遍历指定目录下的所有DWG文件，并使用一个名为 acaddoc.lsp 的AutoLISP脚本来处理每个文件。如果处理过程中出现错误，它会打印出错误信息。

通过这些策略，设计者能够更加高效地管理和执行复杂的电气设计任务，同时确保高质量的输出结果。在实际应用中，掌握这些高级功能将使得电气设计项目更加灵活、高效。