带式输送机是电力、冶金、煤炭、建材和交通运输等行业广泛采用的一种连续运输机械。随着我国国民经济的飞速发展，各行业对带式输送机的需求日益增加，施工安装的技术要求也越来越高，但目前的设计手段和方法已无法满足这种要求，既耗费大量的人力和时间，又频频出现设计中的碰、漏、错等质量问题。针对这一情况，鞍山焦化耐火材料设计研究院于1989年开始组织开发带式输送机施工图CAD系统。系统采用参数式设计方法可实现多种带式输送机施工图的自动设计及工程图纸的输出。经过近10年的开发、应用、完善、扩充再应用，该系统已成为设计人员的有力工具。目前，它已在火力发电厂的输煤系统、除渣系统和焦化厂的输煤系统、运焦系统的工程设计实践中得到广泛应用，创造了很好的经济效益。
本文旨在介绍这一CAD应用系统的设计原理和实现方法。
1 系统设计
带式输送机施工图CAD系统是按软件工程理论组织开发的，在软件生存周期的各个阶段均严格按照国家软件开发规范开展工作，同时重点着眼于以下几方面的设计与实现。
1．1总体结构
带式输送机种类繁多，形式多变，以传动形式划分主要有头部传动和头尾传动两种;以几何布置形式划分有水平、倾斜、凹弧、凸弧和凹凸相间5种;以拉紧形式划分又有螺旋拉紧、车式拉紧和垂直拉紧3种。鉴于这种情况，系统采用模块化结构设计方法，按带式输送机的类型划分模块，各模块相对独立，便于系统的维护、扩充。同时引入专家系统思想，建立相应的知识库和独立的推理机，对数据处理中的各类错误进行自动检测，并实现了带式输送机施工图设计的选型智能化。总体结构见图1。
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1．2人机界面
带式输送机施工图CAD系统借鉴了Windows的界面形式。采用窗口、下拉式菜单、功能按钮及全屏幕编辑的设计方式，为使用人员提供了友好的操作界面。另外，还采用立体画面、动画设计等技巧使界面生动、活泼。
1．3加快运行速度
在加快运行速度方面，主要采取了以下几项措施：
(1)压缩数据库
在建立数据库时，首先对带式输送机的有关设计手册、产品样本等进行规范化处理，筛选出与计算选型和绘图有关的部分，然后对其中的一些内容和数据进行形式简化和合并，能用程序算出或得到的就不在数据库中体现，以期减少运行时检索数据的次数。
(2)一次定位、直接存取
在带式输送机施工图的设计中，不可避免地会涉及到查找设计手册中的表格问题。系统共有100多种表格，这些是设备选择的依据。为了提高运行速度，采用记录数组来描述这些表格，即将表格的处理化为对数组元素的处理，查询时根据数组元素访问公式[3]，实现一次定位，直接读取。数组元素A(i1,i2，…，in)的地址定位公式如下：
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uk表示A数组第k维的维长；
L0表示A数组中第1个元素的地址位置；
L表示每个元素的长度；
LOC[A(i1,i2,…，in)]表示n维数组A中任意一个元素的地址位置。
(3)批处理
将设计计算、设备选型和形成安装图、设备订货表、图纸目录的全过程设计成批处理方式，输入控制信息后，不再用人工干预。
1．4引入专家系统思想
系统引入了专家系统的设计思想和实现技术，建有小型知识库和独立的推理机。可根据原始数据文件名，自动选择不同型式的带式输送机施工图设计模块，并能对数据文件中的各类错误进行自动检测，具有很强的容错性和自修正能力。
对知识库的处理，采用了积木式的组建方法，整个知识库由若干个规则库组成。知识获取模块不受推理机控制。规则库中的知识由领域专家通过知识编辑器来建立、修改和增删。知识库结构如图2所示。
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系统的知识表达采用产生式规则表示法，推理控制策略采用正向推理。由于系统的知识均系确定性知识，故采用精确正向推理(数据驱动控制策略)。在此推理策略指导下，系统把用户的要求转化为能与知识库规则中的前提条件相匹配的形式。在推理过程中，由推理机去激活和访问适当的规则，若匹配成功，则将结论作为新的事实加到数据库中，并转向新的匹配过程，用更新后的数据库中的所有事实再与知识库中的前提条件进行匹配，如此反复，直到推出符合用户要求的带式输送机型式，即完成了整个问题的推理。最后，根据最终结论调用相应施工图设计子系统完成带式输送机施工图的自动设计(包括总图设计、设备定货表、图纸目录、设计说明书的输出等)。带式输送机自动选型的推理网络如图3所示。
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1．5图面处理
系统的最终产品是施工图纸。为了获得一幅表示准确、布置合理、整体美观的施工图纸，对图面的处理，采用了模式调用的方法。即根据带式输送机的种类，形式的变化，在计算机中预置了80多类模式图纸(模式图纸可以随时增删)，系统运行时，根据模式控制信息进行相应的模式图纸匹配，从而产生理想的施工设计图纸。
2 程序实现
2．1运行环境
根据我国设计院的普遍装机水平，系统的开发平台被确定在微机486以上，8MB RAM、100MB硬盘、VGA显示卡，AutoCAD10．0以上的环境下。图纸输出设备可以是任何AutoCAD软件支持的绘图机或打印机。
2．2语言的采用
全部程序都是用FORTRAN和C语言编制的，考虑到程序的可移植性，最大程度地避免了使用与机型有关的语句。
2．3程序结构
凡是CAD应用软件，其开发和使用都是依赖一套CAD支撑软件的，如AutoCAD、DDM、Microstation等。这就不可避免地会涉及到该软件与CAD支撑软件的界面问题。那么这个界面越小，说明依赖的程度越小，程序的移植性也就越好。带式输送机施工图CAD系统依赖于AutoCAD的DXF文件。为了提高系统的可移植性，在程序设计时最大程度地限制了这个界面。
系统将处理DXF文件的这部分程序与主体软件分开，设计了3个基本图素子程序LINE(细实线)、ARC(圆弧)和TEXT(汉字和符号)，把这3个子程序作为与DXF文件的界面，而其它程序都与DXF无联系。各种复杂的图形都可以通过算法加上调用这3个基本图素子程序来实现。因此只要修改这3个基本图素子程序，该系统便可在不同机型、不同图形处理软件上运行。我们已在VAX11／8200计算机系统上成功地做了移植尝试，全部移植工作仅用了一周的时间。
另外，系统采用规范化设计策略构造各类型模块的内部结构，每个模块对应一套程序，这些程序相对独立，结构相似，因此，有利于系统的开发、维护和功能扩充。程序结构见图4。
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3 应用及效益
带式输送机施工图CAD系统自1990年投入使用以来，先后在鞍山焦化耐火材料设计研究院的煤焦、耐火、燃气、热力4个专业的工程设计中得到应用。系统刚投入应用时，只局限于DT75型带式输送机，人机界面也不够美观。1994年本文作者对系统进行了较大的改进和扩充，设计了灵活的数据库，将国内常用的带式输送机系列样本收到数据库中，扩大了系统的应用范围；引入了专家系统思想，提高了系统的智能化程度；另外采用了图形化人机界面，使操作变得更加直观，受到了广大设计人员的欢迎。
改版后的系统在鞍钢热电厂、天津第三煤气厂热电站等发电、输煤、除渣系统及宝钢焦化厂、武钢焦化厂等炼焦、输煤、运焦系统共80多项工程设计中得到应用，实践证明可提高工效15倍左右。仅以辽宁电力勘察设计院和鞍山焦化耐火材料设计研究院为例，使用该系统设计带式输送机施工图，每月可出图几百张，大大提高了工程设计的自动化程度，节省了大量的人力和时间，取得了可观的经济效益，深受设计人员的欢迎。
