組件及模塊化機(jī)械設(shè)計(jì)在自動(dòng)化技術(shù)中的應(yīng)用與分析

劉素娟

410221198611275624

組件及模塊化機(jī)械設(shè)計(jì)在自動(dòng)化技術(shù)中的應(yīng)用與分析

劉素娟

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隨現(xiàn)代科技發(fā)展迅猛，組件設(shè)計(jì)與模塊化機(jī)械設(shè)計(jì)在自動(dòng)化技術(shù)中的應(yīng)用得到拓寬，促進(jìn)行業(yè)發(fā)展，提高經(jīng)濟(jì)效益.文章旨在分析機(jī)械設(shè)計(jì)對(duì)模塊化與開放性的需求，闡述了組件技術(shù)下的自動(dòng)化技術(shù)，并加以探索設(shè)計(jì)需求下機(jī)械設(shè)計(jì)模塊化的發(fā)展。

自動(dòng)化技術(shù)；組件；模塊機(jī)械設(shè)計(jì)

一、機(jī)械自動(dòng)化的現(xiàn)狀

1、制造工藝方面

我國的機(jī)械制造企業(yè)與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比，即使在很多方面已經(jīng)比較先進(jìn)，如在制造工藝方面已經(jīng)不斷地應(yīng)用很多先進(jìn)的制造技術(shù)，但還是有一定差距。尤其是很多工業(yè)發(fā)達(dá)國家，他們的機(jī)械制造企業(yè)對(duì)于復(fù)合加工技術(shù)、激光加工技術(shù)、精細(xì)加工技術(shù)以及納米和微米技術(shù)等最新加工方法，都會(huì)進(jìn)行不斷的更新和使用，這在很多方面就已經(jīng)比我國先進(jìn)很多，我國機(jī)械制造技術(shù)還有很多需要提高的方面，特別是掌握和開發(fā)制造工藝過程，提高機(jī)械制造技術(shù)的普及率。

2、自動(dòng)化方面

計(jì)算機(jī)的集成化發(fā)展水平已經(jīng)越來越高，在工業(yè)發(fā)達(dá)國家，關(guān)于計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)、柔性制造系統(tǒng)、數(shù)控機(jī)床和加工中心等先進(jìn)技術(shù)，已經(jīng)越來越多的被應(yīng)用于機(jī)械制造企業(yè)，實(shí)現(xiàn)了柔性化、集成化和智能化，在一定程度上促進(jìn)了機(jī)械制造自動(dòng)化的發(fā)展。

二、自動(dòng)化技術(shù)中運(yùn)用組件及模塊化機(jī)械設(shè)計(jì)的意義

在自動(dòng)化技術(shù)中進(jìn)行組件及模塊化機(jī)械設(shè)計(jì)的運(yùn)用，主要有兩方面的意義。一方面，進(jìn)行組件及模塊化機(jī)械設(shè)計(jì)的運(yùn)用，可以滿足用戶對(duì)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的開放性需求。在利用自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行工作的過程中，不同的總線平臺(tái)需要進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換和處理。而在這種情況下，互通性較差的設(shè)備將被淘汰，而具有統(tǒng)一控制模式的系統(tǒng)將被用戶受接受。所以，進(jìn)行組件及模塊化機(jī)械設(shè)計(jì)的運(yùn)用，可以使自動(dòng)化控制系統(tǒng)具備一定的開放性，以便用戶更好的進(jìn)行自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用，并進(jìn)行工程成本效率的提高。另一方面，進(jìn)行組件及模塊化機(jī)械設(shè)計(jì)的運(yùn)用，可以滿足自動(dòng)化控制系統(tǒng)向模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展的需求。在進(jìn)行工藝流程的組合運(yùn)行時(shí)，需要對(duì)物理接口與數(shù)據(jù)傳遞形式間的差異進(jìn)行協(xié)調(diào)。但是，由于目前尚沒有模塊和期間能夠?qū)崿F(xiàn)不同系統(tǒng)間的通信協(xié)議轉(zhuǎn)換，所以導(dǎo)致了系統(tǒng)的工作量的增加。而利用組件及模塊機(jī)械設(shè)計(jì)的運(yùn)用，則可以進(jìn)行自動(dòng)化系統(tǒng)的模塊化數(shù)據(jù)的簡單交互，以便實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)即插即用，從而提高體系的使用效率。

1、系統(tǒng)集成的實(shí)現(xiàn)

組件技術(shù)的運(yùn)用，需要進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化總線技術(shù)的借助，以便進(jìn)行組件間的靈活配置通信關(guān)系的實(shí)現(xiàn)。而建立在組件技術(shù)的基礎(chǔ)之上，設(shè)備控制的自動(dòng)化思路則可以得到擴(kuò)展，從而進(jìn)行基于生產(chǎn)過程的多設(shè)備、多進(jìn)程控制模式的實(shí)現(xiàn)。而作為一種橫向集成，該種集成工作的實(shí)現(xiàn)不需要依靠編程來實(shí)現(xiàn)。而縱向集成的實(shí)現(xiàn)，則需要進(jìn)行TIA 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的利用，以便進(jìn)行高速網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的構(gòu)建。在進(jìn)行該網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建時(shí)，可以路由為系統(tǒng)交互節(jié)點(diǎn)，以便進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)控制總線與工藝以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的交互，從而使系統(tǒng)的速度得到最大限度的提升。

2、“積木”模式的實(shí)現(xiàn)

作為組件技術(shù)的突出特性，可組合性可以滿足用戶長期進(jìn)行重復(fù)運(yùn)作的應(yīng)用軟件應(yīng)用的需求。而該種模式被稱之為“積木”模式，被廣泛應(yīng)用在自動(dòng)化控制系統(tǒng)中。為了使不同組件供應(yīng)商可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的自由交換，需要進(jìn)行相關(guān)的具備一定開放性的信息通信協(xié)議的制定。而在組件技術(shù)的自動(dòng)化控制下，則可以進(jìn)行模塊化應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)。而該種模塊的使用較為簡便，只需要與電源相連接。

三、組件及模塊化機(jī)械設(shè)計(jì)在自動(dòng)化技術(shù)中的實(shí)際運(yùn)用

在自動(dòng)化技術(shù)不斷發(fā)展的情況下，人們已經(jīng)無法滿足于實(shí)現(xiàn)行業(yè)的自動(dòng)化控制。而組件及模塊化機(jī)械設(shè)計(jì)在自動(dòng)化技術(shù)中的應(yīng)用，為行業(yè)進(jìn)行集成自動(dòng)化控制提供了可能。因此，基于這種認(rèn)識(shí)，本文對(duì)在自動(dòng)化技術(shù)中運(yùn)用組件及模塊化設(shè)計(jì)的意義進(jìn)行了分析。而在此基礎(chǔ)之上，則對(duì)利用組件技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)集成和"積木"模式實(shí)現(xiàn)的問題的進(jìn)行了探討，并對(duì)組件及模塊化機(jī)械設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)文件方面的運(yùn)用問題進(jìn)行了分析，以便促進(jìn)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展。

1、設(shè)計(jì)文件方面的運(yùn)用

一般的情況下，機(jī)械設(shè)計(jì)需要進(jìn)行數(shù)量龐大的數(shù)據(jù)與文件的納入。所以，設(shè)計(jì)人員只有做好文件和數(shù)據(jù)的協(xié)調(diào)工作，才能較好的完成機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)工作。但就目前來看，多數(shù)設(shè)計(jì)人員一味關(guān)注產(chǎn)品的開發(fā)問題，卻忽視了將組件設(shè)計(jì)與模塊相結(jié)合的問題，于是導(dǎo)致了組件設(shè)計(jì)與模塊的應(yīng)用遭受了限制。而為了進(jìn)行組件設(shè)計(jì)中的自動(dòng)化與模塊化的結(jié)合，則可以將設(shè)計(jì)劃分成多個(gè)模塊，并且為其進(jìn)行相應(yīng)接口的設(shè)置。而這樣一來，這些接口與模塊就形成了組合，以便設(shè)計(jì)人員采用組件形式進(jìn)行組合的整合。此外，在實(shí)踐工作中，為了進(jìn)行模塊化應(yīng)用水平的提高，在堅(jiān)持傳統(tǒng)理念開展作用的基礎(chǔ)之上，設(shè)計(jì)人員還應(yīng)該做好模塊化的改造工作，從而使設(shè)計(jì)內(nèi)容與實(shí)踐內(nèi)容良好的結(jié)合起來。而設(shè)計(jì)文件是設(shè)計(jì)人員經(jīng)驗(yàn)的累積，所以設(shè)計(jì)人員需要對(duì)設(shè)計(jì)文件進(jìn)行模塊化的改造，以便為后續(xù)設(shè)計(jì)打下良好的基礎(chǔ)。而設(shè)計(jì)文化的模塊化設(shè)計(jì)，就是將設(shè)計(jì)組件結(jié)合起來，從而在需要時(shí)進(jìn)行提取。

2、模塊化的步驟

在自動(dòng)化技術(shù)中進(jìn)行模塊化機(jī)械設(shè)計(jì)的運(yùn)用時(shí)，要按照一定的步驟來進(jìn)行。首先，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該遵循高層模塊依賴于低層模塊和抽象層次依賴于具體層次的思路和方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)的過程中，設(shè)計(jì)人員需要按照這一設(shè)計(jì)思路進(jìn)行產(chǎn)品模塊的劃分。而在運(yùn)用組件技術(shù)的基礎(chǔ)之上，則可以使多個(gè)模塊都具有連接接口，從而使不同模塊可以進(jìn)行組合的完成。其次，在完成模塊的劃分后，則可以根據(jù)劃分情況進(jìn)行工作與設(shè)計(jì)重點(diǎn)的調(diào)整。一方面，需要考慮產(chǎn)品生命周期的各個(gè)環(huán)節(jié)的工作，使其生產(chǎn)流程與使用流程得到結(jié)合。另一方面，要進(jìn)行組件自動(dòng)化技術(shù)的運(yùn)用，以便將組件自動(dòng)化與生產(chǎn)相結(jié)合，從而將設(shè)計(jì)成果在生產(chǎn)中應(yīng)用。此外，應(yīng)該保證模塊具有二元性。而所謂的二元性，就是保證模塊具有標(biāo)準(zhǔn)的連接接口和輸出輸入接口，并且具有相對(duì)獨(dú)立的功能的同時(shí)，也具有相應(yīng)的組合能力。總之，在進(jìn)行模塊化的設(shè)計(jì)時(shí)，首先要使模塊對(duì)應(yīng)的零件的功能性得到保證，然后還要進(jìn)行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)歸屬性的保證。

四、結(jié)束語

綜上所述，自動(dòng)化技術(shù)中包含了多種學(xué)科專業(yè)，其是一個(gè)學(xué)科專業(yè)融合的綜合體技術(shù)，自動(dòng)化技術(shù)中，主要包含的技術(shù)類型就是計(jì)算機(jī)技術(shù)以及信息化技術(shù)。在計(jì)算機(jī)以及網(wǎng)絡(luò)逐漸普及的情況下，自動(dòng)化技術(shù)也得到了進(jìn)一步的發(fā)展，這一技術(shù)融合了機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)，從而使得傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)有了較大的發(fā)展。

［1］賈念平.組件及模塊化機(jī)械設(shè)計(jì)在自動(dòng)化技術(shù)中的實(shí)際運(yùn)用研究［J］. 科技展望. 2015（16）