自動(dòng)化技術(shù)組件和模塊化機(jī)械設(shè)計(jì)的運(yùn)用

劉振禹

摘 要：隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展與進(jìn)步，應(yīng)用現(xiàn)代科技助推行業(yè)發(fā)展已經(jīng)成為社會(huì)發(fā)展革新的重要力量。機(jī)械制造行業(yè)中，自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用使得設(shè)計(jì)工作變得更加精細(xì)快捷。因此文章首先分析了組件及模塊化機(jī)械設(shè)計(jì)在自動(dòng)化技術(shù)中的重要意義，接著分別從橫向和縱向集成以及“積木”模式兩個(gè)方面探討了組件技術(shù)的自動(dòng)化技術(shù)，最后就自動(dòng)化技術(shù)組件和模塊化機(jī)械設(shè)計(jì)的運(yùn)用進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化技術(shù)；組件和模塊化；機(jī)械設(shè)計(jì)；運(yùn)用

一、組件及模塊化機(jī)械設(shè)計(jì)在自動(dòng)化技術(shù)中的意義

在自動(dòng)化技術(shù)中應(yīng)用組件及模塊化機(jī)械設(shè)計(jì)能夠極大的滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)于自動(dòng)化控制系統(tǒng)開(kāi)放性的需求。在實(shí)際工作當(dāng)中應(yīng)用自動(dòng)化控制系統(tǒng)可以在不同總線(xiàn)平臺(tái)上對(duì)數(shù)據(jù)加以處理和交換。因此，一些互通性不足的設(shè)備會(huì)被統(tǒng)一控制模式系統(tǒng)所取代，從而逐漸淡出市場(chǎng)。由此可見(jiàn)，在自動(dòng)化控制系統(tǒng)當(dāng)中，組件及模塊化機(jī)械設(shè)計(jì)的應(yīng)用可以使系統(tǒng)開(kāi)放性特征得到強(qiáng)化，使用戶(hù)更好的應(yīng)用自動(dòng)化控制系統(tǒng)，顯著提升工作效率。另外，自動(dòng)化控制系統(tǒng)也能夠借助組件及模塊化機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)其標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化發(fā)展。在組合運(yùn)行工藝流程中，需要協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)傳遞形式、物理接口等之間的不同，然而在不同系統(tǒng)之間，并沒(méi)有合適的模塊適應(yīng)轉(zhuǎn)換通信協(xié)議的需求，因而對(duì)于系統(tǒng)的工作量會(huì)增加。通過(guò)組件及模塊化機(jī)械設(shè)計(jì)的應(yīng)用可簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化系統(tǒng)模塊數(shù)據(jù)的交互，實(shí)現(xiàn)即插即用的系統(tǒng)，大大提升系統(tǒng)擁有效率。

二、組件技術(shù)的自動(dòng)化技術(shù)

（一）橫向和縱向集成

按照總線(xiàn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行組件技術(shù)，靈活配置組件與組件之間的通信關(guān)系。組件技術(shù)的自動(dòng)化能夠有效擴(kuò)展傳統(tǒng)控制自動(dòng)化設(shè)備的思路，從而使其實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)多設(shè)備及多進(jìn)程的相應(yīng)控制。這種控制模式是一種橫向集成，工作過(guò)程無(wú)需編程。而通過(guò)自動(dòng)化控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)所進(jìn)行的自動(dòng)化控制的路由，能夠控制自動(dòng)化現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)交互和總線(xiàn)，提升自動(dòng)化系統(tǒng)傳遞速度，并將采集產(chǎn)生的相應(yīng)信號(hào)傳輸至管理節(jié)點(diǎn)，亦可將管理層指令借助網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)阶詣?dòng)化現(xiàn)場(chǎng)。這種控制方式屬于垂直（縱向）集成，能夠建立管理信息的傳遞需求模式，實(shí)現(xiàn)管控一體化。

（二）系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)“積木”模式

“積木”模式是組件典型特點(diǎn)應(yīng)用思路的體現(xiàn)，也就是組件的組合性能能夠使軟件實(shí)現(xiàn)方便且重復(fù)使用的功能，這種“積木”思路廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化控制系統(tǒng)中。根據(jù)計(jì)算機(jī)信息通信和數(shù)據(jù)交互特征，組件技術(shù)被看做是自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)施的標(biāo)準(zhǔn)，因此其應(yīng)用軟件對(duì)于自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展起到了基礎(chǔ)保障作用。為確保供應(yīng)商能夠在不同組件數(shù)據(jù)間自由轉(zhuǎn)換，應(yīng)當(dāng)按照實(shí)際情況來(lái)制定合理的信息通信開(kāi)放的協(xié)議，以保證在組件技術(shù)控制基礎(chǔ)上，系統(tǒng)能夠合理進(jìn)行模塊運(yùn)用，使得模塊與電源即連即用。

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

（一）在設(shè)計(jì)文件方面的運(yùn)用

在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)，通常需要運(yùn)用大量的數(shù)據(jù)信息和設(shè)計(jì)文件，因此開(kāi)始進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)前，相關(guān)數(shù)據(jù)和文件資料務(wù)必提前準(zhǔn)備好，且需合理化進(jìn)行配置，才能夠?yàn)楹罄m(xù)的機(jī)械設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)支撐。然目前很多設(shè)計(jì)者過(guò)渡關(guān)注產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)存在的問(wèn)題，而忽視了組件和模塊設(shè)計(jì)時(shí)的相互協(xié)調(diào)問(wèn)題，使得組件設(shè)計(jì)十分有限，模塊也無(wú)法發(fā)揮出既定的作用。在實(shí)踐中，首先應(yīng)對(duì)模塊進(jìn)行科學(xué)的劃分，確保每一個(gè)模塊均有對(duì)應(yīng)的接口，且將模塊和接口構(gòu)建成為一個(gè)整體，設(shè)計(jì)人員僅需運(yùn)用組件，就能實(shí)現(xiàn)對(duì)每一個(gè)模塊的整理和匯總。此外，在具體實(shí)踐中，要想提升組件和模塊化設(shè)計(jì)的運(yùn)用效果，還需要對(duì)設(shè)計(jì)模塊進(jìn)行不斷的創(chuàng)新和改進(jìn)，諸如對(duì)設(shè)計(jì)文件的模塊化進(jìn)行創(chuàng)新，確保設(shè)計(jì)和實(shí)踐相吻合，不斷提升設(shè)計(jì)組件的整合力度，以便于隨時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)文件進(jìn)行提取運(yùn)用。

（二）模塊化的步驟

第一，設(shè)計(jì)人員需要依據(jù)高層模塊來(lái)對(duì)低層模塊的依賴(lài)性進(jìn)行充分的了解，同時(shí)結(jié)合抽象層來(lái)了解具體層的依賴(lài)情況。明確整個(gè)設(shè)計(jì)的思路和意圖后進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)。在具體設(shè)計(jì)的時(shí)候，還應(yīng)該結(jié)合設(shè)計(jì)思路合理劃分模塊，綜合運(yùn)用各種組件，促使模塊和接口形成一個(gè)完整的整體，達(dá)到一個(gè)整體組合。第二，將模塊劃分完畢后，應(yīng)嚴(yán)格依據(jù)劃分類(lèi)型進(jìn)行設(shè)計(jì)工作，同時(shí)結(jié)合劃分模塊的實(shí)際狀況，對(duì)設(shè)計(jì)工作予以適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。在具體調(diào)整的時(shí)候，需要對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的使用周期、使用強(qiáng)度、使用環(huán)境以及相關(guān)注意事項(xiàng)等了解清楚，以便于產(chǎn)品的生產(chǎn)能夠滿(mǎn)足實(shí)踐應(yīng)用。此外，還應(yīng)該充分利用自動(dòng)化技術(shù)，將組件生產(chǎn)和自動(dòng)化結(jié)合到一起，使得設(shè)計(jì)成果能夠很好的應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)。第三，還應(yīng)該將模塊的二元性屬性進(jìn)行確保。二元性乃是指的是在模塊中，輸入輸出接口、連接接口的標(biāo)準(zhǔn)化，同時(shí)還應(yīng)該具備獨(dú)立的功能和相應(yīng)的組合能力。因此，在進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于模塊零件自身的功能要求日益提高，同時(shí)對(duì)于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的歸屬性能要求也不斷提高。只有模塊零件的功能以及結(jié)構(gòu)的歸屬性能夠有所保障，才可能真正做到模塊的優(yōu)化設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)模式在自動(dòng)化控制中的運(yùn)用，大大簡(jiǎn)化了模塊自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，且需要開(kāi)放式和集成式設(shè)計(jì)思路的相互融合，在機(jī)械設(shè)計(jì)中得到廣泛應(yīng)用，且日漸成為了機(jī)械設(shè)計(jì)和機(jī)械產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的主流方向。

綜上所述，科技技術(shù)的日新月異，工業(yè)生產(chǎn)的快速發(fā)展，都為機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域帶來(lái)了全新的發(fā)展機(jī)遇。在機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域中，合理運(yùn)用自動(dòng)化技術(shù)組件和模塊化設(shè)計(jì)，能夠有效簡(jiǎn)化自動(dòng)化系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)過(guò)程，為機(jī)械設(shè)計(jì)和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)提供了新的思路和方向。同時(shí)，基于組件自動(dòng)化技術(shù)的基礎(chǔ)上，可以實(shí)現(xiàn)組件向模塊化的有效轉(zhuǎn)變，并合理運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)中的“積木”模式，真正做到模塊化設(shè)計(jì)。

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