自動化技術(shù)組件和模塊化機械設(shè)計的運用

王冬杰

（松下.萬寶（廣州）壓縮機有限公司，廣東 廣州 511495）

引言

行業(yè)的發(fā)展離不開現(xiàn)代高科技的支持，隨現(xiàn)代科技發(fā)展，自動化技術(shù)隨之不斷進步，拓寬了組件設(shè)計與模塊化機械設(shè)計的應(yīng)用空間。目前，諸多行業(yè)已不再是僅滿足于自動化控制，而是著眼于設(shè)備集成下的控制系統(tǒng)，提高工作效率，這也就推動了組件設(shè)計與模塊化機械設(shè)計進入探究階段。本文將闡述如下，以供社會行業(yè)的發(fā)展參考與交流。

一、組件及模塊化機械設(shè)計在自動化技術(shù)中的意義

在自動化技術(shù)中應(yīng)用組件及模塊化機械設(shè)計能夠極大的滿足用戶對于自動化控制系統(tǒng)開放性的需求。在實際工作當中應(yīng)用自動化控制系統(tǒng)可以在不同總線平臺上對數(shù)據(jù)加以處理和交換。因此，一些互通性不足的設(shè)備會被統(tǒng)一控制模式系統(tǒng)所取代，從而逐漸淡出市場。由此可見，在自動化控制系統(tǒng)當中，組件及模塊化機械設(shè)計的應(yīng)用可以使系統(tǒng)開放性特征得到強化，使用戶更好的應(yīng)用自動化控制系統(tǒng)，顯著提升工作效率。另外，自動化控制系統(tǒng)也能夠借助組件及模塊化機械設(shè)計實現(xiàn)其標準化和模塊化發(fā)展。在組合運行工藝流程中，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，并沒有合適的模塊適應(yīng)轉(zhuǎn)換通信協(xié)議的需求，因而對于系統(tǒng)的工作量會增加。通過組件及模塊化機械設(shè)計的應(yīng)用可簡單實現(xiàn)自動化系統(tǒng)模塊數(shù)據(jù)的交互，實現(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)下的自動化技術(shù)

（一）著眼于橫、縱向間的集成

在組件技術(shù)的應(yīng)用實踐中，應(yīng)該充分利用標準化的總線技術(shù)，且組件技術(shù)間可借助總線技術(shù)達到便捷配置通信的目的。針對現(xiàn)有的設(shè)備控制可借助組件技術(shù)的自動化得以實現(xiàn)控制，且加以延伸，因此，生產(chǎn)中可使用多設(shè)備及多元化的控制模式，這屬于橫向集成，無需經(jīng)編程便可投入集成運作中。采用自動化控制系統(tǒng)，各組件中，路由被視為自動化控制中的核心交互節(jié)點，負責完成自動化現(xiàn)場內(nèi)控制總線及工業(yè)生產(chǎn)以太網(wǎng)為主的數(shù)據(jù)交互，意在盡可能提高自動化系統(tǒng)的傳輸速度，也可將采集、產(chǎn)生的信號經(jīng)傳輸后到達與之相對應(yīng)的管理節(jié)點處，且源于管理層的相關(guān)指令均可經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸至自動化運作現(xiàn)場。

（二）分析“積木”模式

“積木”模式，通俗來講就是指滿足用戶長期使用已重復運作的應(yīng)用軟件，其中的可組合性能是該軟件最為突出的特征。從目前的市場應(yīng)用情況在看，“積木”模式在自動化控制系統(tǒng)中得到了非常充分地應(yīng)用。在整個系統(tǒng)中，主要是通過計算機作為數(shù)據(jù)以及信息交換的載體，那么在這種情況下，組件技術(shù)可以做為自動化系統(tǒng)中最基本的標準，這也是最主要的一種標準。為了實現(xiàn)不同供應(yīng)商之間的自由交換，可以通過自動化控制系統(tǒng)進行控制，在對相應(yīng)的模塊進行一定的分類，使用比較快捷。在“積木”模式初步建立以后，需要對其自動化組件進行相應(yīng)的豐富。同時還要將各種信息技術(shù)應(yīng)用其中，隨著社會的發(fā)展，經(jīng)濟的進步，現(xiàn)在的設(shè)計人員已經(jīng)可以將力學、計算機技術(shù)、分析技術(shù)和電子學融入在設(shè)計當中，快速提高了機械工程設(shè)計的專業(yè)性，使設(shè)計變得更有科學依據(jù)。現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)和傳統(tǒng)設(shè)計技術(shù)有很大的差別，現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)只要收集到相關(guān)的資料，就可以快速的進行運算，而且準確率比較高，并且會快速選擇出最優(yōu)的設(shè)計方案進行使用，但是在現(xiàn)代技術(shù)使用之前，就應(yīng)該將CAD技術(shù)、人工智能技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)融入在現(xiàn)代技術(shù)中。

（三）系統(tǒng)集成的實現(xiàn)

組件技術(shù)的運用，需要進行標準化總線技術(shù)的借助，以便進行組件間的靈活配置通信關(guān)系的實現(xiàn)。而建立在組件技術(shù)的基礎(chǔ)之上，設(shè)備控制的自動化思路則可以得到擴展，從而進行基于生產(chǎn)過程的多設(shè)備、多進程控制模式的實現(xiàn)。而作為一種橫向集成，該種集成工作的實現(xiàn)不需要依靠編程來實現(xiàn)。而縱向集成的實現(xiàn)，則需要進行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的利用，以便進行高速網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的構(gòu)建。

三、自動化技術(shù)組件和模塊化機械設(shè)計的運用

（一）設(shè)計文件的模塊化

在機械設(shè)計中，所應(yīng)用的文件與數(shù)據(jù)較多。設(shè)計人員將許多精力放到了產(chǎn)品本身的開發(fā)上，對設(shè)計中設(shè)計組件與模塊的結(jié)合意識不夠，這就導致組件與模塊的概念在機械設(shè)計的應(yīng)用上受到了阻礙。為了將組件自動化與模塊化設(shè)計結(jié)合，應(yīng)當將設(shè)計分割為多個模塊，并通過“接口”完成組合，這樣就可以利用組件自動將其組合起來，最終形成一個完整的產(chǎn)品。在實踐過程中，應(yīng)注意對設(shè)計文件進行模塊化改造，因為設(shè)計過程形成的諸多文件都是經(jīng)驗的積累。

（二）模塊化的步驟

1）設(shè)計者應(yīng)該根據(jù)高層模塊詳細地了解地層模塊的依賴性，并通過抽象層進一步了解具體層的依賴，在相關(guān)思路和意圖得以明確的條件之上，對模塊化展開設(shè)計。但是在設(shè)計的時候，還應(yīng)該根據(jù)設(shè)計的思路劃分模塊，科學合理地運用相關(guān)的組件，使模塊和接口融合成一個整體，然后整合所有的連接，構(gòu)成一個整體組合；2）有效地劃分模塊之后，需要按照劃分的形式嚴格地進行設(shè)計，并根據(jù)劃分模塊的條件，合理地調(diào)整設(shè)計工作，在調(diào)整的時候要綜合考慮產(chǎn)品的使用周期以及使用中需要注意的事項，使產(chǎn)品的生產(chǎn)和應(yīng)用能結(jié)合成一體，保障其實現(xiàn)合理的結(jié)合。另外，在自動化技術(shù)中運用組件應(yīng)該把組件生產(chǎn)自動化有效地結(jié)合起來，使設(shè)計成果能在自動化技術(shù)中被很好地運用。

結(jié)語

綜上所述，現(xiàn)今科技技術(shù)的發(fā)展日新月異，德國制造4.0及中國制造2025都要求現(xiàn)今的技術(shù)要能夠高效化快速化實現(xiàn)，客觀為機械設(shè)計進入簡單化共用化領(lǐng)域帶來了全新的發(fā)展機遇。在機械設(shè)計領(lǐng)域中，合理運用自動化技術(shù)組件和模塊化設(shè)計，能夠有效簡化自動化系統(tǒng)模塊設(shè)計過程，為機械設(shè)計和產(chǎn)品開發(fā)提供了新的思路和方向。同時，基于組件自動化技術(shù)的基礎(chǔ)上，可以實現(xiàn)組件向模塊化的有效轉(zhuǎn)變，并合理運用機械設(shè)計中的“積木”模式，真正做到模塊化設(shè)計。