組件及模塊化機械設計在自動化技術中的實際運用

孫怡恒

摘 要：本文通過對組件和模塊化機械設計在自動化技術中的意義研究，討論了組件技術和系統集成問題，并進一步分析了設計文件方面的實際運用，為后期的運用提供基礎資料。

關鍵詞：組件；模塊化；機械設計；自動化技術；運用

自動化技術作為當今生產力中最為重要的技術之一，它囊括了很多不同的專業技術知識，在各行各業發揮著至關重要的作用。尤其在機械設計制造業當中作用顯著，它可以實現宏觀調控，優化資源配置，減少人工誤差，降低成本，提高經濟效益，是整個機械設計制造過程中最牢固的基石。而這其中組件和模塊化機械設計又是重中之重，它是指通過自動化控制系統完成對數據交換、處理，以滿足系統自動化控制需求。這一實際運用雖然會對傳統生產產生影響，但是也提高了整個系統的開放性。另外，這種機械設計可以使得自動化控制系統更加標準，進入良性發展循環。這就提高了系統利用率，對自動化技術本身的發展也相當重要。

一、組件和模塊化機械設計的意義

組件和模塊化機械設計在自動化技術應用中意義十分重大。通過這種應用可以滿足客戶對于自動化控制系統開放性的訴求。在實際應用過程當中，借助該系統可以使得數據在不同平臺處理、交換。在此基礎之上，由于統一控制的系統受客戶青睞，因此我們將淘汰部分不能相互通用的設備，降低成本，提高工作效率。[1]現代工藝相當繁復，單一的模塊已經滿足不了目前的需求，這就需要通過組件和模塊化機械設計實現自動化系統模塊間的數據交換、處理，提高了系統的應用率。

二、技術分析

（一）組件技術

所謂積木模式就是指借助組件技術可組合性這一基本特征，可以實現客戶需要長時間反復動作的應用要求。組件技術的另一個特點就是運用靈活，提高了通信的靈活度和組件配置的自由度。能夠實現整個系統的自動化控制以及動化思路引導。在自動化控制系統當中，組件技術的兩種特征都發揮著巨大的作用，運用面廣，實現了不同的組件之間的數據自由交換，制定了信息通信協議，并保證開放性良好。[2]

（二）系統集成

借助于組件技術可以標準化總線技術，以實現組件之間靈活地通信配置，擴大了自動化的設備控制范圍，并且在實際生產過程中將控制模式改善為多進程和多設備的模式，這是一種橫向集成。另外，可以通過TIA系統結構，實現縱向集成，以這種更加便捷快速的方式建立起高速網絡系統。在這一過程當中，使用路由作為交互節點，將系統速度提升至最大。[3]因而，大量信息傳遞需求管理模式可以借由縱向集成實現，從而達到一體化管控的目的。

三、實際運用

（一）設計文件

就正常情況而言，在機械設計過程中，我們需要使用海量的文件、數據等。因此，在整個工作流程之前，設計人員應當熟練掌握相關文件以及數據配置需求，以提高機械設計過程中數據配置的合理性和有效性，進而提高利用率，從而達到設計出更好的產品的目的。但是現實恰恰相反，設計人員很少關注數據配置是否合理，文件設計是否協調，忽視了組件和模塊化設計的相互融合，他們只重視產品開發的內容，因而，優化模塊在實際運用中往往難以實施。在組件和模塊的設計過程當中，若是想要達到模塊優化配置，自動化的目的，就需要使兩者相互融合，設計過程中編寫不同的模塊，預留好接口，方便后期更好地融合。

在對傳統系統的設計理念充分了解之后，對模塊的缺陷進行改進，同時對組件進行升級，以優化實際運用效果。在機械設計過程中，需要將設計與實踐有效的結合起來，不能只是紙上空談，否則設計出來的機械將不切實際，從而造成資源的浪費。設計文件是最需要創新的一項工作，需要結合社會的發展和生產力的需求，在此基礎之上，設計者可以擴大知識結構、范圍，還能增加實踐經驗，可以為設計者以后更加快捷的設計提供基礎。與此同時，也能促進對組件的應用，滿足客戶的訴求。也就是說通過組件，可以將模塊、接口以及設計人員緊密聯結起來。

（二）模塊化流程

為了能夠整體實現組件和模塊化機械設計的目的，在進行模塊化設計時需要歸納總結自動化系統的需求，對照標準和操作規程按步驟實施，確保所有工作有條不紊的按計劃完成設計。具體操作步驟因按以下步驟實施。首先，設計人員需要熟知高層模塊和低層模塊之間的聯系，并借由抽象層、具體層將二者之間的關系具體表現出來，同時在這一過程中，完成對模塊的設計。[4]其次，設計人員在劃分模塊的時必須嚴格遵循設計思路，充分運用組件技術，為每個模塊，提供對應的接口，以實現不同模塊的組合。模塊劃分完成之后，結合實際情況，充分考慮產品生命周期中的每一個環節，及時調整設計方向規劃工作任務，進而使得整個工作流程更加流暢。避免工作中出現秩序混亂的現象，使得整個系統設計更加合理，而且更優化的設計還可以延長產品的使用期限。第三，設計者需要提前全方面考慮產品使用過程中可能出現的問題，在設計中消除這些不良因素。第四，完成以上三點要求之后，在自動化技術中使用設計好的組件，以提高產品質量和屬性。

此外，根據對前人經驗的總結我們可以知道，由于模塊的分割很容易產生矛盾，因此必須確保模塊二元性。而所謂的二元性是指模塊的輸入輸出接口以及連接接口不但需要標準化，還需具備相對獨立的功能，以確保其組合能力，各個接口順利連接，發揮其自身設計優勢，提高實際運用能力，推進自動化技術的發展。

四、結語

綜上所述，機械制造業與自動化技術是相輔相成的，共同奠定了國家生產力水平，對國家的工業經濟發展做出了重大的貢獻，同時也提升了國家綜合實力。這其中組件以及模塊化機械設計又是自動化技術發展的重要組成之一，掌握組件以及模塊化機械設計的實際運用可以為后期自動化技術發展指明方向。

參考文獻：

[1]王文璽，孟文，肖世德，王兆華.基于組件技術的組態軟件通信模塊設計[J].微計算機信息，2008（07）.

[2]韓海軍.組件及模塊化機械設計在自動化技術中的實際應用研究[J].機械管理開發，2016（10）.

[3]賈念平.組件及模塊化機械設計在自動化技術中的實際運用研究[J].科技展望，2015（16）.

[4]凌益萍.組件設計與模塊化機械設計在自動化技術中的應用[J].機電信息，2012（15）.