序論：好文章的創(chuàng)作是一個不斷探索和完善的過程，我們?yōu)槟扑]十篇設(shè)備設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質(zhì)，帶來更深刻的閱讀感受。

篇（1）

IEEE802．3af標(biāo)準(zhǔn)對以太網(wǎng)供電（POE）做出了詳盡的規(guī)定，它允許通過以太網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)的同時提供48V電源，IEEE802．3af標(biāo)準(zhǔn)中定義的電源供電設(shè)備（PSE）是能夠通過10BASE－T、100BASE－T或者1000BASE－T網(wǎng)絡(luò)提供電源的DTE或者Midspan設(shè)備，而IEEE802．3af標(biāo)準(zhǔn)中定義的受電設(shè)備（PD）則是通過網(wǎng)絡(luò)從電源供電設(shè)備（PSE）取得電源的設(shè)備。IEEE802．3af標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的PSE可以提供約13W功率。從而使小型數(shù)據(jù)設(shè)備可以通過它們的以太網(wǎng)連接獲得電源，而不需要從墻上的交流電源插座獲取電源。這些設(shè)備包括數(shù)字VoIP電話、網(wǎng)絡(luò)無線接入點、因特網(wǎng)設(shè)備、計算機電話、安全攝像機或任何以太網(wǎng)連接的數(shù)據(jù)設(shè)備。IEEE802．3af標(biāo)準(zhǔn)的推出，大大擴展了以太網(wǎng)的應(yīng)用，同時也給以太網(wǎng)帶來了巨大的發(fā)展空間。

1MAX5941的功能

MAX5941A／MAX5941B是一款高度集成的電源IC，適用于以太網(wǎng)供電（POE）系統(tǒng)中的受電設(shè)備（PD）。MAX5941A／MAX5941B有兩個功能，一是提供PSE與PD之間的接口，二是通過DC－DCPWM控制器實現(xiàn)48V電源轉(zhuǎn)換以輸出5V或者PD所需要的電壓，輸出電壓可實現(xiàn)隔離或者非隔離。MAX5941A的最大占空比為85％，可用于反激式轉(zhuǎn)換器。MAX5941B的占空比限制在50％以內(nèi)，主要用于單端正激式轉(zhuǎn)換器中。

2IEEE802．3af標(biāo)準(zhǔn)的PD接口特性

MAX5941的PD接口特性符合IEEE802．3af標(biāo)準(zhǔn)，可為PD提供偵測特征信號和分級信號，此外，MAX5941還集成了一個具有可編程浪涌電流控制功能的集成隔離開關(guān)，同時還具有寬滯回供電模式欠壓鎖定（UVLO）以及“電源好”狀態(tài)輸出等功能。

在偵測和分級期間，由于集成的MOSFET可提供PD隔離，MAX5941可保證偵測階段的泄漏電流失調(diào)小于10μA。其可編程限流功能可防止上電期間產(chǎn)生很高的浪涌電流。這些器件的UVLO供電模式具有寬滯回和長故障消隱時間等特性，因而可補償電壓在雙絞電纜上的阻性衰減，并確保系統(tǒng)在偵測、分級和上／掉電諸狀態(tài)間無擾動地轉(zhuǎn)換。MAX5941的UVLO門限可調(diào)，并具有一個兼容于IEEE802．3af標(biāo)準(zhǔn)的缺省值。MAX5941可工作于PD前帶有或不帶二級管橋的設(shè)計中。

圖1

MAX5941有三種不同的工作模式：PD偵測、PD分級和PD供電模式。

偵測模式（1．4V≤VIN≤10．1V）下，供電設(shè)備（PSE）將向VIN施加兩種1．4V～10．1V范圍內(nèi)的電壓（最小步長1V），然后記錄兩個點的電流值，并由PSE計算ΔV／ΔI，以確認(rèn)25．5kΩ特征電阻是否存在。在此模式下，MAX5941內(nèi)部的大部分電路處于關(guān)閉狀態(tài)，失調(diào)電流小于10μA。如果施加在PD上的電壓有可能被顛倒，則需要在輸入端安裝保護二極管，以免對MAX5941造成內(nèi)部損傷。由于PSE使用斜率技術(shù)（ΔV／ΔI）來計算特征阻抗，這樣，保護二極管引起的直流偏差已被扣除，因而不會影響偵測過程。

分級模式（12．6V≤VIN≤20V）下，PSE根據(jù)PD所要求的功率對PD進行分級。以便PSE高效地管理功率分配。IEEE802．3af標(biāo)準(zhǔn)定義了五個不同的級別。分級電流可由連接在RCL與VEE之間的外部電阻（RCL）來設(shè)定。PSE通過在PD輸入端施加一個電壓，以及測量流出PSE的電流來確定PD的分級。當(dāng)PSE施加一個介于12．6V～20V之間的電壓時。PSE利用分級電流信息區(qū)分PD所需要的功率。分級電流包括25．5kΩ偵測特征電阻吸收的電流和MAX5941的電源電流，PD吸收的總電流應(yīng)在IEEE802．3af標(biāo)準(zhǔn)要求之內(nèi)。進入供電模式后，分級電流將被關(guān)斷。

供電模式下，當(dāng)VIN上升至欠壓鎖定門限(VUV-LO,ON)以上時，MAX5941將逐步開啟內(nèi)部N溝道MOSFET管Q1。圖1是MAX5941的內(nèi)部接口電路框圖。MAX5941用一個恒流（典型值為10μA）對Q1柵極充電。Q1的漏－柵電容限制了MOSFET漏極電壓的上升速率，因而限制了浪涌電流。為了降低浪涌電流，也可在外部添加漏－柵電容。當(dāng)Q1的漏－源電壓降至1．2V以下，且柵－源電壓高于5V時，MAX5941會發(fā)出“電源好”信號。由于MAX5941具有較寬的UVLO滯回和關(guān)斷消隱時間，因而可補償雙絞電纜的高阻抗。

3用MAX5941實現(xiàn)48V電源轉(zhuǎn)換

MAX5941是電流模式的PWM控制器，可將48V輸入電源轉(zhuǎn)換成5V電壓輸出，MAX5941用內(nèi)部穩(wěn)壓器取代高功耗的啟動電阻，這不但可為MAX5941提供啟動所需的電能，還能穩(wěn)定第三（偏置）繞組的輸出電壓，從而為IC提供穩(wěn)定的工作電源。開始啟動時，調(diào)節(jié)器將V＋調(diào)整到VCC并為器件提供偏置。啟動之后，改由VDD穩(wěn)壓器從第三繞組輸出穩(wěn)定的VCC。此結(jié)構(gòu)只需一只很小的電容即可對第三繞組的輸出進行濾波，從而省下了一只濾波電感的成本。

在設(shè)計第三繞組時，所設(shè)計的線圈匝數(shù)應(yīng)保證最小反射電壓始終大于12．7V。而最大反射電壓則必須小于36V。

為降低功耗，當(dāng)VDD電壓達(dá)到12．7V后，可以將高壓調(diào)節(jié)器關(guān)掉。這樣可以降低功耗并改善效率。如果VCC降低到欠壓鎖定門限（VCC＝6．6V）以下，低壓調(diào)節(jié)器將被關(guān)閉，電路重新進入軟啟動。此時欠壓鎖定狀態(tài)MOSFET驅(qū)動器的輸出（NDRV）保持為低。

如果輸入電壓介于13～36V之間，只要不超出最大功耗，就可以將V＋和VDD連接到線電壓。這樣就可省掉第三繞組。

4MAX5941的設(shè)計實例

MAX5941的一般設(shè)計步驟如下：

確定具體需求

設(shè)定輸出電壓

計算變壓器主、副繞組匝比

計算復(fù)位繞組與主繞組匝比

計算第三繞組與主繞組匝比

計算檢流電阻值

計算輸出電感值

選擇輸出電容。

圖2

圖2是用MAX5941B設(shè)計的正激式DC／DC轉(zhuǎn)換器，具體計算如下：

(1)對于30V≤VIN≤67V，VOUT＝5V，IOUT＝10A，VRIPPLE≤50mV的要求。開啟門限應(yīng)設(shè)為38．6V。

(2)設(shè)定輸出電壓時，可根據(jù)下式計算電阻R1和R2：

VREF／VOUT＝R2／(R1＋R2)

式中VREF是并聯(lián)調(diào)節(jié)器的基準(zhǔn)電壓。

（3）根據(jù)最小輸入電壓和MAX5941B的最大占空比下限（44％）計算變壓器匝比時，為了能夠使用漏－源擊穿電壓小于200V的MOSFET，本設(shè)計選用最大占空比為50％的MAX5941B。然后根據(jù)下式計算匝數(shù)比：

NS／NP≥（VOUT＋VD1×DMAX）／（DMAX×VIN＿MIN）

式中：NS／NP為匝數(shù)比（NS是副繞組匝數(shù)，NP是主繞組匝數(shù)），VOUT為輸出電壓（5V），VD1為D1上的壓降（功率肖特基二極管典型壓降為0．5V），DMAX為最大工作占空比的最小值（44％），VIN＿MIN為最小輸入電壓（30V），對于本例：NS／NP≥0．395，選擇NP＝14時，NS＝6。

（4）較低的復(fù)位繞組匝比（NR／NP）可確保變壓器中的所有能量在最大占空比下的關(guān)閉周期內(nèi)能夠全部返回V＋?？捎孟率絹泶_定復(fù)位繞組匝比：

NR≤NP×（1－DMAX＇）／DMAX＇

式中：NR／NP為復(fù)位繞組匝比，DMAX＇為占空比的最大值（50％），計算NR＝14。

（5）選擇第三繞組匝比（NT／NP），以使最小輸入電壓能夠在VDD處提供最小工作電壓（13V）。可采用下式計算第三繞組匝比：

NP（VDDMIN＋0．7）／VIN＿MIN≤NT≤NP（VDDMAX＋0．7）／VIN＿MAX

式中：VDDMIN是最小VDD電源電壓（13V），VDDMAX是最大VDD電源電壓（30V），VIN＿MIN是最小輸入電壓（30V），VIN＿MAX是最大輸入電壓（本設(shè)計為67V），NP是主繞組匝數(shù)，NT是第三繞組匝數(shù)：可選擇NT＝7。

（6）根據(jù)下式選擇RSENSE：

RSENSE≤VILIM／（NS×1．2×IOUTMAX／NP）

式中：VILIM是檢流比較器的觸發(fā)門限電壓（0．465V），NS／NP是副端匝比（本例為5／14），IOUTMAX是最大直流輸出電流（本例為10A），RSENSE選90．4mΩ。

（7）選擇電感時，應(yīng)使電感中的峰值紋波電流（LIR）介于最大輸出電流的10％和20％之間：

篇（2）

Abstract: The determination of parameters, the formulation of the design, parts of the rational design and several important issues of non-standard design are discussed.Key words: non-standard equipment; mechanical design; machinery manufacturing

中圖分類號: G356.9獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-2104（2012）01-0020-02

1引言

非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，簡稱為非標(biāo)設(shè)備。它包括的內(nèi)容十分廣泛，種類繁多，工作條件差別大，生產(chǎn)數(shù)量少，專用的工、夾、量、模具難以配置齊全，原材料也往往不易得到充分計劃供應(yīng)。其特點決定在非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備設(shè)計過程中，往往難以在理論上或具體結(jié)構(gòu)上找到現(xiàn)成的參考資料，或作一些必要的模擬實驗，比標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計所遇到的困難要多得多，因非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備設(shè)計是一項相當(dāng)繁重而又必須經(jīng)常進行的重要工作，故探討非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備設(shè)計有著積極的意義。本文從參數(shù)的確定、設(shè)計方案的擬定、零件的合理設(shè)計等方面，對非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備設(shè)計過程中的幾個重要問題進行了探討。

2非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備參數(shù)的確定

在進行設(shè)計前，通常需要預(yù)先確定的參數(shù)有設(shè)備工作效率、傳動功率、主軸轉(zhuǎn)速、往復(fù)運動速度、工作行程等，這些參數(shù)是進行非標(biāo)設(shè)計的依據(jù)。其大小變化往往會引起結(jié)構(gòu)甚至整個設(shè)計方案的變動，故對原始參數(shù)的選定，必須十分慎重。在許多情況下，原始參數(shù)是由使用單位提供，使用單位對設(shè)備的使用條件比較熟悉，通常能提出比較切合實際的要求，但也可能提出一些不合理的或難以實現(xiàn)的參數(shù)和設(shè)計要求，這時應(yīng)多做調(diào)查研究，與使用單位共同商量。

3非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備設(shè)計方案的擬定

方案的好壞關(guān)系到設(shè)備是否適用、可行和經(jīng)濟的決定性環(huán)節(jié)。方案擬定包括兩個方面內(nèi)容：根據(jù)工作原理確定結(jié)構(gòu)方案。

（1）確定工作原理為完成同一工作，可以選擇不同的工作原理。究竟選用哪一種工作原理，要根據(jù)具體條件和各種要求的綜合性能指標(biāo)評定。對傳統(tǒng)的工作原理，行之有效的應(yīng)酌情考慮。同時，應(yīng)大膽慎重地尋求新的，可簡化結(jié)構(gòu)、提高工作性能及獲得較好的經(jīng)濟效果的工作原理。因此，作為設(shè)計者應(yīng)密切注意新技術(shù)的發(fā)展，把比較成熟的新技術(shù)和先進經(jīng)驗及時吸收到非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備設(shè)計中，但不能盲目，因為衡量設(shè)備設(shè)計的好壞，不以是否采用新技術(shù)或?qū)崿F(xiàn)某某化為標(biāo)準(zhǔn)，而是從工作性能及經(jīng)濟效果等方面來衡量。

（2）確定結(jié)構(gòu)方案正確的工作原理只有通過合理的結(jié)構(gòu)方案才能實現(xiàn)。因為相同的工作原理可用不同的結(jié)構(gòu)方案來實現(xiàn)。這要求設(shè)計者對可能的方案進行分析和比較，利用已有的實踐經(jīng)驗和理論知識，找出存在的矛盾，通過調(diào)研去判別各種方案的優(yōu)劣，以決定取舍，使之逐步完善起來。當(dāng)然具有良好工作性能的設(shè)計方案，并不一定靠采用復(fù)雜的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)，有些不好解決的設(shè)計問題，往往采用很簡單的結(jié)構(gòu)就能實現(xiàn)。

總的說來，擬定設(shè)備結(jié)構(gòu)方案應(yīng)注意以下五個方面：①適當(dāng)選擇機構(gòu)及傳動形式，使所擬定的機構(gòu)既要符合所選定的工作原理，又能符合機構(gòu)運動學(xué)規(guī)律。②在總體布置上，合理安排各零件的相對位置，在保證操作安裝和維修方便的條件下，盡量縮小結(jié)構(gòu)尺寸。③在結(jié)構(gòu)中，盡可能采用外購標(biāo)準(zhǔn)件及本廠產(chǎn)品零部件，或用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的零部件來進行必要的改裝，以節(jié)省工作量，有利于提高質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本和維護成本。④對較復(fù)雜的非標(biāo)設(shè)備，盡可能采用組合結(jié)構(gòu)，即將設(shè)備設(shè)計成由各個部件組成，可減少零件數(shù)，既便于裝配和拆卸，又便于生產(chǎn)管理縮短生產(chǎn)周期，也便于設(shè)備的設(shè)計修改和改裝。⑤注意從結(jié)構(gòu)上改進零件的工藝性，特別是利用加工等方面的經(jīng)驗和知識，設(shè)想各零件實際裝配和加工過程，考慮裝配和加工的可能性，分析可能出現(xiàn)的問題，逐一加以解決。

前述各個環(huán)節(jié)是互相聯(lián)系的有機整體，設(shè)計時要反復(fù)交替考慮，多做調(diào)查研究，使結(jié)構(gòu)方案逐步完善。

4非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備零件的合理設(shè)計

（1）合理確定零件的結(jié)構(gòu)形式和尺寸零件的結(jié)構(gòu)形式和尺寸主要決定于零件的工作性能、裝配關(guān)系、工藝性以及對強度和剛度的要求。這些要求之間常存在各種各樣的矛盾，但經(jīng)驗證明，在滿足既定工作性能的要求下，零件形狀及尺寸往往有較大的余地，這要求設(shè)計者善于根據(jù)具體情況加以解決。

為保證加工工藝性，一般盡可能簡化零件形狀，減少零件加工余量，從而減少材料消耗及降低加工成本。由于非標(biāo)設(shè)備大多是單件生產(chǎn)，鋼制毛坯多用現(xiàn)成的材料、板料或其它型鋼，很少根據(jù)零件形狀鍛制毛坯，故減少零件最大外形尺寸對降低材料消耗具有決定性的意義。比如：用棒料車制軸類零件，耗材僅取決于最大軸肩尺寸及軸的長度；為提高零件強度，可以采取增大危險斷面尺寸、選擇高強度材料、適當(dāng)改變零件結(jié)構(gòu)形狀的方法（如制成過渡圓角或柔性結(jié)構(gòu)）；為提高零件剛度，在不增加零件的截面的前提下，把實心改成空心的截面，圓截面改方截面等方法從結(jié)構(gòu)上采取措施，可使抗彎或抗扭的剛度系數(shù)提高數(shù)倍至數(shù)十倍。同時，還應(yīng)考慮在現(xiàn)有條件下便于裝夾、切削及測量，盡可能減少配制專用工、夾、刀、量、模具，盡可能用工廠現(xiàn)有的和效率較高的設(shè)備來加工，盡可能減少安裝及換刀次數(shù)。當(dāng)然，為了便于合理選擇材料或毛坯，或者機械加工工藝、便于裝配及更換磨損零件，根據(jù)工作及制造條件的不同，考慮零件采用整體式結(jié)構(gòu)，或采用組合式結(jié)構(gòu)。若是受載荷零件，為滿足強度和剛度要求，其結(jié)構(gòu)形狀及主要尺寸就通過一定的計算來確定。

篇（3）

中圖分類號：TH122 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）08（a）-0101-01

非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備是指國家尚未定型標(biāo)準(zhǔn)，各設(shè)備生產(chǎn)廠不能在加工工藝過程中采取批量生產(chǎn)，只能按一次訂貨，并根據(jù)具體的設(shè)計圖紙制造的設(shè)備[1]。非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備種類繁多，非標(biāo)設(shè)計及其工藝具備單件、小批量的特點。為適應(yīng)市場的發(fā)展，滿足客戶的不同需求，非標(biāo)設(shè)計工藝人員必須有良好的技術(shù)沉淀，掌握扎實的專業(yè)知識。針對非標(biāo)設(shè)計及其工藝實施的特征，本文嘗試采用三維模塊化方案來解決。

1 非標(biāo)設(shè)計及其工藝特征

非標(biāo)設(shè)計及工藝一般為單件小批量生產(chǎn)，不存在樣件試制加工，要求設(shè)計人員有豐富的經(jīng)驗，盡量做到一次成功，與普通設(shè)備相比，非標(biāo)設(shè)備設(shè)計及其工藝具有以下特征。

（1）要求設(shè)計人員知識面廣泛，專業(yè)知識扎實。

（2）通用機床加工，使用效率低，成本高。

（3）工藝人員工作量大，工藝通用性差。

（4）工藝裝備大多采用通用夾具、標(biāo)準(zhǔn)附件、通用刀具和萬能量具[2]。

（5）對工人技術(shù)要求高。

2 三維模塊化流程

非標(biāo)設(shè)計的實質(zhì)是通過已有資源、知識及現(xiàn)有產(chǎn)品創(chuàng)造新產(chǎn)品的過程[3]。隨著時代的發(fā)展，傳統(tǒng)的使用平面軟件設(shè)計的方法已難以滿足市場對產(chǎn)品的品種、規(guī)格、質(zhì)量及交貨周期等方面提出的更高要求，而模塊化設(shè)計解決了產(chǎn)品品種、規(guī)格多樣化與成本之間的矛盾，迅速在各個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用與發(fā)展[4]。使用現(xiàn)有的軟件如UG、Solidworks、CATIA等建立非標(biāo)設(shè)備設(shè)計及工藝的三維模塊，通過個性化需求分析，其流程如圖1所示。

針對非標(biāo)件的工藝設(shè)計，對工藝流程中所包含的尺寸信息、特征信息進行自動拾取，并替換卡片和數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。工藝模型和流程的驅(qū)動完成后，每道流程的尺寸信息、特性信息必定發(fā)生變化，再從三維模型中提取新的參數(shù)和流程更新到對應(yīng)的卡片和數(shù)據(jù)庫中，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一性和二維卡片的同步更新。

3 應(yīng)用實例

以搖柄設(shè)計為例，探研三維模塊化在非標(biāo)設(shè)計中的應(yīng)用。

3.1 技術(shù)要求輸入

某繞線車需手動繞線，需設(shè)計一套搖柄，搖柄部分高度為250 mm，搖柄需操作便捷、拆裝方便、加工簡單。

3.2 產(chǎn)品部件分析

搖柄由搖桿、轉(zhuǎn)軸、套筒、螺母等零件組裝而成，搖桿、轉(zhuǎn)軸、套筒為非標(biāo)件。

3.3 三維模塊調(diào)用

根據(jù)已積累的產(chǎn)品設(shè)計經(jīng)驗，對非標(biāo)件調(diào)用后，檢查/更新關(guān)鍵參數(shù)。在三維軟件中以提供了螺母的標(biāo)準(zhǔn)件庫，可直接調(diào)用。

3.4 產(chǎn)品裝配

絕大多數(shù)的機械設(shè)計中包含多個零件、組件，都需要通過裝配達(dá)到設(shè)計的最終目的，同時，可以通過裝配過程和裝配分析發(fā)現(xiàn)零件設(shè)計或造型的不足，以便進行修改。

3.5 工藝設(shè)計

搖柄、轉(zhuǎn)軸、套筒為一般機械加工類零件，調(diào)用已有工藝知識庫進行更改即可。對于標(biāo)準(zhǔn)件螺母，可使用已編制定型的工藝卡片。

4 結(jié)語

非標(biāo)設(shè)計及其工藝的三維模塊化是一個繁雜、技術(shù)沉淀的過程，其模塊化的探研為減輕設(shè)計及工藝人員的工作量起到了非常重要的作用，為非標(biāo)企業(yè)的知識構(gòu)建打好了基礎(chǔ)。在三維軟件中，實現(xiàn)非標(biāo)產(chǎn)品從設(shè)計、分析、制造、裝配、成本控制等整個過程，從構(gòu)建設(shè)計發(fā)展為仿真模型設(shè)計，從重復(fù)編制工藝發(fā)展為工藝批處理模式。

參考文獻(xiàn)

[1] 吳玉慶，隋維東.合理審定非標(biāo)設(shè)備造價有效控制企業(yè)資金流失[J].齊魯石油化工，2005，33（3）.

篇（4）

二、電子技術(shù)應(yīng)用設(shè)備的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)分析

針對電子技術(shù)的原理以及其應(yīng)用領(lǐng)域的分析對于電子技術(shù)而言其應(yīng)用設(shè)備應(yīng)該必須滿足以下幾項技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)并且成為未來的發(fā)展需要。

第一、電子技術(shù)的應(yīng)用設(shè)備技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該實現(xiàn)數(shù)字化所謂數(shù)字化是與模擬化相對應(yīng)的。模擬化是自然界中獨立存在的也就是說模擬化是絕對的而數(shù)字化是相對的。但是數(shù)字化與模擬化之間有著非常大的差別。數(shù)字化的傳輸效率高而且傳輸?shù)馁|(zhì)量也高。在數(shù)字設(shè)備中其顯像能力更強并且存在一定的高精度識別能力。而模擬技術(shù)則是一種相對廉價的技術(shù)，雖然在日常生活中應(yīng)用的最多但是卻存在很多技術(shù)問題。因此，為了能夠滿足人們以及生產(chǎn)應(yīng)用領(lǐng)域的需要，電子技術(shù)必須不斷的將應(yīng)用設(shè)備以及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)向著數(shù)字化的方向發(fā)展。雖然在一定程度上數(shù)字化技術(shù)以及數(shù)字化設(shè)備的造價比較高。但是為了能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字化的發(fā)展進程河以通過技術(shù)手段不斷降低生產(chǎn)成本從而大力的推動數(shù)字化的發(fā)展。采用數(shù)字化設(shè)備以及數(shù)字技術(shù)以后河以從生產(chǎn)效率以及用戶體驗等多個方面得到提升。因此未來發(fā)展過程中，電子技術(shù)的數(shù)字化是一個大的發(fā)展方向。

第二、電子技術(shù)的應(yīng)用設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該實現(xiàn)環(huán)保化環(huán)保是目前世界的主要話題實現(xiàn)環(huán)保是各個行業(yè)都必須履行的業(yè)務(wù)。對于電子技術(shù)而言，由于電子技術(shù)的應(yīng)用設(shè)備中，一般是屬于大功率的設(shè)備，因此在進行使用的過程中就會增加對于能源的使用。其中對于能源的使用中，電能的使用是最為常用的。所以在進行電子技術(shù)為基礎(chǔ)的設(shè)備的過程中需要重點考慮設(shè)備的電能使用效率。加強電子設(shè)備的功能性并盡可能的降低電能的使用效率。因此環(huán)保理念的深入應(yīng)用逐步影響了包括電子技術(shù)的設(shè)備應(yīng)用。因此在電子技術(shù)的應(yīng)用設(shè)備中期主要的標(biāo)準(zhǔn)需要考慮環(huán)保因素。將能源的利用做到高效化從而在最大限度上實現(xiàn)對能源的節(jié)約。

第三、電子技術(shù)的應(yīng)用設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該符合高效化腿著技術(shù)的發(fā)展役備的更新，電子技術(shù)同樣面臨著考驗與挑戰(zhàn)。其中最為重要的一點就是如何實現(xiàn)高效化。其中對于應(yīng)用電子技術(shù)而言通過不斷的集成與模塊化的技術(shù)應(yīng)用，電子技術(shù)的設(shè)備也不斷向著高效的方向發(fā)展。因此在進行電子技術(shù)應(yīng)用設(shè)備的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)分析的過程中需要重點考量電子技術(shù)的高效問題。將傳統(tǒng)的電子技術(shù)進行改良與發(fā)展從而不斷的進行模塊應(yīng)用進而提高應(yīng)用的效率。

篇（5）

裝配就是指將總成件或者是總的零部件全部按照相應(yīng)的規(guī)定和質(zhì)量要求來進行全部產(chǎn)品的連接與組合的過程，也被人們稱作是各種總成件或者是零部件的位置關(guān)系的具體工藝過程。裝配工藝在制造行業(yè)的發(fā)展中是極為重要的，伴隨著制造業(yè)的發(fā)展，新材料與新工藝是極為廣泛的，各種高性能與高質(zhì)量的裝配設(shè)備都在制造行業(yè)的需求中被研發(fā)出來，因此，可以說非標(biāo)準(zhǔn)自動化裝配設(shè)備的設(shè)計工作是非常重要的，自身有著生產(chǎn)效率高、所需人工少、穩(wěn)定性強的特點。

1 非標(biāo)準(zhǔn)自動化裝配設(shè)備產(chǎn)品裝配工藝

裝配工藝對于裝配設(shè)備有著一定的影響，能夠在結(jié)構(gòu)布局、實現(xiàn)方式。檢測方式和控制方式上進行充分的控制。自動化裝配工藝主要包括五個部分：裝配工序、檢測工序、調(diào)整工序、輔助工序、機械加工工序。

1.1 裝配工序

裝配工序主要分為兩個步驟，一個是安裝工序，另外一個是固定工序。安裝工序主要是指自動裝配設(shè)備上的一些專用工位進行相應(yīng)的裝配零部件的預(yù)備連接工作。一般情況下，固定工序是在設(shè)備的安裝工序之后的，固定工序是裝配設(shè)備設(shè)備安裝中十分重要的環(huán)節(jié)，有些裝配設(shè)備在安裝的過程中，也可以將固定工序與安裝工序結(jié)合在一起進行安裝，放在同一個工位上來進行。裝配任務(wù)是極為復(fù)雜的，但是也根據(jù)任務(wù)的具體情況而定，裝配的過程是極為復(fù)雜的，需要有著多個裝配的程序，裝配設(shè)備的設(shè)計工作主要就是對這些裝配程序進行設(shè)計，這樣才能夠保證裝配的合理性。

1.2 檢測工序

檢測工序主要包括b配零部件的測試、檢驗和檢查等環(huán)節(jié)，這樣能夠充分的保證整個裝配的質(zhì)量，例如裝入的零部件方位知否是正確的、裝入的零件是否有著缺陷、在裝入之后裝配質(zhì)量、密封質(zhì)量和尺寸的精度是否符合相應(yīng)的工藝要求，裝配設(shè)備在裝配的過程中，一定要重視對于各種故障的處理，這也是檢測工序中十分重要的環(huán)節(jié)，將檢測工序做好，才能夠充分的保證裝配設(shè)備的正常進行。

1.3 調(diào)整工序

調(diào)整工序主要是指對于整個裝配工序環(huán)節(jié)中可能存在的誤差進行糾正。

1.4 輔助工序

輔助工序主要包括分選、打標(biāo)記和清潔等環(huán)節(jié)。

1.5 機械加工工序

機械加工工序在自動化裝配設(shè)備的設(shè)計的過程中主要表現(xiàn)在固定和安裝上，能夠?qū)σ粋€或者是幾個零部件進行充分的加工，提高生產(chǎn)的效率。但是產(chǎn)品的生產(chǎn)裝配工藝并不是唯一的，與產(chǎn)品要求相同的工藝是也有很多，在這樣的情況下，就要對可行的裝配工藝進行充分的分析，對于整個工藝進行充分的比較，根據(jù)產(chǎn)品生產(chǎn)的難易程度和功能來進行差異的比較，從而選擇出最有的產(chǎn)品裝配工藝。

2 非標(biāo)準(zhǔn)自動化裝配設(shè)備的設(shè)計工作要點

2.1 結(jié)構(gòu)布局設(shè)計

裝配設(shè)備按照相關(guān)的自動化程度可以將其分為全自動裝配機、半自動裝配機和自動化裝配機，裝配設(shè)備的設(shè)計結(jié)構(gòu)在布局上可以分為直線型的布局設(shè)計、環(huán)線型的布局設(shè)計和轉(zhuǎn)盤型的布局設(shè)計。在這樣的情況下，就要明確整個裝配設(shè)備的運行過程，從而選擇正確的結(jié)構(gòu)布局設(shè)計，還要按照具體的生產(chǎn)情況，根據(jù)相應(yīng)工藝的復(fù)雜性和裝配設(shè)備的應(yīng)用情況來進行全面的分析。

轉(zhuǎn)盤型的布局有著操作方便、占地面積小和結(jié)構(gòu)緊湊的特點，而且適合應(yīng)用在裝配工藝較為簡單的自動化裝配設(shè)計中，還要保證產(chǎn)品大小適中，其生產(chǎn)的環(huán)境是適合單機生產(chǎn)的，這樣才能夠保證自動化裝配設(shè)備的設(shè)計更加的合理，布局符合生產(chǎn)的基本要求。但是由于裝配設(shè)備的裝配單元都是通過相應(yīng)的轉(zhuǎn)盤來進行相應(yīng)的布局的，這樣就導(dǎo)致了整個轉(zhuǎn)盤裝配機有著不宜改進、結(jié)構(gòu)復(fù)雜和需要進行柔性化生產(chǎn)的缺點。環(huán)線型的布局是適合應(yīng)用在裝配工藝比較復(fù)雜的裝配設(shè)備生產(chǎn)中，這樣就能夠最大限度節(jié)省設(shè)備的使用場地，而且環(huán)線型布局會增加整個裝配的空間，也能夠按照裝配設(shè)備的生產(chǎn)要求來對整個功能單元進行增減，這樣裝配設(shè)備就有著柔性化的特點。

2.2 自動化機構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計

2.2.1 供料單元

供料單元是自動化裝配設(shè)備的重要組成部分，從裝配單機的上料機構(gòu)到大型裝配生產(chǎn)線的物料輸送系統(tǒng)，供料單元是自動裝配設(shè)備具有高效率的先決條件。供料機構(gòu)單元必須保證各種裝配零件能在準(zhǔn)確的位置、時間和空間狀態(tài)，從行列中分離并移置到相應(yīng)的裝配工位上。供料單元的檢測的可靠性是影響自動裝配過程故障率的主要因素。

2.2.2 裝配主體機架單元

裝配主體機架單元是指可完成裝配主件輸送功能的主體部分，它包括自動輸送機構(gòu)，實現(xiàn)裝配主件的多工位同步或異步傳遞、夾取、裝配和檢測，還包括配置齊全的液、氣壓管路及電氣配線裝置，而且具有驅(qū)動某些裝配單元的裝配工作頭的主動軸。

為了實現(xiàn)裝配主件在輸送過程中實現(xiàn)同步裝配，需要選擇和設(shè)計精確的機械分度控制裝置，以保證每個裝配單元的工裝夾具與輸送動作準(zhǔn)確吻合。裝配主體機架上一般應(yīng)間隔排列裝配工位和檢測工位，以在上次裝配工序完成后在下道檢測工位上檢測有無工件和裝配位置是否正確，以保證發(fā)生錯誤時自動停機，以消除連續(xù)的誤裝配，避免生產(chǎn)浪費。

2.2.3 自動化裝配單元

自動化裝配單元布置在裝配主體機架上，對應(yīng)于各裝配工位的裝配功能，自動化裝配單元可以由機構(gòu)、液氣壓、電機拖動所構(gòu)成，和裝配主體機架相配合完成特定裝配動作。

機械手或工業(yè)機器人可以在一次動作循環(huán)中完成各種動作，可以作為布置在主體機架上的裝配單元進行復(fù)雜部件的裝配。使用機械手可以簡化裝配主體機架的復(fù)雜程度，提高裝配的可靠性。

2.2.4 分撿單元

保證最終裝配成品的合格率，在裝配自動化機構(gòu)系統(tǒng)的設(shè)計中，要充分考慮和布置適當(dāng)?shù)姆诌x換向機構(gòu)，對各道裝配工序中產(chǎn)生的次品按照要求進行分檢和分流。

3 結(jié)論

綜上所述，裝配是決定產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，根據(jù)自動化裝配設(shè)備的特點，提出在自動化非標(biāo)裝配設(shè)備設(shè)計中，從裝配工藝、結(jié)構(gòu)布局、等方面進行總體設(shè)計，優(yōu)化和合理的總體設(shè)計可以加快非標(biāo)裝配設(shè)備的設(shè)計進度，保證自動化裝配設(shè)備系統(tǒng)的可靠性。

參考文獻(xiàn)

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【中圖分類號】G712 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號】1005-6009（2016）55-0052-02

【作者簡介】1.張廣敬，江蘇省徐州經(jīng)貿(mào)高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校（江蘇徐州，221004）教師，副教授，主要研究方向為職業(yè)教育教學(xué)、供應(yīng)鏈管理、物流管理；2.張夢瑤，江蘇省徐州經(jīng)貿(mào)高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校（江蘇徐州，221004）教師，助理講師，主要研究方向為職業(yè)教育教學(xué)、工商管理。

課程標(biāo)準(zhǔn)是實施專業(yè)培養(yǎng)計劃、實現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)要求的基本教學(xué)指導(dǎo)文件，開發(fā)中職物流服務(wù)與管理專業(yè)核心課程的課程標(biāo)準(zhǔn)對于明確課程目標(biāo)、選擇課程內(nèi)容、制訂課程實施方案、規(guī)范教學(xué)過程、指導(dǎo)任課教師完成各項教學(xué)任務(wù)具有重要的指導(dǎo)意義。

一、“物流設(shè)施與設(shè)備”教學(xué)設(shè)計和實踐分析

表1（見下頁）是筆者根據(jù)修訂的“物流設(shè)施與設(shè)備”課程標(biāo)準(zhǔn)進行的一次實訓(xùn)課教學(xué)的教學(xué)設(shè)計。

從該教學(xué)設(shè)計不難看出，教者以新課標(biāo)的理念為指導(dǎo)，試圖通過現(xiàn)場教學(xué)、情境教學(xué)、討論性學(xué)習(xí)等多種教學(xué)方式方法，將手動液壓搬運車和手動液壓堆高車綜合操作技能、技巧和使用注意事項等有機組合起來，不僅真正實踐了“做中學(xué)、學(xué)中做”的思想，發(fā)揮了學(xué)生學(xué)習(xí)的主體作用，而且采用多元評價模式，將專業(yè)素養(yǎng)、學(xué)習(xí)態(tài)度、合作精神、學(xué)習(xí)過程和學(xué)習(xí)結(jié)果等因素進行了綜合考查。

二、課程標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)效果

（一）提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

第一，新課標(biāo)在物流設(shè)施與設(shè)備整體結(jié)構(gòu)的把握上，一方面要根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律將所有的知識分為三大模塊：一是整體認(rèn)知（對應(yīng)項目一）；二是功能性設(shè)施與設(shè)備應(yīng)用（對應(yīng)項目二到項目九）；三是設(shè)備的維護和管理（對應(yīng)項目十）。另一方面，在功能性設(shè)施與設(shè)備方面，根據(jù)物流的功能分為運輸、裝卸搬運、配送、流通加工、物流信息、倉儲等幾個項目。這種設(shè)計不僅符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，而且與物流的功能相對應(yīng)，便于學(xué)生更加完整和系統(tǒng)地掌握物流設(shè)施與設(shè)備方面的相關(guān)技能和知識，有利于提高W生的學(xué)習(xí)興趣。

第二，新課標(biāo)在內(nèi)容和要求的把握方面更加注重學(xué)生“應(yīng)知應(yīng)會”的要求，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。以往，有的學(xué)校在物流設(shè)備的教學(xué)中過多強調(diào)設(shè)備的技術(shù)性能和參數(shù)。比如：在講到汽車的結(jié)構(gòu)時，過多強調(diào)對發(fā)動機的原理和性能、輪船的性能以及起重設(shè)備的繩索補償原理等內(nèi)容的講解，不僅難以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也背離了物流服務(wù)與管理專業(yè)中職學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)。

第三，新課標(biāo)注重學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)。職業(yè)教育本質(zhì)上應(yīng)該是面向?qū)I(yè)崗位開展的就業(yè)教育，學(xué)生不通過大量的校內(nèi)外實踐和鍛煉很難滿足社會的需要?；诖?，新課標(biāo)的五條教學(xué)建議中有四條涉及實踐性教學(xué)。通過這種設(shè)計，一方面強化了學(xué)生動手能力，另一方面調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

（二）提升了學(xué)生的實踐能力

近幾年，各職業(yè)院校開始投入資金進行物流專業(yè)實踐開發(fā)，但信息時代各方面更新都比較快，僅按照“物流設(shè)施和設(shè)備”課程進行實訓(xùn)器材引進，已不能滿足當(dāng)今社會的實踐需求。另外，對于一些學(xué)校而言，該課程教學(xué)實踐基地的建設(shè)比較困難，無法為學(xué)生提供將學(xué)習(xí)和工作緊密結(jié)合的場所，也就很難發(fā)揮實踐課程的教學(xué)作用。新課程標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)結(jié)合當(dāng)下物流市場人才的需求、現(xiàn)代職教教學(xué)理念以及互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的實際，提出了數(shù)字化教學(xué)資源開發(fā)和網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)的建議，在保證進行實踐性教學(xué)的同時，解決了資金不足、場地不夠等問題，有利于物流專業(yè)的人才培養(yǎng)。

三、充分發(fā)揮課程標(biāo)準(zhǔn)對“物流設(shè)施與設(shè)備”教學(xué)的作用

（一）樹立正確的教學(xué)觀念

教師作為學(xué)生學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者，只有提高自身素質(zhì)才能從根本上提高教學(xué)質(zhì)量。這就需要教師自身樹立正確的教學(xué)觀念，認(rèn)真領(lǐng)會課程標(biāo)準(zhǔn)的教學(xué)理念，在傳授知識的過程中，將教學(xué)觀念合理化、實踐化。如果教師的教學(xué)觀念不強，缺少足夠的經(jīng)驗，往往不利于學(xué)生對知識的學(xué)習(xí)，影響教學(xué)效率。

（二）加強工學(xué)結(jié)合

開發(fā)“物流設(shè)施與設(shè)備”課程標(biāo)準(zhǔn)的根本目的在于滿足專業(yè)崗位的需求。因此，在課程標(biāo)準(zhǔn)的實施過程中，為實現(xiàn)高職院校的區(qū)域服務(wù)目標(biāo)，應(yīng)該針對物流管理崗位需求，以職業(yè)資格標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，與物流企業(yè)進行交流，實現(xiàn)生產(chǎn)和學(xué)習(xí)的良好合作。

（三）優(yōu)化教學(xué)條件

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二、機械設(shè)備的零部件盡量采用標(biāo)準(zhǔn)成品件

標(biāo)準(zhǔn)零部件的規(guī)格尺寸、材質(zhì)質(zhì)量、技術(shù)參數(shù)等均符合國家統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，在各種設(shè)備制造中具有廣泛的通用性，可以有效的避免因尺寸誤差、材質(zhì)硬度不足等一些非標(biāo)準(zhǔn)的因素影響設(shè)備的質(zhì)量。在設(shè)計和生產(chǎn)非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備時，應(yīng)當(dāng)盡量使用外購的標(biāo)準(zhǔn)成品件，比如固定使用的零部件、檢驗使用的儀器設(shè)備、生產(chǎn)用的刀具磨具等，不僅可以有效的降低成本，同時可以提高制造產(chǎn)品的質(zhì)量。標(biāo)準(zhǔn)成品零部件的使用對提高非標(biāo)準(zhǔn)機械設(shè)備的質(zhì)量具有十分重要的意義，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

首先，可以提高非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備操作的可靠性。企業(yè)外購市場的標(biāo)準(zhǔn)零部件一般是經(jīng)反復(fù)多次的試驗和實踐才投入市場，其各種條件均符合國家標(biāo)準(zhǔn)，其具有較高的性價比，可以有效的提高非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備制造質(zhì)量。而初次制造且未經(jīng)過實踐使用的非標(biāo)準(zhǔn)零部件或多或少會存在一定的缺陷，缺乏使用可靠性。

其次，可以降低非標(biāo)準(zhǔn)機械設(shè)備的制造成本。對于生產(chǎn)廠家而言，單件非標(biāo)準(zhǔn)零部件的制造成本比批量標(biāo)準(zhǔn)零部件的制造成本高，十分不利于生產(chǎn)商的成本控制。比如非標(biāo)準(zhǔn)件制造產(chǎn)生的管理費、設(shè)計成本、勞動生產(chǎn)均比標(biāo)準(zhǔn)零部件的制造成本高；或者非標(biāo)準(zhǔn)零部件的加工比較繁雜瑣碎，制造過程中因為手工問題導(dǎo)致產(chǎn)品損壞，造成材料的浪費等。最后，可以提高非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備制造效率。利用現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)成品，可以省卻設(shè)計的麻煩，同時可以避免后續(xù)制造過程中因非標(biāo)準(zhǔn)件的不合理影響制造的進度，提高工作效率

三、設(shè)備加工制造和組裝過程中質(zhì)量的控制

3.1設(shè)備設(shè)計過程的質(zhì)量監(jiān)督在設(shè)備廠家進行設(shè)備設(shè)計的過程中，使用單位技術(shù)人員應(yīng)經(jīng)常與其設(shè)計人員聯(lián)系，了解設(shè)計的進展情況。設(shè)計結(jié)束、圖紙繪制完成后，由使用單位技術(shù)人員和設(shè)備廠家設(shè)計人員共同對圖紙進行會審，從整體上查看設(shè)計是否實現(xiàn)了工藝技術(shù)要求，設(shè)備關(guān)鍵部位的技術(shù)要求是否合適。另外，對于以前制作過的同類設(shè)備，在保證工藝技術(shù)要求的前提下，對使用中需要經(jīng)常更換備件的零部件，盡量做到尺寸一致，以方便備品配件的準(zhǔn)備。

3.2設(shè)備制造過程的質(zhì)量監(jiān)督在非標(biāo)準(zhǔn)機械設(shè)備制造初期，應(yīng)當(dāng)對關(guān)鍵零件的機械加工進度進行監(jiān)督和控制，特別是大型鑄造件、鍛造件、焊接件等，嚴(yán)格按照進度計劃實施，重點監(jiān)督高技術(shù)要求的設(shè)備，確保設(shè)備或部件按質(zhì)按量進行。同時針對外購基礎(chǔ)件的質(zhì)量進行嚴(yán)格把關(guān)，檢驗其精度、密度、材質(zhì)、光潔度等，確?；A(chǔ)件各方面符合使用標(biāo)準(zhǔn)。此外，特別注重關(guān)鍵零件加工質(zhì)量的檢驗，確保零部件的高效利用。比如，在行列式滾筒設(shè)備的加工中，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格檢驗上下導(dǎo)軌和齒輪的加工精度，并在淬火處理后進行確認(rèn)其等級硬度，以及相關(guān)的焊接部位的檢查。

3.3設(shè)備整體組裝的質(zhì)量控制在完成所有零部件加工后，將各分散的部件進行組裝，形成完整的臺套設(shè)備。但在組裝過程中，組裝的精度是影響設(shè)備質(zhì)量的主要因素，甚至?xí)?dǎo)致設(shè)備無法正常使用。因此，在組裝設(shè)備零部件時，特別注意清潔零部件的外部雜質(zhì)，包括鐵屑、焊渣、粉塵、油漬等。此外，設(shè)備組裝完畢后，應(yīng)當(dāng)對組裝質(zhì)量進行檢驗，確認(rèn)設(shè)備是否符合技術(shù)要求。比如空載試機、負(fù)載試機、聯(lián)動試機，并根據(jù)實際生產(chǎn)進行調(diào)節(jié)運行參數(shù)，確保設(shè)備的良好運行。

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中圖分類號：TP393.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-1302（2016）01-00-02

0 引 言

具有一定規(guī)模的自動化企業(yè)中通常包含多個工控子系統(tǒng)，如鋼鐵企業(yè)包含電力系統(tǒng)、燃?xì)庀到y(tǒng)、氮氧氬系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、熱力系統(tǒng)、水道系統(tǒng)和環(huán)保系統(tǒng)等[1]。多樣化的工控系統(tǒng)所采用的傳感網(wǎng)絡(luò)也是多樣的：從接觸式的限位、微動開關(guān)到非接觸式的光電、接近開關(guān)，再到視覺、位移傳感器等。所支持的設(shè)備和協(xié)議也種類繁多：各種廠商的PLC、DCS、PC-Based、PXI、嵌入式系統(tǒng)、SCADA、變頻與傳動設(shè)備、現(xiàn)場儀表、執(zhí)行機構(gòu)等設(shè)備；RS 232/422/485、Ethernet、WiFi、ZigBee等通訊鏈路；一些通用協(xié)議如Modbus、OPC、IEC-104、IEEE1888以及各種不同廠家的專有協(xié)議。這些設(shè)備和技術(shù)大都來自中、歐、美等不同國家，所采用的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，多是由自己開發(fā)，相互之間無法兼容。

現(xiàn)場總線的標(biāo)準(zhǔn)涉及到各國各公司之間的利益之爭，至今未能得到統(tǒng)一[2]。大量來自于不同生產(chǎn)廠商的設(shè)備，采用不同的通訊方式導(dǎo)致設(shè)備之間互聯(lián)困難，子系統(tǒng)之間相互獨立，資源無法實現(xiàn)共享。若通過采用多種設(shè)備共同協(xié)作――工控計算機、工業(yè)軟件、串口服務(wù)器等――以實現(xiàn)設(shè)備的互聯(lián)，則對使用人員的素質(zhì)要求更高，而且設(shè)備之間聯(lián)系更加錯綜復(fù)雜，系統(tǒng)變得更加脆弱，最終導(dǎo)致企業(yè)自動化系統(tǒng)的相應(yīng)部署、調(diào)試與維護管理的成本劇增。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的最大障礙即標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一[3]。目前，行業(yè)內(nèi)的多總線并行體系已然形成，相應(yīng)的終端設(shè)備已經(jīng)大量地部署在工業(yè)現(xiàn)場，如果將這些終端設(shè)備全部更新?lián)Q代成使用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)接口的終端設(shè)備需要耗費大量的資金，這是很難實現(xiàn)的[4]。既然終端設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化難以實現(xiàn)，若通過一個兼容多協(xié)議、多接口的中間平臺采集來自不同通信協(xié)議的數(shù)據(jù)，并進行標(biāo)準(zhǔn)化處理，將會是一個可行、易行的解決方案。

1 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)架構(gòu)

傳統(tǒng)的“兩化”融合所采用的是美國AMR公司提出的三層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，即過程控制系統(tǒng)層（Process Control System，PCS）、制造執(zhí)行系統(tǒng)層（Manufacturing Execution System，MES）、企業(yè)資源規(guī)劃層（Enterprise Resource Planning，ERP）[5]。層與層之間的聯(lián)接基本沒有標(biāo)準(zhǔn)可以遵循。ERP層與MES層同屬于信息化的范疇，它們之間的聯(lián)接相對比較容易實現(xiàn)。而PCS層，由于設(shè)備的多樣性，導(dǎo)致其與MES層之間聯(lián)接的復(fù)雜程度更高。

將多種儀表、傳感器和控制器等構(gòu)成的傳感網(wǎng)絡(luò)接入到信息網(wǎng)絡(luò)是實現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵。一種易行的解決方案是：以工業(yè)網(wǎng)關(guān)為核心設(shè)備，在PCS層與MES層之間構(gòu)建一個標(biāo)準(zhǔn)化的通信平臺――信息通信技術(shù)層（Information Communication Technology，ICT），具體如圖1所示。

圖1 四層工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)

網(wǎng)關(guān)的作用是連接兩個或多個異構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)，使之能夠相互通信[6]。ICT層即基于此功能，將異構(gòu)傳感網(wǎng)絡(luò)融入工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，在工業(yè)現(xiàn)場的多種總線協(xié)議與要求的通信協(xié)議之間進行協(xié)議轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)不同協(xié)議之間的數(shù)據(jù)交互。但工業(yè)網(wǎng)關(guān)與普通互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)設(shè)備的工作環(huán)境不同，工業(yè)網(wǎng)關(guān)還須針對苛刻的工業(yè)應(yīng)用環(huán)境以及客戶的特殊要求進行相應(yīng)的優(yōu)化定制。

2 工業(yè)網(wǎng)關(guān)

ICT層的工業(yè)網(wǎng)關(guān)是聯(lián)接傳感網(wǎng)絡(luò)與信息網(wǎng)絡(luò)的中轉(zhuǎn)站。其主要特點如下：

（1）工業(yè)網(wǎng)關(guān)與信息網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接，需要擁有普通互聯(lián)網(wǎng)路由器的基本功能，能夠為工程師提供遠(yuǎn)程平臺，允許用戶通過信息網(wǎng)絡(luò)對工控網(wǎng)絡(luò)進行實時遠(yuǎn)程診斷、調(diào)試、管理，減少現(xiàn)場實地巡查的次數(shù)。

（2）傳統(tǒng)的工控網(wǎng)絡(luò)多是封閉、孤立式的總線網(wǎng)絡(luò)[7]。在這樣“信息孤島”式的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，為了提高通信的效率，多采用未進行任何加密保護的“明碼”形式進行數(shù)據(jù)傳輸。在與信息網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接之后，這些“明碼”傳輸?shù)臄?shù)據(jù)以及工控網(wǎng)絡(luò)直接暴露在所有信息網(wǎng)絡(luò)的用戶面前，病毒、駭客的問題也隨之而來。關(guān)鍵數(shù)據(jù)被竊取以及工控網(wǎng)絡(luò)癱瘓等導(dǎo)致的損失都是難以估量的。所以通信網(wǎng)關(guān)應(yīng)具備多種防護技術(shù)，能夠主動實時地監(jiān)控、識別、報警、阻擋來自信息網(wǎng)絡(luò)對工控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)攻擊、竊取、篡改、破壞等行為，保障系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)信息安全。

（3）工業(yè)網(wǎng)關(guān)要應(yīng)對傳感網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的多總線并行問題。為實現(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)的快速接入，工業(yè)網(wǎng)關(guān)應(yīng)與傳感網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間能夠直接進行通信。工業(yè)網(wǎng)關(guān)需要具備多種行業(yè)接口，兼容多種現(xiàn)行的協(xié)議，并整合多種設(shè)備功能于一身以靈活應(yīng)用于多種場景。

（4）作為產(chǎn)品級設(shè)備，工業(yè)網(wǎng)關(guān)應(yīng)該簡單易用，使相關(guān)人員通過簡單的培訓(xùn)甚至自學(xué)就可以掌握其基本的使用。而作為工業(yè)級設(shè)備，穩(wěn)定可靠是必需的，具有寬工作溫度范圍、強抗電磁干擾能力、斷線緩存能力等。

歸結(jié)起來，工業(yè)網(wǎng)關(guān)應(yīng)具備6項特性：①遠(yuǎn)程管理；②安全互聯(lián)；③智能應(yīng)用；④穩(wěn)定可靠；⑤簡單易用；⑥降低成本。

圖2所示為SymLink-GAP工業(yè)安全網(wǎng)關(guān)的系統(tǒng)架構(gòu)。該架構(gòu)內(nèi)部由兩個獨立主機系統(tǒng)組成，其內(nèi)網(wǎng)主機連接受保護網(wǎng)絡(luò)（如工控網(wǎng)絡(luò)），外網(wǎng)主機連接信息網(wǎng)絡(luò)（如因特網(wǎng)）。內(nèi)網(wǎng)兼容各類主流PLC、智能儀表、現(xiàn)場總線協(xié)議等數(shù)據(jù)接入，外網(wǎng)提供以標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給第三方或數(shù)據(jù)庫。在內(nèi)網(wǎng)主機與外網(wǎng)主機之間，物理層采用專有隔離硬件，鏈路層和應(yīng)用層采用私有通信協(xié)議，并對數(shù)據(jù)流進行單向控制，數(shù)據(jù)僅由內(nèi)網(wǎng)向外網(wǎng)單向傳輸。

3 應(yīng) 用

圖3所示是工業(yè)網(wǎng)關(guān)應(yīng)用于某鋼鐵企業(yè)能源管理中心系統(tǒng)的示意圖。其目的是實現(xiàn)能源介質(zhì)數(shù)據(jù)采集、能源設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控、在線運行管理、優(yōu)化節(jié)能調(diào)度和基礎(chǔ)能源管理等功能。

工業(yè)網(wǎng)關(guān)整合通訊接口服務(wù)器、工控機、工控軟件的功能于一體。系統(tǒng)通過工業(yè)網(wǎng)關(guān)采集必要的底層系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)自動、完整、實時地推送到實時/歷史數(shù)據(jù)庫，達(dá)到能源管理系統(tǒng)的綜合監(jiān)控和管理要求。

4 結(jié) 語

針對工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備復(fù)雜繁多、多種現(xiàn)場總線而導(dǎo)致企業(yè)兩化建設(shè)與維護成本居高不下的現(xiàn)狀，提出基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的ICT中間平臺通信標(biāo)準(zhǔn)化方案，既可避免已有現(xiàn)場設(shè)備的更新?lián)Q代，又能實現(xiàn)低成本的現(xiàn)場設(shè)備互聯(lián)互通。并基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用提出工業(yè)通信網(wǎng)關(guān)需要具備的六項重要特性。為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)多樣化的設(shè)備之間互聯(lián)互通提供一種標(biāo)準(zhǔn)、易行的方案。

參考文獻(xiàn)

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[4] 桂健.兼容多種通信方式的智能網(wǎng)關(guān)設(shè)計與實現(xiàn)[D].福建：福建師范大學(xué)，2014.

篇（9）

    投資規(guī)模（萬元）                10以下   10-100  100-300  300-1000  1000及

    收費率（％）                               以下     以下     以下     以上

    工程類別

    --------------------------------------------------------------------------

    城市橋梁 公園橋 復(fù)雜/一般       2.4/2.3  2.2/2.1 

    城市橋梁 小橋 復(fù)雜/一般         2.2/2.1  2.1/2.0

    城市橋梁 中橋 復(fù)雜/一般                  2.2/2.1  2.1/2.0  2.0/1.9

    城市橋梁 大橋 復(fù)雜/一般                           2.2/2.0  2.0/1.8  1.8/1.6

    立體交叉 三層全立交                                        2.1      2.0

    立體交叉 兩層全立交 復(fù)雜                          2.1      2.0      1.9

    立體交叉 兩層全立交 一般                 2.0      1.9      1.8

    立體交叉 兩層全立交 簡單        1.9      1.8      1.7

    立體交叉 簡交                   1.8      1.7

篇（10）

中圖分類號：T-651 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）23-0305-01

1.民用飛機電子設(shè)備的發(fā)展

上世紀(jì)50年代，ARINC在航空公司電子工程委員會（AEEC）支持下，繼承了飛機無線電委員會為航空公司制訂無線電標(biāo)準(zhǔn)的任務(wù)。80年代采用ARINC429數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)總線作為標(biāo)準(zhǔn)，適應(yīng)了向數(shù)字式方向的轉(zhuǎn)變，順應(yīng)了B757、B767和空客A32o新一代飛機電子設(shè)備的發(fā)展，更多的ARINC數(shù)字系列規(guī)范的制訂，帶動了機載電子設(shè)備進入數(shù)字化時代。90年代提出了綜合模塊化結(jié)構(gòu)概念，出現(xiàn)了B777的飛機信息管理系統(tǒng)，其機箱則代表了新一代機載電子結(jié)構(gòu)。

2.現(xiàn)今民用飛機電子設(shè)備的存在的問題

2.1 FFF的概念變化問題

現(xiàn)今FFF概念由軟硬件兼顧的“Form，F(xiàn)it，interface and Function”取代原先的單純硬件“Form、Fit、Function”。硬件Form僅為安裝箱盒的殼體和柜架的三維體形和外廓的尺寸。Fit為三維配合，它是接插件和線號的配合。目前大量增加了軟件的Form?Fit and interface方面的要求，在標(biāo)準(zhǔn)中占據(jù)了很大一部分。而Function繼續(xù)去規(guī)定組件或模塊的任務(wù)要求和其性能指標(biāo)。

2.2 互換性的概念變化問題

從主要飛機制造商與競爭著的風(fēng)險分享的機械電子產(chǎn)品廠商間轉(zhuǎn)向?qū)⑿嘛w機的主要電子設(shè)備給單獨的某家電子產(chǎn)品廠商合伙設(shè)計和實施的總承包是航空業(yè)的近期變化。這樣顯著地減少了產(chǎn)品互換性和電子廠商之間的競爭，以及減少了買主的自由選用，也影響著模塊化標(biāo)準(zhǔn)和壽命成本上的折中機會。功能的綜合和區(qū)劃都由飛機制造商從整機操作上考慮。此外，屹機租用制度也使航空公司對飛機制造商施加影響上的減弱，航空公司對營運和使用上的個性化選擇很少了。軟件及其工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)增值的一個顯著方法是跨在多機型平臺上重復(fù)使用設(shè)計的可能性。這種重復(fù)使用減少每個產(chǎn)品開發(fā)周期，減少成本，很大程度上考慮了可移植性。重復(fù)使用的轉(zhuǎn)移，也簡化了客戶租用飛機時的設(shè)備變更，并減少由于部件型號差異上的庫存。

2.3 更加強調(diào)操作性問題

國際民航組織尋求全球通信、導(dǎo)航、監(jiān)視/空管（CNS/ATM）的無縫運行，使得任何航空電子系統(tǒng)之間的互操作性強化了機載電子設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化_l幾作。要求各國政府和管制之間的合作和協(xié)調(diào)，使得提供的ATM服務(wù)強調(diào)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，例如空中信號在體制、協(xié)議、規(guī)格上全部一致。由于空中和地面計算機之間的信息流的數(shù)量和重要性都在增加，這意味著發(fā)信者和收信者雙方。逐漸普遍采用ARINC629總線它是雙向多發(fā)送器的傳輸總線采用具有避撞回避（CA）的CSMA存取和自主式總線控制，最多可連接120個終端在2MHz時鐘頻率下可以實現(xiàn)2Mbps傳輸率。

2.4 買賣雙方關(guān)系改變

ARINC標(biāo)準(zhǔn)面臨著許多新的問題，目前正處在十字路口，不知今后將走向何方?；Q性難于實現(xiàn)，電子設(shè)備生產(chǎn)商不再白由競爭，科技的發(fā)展帶來的問題也有很多，航空公司白由選擇產(chǎn)品的可能性喪失，買方與供方之間的關(guān)系發(fā)生了微妙變化，買方對飛機供應(yīng)方的依賴程度加大，與電子設(shè)備商之間的關(guān)系開始并不密切。

3.我國大型客機航電標(biāo)準(zhǔn)的研制

3.1 我國的空客A380

A380是歐洲空中客車工業(yè)公司正在生產(chǎn)和研制的四發(fā)遠(yuǎn)程600座級超大型寬體客機，尚未正式投入運營。A380是目前世界上唯一采用全機身長度雙層客艙、4通道的民航客機。A380的設(shè)計是與大約60個主要機場合作進行的，以確保機場的兼容性并順利投入使用。面對日益增長的空中交通和機場的擁堵情況，A380提供了最聰明和最經(jīng)濟的解決方案。解決以上問題的另一種方法是增加現(xiàn)有飛機的飛行頻率，這不僅需要機場數(shù)十億美元的投資，而且有可能會加重機場的擁堵以及明顯增加對環(huán)境的影響。

空中客車公司對這個問題的分析被無可爭辯地證實了，一方面來自于該項目一開始就有本行業(yè)廣泛的參與，另一方面，A380在市場上的成功也明顯證實了這一點。截止到2005年1月底，共有15家航空公司客戶宣布確認(rèn)或承諾訂購154架A380飛機，其中包括27架貨運機型。網(wǎng)絡(luò)化設(shè)計是按ARINC一644標(biāo)準(zhǔn)的飛機數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)進行的，飛機網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器系統(tǒng)是一個中央神經(jīng)系統(tǒng)，主要依靠具有8個數(shù)據(jù)交換節(jié)點的航空電子全雙交換以太網(wǎng)（AFDX）支持，該設(shè)各由Ro提供，它采用雙絞線纜連接。采用AFDX的關(guān)鍵特色是包括傳遞信息達(dá)到復(fù)決確認(rèn)等級的軟件配合，并控制時延或數(shù)據(jù)傳遞所需時間。

A380飛機融合了最新的技術(shù)和材料，采用了先進系統(tǒng)和行業(yè)工藝，達(dá)到了最嚴(yán)格的國際適航審定要求。與最接近的競爭機型相比，A380的載客量多35%，乘客的個人空間也更大。AFDX屬余度容錯總線，八個節(jié)點和計算機分為左/右部分，每個都能操縱飛機，整個系統(tǒng)由紅/藍(lán)雙重級，如果數(shù)據(jù)路由一方故障，則可重組，即單個交換節(jié)點上的故障仍可飛行。

3.2 我國的波音787飛機

787在技術(shù)和設(shè)計上的突破，使中型尺寸的787具有在同座級的飛機中，無以倫比的航程能力與英里成本經(jīng)濟性。倘若乘客偏愛不經(jīng)停直飛服務(wù)及更高航班頻率，那么787就是開辟這種新航線的完美機型，尤其是不適合大型飛機的客源少的遠(yuǎn)程航線。波音787除了讓中型飛機尺寸與大型飛機航程的實現(xiàn)結(jié)合，還以0.85倍音速飛行，這也使其點對點遠(yuǎn)程不經(jīng)停直飛能力得以更好的體現(xiàn)，從而能在450多個新城市對之間執(zhí)行點到點直飛任務(wù)，這讓運營商能更靈活地把機型與市場相匹配。首架787客機在美國西雅圖埃弗雷特波音工廠向日本ANA航空公司交付使用。波音787飛機的機載電子設(shè)備也是按網(wǎng)絡(luò)化飛機設(shè)計的，其以太網(wǎng)也采用ARINC一664標(biāo)準(zhǔn)的匕機數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)（ADN），和空客A一380飛機的相同，主要用雙絞銅纜連接，傳遞數(shù)據(jù)率為10OMbPs，也可利用光纜實現(xiàn)。用AFDX標(biāo)準(zhǔn)定義網(wǎng)絡(luò)協(xié)議作為機載電子結(jié)構(gòu)的通信骨干，成為全電子效能的七機。也采用ARINC653的應(yīng)用軟件接口標(biāo)準(zhǔn)（APEX）作為通用計算機系統(tǒng)，以簡化系統(tǒng)的綜合程序。

通過采用商用開放式標(biāo)準(zhǔn)，核心網(wǎng)絡(luò)可以駐宿多種第二方面應(yīng)用軟件去管理信息源_l二作，以提高效率。整個吃機數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)采用由Smiths公司提供的公共核心系統(tǒng)。該客機采用大屏幕顯示器雙平顯布局，五個平板顯示器，左右儀表板上各兩個，中央操縱臺上一個。顯示器附有鍵盤和光標(biāo)控制器。也有兩個二級固定EFB和兩臺HUD。還采用通信、監(jiān)視功能一體化。其155和空客A一380一吃機的AESS相仿。同樣由S模式應(yīng)答機撞系統(tǒng)、增強式近地告警系統(tǒng)（EGPWS）和氣象雷達(dá)（WXR）綜合而成，也含有風(fēng)切變探測功能。

4.結(jié)語