发布时间：2022-06-24 18:19:55
序言：写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁，我们为您精选了8篇的模块化设计样本，期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发，请尽情阅读。
一、模块的定义
模块是可组合成系统的、具有某种确定功能和接口结构的、典型的通用独立单元。定义成模块的零部件应具有以下几个典型特点：
（一）功能的独立性：给定输入和输出，能够独立的完成一定的功能；
（二）结构的独立性：应该具有独立的物理组成和外观结构；
（三）接口的标准化：标准的接口保证了模块的互换性，以便与其他模块进行组合。
对于工程机械产品，模块可以是机械结构件、也可以是液压或电气单元、控制软件，如混泥土泵车可以定义为臂架、转塔、泵送系统等模块。同时模块亦可以根据其复杂程度及在实施过程中的制造、装配、物流等实际情况进行进一步的下级模块划分，也就是模块可以有层级概念，比如说混泥土泵车的臂架定义为一级模块，往下还可以细分为单节臂架模块、臂架油缸模块、连杆模块等二级模块。从而可通过不同长度的单节臂架模块组合成满足不同客户需求的不同臂架高度的泵车。
二、模块设计的内涵及特点
（一）模块化设计内涵
设计任务可以从多个层面共同进行，并且这一特征是传统设计方法中所不具备的。先对产品的框架进行设计，在逐层开展内容完善，这样机械设计任务开展形式拥有更多的选择，并且不会出现设计形式混乱的情况。机械设计需要将参数完善记录，方便对设计图形进行审核，完全达到安全标准才能够投入到生产环节中。通常情况下是同横向与纵向两方面来探讨设计形式，将数据依次填写到框架中，对比分析是否存在误差。设计期间结合使用需求可以随时对模块进行改变，确保工作任务能够高效开展。
（二）设计的特点
1、便于维修。模块化设计理念与传统设计方法相比较，拥有很多新的特点。首先是使用阶段发生故障更便于维修，修理任务也可以在局部进行，节省时间的同时在维修效率上也有明显提升。各模块均可灵活拆卸，故障严重时，通过调试很难使之恢复正常，此时直接将木块更换，快速完成维修任务。由此可见，无论是设计还是使用，该种设计理念都有很多突破，解决了机械设备使用中遇到的问题。
2、简化包装设计。包装是设计工作中的重要内容，同时也十分复杂。要根据设备的外形对包装进行设计，保护运输安全也要合理利用空间，这些标准很难同时实现，但通过模块化设计，包装环节更简单便于实施。传统包装方法中，工作人员要根据不用零件的设计形式探讨包装方案，对基层工作人员相关专业知识要求严格，并且在包装过程中会浪费大量时间，并不利于机械生产加工高效进行。应用模块化设计理念后，包装工程中所面对的产品也都是划分后的，并不需要基层工作人员了解机械设计原理，对控制成本支出及提升生产效率都有很大的帮助。加强模块化设计理念应用后，工作人员可以更高效的完成包装任务，为机械设备使用阶段提供便捷性。
3、模块化包装的成本低。应用模块化设计方法后，在机械生产包装流程中有明显的简化，同时成本支出也得到有效控制。传统的设计理念中，存在很多不确定因素，因此预算的成本支出也很容易发生变化，在工作任务开展过程中，包装所用材料通过计算可以得到准确结果。这样管理人员更明确不必要的成本支出，严格控制资金使用，这也是模块化设计理念中节约成本的依据。虽然资金支出得到了控制，但产品使用质量并不会因此受到影响。
（三）模块化划分原则
模块化的设计就是要以少数的模块组成极可能多的产品，同时产品具有高度的稳定性、精度，并且结构简单，成本低廉。所以在设计之初应对模块进行详细的划分。当前并没有标准化的模块划分原则，根据侧重点的不同可进行不同模块的划分。从模块本身的概念来看，模块就是可组成系统的、具有某种特定功能和结构的、典型的通用独立单元。通过对产品功能的结构，建立总功能、子功能、功能单元之间的联系，为模块的划分建立基础。单从这方面讲，应满足下述原则：首先应保持模块功能和结构具有一定的完整性和独立性；其次应确保模块接口要素便于联系和分离；第三应保持模块之间的相关尽可能少，同时模块内部间应为强耦合；遵照典型性和通用性的原则。
（四）模块化设计方法在机械设计中的应用
当前具有多种设计方法，首选从功能侧重方面来说，主要的流程是需求分析、功能分解、探索式集成和评估。首选对客户的需求进行分析，将顾客的需求配置到产品中，以满足客户需求为主。根据客户需求分析确定产品要求，再次过程中应准备多种功能目标，满足客户的首要需求。在确定产品各个不同层次的功能后，对产品进行分解，分解成基本功能和物理元素，同时对功能及物理元素进行集成。然后对综合指标及可行性进行分析，最后实施设计。
另一种是基于结构特征的设计。这一方法要求先对零部件的形状特征进行分析，并规划减少零部件的种类，达到优化成本和提高产品质量的目的。在次过程中需对标准化模块参数进行分析，减少可变参数的数量，以方便模块建模。根据分析结构首先建立零部件主模型，利用关键参数描述零部件外形和各尺寸之间的关系。设计过程中在基本模块模型中输入数值，自动形成变形模块。其中零部件几何模型和对应的事物特性表是零部件的重要组成部分。通过变形模块的加入，最终形成产品的结构，产品主结构可描述为一个可配置、包括所有标准构建的模块化产品系统的组成。
三、结语
在技术迭代步伐愈来愈快的背景下，模块化设计显然与市场发展趋势相契合。模块化设计不仅满足了用户的个性化需求，同时还提升了产品生产效率及质量水平，为行业整体发展奠定了基础，使工业设计水平迈向了更高的阶层。
参考文献：
[1]梁伟勇.机械产品的可拓模块化设计方法研究与应用[D].南京航空航天大学，2014.
1接口设计
作为高速传输方式，LVDS接口在应用中的关键问题是如何保证其信号的完整性。1）模块间数据传输接口设计。数据在模块间的传输路径较短，因此其接口可直接由LVDS串化器及解串器组成。发送端采用LVDS串化器将数据以高速串行数据方式发送，接收端采用相对应的LVDS解串器将接收到的数据进行串/并转换。为完成电路环流，在差分数据接收端（DS92LV1224的数据输入端）跨接100Ω电阻。2）数据长线传输接口设计。由于中心节点模块与上位机间数据传输距离较远，为抵消LVDS长线传输的信号衰减，需在信号发送端对信号进行驱动，并在信号接收端对信号进行均衡以降低信号失真和畸变。长线传输容易使数据收发两端由于地电势差产生直流电，因此在差分信号输出端需采用隔直电容进行交流耦合。同时，采用一对相当于传输线1/2的电阻进行差分信号传输的源端匹配。
2系统信号传输协议设计
2.1传输协议模型设计为减少传输中的冗余数据，在本系统中未采用标准通信协议，仅保留了物理层、传输层及应用层。分析本测试系统所需完成的功能，在设计中提出了如图2所示的传输协议模型。图2信号采集系统传输协议模型物理层：即接口层，用于实现现场设备与传输媒质的连接，LVDS接口芯片可自动完成LVDS信号编码/解码、串/并（并/串）转换及信号同步。传输层：功能模块在传输层中将采集到的信号建帧上传至中心节点模块，并判定由中心节点转发的上位机指令是否指向本模块。中心节点模块在传输层中完成将功能模块上传的数据打包传送，上位机下发数据解包转发及数据流寻址控制功能。应用层：对接收到的指令及采集数据进行处理，执行各功能模块的专属任务。各功能模块在应用层所需完成的具体功能有所不同。
2.2数据传输帧结构上位机对各独立模块进行的指令控制及数据传输都是通过中心节点转发的，中心节点模块接受上位机控制，因此上位机占用传输线下发指令及数据的优先级高于各功能模块通过中心节点向上位机传送数据请求的级别。1）上位机向实时测控系统下发数据结构。上位机向实时测试系统下发数据结构如图3所示。其中，在向某一功能模块下发第一轮数据前加入目标指令，以明确下发数据的目标电路模块。在每轮数据发送前都加有控制指令、数据头标识，而在数据帧尾部加入数据尾标志，加入这些标志的目的均为进一步确保数据的成功接收，提高数据传输及接收的可靠性。中心控制模块对上位机下发数据中的目标指令部分进行判断，再将去掉目标指令的其余数据发送至目标模块。目标模块对接收到的数据进行判定，确定下发数据是否正确，并执行指令或发送数据。2）测控系统上传数据结构。由于本系统的数据采集通道较多，因此各功能模块在传输层需要对数据进行编帧处理，以供上位机对每一路数据进行识别（见图4）。各信号采集模块对采集数据进行循环读数，每读取一轮数据后增加帧计数及帧标识，再经中心节点模块打包上传。上位机通过对数据帧长度、帧计数及帧标识的判断，即可判定数据是否完整并计算出信号采集的时间。系统上电后信号采集模块开始进行帧计数，频率为1kHz，则32位的帧计数可提供时长为4194304s的计数时间，数据采集时间=帧计数时间+上电时间。帧标识的作用为标识一个数据帧的结束，以较小的数据帧为单位进行数据发送有助于差错控制。各信号采集模块经由中心节点模块向上位机传送数据时使用同一条传输通道，因此，中心节点模块在传输层需将各功能模块上传的数据进行打包，在上传数据包的前端及尾端增加不同的标识头及标志尾，以供上位机判断数据来源模块。
2.3差错控制如果采集数据中出现了与标识头或标识尾相同的数据，且两者间隔恰好与数据帧长度相同，则可能出现误判断，提取错误的采集量信息。因此中心模块上传数据时采用8字节急变数据作为标识头及标识尾，从而与系统所需采集的缓变信号形成反差，降低误判断的概率。如：模拟采集量的包头采用ABAB4545ABAB4545作为标识头，在16位信号中ABAB为较大数据，而4545则为较小数据，这组数据重复出现的概率低，同理在包尾采用5454BABA5454BABA作为标识尾，这样，两组数据组成的标识结构可有效地将数据标识与采集信号分离，从而保证数据传输的可靠性。
3测试结果及分析
关键词：称重仪表；模块化设计；网络化；VFD
中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1009-3044(2012)06-1427-04
The Modularize and Networked Design of Weighing Instrument
WU Kun-chang
(Xiamen University, Xiamen 361005, China)
Abstract: According to the development trend of weighing instruments, this paper designs a modular, networked weighing instrumenta? tion. The meter adopts double processor (MSP430F147 combining AT89C52) to implement modular design, contains an analog data acqui? sition and control, VFD display ( vacuum fluorescent screen), Ethernet interface, IO extension and power five modules. Ethernet interface module uses a universal serial Ethernet switches, convenient access Internet meter. Test show that the instrument operation is stable and reli? able, easy to use and flexible and powerful function diversity.
Key words: weighing instrument; modular design; networked; VFD
1概述
随着微电子技术和计算机技术的快速发展,传统的机械式称重仪表正逐步被基于嵌入式技术的电子称重仪表所取代。电子称重仪表具有性能可靠、体积小巧、易于安装使用等特点,被广泛地用于各种计量、定量称重系统中[1]。目前称重仪表重要的发展趋势是采用模块化设计，通过硬件或软件的积木式组合来实现不同的功能需求。例如用户提出的要求后，只需在仪表机箱里选用不同的电路板组合或更改代码储存芯片。本文设计的仪表中模拟量采集与控制模块主要负责称重传感器数据采集和逻辑控制，其中A/ D转换芯片选用美国CirrusLogic公司的CS5532ASZ；仪表显示屏采用高清晰度和高亮度、使用寿命长的真空荧光显示屏，且选用VFD专用控制／驱动芯片CS16312，该芯片集成了VFD显示控制、按键控制、LED显示控制等功能。VFD显示模块并采用单独的微处理器，使得显示屏通用性很强；Ethernet接口模块采用通用型串口转以太网设备ZNE-10T，将仪表RS232网络升级到Internet网络。电源模块选用美国功率集成公司的TOP224Y芯片设计单片集成电源电路，具有效益高、性能指标高、可实现多路输出等优点。仪表中各个模块相对独立，模块之间通讯采用标准的RS232接口，方便根据需求组合，例如仪表应用场所没有以太网接入口，因为使用标准的RS232接口，仪表数据传输则可以选择近距离直接与计算机的COM口连接或者远距离外加RS232转RS485的模块连接到其他的控制器上。同时，标准的接口也使得方便将仪表模块用具有类似功能的产品替代，如用户打算使用触摸屏显示操作，只需将带有RS232接口触摸屏代替现有的VFD显示模块即可。
2系统设计
仪表分为五个部分模拟量采集与控制、VFD(真空荧光显示屏)显示、Ethernet接口、IO扩展接口及电源，整体构架如图1所示。
图1称重仪表整体结构图
2.1电源模块
真空荧光显示屏（VACUUM FLUORESCENT DISPLAY）是从真空电子管发展而来的显示器件，由发射电子的阴极（直热式，统称灯丝）、加速控制电子流的栅极、玻璃基板上印上电极和荧光粉的阳极及栅网和玻盖构成。在灯丝两端加上规定的灯丝电压，使阴极温度达到6000C左右而放射热电子，再将阳极加上正电压，因栅极的作用而放射热电子加速，将会互相冲击而激发荧光粉，而使荧光粉发光[4]。
根据上面叙述，再结合采集控制模块、Ethernet接口模块供电，将整个仪表需要的供电情况汇总如下表：
表1仪表供电汇总
基于上述要求，本仪表选用美国功率集成公司TOPSwitch系列单片开关电源芯片，该系列芯片具有集成PWM控制器和MOS? FET功率开关管、支持极宽的输入交流电压和频率范围、电路简单，成本低廉，芯片本身功耗低，电源的总体效率可达80%等特点[2]。
模拟量采集与控制板和VFD显示板都需要+5V电压供电，且采集板上A/D转换要求模拟量参考电压要求较严格，为了不相互影响，分成两路供电。根据两块板功率要求，设计一路10V/0.4A电压经过LM340T5转换给模拟量采集与控制板供电，VFD显示板则采用12V/0.3A经LM340T5转换供电。输入输出板需要的+24V电压则直接设计一路24V/0.3A。
根据VFD显示供电要求，首先设计一路-37V/0.3A电压经过LM317转化成-30V，作为CS16312EN的参考电压，再使用4.7V稳压管将电压拉升成-25V接到灯丝一端，而灯丝之间3.3V/145mA压差则是在-25V电压的基础上反串上电压为3.3V的不共地电压，这样就可获得灯丝另一端-21.7V电压。经过实验测试验证，该VFD供电方案可行。
根据要求，电源电路核心部分开关电源设计如图2所示。
图2电源模块电路2.2模拟量采集与控制模块
如图3所示，模块主要包含模数转换电路和MCU及其他电路。
称重仪表的精度主要取决于A/D转换芯片的分辨率。A/D转换芯片的选择对决定仪表性能至关重要，本文仪表选用CirrusLogic公司的CS5532ASZ转换器，该芯片是高集成度的ΔΣ模数转换器，应用了电荷平衡技术，其分辨率达到24位。芯片内部有一个极低噪声的斩波稳定仪表放大器，最大增益高达64倍。该ADC非常适合测量称重仪表、过程控制、科学和医疗等应用领域的单/双极性小信号[3]。
图中称重传感器模拟信号接入ADIN+、ADIN-，经过有电容电感组成的滤波网络消除高频干扰后送入通道1。模拟信号在CS5532中经过放大、模数转换、滤波，最后数字信号从SDO输出到MCU，等待进一步处理。MCU通过SDI线对CS5532进行通道选择、前置放大器增益、校正方式以及数据输出频率等设置。SDI和SDO是在时钟信号SCLK的配合下进行读写操作，CS是片选信号，低电平有效。CS5532与MCU的具体连接如图3所示。模数转换需要一个精确稳定的模拟量参考电压，本仪表选使用DC-DC器件ZY0505BD产生隔离5V电压再采用基准电压芯片LM236-2.5等到精确稳定的2.5V参考电压。
本仪表的主控制器选用TI公司MSP430F147，该单片机具有超低功耗、16位RISC结构、强大的处理能力、系统工作稳定等特点。为使系统稳定可靠运行，使用带I2C串行CMOS E2PROM、精密复位控制器和看门狗定时器的监控芯片CAT1161，且仪表掉电仍需保存的数据存储在CAT1161自带的16K E2PROM中。另外与VFD显示模块、以太网接口模块通信接口选用美信公司的MAX202CSE。模块中IO电路与IO扩展电路原理一样，故在IO扩展模块中讲述。
图3模拟量采集与控制电路 2.3 VFD显示模块
如图4所示，AT89C52与VFD专用控制芯片CS16312EN通信是使用了三根口线。P1.0与CS16312的DIN相连用于数据输入。P1.1与DOUT相连用于数据输出。P1.2与CLK相连，产生串行时钟信号。P1.3与STB相连，产生数据/命令识别信号。DOUT口是N沟道开漏输出，故外接4.7K上拉电阻。CS16312芯片内建了OSC，振荡频率由外接电阻决定，电阻典型值为51K。CS16312的7根GRID线分别接到VFD的栅极（grid）G1--G7,13根SEG线与VFD的阳极(anode)P1―P13相连。动态扫描显示由CS16312内建硬件电路自动完成。GRID线循环输出栅极扫描信号，SEG线输出取之内部显示RAM区与之对应的显示信号[4]。
图4 VFD显示模块电路
引脚KEY1～KEY4和SK1～SK6可以一起构成4×6键盘扫描电路，在显示周期的末端扫描数据将存储在键值数据RAM内，24个按键使用3个字节存储。本仪表数字键和功能键一共有20个，所以设计了4×5键盘扫描电路。CS16312的LED驱动锁存器的低4位对应于LED0～LED3引脚，每个引脚的最大驱动能力为20mA。当其值为0时，LED灯亮；值为1时，LED灯灭。
2.4 Ethernet接口模块
如图5所示，Ethernet接口模块电路的核心元件是ZNE-10T，该元件是广州致远电子有限公司开发的一款嵌入式网络设备，它内部集成了TCP/IP协议栈，用户利用它可以轻松实现嵌入式设备的网络功能[5]。ZNE-10T具有10M以太网接口，最大115200bps的串口波特率，多种工作方式(UDP、TCPServer、TCPClient)，功耗小于200mW等特性。ZNE-10T使RS232或RS485网络升级到以太网，使得向以太网传输数据等同串口传输数据(配置好模块的IP地址、子网掩码、网关、串口波特率等参数)。选用ZNE-10T大大缩短了仪表开发周期，且设备价格不高。
如图5所示，J0是带两个LED灯的以太网RJ45接口，ZNE-10T设备中引脚LED_RXD和LED_TXD是以太网数据发送接收指示灯输出口，所以将两引脚连接在RJ45接口LED灯上用于指示发送接收状态。图中D1是水晶头连接正常指示灯。ZNE-10T设备引脚TXD和RXD是串口信号接收发送口，使用ZNE-10T时，RXD、TXD直接和MSP430的UTXD1、URXD1相连。注意使用时要将模拟量采集与控制板上的跳线帽拔除，使得UTXD1、URXD1引脚不与MAX202相连，以免串口通讯收到干扰。另外RST_H引脚用于ZNE-10T设备复位，低电平有效，直接与MSP430的P6.4引脚。
2.5 IO扩展模块
输入输出电路选用锁存器74HC373，该芯片具有三态总线驱动能力。因为MSP430F147所有端口都是双向口线，本仪表选用P4端口作为输出端口，P5端口作为输入端口。74HC373锁存信号LE由P6.1、P6.2、P6.3经3-8译码器74HC138获得。输入输出都采用
图5 Ethernet接口模块电路光耦隔离，增强抗干扰性。其中输出电压外接，即输出电压可以根据需要连接，最大耐压为50V。
3结束语
本仪表性能稳定、设计合理、功能强大、使用灵活,能广泛应用于各种称重现场,满足不同用户的需要，应用前景广阔。其合理的硬件模块化设计、便捷的Internet网络接入、美观的VFD人机界面设计体现了当前电子称重仪表的发展方向。
参考文献：
[1]浦方华,田作华.一种基于W77E516的高精度电子称重仪[J].测控技术，2007,26(6):12-14.
[2]周鸿,贾文.TOPSwitch单片开关电源的原理与应用[J].航空计算技术，2002,32(1):48-51.
[3] CS5532芯片数据手册[Z].
1.1系统集成的实现组件技术的运用，需要进行标准化总线技术的借助，以便进行组件间的灵活配置通信关系的实现。而建立在组件技术的基础之上，设备控制的自动化思路则可以得到扩展，从而进行基于生产过程的多设备、多进程控制模式的实现。而作为一种横向集成，该种集成工作的实现不需要依靠编程来实现。而纵向集成的实现，则需要进行TIA系统结构的利用，以便进行高速网络系统的构建。在进行该网络构建时，可以路由为系统交互节点，以便进行现场控制总线与工艺以太网数据的交互，从而使系统的速度得到最大限度的提升[2]。此外，管理节点可以直接接收采集与产生的信号，而现场也可以直接通过网络进行管理层指令的接收。所以，纵向集成的实现，可以进行海量信息传递需求管理模式的实现，以便进行管控一体化的实现。
1.2“积木”模式的实现作为组件技术的突出特性，可组合性可以满足用户长期进行重复运作的应用软件应用的需求。而该种模式被称之为“积木”模式，被广泛应用在自动化控制系统中。为了使不同组件供应商可以进行数据的自由交换，需要进行相关的具备一定开放性的信息通信协议的制定。而在组件技术的自动化控制下，则可以进行模块化应用的实现。而该种模块的使用较为简便，只需要与电源相连接。
2组件及模块化机械设计在自动化技术中的实际运用
2.1在设计文件方面的运用一般的情况下，机械设计需要进行数量庞大的数据与文件的纳入。所以，设计人员只有做好文件和数据的协调工作，才能较好的完成机械产品的设计工作。但就目前来看，多数设计人员一味关注产品的开发问题，却忽视了将组件设计与模块相结合的问题，于是导致了组件设计与模块的应用遭受了限制。而为了进行组件设计中的自动化与模块化的结合，则可以将设计划分成多个模块，并且为其进行相应接口的设置。而这样一来，这些接口与模块就形成了组合，以便设计人员采用组件形式进行组合的整合[3]。此外，在实践工作中，为了进行模块化应用水平的提高，在坚持传统理念开展作用的基础之上，设计人员还应该做好模块化的改造工作，从而使设计内容与实践内容良好的结合起来。而设计文件是设计人员经验的累积，所以设计人员需要对设计文件进行模块化的改造，以便为后续设计打下良好的基础。而设计文化的模块化设计，就是将设计组件结合起来，从而在需要时进行提取。
2.2模块化的步骤在自动化技术中进行模块化机械设计的运用时，要按照一定的步骤来进行。首先，设计人员应该遵循高层模块依赖于低层模块和抽象层次依赖于具体层次的思路和方法进行设计。在设计的过程中，设计人员需要按照这一设计思路进行产品模块的划分。而在运用组件技术的基础之上，则可以使多个模块都具有连接接口，从而使不同模块可以进行组合的完成。其次，在完成模块的划分后，则可以根据划分情况进行工作与设计重点的调整[4]。一方面，需要考虑产品生命周期的各个环节的工作，使其生产流程与使用流程得到结合。另一方面，要进行组件自动化技术的运用，以便将组件自动化与生产相结合，从而将设计成果在生产中应用。此外，应该保证模块具有二元性。而所谓的二元性，就是保证模块具有标准的连接接口和输出输入接口，并且具有相对独立的功能的同时，也具有相应的组合能力。总之，在进行模块化的设计时，首先要使模块对应的零件的功能性得到保证，然后还要进行系统结构归属性的保证。
3结论
关键词：机电一体化；单片机；模块化；实验台；数字温度控制系统
中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2011）30-0050-03
随着工业自动化控制设备的集成度越来越高，控制功能日趋完善，作为控制系统的核心部件――单片机日益受到重视，具有完善控制功能的单片机逐渐在自动控制系统领域大放异彩，而企业对于掌握单片机控制系统开发设计能力的人才更是求贤若渴，为此，必须要对机电专业学生的单片机设计能力进行重点培养和训练。而现有的单片机实验台很多都是集成度很高的实验台，由于集成度高而大大限制了其应用的范围，且由于集成度高而使得实验台系统相当脆弱，后期维护养护工作量较大。因此，相关人员有必要开展单片机能力训练和拓展方面的实验台研究。
本论文主要结合当前单片机实验台的应用现状，结合模块化的设计理念，对单片机综合实验台进行设计研究，以期从中能够找到模块化单片机实验台的设计应用模式，从中开发出合理有效的单片机能力训练拓展的实验方法，并以此和同行分享。
一、单片机实验台总体设计
（一）高校单片机实验台应用现状
当前各个高校的机械电子工程专业都普遍开设有单片机相关课程，但是配套的实验设备均是简单的演示性实验器材，只是让学生照着书本上的范例输入程序，即可完成单片机控制系统的全部控制功能的演示，对于学生动手设计单片机控制系统毫无实践动手的意义；国内一些教学实验仪器生产厂家所设计的单片机实验台，其控制功能过于复杂，并且配套设备多，零部件之间的依赖关系较大，集成度高，反而不利于学生对单片机控制系统内部原理的认识和理解，同时由于这些实验开发板大多已经将实验功能程序固化在系统内部了，因此实验系统的扩展功能较差，只能够进行预先设计好的实验项目，对于学生自主性设计综合实验实训项目，其实施难度较大，且这些实验仪器设备普遍存在着后期维护量大的问题，成本十分高昂，动辄高达十几万元，且并不适合我校学生的学习情况，因此并不适宜通过直接购买的方式引进相关实验设备。
综上所述，只有自制基于单片机控制功能的多功能实验台，才能从根本上解决我院学生微机原理与应用课程的实验设备配备问题，并且提高学生真正动手设计单片机控制系统进而达到应用开发的实践动手能力。
（二）实验台总体结构设计
该试验台从模块化设计的角度出发，从简单实验到综合设计实验，均采用模块设计、接口预留、连接组建的方式来实现单片机的具体控制应用；对于综合性的单片机测控系统实验，利用四个小型单片机控制实现的测控系统，组建综合性单片机控制实验中心，进而实现对相关单片机设计的应用。
该实验台是面向学生进行单片机课程实验而设计的，因此在设计时，一定要能够考虑到学生的动手能力、多名学生同时进行实验的可行性以及实验的可重复性。鉴于此，采用面包板的设计模式，将实验台中可能用到的各单片机模块挂在面包板上，面包板上可以刻画出不同测控系统的电路原理图，学生根据电气原理图，选择相应的单片机模块挂在面包板上，单片机模块与面包板之间采用专用连接插头进行电气连接，而各单片机模块之间采用杜邦连接件进行电气连接，从而搭建出不同测控功能的单片机测控实验系统。如图1所示，为基于单片机的模块化实验台结构框架示意图。
（三）实验台功能模块设计
如图2所示，该多功能实验开发板主要是围绕单片机控制与测试系统的基本构成，从传感器的输入开始，到信号处理电路，A/D转换电路，主MCU控制电路，存储电路，D/A转换电路，输出显示等模块，该系统囊括了单片机控制与测试系统的全部构成环节，通过模块化设计思路，将不同功能的单片机控制与测试系统环节模块化，并通过设计不同的接口选择电路，实现让学生动手连接不同电路模块，进而搭建不同功能的测试系统或单片机控制系统。
二、基于单片机的模块化实验台的实现
（一）实验台模块硬件模块的设计实现
对于该多功能实验开发板，采用独立化的模块设计方式，将搭建各种不同功能的单片机控制系统及测试系统的必要组成模块进行分离，借鉴“堆积木”的思想，使学生自主的选择不同的模块，进而按照实验功能要求构建具有不同实验功能的单片机控制系统。
在具体实现方式上，每一个模块都会设计统一的具有一定通用性的接口，有输入模拟量接口，输入数字量接口，输出模拟量接口，输出数字量接口，接口统一采用标准2.54mm的插针插母，方便不同模块之间的数据传输和交换。如下图3所示，是A/D转换模块和处理器模块（8051）进行连接的设计示意图。
从下图设计上可以发现，每一个独立模块都设计了由标准2.54mm插针构成了接口，按照接口类型的不同，可以具体分为输入模拟量接口，输入数字量接口，输出模拟量接口和输出数字量接口，不同模块之间采用杜邦连接件连接。实际上，本实验开发板的全部模块均采用此种模块化的设计方式，从而有利于学生动手能力和自主设计能力的提升。
（二）基于单片机实现的模块化数字温度测控系统构建
基于模块化的单片机数字温度测控系统，是利用了模块化的设计理念，将数字温度测控系统按照其构成模块，如CPU控制模块、数据采集模块、AD转换模块及数字显示模块等分别进行硬件连接连线，从而完成数字温度测控系统的设计，再配以合适的程序，即可实现对环境温度的数字测量与显示的功能。这样利用模块化的设计方法极大的提高了机电专业学生动手实验实践的能力，对于单片机的设计应用能力的提高有很大帮助。
图4 数字温度测控系统硬件接线原理图
硬件连线如上图4所示，该电路由51单片机、ADC0809电路及七段数码显示电路三部分组成。由于电路比较简单，在总线上没有其他器件，所以直接选通ADC0809，ADC0809转换器的转换结果显示在七段数码管显示电路上。需注意，试验中要将所有的电源的地线相连，包括+5V和+24V之间的。当＋5V的VCC本身波动不超过ADC0809的测量精度时，可以将参考基准电压输入端直接接到VCC（Vref+）和GND（Vref-）上。输入电压来自于温度变送器，在protues中可以按图所示，采用电阻分压，以产生电平信号。温度值与输入的数值之间的关系为：T=D*Vref/256*20。其中D为ADC0809输出的数据值。
三、结语
本论文结合当前高校单片机课程实验台普遍存在集成度较高、实用性较低的现状，从模块化设计的角度出发，设计了基于模块化单片机的集成实验台，能够面向高校单片机课程教学使用，本论文从硬件设计和软件设计的角度详细论述了实验台的实现方案，且该实验台造价合理，功能相对于目前国内市场上在售的单片机教学型实验台也比较完善全面，因而其性价比较高，经济合理适用，适宜在各高校机电专业实验教学设备中推广应用。
参考文献
[1] 郝迎吉，高红红，王燕．远距离水位智能监控系统的研究与实现[J].仪器仪表学报，2004，25（6）.
[2] 王幸之，等．单片机应用系统抗干扰技术[M].北京：北京航空航天大学出版社，2000.
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[4] 范立南，李雪飞，尹授远．单片微型计算机控制系统设计[M]．北京：人民邮电出版社，2004.
关键词：船舶；舾装；模块化；设计应用
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.06.030
0 引言
船舶广泛应用在国防、经济、海洋开发等多个领域，是指通过航行或停泊在水域上来进行运输或作业的一种交通工具。舾装是构成船舶的重要部分，建造工程量大，占船舶总工程量的一半以上，值得不断地研究来全面了解它的细节构造及加工制造过程等。模块化设计方法是一直以来受到广泛认可的造船方法，发挥了一定的优势，也有其特殊的要求和规范。另外，从整体来看，我国造船业的发展虽然有着明显的进步，但同其他发达国家相比仍然存在较大的差距，有很大的提升空间。尽早找出阻碍发展的因素和问题，提出适合我国发展的新的设计方案，有利于完善模块化设计理论，对船舶的发展必将起到重要的促进作用。
1 船舶外舾装模块化设计的发展现状
早在上个世纪七十年代左右，模块化造船理念就被提出，这一概念开始于舰船，后来得到了深入的研究和推广，在船舶的设计、制造思想上和维修管理方法上都具有重大的意义和影响，是促进船舶发展的一大推动力。模块化技术的应用渗透到船舶制造的各个方面，从总体到部分，包括控制系统、自动化系统、机电装置、舾装设备等等，而且都表现出优质的效果和强大的优势，发展趋势一片光明。日本是最早进行模块化造船的国家，并且一直处于世界领先水平，对欧美等国家都产生了一定影响。相比之下，我国的模块化技术起步较晚，在上个世纪八十年代初才初露端倪，而且应用范围也十分有限，只集中在部分机电设备和卫生单元模块等方面。我国目前主要存在这样三个突出性的问题，第一，在生产效率方面，我国的人均造船修正总吨与日本相差10倍，差距明显。而且生产效率过低也导致了造船工期的延长、产品多余功能过剩，整体效益大大降低。这种种问题对我国船舶行业的发展又将带来严重的阻碍。第二，在造船成本方面，我国造船企业的能源消耗水平与其他国家也存在明显差距，管理模式不合理和造船技术落后都是造成资源浪费从而产生差距的重要原因。第三，在工作环境方面，我国大部分造船企业处于劳动力密集型状态，而且工作环境大多脏乱、危险，给工作人员的正常工作增加难度。这种工作模式既不利于造船工作的进行和工作质量的保证，也不利于企业长久和稳定的发展。
2 船舶外舾装模块化设计理论与方法
2.1 船舶产品应用模块化设计的原理
全面完整地了解船舶外舾装模块化设计，并保证这一技术方法可以得到顺利地进行，当然首先就要从设计原理的分析入手。进行船舶产品的模块化设计，主要的发展方向就是壳舾涂一体化模块，从船体和舾装两个大的方面同时推进。这种技术方法得到广泛使用，而且与舾装模块的特点十分契合，受到大多数造船企业的青睐。舾装模块根据其与船体之间的不同关系而分为自持式模块和依附式模块，自持式模块是以单元中的设备模块化为主的模块类型，拥有独立的支架结构，用于安装到船体或其他各个部分。而依附式模块需要从功能和布置两方面进行研究，具备可选性和通用性等特点，设备固定要求较高而且布置范围广，但这一模块容易受到造船工作进度的限制，并不是独立进行的过程。进行舾装模块设计时，必须全面分析这两类模块类型的特点，然后有针对性地选择最合理的设计方法，保证各个环节能够顺利完整地进行，从而实现更加完善的舾装模块设计技术。
2.2 船舶外舾装模块化的设计特点
外舾装设备要按照依附式模块的一系列要求进行，也就是说工程进度会受到造船总体建设进度制约。进行船舶外舾装模块化设计就要全面了解依附式模块的各种特征，从功能和布置两方面进行详细地模块化设计研究。在船舶外舾装功能模块化设计方面，完善设备的配套功能模块化是最重要的工作内容，需要严格按照规范进行，不能出现任何差池。做好这一环节的工作不仅有利于最大限度地提高安装效率、完善设计工作，而且能够缩短工作周期，避免不必要的资源浪费。另外，外舾装功能模块化设计是容易实现的，可以充分保证总系统和子系统之间的结构关系，全面提升稳定性。在船舶外舾装布置模块化方面，我们要严格遵循外舾装区域的要求，特殊环节特殊处理。外舾装布置具有范围广而且比较分散、对称性强等特点，是进行设计时需要考虑的重要因素。另外需要注意的一点就是，外舾装暴露在外部区域，影响别人对它的第一眼印象，所以设计时还应该保证外表上的整齐性和美观性。经过总结，布置设计的工作主要在四个不同的系统上，分别为锚、舵、桅樯信号和救生系统，当然，不同系统包含不同的设备，也同样需要不同的设计方法。传统的外舾装布置设计经过长期的发展暴露出越来越多的问题和不足，资源过度浪费、设计者能力不足、工作质量低下等弊病已经严重阻碍了船舶舾装制造业的发展，是当前形势下迫切需要改善的问题。所以，提出新的设计方案很有必要，我们可以在传统的基础上做出修改，然后根据实际情况不断进行调整和完善，进一步找到最合理的设计，为船舶发展做出贡献。
2.3 船舶外舾装模块化设计的方法和应用
外舾装模块化设计开始于功能设计，也就是配套设备的功能模块化设计，重点工作为子系统的模块化和通用化设计，然后通过完善子系统模块构成的中间产品来最终实现外舾装功能模块。这一工作的基础和前提就是要全面了解设备的性能和属性，明确设备模块化的范围。现主要从两个设计方面进行分析和总结，第一个就是重要的子系统模块化和通用化设计。首先要从构建产品平台角度进行概念设计，了解产品系统的功能及原理等；然后就要对产品的功能、总系统和子系统及其结构进行全面分析，了解系统的结构和特点，选取最佳设计方案；最后通过进行工艺设计的工作来增加工艺的通用性。第二个内容则是接口设计，首先进行的工作就是对外舾装模块接口的定义，明确模块自身的功能及特征。然后就要按照一定的原则进行设计工作，满足接口部分的要求。这两项内容是船舶外舾装模块化设计的重要组成部分，也是需要认真并严格进行的工作环节。当然，要想保证整体工作过程的完善和顺利并全面提高工作质量，就要在每个细节处按照设计方案来严格把关。
3 总结
船舶的发展是社会发展的一项重要内容，未来也必然会有更大的需求量并面临更大的挑战。研究外舾装模块化设计应用对完善造船技术、促进船舶发展具有强烈的现实意义，值得进行深入探讨和分析，从而不断总结经验，争取实现创新。我国目前造船技术的发展同国外相比存在明显的差距，暴露的诸多问题也为进一步发展带来重重阻碍。因此，全面分析船舶外舾装模块化设计理论与方法，深入了解这一设计理念，才能将模块化设计更加高效合理地应用到我国船舶发展中。未来必将有更多关于这一设计应用的研究工作的开展，也将会对船舶外舾装设计甚至船舶行业的发展带来更大的帮助。
参考文献：
[1]董炜.船舶外舾装模块化设计应用研究[D].江苏科技大学，2013.
[2]周春霞.基于现代造船模式的船舶舾装模块化设计应用研究[D].上海交通大学，2008.
关键词：空调自控系统；模块化设计；设计优化
当设计工作任务重、工期紧时，需要在短时间内完成大量的设计工作，大力开展设计流程优化工作势在必行。通过进行设计流程分析，对设计工作形成模块化设计，达到缩短设计周期，减少设计工作，提高设计效率、设计质量。
模块化设计是在对一定范围内的不同功能或相同功能不同性能、不同规格的产品进行功能分析、划分并设计出一系列功能模块，然后通过模块的选择和组合构成不同的顾客定制的产品。是设计过程中的一种创新思维，模块化设计的关键是模块划分。
模块化设计方法的最初目的是通过分解问题来降低整个系统的复杂度，在设计过程中应用模块化设计方法将一个系统分解为多个模块化子系统，提高设计成果的可重用度。每个模块化子系统都可认为是重用单元，伴随着系统复杂度的提高，如何令设计人员模块化设计成功的关键就在于实现提高模块化子系统的重用度。
空调自控系统的模块化设计关键就在于如何将如此庞大的系统分解为多个模块化的子系统。根据不同空调机组分成不同的小模块化子系统，可提高模块的可用度。总结多个工程的空调系统，常用到的空调机组主要有：组合式空调机组、螺杆式冷水空调机组、风冷柜式空调机组、风机盘管机组、恒温恒湿空调机组等。空调机组的模块化设计：主要是接口问题，要求制造厂按照标准的接口进行设计，这样设计时一方面可以减少制造厂资料的制约，掌握设计的主动权，另一方面还可以减少控制系统的点数，精简空调自控系统。
现将各个空调机组的模块化介绍如下：
1 组合式空调机组模块
组合式空调机组一般包括下列各段：回风段、回风消音段、回风机段、新排风调节段（节能段）、初效过滤段、中效过滤段、表冷段、加热+加湿段、送风机段、送风消音段、送风段及部件。每台组合式空调机组还有新风阀、排风阀、混风阀、送风阀、回风阀、水阀，显而易见组成一台组合式空调机组的设备是很多的，如果每台组合式空调机组的控制都由空调自控系统完成，工作量是很大的，并且IO点数也会增加很多，这样整个空调自控系统就显得很复杂、很庞大。
因此需要先将组合式空调机组进行模块化设计，首先要求组合式空调的控制由空调机制造厂商完成，并包括以上所有设备的供货，设备统一由制造厂供货后可以实现组合式空调机组的机电一体化设计，这样大量工作可以在工厂内完成，减少很多设计及现场施工的工作量。
组合式空调机组的控制由制造厂完成，是需要制造厂完成对整个空调机组所有设备的控制，包括新风阀、排风阀、混风阀、送风阀、回风阀、水阀这六个阀门的控制，还有组合式空调机组送、回风口温湿度传感器，组合式空调机初、中效过滤段压差开关等所有需要监视及连锁的测点，如果组合式空调机组带有加热器，则加热器的控制也需要由制造厂统一控制。
所有设备均由空调机组制造厂完成后，不仅减少了空调机组与空调自控系统之间的配合工作，也为模块化设计提供了前提条件。这样就可以统一要求制造厂提供与远方控制的接口清单，在技术规范书中就可以这样写：“应配供组合式空气处理机组的电控柜，并预留远方控制的接口，接口位置在电控柜的端子排上。提供每台机组应留有与空调自控系统的硬接线接口，包括：空调机组远程启动指令、停止指令，空调机组故障及报警反馈、运行反馈、停止反馈、远方允许反馈，空调机组温湿度设定、温湿度反馈。卖方提供与空调自控系统接口所需的资料及其他支持，以实现空调自控系统监控机组的运行。”
将组合式空调机组模块化以后，每台空调机组至少可以减少18个DI点、8个DO点、3个AI点、3个AO点，这样每台空调机组至少可以减少32个IO点数，如果一个工程使用4台组合式空调机组就可以减少128个IO点，数量是相当可观的，这样就可以大大精简空调自控系统，简化了空调自控系统的控制逻辑。而且还减少了设备订货、供电、接线等大量配合及现场施工工作。
2 螺杆式冷水空调机组
螺杆式冷水空调机组与组合式空调机组的要求一样，空调机组本身所需的所有设备均由制造厂配套提供并完成控制，只需空调机组预留6个硬接线接口以便于电厂DCS系统能监控机组运行，这6个硬接线接口分别为：“机组远程启动指令、停止指令、机组运行状态、停止状态、就地/远方状态、故障报警信号”。并提供螺杆式冷水空调机组冷冻水的流量开关及安装。
另外还需注意一般螺杆式冷水空调机组还有配套使用的冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔，数量一般与空调机组的数量一一对应，这些设备的控制也要求制造厂配套完成，并预留每台设备的远程启动指令、停止指令、机组运行状态、停止状态、就地/远方状态、故障报警信号6个硬接线接口，提供以上设备就地控制箱的电气原理图及端子排接线图。
3 风冷柜式空调机及风机盘管模块
风冷柜式空调机及风机盘管的控制比较类似，所以可以作为一种模块，这两种空调机组也是要求预留机组远程启动指令、停止指令、机组运行状态、停止状态、就地/远方状态、故障报警信号6个硬接线接口。
另外需要注意的是每台风机盘管入口有个电动三通水阀，这个水阀是根据房间的温度用来调节风机盘管的进水量，实现对房间温度的调节，由于风机盘管一般是每个房间有一台，风机盘管所需的温度传感器以及电动三通水阀均需要由制造厂配供，并负责完成风机盘管机组根据温度调节的自控控制。否则还需要为每台风机盘管订购温度传感器、电动三通阀，还要负责相关接线及电动三通阀的配电，而且风机盘管的数量一般比较庞大，这些琐碎的工作一般处理起来就比较困难。
按照上述要求即可以完成模块化设计，可以减少很多现场工作量，还可以简化控制系统，对供货、施工、设计、运行等都方便了很多。
4 恒温恒湿空调机组模块
恒温恒湿空调机组与组合式空调机组类似也是属于复杂的空调机组，都有很多设备组成，这里就不再赘述。不过为了达到模块化设计的要求，对恒温恒湿空调机组的要求与其它空调机组的要求是一样的，恒温恒湿空调机组也留有6个硬接线接口信号以便于电厂DCS系统能监控机组运行，6个硬接线接口信号分别为：“机组远程启动指令、停止指令、机组运行状态、停止状态、就地/远方状态、故障报警”，这样就与其他空调的接口信号一致，可以做到不同空调接口信号的模块化。
完成空调机组的模块化设计后，可以要求不同的制造厂按照相同的要求完成空调机组的控制及供货，这样就实现了模块化设计，不管最终选用哪个制造厂的空调机，要求是一样的，预留的接口是一样的，设计也是一样的，最终实现整个系统的模块化设计。
5 结束语
这样就可以实现整个空调自控系统的模块化设计了，不管最终选用那个制造厂的空调机，不管轴流风机、排烟阀与排烟风机有多少台我们的要求是一样的，预留的接口是一样的，最终设计出来的成品也是一样的。从而减少了大量的重复性设计工作，缩短了空调自控系统设计的周期，提高了本系统设计效率、设计质量。
参考文献
[1]田宝庆，韩新民.模块化设计的实现方法研究[J].成组技术与生产现代化，2008，25（4）：48-51.
关键词：内燃动车组；制动系统；模块化设计；低地板区；司机室 文献标识码：A
中图分类号：U266 文章编号：1009-2374（2017）07-0011-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2017.07.005
1 概述
出口加纳内燃动车组由6辆车编组而成，其中2辆动车和4辆拖车（即Mc+T+Th+T+T+Mc），拖车设有低地板区。制动系统采用间接作用式空气制动，列车以100km/h运行时，紧急制动距离不大于600m。
动车组的主要技术参数：
轨距：1067mm
最高运营速度：100km/h
定员：683人（4人/平方米）
动车轴重：≤15.5t
拖车轴重：≤13t
动车车体长度：17800mm
拖车车体长度：20000mm
车体宽度：2650mm
车辆定距（动车）：11700mm
车辆定距（拖车）：14000mm
2 制动系统原理
制动系统采用国内成熟的JZ-7自动制动阀+F8G分配阀匹配的间接作用式空气制动，即当列车管压力降低时，产生制动作用；列车管压力上升时，缓解制动。采用双管双侧供风，制动管路采用不锈钢材质，制动系统主要由风源、自动制动阀、中继阀、分配阀、风缸、防滑器、截断塞门、管路等部件组成。
3 制动系统组成
由于加纳内燃动车组零部件繁多和安装空间的局限性，制动系统采用模块化、集成化技术。制动系统模块化的设计是把具有相似属性和功能的零部件聚类成为模块，通过模块的组合形成制动系统，有利于提高产品的整体性、制造性、维修性和回收性等特征。
制动系统是动车组的重要组成部分，将制动系统分为以下模块：制动控制模块、中间管排组成、两端管路组成、司机室制动装置、风源模块、防滑模块和手制动机。
3.1 动车制动控制模块
制动控制模块是将动车组制动控制元件集成在一个吊架上，整体安装，主要由分配阀、风缸、气路控制箱、减压阀、截断塞门、过滤器等元件组成（见图1），连接管路采用不锈钢管，通过吊码和管卡把控制元件和管件固定在模块吊架上。动车组组装时，将预先组装好的制动模块采用螺栓直接固定到车体底架上，模块上设有与车下制动管路连接的接口，再与车下制动管路连接。这种组装方式即便于制动系统控制元件的集中管理和检修，同时也节省了车下零部件的组装空间。
3.2 司机室制动装置
司机室制动装置安装在动车司机台下，主要由自动制动阀、中继阀、均衡风缸、紧急制动电磁阀、压力开关、快插接头、测试接头及连接管路等元件组成，由于司机台下安装空间有限，对整个司机室制动装置采用模块化设计，将所有元件集成在两个气路板模块上，通过尼龙软管把两个模块的气路进行连接，接口采用快插连接方式，整个模块结构紧凑，便于安装和管路连接。快插接头的使用，不需要考虑工具的工作空间，只需将尼龙软管直接查入到接头即可。模块上集成了各种管路的压力测试接口，试验操作更加方便，如图2所示：
3.3 两端管路组成
两端管路是与中间管排连接的动车组两端方向所有管路，分为一位端管路和二位端管路。动车组设有贯通整列车的总风管和列车管各一根，总风管与主风缸连接，向制动设备、空气弹簧及各种辅助设备（如撒砂装置、风笛、集便器等）供风，列车管与司机室中继阀连接，通过控制列车管压力变化实现每辆车上分配阀的制动和缓解。
3.3.1 一位端管路M成。一位端管路组成的主要制动元件包括总风管、列车管、空簧管、制动管、缓解指示器、防滑排风阀等。设有司机室制动装置接口和列车管救援接口。司机室制动装置接口采用不锈钢管与车上司机室制动装置连接；当列车需要救援时，通过列车管救援接口与救援车辆连接，在救援运行中，动车组仍然有制动功能；所有管件采用管卡固定在车体底架或支架上；防滑排风阀根据控制单元提供的控制信号动作，控制制动力大小，实现防滑控制功能，两个防滑阀集成一个模块，吊装在车体底架下面；缓解指示器安装在车辆的两侧，便于在车下确认车辆制动和缓解的状态，如图3所示：
3.3.2 二位端管路组成。二位端管路组成的主要制动元件包括总风管、列车管、空簧管、制动管、防滑排风阀等。安装形式和一位端管路一致。
3.4 拖车低地板区模块
拖车车体底架的主要技术特点是设置了低地板区，主要安装了中部管路和拖车制动控制模块，端部管路与动车基本相同。
3.4.1 中部管路。中部管路包括管排组成、连接管、乘客紧急制动管路、总风管、列车管、集便器供风管路等。中间管排组成设多个管吊，把不同规格的制动管和管接件集成一个模块。与车体进行组装时，整体吊装，通过螺栓固定在底架横梁预留接口上。中间设3个规格不同的接口通过连接管与制动模块连接，简化了工艺流程，缩短了工艺技术准备周期，使产品更加美观，如图4所示：
3.4.2 拖车制动控制模块。拖车制动控制模块主要由分配阀、工作风缸、制动风缸、总风缸、气路控制箱、减压阀、截断塞门、过滤器等元件组成。整个模块采用螺栓直接固定到车体底架上。由于拖车底架采用低地板设计，底架边梁下面距离轨面为603mm，拖车制动控制模块集成的部件基本与动车制动控制模型相同，但是模块高度受到了很大的限制。通过对模块部件进行外形尺寸分析，除了风缸外，其他部件均能满足模块设计尺寸要求。现对风缸进行改进设计，在不改变风缸容积的前提下，将风缸的直径由386mm改为256mm，然后将所有部件进行集成设计，集成后模块高度为400mm，完全满足低地板的车辆对设备的高度要求，如图5所示：
3.5 风源模块
动车组安装有两个风源模块，位于每辆动车的车体底架下方。风源模块包括空压机、双塔干燥器、电空箱、调压阀、安全阀、压力开关、测试接口等部件。各部件集成一个模块，采用模块吊架整体吊装在车体底架预留的吊钩上。风源模块设有3个接口，X1和X2为电气接口，安装在电控箱处；还有一个为输气接口，位于模块的端部。空压机产生的压缩空气经冷却器和干燥器输出，存储在总风缸里，并通过总风管向列车所有用风设备。空气压缩机采用的是固定式、风冷、喷油螺杆压缩机，额定功率为15kW，排风量为1200L/min；空气干燥器为双塔再生干燥器，使用活性氧化铝作为干燥剂，最大工作压力为l050kPa。如图6所示：
4 结语
