时间：2023-03-06 15:57:32
绪论：在寻找写作灵感吗？爱发表网为您精选了8篇模块化设计，愿这些内容能够启迪您的思维，激发您的创作热情，欢迎您的阅读与分享！
上汽通用五菱汽车股份有限公司一直遵循着的精益生产理念，模块化、标准化作业就是其中最重要的思想，本文介绍的控制系统模块设计也是借鉴了这一思想。
这里的模块化设计是指，根据控制系统要求的功能，工艺等几个“输入”，把控制系统分成几个大的功能模块，接着再分成的模块进一步分成更小的功能模块，直至无法再分为止。整个系统就是由好多个标准的模块堆积而成的“积木”，与我们的汽车生产类似，每个模块单独设计开发，每个模块之间都有固定接口，最后统一集成，实现DCS（分散集中控制）化设计。
这里我以包边机控制系统开发为例说明，包边机的控制系统采用AB PLC+PROFACE触摸屏，利用现场总线实现远程控制。
通过分析包边机生产工艺和控制要求，我们制定了控制方案，再按照模块化设计方法把该控制系统设计分成电气原理图设计，PLC程序设计，监控、触摸屏设计几个独立的部分来设计，接着确定好每个部分之间的固定“接口”。例如确定PLC程序与电气原理图之间的基本I/O规划，确定PLC与触摸屏之间通讯数据规划。
一、电气原理图设计的标准化，模块化设计。
根据上面的规划方案，我们再把把图纸设计分成几个图纸块来组成。设计时分别每个模块都采用固定标准单独设计。 如下表，
就线路图来说，其又分成以下几个模块，
主电路部分，主要是用于电机，变压器等动力线路的标准设计
控制电源分配，主要是PLC 电源，其他I/O电源等分配和设计
安全回路，主要有主安全系统和拼台安全系统。主安全系统其主要是由急停，门开关组成。硬件系统和软件系统双回路。硬件回路双回路，安全级别最高，其保护时，动力电源切断，PLC输出电源切断。保证本系统所有动作都停止。拼台安全系统，其同主安全系统类似，只是其作用范围只在所在拼台上。
控制输出部分，主要有接触器，电磁阀等控制元器件的控制
I/O线路，主要是由按钮，安全，保护信号，输出信号等组成
二、PLC程序的标准化，模块化设计。
设计时我们首先是进行中间变量分配，规划，根据程序模块或者功能的不同，分别分配给程序模块或者功能模块固定变量地址。确定哪些变量和地址分配给报警信息，哪些分配给具体动作，哪些分配各安全程序，给触摸屏程序等；接下来再把报警信息地址变量细分到哪个拼台等等，接着根据标准的程序结构或动作例程结构结合分配的地址完成该模块程序的设计。
参照包边机控制系统来说，我们把PLC程序分成几个部分，控制器诊断子程序，功能单元模块子程序（包含安全、模式等），拼台动作子程序，HMI子程序，再把每个子程序再分为几个例程，以下就是一个拼台动作子程序的例程。其中A 为主程序，B为现场实际I/O和触摸屏变量与程序标签映射，实现PLC程序与电气原理图、触摸屏程序的链接。M为模式，S 为动作，V为输送，zZ 为用于触摸屏程序通讯连接等标准的程序
每个类型的例程中都会有固定结构。例如以S开头的例程，每个例程的结构都是相同，都会是第一段是动作完成Comp，第二段就是动作实现的基本条件Clear等等，这样可以使程序有很强的可复制性。
如果我们设计一拼台夹具动作例程，首先我们建立一个结构体，这个结构体包含动作完成Comp，动作实现的基本条件Clear，动作自动条件Auto，安全能量输出outpower, 动作命令cmd，动作输出out, 动作流程Pro，动作报警flt，动作按钮PB 等例程中所涉及到的所有变量。
每个动作都可以按照这一结构建立标签，这样我们设计动作具体程序时，我这要编制一个基本例序，把它作为标准程序，通过复制和替换的方法完成与这一标准程序相类似的所有程序的设计，接下来根据时序，工艺等做看、类似修改设备参数的修更改动作的具体基本条件即可完成程序设计，这样设计的程序结构相同，动作可靠性高。
以上是针对AB 5000 PLC说明的，其他PLC也可以作类似的规划，如在OMRON的PLC中我们也可以给每个动作分一个16位的字，把字中每一位分别定义为动作完成触摸屏程序，动作实现的基本条件，动作自动条件，安全能量输出, 动作命令，动作输出, 动作流程，动作报警，动作按钮，设计时也可实现以上标准程序的模块化设计。
三、监控程序的标准化，模块化设计。
触摸屏设计的方法与PLC 程序设计基本类似，我们预先设计了触摸屏标准屏，其主要有一下几个基本屏组成，系统安全屏，拼台动作列表屏，报警屏，拼台状态概况屏，网络概况屏组成。我们在设计每个屏的时候，设置每个屏变量的固定变量范围，设计时根据实际需要来增减屏数量和每屏显示内容，但其结构部分保持不变，
关于模块化设计的主要思想就是就是利用功能标准模块来堆积完成一个完整的控制系统，达到降低控制系统复杂度，使控制系统设计、调试和维护等操作简单化的目的。
参考资料
关键词 ：
老龄化；养老机构 ；模块化设计； 建筑设计策略
中图分类号：TU2 文献标识码： A
背景
截至2010年底，成都市60岁以上老年人口达202.79万人，占全市户籍总人口的17.65%，比全国平均水平高4.35%。预计到2015年底，成都市60岁以上老年人口将达到244.8万人，占全市户籍总人口的19.15%以上。人口老龄化的快速发展给老龄公共服务和社会化养老服务带来较大压力，急剧增长的社会养老需求与社会化养老机构发展滞后的矛盾日益突出。2012年10月由成都市人民政府在成都周边6区县开展成都市公建民营养老机构的建设工作。
本项目温江区永宁镇公建民营养老机构正是6区县公建民营养老机构的建设之一。
1.1建设标准要求
成都市政府采用建设方式、建设规模和建设标准统一化的养老院建设模式。大量养老院的建设，和对建设质量及功能的标准化要求下，在操控上更适合模式化建设。
表（1）公建民营养老机构项目建设要求2、 模块化
模块化设计(Modular Design)是近年来发达国家普遍采用的一种先进的设计方法。从50年代欧美一些国家提出这一设计方法以来，它已经扩展到很多行业，并应用到实际产品的设计与制造之中。
贾延林在 《模块化设计》 中将产品模块化设计解释为：“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的基础上，划分并设计出一系列功能模块，通过模块的选择和组合可以构成不同的产品，以满足市场不同需求的现代设计方法”。
1养老院建筑功能模块的构建
2.2.1标准模式化设计
根据对老年人生活习惯的研究，发现老年人多因腿脚不便，较少的主动上下楼参与日常活动，设计考虑以每层建筑为一护理单元进行设计，形成相对独立又密切联系的养老院功能体系。
设计强化建筑单体的标准化建设，在满足相关规范条件下统一、规范的柱网关系中设置经济、合理的相关功能。充分考虑各区县用地形状的差异性，将建筑的各个功能体块进行拆分和分解，通过体量组合形成功能上一致、形体上灵活组合，标志性强的养老院建筑。（图（1））
图（1）标准化模式设计
2.2.2标志性的体现
设计充分对该系统建筑的标志性进行了统一考虑。分别通过对色调、建筑体量、建筑符号来强化了建筑的标志性。
2.2.3建筑空间设计思路
护理单元均面朝南向展开，将外廊置于北侧。形成南北通透，满足老年人对日照、通风的要求。各护理单元端头设有独立的交流活动空间，足不出户即可形成小范围的社交团体氛围。
公共与服务空间设置于各护理单元的核心位置，服务半径大，高效紧凑。
后勤配套服务设施结合用餐空间及城市下风向布置。
养老机构模块化的功能分区
养老机构根据使用及相关国家规范的要求，功能上主要由护理单元、综合服务单元及后勤配套设施组成。（表（2））
养老机构模块功能
护理模块 （自理老人、介助老人、介护老人）居室、卫生间、阳台等
综合服务模块 医疗辅助用房、护理站、公共卫生间、公共淋浴间、活动室、阅览室、餐厅、配餐、陈列室等
后勤配套设施模块 行政办公、食堂、小卖部、厨房、污物处理、变配电房等
表（2）养老机构模块功能
4.温江区永宁镇公建民营养老机构模块化设计实践
基地情况：本项目位于永宁镇天王村，总规划净用地面积约为20.5亩。地块南侧为规划用地；北邻规划北环路；东邻永羊路与北京阜外医院，西侧为漏沙堰。总建筑面积12843.97㎡，其中一期总建筑面积7979.03㎡，床位340张。
4.1设计理念
通过对地形及周边环境重新的思考进行模块之间的组合。
有机生长的空间结构：
“一”字形的母题单元重复组合,形成建筑有机生长的韵律。
2、高效紧凑的空间设计思路：
服务空间设置于被服务空间的核心位置，服务半径大，高效紧凑。
图（2）模块化空间设计理念
4.2 设计策略
根据对现状地形的分析，用地东侧和南侧为漏沙堰景观带。设计以老年人护理模块分段错开的设计手法，使每户居室均朝向南向，既满足了老年人居住对日照的要求，又实现户户观景无遮挡的良好景观朝向。方案将外廊、附属用房统一设在老年人居室北侧，避免了城市道路交通噪音对居室的干扰。
图（3） 设计对城市道路交通噪音隔离示意
4.3规划设计
4.3.1分期开发
用统一的规划手法来处理综合楼的分期开发建设。一、二期工程在功能上相对独立，同时在两期工程完成时又统一在极具韵律感的建筑中。在建设开发过程中实现分期建设互不干扰。
4.3.2功能分区
养老院总体功能分区分为三个主要功能区，为护理单元、综合服务区和后勤服务区。
4.3.3交通组织
项目的交通组织以不破坏内部舒适静谧的疗养环境为基本原则，内部庭院除设置紧急情况下消防车出入的通道外，以自然、富于变化的游览小径为主。机动车道环绕建筑群体外部设置并靠次入口一侧安排必要的停车空间，实行人车分流。主入口设置于地块北侧的规划道路一侧，后勤辅助入口设置于地块东侧规划道路上，并设有专门的后勤堆场。
4.4单体设计
4.4.1单体功能分区
一期建筑主体6层、局部5层，总高度控制在24米以下。由医疗与康复中心、办公、综合护理区、后勤区四部分组成，服务空间处于功能体块中最核心的位置，护理单元沿服务核心向两侧延展，医疗与康复中心、办公位于建筑体块中部总和服务带中。每层综合服务区设置有康复中心、护理站、餐厅、活动室、阅览室和餐厅等公共服务设施。其中于一层后勤入口一侧设置有后勤保障、服务、厨房等功能单元。一—五层共设自理人员区两人间84间。六层设自理人员区两人间8间，全失能人员区8人间2间。
二期建筑主体6层、局部5层，由医疗与康复中心、办公、综合护理区、后勤区四部分组成，服务空间处于功能体块中最核心的位置，护理单元沿服务核心向两侧延展，医疗与康复中心、办公位于建筑体块中部总和服务带中。每层综合服务区设置有康复中心、护理站、餐厅、活动室、阅览室和餐厅等公共服务设施。一—五层共设自理人员区两人间60间。六层设自理人员区两人间7间，全失能人员区8人间1间。
4.4.2交通组织
为方便老年人使用，交通流线采用简单的直线走廊，每个护理单元的尽头设有疏散楼梯，一楼各个疏散出入口设有无障碍通道，便于老年人使用。竖向交通电梯充分考虑轮椅与担架的通过性，保障紧急情况下的医用救护设施无障碍通过。
4.4.3建筑风格
建筑整体形态由条状母题单元组合而成，将建筑的功能性整合到建筑体量与室外空间环境之中，依地形展开并与周围环境达到和谐统一。建筑风格力求营造舒适、放松、自然的室内外空间环境，整体感觉现代、简约、轻盈，建筑主体生于自然并且融入自然。
以“扬起幸福的风帆”为寓意的建筑构架，明显高于建筑物其它体量，形成标志性强、易识别的建筑特征。
5、设计后的思考
养老机构的模式化设计并不意味着对具体地形和现状环境的忽视，而是在功能模式化设计满足的前提下，对具体项目背景的“量体裁衣”考虑。
在现有的国家和地方还未提出统一规范法规的情况下，用地紧张和建筑面积有限是建筑设计中普遍遇到的问题。在模式化设计中在满足基本功能设置的前提下，如何更多的考虑养老机构老年人对情感、对交流、对建立社会关系等精神层面的渴求，是今后设计的难点和设计方向。
参考文献：
[1] 《老年人居住建筑设计规范》GBJ99-86
1、防洪能力差。
2、巷道内平坡段自流排水不畅易积水，污染生活用水水源。
3、设备无自动控制且操作复杂，设备故障率居高不下。
4、巷道渗水无法完全回收利用造成的水资源浪费。
关键词：泵房、防洪、模块化、自动控制
Abstract: Luanchuan Long Yu Molybdenum Industry Co., pump house of life needs to play flood control, living area with water and production backwater of multiple tasks, through the modular design of the pumping station to resolve the following issues:1, the flood control capacity.Flat slope sections within the roadway gravity drainage is poor stagnant water contaminated domestic water water.Equipment without automatic control and operation of complex, high equipment failure rate.4, the roadway seepage can not be completely recycling the waste of water resources caused.Keywords: pumping stations, flood control, modular, automatic control
栾川龙宇钼业有限公司小庙岭选矿公司的ST2500型钢绳芯胶带输送机（B=1200）总长1750米，是矿石运输的必经工艺，该胶带输送机有1350米处于地下巷道内，2012年7月24日栾川地区突发50年一遇的特大洪水，造成巷道730米水平段被淹，停产3天，造成了巨大的经济损失。因此，满足防洪需要，兼顾巷道渗水综合治理利用是本次泵房模块化设计的目标。
问题
1、防洪能力差。2012年7月24日栾川地区突发洪水，造成1.75公里的胶带输送机巷道其中800米水平段被淹，导致停产3天。
2、巷道内平坡段自流排水不畅易积水，污染生活用水水源。机尾至机头方向730米处属水平段因坡度小，渗水大，地面泥泞湿滑，巷道内自流排水渠在丰水期排水能力严重不足，巷道渗水在流向至机尾70米处的泵坑时混入污泥，导致生活水带有严重的污泥味。
3、无自动控制且操作复杂，设备故障率居高不下。设备运行时，需用潜水泵从泵池打至4m³的水箱再经多级泵打至生活水高位水池，操作复杂且极易发生引水箱被抽干，造成多级泵无水运行事故，生活水泵安装的泵池上盖板厚度较薄，刚性差造成
设备振动超标。
原泵房流程图
4、巷道渗水无法完全回收利用造成水资源浪费。丰水期巷道内渗水量充沛，且比从水源地和尾矿库回水经济性好，因设计回水泵流量小无法全部回收利用巷道渗水。
措施
1、模块化泵房设计时将巷道防洪作为重点，巷道正常情况下涌水量为45m³/h，2010年7月24日的洪水为栾川地区50年一遇的特大洪水，事故涌水量为800m³/h，泵房设计事故防洪泵采用单级双吸离心泵，防洪能力1200m³/h，可以抵御50年一遇的特大洪水。
2、730米-850米处渗水点集中，水质较好，在730处新建生活水集水坑，经潜水泵直接输送至泵房生活水池，由2#回水泵输送至高位生活水池。保证了生活用水的水质，减轻丰水期巷道内自流排水渠的排水压力。
3、泵房及泵坑内设备控制系统全部采用液位自动控制，有效的避免了设备因控制不当造成的设备故障。具体流程如下：
3.1、生活用水：730m处泵坑液位超过设定值时潜水泵启动，将水输送至泵房生活水池，当生活水池水位超过设定值时，2#回水泵启动，将水输送至高位生活水池。当水位低于设定值时，设备停运。
3.2、生产用水：70m处泵坑液位超过设定值时该处离心泵启动，将水输送至泵房生产水池，当生活水池水位超过设定值时，1#回水泵启动，将水输送至高位生产水池。当水位低于设定值时，设备停运。
巷道内地形图
泵房水平布置图
4、同时启用1#、2#回水泵确保巷道渗水全部回收至高位水池，避免了巷道渗水经泵房水池溢流管溢流到河道造成的水资源浪费。
结论
通过泵房模块化的设计和实施，在满足防洪需要的同时，巷道水得以全部回收利用，应对2012年7月9日栾川地区出现的突发性降水时，泵房防洪作用明显，保证了巷道内胶带输送机的正常运行。
参考资料：
1、《泵站设计规范》GB/T50265-97
【关键词】油田地面工程；输油泵；模块化设计
一、引言
针对油田地面工程快速发展的现状，结合计算机行业、汽车制造业、船舶制造业等行业的模块化应用情况，油田专家提出将油田地面工程模块化建设，以节省工程投资和设备运行费用。输油泵是油田地面工程的重要设施，其设计制造可依据国内相关标准规范的技术要求，通过多年的行业发展，输油泵的设计、建造和运行积累了丰富经验，各类型的输油泵实现标准化、系列化制造。这些都为输油泵模块化设计奠定了基础。
二、模块化设计
模块化设计是在传统设计基础上发展起来的一种新的设计思想，它是指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的基础上，划分并设计出一系列功能模块，通过模块的选择和组合可以构成不同的产品，以满足市场的不同需求的设计方法。[1]模块化设计作为一种新技术被广泛应用于汽车制造、电子产品、航天、航空等设计领域。
油田地面工程建设模块化设计是针对油田地面工程中具有独立功能、可组合、可替换的站场、区域等物理单元进行模块化设计、建造，以便在重复、类似的工程项目中组合、复用、预制，以达到节约投资、缩短工期、提高工程质量的目的。
三、输油泵模块化设计
油田地面工程输油泵主要包括油、气、水混输，含水原油的输送和净化原油的输送。[2] 输油泵作为一个工艺单元，由输油泵、进出口管路及管道附件、流量计，配套的自控设备和电力设备组成。
（一）模块划分
输油泵模块化设计的前提是对输油泵的应用进行归纳，针对不同的环境条件、输送介质和工艺流程，按照输油泵设计的相关标准规范对输油泵进行系列划分。输油泵具有输量变化大、介质粘度范围广、含有杂质多、运行时间长等特点。油田地面工程常用的输油泵为离心泵和容积泵，离心泵分为单级离心泵和多级离心泵，容积泵分为螺杆泵和往复泵。
输油泵的基本功能是为工作介质提供输送动力，克服管道摩阻，将介质输送到下游站场或工艺设施。为了便于对输油泵的模块进行分类，我们以输送介质的原油物性为依据。在集输系统中，输油泵的类型分为一般原油输送泵、稠油输送泵和轻油输送泵。一般原油输送泵的介质具有粘度低、凝固点低的特点，常选用离心泵。稠油输送泵的介质具有粘度高、凝固点高，含杂质颗粒，输送温度一般在50～80℃，常选用容积泵。轻油输送泵的介质除了具有密度低、粘度低的特点，还时常含有天然气凝液。
（二）模块工艺设计
1.模块类型
输油泵的模块划分为模块化设计提供依据，我们以某油田稠油输送泵为例，分析如何进行一类输油泵模块的设计工作。该油田集输系统稠油物性见表3.2-1，原油粘温数据见表3.2-2，开发区块产能预测指标见表3.2-3。
根据模块设计的基础数据，按输油泵模块划分方式，确定输油泵的类型。第一个划分依据是原油类型，为稠油输送。第二个划分依据是站场类型，为接转站。第三个划分依据是工艺流程，为增压泵。这样就确定输油泵的模块为稠油接转站增压泵。
2.模块参数
根据模块类型，进行具体的输油泵工艺设计。稠油输送泵选型应考虑原油粘度、含水及含砂的影响，一般宜选用容积泵。[1]为此确定模块的泵型为容积泵。输油泵主要设计参数是泵的排量、扬程（使用容积泵时，为排出压力）和电机功率。根据油田地面集输方式，模块的排量和扬程由原油粘度、接转站设计规模和输油管道水力热力条件确定。根据设计基础数据，接转站设计规模为20×104t/a，原油含水率为80%，输油泵模块流量为118m3/h，排出压力为2.0MPa。按容积泵轴功率计算公式3-1，计算输油泵有效功率为64.3kW。由于输送稠油的粘度大，并含有少量伴生气和杂质颗粒，选用单螺杆泵作为模块的核心设备。
（3-1）[3]
式中 Ne―泵的有效功率，kW；
P―泵的排出压力，MPa；
Q―泵的流量，m3/h。
由于泵制造厂商繁多，每个厂商的制造工艺不同，造成泵的效率、外形尺寸和重量不一致，影响模块复用。泵的选型必须按照模块化设计的要求确定，规定泵主要参数，包括流量、扬程、效率、电机功率、外形尺寸、重量和管口规格等参数。稠油接转站增压泵模块的主要工艺参数见表3.2-4。
3.工艺设计
在选定模块输油泵的类型后，需进行稠油接转站增压泵模块的典型流程设计。容积泵必须设计旁路回流阀调节流量。泵体上不带安全阀的容积泵，在靠近泵出口管段上必须安装安全阀。[2]模块工艺流程包括进出口管线上的截断阀、过滤器、温度压力仪表、安全阀和止回阀等阀门仪表，及旁路回流流程。模块化设计需确定模块内管道、管件和阀门的制造标准，可执行GB国家标准、HG化工标准或SH石化标准。
根据模块的工艺流程，可以确定模块的典型管道安装形式。将输油泵及其管道附件安装在橇座上，对模块进行工厂加工、橇装化制造，并在类似站场进行复用。为便于模块的组合复用，模块化设计需要考虑模块的制造、运输和安装，模块尺寸不应超过规定尺寸。根据公路运输的相关规定，要求运输车货尺寸（长×宽×高）不能超过18.1×2.5×4.0m。[4]稠油接转站增压泵模块尺寸为11.5×1.7×1.5m。对于单螺杆泵模块化设计，还应考虑模块的日常维护，在泵出口留有拆卸短接，保证螺杆的更换空间。
（三）模块配套设计
为保证模块的完整性，模块化设计不仅包含工艺设计，还包括输油泵的结构、电力、自控等配套设计。
结构设计将输油泵、进出口管道及附件通过螺栓和管道支架固定在橇座上。根据模块运输和吊装时的受力情况，确定橇座的结构形式。稠油接转站增压泵模块橇座采用碳素钢焊接而成，在支架固定处设置垫板，并在橇座四周设置吊钩板，便于模块吊装。
电力设计在模块上设置输油泵电机的动力电缆接线和防爆操作柱，对输油泵进行现场启停控制。为降低能耗，输油泵采用变频控制，电机运行状态反馈至控制系统，并在控制室实现远程自动启、停泵。
自控设计根据原油物性和模块操作压力、温度，对输油泵模块内的压力表、温度计进行选型。温度检测仪表采用变送器直接安装在传感器上的一体化温度变送器。压力变送器选用带就地表头指示的智能压力变送器。针对单螺杆泵的运行特性，输油泵设置泵体干运行保护，对输油泵的转速、温度、压力进行检测，实现高温、高压报警停泵。
四、输油泵模块应用
近些年，国内各大油田都对输油泵的模块化设计进行了探索，根据油田自身生产建设需求，确定输油泵的标准化、系列化，为输油泵的模块化设计奠定基础。大庆油田针对低渗透油田地面建设特点，对转油站、注水站、联合站中的工艺模块采用个性化设计和共性化设计相结合的方式，建立各类输油泵的模块化图集，根据实际需要调用相关模块完成站场设计，提高设计效率。[5]长庆油田为适应大规模开发需要，对增压站的模块形式、设备选型、配管安装和建设标准进行了全面优化和统一，确定不同规模和工艺的8种增压泵模块。[6]胜利油田针对东部油田、西部油田和海上油田不同的集输现状，确定多个系列增压泵模块，编制相关技术规格书、设计模块和设备材料清单。各油田在输油泵模块化设计方面均取得了初步成效，随着油田建设的发展和工程设计技术水平的提高，模块化设计将达到一定规模，更好的服务于油田建设。
五、结论及建议
工程设计人员经过近些年的探索，已初步摸索出模块化设计的思路，优化输油泵模块工艺流程、设备选型、配管安装和结构、自控、电力等设计。分析输油泵的设计建造过程，满足模块组合、复用、预制的要求，提高输油泵模块化技术水平。通过采用输油泵模块化设计，有效提高设计进度，利于输油泵模块化采购，节约投资。同时，缩短整个工程的建设周期，保证工程质量，提高油田开发的经济效益。
输油泵模块化设计刚刚起步，由于各油田生产情况和泵制造厂商不同，输油泵模块只能在油田内部相似区块间使用。工程设计人员应加强交流，整合模块系列，完善模块设计，提高其通用性，使其具有更强的复用性。
参考文献：
[1]（美）卡丽斯・鲍德温，设计规划（模块化的力量第1卷），中信出版社，2006.03。
[2]中华人民共和国国家标准，油气集输设计规范 GB50350-2005，原油泵输，中国计划出版社，2005.08。
[3]《油田油气集输设计技术手册》编写组，油田油气集输设计技术手册上册，石油工业出版社，1994.12，第六章第一节，457-458。
[4]中华人民共和国国家标准，道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值 GB1589-2004，车辆外廓尺寸要求，中国标准出版社，2004.04。
如前所述，不同手套机机型上，同一功能模块可能在机械结构与控制电路上并不相同，这样针对不同手套机需要开发不同的控制系统。为此本研究针对市场已有机械结构，将手套机控制系统的硬件、软件模块化，同时引入Linux操作系统，从而实现快速组合的通用型控制系统开发要求。嵌入式Linux一般由引导程序、Linux内核、文件系统和应用程序组成［5］。基于Linux的手套机嵌入式控制系统，应对Linux内核、文件系统和应用程序进行相应调整。在Linux内核中，加入了6个模块对应的驱动。在文件系统中，编写启动脚/etc/init．d/rcS，通过菜单选择，完成对手套机设备的启动检测。最后加载应用程序，即手套机主程序。对每个模块，将采用Linux驱动经典结构:驱动—总线—设备。驱动、设备分别向总线注册，而且驱动(或设备)注册时会调用相应设备(或驱动)注册，其实质为总线依据设备结构体成员name，驱动结构体成员id_table是否匹配来决定是否调用驱动结构体成员probe来完成注册［6］。将手套机模块化后—即在底层对驱动和设备进行分离，对手套机启动脚本编写。对于各种手套机控制结构，仅需修改或添加设备文件，而不会对应用层主程序产生影响。
2手套机模块化驱动程序
手套机模块化驱动程序是模块化手套机控制系统设计中重要组成部分。正是因为同种模块的多种设备实现了同样控制动作，使得基于Linux手套机控制系统每个模块驱动文件与设备的分离，不仅驱动文件对现有多种设备文件具有通用性，而且对将来产生的新设备起到了兼容，同时底层驱动与应用层主控程序分离，减少了软件上的修改，也是手套机启动脚本可以对设备进行选择的基础。Linux驱动一般分为3类:字符设备、块设备、网络设备［7-8］。手套机控制系统中系统环境的网络设备网卡(DM9000AEP)，块设备nand(K9F2GO8)芯片厂商出厂时已有驱动，仅做移植修改就可，无需编写。对于6个模块，均为字符型设备，独立编写。以驱动对应设备多寡为标准，现将6个模块分2部分，手机套各模块与抽象后Linux驱动设备对应关系如表1所示。2．1多设备模块该部分驱动与设备关系是一对二，故可采用plat-form总线。platform总线是Linux驱动经典结构的代表，即驱动—总线—设备模型。简而言之，该结构可将同类型设备的共性，即实现功能编写于驱动文件，而将各设备的向异性，及硬件属性，编写于设备文件中。platform总线可依据设备platform_device成员name，驱动platform_drive成员id_table是否匹配来决定是否调用驱动platform_drive成员probe来完成注册［9］。2．2．1设备文件的注册在platform设备文件xxx．c中(xxx即为表中Linux设备名一与Linux设备名二)，platform通过设备注册函数platform_device_register()完成platform_de-vice数据结构xxx_dev，resource数据结构xxx_resource［］注册，其中主要成员为:start=Physical_address，end=SIZ:依手套机控制电路原理图进行设置，主要是电磁铁，电磁阀物理的地址，以及微动开关的中断号设置。name="xxx":设备与驱动匹配标志，其将决定调用哪个驱动。platform_data=is_xxx:同模块不同设备区分标志，为便于驱动的编写。对于虚拟的设备needle_machine_dev．c(即单色纱线导纱机构)，仅赋值name，platform_data完成格式统一。2．2．2驱动文件的注册在platform驱动文yyy．c中(yyy即为表中linux驱动名)中，其核心为完成数组yyy__table［］，函数yyy_probe()注册。以纱线模块为例的分析，数组yyy__ta-ble［］原型为:staticstructplatform_device_idyyy_table［］={{．name="xxx"，}，{}，};是驱动所支持设备id数组，对于纱线模块，其驱动文件yarn_drv．c将含有staticstructplatform_device_idneedle_drv_table［］={{．name="needle_electromagnet_dev"，}，{．name="needle_machine_dev"，}，{}，};从而匹配yarn_electromagnet_dev．c，yarn_machine_dev．c设备文件中platform_device成员name。yarn_drv．c驱动文件中probe()将用platform_get_resource()获得所注册设备硬件信息(即yarn_electro-magnet_dev_resource［］，yarn_machine_dev_resource［］之一)，而在file_operations成员ioctl()函数将依据probe()获得的硬件情况，编写统一控制的函数。从而yarn_drv．c驱动使不同纱线模块设备的实现了相同的功能。ioctl设备控制函数原型为:staticintioctl(structinode*inodep，structfile*filp，un-signed，intcmd，unsignedlongarg)设备文件注册中platform_data=is_xxx在ioctl()函数中区分了不同设备，手套机驱动中Ioctrl()实现的命令1、命令2如表2、表3所示。2．2单设备模块对于这3个模块，由于驱动与设备一一对应(如表4所示)，可采用传统字符驱动编写流程［10］，单个文件将设备和驱动一次性注册，带来程序的简洁性，但并不合适手套机的模块化的思想，例:信号检测模块中接近开关采用新的结构，有可能导致信号检测模块的软件部分改变，以及手套机主程序的改变，即导致手套机整个系统的改变。故考虑对新结构的兼容性，依然采用如第一部分所述设备—总线—驱动模型。综上所述，6个模块均采用Linux驱动经典结构:驱动—总线—设备［11］，以达到同一个驱动实现不同设备的操作，亦可对将来新设备结构兼容，从而实现手套机控制系统的模块化。2．3手套机选针电磁铁驱动实现对于电磁铁选针结构的手套机，因其多达92路的选针电磁铁，故而其总的功耗需求量比较大。针对这种情况，对相关的源代码进行编写时，应对选针电磁铁的吸合时间进行合理的控制，以达到降低功耗的目的，同时也延长选针电磁铁的使用寿命。选针电磁铁的流程图如图3所示。
3手套机设备检测启动程序
正是由于手套机控制系统的的模块化，使得手套机设备检测启动程序可以在人工干预的情况下，进行对设备文件进行选择性的加载，使手套机控制系统具有智能化的特点。Linux内核启动时，如不添加/etc/inittab文件，默认情况下将会分析/etc/init．d/rcS，其中rcS为shell文件，在该文件中可以完成对Linux应用层的初始化［12］，手套机硬件自检测启动程序流程如图4所示。除系统环境所移植的驱动采用固态加载(即与内核统一编译，Linux内启动，其将自动加载)外，6个模块均采用动态加载方式(命令行模式insmodxxx．ko)，分3步加载。3．1单设备文件加载信号检测模块、显示界面模块、按键模块的设备文件及驱动文件加载，其中显示界面模块、按键模块将参与第二部分设备文件选。3．2多设备文件加载要控制人员根据手套机的结构对选针模块、软轴控制模块、纱线模块设备进行二选一，依次运行needle_dev_selsect．c，flexible_dev_selsect．c，yarn_dev_sel-sect．c进行设备选择，同时在子shell脚本中/glove_selsect．sh记录设备选择。3个模块的设备选择完毕，以“(/glove_selsect．sh)”启动子shell脚本，进行设备文件加载。以纱线模块的yarn_dev_selsect．c为例，流程图如图5所示。3．3主程序glove．c调用在底层中已完成设备与驱动的隔离，启动文件已将所需设备加载，故glove．c主程序仅对手套机6个模块对应驱动调用，其所做完全与具体设备无关，从而实现手套机的模块化，手套机与主程序流程图如图6所示。
4结束语
按医院规模，提供合理购买方案
医院PACS用户需求的日渐成熟理性，对进行本地化定制需求的增加，以及行业标准的日渐完善，催生了EBM将PACS产品进行模块化分解的最初想法，经过大量的市场调研工作及研发部门的精心设计，70余个PACS功能模块应运而生。对于初次接触功能模块的用户，或许不清楚该购买哪些功能，实际使用中能获得怎样的效果，因此，针对不同规模的医院，EBM设计了基本型套装；针对体验型用户，EBM提供了试用版和按日计费服务，便于用户酌情选择。
按模块采购，缩短系统建设周期
如何简化信息化建设的过程，缩短建设周期，是医院管理者们着重考虑的问题之一。在这样的情况下，EBM将PACS按使用者的需求分解为许多功能模块，用户可以按医院要求选择不同的模块，既能够满足用户的原始需求，又提供了完备的扩展能力，便于日后的更新升级，为用户提供了最大化的自由选择权。
根据必要性、选择性、可扩容性等因素，这些功能模块被进行划分，比如初次建设PACS的医院，可以先选择通用模块：用基础模组搭配CT工作站模组、DR工作站模组或MRI＼CR等各种影像设备工作站模组，配合一定数量的客户端授权及检查储存。
已建设PACS的医院，如需要功能升级或者采购高端产品模块，可以选择：DICOM排版打印、ECG、骨科测量、摄影工作站、影像融合等模块。
如果想增加联机数或增加接入许可，可以选择：128 Connection模组及5000 Studies模组，同时用户也可以自定义检查量及licences数量。
EBM PACS共计被细分为70余个功能模块，这些模块既相互独立，又可以随意进行组合，可针对不同医院的不同应用需求提供高弹性的采购选择。
按需求采购，节约系统建设成本
近年来会展设计的发展有目共睹，商品经济理论让人不断追求实现价值与利润最大化。然而长期以来在会展与商业空间的装饰装修方面一直存在诸多问题，大量废旧材料无法得到二次利用，施工材料不够环保，甚至许多设计案例仅仅停留在为装饰而设计的层面，会展设计俨然变成了材料的堆砌与组合。会展设计材料大多应用金属、塑料、木材、亚克力等，而这些材料在会展结束后会以垃圾形式处理，目前我国的垃圾处理形式主要以堆放、焚烧、填埋为主，真正能够进行回收利用的仍旧在少数，而这些处理方式直接污染了空气，地下水和土壤结构等，危害居民生活。从调查数据分析中显示，上海市2005年全年垃圾产量为600万吨，其中主要旅游区和会展商业区的垃圾产量占年垃圾产量的19.3%，2010年世博会的举办更是带动了会展旅游垃圾产量的进一步增加[1]。会展设计不合理不仅仅会造成环境的污染，同样会造成人力成本上升，人力资源大量浪费。
二、会展产业的标准化趋势
在会展产业不断发展的过程中,我国会展业的标准化目前尚处于探索阶段，缺乏科学完整的标准体系和相关标准，这造成了会展产业发展混乱，会展活动对环境资源产生过大压力。面对这一局面，亟待解决的问题是会展产业标准化，而模块化设计，正是解决标准化问题的重要途径。模块化的发展有利于设计过程中制定统一的模块标准，有利于会展产业发展过程中的稳定性与秩序性[2]。标准化是实现模块化的一个重要前提，模块化是实现行业标准化的重要途径。在标准化条件下,各模块有着自由发挥的巨大空间，一个企业负责的是整个产品的某一部分，我们称之为一个模块，这样的分工形式更利于企业的创新与针对性研究，而在模块竞争中胜出的企业成为该模块行业标准的制定者。一旦这个标准为市场所接受,就会成为一系列产品的规范,从而为设立标准的企业带来源源不断的利润。时至今日,各主要发达国家的企业和政府都将标准的竞争看作是事关产业成败兴衰的关键问题。伴随着标准化进程的推进，会展产业在这个过程中会得到更多刺激，企业竞争会推动会展产业在创新性与经济性上不断发展。
三、模块化设计理论
模块化生产最早产生于工业经济时代，西蒙（Simon,1962）提出了模块的“可分解性”，阐明了模块化对于管理复杂系统的重要性。由若干具有特定的功能或接口的通用独立单元构成一个完整的系统，这些独立单元被称之为模块，模块的结构、接口尺寸实行参数标准化，模块与模块之间可以相互通用，这种设计形式被称之为模块化设计。将通用性的模块与其他产品要素进行多种组合，可以构成新的系统，产生多种不同功能或相同功能不同性能的系列产品。模块化设计可以缩短产品研发与制造周期，增加产品系列，提高产品质量，快速应对市场变化，同时可以减少对环境的不利影响，方便重用、升级、维修和产品废弃后的拆卸、回收和处理。
四、模块化与传统分工的区别
模块化与传统产业均以分工为基础，但从实践形式上是不同的。传统分工是纵向一体化的生产方式,各项业务在一个大企业内进行,业务之间用产权关系连接，产品需要统一设计、生产，各个环节不能自主修改设计，生产出的产品是一个完整体系，一旦局部损坏，会导致整个系统瘫痪，难以修复。模块化采用横向一体化的生产方式,企业将大部分业务外包,业务之间用市场关系连接,各个厂家按照产品分解出来的模块单独生产,最后进行组装，当产品的部分模块损坏，可及时更换新模块。在遵循接口或结构参数标准化的基础上，各个模块可以自由的被研发，更利于产品性能的提升，当部分模块无法达到用户对产品性能的需求时，可以自由更换其它模块，避免了整个产品的更换。
五、模块化设计理念应用于会展设计中的必要性
所谓的建筑设计模块化就是对我们要进行设计的建筑物进行详细的分析，通过以往相同地形地貌、相同的设计用途、相同的建筑理念进行归纳总结。对再建造同等条件建筑物的时候可以实行“拿来主义”，即借用以前的经验和设计，这样可以有效地形成结构体系、建筑形态、整体空间的功能。所谓的模块也是对一个整体进行详细的分解工作，将所要设计的每一个功能形成一个模块，并将这些模块进行具体使用功能的细化处理，在进行设计的时候对这些模块进行使用和拼接，用模块重新可以组成一个建筑的整体。在进行模块化的时候不仅仅要参考原有的建筑设计跟重要的是做到以下方面。如果能够进行建筑设计的模式化那么在节约土地资源方面将会有一个突出的贡献。但是即使是完全相同的建筑也不能保证其使用的功能性完全相同。所以应该在拿来的同时进行仔细的设计，将模式化和具体化相互结合。只有这样才能通过这种建筑设计的模块化来实现资源的有效利用，提高工程的整体进度。
2建筑设计的模块化的研究背景
二十世纪八十年代改革开放以来，我国的经济实力明显上升，但是随着经济的发展许多问题也逐渐的显露出来。人口数量的逐年增加、土地资源的大量使用和物质生活资源的无节制开发导致了我国生态环境的逐步恶化，量变的发展模式使得我们生存和发展遇到了前所未有的困难，人与自然相互依存的平衡正被我们逐渐打破，我们不得不去寻找新的发展模式。现阶段由于我们对于土地资源的大量使用和不合理的破坏使得土地资源大量减少，在这种情形下我们必须进行建筑设计的模式化，来对空间、结构、能耗进行统一的规划，使得建筑设计有一个统一的模式，这样在进行建筑的时候就能够很好的对土地资源进行有效地利用，也可以很好的优化室内的设计。在我们长期的建筑发展研究中发现，要实现建筑设计的模式化并不是非常容易，不仅仅要进行大量的资料研究，更加重要的还与政治、经济、技术、地理、气候材料、预算等种种因素有关。
3建筑设计的模块化的研究目的和意义
（1）研究目的。当今我国的发展政策是可持续发展也就是说要解决我们与自然资源之间的矛盾，在建筑行业与自然之间的矛盾就是建筑同土地资源之间的矛盾。在这种情况之下模块化设计被推上了建筑发展的历史舞台，它不仅仅能够解决结构体系、建筑形态、整体空间之间的问题，还符合当今社会人们的心理审美观念和生理需求。
（2）研究的意义。建筑设计模块化是一项具有现实意义的建筑技术，具有鲜明的时代特点，可以有效地解决人与自然之间的各种矛盾，也可以节约时间成本和资金成本的作用。①空间灵活性高。在我们进行建筑设计的时候可以进行“拿来”，即根据这一区域其余的建筑设计进行有效利用，这样的做法可以有效地避免重复且具有较大的灵活性。通过这种“拿来”可以对空间进行固定，确定设计空间内柱距、设备条件、层高等设计因素，对于不同的空间设计可以进行不同的模块化设计，因此也具有多样性。②节省空间。建筑设计的模块化可以对不同的地形地貌和天气气候进行有效地利用，借助原有的模块设计进行具体的细部设计工作，这样可以有效减少多余空间结构的浪费。③简化施工。在进行建筑设计模块化施工的时候，由于有先前经验和设计进行参考，并且由于模块化设计具有多样性和灵活性。在进行施工的时候可以对整体空间内的模块进行细化工作。小到螺丝钉大到此模块内的住房，层高等都可以进行施工的简化，这样可以有效地节约时间，降低造价成本。④有利于扩建和增长。建筑模块化设计最适合是对工程进行分期建设，这样可以有效地进行资金的筹集并实现逐步投入，使阶段内的利益达到最大化。
4影响建筑设计模块化的因素
（1）功能因素。我们所有的建筑的出发点都是以实用为基础的所以我们在进行设计的时候也要遵循三个要素即坚固、实用和美观。在进行设计的时候要考量所要设计的建筑物的用途，如果是居民住宅则需要具备家居功能，如果是商业用途则要考虑的是整体的营业需求或者办公需求。如果是医院则应该考虑其生活和商业的双重需求性。
（2）结构因素。建筑结构也是影响模块设计的主要因素之一，在进行建筑结构设计的时候不仅仅要通过模块化进行有效地参考以此来进行局部的优化，而且应该就所要建造的建筑的用途进行改进工作，不能够一味的照搬照用。在进行设计的时候要充分划分空间，表明通道、空间隔断等。在模块化设计的过程中还应该注意各模块之间的连接性，这对于一栋建筑的好坏将会起到相当关键的作用。
（3）环境的影响。建筑的环境是建筑设计过程中需要克服的一个关键性因素，在设计的时候不仅仅需要进行参考，同类建筑还需要对周围的环境进行仔细的考察、测量，所谓的考察不仅仅是对地形地貌的考察，还是对周围的居住环境和社会环境进行有效地考察，在进行外部设计的时候要与周围的环境相互统一，不能随性而为。
5模块建筑化设计遵循的原则
（1）空间集约原则主要是对土地资源和空间的节约，只有这样才能实现我国的可持续发展，不能追求量大，而是应该追求实用、美观、其次是要提高整体空间的利用率，把有限的空间进行充分的利用，实现区域内的功能完善。最后是对于环境质量的改善，要进行园林化设计实现绿色生活和营业。
（2）功能灵活性原则就是对模块内的功能进行具体的优化工作。让居住人员或者商业用途更加合理实用。
（3）结构合理原则表现在结构设计的功效合理、经济合理、雅观合理。只有做到这三个合理才能够说是做到了结构合理。
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