大數(shù)據(jù)采集與通信在設(shè)備一體自動(dòng)控制中的應(yīng)用

何嬌

（南京國(guó)礎(chǔ)工程技術(shù)有限公司 江蘇南京 211316）

進(jìn)入新時(shí)代之后，我國(guó)由“制造大國(guó)”向“制造強(qiáng)國(guó)”轉(zhuǎn)變，制造業(yè)需要發(fā)展，離不開(kāi)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，只有通過(guò)科學(xué)技術(shù)的不斷開(kāi)發(fā)與創(chuàng)新，才能保障制造業(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈的環(huán)境之中脫穎而出，設(shè)備一體自動(dòng)控制就是機(jī)械制造業(yè)的不斷自我升級(jí)與創(chuàng)新的表現(xiàn)。計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的不斷普及使得大數(shù)據(jù)技術(shù)在無(wú)形之中滲透入制造業(yè)的各個(gè)環(huán)節(jié)之中，大數(shù)據(jù)的采集與通信技術(shù)為企業(yè)節(jié)約了生產(chǎn)成本，同時(shí)，還減輕了企業(yè)的時(shí)間和勞動(dòng)力的投入，設(shè)備一體自動(dòng)控制促進(jìn)制造業(yè)的發(fā)展取得歷史性的飛躍，在很大程度了改變了傳統(tǒng)制造業(yè)的模式，是現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，也是現(xiàn)代工業(yè)制造的一種變革，使得工業(yè)生產(chǎn)向智能化與科技化方向發(fā)展［1］。一體自動(dòng)控制設(shè)備集成得越來(lái)越多、越來(lái)越大，其功能性更強(qiáng)，自動(dòng)控制功能更好，尤其是集成了互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及通信技術(shù)等，在制造業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中，更加注重環(huán)保、綠色、生態(tài)與高效的生產(chǎn)功能相結(jié)合。在20世紀(jì)工業(yè)革命之后，對(duì)地球資源的過(guò)度浪費(fèi)與消耗，對(duì)地球環(huán)境造成了嚴(yán)重的影響，地球資源的枯竭使得人們意識(shí)到環(huán)境保護(hù)的重要性，越來(lái)越重視生態(tài)環(huán)境。而“工業(yè)革命4.0”呼之欲出，設(shè)備一體自動(dòng)控制對(duì)“工業(yè)革命4.0”發(fā)展具有重要的促進(jìn)作用和意義。

1 基本概述

1.1 大數(shù)據(jù)采集與通信的簡(jiǎn)述

1.1.1 大數(shù)據(jù)的采集

“硬件有價(jià)，數(shù)據(jù)無(wú)價(jià)”，大數(shù)據(jù)最核心的就是數(shù)據(jù)本身，大數(shù)據(jù)的采集尤為重要，能夠?yàn)榻酉聛?lái)的工作提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)保障。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集比較單一，大部分的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能和數(shù)據(jù)分析量都相對(duì)較小，數(shù)據(jù)庫(kù)大多都是采用“關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)”或者是“并行數(shù)據(jù)庫(kù)”來(lái)進(jìn)行處理。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)的采集大致分為數(shù)據(jù)源和數(shù)據(jù)類(lèi)型進(jìn)行劃分，而大數(shù)據(jù)采集通常是采用分布式架構(gòu)，其特點(diǎn)是大數(shù)據(jù)采集的流量較大，采集的數(shù)據(jù)記錄條數(shù)更多，其性能更高、存儲(chǔ)空間更大。另外，大數(shù)據(jù)的采集技術(shù)更加多點(diǎn)和混合，與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)相比，大數(shù)據(jù)采集混合多種技術(shù)，其對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)源更是多樣化，如視頻、音頻、動(dòng)畫(huà)以及網(wǎng)頁(yè)等這些都是大數(shù)據(jù)采集能夠同時(shí)進(jìn)行的，大數(shù)據(jù)采集的數(shù)據(jù)量隨著時(shí)長(zhǎng)越長(zhǎng)，其獲得數(shù)據(jù)的數(shù)量也就越大，這時(shí)，可發(fā)掘的有價(jià)值的信息也就越多，體現(xiàn)得也能夠更加全面和清晰［2］。如果能充分利用大數(shù)據(jù)采集的數(shù)據(jù)，能夠幫助企業(yè)分析有價(jià)值的信息，進(jìn)而充分發(fā)揮設(shè)備一體自動(dòng)控制的價(jià)值，提升企業(yè)制造業(yè)方面的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。

1.1.2 大數(shù)據(jù)的通信

當(dāng)數(shù)據(jù)采集之后，如何將數(shù)據(jù)與其他設(shè)備進(jìn)行有效的溝通，需要一定的通信技術(shù)，通信技術(shù)是保障數(shù)據(jù)與其設(shè)備進(jìn)行關(guān)聯(lián)的通道，因此，通信在設(shè)備一體自動(dòng)控制中具有相當(dāng)重要的地位。隨著互聯(lián)網(wǎng)在存儲(chǔ)通信中的發(fā)展，為了提高通信在大數(shù)據(jù)中的使用效果，需要充分發(fā)揮大數(shù)據(jù)通信的作用和優(yōu)勢(shì)，通過(guò)一系列的口令以及編程，使其設(shè)備之間進(jìn)行無(wú)障礙交流，與之進(jìn)行通信，使得一體自動(dòng)控制設(shè)備能夠隨時(shí)讀取到大數(shù)據(jù)采集的相關(guān)數(shù)據(jù)，在一體自動(dòng)控制中實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信技術(shù)，進(jìn)而提升企業(yè)生產(chǎn)的穩(wěn)定性和安全性。

1.2 一體自動(dòng)控制的工作原理

一體自動(dòng)控制設(shè)備是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)高度發(fā)展的結(jié)晶，通過(guò)與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的深度結(jié)合，確保設(shè)備控制系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。一體自動(dòng)控制設(shè)備在具體的應(yīng)用過(guò)程中，主要工作原理是通過(guò)電子計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)結(jié)合編程技術(shù)，由此實(shí)現(xiàn)完美化的控制器效果。在具體的元件設(shè)備應(yīng)用于過(guò)程中，主要會(huì)涉及5 個(gè)編程模塊：電源控制模塊、編程器模塊、輸入和輸出模塊、存儲(chǔ)器模塊及中央處理器（CPU），系統(tǒng)的運(yùn)行主要是通過(guò)數(shù)據(jù)的輸入處理、輸出處理、控制程序處理這3個(gè)主要的環(huán)節(jié)［3］。在輸入端的控制過(guò)程中，可以進(jìn)入到一體自動(dòng)控制編程應(yīng)用，對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行程序的編寫(xiě)處理，讓系統(tǒng)程序在邏輯上擁有完美化的操作效果。通過(guò)嚴(yán)格的把關(guān)控制，確保編程的有效性，依靠對(duì)應(yīng)的程序，完成數(shù)據(jù)的輸出。在當(dāng)前階段，一體自動(dòng)控制設(shè)備都具備相對(duì)完善的運(yùn)動(dòng)控制功能，可以廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械設(shè)備當(dāng)中，在工業(yè)控制領(lǐng)域有著十分廣泛的發(fā)展前景。比如，將一體自動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)用到混凝土生產(chǎn)過(guò)程中去，能夠有效地降低控制裝置的故障發(fā)生率，確保設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)降低資源的浪費(fèi)，提高生產(chǎn)效率，并最大限度地提高工廠運(yùn)轉(zhuǎn)的整體自動(dòng)化水平。

2 大數(shù)據(jù)采集與通信在設(shè)備一體自動(dòng)控制中的具體應(yīng)用

2.1 對(duì)數(shù)據(jù)處理的應(yīng)用

隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，大數(shù)據(jù)技術(shù)越來(lái)越成熟，再加上可編程的邏輯控制器功能也越來(lái)越多，例如，通過(guò)矩陣運(yùn)算、邏輯運(yùn)算等對(duì)大數(shù)據(jù)進(jìn)行整理與分析，通過(guò)一系列的計(jì)算，能夠?qū)⑾嚓P(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換并通過(guò)通信將數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。另外，還可以通過(guò)排序、表查等操作，進(jìn)而對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、整理與分析，這些大數(shù)據(jù)采集的數(shù)據(jù)將其進(jìn)行整理分析并存儲(chǔ)之后，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的橫向比較或者是縱向的對(duì)比，對(duì)設(shè)備存儲(chǔ)器具有一定參考價(jià)值，進(jìn)而對(duì)設(shè)備開(kāi)展相應(yīng)的控制操作［4］。

2.2 在網(wǎng)絡(luò)通信方面的應(yīng)用

在物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展過(guò)程中，通信網(wǎng)絡(luò)具有“功不可沒(méi)”的作用，網(wǎng)絡(luò)通信已經(jīng)涉及人們生活的方方面面。尤其是一體自動(dòng)控制之中，大數(shù)據(jù)的采集與通信對(duì)設(shè)備一體自控控制具有很大的作用，通過(guò)編程和一定的邏輯進(jìn)行控制通信，并將其他智能設(shè)備建立起溝通的橋梁［5］。隨著新時(shí)代計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的不斷更新?lián)Q代，在企業(yè)生產(chǎn)之中，自動(dòng)化設(shè)備越來(lái)越多，伴隨著網(wǎng)絡(luò)通信的發(fā)展，自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)也得到長(zhǎng)足發(fā)展，通過(guò)編程邏輯能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化控制，編程邏輯對(duì)自動(dòng)化控制已經(jīng)受到越來(lái)越多的關(guān)注。許多企業(yè)也引進(jìn)了大量自動(dòng)控制設(shè)備，這些設(shè)備為大數(shù)據(jù)采集與通信提供了更多的便利，無(wú)論是哪一種設(shè)備，都能夠與編程邏輯控制接口，通過(guò)接口可以非常方便地與其他設(shè)備進(jìn)行連接，并且發(fā)布控制指令，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的功能。

2.3 過(guò)程控制方面的應(yīng)用

在一體自動(dòng)控制設(shè)備之中，過(guò)程控制尤為重要，對(duì)于電氣化專(zhuān)業(yè)的設(shè)備而言，過(guò)程也就是將溫度、成分、壓力、高程等當(dāng)成參數(shù)，進(jìn)而通過(guò)參數(shù)來(lái)進(jìn)行自動(dòng)控制［6］。由于自動(dòng)控制系統(tǒng)中涉及的各種參數(shù)比較多，因此，在自動(dòng)控制中就非常容易受到參數(shù)的影響。例如，模擬量在自動(dòng)控制中具有重要的地位，其指標(biāo)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的實(shí)際情況非常重要，因此，在實(shí)際生產(chǎn)的過(guò)程之中，要重點(diǎn)關(guān)注這項(xiàng)參數(shù)，通過(guò)有效的參數(shù)設(shè)置，有利于企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)，進(jìn)而促進(jìn)企業(yè)的發(fā)展，通過(guò)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的控制，能夠提高生產(chǎn)過(guò)程中的效率，保障企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的質(zhì)量，完成生產(chǎn)任務(wù)。

2.4 運(yùn)動(dòng)控制的應(yīng)用

將大數(shù)據(jù)采集與通信應(yīng)用于設(shè)備的運(yùn)動(dòng)控制之中，通過(guò)對(duì)一體自動(dòng)控制的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行有效的控制，能夠改變以往傳統(tǒng)的開(kāi)、關(guān)模式，將設(shè)備控制運(yùn)動(dòng)為圓周模式或者是直線(xiàn)模式，通過(guò)位置之間的聯(lián)系以及傳感器等設(shè)備的連接，對(duì)當(dāng)前的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制，整個(gè)過(guò)程都在運(yùn)動(dòng)控制的模塊之中完成［7］。例如，智能機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)方式就是通過(guò)這樣的原理來(lái)實(shí)現(xiàn)；又如，在工廠的生產(chǎn)之中，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的采集之后，在運(yùn)動(dòng)模塊中實(shí)現(xiàn)改變溫度或者加水等減低溫度，通過(guò)這種運(yùn)動(dòng)控制，可以在很大程度上減少企業(yè)的人力成本，并且每個(gè)操作步驟都是提前設(shè)定好。相對(duì)于人工來(lái)說(shuō)，大數(shù)據(jù)的采集與通信更加精準(zhǔn)，再加上設(shè)備的抗干擾性極強(qiáng)，不會(huì)因人工的疏忽大意而造成失誤等情況，進(jìn)而也避免了給企業(yè)造成一定的損失或者麻煩。例如，將數(shù)據(jù)采集與通信設(shè)備放入企業(yè)生產(chǎn)的過(guò)程中，能夠監(jiān)測(cè)企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程，并且通過(guò)監(jiān)測(cè)還能夠降低故障的發(fā)生概率，進(jìn)而保障生產(chǎn)設(shè)備的平穩(wěn)、安全運(yùn)行，同時(shí)，也減少了資源的浪費(fèi)與消耗，提升了設(shè)備運(yùn)行的自動(dòng)化水平和自動(dòng)控制的性能，大大提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率。

2.5 開(kāi)關(guān)邏輯控制的應(yīng)用

在一體自動(dòng)控制系統(tǒng)之中，開(kāi)關(guān)量的邏輯控制也是重要的控制方式之一。通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)采集與通信，能夠?qū)崿F(xiàn)開(kāi)關(guān)量的控制邏輯，有效地取代傳統(tǒng)的繼電器控制，在實(shí)際自動(dòng)控制中，包括對(duì)運(yùn)輸帶的開(kāi)關(guān)量控制、對(duì)包裝機(jī)的開(kāi)關(guān)量控制以及沖床的開(kāi)關(guān)量控制等。通常是數(shù)據(jù)采集之后，通過(guò)編程控制器對(duì)自動(dòng)一體控制進(jìn)行邏輯分析與處理，再由通信技術(shù)與數(shù)控裝置等保障數(shù)控運(yùn)行的安全性與可靠性［8］。不僅如此，根據(jù)對(duì)數(shù)據(jù)的分析與整理，能夠?qū)σ惑w自動(dòng)控制進(jìn)行改善，并且具有很廣泛的發(fā)展空間，另外，還能夠簡(jiǎn)化自動(dòng)控制的結(jié)構(gòu)，強(qiáng)化系統(tǒng)設(shè)置的運(yùn)行效率以及保證機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)行的高效與可靠。

2.6 傳感器檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

傳感器是一體自動(dòng)控制的重要設(shè)備之一，通過(guò)傳感器能夠?qū)⒋髷?shù)據(jù)采集的信息傳送至中央處理器之中。傳感器技術(shù)相當(dāng)于是人的感受器官，通過(guò)大數(shù)據(jù)自動(dòng)采集進(jìn)而獲得信息數(shù)據(jù)，并將這些采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理與分析，進(jìn)而通過(guò)一體自動(dòng)控制設(shè)備來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化與智能化生產(chǎn)管理。傳感器通常設(shè)置在惡劣的環(huán)境之中，用以代替人工在惡劣的環(huán)境中采集信息與監(jiān)測(cè)生產(chǎn)，通過(guò)智能傳感器，還能夠完成精確度更高的技術(shù)。由此可見(jiàn)，傳感器對(duì)數(shù)據(jù)的采集具有非常重要的意義，進(jìn)而通過(guò)采集的數(shù)據(jù)信息對(duì)一體自動(dòng)控制設(shè)備啟動(dòng)相對(duì)應(yīng)的程序。因此，在設(shè)備一體自動(dòng)控制之中，要充分發(fā)揮智能傳感器設(shè)備的作用，從而通過(guò)對(duì)信息資源的采集與對(duì)資源的整合優(yōu)化，確保了信息數(shù)據(jù)的精確性，在保障企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，還節(jié)約了人工成本，同時(shí)，還能夠提高企業(yè)的生產(chǎn)管理水平，促進(jìn)了智能制造業(yè)的發(fā)展。

3 大數(shù)據(jù)采集與通信在設(shè)備一體自動(dòng)控制中的未來(lái)展望

隨著智能制造業(yè)的不斷發(fā)展，工業(yè)4.0以及智能化設(shè)備越來(lái)越普及，設(shè)備一體自動(dòng)控制系統(tǒng)就是智能化設(shè)備普及的產(chǎn)物，未來(lái)的自動(dòng)控制系統(tǒng)將會(huì)集成更多的功能，并且越來(lái)越環(huán)保，符合新時(shí)代的發(fā)展需求。隨著一體自動(dòng)控制對(duì)企業(yè)生產(chǎn)工藝以及產(chǎn)能的顯著提高，大數(shù)據(jù)功能將得到進(jìn)一步發(fā)展，大數(shù)據(jù)所采集的數(shù)據(jù)將被廣泛運(yùn)用于設(shè)備一體自動(dòng)控制之中，大數(shù)據(jù)的采集更加的全面與廣泛，當(dāng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行大數(shù)據(jù)的采集與通信，通過(guò)警示等信息，有利于企業(yè)的生產(chǎn)安全［9］。不僅如此，大數(shù)據(jù)的信息采集還能夠?yàn)樵O(shè)備一體自動(dòng)控制系統(tǒng)打下基礎(chǔ)，例如，通過(guò)傳感器等設(shè)備能夠讀取溫度的變化，大數(shù)據(jù)采集溫度的變化之后，通過(guò)通信功能，將采集的數(shù)據(jù)傳送至中央處理器之中，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的分析，再通過(guò)設(shè)備一體自動(dòng)控制發(fā)送指令，進(jìn)而保障企業(yè)的生產(chǎn)。隨著大數(shù)據(jù)采集的普遍應(yīng)用，以及一體自動(dòng)控制系統(tǒng)集成的功能越來(lái)越多，在未來(lái)，對(duì)數(shù)據(jù)采集與通信的要求將會(huì)越來(lái)越高，對(duì)設(shè)備一體自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)一步發(fā)展具有重要的作用，大數(shù)據(jù)采集與通信將越來(lái)越普及，并且將被應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域之中。

一體自動(dòng)控制設(shè)備隨著物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來(lái)，許多設(shè)備的前端已經(jīng)被開(kāi)發(fā)得非常成熟與完善，其中，包括了對(duì)數(shù)據(jù)信息的采樣以及通信。一體自動(dòng)控制被廣泛應(yīng)用是建立在物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)之上，一體自動(dòng)控制不再遵循“按部就班”“傻瓜式”的步驟，而是通過(guò)大數(shù)據(jù)的信息采集與通信，使得設(shè)備一體自動(dòng)控制未來(lái)發(fā)展得更加“智能化”與“科技化”，將各種驅(qū)動(dòng)程度集成于設(shè)備一體自動(dòng)控制之中，使得原來(lái)的單片機(jī)設(shè)備轉(zhuǎn)換為自動(dòng)控制的一體化設(shè)備。

4 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展日新月異，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也在飛速發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)的更新速度非常快，大數(shù)據(jù)綜合應(yīng)用技術(shù)日益加深。通過(guò)對(duì)大數(shù)據(jù)應(yīng)用的深度開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，能夠更好地服務(wù)于設(shè)備一體自動(dòng)控制過(guò)程中，在未來(lái)的機(jī)械制造業(yè)發(fā)展過(guò)程中，通過(guò)引入現(xiàn)代化的工業(yè)技術(shù)和先進(jìn)的一體自動(dòng)化控制系統(tǒng)，同時(shí)，伴以先進(jìn)的組織管理模式，不斷更新生產(chǎn)模式，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械制造業(yè)的更好發(fā)展。在未來(lái)，機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展方向朝著智能化、一體自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化等方向發(fā)展，在自動(dòng)控制設(shè)備之中的編程邏輯控制器的應(yīng)用也會(huì)更加深化，控制系統(tǒng)的發(fā)展也將成為未來(lái)機(jī)電設(shè)備重要的發(fā)展方向。