大數據采集與通信在設備一體自動控制中的應用

何嬌

（南京國礎工程技術有限公司 江蘇南京 211316）

進入新時代之后，我國由“制造大國”向“制造強國”轉變，制造業需要發展，離不開科學技術的進步，只有通過科學技術的不斷開發與創新，才能保障制造業在市場競爭激烈的環境之中脫穎而出，設備一體自動控制就是機械制造業的不斷自我升級與創新的表現。計算機科學技術的不斷普及使得大數據技術在無形之中滲透入制造業的各個環節之中，大數據的采集與通信技術為企業節約了生產成本，同時，還減輕了企業的時間和勞動力的投入，設備一體自動控制促進制造業的發展取得歷史性的飛躍，在很大程度了改變了傳統制造業的模式，是現代制造業發展的基礎，也是現代工業制造的一種變革，使得工業生產向智能化與科技化方向發展［1］。一體自動控制設備集成得越來越多、越來越大，其功能性更強，自動控制功能更好，尤其是集成了互聯網技術、計算機技術以及通信技術等，在制造業的生產過程中，更加注重環保、綠色、生態與高效的生產功能相結合。在20世紀工業革命之后，對地球資源的過度浪費與消耗，對地球環境造成了嚴重的影響，地球資源的枯竭使得人們意識到環境保護的重要性，越來越重視生態環境。而“工業革命4.0”呼之欲出，設備一體自動控制對“工業革命4.0”發展具有重要的促進作用和意義。

1 基本概述

1.1 大數據采集與通信的簡述

1.1.1 大數據的采集

“硬件有價，數據無價”，大數據最核心的就是數據本身，大數據的采集尤為重要，能夠為接下來的工作提供堅實的基礎保障。傳統的數據采集比較單一，大部分的數據存儲功能和數據分析量都相對較小，數據庫大多都是采用“關系型數據庫”或者是“并行數據庫”來進行處理。傳統數據的采集大致分為數據源和數據類型進行劃分，而大數據采集通常是采用分布式架構，其特點是大數據采集的流量較大，采集的數據記錄條數更多，其性能更高、存儲空間更大。另外，大數據的采集技術更加多點和混合，與傳統數據相比，大數據采集混合多種技術，其對應的數據源更是多樣化，如視頻、音頻、動畫以及網頁等這些都是大數據采集能夠同時進行的，大數據采集的數據量隨著時長越長，其獲得數據的數量也就越大，這時，可發掘的有價值的信息也就越多，體現得也能夠更加全面和清晰［2］。如果能充分利用大數據采集的數據，能夠幫助企業分析有價值的信息，進而充分發揮設備一體自動控制的價值，提升企業制造業方面的競爭實力。

1.1.2 大數據的通信

當數據采集之后，如何將數據與其他設備進行有效的溝通，需要一定的通信技術，通信技術是保障數據與其設備進行關聯的通道，因此，通信在設備一體自動控制中具有相當重要的地位。隨著互聯網在存儲通信中的發展，為了提高通信在大數據中的使用效果，需要充分發揮大數據通信的作用和優勢，通過一系列的口令以及編程，使其設備之間進行無障礙交流，與之進行通信，使得一體自動控制設備能夠隨時讀取到大數據采集的相關數據，在一體自動控制中實現遠程通信技術，進而提升企業生產的穩定性和安全性。

1.2 一體自動控制的工作原理

一體自動控制設備是現代科學技術高度發展的結晶，通過與計算機系統的深度結合，確保設備控制系統穩定運行。一體自動控制設備在具體的應用過程中，主要工作原理是通過電子計算機基礎結合編程技術，由此實現完美化的控制器效果。在具體的元件設備應用于過程中，主要會涉及5 個編程模塊：電源控制模塊、編程器模塊、輸入和輸出模塊、存儲器模塊及中央處理器（CPU），系統的運行主要是通過數據的輸入處理、輸出處理、控制程序處理這3個主要的環節［3］。在輸入端的控制過程中，可以進入到一體自動控制編程應用，對輸入的信號進行程序的編寫處理，讓系統程序在邏輯上擁有完美化的操作效果。通過嚴格的把關控制，確保編程的有效性，依靠對應的程序，完成數據的輸出。在當前階段，一體自動控制設備都具備相對完善的運動控制功能，可以廣泛應用于各種機械設備當中，在工業控制領域有著十分廣泛的發展前景。比如，將一體自動控制系統應用到混凝土生產過程中去，能夠有效地降低控制裝置的故障發生率，確保設備的正常運轉，同時降低資源的浪費，提高生產效率，并最大限度地提高工廠運轉的整體自動化水平。

2 大數據采集與通信在設備一體自動控制中的具體應用

2.1 對數據處理的應用

隨著計算機科學技術的不斷發展，大數據技術越來越成熟，再加上可編程的邏輯控制器功能也越來越多，例如，通過矩陣運算、邏輯運算等對大數據進行整理與分析，通過一系列的計算，能夠將相關的數據進行轉換并通過通信將數據進行傳輸。另外，還可以通過排序、表查等操作，進而對數據進行采集、整理與分析，這些大數據采集的數據將其進行整理分析并存儲之后，通過對數據的橫向比較或者是縱向的對比，對設備存儲器具有一定參考價值，進而對設備開展相應的控制操作［4］。

2.2 在網絡通信方面的應用

在物聯網的發展過程中，通信網絡具有“功不可沒”的作用，網絡通信已經涉及人們生活的方方面面。尤其是一體自動控制之中，大數據的采集與通信對設備一體自控控制具有很大的作用，通過編程和一定的邏輯進行控制通信，并將其他智能設備建立起溝通的橋梁［5］。隨著新時代計算機控制技術的不斷更新換代，在企業生產之中，自動化設備越來越多，伴隨著網絡通信的發展，自動化網絡也得到長足發展，通過編程邏輯能夠實現自動化控制，編程邏輯對自動化控制已經受到越來越多的關注。許多企業也引進了大量自動控制設備，這些設備為大數據采集與通信提供了更多的便利，無論是哪一種設備，都能夠與編程邏輯控制接口，通過接口可以非常方便地與其他設備進行連接，并且發布控制指令，進而實現自動控制的功能。

2.3 過程控制方面的應用

在一體自動控制設備之中，過程控制尤為重要，對于電氣化專業的設備而言，過程也就是將溫度、成分、壓力、高程等當成參數，進而通過參數來進行自動控制［6］。由于自動控制系統中涉及的各種參數比較多，因此，在自動控制中就非常容易受到參數的影響。例如，模擬量在自動控制中具有重要的地位，其指標對生產過程中的實際情況非常重要，因此，在實際生產的過程之中，要重點關注這項參數，通過有效的參數設置，有利于企業的實際生產，進而促進企業的發展，通過對生產過程的控制，能夠提高生產過程中的效率，保障企業生產過程的質量，完成生產任務。

2.4 運動控制的應用

將大數據采集與通信應用于設備的運動控制之中，通過對一體自動控制的運動進行有效的控制，能夠改變以往傳統的開、關模式，將設備控制運動為圓周模式或者是直線模式，通過位置之間的聯系以及傳感器等設備的連接，對當前的運動進行運動控制，整個過程都在運動控制的模塊之中完成［7］。例如，智能機器人的運動方式就是通過這樣的原理來實現；又如，在工廠的生產之中，通過對數據的采集之后，在運動模塊中實現改變溫度或者加水等減低溫度，通過這種運動控制，可以在很大程度上減少企業的人力成本，并且每個操作步驟都是提前設定好。相對于人工來說，大數據的采集與通信更加精準，再加上設備的抗干擾性極強，不會因人工的疏忽大意而造成失誤等情況，進而也避免了給企業造成一定的損失或者麻煩。例如，將數據采集與通信設備放入企業生產的過程中，能夠監測企業的生產過程，并且通過監測還能夠降低故障的發生概率，進而保障生產設備的平穩、安全運行，同時，也減少了資源的浪費與消耗，提升了設備運行的自動化水平和自動控制的性能，大大提高了企業的生產效率。

2.5 開關邏輯控制的應用

在一體自動控制系統之中，開關量的邏輯控制也是重要的控制方式之一。通過對數據采集與通信，能夠實現開關量的控制邏輯，有效地取代傳統的繼電器控制，在實際自動控制中，包括對運輸帶的開關量控制、對包裝機的開關量控制以及沖床的開關量控制等。通常是數據采集之后，通過編程控制器對自動一體控制進行邏輯分析與處理，再由通信技術與數控裝置等保障數控運行的安全性與可靠性［8］。不僅如此，根據對數據的分析與整理，能夠對一體自動控制進行改善，并且具有很廣泛的發展空間，另外，還能夠簡化自動控制的結構，強化系統設置的運行效率以及保證機械系統運行的高效與可靠。

2.6 傳感器檢測技術的應用

傳感器是一體自動控制的重要設備之一，通過傳感器能夠將大數據采集的信息傳送至中央處理器之中。傳感器技術相當于是人的感受器官，通過大數據自動采集進而獲得信息數據，并將這些采集的數據進行整理與分析，進而通過一體自動控制設備來自動調節，實現自動化與智能化生產管理。傳感器通常設置在惡劣的環境之中，用以代替人工在惡劣的環境中采集信息與監測生產，通過智能傳感器，還能夠完成精確度更高的技術。由此可見，傳感器對數據的采集具有非常重要的意義，進而通過采集的數據信息對一體自動控制設備啟動相對應的程序。因此，在設備一體自動控制之中，要充分發揮智能傳感器設備的作用，從而通過對信息資源的采集與對資源的整合優化，確保了信息數據的精確性，在保障企業經濟效益的同時，還節約了人工成本，同時，還能夠提高企業的生產管理水平，促進了智能制造業的發展。

3 大數據采集與通信在設備一體自動控制中的未來展望

隨著智能制造業的不斷發展，工業4.0以及智能化設備越來越普及，設備一體自動控制系統就是智能化設備普及的產物，未來的自動控制系統將會集成更多的功能，并且越來越環保，符合新時代的發展需求。隨著一體自動控制對企業生產工藝以及產能的顯著提高，大數據功能將得到進一步發展，大數據所采集的數據將被廣泛運用于設備一體自動控制之中，大數據的采集更加的全面與廣泛，當對設備進行大數據的采集與通信，通過警示等信息，有利于企業的生產安全［9］。不僅如此，大數據的信息采集還能夠為設備一體自動控制系統打下基礎，例如，通過傳感器等設備能夠讀取溫度的變化，大數據采集溫度的變化之后，通過通信功能，將采集的數據傳送至中央處理器之中，通過對數據的分析，再通過設備一體自動控制發送指令，進而保障企業的生產。隨著大數據采集的普遍應用，以及一體自動控制系統集成的功能越來越多，在未來，對數據采集與通信的要求將會越來越高，對設備一體自動控制系統進一步發展具有重要的作用，大數據采集與通信將越來越普及，并且將被應用于各個領域之中。

一體自動控制設備隨著物聯網時代的到來，許多設備的前端已經被開發得非常成熟與完善，其中，包括了對數據信息的采樣以及通信。一體自動控制被廣泛應用是建立在物聯網的基礎之上，一體自動控制不再遵循“按部就班”“傻瓜式”的步驟，而是通過大數據的信息采集與通信，使得設備一體自動控制未來發展得更加“智能化”與“科技化”，將各種驅動程度集成于設備一體自動控制之中，使得原來的單片機設備轉換為自動控制的一體化設備。

4 結語

我國科學技術的發展日新月異，物聯網技術也在飛速發展，自動化技術的更新速度非常快，大數據綜合應用技術日益加深。通過對大數據應用的深度開發與應用，能夠更好地服務于設備一體自動控制過程中，在未來的機械制造業發展過程中，通過引入現代化的工業技術和先進的一體自動化控制系統，同時，伴以先進的組織管理模式，不斷更新生產模式，可以實現機械制造業的更好發展。在未來，機械制造業的發展方向朝著智能化、一體自動化、網絡化等方向發展，在自動控制設備之中的編程邏輯控制器的應用也會更加深化，控制系統的發展也將成為未來機電設備重要的發展方向。