基于物联网数控的机电自动化控制系统设计

连晓东

（山西乡宁焦煤集团王蟒沟煤业有限公司 山西省临汾市 042100）

随着我国经济的快速增长，各行业整体科技水平也呈现出逐年进步的趋势，而在新时代背景下，物联网技术已经开始在诸多行业领域中得到了广泛的使用，并悄然改变着这些行业的整体生产运行模式。其中，在机电自动化控制系统设计领域当中，伴随着对物联网技术的应用，给该行业的发展提供了新的方向，因此，对于从事机电自动化控制设计方面的相关从业人员来说，认识基于物联网的机电自动化控制系统整体结构设计理论，并且从硬件和软件层面，熟悉机电自动化控制系统的具体设计方案，对该行业今后的发展，将会产生十分重大的影响。

1 机电自动化控制系统的整体结构设计理论分析

当前，全球范围内针对机电自动化控制系统的使用都是在相对复杂且环境比较恶劣的情况下进行使用的，因此，为了可以让各岗位工作人员能够依托该系统实现对机电设备的远程操控，保障机电设备按照指定规则运行，并对各种工程现场机电设备进行实时监测，因此必须要对机电自动化控制系统的整体结构设计进行重点思考，实现施工现场对人力资源的有效控制，具体来讲，依托物联网的机电自动化控制系统设计活动中，需要遵循以下几个方面的内容。

（1）当前，物联网技术已经可以实现针对机电自动化控制系统的全面控制和管理。在机电自动化系统当中和运行程序相关的数据信息都能够凭借物联网数控技术开展系统整理，相关岗位工作人员可以随时检查机电设备在运行过程中的状态数据信息，能够帮助维修人员及时针对机电自动化控制系统的软件和硬件进行维护，增强系统的整体自动化水平。

（2）使用物联网技术过程中，需要保证机电自动化控制系统在运行过程中相关数据的安全性。实际上，在机电自动化控制系统应用过程中，会因为工作人员在操作过程中出现的不可避免的误差，让机床工作数据出现波动，加大了机电自动化控制系统在使用过程中的材料使用量，因此必须要依托物联网数控技术对系统中的数据开展全面监测，防止在系统使用过程中数据信息发生超越合理范围的波动。

（3）机电自动化控制系统在使用过程中非常关注设备的生产数据，工作人员却轻视了对各类设备的维护管理工作，所以需要通过物联网技术，对机床等重要设备的运行数据进行监控，对系统中出现的故障次数进行合理控制，有效延长相关设备的使用年限

（4）在机电自动化控制系统下，并不直接参加认为的机械控制，但应当要有专业岗位工作人员对形成的生产数据信息进行监控，保障生产过程中的安全性和稳定性要求，再使用物联网技术对机床等设备的无线通讯功能进行定期维护和开发，强化机电自动化控制系统在日常工作中的整体效率。

物联网技术中的核心技术是无线传感通讯技术，可以使用于机械机电自动化生产通讯工作中，在数控机械机电自动化设备中设计以太网网关、数据格式帧数等结构深度挖掘系统中的各种资源，伴随着今后物联网技术的不断成熟，机电自动化控制系统中监测和信息收集分析等方面都会有相应表现。

2 硬件设计的相关内容

2.1 远程控制器的设计内容

文章所描述的远程控制设备主要包含有信息终端部分、信息交换部分、感知中心部分、监测部分等构成，如表1 所示，该表即为远程控制设备的相关构成元器件。

表1：构成元器件

在远程控制器当中，信息终端可以显示控制器收集的数据信息，其中的硬件板块包含有以太网网关、数据处理器、信息收集器等部分构成；信息交换部分的功能是针对机械机电自动化生产环节中所形成的数据包开展搜集和分析，探究机电设备在日常使用过程中出现的故障源和误差，硬件构造主要包含有微型信息处理器、数据分析设备和数据存储卡；其余两部分则是针对机电自动化完成工程中的数据和对应运行状态开展感应、收集与分析，可以依托物联网的数控技术管理实现通讯交流活动，硬件构造涉及有CPU、电源板块、智能监控设备、A/D 数据端口等内容。文章中所描述的系统，主要使用主控CPU 使用位数为16 位，可以同时拉动258G 数据运行空间，CPU 中所接受的信号常见为控制信息，同时CPU 发出的控制信息和系统中各类硬件设备都依靠通讯协议进行连接，为了可以保护凭借CPU 的控制信息拥有良好的安全性、稳定性以及专一性，系统中的CPU 电路板中配置有智能微型控制电阻，符合控制中心对机电自动化控制系统对运行精确性的相关要求。

在远距离监控设备当中，还配置有信息的连接口和输出口，分别可以进行对应数量的外部数据设施进行连接，相关岗位工作人员依靠外围设施的远距离控制设备就可以远距离操作机床设备进行自动化生产。

2.2 针对数据交换中心的硬件设计

在文章所描述的机电自动化控制系统当中，其数据交换中心包含有若干个数据服务板块，其主要作用是负责机电自动化控制系统的日志信息记录、命令传送、数据转发、异常警告、数据设置等功能，在物联网技术背景下的信息交换主要通过数据传送的数据交换为核心工作，信息传输中的系统运转速率、系统稳定性都可能会对信息交换中心的工作效率造成影响。笔者在信息交换中心添置数控芯片当做数控机床设备的二进制代码转换工具，该芯片可以完成随时增强数据交换中心的运转数据准确性，保障各类信息可以完整传输至工作人员对应的操作平台当中。笔者还使用机床终端作为信息交换中心的数据连接端口，直接同中心资源库进行连接，给依托物联网远程监测控制带来高质量的信息交换条件。

2.3 数控机床监测控制中心

数控机床监测控制中心是依托物联网技术控制的机电自动化控制系统的内部核心硬件，文章所描述的机电自动化控制系统当中，拥有数据信息显示功能的机床将作为物联网技术数控信息程序中的中转构造，在中转构造中增加界面报警指示灯，便于管理工作人员对数控机床的修理各报警控制，在工作人员控制下的机床结构出现结构性破坏时，能够开启数控机床检测控制中心的加工检测控制设备，该设备中含有多个数据传感装置和数据分析装置，可以在极高仿真度的情况下对数控机床自动化的运行流程进行有效模拟，给数控机床监测控制中心内的监控内容提供多元化的数据资源。值得注意的是，在该设备当中，监测控制信息的总储存量传送至系统中的总数据存储量的一半以上，较为明显的增强了物联网数控技术对机电自动化控制系统中监控中心的兼容能力。

3 软件设计的相关内容

3.1 数据收集程序的设计

在依托物联网数控技术的机电自动化控制系统当中，所建立的信息收集程序需要可以针对自动化完成过程中的机床设备生产信息开展包装和分析，数据收集程序中的信息收集过程主要给数据的包装分析做数据信息铺垫，收集程序可以控制数据交换中心和监测控制中心，依靠监测控制中心获得的实时信息传送至信息交换中心，让交换中心可以在最短的时间内实现对监测控制命令的有效发布，信息交换中心的数据收集程序能够基于信息的不同种类开展命令传达和信息交换服务，让程序中所涉及的相关指令和异常警告功能、列队管理功能、数据设置功能、监测控制功能都能够在机电自动化控制系统设备中进行表现。

数据收集程序对机电自动化控制系统中的信息板块具有很强的感知能力，可以通过对物联网技术的使用在机床等设备中添置射频标签，机床等设备在正常运转的过程中所使用的参数与形成的数据信息都能够凭借射频标签录入进收集程序之中，收集程序再把整个车间当中的加工道具加工信息传送至管理控制中心，便于对应岗位工作人员的配置，伴随着射频标签的运动收集程序对标签开展的主动跟踪，可以有效获得在设备在生产、制造、运输的环节中存在的各类隐患以及相关的加工进度消息，最终通过物联网数控技术把自动化生产设备信息进行统一的归纳整理，由此实现对工作人员的工作负荷的有效降低。

3.2 控制程序设计

控制程序是确定机电自动化控制系统生产的最重要程序，该程序可以凭借物联网技术向机电设备传达相关指令（包含生产指令和终止运转指令）。在针对控制程序进行设计时，应当衡量到数控机电设备在生产过程中的每一个环节，可以对生产设备的故障诊断子系统、机电设备通讯子系统、信息管理子系统、信息监测子系统、信息收集感应子系统等进行控制，它的实现路径一般是凭借以太网关进入到信息收集设施之中，之后再使用物联网控制技术开展无线通讯板块的感应。程序和CPU 硬件设备的融合，让CPU 空间中的信息处理过程中能够处在控制程序的控制之下，有效规避的数据信息传输过程中的各类干扰影响。

3.3 存储程序设计

通过对物联网数控技术的使用，可以准确识别机电自动化控制系统中不同类别的信息，但是针对存储程序的设计，可能存在有一定程度的干扰性，基于这一情况，在针对存储程序开展设计的过程中有必要把物联网技术背景下的信息交换中心、数据监测控制中心中的相关信息进行格式统一处理，把原来存储在程序中部位位置的数据进行格式化，存储程序主要分布于硬件系统中的数据监测控制中心和信息交换中心，对数据监测控制中心的数据开展存储时，需要引用信息传输协议，对数据的安全性开展分析，对数据交换中心的数据开展存储的过程中，需要把数据传输端口和信息接收端口的数据进行采样分析，由此判定这些信息是否拥有能够被数控的属性。

4 实验论证

为了表现文章中所描述的系统在使用过程中具备稳定性、安全性、可靠性特征，笔者把设计系统和文献中论述的传统系统开展性能对比，实验中首先需要判定不同种类系统在同一实验室环境中的运行状态，需要使用物联网技术编写相同的网络数控环境和相关数据，同时设计同一数据的物联网数控机电控制系统仿真页面，并依靠物联网虚拟器提供信息支持，为了彰显出实验过程中的仿真性，还需要在实验室环境当中添置机电自动化设备所具有的对应功能，并且对系统中的各种设备、工具的运行状态进行监督控制。

实验中需要使用Lab VIEW 软件来对数控机床进行模拟，还需要利用仿真文献中所提供的计算机设备运行数据，使用Lab VIEW软件模拟文本建立在物联网数控机电自动化控制系统。

笔者对不同系统环境中的机电自动化控制系统工作效率开展对比，依靠三维仿真软件构建一套完善的需要通过机械机电自动化生产的硬件设备，朝三种不同系统传达对应指令，在获得指令后通过信息交换，让机电自动化生产设备形成一套独立的制造流程，根据对比效果分析后可以发现，本文所介绍的基于物联网数控的机电自动化控制系统的运行效率超过95%，远高于其他类型自动化控制系统80%的效率。

5 结束语

整体来说，针对物联网数控技术的使用，让机电自动化控制系统的整体技术含量和工作效率得到了显著的提升，不但有效推动了自动化技术的进步，还提升了机电自动化控制系统在使用过程中的稳定性和准确性，让相关行业的整体运行效率得到了显著的提升，提升了相关行业在市场中的竞争力。