亓振良
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摘 要：传统的机械加工中心自动化水平并不高，生产效率和精准性都比较低，利用物联网数控技术对机械机电控制系统进行设计，可以进一步提高机械加工效率，更好地保证机加产品质量。本文对机械机电自动化控制系统总体架构设计要求进行分析，并对控制系统硬件设计、软件进行深入地探讨。
关键词：物联网数控技术；机加设备；自动控制
1引言
近年来，物联网技术得到了快速的发展，机械加工领域采用物联网数控技术可以解决很多问题，促进了机电产品的转型升级，为机械加工行业带来新的发展机遇。以物联网数控技术为基础的机械自动控制系统，可以利用物联网技术实现信息交互，达到数据高速传输与低功耗的要求，与自动控制技术进行结合，通过控制程序来满足制造工艺的需要，并将加工制造信息进行采集处理，把数据远传到机械加工管理中心，管理人员可以根据数据信息来判断机械机电产品的实时工况，为制定加工方案提供数据支持。
2总体架构设计要求
机械机电自动化控制系统的设计，要求能满足复杂、恶劣工况下稳定运行的要求，通过控制程序来对机械加工现场设备进行远程控制，实时监测机械设备运行参数，管理人员可以根据加工制造要求，通过人机界面来设置控制参数，按照故障报警信息查找故障点并进行消除，降低企业的人力成本。通过物联网数控技术，可以对机械加工系统中存在的潜在故障进行识别与判断，将被动的维护转变为预防性维护，更好地保证机械设备的稳定运行，提高机械加工效率。因此，以物联网数控技术为基础的机械机电自动控制系统架构需要达到如下要求：1）满足自动加工控制与管理，利用物联网数控技术对自动系统运行进行监测，管理人员实时查看运行工况，按着工艺要求输入控制参数。2）利用物联网数控技术提高控制系统安全性，防止工作人员误操作对产品质量造成影响，避免出现加工材料损失，通过物联网数控技术对生产参数进行修正。3）降低机加设备故障率，很多机械加工企业注重生产效率，没有对机加设备维护保护给予足够重视，需要通过物联网数控技术对机床运行情况进行动态监测，对可以发生的故障进行提示与报警，通过预防性维护延长使用寿命。4）满足机加产品生产安全性与稳定性要求，自动控制系统设计是为了减少人为操控，由专业管理人才对控制系统进行监控，利用无线通信技术实现远程控制，提高机械加工质量与效率。5）满足自动控制系统拓展的需要，物联网数控技术采用无线方式来进行数据交互，通过设置网关参数、数据帧等来实现网络拓扑，对机械加工系统进行数据监控，自动控制系统可以根据生产规模的扩大进行拓展。
3控制系统硬件设计
3.1总体设计
以物联网数控技术为基础的机械机电自动控制系统，是由监控中心、信息终端、感知中心和数据交换中心构成。远程监控中心设置数据接入、输出口，可以满足外围数据设备连接的需要，中心管理人员可以远程控制机床加工，通过监控软件来输入加工参数，可以提高加工精度，满足高效率生产的需要。信息终端硬件由物联网传感器、处理器、网关、电源、A/D转换接口、数据存储器等构成，处理器用于获取和处理传感器采集到的机床运行状态信息和加工信息，判断加工设备与设定值间的误差，提前发现设备故障点，终端显示器还可以向工作人员展示采集数据，通过物联网络与监控中心管理人员进行通讯，存储器空间可以保存足够空间的数据量，当物联网络传输存在问题也可以通过其它手段进行数据调用，处理器也可以发出控制信号，通过硬件驱动使执行机构按着控制要求动作。不同处理器间也可以实现数据通讯，也可以与监控中心进行数据交换，按着不同的工况来进行自动控制。
3.2数据交换中心设计
数据交换中心具有参数设置、运行异常报警、数据中转、命令传送和故障处理等作用，是由多个数据服务模块建立起来的。
物联网数控技术可以满足数据交互的需要，具备的数据交互速度可以保证正常的机械加工要求，数控机床中安装有数据转换芯片，把机床运行信息和控制状态准备传输到监控中心，操作人员也可以通过人机界面来进行查看，可以保证运行数据的准确性。数控机床中还设置有数据交换接口，利用物联网络与监控中心数据库连接，为数据传输和存储安全提供了有力保障。
3.3数控机床监控中心
在以物联网数控技术建立起来的机械机电自动控制系统中，数控机床监控中心是最为核心的部分，数控机床都具备数据显示与通信功能，可以作为物联网控制系统的数据中转站，将底层物联网传感器信息和控制信号进行处理与传输，显示界面中设计有报警指示功能，可以及时向操作人员和管理人员提供机床报警和维修信息，避免由于机床带故障运行造成更大的损伤。数控机床监控中心可以及时启动数据分析系统，通过对获取到的大量物联网传感器信息进行大数据筛选，模拟出数控机床自动工作流程，判断出那个加工流程存在问题，导致机床故障的关键原因都有那些，为故障诊断和维修提供数据支持，可以很好地兼容物联网数控技术运行数据。
4软件设计
4.1采集程序设计
物联网运行数据采集程序可以获取到机床运行数据与加工数据，将采集到的数据进行打包传送与解析，将数据信息传输到数据交换中心与监控中心，也可以接收发送来查询与控制信息，完成不同控制环节的数据交互。交换中心运行的采集程序可以发送出监控指令，按照不同的数据类型将控制命令发送给数据转换服务器，实现异步告警、队列管理时、参数设置和监控等功能，并监控功能合理进行分配，将控制参数存储于不同加工设备中。采集程序对不同机加设备的数据模块具有很好的感知能力，数控机床中设置有射频标签，机床运行过程中的控制参数和运行数据都可以利用射频标签将其导入到采集程序中，同时间加工物件信息也传输到监控中心，操作人员根据数据机床人机界面提示对物件进行准确分配，采集程序可以对射频标签进行全程跟踪，从而得到机械加工和运输过程中那个环节存在潜在故障，加工进度能否达到计划要求，最终通过物联网数控技术对机械加工数据进行统一处理，降低操作人员的劳动强度。
4.2控制程序设计
控制程序设计会对加工制造质量产生很大的影响，可通过物联网对机加设备发出生产与控制命令，与数控机床的正常运行息息相关，控制程序中还包含故障诊断、通讯、数据管理、监控和感知等子程序，通过网关与数据采集设备实现互连，利用物联网数控技术来感知机加设备与物件信息，控制程序与系统硬件进行结合，可以从存储空间中调用数据来进行控制，具有较好的抗干噪性能，与多种通讯协议兼容。
4.3存储程序设计
应用物联网数控技术，可以准确识别控制系统中不同数据类型，但对储存程序稳定运行具有一定干扰，需要将数据交换中心、监控中心数据存储格式进行统一，把原始存储程序内运行数据进行格式化。数据存储程序主要运行在数据交换中心、监控中心，数据交换中心数据存储要利用数据传输、接收端口进行数据采集与处理，转变为控制系统可以识别的数据，根据数据类型来分析是否具备数控特性。数据信息存储在监控中心需要应用到数据传输协议，对数据安全性能进行识别与处理。
5结语
综上所述，以物联网数控技术为基础，对机械加工中心自动控制系统进行设计，可以提升物联网数控技术应用层次，使控制系统具有更好地稳定性、精准性，将物联网数控技术与控制系统完全结合，提高自动控制性能。
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