計算機(jī)技術(shù)與機(jī)械控制系統(tǒng)設(shè)計的結(jié)合

趙 瑜，宋 雪

（延安職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 延安 716000）

在信息化時代，各行各業(yè)的發(fā)展均離不開計算機(jī)技術(shù)的支持。計算機(jī)與人們的生活和工作息息相關(guān)，在生產(chǎn)領(lǐng)域中發(fā)揮著重要的作用。計算機(jī)不僅可以確保各項信息得到有效的管理和控制，還能高效處理各項數(shù)據(jù)。由于數(shù)據(jù)類型眾多，通過計算機(jī)分類后就可以將這些數(shù)據(jù)處理成所需信息。在機(jī)械控制系統(tǒng)設(shè)計中，工作人員可充分應(yīng)用計算機(jī)技術(shù)獲取相應(yīng)的信息，保證機(jī)械設(shè)備得到更加精準(zhǔn)的控制，提高機(jī)械控制系統(tǒng)自動化與智能化水平。

1 計算機(jī)技術(shù)與機(jī)械控制系統(tǒng)設(shè)計的結(jié)合概述

在設(shè)計機(jī)械控制系統(tǒng)的過程中，引進(jìn)計算機(jī)技術(shù)可確保目標(biāo)信息得到有效的整理和加工，在對其進(jìn)行相應(yīng)的傳輸后，就可以為有需求的人員提供有價值的信息。在計算機(jī)技術(shù)的支持下，機(jī)械控制系統(tǒng)的自動化水平正在不斷提高，可以保證生產(chǎn)流水線實現(xiàn)自動化運行。只需通過計算機(jī)操作與控制系統(tǒng)，就可以確保其按照生產(chǎn)的要求運行，無須工作人員參與。計算機(jī)技術(shù)可以有效提高計算的效率和精度，在機(jī)械制造業(yè)中具有廣泛的發(fā)展前景。在大規(guī)模機(jī)械制造中，應(yīng)用計算機(jī)技術(shù)可完成難度較大的工作，改變傳統(tǒng)控制技術(shù)中存在的不足。

在計算機(jī)技術(shù)的支持下，完善的監(jiān)控系統(tǒng)和過程對象將會進(jìn)一步發(fā)揮作用。在監(jiān)控系統(tǒng)中，主要包含硬件和軟件，還要利用執(zhí)行機(jī)構(gòu)的功能實現(xiàn)監(jiān)控。計算機(jī)控制系統(tǒng)會監(jiān)測過程對象，具有高效的反應(yīng)速度、極高的操作精度和龐大的信息存儲空間，還可以通過簡單的邏輯判斷處理問題，因此可控制復(fù)雜的工業(yè)流程[1]。在機(jī)械控制系統(tǒng)中，計算機(jī)技術(shù)可以改變傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式，改善生產(chǎn)環(huán)境，確保機(jī)械控制系統(tǒng)與其他工業(yè)設(shè)施實現(xiàn)有機(jī)結(jié)合。

2 計算機(jī)技術(shù)與機(jī)械控制系統(tǒng)設(shè)計結(jié)合的現(xiàn)狀

2.1 網(wǎng)絡(luò)化

隨著我國計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)械控制系統(tǒng)與計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的融合不斷深入。在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支持下，一般回路控制系統(tǒng)的特點正在發(fā)生改變，企業(yè)采用網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)可保證儀器間擁有完善的通信功能。該技術(shù)可以將原有的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)融合，由于最底層和最高層各自有任務(wù)，通過該技術(shù)就可以確保任務(wù)控制與任務(wù)結(jié)構(gòu)和調(diào)度工作得到進(jìn)一步優(yōu)化。在網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的支持下，儀器間的網(wǎng)絡(luò)化水平也在不斷提升，并具備數(shù)字化與智能化功能?，F(xiàn)場總線控制系統(tǒng)在儀器單元的支持下，可確保各個系統(tǒng)和設(shè)備間的信息傳輸更加方便。機(jī)械控制系統(tǒng)的每個單元各自獨立，完成任務(wù)后，網(wǎng)絡(luò)化集中處理這些任務(wù)，可保證預(yù)期的控制任務(wù)順利完成[2]。

2.2 扁平化

由于產(chǎn)品來自不同的廠家，這些產(chǎn)品的交互性不夠強(qiáng)大。不同廠家的機(jī)械控制系統(tǒng)在計算機(jī)技術(shù)的支持下通常會有不同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，而且這些結(jié)構(gòu)是以封裝的方式呈現(xiàn)，接口的協(xié)議與結(jié)構(gòu)存在較大的差異性，導(dǎo)致總線系統(tǒng)不夠穩(wěn)定。由于功能單元和實際網(wǎng)絡(luò)分布有所不同，計算機(jī)控制系統(tǒng)會將網(wǎng)絡(luò)劃分成若干個層次，每個層次均需利用計算機(jī)技術(shù)實現(xiàn)通信，若無計算機(jī)設(shè)備的支持，各層次之間將不被允許彼此溝通。由于該技術(shù)在發(fā)展的過程中會面臨一定的限制，各大企業(yè)需積極提高現(xiàn)有各產(chǎn)品的通信能力。在現(xiàn)場總線技術(shù)的支持下，現(xiàn)場的智能化設(shè)備與儀器正朝網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，這就使系統(tǒng)的底層功能可實現(xiàn)互相銜接，能容納更多的設(shè)備。企業(yè)的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)在計算機(jī)控制系統(tǒng)的劃分下會承擔(dān)各自的職能，其中內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)會控制和調(diào)度整體，主要承擔(dān)調(diào)度系統(tǒng)的任務(wù)，并管理和處理各項數(shù)據(jù)，負(fù)責(zé)管理網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)。簡言之，企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)主要是整合管理每個子系統(tǒng)，確保系統(tǒng)的性能得到進(jìn)一步優(yōu)化。企業(yè)現(xiàn)場及網(wǎng)絡(luò)主要是對具體設(shè)備的單元和儀表單元開展管理與控制，由兩大網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成先進(jìn)的計算機(jī)控制系統(tǒng)，領(lǐng)導(dǎo)可通過內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)隨時查看作業(yè)的情況。工作人員可實時監(jiān)控現(xiàn)場，及時發(fā)現(xiàn)問題并診斷和處理故障。在扁平化的管理模式下，計算機(jī)技術(shù)與機(jī)械控制系統(tǒng)結(jié)合可確保各個子系統(tǒng)各自獨立，并獲得妥善的控制與管理，保證各項任務(wù)的順利完成[3]。

3 計算機(jī)技術(shù)與機(jī)械控制系統(tǒng)設(shè)計結(jié)合的數(shù)據(jù)處理措施

得益于計算機(jī)技術(shù)的支持，機(jī)械控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理有明確的流程，數(shù)據(jù)的處理工作也得到進(jìn)一步優(yōu)化。計算機(jī)控制系統(tǒng)可以確保各項工作得到總體的調(diào)度和優(yōu)化，還能有效解決現(xiàn)場的具體問題。每個設(shè)備單元和工作人員的工作在計算機(jī)技術(shù)的支持下，能進(jìn)一步提高作業(yè)效率和企業(yè)的競爭力。

3.1 選擇針對性的數(shù)據(jù)處理方法

根據(jù)不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)選擇相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理方法，不斷提高軟件和硬件的性能，就可以確保數(shù)據(jù)得到針對性處理，大大減輕工作人員的工作壓力。首先，計算機(jī)技術(shù)支持單道處理，可將多道處理器與交互處理器的性能相融合，保證數(shù)據(jù)得到有效處理。其次，在處理數(shù)據(jù)時，可保持聯(lián)機(jī)狀態(tài)或脫離方式。再次，采用分布式算法或集中式方式處理數(shù)據(jù)。最后，通過分批次和分階段的方式處理數(shù)據(jù)[4]。根據(jù)數(shù)據(jù)的類型對其進(jìn)行針對性分類，及時篩選不合格的數(shù)據(jù)，以提高數(shù)據(jù)的精確度。

傳統(tǒng)的機(jī)械控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力有待進(jìn)一步提升，因此需引進(jìn)計算機(jī)技術(shù)才能確保高效處理數(shù)據(jù)。通常要分析來源數(shù)據(jù)，再對其進(jìn)行有效的處理，根據(jù)處理結(jié)果選擇相應(yīng)的操作方式，使系統(tǒng)擁有簡單的學(xué)習(xí)能力，提高系統(tǒng)智能化操作水平。在大數(shù)據(jù)時代下，計算機(jī)可以處理海量數(shù)據(jù)，并從中篩選出有價值的信息。由于物聯(lián)網(wǎng)日益發(fā)達(dá)，隨時會產(chǎn)生大量的信息，同樣需要計算機(jī)對其進(jìn)行處理[5]。當(dāng)各類信息被有效總結(jié)和歸納后，就可以滿足相關(guān)人員的需求，為決策提供參考依據(jù)。

3.2 處理復(fù)雜的圖像與信號

近年來，我國機(jī)械行業(yè)發(fā)展十分迅速，企業(yè)在生產(chǎn)時會優(yōu)化每個生產(chǎn)環(huán)節(jié)，提高生產(chǎn)智能化水平，重視模具的設(shè)計與制作，不斷提高零部件的設(shè)計與制造標(biāo)準(zhǔn)，確保零部件組裝工作高效進(jìn)行。企業(yè)的生產(chǎn)線已經(jīng)從傳統(tǒng)的單一操作轉(zhuǎn)換為全自動化發(fā)展，應(yīng)用計算機(jī)技術(shù)處理各項信息。計算機(jī)處理的數(shù)據(jù)主要是在生產(chǎn)中產(chǎn)生，數(shù)據(jù)類型多種多樣，如圖像和信號等。圖像與信號的處理工作十分復(fù)雜，需將其轉(zhuǎn)換成可以被識別的機(jī)器碼，然后再進(jìn)行加工，終端將接收到處理后的結(jié)果，并根據(jù)結(jié)果發(fā)出指令，使各大設(shè)備能實現(xiàn)正常運行，完成任務(wù)[6-7]。計算機(jī)技術(shù)為大規(guī)模機(jī)械制造奠定了堅實的基礎(chǔ)，其在數(shù)據(jù)處理方面具有其他技術(shù)不可比擬的優(yōu)勢。

3.3 實現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化，滿足用戶需求

計算機(jī)技術(shù)與機(jī)械控制系統(tǒng)的結(jié)合為系統(tǒng)設(shè)計指明了方向，要重視系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的處理，為產(chǎn)品設(shè)計奠定基礎(chǔ)。計算機(jī)系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)后，會轉(zhuǎn)化自然數(shù)據(jù)和輸入數(shù)據(jù)，確保系統(tǒng)能順利識別[8-9]。轉(zhuǎn)化后的語言經(jīng)過編碼與分組處理，系統(tǒng)會根據(jù)自身需求對其進(jìn)行分類，并傳輸?shù)礁鱾€模塊與組織中，各個模塊將會計算信息，最終得出所需信息。將信息存于不同的網(wǎng)絡(luò)空間中，客戶只需查詢系統(tǒng)就能了解產(chǎn)品的各項信息。

4 計算機(jī)技術(shù)與機(jī)械控制系統(tǒng)設(shè)計結(jié)合的具體應(yīng)用

如今，計算機(jī)在機(jī)械行業(yè)中的應(yīng)用范圍十分廣泛，將計算機(jī)技術(shù)與機(jī)械控制系統(tǒng)設(shè)計相結(jié)合，可打造功能更加完善的系統(tǒng)，如工業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、直接數(shù)字控制系統(tǒng)、監(jiān)督計算機(jī)控制系統(tǒng)等。我國機(jī)械制造企業(yè)所需工藝比較復(fù)雜，傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝離不開工作人員的支持，引入自動化控制技術(shù)后就可以轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)模式，減少人員參與，許多危險的作業(yè)由機(jī)械操作即可，還可進(jìn)一步提高產(chǎn)量。在機(jī)械行業(yè)中，安全自動化控制技術(shù)的發(fā)展速度很快，但由于部分中小型企業(yè)缺乏足夠的資金，在生產(chǎn)的過程中依然需要人工參與其中，缺乏完善的安全控制系統(tǒng)[10-11]。

在計算機(jī)技術(shù)支持下，企業(yè)可進(jìn)一步完善機(jī)械控制系統(tǒng)的功能，提高系統(tǒng)的安全系數(shù)和生產(chǎn)效率；要加強(qiáng)對計算機(jī)控制系統(tǒng)的了解，結(jié)合自身需求選擇合適的控制系統(tǒng)產(chǎn)品；要考慮系統(tǒng)架構(gòu)、控制算法、功能等內(nèi)容是否符合要求，通過試運行的方式了解系統(tǒng)情況，檢驗每個模塊的生產(chǎn)情況；還要提高各個回路的實時性與系統(tǒng)的可靠性，檢查系統(tǒng)的各項參數(shù)，了解系統(tǒng)的性能是否符合標(biāo)準(zhǔn)。同時，還要保證系統(tǒng)能獲得擴(kuò)展，將設(shè)備單元與儀器單元隨時接入網(wǎng)絡(luò)中[12]。

5 結(jié)束語

綜上所述，在機(jī)械控制系統(tǒng)中引入計算機(jī)技術(shù)，可大大增強(qiáng)系統(tǒng)的功能，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的生產(chǎn)與生活方式。計算機(jī)技術(shù)優(yōu)勢眾多，可優(yōu)化機(jī)械控制系統(tǒng)，使其朝著網(wǎng)絡(luò)化與扁平化方向發(fā)展；還可提高系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理效率，高效處理各種復(fù)雜的圖像與信號，將其轉(zhuǎn)化成可識別的語言，滿足用戶需求。因此，企業(yè)可根據(jù)實際情況結(jié)合計算機(jī)技術(shù)與機(jī)械控制系統(tǒng)設(shè)計，提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量。