工控領(lǐng)域是一個(gè)既充滿挑戰(zhàn)也充滿機(jī)遇的領(lǐng)域。在此領(lǐng)域從事研發(fā)的公司和工程師需要具備深入的專業(yè)知識(shí)和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。下面將就從工業(yè)自動(dòng)化控制、機(jī)器視覺、傳感器技術(shù)、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)等幾方面探討從事工控品研發(fā)的公司和工程師需要掌握的技能和知識(shí)。
一、工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域
工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域是一個(gè)非常重要的領(lǐng)域，涉及到了從工業(yè)設(shè)備的開發(fā)、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、到現(xiàn)場(chǎng)控制的實(shí)施與維護(hù)等多個(gè)方面。因此，從事工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域研發(fā)的公司和工程師需要掌握豐富的專業(yè)知識(shí)和技能。下面，就幾個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)方向分析一下。
1. PLC編程技術(shù)
PLC技術(shù)是工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域的必修技能。PLC編程是指將圖形化編程軟件中設(shè)計(jì)好的程序燒錄到PLC控制器中，并通過編程語言實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。PLC編程語言較為簡(jiǎn)單，如梯形圖、指令列表、邏輯組合型等，方便掌握。但在編程過程中，還要注意定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、比較/極限值指令的使用，以及圖形化編程軟件的選擇，符合要求的技術(shù)才能快速地掌握PLC編程技術(shù)。
2. 工業(yè)通訊協(xié)議技術(shù)
在工控生產(chǎn)中，不同的設(shè)備之間需要相互通訊，傳遞數(shù)據(jù)。為了保證相互通信的正常進(jìn)行，不同的設(shè)備之間必須遵循相同的通訊協(xié)議。工控通訊協(xié)議的掌握是工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域的基礎(chǔ)，包括串口通訊、CAN總線、以太網(wǎng)、USB等不同類型的通訊方式。在現(xiàn)代工控領(lǐng)域中，更是出現(xiàn)了一些數(shù)據(jù)通信安全協(xié)議，如Industrial Ethernet、Modbus TCP/IP、Profinet等。
3. 現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)
現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)作為工業(yè)生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)過程控制的基礎(chǔ)功能，是體系結(jié)構(gòu)的重要組成部分。其優(yōu)點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程控制，不用親自調(diào)試工業(yè)設(shè)備，提高了工作效率，從而降低了人力成本?，F(xiàn)場(chǎng)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，涉及到的常用傳輸介質(zhì)包括以太網(wǎng)、CAN總線、Profibus-DP等，通過現(xiàn)場(chǎng)安裝網(wǎng)關(guān)并進(jìn)行及時(shí)的配置，即可實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)駐留式采集。
二、機(jī)器視覺領(lǐng)域
機(jī)器視覺技術(shù)是一種通過計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)物體進(jìn)行感知與識(shí)別的技術(shù)。在工業(yè)控制領(lǐng)域中，機(jī)器視覺常被應(yīng)用于生產(chǎn)線上的自動(dòng)質(zhì)檢、自動(dòng)計(jì)數(shù)、自動(dòng)排序等方面。從事機(jī)器視覺領(lǐng)域的公司和工程師需要掌握的技能和知識(shí)主要有以下幾個(gè)方面。
1. 攝像頭選擇和安裝
攝像頭的選擇和安裝是實(shí)施機(jī)器視覺技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景，需要選用不同品牌和型號(hào) (如CCD、CMOS、線掃描等多種類型) 以及不同分辨率的機(jī)器視覺相機(jī)，并且還要根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)整。需要注意的是，在安裝的過程中，還需要考慮保持相機(jī)和物體的距離、選好相機(jī)的安裝位置、選好支撐或調(diào)整裝置等等。最終，通過攝像頭和成像系統(tǒng)的精準(zhǔn)匹配，實(shí)現(xiàn)良好的視覺效果，即可成功地部署機(jī)器視覺應(yīng)用。
2. 特征提取與圖像處理技術(shù)
圖像處理和特征提取是機(jī)器視覺的核心技術(shù)。圖像必須經(jīng)過處理，先將其預(yù)處理成縮放、旋轉(zhuǎn)、透視校正后的標(biāo)準(zhǔn)圖像，再進(jìn)行形態(tài)學(xué)處理、閾值分割等圖形處理技術(shù)，最后才能提取出輪廓、邊緣、特征點(diǎn)等有效信息，然后再進(jìn)行后續(xù)的匹配處理。
3. 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和深度學(xué)習(xí)技術(shù)
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和深度學(xué)習(xí)技術(shù)的應(yīng)用，可以幫助工程師更快地訓(xùn)練和優(yōu)化數(shù)據(jù)模型。機(jī)器視覺系統(tǒng)可以通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和深度學(xué)習(xí)技術(shù)，提高其學(xué)習(xí)能力和識(shí)別能力。例如，基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)可以有效地匹配圖像和預(yù)定義數(shù)據(jù)模型，通過計(jì)算機(jī)算法，提高識(shí)別準(zhǔn)確率，以達(dá)到自動(dòng)化控制的目的。
三、傳感器技術(shù)領(lǐng)域
傳感器是工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域中的普遍應(yīng)用，均能輸出生產(chǎn)和運(yùn)行的各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息。從事傳感器技術(shù)領(lǐng)域研發(fā)的公司和工程師需要了解基礎(chǔ)電子知識(shí)、信號(hào)處理技術(shù)、儀表與測(cè)量技術(shù)等，以便更好地應(yīng)用傳感器技術(shù)。以下是傳感器領(lǐng)域研發(fā)者需要掌握的常用技能和知識(shí)。
1. 傳感器的分類和原理
根據(jù)不同的生產(chǎn)環(huán)境，傳感器種類可能不同。因此，了解傳感器的分類和原理，需要根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)場(chǎng)景的不同去選用不同的傳感器技術(shù)。例如，基于磁性原理的地磁傳感器廣泛應(yīng)用于地震預(yù)測(cè)、車輛導(dǎo)航等方面; 光電傳感器應(yīng)用于光電控制中的反射和掃描等應(yīng)用。
2. 傳感器的優(yōu)勢(shì)和缺陷
傳感器的優(yōu)勢(shì)和缺陷是工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域一定要將加以了解的信息。比如，工業(yè)溫度傳感器的優(yōu)勢(shì)就是高靈敏度，小體積，長(zhǎng)壽命等。然而，該類型傳感器可能會(huì)受到磁場(chǎng)、電場(chǎng)等干擾，因此通過多種手段實(shí)現(xiàn)精度的提高。
3. 協(xié)議詳解
許多工控產(chǎn)品都是通過許多傳感器來掌控建筑物的每個(gè)細(xì)節(jié)?？墒莻鞲衅鞅旧硎莻€(gè)單項(xiàng)數(shù)據(jù)，如果要進(jìn)行信號(hào)傳遞，需要不同傳感器的數(shù)據(jù)融合，通過協(xié)議，按照統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式進(jìn)行交互。常用傳感器協(xié)議中包括了RS232、485、I2C、CAN和SPI等，要注意它們的區(qū)別，方便編寫程序和設(shè)計(jì)系統(tǒng)。
四、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域
在工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域中，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)作為一個(gè)通信標(biāo)準(zhǔn)的部分，具有重要的地位。工業(yè)網(wǎng)絡(luò)與普通的互聯(lián)網(wǎng)有很大的不同，它不光是連接兩臺(tái)計(jì)算機(jī)或者是其他媒介設(shè)備，更多是連接各個(gè)設(shè)備，建立一個(gè)相互交流的狀態(tài)。從事工業(yè)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域研發(fā)的公司和工程師需要掌握的技能和知識(shí)主要有以下幾個(gè)方面：
1. 工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的種類和協(xié)議
工業(yè)網(wǎng)絡(luò)根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景和功能，有不同的種類和協(xié)議。日常中常用到的網(wǎng)絡(luò)包括以太網(wǎng)、Modbus RTU/TCP、Profinet等。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的掌握，可以有效地幫助應(yīng)用工業(yè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行開發(fā)和管理。
2. 網(wǎng)絡(luò)安全與故障排除
網(wǎng)絡(luò)安全和故障排除是有很大關(guān)聯(lián)的。充分了解工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的組成，以及安全方案和預(yù)防措施可降低網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)問題的可能性。而在出現(xiàn)問題時(shí)，需要了解故障排除的基本步驟以及常見錯(cuò)誤處理方法。
3. 業(yè)務(wù)優(yōu)化
網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商關(guān)心的是如何在最低成本下提供最優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。在工業(yè)生產(chǎn)過程中，可通過調(diào)整工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浼軜?gòu)和業(yè)務(wù)流程來提高網(wǎng)絡(luò)的性能和可靠性，提升生產(chǎn)力，減小成本。例如，最小化工業(yè)網(wǎng)絡(luò)流量、實(shí)施最佳實(shí)踐、多種信息裝置的共同集成等。
總的來說，從事工控品研發(fā)的公司和工程師需要掌握豐富的技能和知識(shí)，包括工業(yè)自動(dòng)化控制、機(jī)器視覺、傳感器技術(shù)、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)等多方面。這些領(lǐng)域之間不斷滲透與交集，需要我們跟進(jìn)最新科技的發(fā)展和應(yīng)用，不斷學(xué)習(xí)和提高自己的專業(yè)水平。
