在制造系統(tǒng)中，控制技術(shù)始終是核心部件，即便現(xiàn)在訴求各種虛實整合、數(shù)位模擬等智慧化概念，最終運算結(jié)果仍是回到在系統(tǒng)的控制部分，差別只在于控制的靈活性與細膩度。

就控制技術(shù)來看，目前市場應(yīng)用最廣泛的智慧控制系統(tǒng)包括集散控制系統(tǒng)（DCS）和可編程式控制制器（PLC），其中DCS以其高度的可靠性、方便的組態(tài)軟體、豐富的控制演算法、開放的聯(lián)網(wǎng)能力等技術(shù)特點，成為電腦工業(yè)控制系統(tǒng)的主流。傳統(tǒng)上DCS主要應(yīng)用在電力、石化和化工、冶金等大型工業(yè)領(lǐng)域，近年來各大DCS也開始關(guān)注市政、環(huán)保等中小型應(yīng)用市場，PLC則以其結(jié)構(gòu)緊湊、功能簡單、速度快、可靠性高、價格低等優(yōu)點，迅速獲得廣泛應(yīng)用，已成為與 DCS并駕齊驅(qū)的另一種主流工業(yè)控制系統(tǒng)。 PLC主要應(yīng)用于開關(guān)量的邏輯控制、模擬量控制、運動控制、過程式控制制、數(shù)據(jù)處理、通信及聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域。

DSC與PLC發(fā)展趨勢

DCS系統(tǒng)現(xiàn)在已非單純以控制功能為主的控制系統(tǒng)，而是充分發(fā)揮資訊管理功能的綜合平臺系統(tǒng)，DCS提供了從現(xiàn)場到設(shè)備，從設(shè)備到車間，從車間到工廠，從工廠到企業(yè)集團整個資訊通道，充分體現(xiàn)了資訊的全面性、準確性、即時性和系統(tǒng)性。

DCS的整合化落實在功能和產(chǎn)品兩個方面，過去的DCS廠商基本上是以自主開發(fā)為主，受資訊技術(shù)（網(wǎng)路通訊技術(shù)、電腦硬體技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(shù)、各種組態(tài)軟體技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)等）發(fā)展的影響，以及用戶對先進的控制功能與管理功能需求的增加，各DCS廠商紛紛提升DCS系統(tǒng)的技術(shù)水準，并不斷地豐富其內(nèi)容，目前集散控制系統(tǒng)（DCS）已經(jīng)進入第4代。

第4代DCS更強調(diào)系統(tǒng)整合性和方案能力，DCS中除保留傳統(tǒng)DCS所實現(xiàn)的過程式控制制功能之外，還整合了可編程式控制制器（PLC）、采集發(fā)送器（RTU）、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）、各種多回路調(diào)節(jié)器、各種智慧采集或控制單元等，此外，DCS廠商不再把開發(fā)組態(tài)軟體或制造各種硬體單元視為核心技術(shù)，而是對于DCS的各個組成部分采用第三方整合方式或OEM方式。例如，F(xiàn)oxboro用Wonderware軟體為基礎(chǔ)，Emerson用Intellution的軟體平臺作基礎(chǔ)。

圖1 : DCS系統(tǒng)現(xiàn)在已非單純以控制功能為主的控制系統(tǒng)，而是充分發(fā)揮資訊管理功能的綜合平臺系統(tǒng)（Source: Furniture Production）

在PLC部分高速度、大容量、多品種及可編程自動化控制器則是未來發(fā)展方向，為了提高其處理能力，現(xiàn)在的PLC必須具有更好的響應(yīng)速度和更大的儲存容量，因此整體趨勢是往高速度、大容量發(fā)展，目前PLC多用于中小規(guī)模應(yīng)用領(lǐng)域，為了適應(yīng)多種市場的需要，PLC將往多品種方向發(fā)展，特別是向超大型和超小型兩個方向發(fā)展，現(xiàn)已有I／O點數(shù)達萬點以上的超大型PLC，其使用32位微處理器，多CPU并行工作和大容量記憶體，功能強大；同時，滿足市場需要、低成本、簡易、配置靈活的超小型和微型PLC也是技術(shù)開發(fā)的方向之一。

可編程自動化控制器（PAC）是結(jié)合了PLC的可靠性以及PC強大的軟體能力，具有更高性能的工業(yè)控制器，目前PAC產(chǎn)品已經(jīng)被應(yīng)用到冶金、化工、紡織、軌道交通、建筑、水處理、電力與能源、食品飲料、機器制造等諸多行業(yè)中。 ARC公司預(yù)計，今后PAC的市場增長將高于PLC，同時當(dāng)前正在使用的大多數(shù)小型和大型的PLC，以及一些微型PLC將會演變成PAC。

群雄分據(jù)PLC市場

在整體市場趨勢中，目前市場區(qū)隔涇渭分明，外商占有中大型PLC市場，臺商以小型PLC為主，歐美日等外商以大型PLC為主，具有強大的系統(tǒng)整合與專案規(guī)劃能力，能夠提出完整解決方案應(yīng)用在不同的產(chǎn)業(yè)，比如Siemens、Rockwell自動化等，這類產(chǎn)品多搭配其他自動化產(chǎn)品，以專案方式導(dǎo)入至大型建設(shè)或大型廠務(wù)系統(tǒng)（如半導(dǎo)體產(chǎn)線）。

這類大型建設(shè)領(lǐng)域的「價格」并非優(yōu)先考量，主要講究品質(zhì)與后續(xù)維修服務(wù)，讓大型外商占到優(yōu)勢。臺灣廠商打不進大型高階產(chǎn)品的原因，在于這樣的大型方案需要一定的品牌知名度作為擔(dān)保，大型系統(tǒng)運作前都需要先投保，設(shè)備品牌會是保費計算的重要考量。

圖2 : 重工業(yè)是PLC的重要應(yīng)用領(lǐng)域之一，由於這類制造業(yè)產(chǎn)線復(fù)雜，所需的控制點多，因此多采大型PLC。（Source: AOL Jobs）

中階PLC市場則包括機械設(shè)備、倉儲運輸、制造業(yè)整廠自動化等領(lǐng)域，主要應(yīng)用多為非整廠輸出的自動化系統(tǒng)與產(chǎn)業(yè)機械，產(chǎn)業(yè)機械意指特定制造業(yè)所需的機械，例如木工機、紡織機、包裝機等，中階以日系PLC市占率較高，尤其在產(chǎn)業(yè)機械OEM方面，日系廠商深根臺灣市場，長久在地化服務(wù)效果頗佳。

小型PLC市場價格競爭激烈，一直以來都以臺灣廠商產(chǎn)品為大宗，臺灣廠商規(guī)模有限，無法提供一系列的自動化解決方案，所以多以單機PLC銷售，屬于小型PLC產(chǎn)品。各廠商的產(chǎn)品差異并不大，功能要求有相較為簡單，臺廠優(yōu)勢在價格低廉，主要應(yīng)用于簡單自動化、安全監(jiān)控等領(lǐng)域，近年來部分中國廠商也搶進低階PLC市場，雖然品質(zhì)不如臺廠，卻也給予臺廠競爭壓力。

臺商PLC以小型甚至微型PLC為優(yōu)勢市場，大型市場利潤雖然較高，但長期以來外商卡位已久，臺廠于此高階市場并無優(yōu)勢，小型PLC的出貨量大，以量計價之下整體市場也相當(dāng)可觀，且臺廠在價格上仍有競爭優(yōu)勢，與多數(shù)外商價差可以差距到兩倍，加上產(chǎn)品線簡單，不需要耗費大量研發(fā)成本，PLC市場仍具一定跨入難度。

PLC四大技術(shù)趨勢

在技術(shù)方面，PLC會有4大發(fā)展趨勢，首先是程式語言部分，未來IEC 61131-3標準的圖形式編程語言，將采用階梯圖（LD）及功能方塊（FBD），在語文式編程語言方面，則采用指令（IL）及結(jié)構(gòu)式文件編程語言（ST），此外順序功能流程圖（SFC）亦列為標準編程語言，美國也將IEC 61131-3訂為NEMA標準。

第2部分則是擴充彈性，PLC組成已由整體式結(jié)構(gòu)趨向于模組式發(fā)展，用戶可根據(jù)不同需求加以組合，并可隨時選購所須特殊功能模組，或即時更新故障模組，故擴充時具相當(dāng)彈性。

圖3 : 隨著消費性市場的改變，現(xiàn)在生產(chǎn)線除了速度要求外，快速換料換線也是重點設(shè)計。 （Source: Redpoint Positioning）

第3是通訊技術(shù)，包括數(shù)據(jù)傳輸、處理與通訊網(wǎng)路的建立，數(shù)據(jù)傳輸、處理與系統(tǒng)監(jiān)控部分，為因應(yīng)自動化及彈性制造需求，必須提升PLC與PC間之網(wǎng)路通訊速度及功能，目前已采用光纖作為傳輸媒體，以滿足遠端（Remote）I/O模組控制。PLC經(jīng)由通訊或連結(jié)模組，可使數(shù)據(jù)在PLC、PC或CNC之間互相傳輸并作進一步處理，以充分達成系統(tǒng)分散控制、線上即時（online，Realtime）之集中監(jiān)控目的，通訊協(xié)定制定與通訊網(wǎng)路方面，通訊協(xié)定通統(tǒng)一規(guī)范為IEC 61131-5，此外用于連結(jié)不同廠牌PLC以構(gòu)成區(qū)域性網(wǎng)路（LAN）之MAP也逐漸受到制造廠商重視。

最后是功能強化與應(yīng)用指令的易用性，半導(dǎo)體及微處理器技術(shù)的精進，讓PLC的發(fā)展趨于兩極化，小型PLC朝輕、薄、短、小方向發(fā)展，并增加大量應(yīng)用指令。中、大PLC則逐漸使用32或64位元微處理器、多重CPU及大容量記憶體，使掃瞄速度更為快速，數(shù)學(xué)運算、數(shù)據(jù)處理與網(wǎng)路通訊等功能大為增強，應(yīng)用指令在使用上更為方便。

觀察整體趨勢，在制造業(yè)的自動化乃至于智慧化趨勢中，PLC憑借其穩(wěn)定特色，未來仍將占有一席之地，至于受業(yè)界質(zhì)疑的通訊問題，在PLC廠商的大幅改善下，其問題仍然可以克服，就此來看，PLC在制造系統(tǒng)角色仍將持續(xù)吃重。

刊頭圖片（Source:Siemens）