在製造系統(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(shí)整合、數(shù)位模擬等智慧化概念，最終運(yùn)算結(jié)果仍是回到在系統(tǒng)的控制部分，差別只在於控制的靈活性與細(xì)膩度。

就控制技術(shù)來(lái)看，目前市場(chǎng)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(kāi)放的聯(lián)網(wǎng)能力等技術(shù)特點(diǎn)，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(lái)各大DCS也開(kāi)始關(guān)注市政、環(huán)保等中小型應(yīng)用市場(chǎng)，PLC則以其結(jié)構(gòu)緊湊、功能簡(jiǎn)單、速度快、可靠性高、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)，迅速獲得廣泛應(yīng)用，已成為與 DCS並駕齊驅(qū)的另一種主流工業(yè)控制系統(tǒng)。PLC主要應(yīng)用於開(kāi)關(guān)量的邏輯控制、模擬量控制、運(yùn)動(dòng)控制、過(guò)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(shì)

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(tái)系統(tǒng)，DCS提供了從現(xiàn)場(chǎng)到設(shè)備，從設(shè)備到車(chē)間，從車(chē)間到工廠，從工廠到企業(yè)集團(tuán)整個(gè)資訊通道，充分體現(xiàn)了資訊的全面性、準(zhǔn)確性、即時(shí)性和系統(tǒng)性。

DCS的整合化落實(shí)在功能和產(chǎn)品兩個(gè)方面，過(guò)去的DCS廠商基本上是以自主開(kāi)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(chǎng)總線技術(shù)、各種組態(tài)軟體技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)等）發(fā)展的影響，以及用戶對(duì)先進(jìn)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(zhǔn)，並不斷地豐富其內(nèi)容，目前集散控制系統(tǒng)（DCS）已經(jīng)進(jìn)入第4代。

第4代DCS更強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)整合性和方案能力，DCS中除保留傳統(tǒng)DCS所實(shí)現(xiàn)的過(guò)程式控制制功能之外，還整合了可編程式控制制器（PLC）、採(cǎi)集發(fā)送器（RTU）、現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（FCS）、各種多迴路調(diào)節(jié)器、各種智慧採(cǎi)集或控制單元等，此外，DCS廠商不再把開(kāi)發(fā)組態(tài)軟體或製造各種硬體單元視為核心技術(shù)，而是對(duì)於DCS的各個(gè)組成部分採(cǎi)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(tái)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(tái)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(dòng)化控制器則是未來(lái)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(chǔ)存容量，因此整體趨勢(shì)是往高速度、大容量發(fā)展，目前PLC多用於中小規(guī)模應(yīng)用領(lǐng)域，為了適應(yīng)多種市場(chǎng)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(gè)方向發(fā)展，現(xiàn)已有I／O點(diǎn)數(shù)達(dá)萬(wàn)點(diǎn)以上的超大型PLC，其使用32位微處理器，多CPU並行工作和大容量記憶體，功能強(qiáng)大；同時(shí)，滿足市場(chǎng)需要、低成本、簡(jiǎn)易、配置靈活的超小型和微型PLC也是技術(shù)開(kāi)發(fā)的方向之一。

可編程自動(dòng)化控制器（PAC）是結(jié)合了PLC的可靠性以及PC強(qiáng)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、建築、水處理、電力與能源、食品飲料、機(jī)器製造等諸多行業(yè)中。ARC公司預(yù)計(jì)，今後PAC的市場(chǎng)增長(zhǎng)將高於PLC，同時(shí)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(huì)演變成PAC。

群雄分據(jù)PLC市場(chǎng)

在整體市場(chǎng)趨勢(shì)中，目前市場(chǎng)區(qū)隔涇渭分明，外商佔(zhàn)有中大型PLC市場(chǎng)，臺(tái)商以小型PLC為主，歐美日等外商以大型PLC為主，具有強(qiáng)大的系統(tǒng)整合與專(zhuān)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(dòng)化等，這類(lèi)產(chǎn)品多搭配其他自動(dòng)化產(chǎn)品，以專(zhuān)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(lèi)大型建設(shè)領(lǐng)域的「價(jià)格」並非優(yōu)先考量，主要講究品質(zhì)與後續(xù)維修服務(wù)，讓大型外商佔(zhàn)到優(yōu)勢(shì)。臺(tái)灣廠商打不進(jìn)大型高階產(chǎn)品的原因，在於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(yùn)作前都需要先投保，設(shè)備品牌會(huì)是保費(fèi)計(jì)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(lèi)製造業(yè)產(chǎn)線複雜，所需的控制點(diǎn)多，因此多採(cǎi)大型PLC。（Source: AOL Jobs）

中階PLC市場(chǎng)則包括機(jī)械設(shè)備、倉(cāng)儲(chǔ)運(yùn)輸、製造業(yè)整廠自動(dòng)化等領(lǐng)域，主要應(yīng)用多為非整廠輸出的自動(dòng)化系統(tǒng)與產(chǎn)業(yè)機(jī)械，產(chǎn)業(yè)機(jī)械意指特定製造業(yè)所需的機(jī)械，例如木工機(jī)、紡織機(jī)、包裝機(jī)等，中階以日系PLC市佔(zhàn)率較高，尤其在產(chǎn)業(yè)機(jī)械OEM方面，日系廠商深根臺(tái)灣市場(chǎng)，長(zhǎng)久在地化服務(wù)效果頗佳。

小型PLC市場(chǎng)價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)激烈，一直以來(lái)都以臺(tái)灣廠商產(chǎn)品為大宗，臺(tái)灣廠商規(guī)模有限，無(wú)法提供一系列的自動(dòng)化解決方案，所以多以單機(jī)PLC銷(xiāo)售，屬於小型PLC產(chǎn)品。各廠商的產(chǎn)品差異並不大，功能要求有相較為簡(jiǎn)單，臺(tái)廠優(yōu)勢(shì)在價(jià)格低廉，主要應(yīng)用於簡(jiǎn)單自動(dòng)化、安全監(jiān)控等領(lǐng)域，近年來(lái)部分中國(guó)廠商也搶進(jìn)低階PLC市場(chǎng)，雖然品質(zhì)不如臺(tái)廠，卻也給予臺(tái)廠競(jìng)爭(zhēng)壓力。

臺(tái)商PLC以小型甚至微型PLC為優(yōu)勢(shì)市場(chǎng)，大型市場(chǎng)利潤(rùn)雖然較高，但長(zhǎng)期以來(lái)外商卡位已久，臺(tái)廠於此高階市場(chǎng)並無(wú)優(yōu)勢(shì)，小型PLC的出貨量大，以量計(jì)價(jià)之下整體市場(chǎng)也相當(dāng)可觀，且臺(tái)廠在價(jià)格上仍有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，與多數(shù)外商價(jià)差可以差距到兩倍，加上產(chǎn)品線簡(jiǎn)單，不需要耗費(fèi)大量研發(fā)成本，PLC市場(chǎng)仍具一定跨入難度。

PLC四大技術(shù)趨勢(shì)

在技術(shù)方面，PLC會(huì)有4大發(fā)展趨勢(shì)，首先是程式語(yǔ)言部分，未來(lái)IEC 61131-3標(biāo)準(zhǔn)的圖形式編程語(yǔ)言，將採(cǎi)用階梯圖（LD）及功能方塊（FBD），在語(yǔ)文式編程語(yǔ)言方面，則採(cǎi)用指令（IL）及結(jié)構(gòu)式文件編程語(yǔ)言（ST），此外順序功能流程圖（SFC）亦列為標(biāo)準(zhǔn)編程語(yǔ)言，美國(guó)也將IEC 61131-3訂為NEMA標(biāo)準(zhǔn)。

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

圖3 : 隨著消費(fèi)性市場(chǎng)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(diǎn)設(shè)計(jì)。（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(dòng)化及彈性製造需求，必須提升PLC與PC間之網(wǎng)路通訊速度及功能，目前已採(cǎi)用光纖作為傳輸媒體，以滿足遠(yuǎn)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之間互相傳輸並作進(jìn)一步處理，以充分達(dá)成系統(tǒng)分散控制、線上即時(shí)（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)範(fàn)為IEC 61131-5，此外用於連結(jié)不同廠牌PLC以構(gòu)成區(qū)域性網(wǎng)路（LAN）之MAP也逐漸受到製造廠商重視。

最後是功能強(qiáng)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(jìn)，讓PLC的發(fā)展趨於兩極化，小型PLC朝輕、薄、短、小方向發(fā)展，並增加大量應(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(yùn)算、數(shù)據(jù)處理與網(wǎng)路通訊等功能大為增強(qiáng)，應(yīng)用指令在使用上更為方便。

觀察整體趨勢(shì)，在製造業(yè)的自動(dòng)化乃至於智慧化趨勢(shì)中，PLC憑藉其穩(wěn)定特色，未來(lái)仍將佔(zhàn)有一席之地，至於受業(yè)界質(zhì)疑的通訊問(wèn)題，在PLC廠商的大幅改善下，其問(wèn)題仍然可以克服，就此來(lái)看，PLC在製造系統(tǒng)角色仍將持續(xù)吃重。

刊頭圖片（Source:Siemens）