感測(cè)技術(shù)發(fā)展多年，之前由於市場(chǎng)應(yīng)用成熟，技術(shù)進(jìn)展一度緩慢，近年來(lái)物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)加溫，為因應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)的不同領(lǐng)域應(yīng)用需求，感測(cè)技術(shù)這幾年開(kāi)始有進(jìn)一步的發(fā)展，尤其是在機(jī)器聯(lián)網(wǎng)部分，除了感測(cè)器本身有所提升外，通訊傳輸標(biāo)準(zhǔn)方面，廠商也積極投入新標(biāo)準(zhǔn)的制定與研發(fā)。

過(guò)去由於應(yīng)用有限，因此感測(cè)技術(shù)發(fā)展並不快，物聯(lián)網(wǎng)的興起讓此技術(shù)有了截然不同的面貌，以往由於應(yīng)用領(lǐng)域固定，系統(tǒng)對(duì)感測(cè)器的需求並不高，只要能正常運(yùn)作就可以，不過(guò)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用多元，感測(cè)器也就必須因應(yīng)系統(tǒng)需求而有特別設(shè)計(jì)，尤其是在工業(yè)領(lǐng)域，除了效能與功耗外，穩(wěn)定度向來(lái)是重要需求，因此在感測(cè)器的封裝、傳輸技術(shù)，也會(huì)多有要求。

在傳輸技術(shù)部分，目前機(jī)聯(lián)網(wǎng)中，業(yè)界公認(rèn)最具發(fā)展?jié)摿Φ母袦y(cè)通訊標(biāo)準(zhǔn)莫過(guò)於IO-Link，IO-Link的主要推動(dòng)機(jī)構(gòu)是IEC，其目的是希望可以讓感測(cè)器與控制器之間的傳輸進(jìn)階為數(shù)位化與雙向化，同時(shí)也將數(shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)一步擴(kuò)大。

IO-Link優(yōu)勢(shì)明確

臺(tái)灣西克（SICK）產(chǎn)品管理經(jīng)理朱啟懷指出，大數(shù)據(jù)是工業(yè)4.0系統(tǒng)的首要建構(gòu)，透過(guò)機(jī)聯(lián)網(wǎng)傳回的龐大數(shù)據(jù)，後端系統(tǒng)的運(yùn)作才會(huì)精準(zhǔn)，過(guò)去自動(dòng)化時(shí)代的製造系統(tǒng)感測(cè)器往往只單純傳遞加工物件的訊息，而在IO-Link中，感測(cè)器的安裝不但不需再調(diào)整量程以及校準(zhǔn)，感測(cè)器狀況還可以即時(shí)被偵測(cè)並修正，並由遠(yuǎn)端進(jìn)行設(shè)定。

相較於現(xiàn)在的類(lèi)比式傳輸，IO-Link在可模組化轉(zhuǎn)換設(shè)定、無(wú)訊號(hào)失真問(wèn)題、遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)定功能、感測(cè)器監(jiān)測(cè)功能、不受總線系統(tǒng)限制等部分具有優(yōu)勢(shì)。傳統(tǒng)感測(cè)器無(wú)法紀(jì)錄當(dāng)初設(shè)定的參數(shù)，因此當(dāng)舊有器件故障必須更換新品時(shí)，系統(tǒng)管理者必須重新設(shè)定一次參數(shù)，而一旦參數(shù)紀(jì)錄遺失或管理者離職，後續(xù)的製程設(shè)定就會(huì)受到影響，IO-Link感測(cè)器除了本身記錄參數(shù)，也可在Master端備份參數(shù)，當(dāng)新感測(cè)器安裝上線時(shí)，Master會(huì)直接傳輸參數(shù)，大幅縮短產(chǎn)線設(shè)定時(shí)間。

圖1 : 臺(tái)灣西克（SICK）產(chǎn)品管理經(jīng)理朱啟懷指出，IO-Link感測(cè)器可以即時(shí)被偵測(cè)並修正，並由遠(yuǎn)端進(jìn)行設(shè)定。（source:SICK）

除了Master端外，使用者也可把以前的參數(shù)記憶紀(jì)錄於在PLC中，當(dāng)產(chǎn)線變動(dòng)時(shí)，只要選取之前記憶過(guò)的模組，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)快速的帶入對(duì)應(yīng)的參數(shù)，而Master端與PLC的參數(shù)儲(chǔ)存機(jī)制，也可讓使用者從遠(yuǎn)端操控IO-Link感測(cè)器，提升管理效能。

在訊號(hào)失真部分，臺(tái)灣倍加福（P+F）工廠自動(dòng)化產(chǎn)品經(jīng)理張凱傑則表示，傳統(tǒng)感測(cè)器採(cǎi)用的類(lèi)比式傳輸一般須要經(jīng)過(guò)2次訊號(hào)轉(zhuǎn)換，在轉(zhuǎn)換過(guò)程中，若設(shè)備與主控制室的距離越長(zhǎng)，就越容易產(chǎn)生干擾，尤其是製造現(xiàn)場(chǎng)若有大輸出的馬達(dá)，其電磁波更容易造成類(lèi)比訊號(hào)的衰減和失真，IO-Link除了採(cǎi)用可抵抗工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)電磁干擾的24V脈衝訊號(hào)外，已經(jīng)數(shù)位化的數(shù)據(jù)也不會(huì)因轉(zhuǎn)換產(chǎn)生失真，將可確保後端所收到的數(shù)據(jù)品質(zhì)。

圖2 : 臺(tái)灣倍加福工廠自動(dòng)化產(chǎn)品經(jīng)理張凱傑指出，企業(yè)可先在局部安裝IO-Link感測(cè)器，再視成效決定後續(xù)的導(dǎo)入動(dòng)作。（攝影／王明德）

數(shù)位化的另一個(gè)好處則是讓IO-Link可以數(shù)位方式精確回饋偵測(cè)狀況，讓管理者可透過(guò)其數(shù)據(jù)掌握感測(cè)器狀態(tài)，並藉此進(jìn)行預(yù)防性檢查，這除了可確保設(shè)備中的感測(cè)建置效能最佳化之外，也降低因感測(cè)器失效導(dǎo)致系統(tǒng)的無(wú)預(yù)警停機(jī)機(jī)率。

在通訊方面，處?kù)豆I(yè)通訊底層的IO-Link，可透過(guò)其Master端，有效鏈結(jié)各類(lèi)的通訊系統(tǒng)，工廠內(nèi)的底層設(shè)備都可以通過(guò)IO-Link發(fā)送和接收訊息，讓底層設(shè)備可互相知道彼此狀態(tài)，另方面統(tǒng)一了現(xiàn)場(chǎng)傳輸方式，透過(guò)設(shè)備描述檔規(guī)格，讓感測(cè)、致動(dòng)設(shè)備和系統(tǒng)控制之間具有一致性傳輸標(biāo)準(zhǔn)，不再受到多種現(xiàn)場(chǎng)匯流排的通訊協(xié)議限制。

大廠紛紛投入發(fā)展

在上述優(yōu)勢(shì)與工業(yè)4.0的帶動(dòng)下，各工控大廠都開(kāi)始著手推出IO-Link產(chǎn)品，工業(yè)感測(cè)器廠商倍加福（P+F）就提出了Sensorik 4.0概念，張凱傑解釋?zhuān)烁拍钍且驊?yīng)工業(yè)4.0的系統(tǒng)整合需求，讓感測(cè)器具備聯(lián)網(wǎng)能力，各生產(chǎn)部件除了與原控制單元互聯(lián)外，也可與同一網(wǎng)路層中的其他設(shè)備橫向溝通，目前倍加福的多種感測(cè)器都已具有IO-Link介面，後續(xù)則會(huì)持續(xù)強(qiáng)化並擴(kuò)大這方面的布局。

至於另一工業(yè)感測(cè)大廠SICK，朱啟懷則表示之前在歐洲成立的IO-Link聯(lián)盟，SICK也是成員之一，在過(guò)去亞洲市場(chǎng)仍少有廠商推出相關(guān)產(chǎn)品時(shí)，SICK在2014年就已推出IO-Link感測(cè)器，目前多數(shù)產(chǎn)品也都具有此介面。除了IO-Link之外，SICK加強(qiáng)感測(cè)傳輸?shù)馁Y安設(shè)計(jì)，其產(chǎn)品訴求的標(biāo)語(yǔ)「Sensor Intelligence」，就將資安問(wèn)題也涵蓋進(jìn)去，全球的資安協(xié)會(huì)International Data Spaces Association中，SICK就是成員之一，朱啟懷指出，由於過(guò)去的製造系統(tǒng)屬於封閉性架構(gòu)，較少有業(yè)者注意到資安，不過(guò)隨著機(jī)聯(lián)網(wǎng)與工業(yè)4.0的落實(shí)，資安將成為製造業(yè)企業(yè)主必須嚴(yán)正面對(duì)的問(wèn)題。

除了工業(yè)感測(cè)器製造商外，半導(dǎo)體大廠ST（意法半導(dǎo)體）這幾年也開(kāi)始強(qiáng)化工業(yè)領(lǐng)域布局，技術(shù)行銷(xiāo)專(zhuān)案經(jīng)理林進(jìn)裕指出，ST在感測(cè)器的深耕已久，工業(yè)也一直是產(chǎn)品的重要應(yīng)用領(lǐng)域，在IO-Link部分，目前已開(kāi)始推出相關(guān)產(chǎn)品，包括L6260、L6362A等兩款單晶片解決方案就設(shè)計(jì)有IO-Link主連接埠，未來(lái)將持續(xù)投入研發(fā)，提供高品質(zhì)的工業(yè)通訊產(chǎn)品。

圖3 : ST技術(shù)行銷(xiāo)專(zhuān)案經(jīng)理林進(jìn)裕表示，ST的L6260、L6362A等兩款單晶片解決方案設(shè)計(jì)有IO-Link主連接埠。（攝影／王明德）

逐步導(dǎo)入 踏出智慧製造第一步

從技術(shù)優(yōu)勢(shì)和廠商的積極動(dòng)作來(lái)看，IO-Link的市場(chǎng)已開(kāi)始啟動(dòng)，雖然在價(jià)格方面，IO-Link會(huì)比傳統(tǒng)感測(cè)器高出1倍，不過(guò)感測(cè)器佔(zhàn)整體製造系統(tǒng)的成本比例並不高，因此市場(chǎng)仍可接受，而對(duì)製造業(yè)者而言，IO-Link的另一個(gè)好處是可與舊有系統(tǒng)相容，企業(yè)可先在局部安裝，再視成效決定後續(xù)的導(dǎo)入動(dòng)作，不必像多數(shù)智慧化設(shè)備需要一次性的全面汰換，IO-Link感測(cè)器可依企業(yè)需求逐步建置，在有限資源與風(fēng)險(xiǎn)下，踏出機(jī)聯(lián)網(wǎng)的第一步。

**刊頭圖（Source: Automation Insights）