過去的製造系統中，控制器向來是核心元件，近年來工業4.0掀起浪潮，智慧生產成為未來趨勢，智慧生產系統訴求高整合，感測網路成為製造架構中的重要子系統，在此趨勢下，無論是PLC或PC Based的PAC，都已不只單純將控制做為唯一功能，各廠商的都開始著手進化及其下的相關產品。

各廠商的控制器產品，在各部位都已開始強化其中，台達AS系列PLC是個相當典型的案例，此產品可以看出目前業界的PLC趨勢，AS系列PLC採用了SoC CPU，大幅提升運算能力（基本運算指令可達25ns），其產品定位介於小型DVP系列與中高階的AH系列之間，擁有台達DVP系列小體積設計、AH系列的強化結構與多樣化功能，最高可支援1,024點I/O與32個擴充模組，適合應用於高階機械控制系統。

新世代PLC經典規格

AS系列PLC主機的設計採用SoC CPU，大幅了提升運算能力（基本運算指令可達25ns），同時支援多樣化的功能卡插槽設計，可以依照實際的需求直接在主機上擴充多種的通訊介面以及AIO介面，具有節省安裝空間以及成本上的優勢，AS全系列採用無背板設計，同時以垂直滑動的方式進行模組的安裝與移除，除了減少控制盤的安裝空間之外，也增加模組更換時的便利性，通訊部分，除了基本的Ethernet介面外，搭配CANopen功能卡還可以支援多種不同的模式，台達此一系列產品主要的市場目標為中高端的OEM市場，所以在設計上考量速度、安裝空間、更換便利性、通訊介面之外，也具備基本的運動控制能力(6個高速計數器+6個200KHz脈衝輸出+8個CANopen伺服)。

從台達的AS系列PLC可以看出幾個趨勢，包括CPU的強化、多通訊介面等，先從CPU來看，PLC過去面對的自動化系統，所需處理的製程相對較為簡單，因此CPU效能需求不需太高，但近年來消費性產品不但體積逐漸縮小，且內建功能一再增加，所需的製程越來越精細，在此態勢下，CPU的效能必須快速提升，Maxim(美信半導體)系統與應用行銷總監Mr. Duc Ngo就指出，現在PLC需要更高的分辨率(Resolution)、更快的速度、更小的尺寸、更低的耗電與更多的安全認證。

圖1 : 台達AS系列PLC主打中高階OEM市場。(Source:台達)

無論是智慧工廠或工業4.0，對製造業而言都是革命性的概念，未來的製造系統下的各式設備將不再只是單獨的個體，透過各類感測器與通訊技術，設備中所有設備將全面串連，各設備設置感測器擷取的數據，可無縫流動，彙整至後端管理系統，形成Big Data，作為上層管理者的決策依據，同時底端的設備將有自我診斷功能，面對不同的產能需求，相互溝通、自行調整狀況，以維持最佳產能，面對新世代產線需求，PLC也須同步進化，輸出監控、能量控管方面，有更佳表現。

PLC控制與通訊並重

對於PLC的控制晶片，多數人認為PLC的控制晶片要進化，需要在數位技術部份著手，減少數位元件的體積，不過其實數位晶片只佔PLC電路板不到25％的面積，其他的離散元件與類比元件則佔了其他接近75%的面積，因此要縮小PLC的尺寸，必須由這兩類元件著手，但這兩類元件的技術不像數位元件容易擴展，因此其難度相當高，對此難題，現在市場上已有廠商推出整合晶片，將多數元件整合為單一晶片，降低尺寸、成本與功耗，透過整合，PLC的速度更快、散熱更佳，且體積更小。

PLC的控制晶片有兩類，一為PLC廠商自行設計，另一種則是晶片廠商提供，自行設計的控制晶片可貼合廠商本身需求，整合性與效能表現都較佳，不過這必須廠商的產品量有一定規模，方能分攤高昂的晶片設計成本，目前台灣PLC廠商多採用自行設計的控制晶片，至於晶片廠商的產品，其優勢是可快速取得、整體成本較低，效能也高，缺點則是PLC整機設計必須受制於控制晶片，整合性較弱，大陸廠商目前多採用這類型晶片。

第二個重點是多通訊模組，智慧工廠強調整合性，將各製造設備納為同一系統，系統內的每一設備都必須能相互連結，此外製造系統還須與後端的IT管理系統鏈接，透過通訊，讓設備與設備、系統與系統都能互送訊息，讓各環節的資訊價值可以最大化，目前市場上的PLC，多已有Ethernet通訊埠，台達的AS系列PLC也將之作為標準設計，在現場總線方面，AS系列PLC選擇了CANopen標準，此一標準兼具易配線與高效率優點，在工控市場上已然普及，由於現在的PLC需與馬達、I/O模組互連，CANopen的普及，可使PLC與其他設備的連接更容易，整合性也更高。

台商往中小型PLC方向發展

台達AS系列PLC主打中高階OEM市場，台灣另一家老牌PLC廠商永宏電機的近來雖然推出的微型的PLC–B1系列，不過永宏經理許祿沛指出，未來該公司的產品策略會往中小型方向走，許祿沛表示，永宏電機成立初期的產品即是中大型PLC，當年的技術如今仍在，因此難度不高，而之所以會往中小型方向發展，最大的原因在於小型PLC後進者的技術已然跟上，市場競爭過於激烈，且因其架構簡單，應用與功能都受限。

對於小型PLC的競爭態勢，台達也指出，產品的發展到了一定的階段時，就會遇到市場上價格競爭的問題，如果只是注重成本的降低與控制，勢必會受到很大的發展限制，面對這樣的市場競爭，台商必須要找出市場的新需求，並且進行垂直與水平的產品與技術整合，發揮一加一大於二的效果，同時提供全方位的服務與完整的解決方案，「價格」只是客戶購買時的其中一項考量因素，唯有同時滿足客戶多種需求的產品與服務，才能夠獲得客戶的青睞，也才能在市場上穩定成長。

目前台灣業者在小型PLC市場，遇到最大的競爭者來自大陸廠商，近年來全球大廠如西門子，也推出小型PLC，讓此一領域的競爭日趨激烈，台灣廠商一直以來的優勢在於高性價比，台灣廠商的產品品質與大廠相近，但價格更為親民，因此一直以來在自動化領域都佔有一席之地，不過隨著大陸廠商的價格進逼，台灣廠商產品品質雖仍維持，不過價格方面的優勢逐漸流失，因此現在多數台灣業者都已開始往中小型PLC方向發展。

亞洲的中小型PLC最主要的競爭者為日商，另外西門子在此領域也有佈局，與小型PLC以單一產品為主的做法不同，中小型PLC必須搭配周邊的自動化設備，以解決方案模式提供給客戶，以永宏為例，就將旗下的HMI與PLC整合，永宏的解決方案有多種選擇，HMI螢幕有4.3吋、7吋、10.2吋，CPU則為600MHz，已於2016年上市，許祿沛指出，此一產品的特點在於，其HMI與PLC可結合在一起，除了精簡製造系統空間外，通訊纜線也更穩固、成本當然也更佳。

圖2 : 永宏電機經理許祿沛指出，台灣廠商一直以來的優勢在於高性價比。(攝影／王明德)

FPGA讓PAC效能與彈性兼具

除了PLC外，PC Based的PAC也是自動化系統的主流控制器之一，PLC與PAC之爭已超過10年，PAC的主要優勢是相容性高，不過在問世初期，穩定度一直為市場所質疑，經過長年發展，此以問題已逐漸克服，台達認為，隨著時間與技術的演進，PLC與PAC的差異會越來越小，或應該說兩者的融合程度會越來越高，以目前的技術與市場來看，PLC為OEM市場與簡易的系統中的主流，而PAC則借助著高速處理能力、龐大的資料存儲及優越的系統擴展能力，在大型的系統整合市場中獲得青睞，以目前來看，PLC強調的仍是穩定性以及適宜的價格，而PAC則著重在較高的硬體規格與軟體功能。

PAC市場的主要廠商為工業電腦業者，其中美商國家儀器(NI)的CompactRIO是業界的指標性機種之一，與PLC和一般PAC採用控制晶片或CPU不同，CompactRIO的控制單元使用FPGA(現場可程式邏輯門陣列)，NI行銷工程師吳維翰表示，FPGA的最大特色就是效能與彈性兼具，使用者可根據身需求，定義FPGA的應用，例如現在多數控制器的處理器都採用多核架構，以平行運算讓PLC可以多工運作，不過多核CPU的運作方式只是運算核心的轉換，並不會有專屬的固定運算核心，FPGA則可以由設計者自行設計切分不同的功能區塊，因此控制器會有固定的運算與其他功能區塊，此一作法可以完全貼合該控制器的需求。

圖3 : NI行銷工程師吳維翰表示，FPGA的最大特色就是效能與彈性兼具，使用者可根據身需求，定義FPGA的應用。(攝影／邱倢芯)

不過FPGA的缺點在於其程式語言如VHDL或Verilog，都有相當門檻，一般工程師要上手並不容易，而CompactRIO之所以能夠採用FPGA而仍順利推廣，最主要的原因在於，NI的LabVIEW提供了相對簡程式易的圖形化設計介面，讓工程師在設計時更容易上手。

未來PLC的功能發展

在工業4.0浪潮中，「資訊的收集、整合與分析」無疑是未來製造系統的重要方向，台達指出，控制器負責蒐集相關的設備運作資料並進行儲存，同時向上位監控系統傳送資料，而企業的ERP與MES等系統則可以讀取資料中心的訊息，然後進行分析，再根據分析數據擬定相關的決策與處理，由此架構中可以看出，未來控制器必須要加強與IT介面的整合能力，同時具有大量資料存儲與無線/4G網路連接的能力，方能因應這波工業革命的趨勢。

圖說

**刊頭圖片(Source:Siemens)