IIoT 和 PLC：和平共處

工業物聯網的願景是重新設計機械、重新組織流程、掌控大數據的威力，藉以提升生產力和獲利。有些人認為，我們所熟知的架構和元件，像是可編程邏輯控制器 (PLC) 將被淘汰。另一派則認為資料蒐集的遽增會傾向於使用更多更小的元件，例如 micro 或 nano PLC。這類型的元件可以部署在廠房的幾乎任何一個角落。

大數據，是新的概念嗎？

工業物聯網基於在流程及設備中蒐集大量數據，並於雲端進行密集分析。目的在於提升流程的再最佳化和重新組織，追求減少廢料等進步，以及更快回應客戶要求。第四次工業革命 (工業 4.0) 廠房中的設備和工作區很可能包含數千個感測器，回報各層面的狀態，如馬達電流和振動、環境溫濕度，最終產品測試和檢驗量測、序號、批號、時間標記等。

工業 4.0 的成功有賴將這數千個通道的資料高效率地蒐集至雲端，進行儲存、排序、分組、分析，最終轉換成改良的指令與機器通訊，以及協助促成智慧業務決策的資訊。機械、控制系統、工廠通訊網路的設計預期將會有大幅改變，可能會對現正服役的元件造成威脅，例如可編程邏輯控制器 (PLC)。這類元件迄今為止主導一般自動化中蒐集資料、處理和控制任務。

欲蒐集更多資料以提升生產良率，以及輔助業務進行決策的想法並不是源於工業 4.0。企業遠在雲端開始發展前，就不斷在找尋方法，從設備以及廠區與後勤辦公室分析系統的自動交換，蒐集更多資料。工業電腦 (IPC) 的興起正是基於此概念，能進行 PC 架構自動化，其優勢在於讓資料順暢地在企業區域網路中的決策者之間往返。不過，PLC 保有多項優勢，包含長生命週期和高可靠性，並且藉由提升處理能力、提供額外功能、納入 PC 架構標準，已隨市場需求演進。

對抗

工業新紀元的廠房中，感測器和其他資料蒐集活動激增，可能會超出現有 PLC 的能力。有人認為，感測器資料會使用訊息佇列遙測傳輸 (MQTT) 等輕量協定，直接蒐集至雲端。今日的製造環境資料豐富，對此，MQTT 的主要優勢在於可忽略大量的不變資料，這些資料在使用傳統的輪詢／回應協定時會阻塞網路。MQTT 的發布／訂閱模型能讓智慧感測器僅發布新資料至配置用於接收的裝置。一些重要的消費型 IoT 和社交平台已利用此協定在低頻寬要求、低延遲、低功耗的優勢。MQTT 非常適合用於控制系統，且 MQTT 模組可以提供路徑，將 IIoT 資料直接傳送至雲端。這為連線廠房中四處佈設的大量感測器，針對其產生的資料提供實際的處理方式。

共存

或者，可將常見的中心化 PLC 由多個更小的 PLC 取代，將這些 PLC 與所監測的感測器及所控制的機制放得很近。micro 和 nano PLC 正興起承擔這個角色。其設計用於在 IIoT 進行通訊，以小型覆蓋區提供 I/O 通道，並具有模組化擴充選項。

Crouzet 把握這個機會，推出 em4 系列 nano PLC，如 em4 Ethernet。em4 尺寸為 124.6 x 90 mm，提供類比和數位 I/O 以及繼電器輸出選項。此外，也提供類比和數位 I/O 擴充模組，能因應更大或更小型的安裝。此元件可從區域網路上的任一處進行編程或除錯，並且無須額外模組，即可依需求連接至網際網路 (圖 1)。em4 可以使用電子郵件或 FTP 傳送簡單排程的資料記錄，或是使用應用程式控制電子郵件警報，方便從感測器蒐集資料。能與網路中多達 16 個其他裝置通訊，並且自動偵測多達 8 個連線的 em4 單元。搭載 18 x 4 黑白顯示器和 6 按鈕鍵盤，可從前面板直接管理 PLC。

圖 1：em4 Ethernet nano PLC 可與區域網路或網際網路上其他設備輕鬆連接。

Panasonic 的空間高效率超小型 PLC 適用於分散式監測和控制，或針對設備最小化。FP0R 系列高 90 mm、寬 25 mm，提供脈衝輸出等 I/O，可允許多軸馬達控制。可添加最多 3 個 I/O 擴充模組。內建 FeRAM 提供自動無電池資料備份，可讓設備在斷電時不會遺失資料。PLC 能透過 PLC 鏈路，由 FP Web Server 2 模組連接至乙太網路與多達 16 個類似裝置分享資訊。其他關於馬達控制的特點包含計數器和 PWM 輸出。可連接 CC_LINK 和 IO/LINK 模組使用常用的協定，為網路連線和感測器監測提供額外彈性。Crouzet 的 em4 和 Panasonic 的 FPOR 使用製造商標準編程軟體進行編程。

Maxim Integrated 的 Micro PLC 平台目標為比傳統 PLC (圖 2 ) 具有更小的體積，並提供更高效能。Micro PLC 數位和類比 IO 模組，例如 MAXREFDES60 0 至 10 V 類比輸出模組的尺寸約一張信用卡。此外型尺寸能讓設計人員達到相當於標準 PLC 的連線，但只要 10% 的空間和一半的功率。還有提供其他 Micro PLC，包含 4 通道類比輸入模組、8 通道數位輸入和輸出模組，以及一個 RS-485 通訊卡。全都隨附 C 原始碼範例和測試資料，有助於加速實作新一代小型 PLC，為工業 4.0 做好準備。

圖 2：Maxim Integrated 的 Micro PLC 是小型模組化平台，能讓使用者在多種信用卡尺寸的 I/O 板件中選擇。

結論

PLC 隨著工業自動化的歷程演進，提供可靠且耐用的方式進行監測和控制流程與設備。PLC 因應市場要求和新興的連接與通訊標準，繼續在工業設備中廣泛使用，並流行於廠房設計人員。最新的 micro 和 nano 尺寸應能讓 PLC 保有其在 IIoT 和工業 4.0 中的地位。