新款 PLC 有助於加快複雜和關鍵自動化流程的部署

新款可編程邏輯控制器 (PLC) 已推出，結合了進階功能與靈活性，可快速開發和部署複雜的關鍵基礎設施和自動化流程。

這對於多元用途來說是重要的發展，包括從再生能源和微電網控制到工業 4.0 工業物聯網 (IIoT) 的轉型 (即使是小型工廠)、石油天然氣、機器設計，以及裝瓶、包裝、紡織和類似應用中的製程設備自動化。

為了提供最佳解決方案，最新的技術有所必要。這些 PLC 採用雙核心 64 位元處理器，可因應最具挑戰性的自動化要求。Linux 作業系統有其優勢，程式碼可在符合 IEC 61131-3 的系統中進行移植與互通。可透過 Web 管理系統達到簡化配置。

此外也需要通訊介面的選擇、多種現場匯流排協定的支援、IIoT 連接、雲端連線、能源管理軟體以及全面的安全工具，這可提供必要的靈活性，以因應多種關鍵的開發和整合情況。

PFC300 介紹

Wago 推出 PFC300 PLC 以協助加快部署複雜和關鍵的自動化流程。此介紹一開始會先探討 PFC300 的特點和優勢，最後用範例說明如何應用在智慧工廠和微電網設備中。

PFC300 的模組化設計可以快速適應，以針對複雜和關鍵的工業 4.0 工廠、微電網和大樓自動化應用，支援其不斷變化的需求及未來的要求。有多種類比、數位和專用輸入／輸出 (I/O) 模組可供挑選，可滿足特定的自動化需求。還可透過 I/O 模組的新增或刪減對系統進行擴充或縮編。

這些 PLC 具有環境耐受性，因此可安裝在嚴峻的環境中。額定工作溫度介於 -25°C 至 +60°C，相對濕度高達 95% (RH，無冷凝)，且根據 IEC 61131-2 具有 2 級污染等級。

其抗振能力高達 4g (符合 IEC 60068-2-6)，抗衝擊能力為 15g (符合 IEC 60068-2-27)。電磁相容性 (EMC) 效能涵蓋符合 EN 61000-6-2 的耐獸性，以及符合 EN 61000-6-3 的輻射。耐受污染物暴露的能力符合 IEC 60068-2-42 和 60068-2-43 標準。

圖 1：PFC300 採用模組化設計，可擴充且具有環境耐受性。(圖片來源：Wago)

現場匯流排和邊緣連接性

PFC300 支援多種現場匯流排、EtherNet 協定和遠端控制協定，可在針對關鍵和複雜的自動化流程打造控制網路時簡化相關任務。

整合式現場匯流排包括 Modbus TCP 主／從、Modbus (UDP)、Modbus (RTU)、EtherNet/IP 配接器 (從屬)、EtherNet/IP 掃描器、EtherCAT 主控、PROFINET 控制器 (受限)、OPC UA 伺服器／用戶端，以及 OPC UA Pub/Sub (可安裝)。

還可以選擇遠端控制協定授權，例如關鍵基礎設施中 SCADA 系統用的 DNP3、變電站自動化用的 IEC 60870 和 IEC 61850，或廣泛用於大樓自動化的 BACnet。

前面板的 D-sub 9 引腳 RS 485 連接器可用於 CANopen、Modbus RTU 和其他序列通訊協定。服務介面背後的 USB-C 連接器可直接存取編程、組態和韌體的更新。有兩個 RJ-45 Gigabit 乙太網路埠和一個整合式交換機支援線路拓撲接線。

除了通訊介面和 USB-C 連接器的存取外，PFC300 的前面板還含有一個可存取 SD 卡的連接埠、狀態指示燈和電源連接器 (圖 2)。

圖 2：PFC300 的前面板含有通訊介面、狀態指示燈、電源連接和其他存取點。(圖片來源：Wago)

連上雲端

在設計和部署複雜的關鍵基礎設施和自動化流程時，需要雲端連線。PFC300 可利用訊息佇列遙測傳輸 (MQTT) 協定來達到安全有效的雲端連線。

還可運用多種雲端服務，如 Microsoft Azure、Amazon Web Services (AWS)、IBM 雲端、SAP 雲端與 Wago 雲端。Wago 雲端是簡單且直覺的解決方案，無需多種編程支援，就可管理機器資料並將趨勢與圖形視覺化。

資料傳輸採用傳輸層安全性 (TLS) 進行加密，雲端連線資料則可透過 Wago 的 Web 管理 (WBM) 系統進行配置。WBM 能讓使用者透過 Web 瀏覽器介面監測、配置和控制 PFC300 和遠端 I/O 模組，無需安裝本機軟體即可輕鬆存取和管理。WBM 還可選擇要將哪些資料傳輸到雲端，哪些要在本機處理。

為了進一步促進雲端連線，Wago 的函式庫可用於 IEC 61131-3 架構的 CODESYS 2.3，以及 Wago 的整合式開發環境 e! COCKPIT，此環境可支援所有自動化任務，包括從硬體配置和編程到模擬、視覺化和試運轉等，且經過最佳化，可搭配 PFC300 等 Wago PLC 使用。

標準化可加速開發

Wago 針對 PFC300 的軟體開發提供多種途徑。包括系統整合用的高階程式設計語言，如 C 和 C++，以及支援以下標準 IEC 61131-3 控制程式語言的 CODESYS V3.5 平台，包括結構式文本 (ST)、功能方塊圖 (FBD)、梯形圖 (LD)、指令清單 (IL)、順序功能圖 (SFC) 和功能圖 (CFC)。

PFC 系列控制器 (包括新款 PFC300) 中的 Wago 作業系統 (OS) 以即時 Linux 為基礎，可促成靈活而強大的自動化解決方案。除了支援 C 和 C++ 之外，還可以使用 Linux 支援的任何語言建立程式，並直接在控制器上執行。

可支援所有標準 IEC 61131-3 程式設計語言的同一個 CODESYS 軟體，還可用來進行 Web 視覺化，能讓機器操作人員和維護人員透過平板電腦或 PC 上的 Web 瀏覽器存取機器。

可擴充儲存空間

PFC300 還含有一個記憶卡插槽，其具有雙重按壓機制 (push-push) 與可密封的護蓋。可以處理 SD、SDHC 和 SDXC 格式 (僅限使用 Wago 記憶卡，才可保證所有屬性生效)。這些卡片有眾多功能，適合多種用途，例如：

• 一般資料儲存
• 可透過可開機的 SD 卡進行韌體更新，記憶卡會在 PFC300 開機時自動啟動更新
• 可儲存大量影像以便用於 Web 視覺化應用
• 可備份 PLC 的映像，以便儲存或將裝置檔案和參數從一個控制器傳輸到另一個控制器，以加快部署
• 可透過 FTP 遠端存取記憶卡

分層式安全工具

部署複雜的關鍵基礎設施和自動化流程需要最高等級的安全性。PFC300 控制器可提供必要的多層安全性工具。

可支援虛擬私人網路 (VPN)，透過傳輸層安全性 (TLS) 加密來保護資料，以達到安全通訊。整合式防火牆可防止未經授權的存取。

WBM 使用 HTML5 實作並受到 TLS 1.3 保護；PFC300 可支援 SNMP v3、SFTP、FTPS、HTTPS 和 SSH 等安全協定，可確保安全的資料交換。USB-C 埠可確保安全存取更新資料，並具有現場匯流排協定，可確保與連接裝置達到安全通訊。

工業 4.0 和智慧工廠

PFC300 PLC 可提供全面的現場匯流排連接、即時資料功能以及 IIoT 和雲端整合，可促成靈活製造、最佳化流程和預測性維護。這些都是工業 4.0 智慧工廠的特色優勢。可在複雜和關鍵的工業流程中，消除自動化孤島並達到最佳化能耗。

PFC300 PLC 可結合 Wago 能源資料管理 (EDM) 軟體使用，可達到廠區個別裝置的資源最佳化和能源監測，再到邊緣端的設施層級資料編譯，然後再推送到雲端以進行更深入的分析 (圖 3)。

• EDM 可提供即時監測和能耗回饋，以支援效率最大化和主動維護。
• 提供廣泛的整合和靈活的通訊選項，可促成跨裝置和整個工廠網路的無縫資料整合。
• 視覺化工具能輕易存取資料並加快分析。

圖 3：PFC300 具有工業 4.0 自動化所需的所有功能，從現場到雲端都包含在內。(圖片來源：Wago)

EDM 是一種 Web 應用程式，無需編程就可讓使用者針對能耗詳情進行監測、分析和報告。可自動與電錶和感測器介接，以收集、編譯和儲存資料以利未來分析。

資料能以時間序列或長條圖等線條圖呈現，並可匯出成逗號分隔值 (CSV) 檔案，可相容於多種分析軟體套裝。EDM 軟體和相關硬體元件 (如儀表和感測器) 皆採模組化設計並可擴充，並可快速適應工業設施中不斷變化的設備和基礎設施。

EDM 軟體能讓設施工程師辨別最有利的機會，以改善能耗並實施節能計畫。系統還可設定能耗限制，並在超出限制時發送警示。來自 EDM 軟體的資料，對於複雜的工業 4.0 設施和微電網等關鍵基礎設施來說，是整體能源管理中的重要要素。

微電網和能源管理

微電網和綜合能源管理機制對永續性的支援來說越來越重要。PFC300 PLC 可提供強大的工具，非常適合關鍵的綠色能源基礎設施，包括大樓自動化、微電網變電站、能源資料管理、電動汽車充電負載管理，以及其他綠色能源應用 (圖 4)。

• 這些 PLC 可以控制建築物中的暖通空調 (HVAC) 系統，並監測本地的發電、儲能與使用。
• 還可記錄並分析能耗模式，在整個微電網內進行可用能源的最佳化，從連接微電網的變電站到公共電網，以及 EV 充電器或建築物等特定負載位置。

圖 4：PFC300 支援的微電網可以改進永續性和能源安全。(圖片來源：Wago)

動態負載管理可透過 Wago 的應用負載管理 (ALM) 軟體實作，藉此整合 EV 充電、再生能源 (如光電)、儲能系統和電網電力。舉例而言，ALM 可用於調節電網連接點(如客戶變電站) 的總充電功率，減少負載尖峰和低谷，並避免電網過載。

此軟體可以依據車輛數量、充電優先順序、一天中的時間、可用電網容量和其他因素，動態分配 EV 充電負載。更可經過配置，在公用事業尖峰期間，優先使用本地發電和儲能資源，進而減少高需求費用。

PFC300 可以記錄和分析能耗資料，並以 Web 管理系統和 IIoT 通訊協定的支援，促成本地和遠端能耗資料的視覺化和監測。

結論

可耐受環境的 PFC300 具有快速開發和部署複雜關鍵基礎設施和自動化流程的所有功能。其模組化且可擴充的設計可提供靈活性，以適應各種應用場景。全面、安全的通訊選項，可支援從地面到雲端的連線。

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