技術提昇 自動控制主流技術仍為PLC
- DIGITIMES企畫
-
PLC是自動化控制系統的核心技術，過去發展曾一度停滯，在半導體技術的加持下，效能再次提昇，另一方面PLC與PC Based也從原本的單純競爭，轉為既競且合態勢，放眼未來，PLC的優勢仍在，仍將成為自動化控制主流。
PLC近半世紀的歷史，在硬體發展上已相當成熟，尤其在半導體技術的進步，同時讓PLC的效能全面升級；在此同時，PC Based控制器則對PLC帶來威脅，市場普遍相信PC Based控制器與PLC將會共存而各司其職，使自動化系統效能更全面。
PLC是目前自動化技術主流，雖然PC Based都開始跨入控制領域，不過對其威脅並不大，原因在於PLC本身技術也有所提昇，且PC Based仍有穩定性疑慮。
內部技術方面，PLC在1969年問世後即快速取代繼電器，龐大的市場與極具為來的前景，讓各自動化廠商投入大量資源，技術發展一度相當快，但發展至一定程度後，一來因其技術已為當時系統夠用，二來週邊技術仍未跟上，在此狀況下PLC的架構開始停滯，沒有大幅變動。
PLC第2個成長期出現在半導體技術成熟之後，半導體技術帶動CPU的快速發展，PLC因此再次升級，成為現在的主流架構，半導體技術在1990年代突飛猛進，摩爾定律年年被印證，CPU的運算速度也年年倍增，其運算速度加快與價格不斷下跌的加持下，PLC廠商得以導入價格比以往更低，且運算速度快上數倍的核心，其控制效能大增。
半導體技術讓PLC脫胎換骨
半導體技術的提昇也帶動了PLC架構中其他元件的效能，由於PLC中的CPU在掃描後，會擷取所有輸入點的訊號，再將之暫存在記憶體中，隨後執行程式邏輯運算時，直接取用輸入訊號暫存區內的資料做判斷，而不是即時從現場擷取訊號，同樣的，要輸出的控制訊號也不是產生一個就輸出一個，而是先存放在記憶體中的輸出訊號暫存區，掃描周期結束時再將訊號集中輸出，因此除了CPU外，記憶體對PLC而言也相當重要，以往PLC多採用EPROM或EEPROM作為可程式記憶體，在快閃記憶體（Flash）大量普及後，PLC的元件價格不但更低廉，而且也進一步強化效能。
除了運算功能的強化，在控制方面也因CPU效能提昇，讓PLC的功能更多元，過去PLC受限於效能，多只能負責單純的控制，其他功能像是閉環控制、類比訊號處理、網路通訊或高速I/O等，都必須內建特殊功能模組，CPU效能提昇後，這些功能都可由其CPU直接包辦，不但簡化了PLC的內部架構，也大幅降低元件成本。
架構簡化與效能提昇，讓PLC產生極大改變的改變，尤其在因架構精簡使外部體積縮小與擴充性提昇其通訊能力也隨之增強的2項要因下，讓PLC的應用不再侷限於傳統工廠自動化環境，開始廣泛應用於更先進製程控制；PLC已經成為各種複雜的分散式控制系統的重要組成部分。
不過也有廠商指出， PLC等自動化元件多必須與整體自動化系統搭配，部份零配件效能的大幅提昇，未必是整體系統的同等提昇，必須有其他週邊零配件的支援才會有效果，因此使用者必須從整體系統面來評估，才不會陷入見樹不見林的盲點。
但儘管如此，半導體技術還是讓PLC效能提昇了一個層次，只是這類強大效能CPU多只應用於大型PLC上，中小型PLC由於應用領域不需複雜控制，對運算速度的要求也不高，高效運算核心並不見得實用，因此部分廠商將高效CPU的技術轉型研發功能完整的SoC，將CPU及硬體處理電路（HLS）、記憶體、週邊電路等整個系統整合到一個BGA包裝之晶片，讓一顆IC就是整套系統，不但使體積大為縮小，可靠度也大幅提高。
相較於以現有商用CPU組合其他元件所製成之PLC，其穩定度、處理速度及精度自然大幅提升；但這類研發SoC的模式，時間與金錢的大幅度損耗，除非是專業PLC以長期眼光規畫，此類設計模式仍有其困難度。
穩定度仍是PC Based致命傷
至於PC Based的挑戰，PLC廠商直言，儘管PC Based跨入控制領域已接近10年，但仍未動搖PLC的地位。
PC Based雖也由半導體技術帶動成長，不過過去多以消費性產品為主，其效能追求遠高於穩定性，技術成熟後穩定性雖以提昇，不過一來既定印象已產生，二來其提昇的穩定性仍比不過PLC，因此業界對PC Based控制器的疑慮一直未能全面清除。
目前PC Based控制器在製造系統的應用，主要為整合與管理製造現場資訊，此外如視覺檢測、高速擷取資料、資料統計分析及快速定位等，這些軟硬體均為PC架構，PC Based控制器在這些領域可與之充分整合，這也是其異於PLC的優勢。
PC Based控制器的其他優勢還包括效能強、周邊技術支援多、相容性佳，與管理層的管理軟體可以輕鬆互連，不過PLC廠商則指出，這些優勢雖使PC Based控制器在工業環境佔有一席之地，不過核心控制部份，其穩定度仍是致命傷。
當然PC Based廠商一再宣稱，已針對PC Based控制器的不穩定問題進行改善，不過這仍未能說服既定印象已深的製造業者，至少就目前來看，PC Based控制器在製造業，並未獲致廠商當初號稱的成果。
PLC與PC Based並存於市場
PC Based控制器將電腦強大的資料處理和網路能力、使用者介面及程式設計環境，整合傳統PLC的高可靠性、強抗干擾能力、組合靈活、故障查找方便等特點，透過軟體使其擁有傳統PLC的PID控制、離散控制和模擬控制等功能。
發展至今，PC Based控制器雖未能全面攻佔PLC地盤，不過也已切割出另一領域，尤其是在單純的加工環境，如實驗室、半導體前段製程、替代某一部分CNC工具機、中央監控系統等。
過去PLC和PC Based兩種控制系統孰優孰劣的市場意見相當兩極，除了PC技術跨入控制器發展外，問世近半世紀的PLC也已發展儲包含類比I/O、網路通訊，以及如IEC61131-3的程式標準，其工程師也利用數位與類比I？O點、程式設計技術，創造出大量工業應用程式，由此來看，一定程度上PLC與PC Based控制器的界線，已開始模糊。
不論PLC或是PC Based控制器，其選擇仍應依最適化原則來進行規劃，並不是只選其一就能勝任，現在工廠自動化環境中，PLC和PC Based控制器均有其特點；在部份情況下，自動化控制過程甚至會同時包含離散和程序控制，這種狀況就會需要PLC與PC Based控制器並肩合作。
因此就現況來看，PC Based控制器與PLC已共存於市場，一套自動化系統中，不太可能像以往只選擇使用PLC作為控制核心，而是兩者均用，在單純控制以PLC為主，若有分析資料、網路、統計等需求，則由PC Based控制器負責，業者指出，目前PLC與PC Based控制器在大型系統中並存已是常態，業者也建議，系統整合商不應受限於PLC與PC Based的區分迷思，而應將其還原至效能需求角度，如此才能打造出最適化系統。
