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PLC市场再起波澜
技术持续精进

【作者: 王明德】2015年10月30日 星期五

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PLC是工厂自动化系统中的相当重要的控制元件,由于问世时间久远,加上厂商的一再改良,目前整体架构已然稳定,不会有大幅度的变动,即便是这几年「智慧工厂」、「工业4.0」概念崛起,但对位处系统底层的PLC来说,影响并不大,市场庞大加上整体架构已几近底定,让PLC的市场供应端版图相当明确,包括西门子、GE、洛克威尔、三菱、日立(永彰电机代理)等国际大厂,占有中、大型PLC市场,台湾厂商如永宏、丰纬以小型见长,台达则为中、小型,虽然近年来双方各有扩大产品线进军不同领域,像是西门子针对亚洲地区推出SMART系列PLC,永宏也有中型PLC计画,不过市场大势并未因此翻转。


图一
图一

台湾的PLC产业起步也相当早,括永宏、丰纬都创立20年以上,多年来都固守小型PLC市场,永宏电机经理许禄沛就指出,永宏自创立以来的产品线变动不大,虽也推出中型PLC,不过小型PLC仍是产品主力,许禄沛表示,PLC架构虽然成熟,不过研发在此一产业仍相当重要,包括控制晶片、周边通讯介面,都须因应市场趋势设计不同功能,他以永宏为例,永宏字成立以来就相当重视研发,近两年在台北内湖设立的据点,就是该公司的研发团队所在,目前永宏的两大研发方向包括1.持续扩充PLC的通讯介面扩充,2.提升产品易用性,减少使用者系统整合时所耗费的资源。


许禄沛指出,过去自动化市场的供应端泾渭分明,产品分工明确,在台湾提到HiTECH就知道是HMI,台达就知道是变频器,不过随着市场变动,只依靠单一产品,市场竞争会逐渐薄弱,因此部份厂商开始涉足其他领域,台达就是最好的例子,台达以变频器起家,20年来不断横向延伸,目前该公司在自动化领域的产品线完整度,已是台湾之最,这类解决方案的经营模式,已逐步侵蚀单一产品市场,因此在4年前永宏也开始改变产品型态,着手研发相关产品,近年推出HMI与PLC整合的产品,就是此一思维下的代表作,此一产品整合HMI的PLC,可以从HMI上看到PLC的阶梯图,让工程师直接在HMI上变更PLC的​​功能,这类设计在缺乏电脑辅助的领域(如台湾晶圆厂禁止工程师携带笔记型电脑入内)就相当适合,此一产品同时也呼应永宏研发两大方向之一的提升产品易用性。


两类型控制晶片各有所长


永宏的PLC研发除了周边通讯介面扩增与易用性提升外,PLC运算核心也是研发重点,目前PLC的运算核心有两类,一是像永宏自行研发专属的系统单晶片(SoC),另一种则是晶片厂商如美信半导体(Maxim)推出泛用型控制晶片,两者各有优缺点,SoC属于专用型晶片,多由PLC厂商自行设计,研发所耗费的时间长,且只适合单一厂商的PLC,不过效能强大,泛用型控制晶片的刚好相反,其设计是采用市场需求最大公约数,并非专为特定厂商的单一PLC所设计,因此供架构难以百分之百的贴合,不过泛用型PLC控制晶片取得容易,不须花费大量时间从头设计,效能也都在中上水准,因此对资源有限或研发时间紧迫的厂商而言,是较佳选择。


目前半导体大厂如TI、Maxim都有PLC晶片产品,TI在工业领域的布局已久,产品应用度相当广,Maxim则来势汹汹,推出的PLC控制晶片号称分辨率(Resolution)更高、体积更小、耗电更低且速度更快。


Maxim指出,近年来消费性市场的快速变动,对制造系统带来相当大的冲击,现在的产品要在一样甚至更低的成本中,生产中更多功能且更大效能的产品,因此生产环节中,每个设备都须进一步优化,方能符合现在产线所需,而所谓的优化,除了设备效能提升外,体积的缩小也是重点之一,就如前面提到,现在消费性电子产品功能渐多,因此与过去同等的产线,被赋予更多的功能制造需求,在此态势下,高效能与小体积成为新世代PLC的设计重点之一。


Maxim在体积部份由整合着手,Maxim指出,PLC架构可分为数位、类比、离散等3大元件,要减少体积,一般厂商多从数位元件着手,不过仔细观察PLC架构,数位元件只占其1/4的空间,类比与离散元件则占有剩下的3/4空间,因此要缩小PLC的体积,由后两者着手的效益最大,不过市场少少有厂商由此着手的原因在于,类比与离散元件的扩展不易,整合为单晶片难度相当高,Maxim近年推出的产品,则成功整合相关元件,让PLC可在更小的平台上,拥有更高的效率与更佳的散热设计。


西门子SMART系列侧重亚洲市场


谈到PLC效率,近年来各厂商推出的PLC产品效率,与已往相较,都有更佳的表现,不过就如前文提到,由于PLC的架构几近底定,厂商所采用的晶片类型相去不远,在整个市场的产品效能同步提升下,厂商之间的产品差异仍然不大,因此现在PLC市场除走向整体解决方案外,前面提到的产线扩增也既定趋势之一,全球自动化大厂西门子(Siemens)则是双管齐下,西门子产品经理罗龙翔就指出,西门子PLC近年来有全新布局,配合该公司的TIA(Totally Integrated Automation)系统概念,​​旗下的S7-1500、S7-1200分别对应大、中型市场,并涵盖市场绝大多数应用产业,另外针对亚洲市场,西门子也推出了专属的「SMART」系列自动化设备。


罗龙翔指出,相较于欧美市场,亚洲地区尤其是台湾、中国大陆的产业型态较为特殊,大型企业虽多,但中小企业才是其经济主力,由于中小企业的资源有限,且制造系统规模小,强调高效能、多点数、高整合的PLC在此领域并不适用,西门子推出的SMART系列则不属于该公司强调整合的TIA系统,而以高性价比的中小型制造平台为主,SMART系列包括PLC、 HMI等自动化设备,透过这类入门款等级的自动化系列产品,中小型制造业者可打造出适合自身的自动化平台。


罗龙翔指出,经过长年的发展,PLC的硬体技术进展已相当有限,未来厂商的市场竞争力会取决于PLC的附加价值,包括外观、显示板、通讯埠等,他认为其中最重要者当数通讯部份的设计,未来制造现场的所有设备会大幅整合,资讯流将全面串流,PLC所产生的各种数据也会成为工厂管理端的重要资料,在此态势下,PLC的资料撷取与传输功能,都将被进一步突显,因此未来的PLC除控制功能外,整合能力将更形重要。


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