自從蒸汽機發明，推動第一次工業革命後，全球製造界快速起飛，之後又連續出現幾次的工業技術變革，包括電力進入生產設備，取代過去的機械力、福特汽車創立的流水線生產模式，讓工廠量產成為常態，

圖1 : 工業4.0是製造業近年來最重要的趨勢，在智慧化需求下，PLC也必須與時俱進，啟動新一波轉型。（source:SIEMENS）

而1969年的PLC被發明出來，則被視為現代化工業控制技術的里程碑，1970年後，微處理技術被導入PLC中，PLC從此具備了運算與數位訊號的輸出入，並可以階梯圖做為程式編寫，經過各自動化大廠的不斷改良，PLC架構一路應用至今，成為現在製造現場中最穩定的設備，不過面對近年來的工業4.0浪潮，PLC也必須與時俱進、再次進化。

從近幾年的演化過程來看，半導體技術的精進與導入，是PLC效能提升的關鍵，半導體技術帶動了CPU的快速發展，摩爾定律的屢屢實現，讓運算速度以幾何速度成長，而運算速度的加快且價格不斷下跌，讓PLC廠商有了比以往更佳的運算核心選擇。

半導體技術強化PLC效能

由於PLC的程式邏輯是透過CPU掃描執行用戶程式，如果一個邏輯線圈被接通或斷開，該線圈的所有接點並不會立即動作，必須等掃描到該接點時才會動作，因此在大型PLC上，高速的CPU有其價值。

圖2 : 運動控制是PLC的重要應用。（攝影／王明德）

此外，在PLC的CPU掃描後，CPU會擷取所有輸入點的訊號先暫存在記憶體中，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，而非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，半導體技術也讓PLC增加更多的可能性，以往PLC多只負責單純的控制，在高速CPU的加持下，類比訊號處理、閉環控制、網路通訊或高速I/O等，單顆CPU即可解決，不必再像以往，必須內建特殊功能模組來完成。單一強大效能的CPU，降低了PLC的架構複雜度，大幅提升了穩定性與運作速度，同時也縮小了PLC的外觀體積，當然連帶也降低了成本。

經過現在半導體技術加持過的PLC，不再只侷限於傳統的開環順序控制領域，而能比較廣泛應用於閉環的製程控制中，隨著擴充性與通訊能力的提高，PLC已經成為各種複雜的分散式控制系統的重要組成部分。

不過在此需要一提的是，儘管PLC的效能提升了一個層次，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。

而大型PLC多必須與整體自動化系統搭配，只屬於整體系統的一部分，一部份零配件效能的大幅提升，未必是整體系統的同等提升，必須有其他周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。

PC Based與PLC各擅勝場

不過，半導體技術的受益者並不只有PLC，過去以消費性市場與商用領域為主的PC Based，在相容性與運算效能優勢下，也開始將應用目標指向工業控制，經過將近10年的競爭，PLC以穩定優勢持續成為工業市場的控制器主流，但PC Based也非戰敗的一方，在製造現場仍以一定比例存在。

近年來工業4.0概念興起，此概念要求IT與OT系統全面整合，PC Based控制器本就是IT架構，相容性更勝PLC一籌，因此近年來聲勢再起，就目前市場狀態來看，以PLC為主的歐洲的西門子、施耐德，美國的洛克威爾、艾默生、日本三菱等大型自動化廠商，都搭配本身的智慧化策略，讓旗下PLC持續進化，工業電腦廠商更是善用PC Based的相容性與高運算優勢，快速與周邊技術整合，針對不同應用推出對應的產品，進一步強化產品線。

圖3 : 隨著智慧製造的落地，PLC與其他技術的整合需求快速浮現。（攝影／王明德）

從近年來的市場狀態來看，工業電腦廠商對工業4.0、智慧製造與企業聯網等同類型議題的操作，不亞於全球自動化大廠，尤其是與企業上層IT系統整合更是不遺餘力，不過這一切並非起始於這波智慧製造趨勢，在PC Based進入工業領域之初，整合就已經開始。

工業電腦在2000年啟動時，發展了一段時間的IT系統也開始步入成長期，在製造業，為了有效整合與管理製造現場資訊，ERP、MES等軟體系統陸續出現在企業管理者的電腦中，再加上工廠新的自動化設備出現，如視覺檢測、高速擷取資料、資料統計分析、快速定位等，這些軟硬體均為PC Based，在此情況下，工業電腦廠商開始思考PC Based控制器與各類IT軟體平台的整合性。

PC Based問世後，引起機電市場的一陣矚目，PC Based控制器廠商號稱此類產品功能強、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PC Based控制器的不穩定，終究將使它在工業環境的發展受到限制。

PC技術的不穩定眾所皆知，以辦公室的使用經驗，光是無預警當機，就常讓未及時存檔的使用者跳腳，更何況在製造流程中，設備若忽然停擺，不但有可能造成原物料半成品報廢、延宕交期，部份高危險產業如核電廠，更可能造成重大公安意外。

雖然工業電腦廠商一再宣稱，已針對PC Based控制器的不穩定問題進行改善，不過這未必能說服既定印象已深的製造業者，至少就後來發展來看，PC Based控制器在製造業，並未獲致工業電腦廠商當初號稱的成果。

PC Based控制器發展至今，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。

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，兩者在一套大型系統中的應用比例約為7（PLC）：3（PC Based）。

到了2003年，PC Based控制器化身為PAC再次挑戰PLC，雖然部份PLC廠商認為這是換湯不換藥，不過這次的PAC來勢洶洶，不但有ARC背書，多數老牌PLC大廠開始正視此一技術，後來自動化大廠GE甚至還宣佈將全轉向生產PAC。

PAC的外觀與PLC相同，不過可以外接螢幕與鍵盤來使用，這次的PAC強化了穩定性，以往容易造成當機的風扇、硬碟，都被以無風扇設計與Flash取代，在市場對高度整合的需求，以及資訊技術成熟的影響下，促成PAC控制器興起。

不過即便PAC在功能與硬體規格上，遠勝於PLC，但市場接受度仍舊不及PLC，主要原因在於工業生產高度重視穩定性，而使用者普遍認為PLC穩定度大於PAC，這不是控制器品質的問題，而是因為PLC已有50年的歷史，早就建立起口碑，使用習慣加上品質穩定兩項優勢，讓PLC面臨兩次挑戰而不失市場，這次的工業4.0浪潮，PLC的架構雖難以變動，自動化大廠也紛紛投入資源強化自身產線的智慧化設計，透過雲端與通訊的優化，PLC也將會有另一波變革。