工業控制技術升級趨勢一覽

隨著科技的進展,生產機臺走向更高度的自動化,對工控技術以及產品在不斷有新的要求。工控技術升級已是大勢所趨。

 

  走向智能化,FPGA地位提升 

 

  Altera亞太區市場開發經理江允貴表示,工業自動化的技術趨勢包括非中心化的架構、功能整合的小型化設計、實時同步的鏈接性、多軸向運作的精密控制、功能性安全的提升,以及對特殊應用的彈性平臺支持等。 

 

  江允貴說:“更高度的功能整合能讓設計更單純、成本降低,也有助縮小產品尺寸,因而成為工控設備的大勢所趨。在此情況下,離散型的系統設計已不符需求,高整合度的SoC、ASIC,甚至是兼具彈性和整合性的FPGASoC,才能展現設計優勢。” 

 

  受惠于工業控制開始走向自動化,擁有彈性設計特性的FPGA也已廣泛應用到工控系統的各個環節當中。Lattice資深應用工程師陳泓志表示,在工控嵌入式系統的應用上,FPGA的可程序化邏輯特性,讓它比其他ASIC或SoC有更大的設計彈性。 

 

  Freescale市場營銷暨業務發展經理JacksonLiu指出:“FPGA是處理并行運算的理想選擇,因為FPGA是直接使用硬件來實現算法,可以提供相當低的延遲。另外,將FPGA結合到運算架構中也同時提高了嵌入式系統的靈活性。” 

 

  PLC技術持續演進

 

  這幾十年來,可程序邏輯控制器(ProgrammableLogicController;PLC)一直都是工廠自動化和工業程控組成的一部分。從簡單的照明功能到環境系統、再到化學加工等各種應用領域,皆離不開PLC控制。 

 

  PLC的技術不斷進化,已從原先只有電路邏輯控制的功能,逐步加入時序控制、模擬控制、多機通信等更多功能,甚至出現整合工業計算機(采用嵌入式操作 系統)與PLC架構的PC-BASE控制器,能透過數字或模擬輸入/輸出模塊控制機器設備、制造處理流程、及其它控制模塊的電子系統。 

 

  Maxim資深經理郭嘉豪指出:“今日的PLC可收發處理多種型態的電氣或電子訊號,并使用它們來控制或監督幾乎所有種類的機械與電氣系統,因此角色愈來愈重要。” 

 

  對于PLC控制器的基本要求是必須夠靈活并可配置,以滿足不同工廠和應用的需求。但這已不夠,郭嘉豪表示,新世代的工業控制系統對PLC提出了更為艱 辛的任務要求,不僅希望能夠更具高效能、體積更小和更高功能靈活性,以及內建保護功能,還要能防止潛在的破壞性靜電放電(ESD)、電磁干擾和射頻干擾 (RFI/EMI),以及惡劣的工業環境中常見的大幅值瞬態脈沖。 

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  PoE供電能力大增,更適合工控應用

 

  另外,對于工控領域來說采用先進電源管理技術可說是十分重要,而使用以太網絡供電(Power-over-Ethernet;PoE)是一種可以在以 太網絡中透過雙絞線來傳輸電力與數據到各種裝置上的技術,除了在建置上相當方便外,亦可透過此技術免除必須依靠AC電源的限制。由于應用優勢相當明 顯,PoE技術的相關解決方案也日益增多。 

 

  茂宣FAE項目經理胡緯翰表示,PoE在2009年進展到新的PoE+標準,已可為設備提供高達25.5W的電功率,而Linear提出的LTPoE++規格,則讓受電設備(PD)供電功率擴展至90W,因此滿足了工控設備對功率日益增加的需求。 

 

  “比起其他功率擴展解決方案,LTPoE++還大幅降低供電設備(PSE)和受電設備的工程復雜性。”胡緯翰指出,LTPoE++系統簡化了供電,并讓系統設計師在設計工作當中,能夠以更高的效益來解決技術應用問題。 

 

  工業機器人值得投入 

 

  針對工控設備的設計開發,美商國家儀器儀器(NI)營銷工程師黃翔鉎指出,為了滿足專業化、更多元化和智能化的發展方向,有一些技術挑戰的必須突破, 例如數據的擷取及分析、儀器控制及容易連接性、數據可視化及產生報表、Real-time量測及控制,以及運動控制及機器視覺等等。 

 

  “要降低這些挑戰的設計門坎,需要有更簡便的開發環境,而圖形化的系統設計平臺正好能滿足這樣的需求。”黃翔鉎表示,除了設計接口要更人性化外,工控備也需滿足標準化和開放化的大趨勢。 

 

  由于目前國內工業自動化設備及機器人的發展技術越來越高,精密機械研究發展中心蕭仁忠副組長表示,透過國內工具機及電子產業的共同發展研究,可更快讓 機器人能夠取代勞力高密度、工作環境不佳與危險的生產線,滿足市場的需求。值得投入的領域包括工業控制器、馬達、線性滑軌、減速機及夾爪模塊等工業用機器 人的關鍵零組件開發等。