藉由PLC及HMI的導入　讓工廠自動化更加Smart

「智慧工廠」的發展，為製造業者提出了新的方向，清楚掌握產銷流程、提高生產過程的可控性、減少生產線人工干預、及時正確地蒐集生產線數據、更加合理的生產計畫編排與生產進度等，都是業者提升競爭力與生產力所必須掌握的關鍵項目。

雖然要讓工廠變得有智慧，主要是靠導入資通訊技術(ICT)來完成，但工業用的網路，必須考慮嚴酷的高低溫環境作業，並具備防水、防塵、防磁、防爆及抗腐蝕的能力，因此不管是可靠度、耐用性，要求都要比一般資通訊網路要來得高，主要的應用在於工業現場及監控與通訊，提供的功能包括工廠自動化、機台連線、環境及遠端監控、資料傳輸等自動化控制所需要的解決方案。

其中工廠自動化其內容可以從生產排程自動化、生產線自動化、測試自動化、倉儲自動化、電力管理自動化到無人工廠。為使工廠生產機械自動化，可利用近接開關(Proximity sensor)、編碼器(Encoder)等偵測器加上PLC及HMI運用在此方面。

在自動化控制領域，PLC是一種重要的控制設備。PLC具有通用性強、使用方便、適應面廣、可靠性高、抗干擾能力強及編程簡單等特點。

而人機介面(HMI)則是一種讓用戶與機器或自動化系統通信的設備或軟體，HMI除了能將複雜的資料轉化為有用的資訊之外，還能傳遞使用著命令。通過提供資訊、警示、命令和其他工具，HMI將使用者與受控制的流程連接起來。因此，HMI適應的程度越高，則反應就越恰當，HMI是否直觀且操作便利，在一定程度上決定了系統成本效益的高低。

以包裝運送系統來說，使用近接開關偵測流水線上物品後，將資訊傳給PLC，利用凸輪控制器及絕對型編碼器進行封箱黏著。之後使用Sensor加上PLC進行貼標打印，再由編碼器結合Sensor及PLC進行分類運送，HMI Cmore對流水線進行不間斷的監控，並且隨時進行智慧型PID的調整將人力減到最小。

在工廠自動化的領域裡可利用PLC穩定及安全的特性為基礎的前提上，強大的網路系統，把資訊快速準確傳回控制中心，達成無人化的智能控制，節能減碳的高效率，平均節省的水電人事達15%~30%以上。以上案例，PLC與HMI十分重要，但近接開關與編碼器更是整個系統內不可或缺的。

近接開關(Proximity Sensor)就是將以前的微動開關(Micro Switch)，極限開關(Limit Switch)等等機械式開關做成無接觸式，對於檢出物可以無接觸(接近)的檢測開關，比起機械式開關，更具有高速、壽命長、高信賴性的優點，可以根據不同的原理做出各式的近接開關，其中以高頻震盪型、磁氣型、靜電容型使用最為廣泛。

分析近接開關特點包括，1.不用接觸，無受力點，不會產生變型。2.無磨損，使用壽命長。3.無接觸點，不會受外力衝擊而做出錯誤動作。4.內部由半導體元件組成，無可動部分，故使用壽命長。5.幾乎不受周圍環境影響，在潮溼的場所或作業量多的場所也可以正常發揮功能。

再者編碼器(Encoder)將距離信號？長度轉換為電子數位信號。在量測的領域上，所謂編碼器即是指數位化的量尺，在信號檢出與處理上，數位要比類比式優良。所謂類比式可能在某些刻度是1公分或2公分，用比較的方式來測量。而數位式量測，則無論是長度或角度，都以數位階梯型式，即是0101來表示，將量測出來的量編碼成010101的信號，看經過幾個01便可以知道多少距離或角度。

編碼器檢測以數位輸出，適用於機械裝置的控制(PLC、PAC等)，依動作種類又可以分為光學式、磁氣式、刷子式、電磁感應式、靜電容式等。其中光學式最常用，光學式旋轉編碼器的優點為：1.光學的材質主要為玻璃，不受磁力線干擾，並且歷久不變型，耐久性好。2.精確度高，耐久性好。 3.良好的保護構造，具有防塵防油的特性，可不被灰塵細屑侵入，增加使用壽命。4.維護容易，內部光盤並無直接接觸，即使移動亦不會損壞，故耐用度高。

近年來，由於工廠自動化需求提升，透過自動化管理，利用PLC、HMI、近接開關、編碼器、凸輪控制器等廣泛應用在傳統產業及半導體業界，不只可達到人力費用節省，費用降低，增加產能，更能有效提高生產效率，對於現在事事講求costdown的時代具有吸引力。(本文由Koyo台灣洸洋電子提供，周昱伶整理)