PLC和HMI实现智能化工厂

「智能工厂」的发展，为制造业者提出了新的方向，清楚掌握产销流程、提高生产过程的可控性、减少生产线人工干预、及时正确地搜集生产线数据、更加合理的生产计划编排与生产进度等，都是业者提升竞争力与生产力所必须掌握的关键项目。

虽然要让工厂变得有智能，主要是靠导入资通讯技术(ICT)来完成，但工业用的网络，必须考虑严酷的高低温环境作业，并具备防水、防尘、防磁、防爆及抗腐蚀的能力，因此不管是可靠度、耐用性，要求都要比一般资通讯网络要来得高，主要的应用在于工业现场及监控与通讯，提供的功能包括工厂自动化、机台联机、环境及远程监控、资料传输等自动化控制所需要的解决方案。

其中工厂自动化其内容可以从生产排程自动化、生产线自动化、测试自动化、仓储自动化、电力管理自动化到无人工厂。为使工厂生产机械自动化，可利用近接开关(Proximity sensor)、编码器(Encoder)等侦测器加上PLC及HMI运用在此方面。

这套生产的控制设备使用Koyo的5大类产品组成，将PLC、HMI、光电传感器、编码器、凸轮控制器等运用在包装分类输送带控制系统上(Koyo台湾洸洋电子)

在自动化控制领域，PLC是一种重要的控制设备。PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强及编程简单等特点。

而人机接口(HMI)则是一种让用户与机器或自动化系统通信的设备或软件，HMI除了能将复杂的资料转化为有用的信息之外，还能传递使用著命令。通过提供信息、警示、命令和其它工具，HMI将使用者与受控制的流程连接起来。因此，HMI适应的程度越高，则反应就越恰当，HMI是否直观且操作便利，在一定程度上决定了系统成本效益的高低。

以包装运送系统来说，使用近接开关侦测流水在线物品后，将信息传给PLC，利用凸轮控制器及绝对型编码器进行封箱黏著。之后使用Sensor加上PLC进行贴标打印，再由编码器结合Sensor及PLC进行分类运送，HMI Cmore对流水线进行不间断的监控，并且随时进行智能型PID的调整将人力减到最小。

在工厂自动化的领域里可利用PLC稳定及安全的特性为基础的前提上，强大的网络系统，把信息快速准确传回控制中心，达成无人化的智能控制，节能减碳的高效率，平均节省的水电人事达15%~30%以上。以上案例，PLC与HMI十分重要，但近接开关与编码器更是整个系统内不可或缺的。

近接开关(Proximity Sensor)就是将以前的微动开关(Micro Switch)，极限开关(Limit Switch)等等机械式开关做成无接触式，对于检出物可以无接触(接近)的检测开关，比起机械式开关，更具有高速、寿命长、高信赖性的优点，可以根据不同的原理做出各式的近接开关，其中以高频震荡型、磁气型、静电容型使用最为广泛。

分析近接开关特点包括，1.不用接触，无受力点，不会产生变型。2.无磨损，使用寿命长。3.无接触点，不会受外力冲击而做出错误动作。4.内部由半导体元件组成，无可动部分，故使用寿命长。5.几乎不受周围环境影响，在潮湿的场所或作业量多的场所也可以正常发挥功能。

再者编码器(Encoder)将距离信号／长度转换为电子数码信号。在量测的领域上，所谓编码器即是指数码化的量尺，在信号检出与处理上，数码要比类比式优良。所谓类比式可能在某些刻度是1公分或2公分，用比较的方式来测量。而数码式量测，则无论是长度或角度，都以数码阶梯型式，即是0101来表示，将量测出来的量编码成010101的信号，看经过几个01便可以知道多少距离或角度。

编码器检测以数码输出，适用于机械装置的控制(PLC、PAC等)，依动作种类又可以分为光学式、磁气式、刷子式、电磁感应式、静电容式等。其中光学式最常用，光学式旋转编码器的优点为：1.光学的材质主要为玻璃，不受磁力线干扰，并且历久不变型，耐久性好。2.精确度高，耐久性好。 3.良好的保护构造，具有防尘防油的特性，可不被灰尘细屑侵入，增加使用寿命。4.维护容易，内部光盘并无直接接触，即使移动亦不会损坏，故耐用度高。

近年来，由于工厂自动化需求提升，透过自动化管理，利用PLC、HMI、近接开关、编码器、凸轮控制器等广泛应用在传统产业及半导体业界，不只可达到人力费用节省，费用降低，增加产能，更能有效提高生产效率，对于现在事事讲求costdown的时代具有吸引力。