北京时间06月28日消息，中国触摸屏网讯， 随著人力成本持续高涨，即便大型工厂、生产单位已逐步将生产基地转往人力成本较低区域设置，但长期观察人力成本逐步提升是不可档的发展趋势，必须透过生产自动化手段减少人力投入，搭配关键技术让自动化设计更为可行...

    本文来自：http://www.51touch.com/hmi/news/front/201306/28-23220.html

    工厂可以赖以提高制造获利的关键，在于有效控制成本、稳定生产，而在设置工厂除了硬件与土地资源问题外，其实生产人力投入也是一大成本，而由人产生的成本除了工资持续上扬、劳资纠纷外，生产在线的质量管控在过多人工参与也难以达到一定水平的制造水平。

    在厂房集成应用中，PLC技术方案可提供生产监控所需的应用功能。

     FPGA具备可程序化特性，可依据使用需求变更应用功能，集成于工控设备可兼具低延迟与高弹性设计需求。

    集成FPGA的工控设备相当常见，主要用以需面对低延迟实时应用的系统需求为主。

    近年来，因自动化控制系统对标准性、开放性、可互操作性、可移植性的要求提升，因此集成了IPC与PLC两者优点的PAC（Programmable Automation Controller）系统，已被视为下一代的PLC。

    自动化生产减少人力投入 效率效益吸引产业导入

    随著科技持续进展，制造业转往寻求自动化工具、自动生产流程集成，进而降低厂房的生产人力需求，在维持既有、甚至更高的工厂产能，同时又可提升现有产线的产品质量，目前仅有导入自动化生产工具、自动化流程，透过生产机台的自动化改造，与引进机器人取人工制造与处理，才有机会令生产工厂达到降低成本、稳定生产，同时达到提升制品质量的多重效益。

    但工控技术在导入自动化升级需求，虽然也会带来极大的市场商机，但实际上工控技术是大量机、电、信息等专业领域技术的高度集成，也需不同产业的专业生产经验与跨领域技术机电进行集成，要达到具效益的自动化技术导入，仍是个相当大的挑战，因为现有自动化机台与对应技术还算是小事，但不同产业、工厂配置、生产流程也不见得能以制式套装设备进行自动化生产改善，导入工控应用也需要大量的客制化集成，让自动化工控设备可以融入现有生产流程，突破关键工作流程、工作站的生产瓶颈，甚至改善整体生产流程的效能与制品质量。

FPGA/ASIC/SoC技术 成工控应用热门项目

    在工控领域技术方案中，其实已有相当多的成熟技术涉入此领域，象是为了让设备进入智能化应用领域，控制应用解决方案的效能要求即相对较高！为了导入智能化应用，也让FPGA(Field-programmable gate array)应用重要性持续提升。FPGA为可以重复改变组态的电路结构，设计者透过可程序化的逻辑闸元件建构自动化应用基础，由于可重复变更程序化内容，对于产品开发过程需持续、不断变更设计的应用的场合尤其适用！亦可有效加速产品开发耗时。

    由于FPGA元件的可程序化逻辑闸特性，可依照设计者需求进行变更，此外，新一代的FPGA也因应市场需求与近似产品的规格挑战，在FPGA内也加入不少基本功能项，简化FPGA应用开发难度，即便FPGA元件多数会较DSP(Digital signal processing)较为昂贵一些，而且元件特性在功耗表现亦较DSP高，此外与竞争ASIC(Application-specific integrated circuit)产品相较FPGA的运行速度亦显得相对弱势，同时也无法因应相对高复杂度的设计方案，因此即便FPGA在某种程度上可与ASIC、DSP采用效果接近，但实际在开发工控产品时，多半也会针对设计方案需求，在整体设计中分别采取DSP、ASIC与FPGA进行功能集成，达到较佳成本与较大的功能变更弹性。

嵌入式系统集成设计 让自动化工具机应用更弹性

    尤其是工控自动化设计领域，逐渐采向分散式的设计方案，而不是如同以往中心化的运算架构，尤其在嵌入式运算技术、嵌入式系统逐渐成熟且相对应可用方案渐增，在性能表现与个生产分站的实时同步集成连结特性亦可轻松集成设计，在各终端工作站利用嵌入式设计降低成本、微缩工控设备体积、强化工控设备的环境耐受能力，已渐能受到相关业者青睐，亦积极导入产品设计中。

    而在此趋势下，以往使用大量离散元件建构工控设备主控电路载板的设计形式，不只容易令电路维护不易、成本增加，也会相对影响其恶劣环境的使用耐受度，甚至也会限制了工控系统终端载板的体积缩小化设计方向。目前工控主控载板的设计方式，大多以导入SoC(System on a chip)化集成元件，或是ASIC、ASIC SoC产品来进行集成，一方面可让载板面积大幅缩小、简化电路设计，也可让工控成品的环境耐受度相对提升。

可程序化FPGA可提供更高应用弹性

    此外，工业控制应用在朝自动化方向设计，在设计功能可因应需求调整的FPGA关键元件，现在也逐步在工控设备应用中占有一席之地，因为在工控自动化的嵌入式系统应用中，FPGA的可程序化元件特性，可让工控机台拥有更富弹性的功能集成空间，因为产线可能因应的生产标的随时变更，面对产品项目的制作需求，自动化的流程可能会因工作站的重组或是最佳化调校需求而需要针对单一自动化设备进行功能调校，此时有导入FPGA设计方案的自动化设备即可因应此需求进行功能微调。

    另外，FPGA本身是利用平行运算的架构来提升运行效能，为利用硬件来实践功能设计，虽然运算效能无法与ASIC直接抗衡，但集成的系统反应效能已经可以提供极低的系统延迟，将FPGA集成进工控自动设备的嵌入式系统运算架构，不只可让设备具有高度的功能变更灵活度，也可提高自动设备的效能表现。

PLC应用要求越来越高

    除FPGA外，PLC(Programmable Logic Controller)也是工控自动化设备被讨论极为频繁的选择方案之一。PLC一直是工厂自动化、工业控制系统架构中重要的组成单元，例如工厂的自动化照明环境、化学加工流程自动应用领域等，都可以发现PLC控制产品的设计方案。因应工控应用的市场需求，PLC在技术与应用方案也持续进化、改善，PLC从最初仅有电子电路逻辑控制的基本功能，逐步追加时序控制、多单元通信、类比控制...等进阶应用功能，甚至搭配嵌入式系统集成工业计算机应用产品。

    例如，利用PC- Base为基础搭配嵌入式操作系统集成的PLC架构控制器，即可透过数码／类比的输入／出模块来进行机器设备的控制应用需求集成，PLC产品可因应如制造产线的处理流程处理、或搭配其它控制模块集成电子系统应用需求。现今的PLC应用技术，以可处理多样化的电气信号，或搭配终端更种工业感测终端，判读制程中的压力、湿度、温度等数据，再转换成电子讯号转由PLC快速处理并产生对应的监看数值或是对应控制处理机制，可以相当称职地开发面对电气信息与控制操作应用机制的应用环境需求。

    工控业对于PLC的控制器要求相当高，必须是可达到可灵活配置的基本条件，此外，对于PLC的体积要求更高，甚至因为必须配置在产线中，对于产品的环境温度、湿度要求，也会以相对严苛的要求检视产品！新一代的工控系统应用PLC产品，必须能面对更艰困的运行环境，同时需兼备高效能、小体积、高度配置灵活优点，对于PLC本身的电子电路系统，还须可以因应电路突波或电流脉冲保护，例如对ESD/RFI/EMI环境问题的高度抵抗能力。

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