PLC和HMI實(shí)現(xiàn)智能化工廠

「智能工廠」的發(fā)展，為制造業(yè)者提出了新的方向，清楚掌握產(chǎn)銷流程、提高生產(chǎn)過程的可控性、減少生產(chǎn)線人工干預(yù)、及時(shí)正確地搜集生產(chǎn)線數(shù)據(jù)、更加合理的生產(chǎn)計(jì)劃編排與生產(chǎn)進(jìn)度等，都是業(yè)者提升競爭力與生產(chǎn)力所必須掌握的關(guān)鍵項(xiàng)目。

雖然要讓工廠變得有智能，主要是靠導(dǎo)入資通訊技術(shù)(ICT)來完成，但工業(yè)用的網(wǎng)絡(luò)，必須考慮嚴(yán)酷的高低溫環(huán)境作業(yè)，并具備防水、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(wǎng)絡(luò)要來得高，主要的應(yīng)用在于工業(yè)現(xiàn)場及監(jiān)控與通訊，提供的功能包括工廠自動化、機(jī)臺聯(lián)機(jī)、環(huán)境及遠(yuǎn)程監(jiān)控、資料傳輸?shù)茸詣踊刂扑枰慕鉀Q方案。

其中工廠自動化其內(nèi)容可以從生產(chǎn)排程自動化、生產(chǎn)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(chǎn)機(jī)械自動化，可利用近接開關(guān)(Proximity sensor)、編碼器(Encoder)等偵測器加上PLC及HMI運(yùn)用在此方面。

這套生產(chǎn)的控制設(shè)備使用Koyo的5大類產(chǎn)品組成，將PLC、HMI、光電傳感器、編碼器、凸輪控制器等運(yùn)用在包裝分類輸送帶控制系統(tǒng)上(Koyo臺灣洸洋電子)

在自動化控制領(lǐng)域，PLC是一種重要的控制設(shè)備。PLC具有通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)及編程簡單等特點(diǎn)。

而人機(jī)接口(HMI)則是一種讓用戶與機(jī)器或自動化系統(tǒng)通信的設(shè)備或軟件，HMI除了能將復(fù)雜的資料轉(zhuǎn)化為有用的信息之外，還能傳遞使用著命令。通過提供信息、警示、命令和其它工具，HMI將使用者與受控制的流程連接起來。因此，HMI適應(yīng)的程度越高，則反應(yīng)就越恰當(dāng)，HMI是否直觀且操作便利，在一定程度上決定了系統(tǒng)成本效益的高低。

以包裝運(yùn)送系統(tǒng)來說，使用近接開關(guān)偵測流水在線物品后，將信息傳給PLC，利用凸輪控制器及絕對型編碼器進(jìn)行封箱黏著。之后使用Sensor加上PLC進(jìn)行貼標(biāo)打印，再由編碼器結(jié)合Sensor及PLC進(jìn)行分類運(yùn)送，HMI Cmore對流水線進(jìn)行不間斷的監(jiān)控，并且隨時(shí)進(jìn)行智能型PID的調(diào)整將人力減到最小。

在工廠自動化的領(lǐng)域里可利用PLC穩(wěn)定及安全的特性為基礎(chǔ)的前提上，強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，把信息快速準(zhǔn)確傳回控制中心，達(dá)成無人化的智能控制，節(jié)能減碳的高效率，平均節(jié)省的水電人事達(dá)15%~30%以上。以上案例，PLC與HMI十分重要，但近接開關(guān)與編碼器更是整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)不可或缺的。

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

分析近接開關(guān)特點(diǎn)包括，1.不用接觸，無受力點(diǎn)，不會產(chǎn)生變型。2.無磨損，使用壽命長。3.無接觸點(diǎn)，不會受外力沖擊而做出錯(cuò)誤動作。4.內(nèi)部由半導(dǎo)體元件組成，無可動部分，故使用壽命長。5.幾乎不受周圍環(huán)境影響，在潮濕的場所或作業(yè)量多的場所也可以正常發(fā)揮功能。

再者編碼器(Encoder)將距離信號／長度轉(zhuǎn)換為電子數(shù)碼信號。在量測的領(lǐng)域上，所謂編碼器即是指數(shù)碼化的量尺，在信號檢出與處理上，數(shù)碼要比類比式優(yōu)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(shù)碼式量測，則無論是長度或角度，都以數(shù)碼階梯型式，即是0101來表示，將量測出來的量編碼成010101的信號，看經(jīng)過幾個(gè)01便可以知道多少距離或角度。

編碼器檢測以數(shù)碼輸出，適用于機(jī)械裝置的控制(PLC、PAC等)，依動作種類又可以分為光學(xué)式、磁氣式、刷子式、電磁感應(yīng)式、靜電容式等。其中光學(xué)式最常用，光學(xué)式旋轉(zhuǎn)編碼器的優(yōu)點(diǎn)為：1.光學(xué)的材質(zhì)主要為玻璃，不受磁力線干擾，并且歷久不變型，耐久性好。2.精確度高，耐久性好。 3.良好的保護(hù)構(gòu)造，具有防塵防油的特性，可不被灰塵細(xì)屑侵入，增加使用壽命。4.維護(hù)容易，內(nèi)部光盤并無直接接觸，即使移動亦不會損壞，故耐用度高。

近年來，由于工廠自動化需求提升，透過自動化管理，利用PLC、HMI、近接開關(guān)、編碼器、凸輪控制器等廣泛應(yīng)用在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)及半導(dǎo)體業(yè)界，不只可達(dá)到人力費(fèi)用節(jié)省，費(fèi)用降低，增加產(chǎn)能，更能有效提高生產(chǎn)效率，對于現(xiàn)在事事講求costdown的時(shí)代具有吸引力。