迎接國際ESG淨(jìng)零碳排和永續(xù)壓力接踵而來，加上AIoT新興科技崛起，過去被歸類為「環(huán)安衛(wèi)」三安和資安的定義與落地策略也有所不同。PLC+HMI身為現(xiàn)今AIoT場域的最底層，也勢必要善盡為創(chuàng)新應(yīng)用服務(wù)奠基的角色。
在現(xiàn)行自動(dòng)化應(yīng)用場域中，可程式控制器（Programmable Logic Controller；PLC）與人機(jī)介面（Human Machine Interface；HMI）是最重要的兩個(gè)關(guān)鍵設(shè)備。隨著智慧工廠成為必然趨勢，實(shí)現(xiàn)IIoT的第一步就是讓生產(chǎn)機(jī)臺(tái)的PLC設(shè)備資訊透過人機(jī)介面可視化。
加上傳統(tǒng)所稱的「環(huán)安衛(wèi)EHS」概念，係指環(huán)境（Environmental）、安全（Safety）、衛(wèi)生（Health）三者結(jié)合的簡稱，並透過持續(xù)監(jiān)控企業(yè)在營運(yùn)上是否符合內(nèi)部所建立的環(huán)安衛(wèi)管理系統(tǒng)，藉以預(yù)防、減輕及避免發(fā)生環(huán)境保護(hù)、安全衛(wèi)生、職業(yè)危害等災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)。
但到了如今面臨全球供應(yīng)鏈重組和消費(fèi)者需求急劇變化，以及新世代勞工對(duì)於工作的價(jià)值觀改變、缺工等挑戰(zhàn)。位處工廠底層關(guān)鍵元件的可編輯程式控制器（PLC）、人機(jī)介面（HMI），也陸續(xù)獲得工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）、OT+IT數(shù)位轉(zhuǎn)型、邊緣/雲(yún)端人工智慧（AI）等先進(jìn)技術(shù)加持，創(chuàng)造該市場新一波的成長動(dòng)能。
| 圖一 : 隨著智慧工廠成為必然趨勢，實(shí)現(xiàn)IIoT的第一步就是讓生產(chǎn)機(jī)臺(tái)的PLC設(shè)備資訊透過HMI可視化。（source：凌華科技） |
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歐姆龍i-Automotion解決方案 支援工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)10m內(nèi)商機(jī)
包括日商歐姆龍公司（OMRON）也順勢推廣自家「i-Automotion」跨域自動(dòng)化解決方案，以引領(lǐng)永續(xù)未來的智慧製造革新，且在製造業(yè)現(xiàn)場支援臺(tái)灣廠商生產(chǎn)技術(shù)逐步演進(jìn)，順勢導(dǎo)入碳中和、數(shù)位化等先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)，以對(duì)應(yīng)最終的ESG永續(xù)社會(huì)發(fā)展需求。
該方案既專注於投入支援廠內(nèi)設(shè)置高度在10m以下的邊緣運(yùn)算（Edge computing）終端場域，整合從基層感測器等輸入元件（Input）、設(shè)備控制器（Logic），直到伺服馬達(dá)/變頻器等輸出元件（Output）、工業(yè)機(jī)器人（Robot）和安全元件（Safety），合併簡稱為「ILOR+S」系列的20萬種產(chǎn)品、模組和獨(dú)有先進(jìn)控制技術(shù)。
| 圖二 : 歐姆龍公司長期專注於投入支援廠內(nèi)設(shè)置高度在10m以下的邊緣運(yùn)算終端場域，整合從基層感測器等輸入元件（Input）、設(shè)備控制器（Logic）等。（攝影：陳念舜） |
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近期推出NJ/NX系列最新產(chǎn)品，NX502自動(dòng)化控制器和NX-EIP201 EtherNet/IP單元以整合OT+IT控制、資訊與安全功能，強(qiáng)調(diào)可加快從PLC控制層上傳伺服器，並提供現(xiàn)場調(diào)試、運(yùn)作、維護(hù)等資訊直到雲(yún)端管理應(yīng)用的進(jìn)度，讓整體製造流程速度足以因應(yīng)產(chǎn)業(yè)多變需求。
尤其目前製造業(yè)為了有效提高產(chǎn)量，必須準(zhǔn)確分析溫度、壓力和流速等資料，才能精準(zhǔn)找到最佳加工條件，並將分析結(jié)果即時(shí)回傳給機(jī)器。卻常因?yàn)闇?zhǔn)確分析的前提，必須先按照時(shí)間順序，快速準(zhǔn)確地收集大量高解析度資料，導(dǎo)致資料傳輸?shù)劫Y料庫時(shí)產(chǎn)生瓶頸，通訊頻寬常會(huì)不足。
如今，歐姆龍NX5控制器已提升資料傳輸能力為上一代型號(hào)的4倍，且經(jīng)由同步收集所有EtherCAT I/O資料，確保抖動(dòng)小於1μs；最多可安裝4個(gè)EtherNet/IP單元，每個(gè)單元的最大允許通訊頻寬為40,000 pps，以因應(yīng)高容量通訊，將所有不斷增加的高解析度生產(chǎn)資料高速傳輸?shù)劫Y料庫；進(jìn)而即時(shí)參考加工條件下的資料庫分析結(jié)果、更新命令值，最快可達(dá)到每250μs傳送一次到伺服馬達(dá)，內(nèi)建電子凸輪進(jìn)行平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)，促使多軸之間能進(jìn)行高精度補(bǔ)間和相位調(diào)整。
最終得以在維持設(shè)備快速週期時(shí)間的同時(shí)預(yù)防不良品發(fā)生，並於生產(chǎn)過程就掌握產(chǎn)品品質(zhì)和產(chǎn)量。NX5還配備線上監(jiān)控PLC程式作動(dòng)（APB）功能，收集和重播所有控制行為的資料，完全不影響控制生產(chǎn)，並從中快速分析、更容易找出問題的根源，將有助提高機(jī)器的可用性和整體設(shè)備效率。透過i-BRLT服務(wù)，連結(jié)製造現(xiàn)場數(shù)據(jù)與經(jīng)營課題，以因應(yīng)產(chǎn)業(yè)多變需求，打造新一代低碳智慧工廠。
另針對(duì)環(huán)（工）安衛(wèi)、資安需求，歐姆龍也舉日本D社車用部品大廠的應(yīng)用實(shí)績?yōu)槔?dāng)設(shè)備發(fā)生頻繁變化以響應(yīng)需求波動(dòng)時(shí)，在大型生產(chǎn)線中包括安全在內(nèi)的系統(tǒng)會(huì)很複雜。一旦人員誤入，恐造成全部安全商品串接急停接點(diǎn)，導(dǎo)致全線停止，造成生產(chǎn)過程中的報(bào)廢品浪費(fèi)。
如今則可將大型包裝生產(chǎn)線或車輛在焊接過程中，整合建構(gòu)控制和安全系統(tǒng)在單一控制器，再透過通訊方式分開不同區(qū)域急停接點(diǎn)。倘若突然發(fā)生人員誤入情況之下，僅該區(qū)輸送馬達(dá)會(huì)自動(dòng)安全減速，而不會(huì)影響到其它區(qū)的生產(chǎn)控制，消除報(bào)廢品發(fā)生與因?yàn)樵O(shè)計(jì)問題與不合理規(guī)定人員作業(yè)流程。
另外，CIP/EtherCAT網(wǎng)段的構(gòu)建，也會(huì)使得線路的設(shè)計(jì)和變更變得靈活。歐姆龍還會(huì)提供控制器安全通信更新機(jī)制，徹底解決傳統(tǒng)PLC無法修正硬體的弱點(diǎn)，且安全通信功能可防止數(shù)據(jù)被竊聽或第三方竄改；PLC能長時(shí)間紀(jì)錄自動(dòng)控制生產(chǎn)事件與同步影像功能，OMRON N系列產(chǎn)品還提供用戶授權(quán)與安全認(rèn)證功能，符合國際安全標(biāo)準(zhǔn)IEC62443認(rèn)證，得以最大限度降低駭客利用這些漏洞的風(fēng)險(xiǎn)
凌華屏控一體HMI 整合PLC、EtherCAT與物聯(lián)網(wǎng)
然而，若要進(jìn)行生產(chǎn)設(shè)備數(shù)位化升級(jí)，難免會(huì)遇到如老舊或不同品牌生產(chǎn)機(jī)臺(tái)，缺乏資料擷取自動(dòng)化與異常回報(bào)功能、跨通訊協(xié)定難以溝通、HMI操作不友善，多樣化運(yùn)動(dòng)控制開發(fā)費(fèi)力費(fèi)時(shí)等諸多挑戰(zhàn)。
因此，針對(duì)常見廠房如下列不同情境，整合具備聯(lián)網(wǎng)、顯示與運(yùn)動(dòng)控制功能的PanKonix系列HMI觸控平板電腦便提供了相應(yīng)優(yōu)勢，能協(xié)助客戶更有效、快速的升級(jí)設(shè)備：
情境一、打通IT到OT，客製化智慧廠房
PanKonix為此提供點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的 Modbus 通訊協(xié)議，可以在不同種類與品牌的設(shè)備和控制器之間傳輸數(shù)據(jù)，如 PLC、運(yùn)動(dòng)控制器和人機(jī)介面。支援服務(wù)導(dǎo)向的OPC UA、MQTT以及 RESTful API，能夠?qū)C(jī)臺(tái)數(shù)據(jù)與訊息從生產(chǎn)現(xiàn)場傳輸?shù)诫?yún)端，連接各種如MES、SCADA、ERP與雲(yún)應(yīng)用服務(wù)等，大幅減少IT人員標(biāo)準(zhǔn)化通訊協(xié)定所需的整合開發(fā)時(shí)間。同時(shí)能透過行動(dòng)裝置遠(yuǎn)端監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)，並在機(jī)臺(tái)設(shè)備異常的時(shí)候，發(fā)送警示給廠務(wù)維護(hù)人員，減少因停機(jī)時(shí)間造成的損失。透過OT與IT的融合，為整間工廠做智慧升級(jí)。
情境二、設(shè)備數(shù)據(jù)可視化
PanKonix支援Modus標(biāo)準(zhǔn)，可廣泛支援多種如BECKHOFF、SIEMENS、TOSHIBA、OMRON等品牌的PLC，達(dá)成即時(shí)數(shù)據(jù)交換與數(shù)據(jù)可視化，讓設(shè)備狀態(tài)一目了然，透過有效提取OEE（Overall Equipment Effectiveness）生產(chǎn)資料，提升機(jī)臺(tái)效能。
情境三、整合高階運(yùn)動(dòng)控制
PanKonix 內(nèi)建凌華科技 SuperCAT 軟體定義的 EtherCAT 運(yùn)動(dòng)控制器，讓 PLC 系統(tǒng)無須花錢購買額外高階運(yùn)動(dòng)控制器，就能發(fā)出命令給各家品牌 EtherCAT 馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器。更可透過 ECAT IO 連接多種 EtherCAT IO 設(shè)備，能提供最高 125μs 控制週期、128軸精準(zhǔn)的運(yùn)動(dòng)控制，並支援 APS 函數(shù)庫。此外 PanKonix 支援 Modus TCP/IP，可透過 GbE/USB 連接工業(yè)相機(jī)，可結(jié)合產(chǎn)線即時(shí)取像達(dá)成更多視覺整合應(yīng)用。
情境四、透過即用型IIoT工業(yè)閘道器進(jìn)行數(shù)位升級(jí)
當(dāng)工廠已經(jīng)擁有HMI，但需要設(shè)備網(wǎng)絡(luò)連接能力時(shí)，凌華科技還整合PLC的IIoT閘道器可以提供點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的 Modbus 通訊協(xié)議，確保與各種 PLC 品牌的廣泛兼容性。此外，還提供了OPC UA、MQTT與RESTFul API，讓監(jiān)測溫度、濕度、壓力、功率和水位所得連續(xù)數(shù)據(jù)，可以無縫傳輸?shù)诫?yún)服務(wù)，輕鬆實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。
此外，凌華科技還能藉此成功協(xié)助電子零件製造業(yè)設(shè)備等製造商客戶，完成廠域通訊協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化、達(dá)到數(shù)位升級(jí)，實(shí)現(xiàn)一種解決方案就能同時(shí)連接PLC系統(tǒng)架構(gòu)如沖床、壓床等生產(chǎn)設(shè)備，以及PC系統(tǒng)架構(gòu)的印刷機(jī)、AOI 檢測機(jī)、點(diǎn)膠機(jī)臺(tái)設(shè)備與IO模組數(shù)位化多種需求
設(shè)備。不但讓既有的PLC設(shè)備資料都可透過PanKonix連接且將數(shù)據(jù)可視化，諸如機(jī)臺(tái)停機(jī)、異常、運(yùn)行等OEE資訊，都能即時(shí)送到雲(yún)端服務(wù)加以監(jiān)控分析。
更成功連接擴(kuò)充設(shè)備時(shí)加入的 EtherCAT運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，讓PLC 能直接控制 EtherCAT 馬達(dá)與IO，無須額外購買運(yùn)動(dòng)控制器，就能提升製造效能。以更低的成本、更快速達(dá)成機(jī)器之間資料存取、採集、邊緣分析、異常訊息推播、雲(yún)端拋轉(zhuǎn)、機(jī)聯(lián)網(wǎng)等用途。在資料中心就能監(jiān)控現(xiàn)場環(huán)境參數(shù)，即時(shí)掌握生產(chǎn)資訊，實(shí)現(xiàn) IIOT 目標(biāo)。
速博康HMI軟硬兼施 實(shí)現(xiàn)OT+IT數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化加值
| 圖三 : 速博康科技全球數(shù)據(jù)中心能源管理應(yīng)用範(fàn)例（source：速博康） |
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速博康科技公司（NOVAKON Co., Ltd.）業(yè)務(wù)開發(fā)及產(chǎn)品行銷部副總經(jīng)理黃弘毅指出，現(xiàn)今HMI因此具備兩大功能：
1.串接OT+IT的數(shù)據(jù)資訊，負(fù)責(zé)在整個(gè)IIoT網(wǎng)路體系裡上傳到雲(yún)端或IT層進(jìn)行分析後，還可以再下傳指令到OT層PLC來進(jìn)行操作；
2.圖形化介面及可視化、觸控軟體，有別於傳統(tǒng)閘道器缺少直覺的畫面，也看不到資訊，而能直覺按照客戶的要求來執(zhí)行指令。
速博康所設(shè)計(jì)生產(chǎn)的HMI與IIOT Gateway硬體則分別搭載公司自主開發(fā)的自動(dòng)化圖控軟體iFACE-Designer與工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)軟體iM-Connect，能夠利用PLC drivers, MODBus, CANBus, OPC-UA等底層工業(yè)通訊協(xié)定，從各式各樣設(shè)備中的PLC控制器或I/O模組針對(duì)所需的參數(shù)與數(shù)據(jù)大量擷取，並進(jìn)行基礎(chǔ)邊緣運(yùn)算（Edge Computing）。
進(jìn)而透過MQTT、Restful API、OPC-UA等各種IT通訊協(xié)定回傳至資料庫及雲(yún)端伺服器，將有價(jià)值的數(shù)據(jù)資料提供給上層SCADA軟體進(jìn)行資料可視化（Data Visualization）以及AI軟體進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，進(jìn)而對(duì)設(shè)備效能進(jìn)行最佳化調(diào)整，從而達(dá)到節(jié)能減碳。速博康公司產(chǎn)品目前也大量應(yīng)用在能源產(chǎn)業(yè)、生產(chǎn)製造業(yè)與運(yùn)輸物流業(yè)，涵蓋範(fàn)疇一與範(fàn)疇三的各項(xiàng)企業(yè)活動(dòng)，協(xié)助客戶進(jìn)行能源電力監(jiān)控與設(shè)備生產(chǎn)數(shù)據(jù)採集與數(shù)位升級(jí)。
隨著目前AI伺服器資料中心需求增加，各地也不斷進(jìn)行資料中心的佈建。其中關(guān)於HMI重要應(yīng)用場景，就是將HMI裝在伺服器上進(jìn)行電量的監(jiān)控。客戶可以蒐集用電的行為、收集數(shù)據(jù)，並傳到雲(yún)端去進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，如此就可以知道廠區(qū)用電的行為。再透過雲(yún)端將指令傳送回伺服器端，來進(jìn)行最佳化的能源與電量管控。
速博康的HMI軟、硬體方案自2017年即已導(dǎo)入國際能源管理大廠針對(duì)Google、Facebook、Microsoft、Apple、AWS等全球各大雲(yún)端服務(wù)運(yùn)營商的數(shù)據(jù)中心提供電力監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，至今全球裝置數(shù)量大約為10萬臺(tái)；加上因?yàn)樯墒紸I運(yùn)算需求大量增加，預(yù)估安裝數(shù)量在未來數(shù)年內(nèi)仍會(huì)持續(xù)增長。
速博康科技最新推出NPP系列工業(yè)觸控電腦產(chǎn)品，也是全球首款通過西門子開放式、即用型的工業(yè)邊緣平臺(tái)（Industrial Edge）認(rèn)證的工業(yè)觸控電腦，其中包含各式應(yīng)用程式、OT 及 IT 連接功能、邊緣設(shè)備以及中央管理系統(tǒng)，讓製造業(yè) IT 變得簡單、可擴(kuò)展且易於管理。透過內(nèi)建OT和IT connectors 輕鬆整合生產(chǎn)設(shè)備與IT的資料來源。
透過將西門子工業(yè)邊緣軟體（Industrial Edge Runtime）整合到 NPP系列工業(yè)觸控電腦中，能完美支援SIMATIC WinCC RT，為產(chǎn)業(yè)提供優(yōu)越的可視化及工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)整合解決方案，使設(shè)備製造商或工廠產(chǎn)線主管能夠遠(yuǎn)端連接、集中管理和操作已部署在生產(chǎn)線的設(shè)備，將為工業(yè)自動(dòng)化帶來更大的靈活性和效能提升。
為設(shè)備和應(yīng)用程式提供集中管理，並具有最大擴(kuò)展性，可按實(shí)際需求彈性部署APP 及邊緣設(shè)備，無須影響既有的自動(dòng)化系統(tǒng)。分析應(yīng)用程式可提供生產(chǎn)效能的透明度，識(shí)別瓶頸或管理監(jiān)控資源損，藉以提高整體設(shè)備效能(OEE)。對(duì)機(jī)器的持續(xù)分析可以在故障變得明顯之前檢測到預(yù)兆，從而實(shí)現(xiàn)預(yù)防性維護(hù)和計(jì)劃維護(hù)時(shí)段的最佳化。
泓格提供ESG真實(shí)數(shù)據(jù) 即時(shí)備援系統(tǒng)正常維運(yùn)
| 圖四 : 泓格科技總經(jīng)理鄭樹發(fā)（攝影：陳念舜） |
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泓格科技總經(jīng)理鄭樹發(fā)表示，該公司近幾年來專注在智慧工廠I/O應(yīng)用領(lǐng)域，提供節(jié)能所需監(jiān)控元件、變頻器、逆變器等元件；或是用來監(jiān)控儲(chǔ)能櫃溫度、電壓/電流、滲液等項(xiàng)目，協(xié)助不同場域客戶落實(shí)ESG碳盤查、節(jié)能有成。包含臺(tái)灣超級(jí)電腦「臺(tái)灣杉二號(hào)」的資料中心，也是透過泓格提供真實(shí)數(shù)據(jù)，來計(jì)算其中PUE（Power Usage Effectiveness）電力使用效率。
因此克服有許多電子、石化排碳大戶可能連自己在「範(fàn)疇一」的電用在何處都不清楚的痛點(diǎn)，接下來還可能面臨供應(yīng)鏈在「範(fàn)疇三」會(huì)受到買主要求更積極減碳的壓力，包括IIoT和EMS管理系統(tǒng)最前端的智能電表也顯得越來越重要！甚至可與鼎新、精誠等顧問公司合作，協(xié)助建置能源管理系統(tǒng)（EMS）串連到戰(zhàn)情室的SCADA顯示，或?qū)㈦姳碣Y料儲(chǔ)存在Edge端集中上傳，確保用電品質(zhì)和用電量不會(huì)超過契約容量。
此外，基於工安重要性，泓格還能利用Edge數(shù)據(jù)提供紅外線裝置偵測配電盤溫度，瞭解設(shè)備即時(shí)狀態(tài)；執(zhí)行門禁人臉辨識(shí)、監(jiān)測員工的異常行為，納入資安管控領(lǐng)域。經(jīng)過長時(shí)間累積數(shù)據(jù)上傳分析，具備設(shè)備預(yù)診或機(jī)器學(xué)習(xí)功能。
鄭樹發(fā)回顧泓格從生產(chǎn)Remote IO、PC-based IO元件起家，直到投入PAC產(chǎn)業(yè)發(fā)展迄今，已成為臺(tái)灣唯一能協(xié)助提供石化業(yè)大廠DCS硬體所需的備援系統(tǒng)（Redundant），包含IO、通訊和控制器，藉此取代傳統(tǒng)由2臺(tái)IPC+通訊卡組成架構(gòu)，已通過10年驗(yàn)證；更適用於水廠等小型化系統(tǒng)所需，不必受制於國際品牌大廠IPC，現(xiàn)也將Redundant IO逐步導(dǎo)入臺(tái)灣的軌道信號(hào)監(jiān)控系統(tǒng)。
**刊頭圖（source：us.misumi-ec.com）
