隨著工資上漲、勞資糾紛不斷，制造業(yè)主無(wú)不轉(zhuǎn)向追求更自動(dòng)化的生產(chǎn)流程，以降低人力需求并保有生產(chǎn)效能。事實(shí)上，隨著科技的進(jìn)展，生產(chǎn)機(jī)臺(tái)走向更高度的自動(dòng)化，甚至引進(jìn)工業(yè)機(jī)器人，已是大勢(shì)所趨。很顯然地，工控技術(shù)的升級(jí)需求帶來(lái)很大的市場(chǎng)商機(jī)。

走向智能化，F(xiàn)PGA地位提升

Altera亞太區(qū)市場(chǎng)開發(fā)經(jīng)理江允貴表示，工業(yè)自動(dòng)化的技術(shù)趨勢(shì)包括非中心化的架構(gòu)、功能整合的小型化設(shè)計(jì)、實(shí)時(shí)同步的鏈接性、多軸向運(yùn)作的精密控制、功能性安全的提升，以及對(duì)特殊應(yīng)用的彈性平臺(tái)支持等。

江允貴說：“更高度的功能整合能讓設(shè)計(jì)更單純、成本降低，也有助縮小產(chǎn)品尺寸，因而成為工控設(shè)備的大勢(shì)所趨。在此情況下，離散型的系統(tǒng)設(shè)計(jì)已不符需求，高整合度的SoC、ASIC，甚至是兼具彈性和整合性的FPGASoC，才能展現(xiàn)設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)。”

受惠于工業(yè)控制開始走向自動(dòng)化，擁有彈性設(shè)計(jì)特性的FPGA也已廣泛應(yīng)用到工控系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)當(dāng)中。Lattice資深應(yīng)用工程師陳泓志表示，在工控嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用上，F(xiàn)PGA的可程序化邏輯特性，讓它比其他ASIC或SoC有更大的設(shè)計(jì)彈性。

Freescale市場(chǎng)營(yíng)銷暨業(yè)務(wù)發(fā)展經(jīng)理Jackson Liu指出：“FPGA是處理并行運(yùn)算的理想選擇，因?yàn)镕PGA是直接使用硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)算法，可以提供相當(dāng)?shù)偷难舆t。另外，將FPGA結(jié)合到運(yùn)算架構(gòu)中也同時(shí)提高了嵌入式系統(tǒng)的靈活性。”

圖一：擁有彈性設(shè)計(jì)特性的FPGA已廣泛應(yīng)用到工控系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)當(dāng)中

PLC技術(shù)持續(xù)演進(jìn)

這幾十年來(lái)，可程序邏輯控制器（Programmable Logic Controller；PLC）一直都是工廠自動(dòng)化和工業(yè)程控組成的一部分。從簡(jiǎn)單的照明功能到環(huán)境系統(tǒng)、再到化學(xué)加工等各種應(yīng)用領(lǐng)域，皆離不開PLC控制。

PLC的技術(shù)不斷進(jìn)化，已從原先只有電路邏輯控制的功能，逐步加入時(shí)序控制、模擬控制、多機(jī)通信等更多功能，甚至出現(xiàn)整合工業(yè)計(jì)算機(jī)（采用嵌入式操作系統(tǒng)）與PLC架構(gòu)的PC-BASE控制器，能透過數(shù)字或模擬輸入/輸出模塊控制機(jī)器設(shè)備、制造處理流程、及其它控制模塊的電子系統(tǒng)。

Maxim資深經(jīng)理郭嘉豪指出：“今日的PLC可收發(fā)處理多種型態(tài)的電氣或電子訊號(hào)，并使用它們來(lái)控制或監(jiān)督幾乎所有種類的機(jī)械與電氣系統(tǒng)，因此角色愈來(lái)愈重要。”

對(duì)于PLC控制器的基本要求是必須夠靈活并可配置，以滿足不同工廠和應(yīng)用的需求。但這已不夠，郭嘉豪表示，新世代的工業(yè)控制系統(tǒng)對(duì)PLC提出了更為艱辛的任務(wù)要求，不僅希望能夠更具高效能、體積更小和更高功能靈活性，以及內(nèi)建保護(hù)功能，還要能防止?jié)撛诘钠茐男造o電放電（ESD）、電磁干擾和射頻干擾（RFI/EMI），以及惡劣的工業(yè)環(huán)境中常見的大幅值瞬態(tài)脈沖。

圖二：工控系統(tǒng)要求更自動(dòng)和智能化，讓電子控制模塊的需求大

PoE供電能力大增，更適合工控應(yīng)用

另外，對(duì)于工控領(lǐng)域來(lái)說采用先進(jìn)電源管理技術(shù)可說是十分重要，而使用以太網(wǎng)絡(luò)供電（Power-over-Ethernet；PoE）是一種可以在以太網(wǎng)絡(luò)中透過雙絞線來(lái)傳輸電力與數(shù)據(jù)到各種裝置上的技術(shù)，除了在建置上相當(dāng)方便外，亦可透過此技術(shù)免除必須依靠AC電源的限制。由于應(yīng)用優(yōu)勢(shì)相當(dāng)明顯，PoE技術(shù)的相關(guān)解決方案也日益增多。

茂宣FAE項(xiàng)目經(jīng)理胡緯翰表示，PoE在2009年進(jìn)展到新的PoE+標(biāo)準(zhǔn)，已可為設(shè)備提供高達(dá)25.5W的電功率，而Linear提出的LTPoE++規(guī)格，則讓受電設(shè)備（PD）供電功率擴(kuò)展至90W，因此滿足了工控設(shè)備對(duì)功率日益增加的需求。

“比起其他功率擴(kuò)展解決方案，LTPoE++還大幅降低供電設(shè)備（PSE）和受電設(shè)備的工程復(fù)雜性。”胡緯翰指出，LTPoE++系統(tǒng)簡(jiǎn)化了供電，并讓系統(tǒng)設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)工作當(dāng)中，能夠以更高的效益來(lái)解決技術(shù)應(yīng)用問題。 

圖三：工控系統(tǒng)要求支持更多元的鏈接接口，并利用PoE供電