工業物聯網旨在重新設計機器，重組流程，并利用大數據力量來提升生產率和盈利能力。有些人認為，我們熟悉的架構和器件可能會被淘汰，例如可編程邏輯控制器 (PLC)。另一種觀點認為，數據收集的爆炸式增長將促使我們使用數量更多、體積更小的器件，例如可以部署在工廠任何地方的微型或 nano PLC。

大數據；新概念？

工業物聯網的基礎是收集大量的流程和設備數據，并在云中進入深度分析。目標是增強流程的再優化和重組，以實現持續改進，例如減少浪費和更快地響應客戶需求。第四次工業革命（工業 4.0）工廠將在整個設備和工作區部署成千上萬的傳感器，用于報告各類數據，例如電機電流和振動、周邊溫度和濕度、最終產品測試和檢測結果、序列號、批次號和時間戳。

工業 4.0 的成功需要通過成千上萬的數據通道高效地將數據收集到云中，進行存儲、優先級排序、分組和分析，最終轉換為傳遞到機器的改進指令和驅動智能業務決策的信息。迄今為止，在傳統自動化領域，諸如可編程邏輯控制器 (PLC) 之前類現有器件主導著數據的收集、處理和控制，但機器、控制系統、工廠通信網絡的設計預計將發生重大變化，這可能會對這些現有器件構成威脅。

用戶希望收集更多數據，來提高制造產出率以及協助業務決策，這種愿望在工業 4.0 之前便已存在。遠在云技術問世之前，企業就希望從設備收集更多數據，在工廠車間與后臺分析系統之間實現自動數據交換。工業 PC (IPC) 就是旨在實現“基于 PC 的自動化”而涌現出來的概念之一，其優點在于支持決策者在企業局域網中實現無縫的數據發送和接收。但是，PLC 仍然保留著長生命周期和高可靠性等幾大優點，它還在不斷演進，通過增加處理能力、提供額外功能和采用基于 PC 的標準來滿足市場需求。

對立

在下一個工業時代的工廠中，隨著傳感器和其他數據收集活動的迅猛增長，現有 PLC 的功能可能無法滿足需求。有人建議使用輕量級協議，例如 MQTT（消息排隊遙測傳輸），將傳感器數據直接收集到云。在當今存在大量數據的制造環境中，這種做法的主要優點在于 MQTT 能夠繞過大量不會發生更改的數據，而在使用傳統的輪詢/響應協議時，大量的此類數據可能會阻塞網絡。使用 MQTT 協議的發布/訂閱模式，智能傳感器僅向已配置用來接收數據的設備發布新數據。已知一些重要的消費類物聯網平臺和社交平臺正在利用該協議的低帶寬需求、低延遲和低功耗優勢。MQTT 非常適合在控制系統中使用，MQTT 模塊能夠提供一條將工業物聯網數據直接發送至云的路線。這是一種切實可行的數據處理方式，能夠處理分布在整個互聯工廠中的大量傳感器生成的數據。

共存

另一方面，傳統的集中式 PLC 可以被多個小型 PLC 取代，這些小型 PLC 放置在距離它們要監控的傳感器和要控制的機構更近的位置。完成此類任務的微型或 nano PLC 正不斷出現，它們設計成作為工業物聯網的一部分來進行通信，能夠以小型封裝提供 I/O 通道并具有模塊化擴展選擇。

Crouzet 正是因應這一機會而推出其 em4 系列 nano PLC（如 em4 Ethernet）。em4 的尺寸為 124.6 x 90 mm，提供模擬和數字 IO 以及繼電器輸出選擇。它們還提供數字和模擬 I/O 擴展模塊，能夠靈活地適應大型或小型安裝需要。該系列產品可從本地網絡上的任何位置進行編程或調試，還可按需求連接到互聯網，而無需其他模塊（圖 1）。作為從傳感器收集數據的一種便利方式，em4 可通過電子郵件或 FTP 發送簡單的定時數據日志，或在應用的控制下發送電子郵件報警。它可與網絡上最多 16 個其他設備通信，自動檢測最多 8 個互連 em4 裝置。18 x 4 黑白顯示屏和 6 按鈕鍵盤提供了從前面板直接管理 PLC 的選擇。

圖 1：em4 Ethernet nano PLC 可以輕松連接到局域網或互聯網上的其他設備。

Panasonic 推出了一款高空間利用率的超緊湊型 PLC，適合用于分布式監視和控制，或者實現設備小型化。FP0R 系列高 90 mm，寬 25 mm，提供 I/O，包括實現多軸電機控制的脈沖輸出。可以添加最多 3 個擴展模塊。內置 FeRAM 提供自動化無電池數據備份，讓設備能夠在斷電時不會丟失數據。該 PLC 能夠通過連接到以太網的 PLC-Link 與最多 16 個類似器件共享信息，而 PLC-Link 又通過 FP Web Server 2 模塊與以太網連接。其他電機控制功能包括計數器和 PWM 輸出。可使用常見協議進行連接的 CC_LINK 和 IO/LINK 模塊為聯網和傳感器監視帶來了額外靈活性。Crouzet em4 和 Panasonic FPOR 使用制造商的標準編程軟件進行編程。

Maxim Integrated 也擁有一個微型 PLC 平臺，在比傳統 PLC 更小的空間中實現了更高的性能（圖 2）。像 MAXREFDES60 0 - 10 伏特模擬輸出模塊這樣的微型 PLC 數字和模擬 IO 模塊，可以放置到信用卡大小的空間中。由于此類產品外形小巧，因此開發人員能夠在僅為標準 PLC 的 10% 的空間內，以一半的功耗，提供相同的連接。另外還有一些其他可用的微型 PLC 模塊，包括 4 通道模擬輸入模塊、8 通道數字輸入和輸出模塊和 RS-485 通信卡。所有這些模塊都帶有 C 示例源代碼和測試數據，以幫助加快實現針對工業 4.0 的下一代緊湊型 PLC。

圖 2：Maxim Integrated Micro PLC 是一款緊湊型模塊化平臺，為用戶提供了一系列信用卡大小的 I/O 板選擇。

總結

在工業自動化的整個發展歷程中，PLC 一直在不斷演進，為流程和設備的監視與控制提供了可靠而穩健的方式。通過對市場需求及新型連接和通信標準的適應，PLC 在工業設備和工廠設計人員中得到了廣泛運用。最新的微型和 nano PLC 將會鞏固 PLC 在工業物聯網領域和作為工業 4.0 核心的地位。