PLC怎麼選:輸入輸出、記憶體與掃描時間、通訊與擴充、程式語言與環境的 4 個階段
依序決定四件事:輸入輸出點數與輸出型式、程式記憶體與掃描速度、通訊與擴充、程式語言與現場環境。以一款小型 PLC 的原廠規格為例,繼電器輸出每點 2 A、動作約 10 毫秒,電晶體輸出每點 0.5 A,工作溫度 0~55 °C[10];程式語言看國際標準 IEC 61131-3,現行是 2025 年 5 月出版的第 4 版[7]。
PLC 先從要接的輸入輸出裝置數起:開關類、類比類各幾點、輸出要推什麼負載,點數再留一點餘裕;接著看程式記憶體與掃描速度夠不夠,再看通訊埠、擴充方式與機型,之後看程式語言、編輯軟體與現場環境。 本文談的是機台與產線控制用的可程式控制器(PLC)如何選型;溫度控制器、人機介面與變頻器等周邊另有專文,不在範圍內。分成 4 個階段:
- 階段①|輸入輸出: 開關類與類比類的點數、輸出型式、餘裕。
- 階段②|記憶體與掃描時間: 程式記憶體、資料記憶體、掃描一圈要多久。
- 階段③|通訊與擴充: 通訊埠與協定、本地與遠端輸入輸出、單機型或機架型、電源。
- 階段④|程式語言與環境: 程式語言、編輯軟體、溫度與粉塵。
本文從「已經決定用 PLC 控制這台機台」開始講。下面每個階段寫:怎麼做、公開資料怎麼說、嘉鴻能幫的;來源、例外與整理放在文末的「備註」。此為一般情況,仍需視個案而定。
階段①:輸入輸出,先數裝置,再看輸出推得動什麼
怎麼做:
- 把要接的裝置分成兩類數:開關類(只有開或關兩個值)與類比類(可以是範圍內的任何值,例如壓力、溫度、流量與重量)。再分交流或直流。
- 類比信號要確認模組支援您的信號型式:常見的是 0 到 10 V 的電壓或 4 到 20 mA 的電流。
- 點數要留餘裕,再往上取整到模組的點數規格。
- 看輸出型式:繼電器輸出可接交流或直流、阻抗性或感性負載;電晶體輸出只能接直流,切換快。每個輸出的額定要大於負載的額定電流。
- 電晶體輸出斷開時有微量漏電,可能讓感性負載或指示燈關不乾淨。
公開資料怎麼說: 一份自動化元件廠的選型說明(廠商資料,沒有標日期)寫到:要先算系統有幾個開關類裝置、各是哪種型式(交流、直流等),類比類同樣要算;選的控制器要支援您的輸入輸出數量。一份網路百科的條目寫到:開關類只有開或關兩個值;類比類可以是範圍內的任何值,壓力、溫度、流量與重量常是類比的;0 到 10 V 的電壓或 4 到 20 mA 的電流輸入,會被轉成 0 到 32,767 的整數。這是該條目舉的例子,不是每一款都一樣:例如一家製造商的 4 通道類比輸入模組,0 到 10 V 與 4 到 20 mA 都換算成 0 到 32,000[11]。程式裡的換算比例,請以您所用模組手冊的數位值範圍為準。一家工控設備網路賣家的知識庫文章(頁面標示 2026 年 9 月 5 日發表、9 月 23 日修改;頁面說明為一般資訊、不是工程建議,帶產品促銷)寫到:點數加 10% 到 15% 的備用,再往上取整到模組的點數規格;每個輸出的額定要大於負載的額定電流(備註表 1)。同一家的另一篇知識庫文章(2026 年 7 月 31 日)列出:繼電器輸出,約 2 到 5 A(交流 240 V 或直流 24 V),動作約 10 到 20 毫秒,可接交流與直流、阻抗性與感性負載;電晶體輸出,約 0.5 到 2 A(直流 24 V),動作約 0.1 到 1 毫秒,只能接直流;交流負載、高湧入電流與需要完全隔離時列為繼電器輸出的用途;超過每秒 10 到 20 次的高頻切換、脈寬調變與脈衝輸出,要用電晶體輸出;電晶體輸出斷開時的漏電約 0.1 到 1 mA,可能讓感性負載或發光二極體的指示燈關不乾淨,該文建議在負載上並一個 10 kΩ 到 47 kΩ 的洩放電阻(備註表 2)。拿一份 PLC 製造商的原廠規格表對照[10]:一款小型主機的繼電器輸出為每點 2 A(直流 30 V 以下、交流 240 V 以下),動作與釋放各約 10 毫秒;電晶體輸出為每點 0.5 A(直流 5 到 30 V),斷開時漏電 0.1 mA 以下(直流 30 V)。同一份規格表還限制了「每個公共端」的總電流:接電阻性負載、4 點共用一個公共端時,繼電器型合計 8 A 以下、電晶體型合計 0.8 A 以下;感性負載的條件請看該型號手冊[10]。也就是說,每點額定夠了,還要確認同一組公共端上的負載加起來沒有超過上限。
嘉鴻能幫的:
- PLC 模組:商品頁列 6 個型號,其中有兩款 8 點的類比輸入模組(頁面寫支援 4 到 20 mA 的電流與 0 到 10 V 或 ±10 V 的電壓,也能接熱電阻或熱電偶)、一款熱電阻專用的類比輸入模組、一款 16 點繼電器接點輸出的擴充模組(頁面寫可切換交流電磁閥與接觸器),以及一款主機,寫內建 14 點輸入、10 點輸出與 2 點類比輸入。這款主機的輸出是繼電器還是電晶體、繼電器輸出每點的額定電流,商品頁沒有寫,請洽詢。
- PLC 輸入輸出模組:商品頁寫一款 16 點繼電器輸出模組(24 V 直流/240 V 交流,每點 2 A;頁面寫可直接驅動電磁閥、指示燈或小型馬達接觸器)與一款 8 點 24 V 直流的輸入模組;另有兩款主機,一款寫 14 點輸入、10 點輸出、2 點類比輸入,一款寫 20 點輸入、16 點輸出。兩款主機的輸出型式,商品頁沒有寫,請洽詢。
- PLC 擴充模組:商品頁寫一款 4 點類比輸入、2 點類比輸出的模組(14 位元,頁面寫 −10 到 10 V/20 mA,精度 ±1%),與一款 6 通道的熱電阻溫度模組(頁面寫支援 Pt100 與 Pt1000、三線式、解析度 0.1 或 1 °C、掃描 1 到 2 秒)。
階段②:記憶體與掃描時間,程式放得下、跑得夠快
怎麼做:
- 先了解 PLC 的動作:它一圈一圈重複做三件事——讀輸入、執行程式、寫輸出。這一圈所花的時間就是掃描時間。
- 看掃描速度:要看處理器的速度,也要看各種指令的執行速度;有些 CPU 做邏輯運算快、做資料處理指令慢。
- 估程式記憶體:先估實際需要的字數,再加備用;各種指令占幾個字,以產品手冊為準。
- 看資料記憶體:計時器與計數器的設定值、旗標都要存;要保存歷史資料,資料表的大小可能決定 CPU 的型號。
- 掃描太慢,或要數很快的脈衝,可以用專用的計數模組,它的計數不靠程式的執行速度;遠端輸入輸出會讓響應時間更不確定。
公開資料怎麼說: 網路百科的條目寫到:PLC 重複執行讀輸入、執行程式、寫輸出三步;評估完所有指令並更新輸出,通常要數十毫秒;遠端輸入輸出會增加響應時間的不確定性;掃描時間太長的場合(例如軸編碼器的脈衝),用專用的計數模組,脈衝計數不靠程式的執行速度;程式通常存在電池備援或非揮發的記憶體。前面那份自動化元件廠的選型說明寫到:要同時看處理器速度與指令執行速度,有些 CPU 做布林邏輯較快、做資料處理指令較慢;程式記憶體的經驗法則是每個開關類裝置約 5 個字、每個類比類裝置約 25 個字,這是用在基本上循序的應用,複雜的應用較難估;計時器與計數器指令用資料記憶體存設定值、目前值與其他內部旗標,要保存歷史資料時,資料表的大小可能決定您選哪一種 CPU。前面那家網路賣家的知識庫文章寫到:先估實際需要的程式字數再加 25% 備用;邏輯指令常占 1 個字,計時、計數、移位、運算與資料傳送指令常占 2 個字,各指令占幾個字要以產品手冊為準(備註表 1、表 3)。原廠規格表多半不給「掃描時間」的固定值,而是給程式容量與指令執行速度:例如一款小型主機寫程式容量 48k 步、指令執行速度 34 奈秒,輸入輸出最多 256 點[10]。實際一圈要跑多久,會隨程式大小與指令組成而變,比較型號時請用同一種單位、照該型號手冊的說明估算。
嘉鴻能幫的:
- PLC 系列頁:頁面只有一款主機寫了程式容量:64K 步,48 點輸入輸出(頁面另寫內建 3 軸定位、100 kHz);同頁其他 CPU 模組只列名稱,記憶體商品頁沒有寫,請洽詢。
- PLC 模組:頁面寫一款主機的工作記憶體 12 KB(頁面註明是一般情況)、另一款 100 KB;頁面的系列比較表寫三個系列的工作記憶體範圍是 12 到 512 KB、100 到 150 KB、500 KB 到 60 MB 以上。
- PLC CPU 與電源模組:頁面寫這款 CPU 有 2 MB 記憶體。
- PLC 擴充模組:頁面寫一款程式記憶匣:程式 20K 字、資料 20K 字,快閃記憶體 1M 位元,有寫入保護開關;頁面寫用來快速備份與還原程式。
- PLC 工藝模組系列:頁面寫有高速計數的工藝模組:32 位元計數,接增量型編碼器(A、B、N 相),3 點輸入、2 點輸出,用在高速計數、測速與位置控制。
- 各頁用的記憶體單位不同(步、字、KB、MB),不能直接拿來比;CPU 的掃描時間與指令執行速度,各頁都沒有寫,請洽詢。
階段③:通訊與擴充,接得到其他設備,也加得上去
怎麼做:
- 通訊埠:先列出要連的網路、驅動器與人機介面。程式埠以外的通訊埠,未必每台都附,要確認 CPU 有沒有您需要的埠,沒有的話要加通訊模組。
- 協定:內建埠常見 USB、乙太網路與幾種序列埠;工業通訊協定很多,其中許多是廠牌專屬的,要確認您要連的設備說得通同一種。
- 本地或遠端:輸入輸出都在控制箱內,還是有分散在機台各處、距離 CPU 很遠的?距離遠就要選支援遠端輸入輸出的控制器,並確認距離與速度夠不夠。乙太網路的輸入輸出,可能需要特定的協定。
- 機型:單機型(處理器與輸入輸出同一個外殼,常有擴充模組)省面板空間;機架型(機架放電源、處理器、輸入輸出與通訊模組)一個處理器可管數個機架、數千點。
- 電源:把 CPU、每個輸入輸出模組與特殊模組的耗電加總,再選高約 30% 的額定;主機與擴充單元共用一個電源時,線路壓降要小於 0.25 V。
公開資料怎麼說: 前面那份自動化元件廠的選型說明寫到:程式埠以外的通訊埠,不一定每台控制器都附,要選支援您通訊需求的 CPU,必要時加通訊模組;要先決定只用本地輸入輸出,還是也要遠端輸入輸出,距離遠就要選支援遠端輸入輸出的控制器,並檢查距離與速度是否足夠;乙太網路的輸入輸出,可能需要特定的協定,例如 Modbus;較小的外型可以省下很多面板空間。網路百科的條目寫到:單機型(該文稱 brick)把所有單元裝在同一個外殼,通常有擴充的輸入輸出模組可用;機架型有機架(也稱 rack),放電源、處理器、輸入輸出模組與通訊介面,一個處理器可以管理數個機架,可有數千個輸入與輸出;內建埠常見 USB、乙太網路、RS-232、RS-485 與 RS-422,協定有 Modbus 與 EtherNet/IP 等,其中許多是廠牌專屬的。文中提到的兩個協定都有公開的管理組織:EtherNet/IP 由 ODVA 推動,是在標準乙太網路與 TCP/IP 上傳送 CIP(共通工業協定),即時的週期資料走 UDP[14];Modbus 由 Modicon 在 1979 年發展,序列傳輸有 RTU 與 ASCII 兩種格式,Modbus TCP 則把同樣的資料框包進 TCP/IP,使用 502 埠[15]。詢價時寫明要接哪一種協定,比只寫「乙太網路」清楚。前面那家網路賣家的知識庫文章寫到:把 CPU、每個輸入輸出模組與特殊模組的耗電加總,選約高 30% 的額定;同一個電源供應主機與擴充單元時,主機到末端的擴充單元的線路壓降要小於 0.25 V,並要以產品手冊確認各模組的限制(備註表 3)。
嘉鴻能幫的:
- PLC 系列頁:頁面同時列了單機型的主機(寫 48 點與 40 點輸入輸出),與機架用的主基板、延伸基板、電源模組、CPU 模組、輸入輸出模組;通訊方面列了乙太網路模組、網路通訊模組,以及走一種工業網路的遠端輸入、輸出與類比模組(頁面寫這種工業網路支援分散式輸入輸出的擴充)。
- PLC 擴充模組:頁面寫三款通訊擴充板:兩埠 RS-485(傳輸速率 4,800 到 921,600 bps,支援該系列自己的協定與 Modbus RTU/ASCII)、單埠 RS-485,以及乙太網路擴充板(10BaseT、TCP/IP、Modbus-TCP,另有 RS-485 介面)。
- PLC 零組件系列:頁面列兩款 CPU(寫 14 點輸入/10 點輸出,或 30 點輸入/20 點輸出,含工業乙太網路與現場匯流排的介面)、分散式輸入輸出用的基座與模組、24 V 直流 2 A 與 10 A 的電源模組,以及 20 針與 40 針的前端連接器。
- PLC CPU 與電源模組:頁面寫這款 CPU 有兩個 EtherNet/IP 乙太網路埠,至多接 16 個輸入輸出模組、32 個網路節點;背板電源模組 4 A(5 V 直流);另有一款 DIN 導軌電源,24 V 直流 2.5 A(60 W,交流 85 到 264 V 輸入)。
- 各模組的耗電、主機到擴充單元的壓降限制,商品頁沒有寫,請洽詢。
階段④:程式語言與環境,寫得出來、改得動、放得住
怎麼做:
- 程式語言:國際標準 IEC 61131-3 的語言有梯形圖與功能方塊圖(圖形式)、結構化文字與指令列表(文字式),另有循序功能圖,用來安排程式的組織。2025 年出版的第 4 版,標準範圍已不再列指令列表[7][8];指令列表在第 3 版時就被列為不建議使用(網路百科條目)。
- 依工作選語言:開關類的基本邏輯用梯形圖,有電氣背景的人也看得懂;複雜的運算、製程控制與資料分析,用結構化文字;可重複的多步驟動作,用循序功能圖。
- 編輯軟體:看您要用標準指令,還是需要特殊指令(例如內建的 PID);位址是固定位址還是用名稱;選您熟悉的語言與軟體,開發、除錯與維護都會比較順。
- 現場環境:溫度、粉塵、振動,以及廠內特有的法規,要對得上機型的規格。
- 與既有設備:新的控制器要確認能與廠內現有的產品一起用,因為有些控制器產品之間不能互通。
公開資料怎麼說: 國際 PLC 標準組織 PLCopen 的 IEC 61131-3 頁面(目前標示第 4.0 版,2025 年)寫到:有兩種文字語言(指令列表、結構化文字)與兩種圖形語言(梯形圖、功能方塊圖),並有循序功能圖的元素用來組織程式與功能方塊;該頁沒有說指令列表不建議使用,也沒有放標準全文[9]。IEC 官方的標準目錄頁則寫明:第 4 版於 2025 年 5 月 22 日出版,取代 2013 年的第 3 版;標準範圍列的是一種文字語言(結構化文字)與兩種圖形語言(梯形圖、功能方塊圖),再加循序功能圖,沒有列指令列表;與第 3 版相比,新增 UTF-8 字串,其餘新增、刪除與不建議使用的功能列在附錄 B[7][8]。一篇 2010 年的產業媒體文章(頁面署名一家自動化廠商的澳洲公司)寫到:梯形圖「大概」用在 95% 的應用(這是該文自己的估計,沒有列出處),有電氣背景的非程式人員也看得懂程式,但 PID、三角函數與資料分析不好實作,程式大了要有好的文件才讀得懂;結構化文字做三角函數、微積分與資料分析,比梯形圖與指令列表容易得多,程式比梯形圖緊湊、跑得快,但許多有經驗的程式人員與維護人員不熟,除錯不便,常用在後台;循序功能圖用於可重複的多步驟流程,維護人員好懂,但執行比其他語言慢;不同語言寫的功能可以互相呼叫,例如把結構化文字的程式包成一個指令,在梯形圖裡呼叫。網路百科的條目寫到,這套標準有兩種文字語言與三種圖形語言(含循序功能圖),指令列表在第三版被列為不建議使用。前面那份自動化元件廠的選型說明寫到:要決定只用傳統的標準指令,還是要特殊指令,內建的 PID 比自己寫容易用;要選固定位址還是名稱位址;選您熟悉的程式軟體;環境要看溫度、粉塵、振動與廠內特有的法規,常見控制器的工作溫度約 0 到 55 °C(32 到 130 °F);拿原廠規格對照:一款小型 PLC 寫工作溫度 0 到 55 °C、不可結冰,濕度 5 到 95%RH、不可結露[10];另一家製造商的控制器寫水平安裝 −10 到 55 °C、垂直安裝 −10 到 50 °C[13],可見同一台機器的上限也會隨安裝方向改變。PLC 本身的設備要求與試驗,國際標準是 IEC 61131-2(現行第 4.0 版,2017 年),工作環境的溫度與濕度列在其中一張表[12];本文只讀到標準目錄,沒有讀到數值,選型仍以型號的規格表為準。有些控制器產品之間不能互通,要確認與現有產品能一起用(備註表 4)。
嘉鴻能幫的:
- PLC 模組:頁面寫,舊系列換到新系列時,要用新版編輯軟體的遷移工具,先挑一條非關鍵的產線試遷,並把舊版的軟體環境保留到全廠遷完;也寫到型號末碼的版次,少數情況新版次有韌體改動,關鍵備品建議買同一個版次,替換後做完整的功能測試。頁面另寫其中 3 個型號屬已宣告停產的舊系列,以停機備品需求為主,新案優先選新系列(頁面寫個別型號的時程要查製造商公布的資訊)。
- PLC・感測器・安全・繼電器零組件:頁面寫不同廠牌之間的通訊協定可能互通不了,整合時要注意通訊閘道器的選擇;同頁列了幾款序列通訊與網路通訊模組,頁面寫可當跨廠牌整合的介面。
- 支援哪些程式語言、編輯軟體與授權、工作溫度、防塵與耐振,各頁都沒有寫,請洽詢。
延伸閱讀:〈溫控器和 PLC 差在哪〉、〈PLC 和人機介面差在哪〉、〈PLC 和繼電器差在哪〉、〈PLC和變頻器差在哪〉
在 SMT/EMS 產線:設備連線、防呆與資料收集
- SMT 設備的 PLC 與周邊連線。 上下板機、緩衝機、輸送機、清洗機多半由 PLC 控制,彼此用 SMEMA 訊號交握板子進出;貼片機、印刷機、AOI 則各有自己的控制器,再透過通訊介面上傳資料(本文階段③)。
- 防呆系統靠設備連線。 工程資料中一份 SMT 線 PFMEA,「上錯料捲/料槍」原靠雙重檢點、偵測度 5,加裝 IT 防呆系統後降到 2;一份貼片產出改善計畫讓第一台貼片機掃壞板記號、透過內網把資訊傳給後面兩台,每片省下約 6 秒重複檢查。這類改善都要求設備能對外通訊。
- 業界通訊標準。 半導體設備常用 SEMI 的 SECS/GEM(SEMI E30 GEM);電子組裝業近年推動 IPC-CFX 讓不同品牌設備用同一套訊息格式交換資料。SEMI E30(GEM)定義的是 SECS-II 在半導體設備上的標準實作,它引用的標準包括 SEMI E5(SECS-II 訊息)與 SEMI E37(HSMS,高速 SECS 訊息服務),目前的現行版是 SEMI E30-0526[16]。IPC-CFX 的標準編號是 IPC-2591,IPC 說明 IPC-2591 讓製造現場設備之間做到「隨插即用」的物聯網通訊,委員會選用 JSON 與 AMQP[17]。選 PLC 時先問清楚要接的 MES 或資料平台支援哪一種。
常見問題
Q1:PLC 輸入要接 NPN 還是 PNP 的感測器?
要看輸入模組支援哪一種:NPN 感測器導通時把輸入拉到 0 V,PNP 感測器導通時把輸入拉到 +24 V,模組公共端(COM)的接法也跟著不同。有些機型可以靠公共端的接法兩種都接,有些只支援其中一種,請以該模組手冊的接線圖為準。各製造商與地區對「源型/汲型(sink/source)」的叫法不一致,詢價時直接寫明要接 NPN 或 PNP 的感測器,比較不會買錯。現場已經裝好的感測器常會決定模組選哪一種,數輸入點數時可以一起記下來(見本頁第①節)。
Q2:類比信號用 4 到 20 mA 還是 0 到 10 V 比較好?
線拉得長、現場干擾多時,一般選 4 到 20 mA;一份感測器廠商的技術文章建議,線長超過 50 到 100 公尺或長度還不確定時,就用電流信號。4 到 20 mA 以 4 mA 當零點,線斷了或感測器故障時電流會掉到接近 0 mA,PLC 可以據此發警報;0 到 10 V 的 0 V 可能是正常讀值,也可能是故障,比較難分辨。0 到 10 V 適合距離短、環境乾淨,或周邊設備本來就只出電壓信號的場合;實際仍要看感測器能出哪一種、類比模組支援哪一種(見本頁第①節)。
Q3:PLC 電池沒電,程式會不會不見?
要看程式存在哪種記憶體:程式與停電保持資料若放在靠電池維持的記憶體,電池壞了又斷電,資料可能會消失;一家 PLC 製造商的問答就這樣寫,並建議把程式與重要資料另外寫進快閃記憶體做永久備份。另一家製造商的問答則寫到,某系列的電池過了約 5 年的使用期限,只要 PLC 電源沒有斷,程式不會遺失,但仍建議照期限更換,避免電池漏液。選型時可以問清楚程式存在哪裡、有沒有記憶匣或快閃備份,並把電腦端的程式備份排進保養(見本頁第②節)。
備註:來源與例外
以下給需要核對的人看,不看也不影響上面的做法。您的機台規範、PLC 的書面規格與安全標準,和本文不同時,以它們為準。
各階段的出處
| 來源 | 用在哪些階段、哪些內容 | 出處 |
|---|---|---|
| 來源 1 | 階段①至④:輸入輸出、程式與資料記憶體、掃描速度、通訊埠、遠端輸入輸出、外型、軟體、環境、既有產品 | 一家自動化元件廠的選型說明(廠商資料,沒有標日期) |
| 來源 2 | 階段④:IEC 61131-3 的語言與版本 | 國際 PLC 標準組織 PLCopen 的 IEC 61131-3 頁面(頁面標示第 4.0 版,2025 年;只讀到介紹頁,沒讀標準全文) |
| 來源 3 | 階段④:各種語言的用途與限制、混用 | 一家產業媒體的文章(2010 年 3 月 15 日;頁面署名一家自動化廠商的澳洲公司,較舊) |
| 來源 4 | 階段①至④:信號、掃描一圈、機型、通訊埠與協定、指令列表 | 網路百科的 PLC 條目(多人編輯,會變動) |
| 來源 5 | 階段①至③:點數餘裕、輸出額定、程式字數、電源 | 一家工控設備網路賣家的知識庫文章(2026 年 9 月 5 日發表、9 月 23 日修改;帶產品促銷) |
| 來源 6 | 階段①:繼電器輸出與電晶體輸出 | 同一家網路賣家的知識庫文章(2026 年 7 月 31 日;帶產品促銷) |
| 嘉鴻資料 | 「嘉鴻能幫的」 | 嘉鴻商品頁 |
補充參考資料
- IEC Webstore:IEC 61131-3:2025(Edition 4.0)Programmable controllers – Part 3: Programming languages(目錄頁:出版日、範圍、與第 3 版差異)
- VDE Verlag:IEC 61131-3 Edition 4.0 2025-05 預覽(前言、範圍,PDF)
- PLCopen:Status of IEC 61131-3 standard;IEC 61131-3 專頁
- Mitsubishi Electric:MELSEC iQ-F FX5UJ CPU Module 規格表 L(NA)08877ENG-A(2023 年 7 月,PDF)
- Mitsubishi Electric:MELSEC iQ-F FX5-4AD/FX5-4DA 型錄 L(NA)08520ENG-B(2018 年 3 月,PDF)
- IEC 61131-2 Edition 4.0 2017-08:VDE 預覽(Equipment requirements and tests;只有目錄與前言);IEC Webstore 目錄頁
- Schneider Electric:Modicon M241 Logic Controller Hardware Guide – Environmental Characteristics
- ODVA:EtherNet/IP
- Modbus Organization:Introduction to Modbus
- SEMI:SEMI E30 – Specification for the Generic Model for Communications and Control of Manufacturing Equipment (GEM)
- IPC:IPC-CFX(IPC-2591)
表 1|輸入輸出與記憶體
| 項目 | 內容 | 來源 |
|---|---|---|
| 輸入輸出的算法 | 開關類與類比類各數,分交流或直流;選的控制器要支援輸入輸出數量 | 來源 1 |
| 信號 | 開關類只有開或關;類比類可以是範圍內任何值(壓力、溫度、流量、重量);0 到 10 V 或 4 到 20 mA 轉成 0 到 32,767 的整數 | 來源 4 |
| 備用與輸出額定 | 點數加 10% 到 15%,再往上取整到模組的點數規格;每個輸出額定大於負載額定電流 | 來源 5 |
| 程式記憶體 | 每個開關類裝置約 5 個字、每個類比類約 25 個字(基本上循序的應用,複雜的較難估);另一份:估實際字數再加 25% 備用,邏輯指令常 1 個字,計時、計數、移位、運算與資料傳送常 2 個字,以產品手冊為準 | 來源 1、5 |
| 資料記憶體 | 存設定值、目前值與旗標;保存歷史資料,資料表大小可能決定 CPU 型號 | 來源 1 |
表 2|輸出型式(來源 6,網路賣家的知識庫文章)
| 項目 | 繼電器輸出 | 電晶體輸出 |
|---|---|---|
| 電流(該文列的範圍) | 約 2 到 5 A(交流 240 V 或直流 24 V) | 約 0.5 到 2 A(直流 24 V) |
| 動作時間 | 約 10 到 20 毫秒 | 約 0.1 到 1 毫秒 |
| 負載 | 交流與直流、阻抗性與感性 | 只有直流 |
| 該文列的用途 | 交流負載、高湧入電流、需要完全隔離 | 超過每秒 10 到 20 次的切換、脈寬調變、脈衝輸出、高頻動作 |
| 斷開時 | — | 漏電約 0.1 到 1 mA,可能讓感性負載或指示燈關不乾淨;該文建議並 10 kΩ 到 47 kΩ 的洩放電阻 |
| 提醒 | 該文結尾寫明是一般資訊、不是工程建議;文中帶產品促銷 |
原廠規格對照:一款小型主機的繼電器輸出每點 2 A、電晶體輸出每點 0.5 A;接電阻性負載、4 點共用一個公共端時,合計分別為 8 A 以下、0.8 A 以下,感性負載看該型號手冊[10]。
表 3|掃描、通訊與擴充
| 項目 | 內容 | 來源 |
|---|---|---|
| 掃描一圈 | 讀輸入、執行程式、寫輸出;評估完指令並更新輸出通常數十毫秒;遠端輸入輸出增加響應的不確定性;掃描太長的場合用專用計數模組;程式存在電池備援或非揮發記憶體 | 來源 4 |
| 掃描速度 | 看處理器速度與指令執行速度;有些 CPU 布林邏輯較快、資料處理指令較慢 | 來源 1 |
| 通訊埠 | 程式埠以外的通訊埠不一定附;選支援需求的 CPU,或加通訊模組 | 來源 1 |
| 內建埠與協定 | USB、乙太網路、RS-232、RS-485、RS-422;協定有 Modbus、EtherNet/IP 等,許多是廠牌專屬 | 來源 4 |
| 遠端輸入輸出 | 距離遠要選支援遠端輸入輸出的控制器;檢查距離與速度;乙太網路輸入輸出可能需要特定協定,例如 Modbus | 來源 1 |
| 機型 | 單機型:單元在同一外殼、常有擴充模組、省面板空間;機架型:電源、處理器、輸入輸出、通訊模組放在機架,可多機架、數千點 | 來源 1、4 |
| 電源 | 各模組耗電加總,再選約高 30% 的額定;主機到末端擴充單元的壓降小於 0.25 V;以產品手冊確認各模組限制 | 來源 5 |
表 4|程式語言與環境
| 項目 | 內容 | 來源 |
|---|---|---|
| IEC 61131-3 | PLCopen 頁面(標示第 4.0 版,2025 年):文字語言(指令列表、結構化文字)、圖形語言(梯形圖、功能方塊圖)、循序功能圖的元素;該頁沒有說指令列表不建議使用。IEC 官方目錄頁:第 4 版 2025 年 5 月出版、取代 2013 年第 3 版,範圍列結構化文字、梯形圖、功能方塊圖與循序功能圖,沒有列指令列表 | 來源 2、7、8 |
| 梯形圖 | 大概用在 95% 的應用(該文自己的估計);有電氣背景的人看得懂;PID、三角函數與資料分析不好實作;程式大了要有好的文件 | 來源 3 |
| 結構化文字 | 做三角函數、微積分與資料分析較容易;比梯形圖緊湊、快;許多有經驗的人與維護人員不熟,除錯不便 | 來源 3 |
| 循序功能圖 | 可重複的多步驟流程;維護人員好懂;執行較慢 | 來源 3 |
| 混用 | 不同語言寫的功能可互相呼叫,例如在梯形圖裡呼叫包成指令的結構化文字 | 來源 3 |
| 指令列表 | 第三版被列為不建議使用 | 來源 4 |
| 軟體 | 傳統標準指令或特殊指令(內建 PID 比自己寫容易用);固定位址或名稱位址;選熟悉的軟體 | 來源 1 |
| 環境 | 溫度、粉塵、振動、廠內特有的法規;常見工作溫度約 0 到 55 °C(32 到 130 °F) | 來源 1 |
| 既有產品 | 有些控制器產品之間不能互通,要確認與現有產品能一起用 | 來源 1 |
標準出處
本文引用之規範,請以各發布機構之現行版本為準。
- IEC 61131-3 可程式控制器的程式語言(來源 2 是 PLCopen 的介紹頁,本文沒有讀到標準全文)
發布機構:IEC(國際電工委員會);現行為第 4.0 版(2025 年 5 月),取代 2013 年第 3 版[7]
此為一般情況,仍需視個案而定。
例外與限制
- 看到什麼、沒看到什麼:本文看到的是 1 份自動化元件廠的選型說明(廠商資料,沒有標日期)、1 個 PLCopen 的標準介紹頁、1 篇 2010 年的產業媒體文章、1 篇網路百科的條目、2 篇同一家工控設備網路賣家的知識庫文章(2026 年)。沒有讀到 IEC 61131 系列標準的全文,也沒有讀到任何一款嘉鴻商品的規格書。
- 有立場的資料:來源 1 是廠商資料;來源 5、6 是網路賣家發布,帶產品促銷,而且頁面自己寫明是一般資訊、不是工程建議;來源 3 的頁面署名一家自動化廠商;來源 4 是多人編輯的網路百科,內容會變動。本文只取一般性的說法與它們自己寫的數字。
- 數字是例子:備用比例、記憶體字數、電流與動作時間、洩放電阻、電源加成、壓降、工作溫度,都是各來源的例子或經驗值,不是選型門檻;不同廠、不同型號會不同。「梯形圖約 95%」是來源 3 自己的估計,沒有列出處。
- 語言的說法:來源 2 把循序功能圖寫成組織程式的元素,來源 4 把它算作第五種語言;本文兩種說法都照寫。
- 換算:華氏的換算是來源 1 自己列的(0 到 55 °C 即 32 到 130 °F)。
- 本文的整理:本文沒有加來源以外的做法;「這一圈所花的時間就是掃描時間」是對來源描述的用語整理;「各頁用的記憶體單位不同,不能直接拿來比」是對商品頁寫法的整理。其餘句子都能在來源找到對應的敘述。
- 規範名稱:IEC 61131-3 只讀到 PLCopen 的介紹頁,沒有讀到標準全文。另讀了 IEC 官方目錄頁與第 4 版的預覽頁(前言與範圍),附錄 B 的刪除清單沒有讀到[7][8]。
- 範圍:本文只談機台與產線控制用的 PLC 選型的一般順序,不談各廠牌各型號的比較、安全型 PLC 與運動控制,也不談價格與交期。
- 設備與商品:「嘉鴻能幫的」的數字與說法,是 2026 年 10 月 13 日讀自商品頁的文字,沒有看商品圖片,也沒有讀到規格書,不是本文查證的;規格以商品頁為準,商品頁沒有寫的,請洽詢。商品頁的型號、系列代號與廠牌,本文沒有寫,連結文字用的是功能名稱;商品頁的「同場加映」「應用情境」與行銷說明,是商品頁自己的說明,本文沒有引用。PLC 系列頁同一頁也列了人機介面;PLC・感測器・安全・繼電器零組件那頁,同頁還列了感測器、安全元件與繼電器,本文只用它對通訊的說法。PLC 模組那頁的停產與遷移說法,是商品頁自己的說明,本文沒有另外查證。用站上商品搜尋「PLC」,前 10 筆裡有 6 頁是 PLC 相關(其餘是分析儀器的耗材),本文都有連;另外 2 頁(擴充模組、零組件系列)不在這 10 筆裡,是另外找到的。商品搜尋不等於庫存查詢,需要請洽詢。站上沒有 PLC 或控制器選型的文章,所以本文沒有放延伸閱讀。
本文為一般情況的歸納,不是標準條文的轉述,也不是對某一家廠商、設備廠或服務商的背書,更不是對您設備與製程的擔保。請以您的機台規範、PLC 的書面規格與安全標準,以及您自己的驗證為準;此為一般情況,仍需視個案而定。