PLC 是什麼?工廠的 PLC 資料怎麼收進 MES、看板與報表系統

恆遠數位編輯團隊約 11 分鐘閱讀
PLC 是什麼文章封面:PLC 資料怎麼收進 MES、看板與報表的三條路
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PLC(可程式邏輯控制器)是產線上的控制器:它讀取按鈕、感測器、極限開關的訊號,照寫好的程式決定馬達什麼時候轉、氣缸什麼時候推、輸送帶什麼時候停。它負責讓機台動,記錄這件事它不太在行。所以很多工廠主管會遇到同一個卡關:機台明明每一模、每一件都算得清清楚楚,月底要看稼動率和產量,還是得靠班長手寫。

我們最近接到幾通製造業的詢問,開頭都很像:「機台裡有 PLC,資料應該拿得出來吧?」拿得出來,但要先分清楚兩件事:PLC 裡面那段控制程式,通常由設備商或自動化工程師負責;把資料收進系統、做成看板和報表,才是系統端的工作。這篇先用白話講 PLC 是什麼、怎麼運作,再比較把 PLC 資料收進 MES 的三條路,以及每條路要花什麼錢、擔什麼風險。

如果你現在只想知道「我們廠適合哪一條」,可以直接跳到三條路的比較表;想先跟人聊現場狀況,也可以直接加我們的 LINE,把機台照片和你想看的報表丟過來。

PLC 是什麼?產線的控制器,負責「動」不負責「記」

一句話:PLC 是專門給工廠用的小電腦,耐震、耐熱、耐電磁干擾,每秒反覆執行同一段控制程式幾十到上百次。它的工作是讓機台照順序、照條件動作,安全連鎖也在它身上。工廠裡跟 PLC 常被混在一起講的還有 HMI、SCADA、MES,先用一張表分清楚誰負責什麼:

名稱

白話說法

負責什麼

通常誰做

感測器/開關

機台的眼睛和手指

偵測有沒有料、門有沒有關、溫度多少

設備商

PLC

機台的控制大腦

依程式控制馬達、氣缸、閥,處理安全連鎖

設備商或自動化工程師

HMI(人機介面)

機台旁邊的觸控螢幕

給操作員設定參數、看狀態、按啟停

設備商

SCADA

中控室的監控畫面

集中監看多台設備的即時狀態與警報

系統整合商

MES(製造執行系統)

產線的帳本

工單、報工、稼動率、良率、追溯

MES 廠商或客製系統團隊

ERP

公司的帳本

訂單、採購、庫存、會計

ERP 廠商

看表就知道問題在哪:PLC 的記憶體主要放「現在」的狀態,例如目前計數 1,284、目前運轉中。它很少保留「每一件是幾點幾分做的、哪張工單、誰操作」這種歷史紀錄,有些計數器換班或斷電還會歸零。要回答老闆在問的稼動率、良率、交期,資料得先離開 PLC,進到有時間、有工單、有人員的系統裡。MES 該管哪些事、跟 ERP 怎麼分工,可以先看 MES 系統完整指南。

PLC 怎麼運作:輸入、程式、輸出,一張 I/O 表看懂

PLC 的運作是一個不停重複的循環,業界叫掃描週期:先讀所有輸入點的狀態,再從頭跑一遍控制程式,最後把結果寫到輸出點,然後再來一次。每一個接線端子都有編號,設備商交機時通常會附一份 I/O 表,這份表就是你之後要收資料時最重要的地圖。

點位(三菱寫法示意)

類型

接的是什麼

對收資料的意義

X0

數位輸入

啟動按鈕

可推算開機時間

X3

數位輸入

出料光電感測器

每觸發一次就是一件,可算產量

X7

數位輸入

安全門開關

門開停機,可算異常停機次數

Y0

數位輸出

主馬達接觸器

馬達有沒有在轉,可算運轉時間

Y5

數位輸出

紅色警示燈

異常狀態,可接到看板或通知

D100

資料暫存器

累計生產數

直接讀就是計數,但要注意會不會歸零

D200

資料暫存器

模溫設定值

製程參數,可做履歷與追溯

各家寫法不同:三菱用 X/Y/D,西門子用 I/Q/DB,台灣常見的台達、永宏也有自己的命名。程式語言則大多遵循 IEC 61131-3 國際標準,工廠現場最常見的是梯形圖(Ladder),長得像電路圖,電機背景的人比較容易看懂。

台灣工廠常見的 PLC 品牌與現況

PLC 是很成熟的產品。Global Market Insights 估計全球 PLC 市場在 2025 年約 117 億美元,之後每年成長約一成,主因是工廠想把設備資料拿出來用。台灣的產線上,日系三菱、歐姆龍、基恩斯,德系西門子,以及本土的台達、永宏都很常見。同一間廠裡有三、四個品牌混用很正常,因為每台機台是不同年份、不同設備商交的。這一點會直接影響你收資料的難度和費用,後面會講到。

PLC 資料收進系統的三條路

要把 PLC 的計數、狀態、異常收進 MES 或報表系統,常見做法有三條。第一條請設備商開通訊,直接讀 PLC;第二條加裝感測器旁路收集,不碰 PLC;第三條讓人用掃碼或平板報工。三條可以混用,多數中小工廠最後也是混用。

圖表載入中…

第一條:請設備商開通訊,直接讀 PLC

這是資料最完整的做法。設備商或自動化工程師在 PLC 上開啟通訊功能,透過 OPC UA、Modbus TCP 或各品牌自己的協定,把指定的暫存器開放出來,系統端再定時讀取或訂閱。新一點的機台常常內建 OPC UA;老機台可能只有 RS-485 序列埠,要加一台協定轉換閘道器。

風險也最集中在這條:有人要動 PLC 的設定,甚至改程式,萬一改錯會影響生產,所以多數工廠會要求原設備商來做。原設備商倒了、找不到人,或是對方報價很高,這條路就會卡住。

第二條:加裝感測器旁路收集,不碰 PLC

不動 PLC,在機台外面另外裝感測器:電流感測器夾在馬達電源線上判斷有沒有在運轉,光電感測器裝在出料口數件數,或是從警示燈的訊號拉一條線出來。訊號接到 ESP32 這類 Wi-Fi 模組,再用 MQTT 送進系統。這條路的好處是品牌不拘、老機台也行、不會影響生產,缺點是只拿得到「有沒有在動、做了幾件」這種外部看得到的資料,製程參數拿不到。

第三條:人工或掃碼報工

讓操作員在開工、完工、異常時用掃碼槍或平板按一下,資料直接進系統。看似最陽春,但它有一個前兩條都沒有的優點:知道是哪張工單、哪個人、為什麼停機。機台只知道自己停了,停機原因要靠人說。報工方式怎麼選,可以看報工系統怎麼選。

比較項目

設備商開通訊(直讀 PLC)

感測器旁路收集

人工或掃碼報工

拿得到的資料

計數、狀態、警報、製程參數,最完整

運轉/停機、件數、警示燈

工單、人員、停機原因、良品數

要不要動 PLC

要,通常需原設備商

不用

不用

老機台適用

看有沒有通訊埠,可能要加閘道器

適用

適用

每台大概成本

依設備商報價,落差最大

感測器加模組,相對低

掃碼槍或平板,最低

主要風險

改錯影響生產、被設備商綁住

訊號判讀要調校、數字可能有誤差

看人有沒有確實報、會延遲

適合

新機台、要做製程履歷

多品牌老機台、先看稼動率

人工站多、要知道停機原因

多數 30 到 100 人的工廠,我們會建議先用第二條加第三條起步:機台的運轉和件數靠感測器自動收,停機原因和工單靠掃碼補上,等系統跑順、確定哪幾台機台值得深挖,再請設備商開通訊。這樣的組合我們實際做過:感測器透過 ESP32 與 MQTT 送資料、掃碼槍報工,都串進過系統;工廠端的整體做法可以參考我們做的生產力管理系統,它幫傳統製造業把生產狀況、異常和產能效益放到同一個畫面。直讀 PLC 這段我們沒有自己做,通常由設備商處理,我們負責系統端:收資料、看板、報表與追溯。如果你想先知道自己廠裡的資料怎麼收比較划算,我們可以先幫你看產線資料怎麼收,直接聊聊現況就好。

請設備商開通訊時,系統端要先準備什麼

找設備商之前,先列出你要的資料清單(業界叫 tag 清單或點位表),再把分工寫清楚。清單寫不出來,設備商只能報一個模糊的價格,系統端也不知道要收什麼。

欄位

範例

為什麼要寫

機台編號

CNC-03

對到設備清單與工單

資料名稱

累計生產數

讓雙方對同一個數字有共識

PLC 位址

D100

設備商要開放的位置

資料型別

32 位元整數

型別錯了讀出來會是亂碼

單位與倍率

件,倍率 1

溫度常存成 x10,不寫會差十倍

更新頻率

每 5 秒

太頻繁會吃 PLC 資源,太慢看板不即時

會不會歸零

換班時歸零

系統端要用差值計算,避免重複或漏算

工作項目

設備商或自動化工程師

系統端(我們這一側)

PLC 程式與通訊設定

負責

提供需要的點位清單

閘道器、協定轉換

依案子分工,要寫進報價

負責接收端設定與斷線重連

網路佈線、交換器

通常由水電或網路廠商負責

提出網段與頻寬需求

資料存放與計算

不負責

負責,含時間戳記、工單對應、差值計算

看板、報表、通知

不負責

負責

停機測試與驗收

共同參與

共同參與,對數字

最常吵架的地方在中間:閘道器誰買、誰設定,網路線誰拉。這一段在報價單裡沒有寫清楚,上線前一週就會變成三方互推。資料進來後要跟 ERP 的工單、BOM 對起來,規則可以看 MES ERP 怎麼串接。

不碰 PLC 也能先拿到稼動率:感測器旁路收集怎麼做

老機台、多品牌、設備商找不到,最實際的起點是旁路收集。我們做過的組合是:感測器接到 ESP32,透過工廠 Wi-Fi 用 MQTT 送到伺服器,系統端負責判斷狀態、計算時間、處理斷線。ESP32 怎麼做到斷線不掉資料,細節寫在 ESP32 MQTT 實作。

想知道的事

裝什麼

判斷方式

要注意

機台有沒有在運轉

比流器(電流感測器)

電流超過門檻就算運轉

待機電流要先量,門檻才訂得準

做了幾件

光電或近接感測器

出料口每觸發一次算一件

料件重疊或彈跳會多算,要做去抖動

有沒有異常

接警示燈訊號

紅燈亮就記一次異常

原因要靠人補,接 Andon 或報工

環境條件

溫溼度感測器

定時回報數值

超標要通知,數據要留存

這樣收到的資料,已經足夠算出稼動率的時間稼動那一段,也能做成生產看板。異常燈號要變成可以追的紀錄,可以搭配 Andon 系統。至於溫度這類製程條件,溫度監控系統有完整做法。整體的工業物聯網怎麼起步,可以看工業物聯網是什麼。

我們的看法比較直接:很多工廠一開始就想「全部機台直讀 PLC」,結果卡在設備商報價和停機排程,半年過去一筆資料都沒進來。先用旁路收集讓看板亮起來,大家看到數字開始對話,再決定哪幾台值得花錢深挖,這個順序通常比較走得完。

PLC 資料收進來之後,能做哪些報表

資料收進來只是一半,要變成主管每天會打開的畫面才算數。同一筆 PLC 計數,可以長出好幾種用途:

收進來的資料

可以做成

延伸閱讀

運轉/停機時間

稼動率、OEE、停機排行

OEE 是什麼

件數與良品數

生產日報表、達成率

生產日報表怎麼做

警示與異常

即時通知、異常處理紀錄

Andon 系統

製程參數(溫度、壓力)

每批的生產履歷,客訴時可追溯

生產履歷系統

累計運轉時數

依時數排設備保養

設備管理系統

用電

單件耗電、尖峰用電

能源管理系統

每一項都有對應的做法可以參考:OEE 是什麼、生產日報表怎麼做、生產履歷系統怎麼做、設備管理系統、能源管理系統怎麼選。建議一次挑一到兩個最痛的開始做,例如先做稼動率和日報表,主管每天早上會看,系統就活得下去。

PLC 連上網路之後,資安要先顧好

PLC 不要直接接到網際網路,系統端用唯讀方式取資料,產線網路和辦公室網路要分開。這不是理論上的風險。美國 CISA 在 2023 年 11 月發布警示,駭客入侵一座水處理設施的 PLC,原因是設備直接暴露在網路上,而且沿用出廠預設密碼「1111」,該設施只好改回人工操作。

  • PLC 與 HMI 的預設密碼一律改掉,交機驗收時就列為檢查項目
  • 系統端只讀不寫,需要從系統下指令給機台的情況要另外評估
  • 產線設備放在獨立網段,中間用防火牆隔開,只開必要的連線
  • 遠端維護走 VPN,不要為了方便把 PLC 開到外網
  • PLC 程式與設定定期備份,出事時才回得去

網段怎麼切、帳密怎麼管,完整整理在 OT 資安是什麼。

PLC 資料收集費用怎麼估

費用拆成五塊估:設備商端、硬體、佈線與網路、系統端、後續維護。我們估價時會這樣拆,各塊的落差很大,所以不建議只問「一台機台多少錢」。

費用項目

包含什麼

怎麼估

設備商端

PLC 通訊設定、程式修改、停機調機

向原設備商詢價,品牌與年份影響最大

硬體

閘道器、感測器、ESP32 模組、掃碼槍

依機台數與收集方式,旁路收集每台相對低

佈線與網路

網路線、交換器、無線基地台

市場行情每點約 1,000 到 2,500 元,現場環境影響大

系統端

資料接收、看板、報表、通知、追溯

看要做幾種報表、要不要跟 ERP 串

維護

感測器更換、系統調整、資料備份

每年編一筆預算,不要只算建置

政府也有在推設備聯網。經濟部推動的智慧機上盒計畫,從 107 年起到 2023 年初累計完成 10,466 台設備聯網,參與廠商 399 家,代表「把老機台資料拿出來」在台灣已經有不少前例。整套 MES 的預算怎麼拆,可以看 MES 系統價格怎麼算。

如果你看完還是不確定自己廠該走哪一條,我們可以先幫你看產線資料怎麼收。把機台品牌、年份和你最想看的一張報表告訴我們,我們很樂意聽你聊聊現況,這個階段先一起把路看清楚,真的要動手再談範圍跟費用。習慣用 LINE 的話,也可以直接加 LINE 傳照片。

ℹ️我們怎麼看

我們預期接下來幾年,新機台內建 OPC UA 會越來越普遍,直讀 PLC 的門檻會降低,但台灣工廠裡十年以上的老機台還會留很久,旁路收集和掃碼報工不會消失。我們選擇專心做系統端:PLC 程式與通訊交給熟悉機台的設備商,我們負責把各種來源的資料收進同一套系統、做成看板和報表。給你一個判斷方法:先寫下你每天早上最想看到的那三個數字,再回頭問每個數字從哪裡來,答得出來的就從最便宜的那條路開始收。

ℹ️我們做過這件事

恆遠是一支自己寫程式的工程團隊,40+ 企業客製案落地。這篇裡三條路的比較與分工,就是我們接到製造業詢問時實際在用的拆法。

工廠這一塊,我們做過生產力管理系統,幫傳統製造業建立生產可見性、異常管理和產能效益分析;MQTT、ESP32 Wi-Fi 聯網、溫度感測器、掃碼槍、標籤機也都實際串進過系統。PLC 直讀與 OPC UA、Modbus 設定通常由設備商處理,我們負責系統端。

如果你想知道你們廠的機台資料進了系統會是什麼樣子,我們很樂意聽你聊聊現在的情況,一起看看從哪一台開始最划算。

QPLC 是什麼?

PLC 是可程式邏輯控制器(Programmable Logic Controller),工廠用來控制機台的專用電腦。它讀取按鈕和感測器的訊號,依照程式控制馬達、氣缸、閥門等輸出,負責機台的動作順序與安全連鎖。

QPLC 和 HMI、SCADA 有什麼不同?

PLC 負責控制機台;HMI 是機台旁的觸控螢幕,給操作員設定與查看狀態;SCADA 是集中監控多台設備的畫面。三者都偏即時控制與監看,工單、稼動率、良率這類管理資料要靠 MES 這類系統整理。

QPLC 的 I/O 表是什麼?

I/O 表列出 PLC 每個輸入點(X 或 I)與輸出點(Y 或 Q)接的是什麼設備,例如 X3 是出料感測器、Y0 是主馬達。要從 PLC 收資料時,I/O 表和暫存器清單是決定讀哪些點位的依據,可以向原設備商索取。

QPLC 資料可以直接讀到 Excel 嗎?

技術上可以,透過 OPC UA 或 Modbus 的軟體把數值寫進 Excel,但只適合短期測試。長期使用會遇到資料量大、斷線漏資料、沒有工單與人員對應的問題,建議收進資料庫再做報表。

Q老機台沒有通訊埠,還能收資料嗎?

可以用旁路收集:在馬達電源加電流感測器判斷運轉,在出料口加光電感測器數件數,訊號透過 ESP32 這類 Wi-Fi 模組送進系統,不需要動到 PLC。製程參數拿不到,但稼動率和產量足夠起步。

QPLC 常見的通訊協定有哪些?

常見有 OPC UA、Modbus TCP、Modbus RTU(RS-485),以及各品牌自家的協定,例如三菱的 MC 協定、西門子的 S7。新機台多支援 OPC UA,老機台可能要加協定轉換閘道器。實際能用哪一種,要看 PLC 型號與設備商設定。

Q讀 PLC 資料會不會影響機台運作?

設定得當通常不會,但讀取頻率太高會吃掉 PLC 的通訊資源,改 PLC 程式則有影響生產的風險。建議由原設備商設定通訊、系統端只做唯讀,並在停機時段測試。

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