解決方案
1980 年代,工廠控制意味著硬體 PLC——堅固但僵化、昂貴且運算能力有限。位於德國 Verl 的家族自動化公司 Beckhoff 於 1986 年做出回應,交付了首套基於 PC 的機器控制系統,使其目標應用——一台雙斜切鋸——的生產力大幅提升。
這次範式轉移在於將控制功能從專有硬體中抽象出來,改在工業 IT 元件上執行。1996 年推出的 TwinCAT 讓這個構想系統化:為 Windows 提供的即時擴充功能,把標準 PC 變成確定性的控制平台,涵蓋 PLC、運動控制、量測,之後更延伸至視覺、機器人與 AI 工具,並採用 IEC 61131-3 程式設計。
成果可以量化:PLC 週期時間降至約 100 微秒,記憶體實際上變得沒有限制,單一控制器可管理的軸數從 10 軸提升到超過 1,000 軸,而每軸成本則下降。2003 年推出的 EtherCAT 成為全球性的現場匯流排標準,這種開放做法也在整個產業中取代了封閉的黑箱系統。
達成了什麼
將控制邏輯移到執行於標準 PC 的軟體上
為何奏效
標準 PC 搭上摩爾定律,控制效能免費提升
單一平台上的軟體取代了許多專有黑箱
開放標準讓機器製造商不再那麼依賴單一供應商
每軸成本下降,讓機器能以合乎經濟的方式增加更多自動化
可套用之處
當現有硬體昂貴且封閉時,把功能與盒子解耦:將功能放進商用 PC 上的軟體,讓摩爾定律完成其餘的事。
後續發展
基於 PC 的控制成為一股產業運動:到了 2020 年代,該領域明顯地從專有黑箱控制器轉向開放、標準化的系統,Beckhoff 的 TwinCAT 與 EtherCAT 技術在全球各市場被使用,該公司並於 2026 年慶祝此做法屆滿 40 年。
追溯依據
參考來源
- Beckhoff feiert 30 Jahre Automatisierungsplattform Twincat Smart Production · smart-production.de ·
- 40 Jahre PC-based Control Beckhoff Automation · beckhoff.com