Learning Objectives
- 從需求整理出 I/O 表與 Modbus 對照表
- 用上升緣、SET／RST、TON、CTU 與 MOV 寫出分揀站的階梯圖
- 用 Python 監控產量、計算剔除率，並經由約定好的暫存器下遠端停機命令
- 寫出測試計畫，說明為什麼安全功能不能依賴網路與上位程式
專題：輸送帶分揀站
最後一課把前面學的東西串成一個完整的作品：一條輸送帶把箱子往前送，經過感測器時， 高箱子被推桿推到旁邊的滑道（剔除），一般的箱子繼續往前（良品）。PLC 負責即時控制，Python 負責監控與紀錄。
需求
- 按「啟動」輸送帶運轉，按「停止」（常閉按鈕）就停；上位系統也可以下「遠端停機」命令。
- 箱子到達感測器時，如果高度感測是 ON，推桿伸出 0.5 秒再收回。
- 分別計算良品與剔除的數量，放在保持暫存器讓監控程式讀。
- 監控程式每秒更新一次產量與剔除率；剔除太多時下遠端停機命令。
I/O 表與 Modbus 對照表
寫程式之前先把表寫好，PLC 程式、監控程式、HMI 都照這張表做：
| 位址 | 設備 | 說明 | Modbus |
|---|---|---|---|
| I0.0 | 啟動按鈕 | 常開，按下＝1 | 離散輸入 0 |
| I0.1 | 停止按鈕 | 常閉，沒按＝1、按下或斷線＝0 | 離散輸入 1 |
| I0.2 | 箱子感測器 | 箱子在感測器前＝1 | 離散輸入 2 |
| I0.3 | 高度感測 | 高箱子＝1 | 離散輸入 3 |
| Q0.0 | 輸送帶馬達 | 1＝運轉 | 線圈 0 |
| Q0.1 | 推桿 | 1＝伸出 | 線圈 1 |
| MW0 | 良品數 | PLC 寫、上位讀 | 保持暫存器 0 |
| MW1 | 剔除數 | PLC 寫、上位讀 | 保持暫存器 1 |
| MW5 | 遠端停機命令 | 上位寫 1＝停機 | 保持暫存器 5 |
注意最後一列：上位系統不直接寫馬達的線圈，而是寫一個「命令」暫存器，由 PLC 程式決定要不要照做。 這樣 PLC 的邏輯（例如停止按鈕優先）永遠有效，上位系統出錯也不會繞過它。
逐步看：Python 監控產量
PLC 程式已經寫好並在執行：0.1 秒時有人按了啟動，第 1、3、4 個箱子是高箱子。 Python 每秒讀一次 MW0、MW1 與線圈 0，算出剔除率。看 PLC 畫面的推桿與計數器，和 Python 印出的數字對照。
測試計畫與安全
完成的程式要照測試計畫一項一項驗證，而不是「跑一次看起來對」。分揀站可以這樣列：
| 編號 | 操作 | 預期結果 |
|---|---|---|
| T1 | 按啟動再放開 | 輸送帶持續運轉（自保持） |
| T2 | 運轉中按停止 | 輸送帶停止，放開後不會自己再啟動 |
| T3 | 一般箱子經過 | 推桿不動，良品數 ＋1 |
| T4 | 高箱子經過 | 推桿伸出約 0.5 秒後收回，剔除數 ＋1 |
| T5 | 兩個高箱子連續經過 | 每個都被剔除，剔除數 ＋2 |
| T6 | 上位寫 MW5＝1 | 輸送帶停止 |
| T7 | 拔掉停止按鈕的線（模擬斷線） | 輸送帶停止（常閉接點的故障安全） |
| T8 | 監控程式關掉 | 產線照常運作，只是沒有人看報表 |
T7 和 T8 說明一個原則：保護人的功能不能依賴網路與上位程式。 停止按鈕直接接到 PLC（更嚴格的場合還有獨立的急停迴路與安全控制器），Python、HMI、網路都只是監控與方便的命令來源； 它們故障時，產線應該維持安全的狀態。真實的機台還要有機器防護與上鎖掛牌（lockout/tagout）程序，維修前切斷並鎖住能源。
可以再做的延伸
- 監控程式把每秒的資料寫成 CSV（第 12 課），再畫出產量趨勢。
- 用第 13 課的 Python 從站，先模擬這台 PLC，在沒有設備時測試監控程式。
- 用第 15 課的 OPC UA 公開「良品數」「剔除數」並用訂閱取代輪詢。
- 依第 17 課的區域與管道，替這條產線畫一張網路分區圖。
小測驗：程式設計
監控程式想停線，下面哪一種做法比較好？
推桿用 SET 伸出、TON 計時、時間到 RST 收回。如果少了 RST 那一條 rung，會發生什麼事？
小測驗：監控與測試
下面的程式計算剔除率，會印出什麼？
records = [(3, 1), (5, 0), (2, 2)]
good = sum(g for g, r in records)
reject = sum(r for g, r in records)
print(round(reject / (good + reject) * 100), "%")
監控用的 Python 程式當掉了。依照本課的設計，產線會怎樣？
測試「停止按鈕斷線時輸送帶會停」這一項，主要在驗證什麼？
重點整理
- 動手寫程式前先寫 I/O 表與 Modbus 對照表，PLC、監控程式、HMI 都依同一份文件。
- 分揀邏輯：上升緣
P讓動作只觸發一次；SET伸出、TON計時、RST收回；CTU計數；MOV把計數放到 MW 給上位讀。 - Python 監控：每秒讀 MW0、MW1、線圈 0，計算剔除率；要停線時寫命令暫存器，讓 PLC 保有最後決定權。
- 用測試計畫逐項驗證，包括斷線與上位程式故障的情況。
- 保護人的功能（停止、急停、機器防護、上鎖掛牌）不依賴網路與上位程式。
恭喜完成 PLC 與工業通訊軌：從掃描週期、階梯圖、計時計數、類比與 PID，到 Modbus、OPC UA、HMI 與工控資安， 你已經能把一台 PLC 和 Python 接成一個可以監控、可以紀錄的系統。