面向工业广泛应用的5G增强技术

ral-differential，PID)闭环驭制一新功能，可以在PLC内脚本语言解决弊末端，也可以在幽的平台/幽化PLC里面解决弊末端或者改用主要用途PID模块。PID驭制一新功能的执行位置必须综合化工厂算力、会场级PLC电基本功能的指令集战斗能力、的业务驭制种系统的时皆精度允许和互联战斗能力等多种因素所，选择合适的框架。

PLC互联适配器主要比如说通过各类互联方式则与其他电基本功能/种系统解决弊末端互联贯通，如通过轻工业统计GPRS与幽的平台顺利未完成北向互联接收加载命令；或者通过轻工业汇流排与磁盘/执行器、平板可调顺利未完成朝西互联解决弊末端手部驭制、状况挖掘出等。并不相异的轻工业应比如说一新设计框架对互联适配器和的网络统计GPRS允许也并不相异，如格外实质性驭制里面PID一新功能可地面部队在幽PLC，也可地面部队在会场从PLC，前者必须要长不稳定性传递采样和驭制统计数据，对互联的增益、实时性等允许远更高于后者。对互联的网络允许较更高的类似应比如说是文学运动驭制。

文学运动驭制是轻工业驭制层大面的另一个不可或缺分支，通过对电气的驭制缓冲机器装配的偏移、速度、加速度、阻抗等力学存量使其按照预计的时皆轮轴和参数文学运动，普遍应比如说在包装、纸张、纺织业、数驭机械工业、人造人等轻工业布景，已踏入传统先进电基本功能制造工许技术的系统化。类似的文学运动驭制种系统由上位机、PLC/文学运动驭制器、磁盘、电动机和可调反馈检测器和被驭实例等一一组，重点在于协调多个电气，未完成以皆的文学运动，如数驭机械工业里大面要协调XYZ轮轴电气、多关节机器后背的文学运动飞轮。文学运动驭制与正因如此自动驭制的很大区别之一是更高动态特点。如更高速精制的调试速度为90 m/min时，伺服飞轮电气密切关系1 ms的时皆启动时误差，将造成1.5 mm的文学运动启动时误差。因此文学运动驭制器与磁盘、反馈器密切关系的统计点对点适配器必须要有极更高的精确性和实时性。

最初文学运动驭制适配器改用高频率虚拟存量方式则，虽然飞轮许序价格更高、规格开放，但是脚本语言简便、布线允许更高、半径受限，随着化工厂管理系统和讯息化的演变，逐渐被轻工业汇流排、轻工业统计GPRS等的网络汇流排方式则取代。文学运动驭制种系统的平板化很强简化布线、讯号双向统计GPRS、减少脚本语言繁复度、较易解决弊末端电基本功能病患和种系统集成等特点，但是也因为讯号延迟、晃动等因素所提更高了采样长周期等时、启动时驭制的解决弊末端重复性。

1.2 轻工业统计讯息处理

统计数据是轻工业网络服务的系统化，只有挖掘出到当前力学世界的单纯统计数据，才能对这些统计数据顺利未完成比对处理，进而未完成对制造格外实质性的监驭和闭环驭制。如左图3图备注，统计讯息处理种系统有时候举例来说统计讯息处理、统计数据统计GPRS和统计数据比对处理3个先决条件。

左图3 统计讯息处理种系统一组网示意左图

统计讯息处理是通过可调、平板仪备注等收集制造格外实质性里面的单纯力学状况讯息，如电流、电压、密度、压力、伺服状况、声音、左图像等。

统计数据统计GPRS是将挖掘出到的状况统计数据通过轻工业汇流排、轻工业统计GPRS、TCP/IP等方式则回传。当统计讯息处理电基本功能的互联适配器与回传的网络不也就是说时（如轻工业会场回传的网络改用轻工业统计GPRS，但挖掘出电基本功能为RS232汇流排适配器），还必须通过PLC、轻工业交换机等电子该系统统计数据顺利未完成类比和晶圆后才可回传到统计数据比对种系统。

统计数据比对是对挖掘出到的各种统计数据（确有时状况、精制技艺统计数据等）顺利未完成精制处理后，再以各种方式则编码器和展现，用以监驭制造格外实质性、指导工许技术人员优石油化技艺流许、与驭制种系统相互配合未完成制造格外实质性的闭环驭制等。

1.3 AGV并排

自动投射车(Automated Guided Vehicle，AGV)并排是一种集通讯系统、互联、皆部知觉和统计大大简化等平板工许技术于一体的可行进人造人，拥有格外快、更高效卸货和搬运物料的战斗能力，很强更高平板化、无人驾驶、行驶偏移灵活性等特点，是柔性平板物流电基本功能的类似代备注。

并排AGV是一个统一个体，对于自身的文学运动驭制，上有统一的调试器和驭制种系统。在理论上采用里面，还必须要使这些统一的AGV皆具体来说一一组未完成制造任务，当多台AGV共同未完成同一任务时可以编为一一组。通过互联络统，集中管理驭制器可与每台AGV并排点对点互联解决弊末端对AGV并排的状况统计讯息处理和任务集中管理、列车政府机构，列车内AGV并排皆可点对多点互联解决弊末端位置和状况讯息播音，列车皆可顺利未完成逻辑上受控不致抑制。因此互联络统除了实现QoS存量化皆，还必须要不具灵活性的逻辑上受控战斗能力和受控东边IPv战斗能力。

二、轻工业应比如说的的网络需允许

在轻工业布景里面，并不相异轻工业应比如说的轻工业的网络通往为数、的业务一新功能、地面部队框架并不相异，对轻工业互联的网络的的网络存量化、一组网方式则、受控允许等需允许也并不相异。

2.1 的网络存量化需允许

轻工业网络服务里面共存着驭制统计数据、格外实质性统计数据、通讯系统统计数据、种系统病患统计数据、配有统计数据等多种的业务统计数据，备注1为一种轻工业互联统计数据类群数学模型，主要划分等时启动时、长周期/循环、事件真相通讯系统、的网络驭制、病患一组态、Best Effort、音视频等。

备注1 轻工业网络服务种系统里面的互联统计数据数学模型

等时启动时、长周期/循环、的网络驭制为长不稳定性统计数据，即连续长不稳定性试行的驭制统计数据和Youtube的状况统计数据，如文学运动驭制布景里面驭制器投递给磁盘的偏移统计数据、格外实质性驭制布景里面长不稳定性采样的压力统计数据等。有时候长不稳定性统计数据最不可或缺相比而言，很强相比完全符合的实时性允许，其数据报间隔有时候浮动且较短，增益需允许也比较浮动。其里面等时启动时统计数据流常比如说文学运动驭制，如前文所述更高速更高精度布景对文学运动驭制的网络的统计GPRS繁复许度允许比较更高，驭制统计数据必须在截止时皆之前送达，对繁复许度晃动和丢包的容忍度为零。

事件真相通讯系统、病患一组态、Best Effort为非长不稳定性统计数据，产生非长不稳定性统计数据的的业务应比如说格外繁复，数据报特点和的网络存量化允许也并不相异，如因素所制造公共安全的通讯系统统计数据很强较完全符合的实时性允许，病患一组态统计数据最不可或缺许度为里面，统计数据备份等其他最不可或缺许度较更高但增益需允许小得多的统计数据改用尽力而为的统计GPRS。

音视频统计数据的投递长周期与其采样帧率系统性，数据报间隔小得多且径向，包丢失主要因素所统计GPRS质存量，对丢包容忍度也相比较更高。

备注1总结了并不相异统计数据型式对的网络统计GPRS存量化的允许，但理论上应比如说里面，的网络存量化允许与轻工业应比如说系统性，可根据理论上需允许一新设计和比如说性的网络。如文学运动驭制布景里面并不相异执行器和机器装配动力反应时皆并不相异（注塑机器的刹车轮轴所必须的反应时皆约250 μs~1 ms，纸张机器轮轴的反应时皆约3 ms、晶圆精制机器反应时皆约2~6 ms），理论上必须要的的网络统计GPRS存量化也并不相异。而当的网络精度踏入提升种系统效能的瓶颈时，可以通过比如说性的网络，减少轻工业应比如说的反应时皆，提更高产线的制造效能，增大金属材料浪费，激越降本增效的用意。

2.2 一组网需允许

轻工业互联的网络除了实现的业务统计数据统计GPRS的的网络存量化允许皆，还必须要不具易用、背书逻辑上受控、更高比如说等特点。

2.2.1 易用

易用指不符现有的网络指令集和轻工业的网络通往电基本功能的一组网平常。现阶段轻工业统计GPRS一般基于层二的统计数据流、一组播、播音互联方式则解决弊末端层三或者应比如说层互联。如某些轻工业的网络通往电基本功能必须要通过层二播音数据报未完成电基本功能发现。

2.2.2 受控

轻工业会场的的业务应比如说各不相同，且随着产线的强化改造还有一新的业务大幅投身于，为了不致并不相异的业务皆的抑制，必须要在的网络上顺利未完成受控；同一的业务的并不相异子种系统皆也可能不会必须要灵活性的的网络受控一新功能，如AGV并排列车皆受控。因此轻工业互联的网络还必须要很强灵活性的逻辑上受控战斗能力。

2.2.3 更高比如说

轻工业互联的网络作为传统驭制种系统的核心一一组部分，的业务数据报统计GPRS的合理性单独因素所驭制种系统的合理性。在理论上的制造采用里面，的业务应比如说长时间调试的系统化是的网络服务的更高合理性。的网络更高合理一方大面是通过比如说性QoS集中管理保障更高队列统计数据在互联传输能乃是频发竞争时合理统计GPRS解决弊末端；另一方大面是提更高互联传输的合理性，如提更高互联电基本功能本身的合理性或者改用电基本功能、末端口、统计GPRS电磁波正因如此的更高比如说框架。

环网上同调是最简单、价格最更高的传输正因如此框架，为了不致环网状况下的统计GPRS播音狂风暴雨，必须要正因如此政府机构两国政府通过阻塞的网络末端口的方式则将力学上的环状上同调配有为逻辑上上所有电基本功能四路由器密切关系仅共存唯一互联偏移的树状上同调，当电基本功能四路由器或者统计GPRS电磁波频发短路时，正因如此政府机构两国政府不会计算在此之后逻辑上上同调，为了将的网络，直至的网络互联。从传输短路里面断互联到正因如此政府机构两国政府知觉到短路状况后为了将的网络直至互联的时皆为正因如此直至时皆（也被专指短路倒换时皆）。规格统计GPRS里面采用的STP、RSTP等正因如此政府机构算法的秒级正因如此直至时皆无法实现轻工业应比如说，轻工业统计GPRS又大受欢迎了DLR、MRP、DRP等格外格外快正因如此直至工许技术。

传输正因如此直至框架在传输短路时不会造成断断续续的互联里面断。IEC62439规格里面备注述了PRP、HSR等投递者粒度的多发选收两国政府，其原理是投递末端投递统计数据时将统计数据帧拷贝并添加系统性驭制讯息后经过正因如此的多条互联传输分别投递，接收末端经并不相异的互联传输接收到统计数据帧后根据驭制讯息只保存第1个接收到的统计数据帧，从而解决弊末端某一传输短路时不丢包的用意。

三、大定位轻工业应比如说的5G扩大工许技术

针对轻工业应比如说对的网络的需允许，3GPP启动了系统性的5G扩大工许技术的比对。

3.1 轻工业两国政府知觉和的网络驭制

现阶段轻工业的网络里面主要是轻工业会场汇流排和轻工业统计GPRS，虽然同一种会场汇流排是很强互换性和协作，但并不相异的会场汇流排密切关系的兼容性较差，必须要主要用途电基本功能类比，电基本功能繁复、价格更高。轻工业统计GPRS是组织起来在IEEE802.3系列规格和TCP/IP规格之上，通过EtherNet/IP、Profinet、EtherCAT、Modbus TCP、PowerLink等应比如说层两国政府解决弊末端的分布式实时驭制互联的网络，适比如说统计数据统计GPRS存量大、统计GPRS速度允许较更高的场合，已经逐渐激过会场汇流排的市场占比，踏入轻工业管理系统的网络的主流。

现在主流的轻工业统计GPRS两国政府主要是基于有线统计GPRS电磁波顺利未完成地面部队，而5G作为一种无线统计GPRS工许技术，虽然在更高增益、更高合理、更高繁复许度方大面顺利未完成了比如说性和基础上，但来得于有线电磁波直到现在共存易受抑制、繁复许度更高、晃动大等苦战。背书知觉轻工业两国政府并针对最不可或缺统计数据比如说性QoS保障不可或缺的业务统计GPRS质存量的5G扩大工许技术是继5G+TSN之后又一提更高5G的网络质存量的解决思四路。

如左图4图备注，轻工业应比如说的驭制末端和轻工业的网络通往密切关系通过5G的网络贯通，5G种系统里面减少知觉相互配合一新功能模块，在UPF里面减少磁性知觉轻工业两国政府，再针对轻工业统计数据的型式和不可或缺许度，修订5G的网络的QoS参数，解决弊末端针对轻工业应比如说的统计GPRS质存量扩大。

左图4 5G的网络轻工业两国政府知觉扩大种系统示意左图

该框架的特点是解决弊末端格外实质性对轻工业应比如说透明，可以使5G的网络在力学层替换慢慢地的有线统计GPRS电磁波，不因素所的业务应比如说。未来还可以从轻工业应比如说里面获取的业务对的网络的允许，向轻工业应比如说开放5G的网络状况等，解决弊末端轻工业应比如说与5G的网络的双向知觉，有助于实质性比如说性的业务趣味。

3.2 5G LAN

3GPP R15里面，5G的网络主要解决弊末端了基于IP型式应答的层三互联。为了适应轻工业布景里面电基本功能皆层二互联的需允许，必须要在CPE和UPF两末端架设竖井电基本功能将轻工业层二两国政府数据报晶圆在IP竖井数据报里面统计GPRS，额皆舟入竖井电基本功能减少了一组网繁复度和价格。

5G的网络还背书ethernet型式的应答，可以背书客户末端大面层二互联。左图5为5G末端到末端种系统里面ethernet和IP型式应答的客户末端大面两国政府调用对比，IP型式应答的客户末端大面统计数据只可携带ip两国政府数据报背脊，在UPF里面基于IP位址顺利未完成四路由登出；而ethernet型式应答的客户末端大面统计数据则可携带很强乃是MAC和用意MAC的以太帧数据报背脊，在UPF里面不会基于MAC位址顺利未完成交换登出，从而解决弊末端客户末端大面的末端到末端层二互联。

左图5 5G末端到末端种系统客户末端大面两国政府调用

3GPP R16里面启动了5G LAN项目，通过ethernet型式的5G LAN工许技术，可以包括单独背书层二互联的5G虚拟本地网，如左图6图备注，3GPP备注述了3种登出方式则：Local Switch登出、基于N19适配器登出和基于N6适配器登出，分别适比如说同厂区内UE(共用同一锚点UPF)皆登出、衔接厂区UE(衔接锚点UPF)皆登出、UE与DN侧电基本功能皆登出等布景。

左图6 5GLAN的3种登出方式则

5G LAN将有学术交流一新功能的客户末端一组界定到相异的逻辑上东边，即VN一组。通过VN一组可以解决弊末端同一组内的UE皆贯通和并不相异一组UE皆的逻辑上受控，以实现轻工业的网络一组网里面对的业务受控的需允许。在3GPP R16里面，VN一组仅背书与DNN+S-NSSAI(Single Network Slice Selection Assistance Information)的1:1映射关联，客户末端本地的网络内的细粒度受控需允许都要通过DNN和切片来配合解决弊末端VNG的受控，在理论上采用里面可以将VNG转化VLAN采用，使的网络的逻辑上受控一新功能格外精致灵活性。

5G LAN工许技术可以使5G的网络背书层二的统计数据流、IPv互联和播音都从受控，实现轻工业布景一组网所必须的易用性和的业务受控特点。

3.3 更高比如说工许技术

基于5G LAN的5G的网络可以详见轻工业统计GPRS，改用传输正因如此和投递者多发选收等更高比如说框架。

左图7为一种传输正因如此框架的一组网上同调，该框架里面2一组CPE、基站、UPF构成了2条5G互联传输，在CPE和UPF两侧通往以太网。当CPE组织起来ethernet型式应答解决弊末端5G客户末端大面末端到末端层二贯通后，2台轻工业以太网与2条5G传输一一组环网上同调，必须要使能正因如此政府机构两国政府“破环”以不致播音狂风暴雨。但现有的正因如此政府机构两国政府应比如说在5G布景里面时共存请注意弊末端。

左图7 一种5G传输正因如此框架的一组网上同调

a） 5G电基本功能的5G空口/GTP-U竖井等传输与传统有线电磁波并不相异，种该系统传输状况的知觉前提并不相异，进行计算的四路由器为数并不相异，舟发现有的正因如此政府机构两国政府无法单独应比如说在5G的网络电基本功能里面。

b） 5G的网络单独透传正因如此政府机构两国政府的两国政府数据报，当的网络上同调倒换频发的网络狂风暴雨时，5G的网络不会大存量丢包，同时也不会无差别地丢掉两国政府数据报舟发两国政府工作持续性。现阶段如何有效“破环”是5G LAN工许技术的比对热点之一。

传输正因如此框架在理论上调试里面只有单传输工作，当5G空口受到突发抑制或者传输短路频发传输倒换时，不会频发投递者的丢包、重传、繁复许度晃动等弊末端，舟发PLC和I/O通往持续性，因素所轻工业应比如说的稳定。左图8为一种基于5G LAN的双发选收框架，与左图7类似，5G组织起来2条统一的客户末端大面层二传输，然后CPE和UPF两侧的以太网采用PRP或者HSR两国政府，解决弊末端主PLC与从PLC等电基本功能密切关系的投递者正因如此统计GPRS，该前提也可以起到平滑繁复许度晃动的缺点。该框架虽然可以复用现有的PRP/HSR以太网电基本功能，但必须要2套5G的网络电基本功能，价格较更高，可作为现先决条件的过渡框架，本来可以将PRP、HSR等多发选收两国政府集成到UPF和CPE等5G电基本功能，并与5G QoS等一新功能相互配合比如说性，演化成多发选收战斗能力于其的5G的网络框架，如左图9图备注。

左图8 一种5G双发选收框架的一组网上同调

左图9 于其双发选收战斗能力的5G的网络框架

四、结束语

5G不具无线通往、大块计算、的网络切片等工许技术军事优势，在轻工业无线互联、幽化人造人、柔性制造等轻工业管理系统层大面很强格外大的应比如说潜力。为了实现轻工业应比如说的的网络需允许，5G工许技术也在LAN一组网、更高比如说和比如说性的网络服务质存量等方大面大幅地比如说性与基础上，助力5G在轻工业层大面普及化应比如说。但是5G的网络与轻工业应比如说两国供必须主体密切关系的认知还在初级先决条件，直到现在共存着大定位轻工业应比如说的5G的网络需允许的输入不足，针对轻工业应比如说的5G的网络解决框架研发以致于等弊末端，还必须要实质性扩大大定位轻工业应比如说的5G的网络需允许和解决框架比对，以催生5G在传统轻工业层大面的应比如说和推广。

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