Introducere
Controlul industrial este o componentă de bază a producției industriale. Controlerele logice programabile (PLC) servesc ca dispozitive cheie în controlul automatizării industriale, aplicate pe scară largă în diferite sectoare ale economiei naționale, inclusiv industrie, transport și servicii municipale. PLC-urile sunt dispozitive de control industrial dezvoltate prin integrarea microelectronicii, tehnologiei computerelor, controlului automat și tehnologiilor de comunicare în controlere secvențiale. Scopul lor este înlocuirea releelor, executarea logicii, cronometrarea, numărarea și alte funcții de control secvenţial, stabilind astfel sisteme de control programabile flexibile [1]. Software-ul tradițional de control industrial PLC este strâns cuplat cu hardware-ul, iar produsele străine domină cota de piață, prezentând probleme precum costuri ridicate și scalabilitate insuficientă.
1. Tendințe evolutive în sistemele de control industrial
Pe măsură ce știința controlului converge cu disciplinele de calcul, informații și comunicații, teoria controlului evoluează de la controlul clasic cu feedback și controlul modern către un control inteligent bazat pe date-. Sistemele de control progresează de la controlul unic-punct și controlul în rețea la controlul bazat pe cloud-distribuit. Prin integrarea inovatoare a tehnologiei informației și comunicațiilor (TIC) cu tehnologia operațională (OT), sistemele tradiționale de control industrial evoluează treptat în noi sisteme de control industrial. Aceste noi sisteme oferă interconectivitate, scalabilitate și luare a deciziilor bazate pe date--, manifestate în două tendințe majore:
(1) Trecerea de la arhitecturi de control specializate închise, izolate la arhitecturi de control cu scop general deschise, decuplate-
Odată cu apariția și avansarea tehnologiilor precum 5G și edge computing, arhitectura tradițională de control industrial cu cinci-straturi ISA-95 se transformă către o structură cu trei{-straturi de tip „end-edge-cloud”. Printre acestea, evoluția stratului de control PLC a devenit un punct focal în industrie. Din punct de vedere tehnologic, sarcinile de control industrial migrează de la dispozitive specializate încorporate la dispozitive de tip cloud-edge de uz general-cu capabilități de procesare a datelor-în timp real. Operațional, sarcinile soft-în timp real, cum ar fi controlul logic, sunt din ce în ce mai centralizate la margine sau în cloud, în timp ce sarcinile dure-în timp real, cum ar fi controlul mișcării, rămân executate pe dispozitivele de pe teren.
(2) Tranziția de la procesarea unei-sarcini unice la colaborarea cu sarcini multiple distribuite-
PLC-urile tradiționale folosesc procesare secvențială pentru sarcini. Cu toate acestea, extinderea scalelor de control mărește volumul și diversitatea sarcinilor, măresc diferențele de prioritate între sarcini și sporesc cerințele de colaborare. În special odată cu introducerea tehnologiilor de big data și inteligență artificială, colaborarea eficientă între sarcinile tradiționale de control și sarcinile IT bazate pe date-necesită trecerea de la procesarea cu un singur-nod la procesarea colaborativă cu mai multe-noduri în sistemele de control tradiționale.
Căi de dezvoltare tehnică PLC bazate pe 2.5G Cloud-
Impulsat de progresele TIC-în special tehnologiile de rețea, cum ar fi PLC-urile bazate pe cloud 5G-5G-, au apărut ca o soluție cheie pentru limitările PLC tradiționale. Pe baza locației de implementare a sarcinilor de control PLC, actualele PLC-uri 5G bazate pe cloud urmează trei căi principale de dezvoltare tehnică:
(1) PLC bazat pe cloud-la nivel de câmp-: sarcinile de control sunt implementate pe gateway-uri industriale, potrivite pentru scenarii de control cu viteză medie-{{-înaltă{-la nivel de teren. Suportă cicluri de control industrial de 1–5 ms și mai mult, oferă fiabilitate ridicată și costuri de implementare scăzute.
(2) PLC bazat pe-nivel de nor-Edge: sarcinile de control sunt implementate pe unități de procesare a benzii de bază interioare (BBU), funcții ale utilizatorului (UPF) sau platforme de calcul la margine cu acces multiplu (MEC). Potrivit pentru scenarii de control centralizat la nivel de atelier sau de fabrică-, cu viteze medii-și-scăzute, care acceptă cicluri de control industrial de 20 ms sau mai mult, cu costuri reduse de implementare.
(3) PLC bazat pe-zonă largă în cloud-: sarcinile de control sunt implementate pe servere cloud centrale, potrivite pentru scenarii de control colaborativ cu viteză redusă-la nivel de fabrică. Îmbunătățită cu fibră optică și tehnologii de rețea deterministe, latența de la un capăt la altul poate fi redusă la 5 ms, dar costurile de implementare sunt mai mari.
Tehnologia PLC actuală bazată pe cloud-5G se confruntă cu provocări, inclusiv arhitecturi inconsecvente, lipsa suportului de colaborare de vârf-finală și incapacitatea de a orchestra aplicațiile PLC. În special, rețelele 5G care deservesc controlul industrial întâmpină întârzieri, fluctuații și probleme de fiabilitate. Pentru a aborda acestea, această lucrare propune o arhitectură tehnică PLC virtualizată 5G. Prin colaborarea „end-edge-cloud”, acesta realizează trei unificări: mediu de rulare unificat, programare unificată de implementare și portal unificat de dezvoltare și operațiuni.
3. Arhitectura tehnică a PLC virtualizat 5G
3.1 Caracteristici tipice ale PLC virtualizate
Tehnologia de virtualizare este o tehnică de gestionare a resurselor care creează un strat de abstractizare pe hardware-ul computerului folosind software. Acest lucru împarte resursele hardware ale unui singur computer în mai multe mașini virtuale, sporind eficiența utilizării resurselor și securitatea. Adopta pe scară largă în cloud computing, tehnologia de virtualizare continuă să evolueze și să se maturizeze, extinzându-și aplicația în diverse domenii și arhitecturi hardware.
Virtualization PLC (vPLC) creează un mediu de rulare virtualizat, decuplând sarcinile de control PLC de hardware-ul fizic. Acest lucru permite implementarea sarcinilor PLC pe diferite dispozitive ale elementelor de rețea. vPLC prezintă trei caracteristici cheie:
(1) Software PLC-Decuplare hardware:PLC-urile tradiționale folosesc hardware încorporat și sisteme de operare-în timp real cu cuplare strânsă de software-hardware. vPLC introduce un mediu de rulare PLC care se ocupă de încărcarea, execuția și programarea sarcinilor, decuplând astfel sarcinile PLC de sistemul de operare-în timp real.
(2) Execuție PLC virtuală:Tehnologia de virtualizare permite implementarea și operarea sistemelor de operare eterogene pe hardware-general. Mediul de rulare PLC rulează pe un sistem de operare virtual, decuplând sarcinile PLC de hardware-ul de bază.
(3) Orchestrarea și programarea PLC:În esență, vPLC funcționează ca un serviciu software PLC. Poate fi orchestrat și implementat în sistemele „edge-cloud” și poate fi programat în mod dinamic în timpul rulării, oferind flexibilitate și scalabilitate distincte de PLC-urile tradiționale.
În comparație cu PLC-urile tradiționale, vPLC îmbunătățește flexibilitatea și scalabilitatea sistemului, reduce costurile de echipamente și operaționale și facilitează foarte mult upgrade-urile și reproiectările liniei de producție.
3.2 PLC virtualizat oferă o bază tehnică unificată pentru sistemele de control industrial 5G
Centrat pe vPLC, sistemul de control industrial 5G își propune să ofere o arhitectură deschisă de Control-as-a-Service (CaaS). Funcțiile de control PLC pot fi implementate în mod omniprezent și reutilizate în mod flexibil, permițând controlul dispozitivului plug-and-play în rețele eterogene. Arhitectura sistemului este concepută în jurul conceptului de colaborare „end-edge-cloud”, care cuprinde straturi operaționale, de servicii și de dezvoltare.
(1) Strat de rulare: Bazat pe tehnologia de virtualizare-în timp real, oferă un mediu de rulare unificat-în timp real pentru vPLC pe hardware-general. Virtualizarea acceptă implementarea mixtă a sistemelor de operare-în timp real și non--în timp real, permițând scalarea dinamică a vPLC.
(2) Nivelul de servicii: Responsabil pentru implementarea vPLC în diferite noduri fizice, gestionând în același timp ciclul de viață, realizând implementarea și programarea unificate a serviciilor de control industrial PLC.
(3) Strat de dezvoltare: Oferă medii de dezvoltare a aplicațiilor PLC, instrumente de compilare și depanare, oferind un portal unificat de dezvoltare și operațiuni pentru sistemele de control industrial 5G.
Sistemul de control industrial 5G are multiple avantaje tehnice. În primul rând, oferă o arhitectură unificată pentru trei tehnologii PLC distincte bazate pe cloud-. Pe de o parte, acceptă migrarea centrelor de control de pe teren către edge sau cloud central, eliberând controlul PLC de constrângerile impuse de mediile de teren și permițând implementarea centralizată. Pe de altă parte, edge-side vPLC asigură controlul cu latență redusă-al dispozitivelor de teren, acceptând diverse aplicații în--în timp real, inclusiv controlul mișcării. În al doilea rând, implementarea vPLC în diverse elemente de rețea 5G oferă capabilități integrate de „conectivitate + putere de calcul + funcționalitate PLC” pentru controlul industrial. Acest lucru creează un sistem de control industrial nou, aplatizat, rupând monopolul ecosistemelor tradiționale de control industrial. În al treilea rând, utilizarea unei arhitecturi software/hardware universală reduce costurile de control industrial, accelerând maturizarea „industriei definite de software-”.
4 tehnologii cheie ale PLC virtualizat 5G
4.1 Virtualizarea-în timp real
Sarcinile PLC rulează ca procese ale sistemului de operare în cicluri conform ciclurilor de control industrial. Fiecare ciclu trebuie să asigure că procesul PLC primește intrări externe și obține timp de procesare CPU. Capacitatea-în timp real a sistemului de operare este esențială pentru furnizarea de servicii fiabile de control PLC. Tehnologia de virtualizare-în timp real permite implementarea co{{-de sarcini de calcul{-în timp real și non-în timp real-pentru hardware-general prin virtualizarea software/hardware. Acceptă consolidarea sarcinilor de calcul de la mai multe dispozitive încorporate pe un singur dispozitiv-general. În timp ce asigură performanța-în timp real, această tehnologie profită de adaptabilitatea hardware puternică și de capabilitățile bogate ale aplicațiilor ale sistemului de operare universal. Oferă avantaje, cum ar fi costul redus al dispozitivului, dimensiunea și consumul de energie, realizând în același timp compatibilitate între ecosistemele de dispozitive eterogene.
În prezent, industria folosește diverse tehnici de virtualizare, clasificate în principal ca partiționare hardware, virtualizare completă, paravirtualizare și virtualizare a sistemului de operare. Dintre acestea, următoarele trei abordări sunt cele mai potrivite pentru adaptarea-la virtualizării în timp real:
(1) Partiționare hardware:Împarte resursele hardware subiacente în partiții independente, fiecare rulând propriul sistem de operare. Partiționarea hardware oferă o performanță excelentă-în timp real, apropiindu-se de niveluri-bare metal, dar nu are capabilități de partajare a resurselor, suferă de scalabilitate limitată și prezintă o utilizare scăzută a resurselor. În special, I/O periferice necesită pre-partiționare și nu pot fi reutilizate, ceea ce crește complexitatea tehnică.
(2) Containere Linux-în timp real:Modificați Linux dintr-un sistem-de partajare a timpului într-un sistem-în timp real utilizând metode precum Preemption Patch sau Xenomai. Apoi, valorificați virtualizarea containerelor ușoare pentru izolarea resurselor, creând un mediu de rulare virtualizat-în timp real pentru PLC-uri. Această abordare utilizează pe deplin ecosistemul software și hardware matur al Linux, reducând costurile de portare a software-ului PLC. Deși containerele au o suprasarcină operațională redusă, performanța în timp real-a nucleului Linux modificat rămâne inferioară sistemelor de operare-în timp real dedicate (RTOS), ceea ce duce la fluctuații și erori în scenarii precum controlul mișcării servo.
(3) Virtualizare microkernel:Implementează RTOS și sistemele de operare cu scop general-(GPOS) într-o configurație hibridă folosind un microkernel ca hypervisor de tip-1. Microkernel-urile oferă funcționalitate simplificată, supraîncărcare redusă și securitate îmbunătățită în comparație cu nucleele monolitice, permițând atât virtualizarea hardware, cât și performanță ridicată în timp real. Această tehnologie se dezvoltă activ în sectoarele industriale, infotainment auto și robotică, deși provocările includ un ecosistem tehnic imatur și adaptarea hardware complexă.
Sistemele de control industrial 5G pot selecta diferite abordări de virtualizare-în timp real pe baza elementelor de rețea și a scenariilor de aplicație. Pentru vPLC-urile bazate pe edge și cloud-, tehnologia containerului Linux în-în timp real este alegerea preferată. Pe de o parte, modificarea în timp real-Linux implică un cost redus și facilitează implementarea simplă. Pe de altă parte, tehnologiile de planificare a orchestrarii containerelor și de backup prin redundanță sunt mature, prezentând riscuri scăzute. Având în vedere cerințele ridicate-în timp real ale vPLC-edge-side și nevoia de colaborare edge-side, vPLC-edge-side ar trebui să acorde prioritate containerelor Linux-în timp real sau soluțiilor de virtualizare microkernel.
4.2 5G Rețele deterministe
5G industrial control systems impose two primary requirements on network connectivity. First is ultra-low latency air interface capability. In scenarios like industrial motion control, inter-controller communication, and high-speed logic control, short control cycles (1–5 ms) and stringent reliability requirements (>99,9999%) necesită performanță ridicată a interfeței aeriene fără fir pentru transmisia de date pe straturi pe verticală și sisteme pe orizontală. În al doilea rând, transmisia de date deterministă în medii de rețea eterogene. Incertitudinea în latența-indusă de rețea este un factor critic care afectează stabilitatea sistemului de control. Modelarea existentă a sistemului de salt-liniar al rețelei poate compensa întârzierile aleatorii instabile, dar încă se luptă să îndeplinească cerințele de performanță-de control în timp real.
O rețea deterministă oferă utilizatorilor calitate garantată a serviciului (QoS), oferind comutare flexibilă între servicii deterministe și non{0}}deterministe și control autonom asupra nivelurilor QoS. Tehnologiile tipice de rețea deterministă sunt prezentate în tabelul 1. În general, rețelele deterministe reprezintă calea principală pentru realizarea sistemelor de control industrial 5G. 5G Deterministic Networking (5GDN) folosește sincronizarea ceasului de-de înaltă precizie, modelarea traficului și tehnici de rezervare a resurselor, pe lângă tăierea rețelei 5G, pentru a oferi latență deterministă și deterministă. 99,9999% fiabilitate a conexiunii. Acest lucru creează o rețea fără fir previzibilă, planificabilă și verificabilă, cu capacități deterministe, oferind o experiență de serviciu „diferențiată + deterministă” [5]. Atunci când este integrat cu rețelele de teren și cu tehnologiile de calcul de margine, 5G Deterministic Networking permite controlul determinist de la un capăt la altul.
4.3 Orchestrația colaborativă „End-Edge-Cloud”
Prin virtualizarea-în timp real, dispozitivele hardware PLC tradiționale sunt transformate în servicii software PLC decuplate hardware-. În cadrul arhitecturii 5G cloud-de margine-finală, este necesară implementarea flexibilă a serviciilor software PLC, necesitând o platformă unificată de orchestrare și programare vPLC.
Orchestrarea și programarea vPLC acceptă implementarea vPLC ca containere sau mașini virtuale pe elemente de rețea, cum ar fi gateway-uri industriale 5G, stații de bază industriale 5G, UPF-uri industriale 5G și MEC. Metodele de orchestrare includ două tipuri: interconexiune între cipuri de calcul și cipuri I/O (Controller la IO, C2IO) și interconectare între cipuri de calcul (Controller la Controller, C2C). C2IO se referă la comunicarea PLC-la-IO, cuprinzând atât scenariile PLC master-la-IO, cât și scenariile PLC-la-slave PLC-la-IO. C2C denotă comunicarea PLC-la-PLC, implicând în primul rând controlul PLC-ului principal asupra PLC-urilor slave. În scenariile tipice, cloud-ul găzduiește sisteme de control al producției, software industrial și sisteme de gestionare a informațiilor pentru întreprinderi. Edge implementează în primul rând PLC-uri principale responsabile de interfața cu sistemele cloud. Aceste PLC-uri master generează comenzi de control C2C și le distribuie către PLC-urile slave instalate la margine. PLC-urile secundare Edge-se ocupă în primul rând de comunicarea C2IO, primind comenzi de control de la PLC-ul principal Edge pentru a gestiona dispozitivele I/O laterale de câmp-.
Spre deosebire de sistemele de orchestrare precum Kubernetes sau Kubevirt, vPLC necesită performanță și fiabilitate înalte{0}}în timp real. Orchestrarea containerelor standard sau a mașinilor virtuale se luptă să îndeplinească cerințele stricte ale ciclului de control industrial. Orchestrarea și programarea vPLC necesită sacrificarea unei anumite scalabilități pentru a obține performanțe și fiabilitate superioare-în timp real. Printre acestea, vPLC redundant hot standby constituie o componentă de bază a cadrului de orchestrare și planificare. 5G vPLC Orchestration and Scheduling Model
5. 5G Implementare PLC virtual
5.1 Scenariul de testare și soluția
Pentru a promova integrarea profundă a aplicațiilor 5G și industriale, China Mobile a colaborat cu parteneri din industrie pentru a efectua teste tehnice ale vPLC 5G. Această tehnologie a fost validată și implementată în peste zece întreprinderi industriale. Luând ca exemplu un client tipic, China Mobile a implementat o rețea 5G în atelierul de producție al clientului pentru a furniza servicii de rețea pentru manipularea materialelor cu vehicule cu ghid automat (AGV). Pe baza tipului de material, platforma de afaceri planifică trasee distincte de mișcare AGV, ghidând vehiculele între sistemele automate de stocare și diferite segmente de producție.
Pentru a răspunde acestor cerințe, sistemul de control industrial 5G folosește o arhitectură cooperativă „Master vPLC-Slave vPLC”- (vezi Figura 4). La margine, vPLC-ul master este implementat pe UPF pentru a centraliza implementarea PLC. Acesta primește instrucțiuni de sarcină de la Manufacturing Execution System (MES), le încapsulează în comenzi de control și le trimite către vPLC-urile slave transportate de AGV-uri. Simultan, primește feedback de la vPLC-urile slave în timpul execuției. La nivel de teren, vPLC-ul slave este implementat pe un gateway de control industrial 5G, realizând o înlocuire „două-în-unu” atât pentru PLC, cât și pentru unitatea terminală de date (DTU) 5G. Pe de o parte, vPLC-ul slave primește comenzi de control de la vPLC-ul principal și folosește senzori pentru a controla sistemul de acționare al AGV, permițând mișcarea și poziționarea precisă. Pe de altă parte, când AGV-ul ajunge la destinație, vPLC-ul slave transmite rezultatele execuției sarcinii către vPLC-ul principal, raportând starea de finalizare a sarcinii.
5.2 Dezvoltarea sistemului
Tehnologia containerelor-în timp real este folosită pentru a implementa vPLC atât pe UPF-ul 5G, cât și pe gateway-urile industriale, transformându-le într-un UPF industrial 5G și într-un Gateway de control industrial 5G. Configurațiile cheilor sunt detaliate în Tabelul 2.
Arhitectura sistemului prezentată în Figura 5 cuprinde un UPF industrial 5G, un gateway de control industrial 5G și o platformă de orchestrare. Eforturile primare de cercetare și dezvoltare sunt următoarele.
(1) Modificarea kernelului Linux
În primul rând, nucleele UPF și gateway originale au fost modificate în nuclee-în timp real prin integrarea corecției Preempt-RT. Versiunile de nucleu modificate sunt Linux 4.18.16-rt și Linux 4.4.167-rt. În condiții de încărcare ridicată, latența maximă de manipulare a procesului a fost redusă de la 8 ms la 500 μs. În al doilea rând, izolarea resurselor CPU a fost configurată pentru a atribui sarcini în timp real-nuclelor CPU dedicate, reducând suprasarcina de comutare a sarcinilor și scăzând și mai mult fluctuația maximă a latenței procesului de procesare sub 300 μs. În al treilea rând, un mecanism de rutare a întreruperilor a fost proiectat pentru a redirecționa răspunsurile la întreruperi periferice către alte nuclee ale procesorului pentru procesare, minimizând interferențele cu execuția sarcinilor în timp real. Prin aceste modificări ale nucleului Linux, fluctuația maximă a latenței procesului de procesare a fost redusă la sub 100 μs.
Latența de gestionare a procesului înainte de modificarea kernelului Linux
Latența de procesare după modificarea kernelului Linux(2) Containerizare PLC-runtime
Pentru a suporta extinderea dinamică a PLC-ului, trebuie stabilit un mediu de rulare virtual containerizat pentru timpul de rulare a PLC-. Mai întâi, construiți imaginea containerului PLC bazată pe Alpine Linux, integrând în primul rând runtime PLC-cu biblioteci de link dinamic de 32/64-biți. În prezent, sistemul acceptă două variante de rulare PLC interne. Apoi, creați volume de container corespunzătoare instanțelor vPLC pentru a persista datele generate în timpul funcționării containerului PLC. În al treilea rând, containerele PLC necesită acces la resursele periferice gazdă în timpul funcționării. Pentru interfețe precum RS232/485 și CAN, accesul se realizează prin maparea fișierelor dispozitivului. Pentru interfețele de rețea IP, accesul este activat prin maparea portului, în primul rând maparea porturilor, cum ar fi interfața de descărcare a programului PLC și porturile de serviciu de magistrală externă (de exemplu, porturile de serviciu slave Modbus TCP).
(3) Orchestrare vPLC
Pentru a sprijini orchestrarea unificată în UPF și gateway-uri, reducând în același timp supraîncărcarea resurselor gateway-ului, a fost dezvoltat un sistem de orchestrare ușor folosind o arhitectură B/S. Utilizatorii efectuează operațiuni frontend prin intermediul browserelor, în timp ce backend-ul cuprinde module de management și orchestrare pentru orchestrarea și implementarea containerelor PLC. Modulul de management, implementat pe servere, oferă în primul rând acces web, descărcări de imagini ale containerului și configurarea/monitorizarea containerului PLC. Modulul de orchestrare este implementat atât pe UPF, cât și pe gateway-uri, oferind în primul rând extragerea imaginilor containerului, configurarea mediului containerului și managementul timpului de execuție. Modulele de management și orchestrare comunică prin HTTP. Luând ca exemplu monitorizarea timpului de rulare a containerului, modulul de orchestrare comunică periodic cu serviciul Docker local prin Clientul Docker pentru a prelua informații despre starea containerului, care sunt apoi raportate la modulul de gestionare. Când modulul de management detectează o stare anormală, inițiază gestionarea excepțiilor.
Interfața sistemului de orchestrare PLC virtual
5.3 Rezultatele testelor
În urma implementării pe teren a UPF-ului industrial 5G și a Gateway-ului de control industrial 5G, comunicarea Modbus TCP a fost configurată între vPLC-ul principal și vPLC-ul slave, precum și între vPLC-ul slave și I/O. Ciclul de control industrial al vPLC-ului slave a fost setat la 5 ms, în timp ce ciclul vPLC-ului principal a fost configurat la 20 ms. Fiecare ciclu de control vPLC master a inclus o instanță de comunicare cu vPLC-ul slave. În urma testelor operaționale extinse (14 zile), programarea AGV a funcționat în mod fiabil, fără opriri sau erori de abatere a rutei. vPLC-ul master a prezentat un timp mediu de execuție de 457 μs, un timp maxim de execuție de 599 μs și jitter maxim de 532 μs (vezi Figura 9). Controlul industrial necesită, de obicei, ca fluctuația de latență să rămână între 10%-15% din ciclul de control. Pe baza acestor măsurători, arhitectura de cooperare master-slave vPLC edge- din sistemele de control industrial 5G poate suporta cicluri de control de 5 ms sau mai mult, îndeplinind cerințele de performanță pentru controlul industrial cu viteză medie--înaltă-. Având în vedere că latența actuală a interfeței 5G rămâne peste 5 ms, soluția de cooperare-edge combină avantajele implementării centralizate cu suportul pentru controlul cu viteză medie-{-înaltă{-, în comparație cu schemele-single de implementare de margine{{32}VPL.
Costul soluțiilor PLC tradiționale include cheltuieli cu echipamente, cum ar fi PLC-urile master, PLC-urile slave și DTU-urile 5G. Soluția de sistem de control industrial 5G cuprinde costuri pentru licențierea software-ului UPF industrial 5G și gateway-uri de control industrial 5G. În comparație cu soluțiile PLC tradiționale, soluția de sistem de control industrial 5G realizează o reducere semnificativă de peste 50% a costurilor de achiziție a echipamentelor. În plus, sistemul de control industrial 5G acceptă orchestrarea unificată. Implementarea, actualizările și operațiunile/întreținerea aplicațiilor PLC pot fi centralizate și efectuate de la distanță, oferind scalabilitate flexibilă și reducând timpul de operare și întreținere cu peste 80%.
În rezumat, sistemul de control industrial 5G oferă servicii de control industrial PLC prin actualizări software ale elementelor de rețea 5G fără a necesita modificări hardware sau a perturba operațiunile UPF/gateway existente. Acceptă controlul industrial cu viteză medie-{-înaltă- și oferă avantaje, inclusiv diverse scenarii de aplicații, reducerea costurilor, ușurința întreținerii și scalabilitate.
6 Concluzie
Odată cu apariția celei de-a patra revoluții industriale, PLC-urile-nucleul controlului industrial-luptează să răspundă cerințelor în evoluție ale conectivității industriale. Integrarea TIC și OT, accelerând convergența tehnologiei cu diverși factori de producție, reprezintă o promisiune imensă pentru construirea de sisteme de control industrial 5G de generația următoare. Pe de o parte, 5G vPLC oferă o arhitectură tehnică unificată și o foaie de parcurs pentru PLC-urile bazate pe cloud-. Pe de altă parte, construirea ecosistemului tehnologic 5G vPLC va stimula producătorii de PLC să treacă de la produse hardware la servicii software, deschizând noi oportunități de dezvoltare pentru tehnologia PLC autohtonă și poate perturba peisajul actual al pieței dominat de jucători străini cu standarde fragmentate. În prezent, sistemele de control industrial 5G rămân la începutul lor de dezvoltare. Sunt necesare eforturi de colaborare în întreaga industrie pentru a aborda provocările tehnice cheie în domenii precum virtualizarea microkernel-ului, rețelele deterministe și standby-ul la cald redundant, îmbunătățind și rafinând continuu aceste sisteme. În același timp, consolidarea cooperării cu universitățile pentru a cultiva talentul interdisciplinar în automatizarea industrială și informatizare este esențială pentru a conduce la dezvoltarea de-înaltă calitate în controlul industrial.