5G技术在工业领域的研究.pdf
《5G技术在工业领域的研究.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《5G技术在工业领域的研究.pdf(5页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、17中国仪器仪表 CHINA INSTRUMENTATION2023年 第10期工业5G本期主题5G技术在工业领域的研究Research on 5G Technology in the Industrial Field韩丹涛 赵艳领 郑秋平(机械工业仪器仪表综合技术经济研究所,北京 100055)Han Dantao,Zhao Yanling,Zheng Qingping(Instrumentation Technology and Economy Institute,Beijing 100055)摘要:自5G商用以来在工业领域得到广泛应用,5G大带宽、低时延、广连接的设计特性符合工业通信要求
2、。随着国家5G+工业互联网项目的持续推进,5G正在与各行各业进行深入融合应用,开始从生产外围辅助环节逐步深入至生产核心控制环。通过研究5G在工业领域中的典型应用场景,对5G在工业应用中的适用性进行分析,给出在典型行业的5G应用解决方案,对于指导和推动5G在工业应用落地具有重要意义。关键词:5G 工业通信 工业互联网 应用场景Abstract:5G has been widely used in the industrial field,the features of large bandwidth,low delay,and wide connection meet the requireme
3、nts of industrial communication.It is deeply integrated on industries with the 5G+Industrial Internet project,from the auxiliary links to the control of production.The 5G solutions in industries is provided by analyzing the typical application scenarios of 5G in the industrial field.Key words:5G ind
4、ustrial communication Industrial Internet application scenarios收稿日期:2023-04-21基金项目:国家重点研发计划资助“面向5G工业应用质量保障关键技术研究”(2021YFF0600300)。作者简介:韩丹涛(1985-),高级工程师,硕士研究生,主要研究方向为智能制造、工业互联网等领域的基础共性技术与标准制定,包括OPC UA、5G工业应用、工业通信与集 成等。技术的出现,从根本上解决了之前无线通信网络的各种问题。5G具有超大带宽、超低延时、大规模连接等特性,在设计之初就考虑了工业高实时、高可靠、高安全的通信要求,是新一代信
5、息通信技术演进升级的重要方向。工业互联网和5G融合创新发展,可以很好地满足制造业企业在不确定的市场环境中对于更快的产品和服务响应时间的需求,将加快推动制造业网络化、智能化的转型升级。虽然当前国内外推进5G与工业互联网融合创新的积极性不断提升,应用范围向生产制造核心环节持续延伸,叠加倍增效应和巨大应用潜力不断释放。但是,5G与工业互联网融合创新仍处于发展前期。1 5G工业应用通信要求随着智能制造,工业互联网以及新一代信息技术的快速发展,工业由原来比较封闭的自动 引言无线通信技术在工业应用存在干扰、不稳定等各种问题,导致当前工业体系以有线工业网络为基础,实现设备的互联互通、OT和IT的融合等。虽然
6、工业有线网络在性能、稳定性、可靠性的方面满足工业的应用需求,但有线网络布线复杂、布线难等问题一直是阻碍工业进一步发展的源头。5G无线通信18 CHINA INSTRUMENTATION2023年 第10期本期主题工业5G制、无人控制等场景。在电子设备制造、装备制造、钢铁、采矿、电力等典型行业率先发展;形成协同研发设计,远程设备操控,设备协同作业,柔性生产制造,现场辅助装配,机器视觉质检,设备故障诊断,厂区智能物流,无人智能巡检,生产现场监测等典型应用场景。每个应用场景中对5G工业应用有不同的业务通信需求,归为3类基础共性应用:带宽类、视觉类、控制类。带宽类应用主要是以大带宽、高并发类业务,对时
7、延和丢包不敏感;视觉类应用主要是视觉检测、云控制类业务;控制类应用主要是控制类以及协作类业务。如图2所示。图2 5G工业应用场景5G与工业应用融合场景,一方面要聚焦当前企业网络化、数字化建设的现实需求,另一方面要兼顾智能化应用的未来发展趋势。目前,5G已形成典型应用场景和重点行业实践,已从生产外围辅助环节逐步深入至生产核心控制环节。通过实现IT和OT的深度融合,进一步挖掘和发挥5G应用价值,结合大数据、边缘计算、人工智能等新一代信息技术,带动智能巡检、智能运维等新场景、新模式、新业务不断成熟,目前典型的5G工业应用场景如表1所示。3 5G典型装备5G工业融合装备是新型工业互联网建设的基化/运营
8、技术(Operation Technology,OT)领域向信息技术(Information Technology,IT)领域开放,OT和IT融合发展是必然的发展趋势。因此,工业通信的范围也逐步扩大,从现场控制一直到云端都存在着工业通信的需求。与IT通信领域相比,工业现场使用的通信技术,应满足工业应用的特殊需求,包括数据传输实时性(Real-time)、确定性(Deterministic)、可用性(Availability)、可靠性(Reliability)、安全性(Functional Safety&Security)等要求。工业现场应用至少满足过程数据(周期性数据采集控制与执行)、变量数据
9、(参数配置等)、报警数据(现场工艺及设备报警灯)3类数据不同数据量级、不同传输优先级等要求的数据传输。5G作为新一代移动通信技术,具有大带宽、高可靠、低时延、广连接的特点,可以应用到简单的数据采集,也可以应用到实时控制等多个层面。在主流的工业应用实时等级与应用领域的划分中,理论上,5G空口时延可以达到毫秒级,加上端到端的传输时延,可以支撑端到端时延要求在毫秒级的应用场景,如图1所示。图1 工业应用实时等级与应用领域2 5G典型工业应用场景分析针对不同应用场景下工业现场的信息流动行为及特性,结合不同类型5G工业终端的大带宽、低时延、广连接等业务通信需求,5G理论上可支持毫秒级空口时延,能够满足很
10、多垂直行业的数字化场景,比如:港口、采矿、钢铁、建筑、仓储等行业的远程控19中国仪器仪表 CHINA INSTRUMENTATION2023年 第10期工业5G本期主题表2 典型的5G融合装备序号 设备类型主要作用1仪表5G仪表通过5G远程采集标定校准现场的设备运行状态、工序完成情况等相关数据,对设备间远程校准标定方式进行优化,根据优化结果下发标定校准策略等相关指令,实现多个设备的实时远程标定校准合作,提高设备标定校准效率,实现了仪器仪表5G+远程监控校准场景。2传感器5G检测传感器主要包括5G工业智能手机、温振传感器及红外热测温传感器等构成,载体一般可由专业技术人员、机器人或者无人机等实现,
11、通过5G将设备运行数据、运行状态数据及现场生产环境音视频图片等信息实时上传至服务管理平台,提高现场沟通效率。实现5G+智能巡检场景。3PLC5G PLC主要实现远程控制,连锁控制等,采用5G低时延特性,确保控制指令下发,实现远程设备精准控制,利用5G网络实现生产线不同单元的安全信号连锁控制,实现PLC与PLC之间的协同。实现5G+实时控制场景。4工业 机器人5G+远程控机器人与机器人之间通过5G网络实现协同操作。移动机器人采用无线连接,通信时延需要达到毫秒级别甚至更低才能保证机器人之间的精确控制,时延过长导致产品不良率上升。实现5G+M2M场景。5数控机床5G+数控机床设备数据通过基于5G在数
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 技术 工业 领域 研究
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。