在提及現代工業的轉型標誌時
，管理學之父彼得·德魯克曾將“朝向自動化就是朝向進步”來定義未來工業的演進形態。這一論斷
，在輔以智能化、網絡化為主要特征的工業4.0時代到來後，也變得更具說服力。隨著數字化浪潮蓬勃興起
，機械化的工業製造環節正朝著高效
、精準、智能、柔性、協同的趨勢轉變，進而催生著工業係統的蛻變。

作為工業生產的核心環節，工業控製的角色也在工業數字化轉型的背景下占據愈發重要的位置。尤其是在擁有高速
、低延遲和大容量特性的5G網絡出現後，融合邊緣計算
、大數據、人工智能等技術，並與人
、機、物、係統等全麵連接，成為工業企業實現降本
、提質
、增效
、綠色
、安全發展的新助力。受此推動
，5G+工業互聯網的融合創新，成為了我國5G+應用發展的重要方向。

在此背景下
，法國工業巨頭施耐德電氣成為首批進行探索的產業先行者之一。在9月19日舉行的2023CIIF中國國際工業博覽會上，施耐德電氣攜手中國聯通、中國信息通信研究院發布《5G+PLC深度融合解決方案》白皮書，首度分享了其在國內多家工廠進行的5G+PLC產線改造實踐方案

，為業界提供了5G+PLC賦能行業數字化轉型的可行思路。

2023中國國際工業博覽會施耐德電氣展會現場

“現在工業自動化領域
，並沒有很多原生5G的產品
，需要工業廠商在產線額外加入一些連接設備

，來實現與5G的連接，但如果在開始生產時就接入5G+PLC功能，那麼將極大減少企業後期改造、投資的成本。”施耐德電氣高級副總裁、全球供應鏈中國區負責人張開鵬向記者表示，5G有著廣泛的應用場景，施耐德電氣希望以5G+PLC作為一個範例
，讓整個行業

、社會更多地認識到5G帶來的革命性，以推動整個產業生態圈的建設。

而在產業層麵
，中國信息通信研究院院長餘曉暉則進一步指出，PLC作為工業自動化的核心控製器，與5G技術的融合，帶來了功能
、形態和結構的變革
，可實現更智能、更可靠和更安全的工業控製，受到了產、學、研
、用(yong)各(ge)方(fang)高(gao)度(du)關(guan)注(zhu)，其(qi)實(shi)踐(jian)正(zheng)逐(zhu)步(bu)從(cong)物(wu)流(liu)控(kong)製(zhi)等(deng)生(sheng)產(chan)外(wai)圍(wei)輔(fu)助(zhu)環(huan)節(jie)應(ying)用(yong)向(xiang)生(sheng)產(chan)控(kong)製(zhi)等(deng)核(he)心(xin)環(huan)節(jie)應(ying)用(yong)深(shen)化(hua)拓(tuo)展(zhan)，這(zhe)也(ye)促(cu)成(cheng)了(le)此(ci)次(ci)白(bai)皮(pi)書(shu)的(de)發(fa)布(bu)。

引入5G
，PLC被改變了什麼？

在工業製造現場

，由於最靠近底層工業設備，以PLCweidaibiaodegongkongxitongruanyingjian，tongchangzuoweizhongyaodedicengkongzhibujianyingyongchuxian，yishixiangongyeshebeidejuticaozuoyugongyikongzhi。danjushinaidedianqigongyezidonghuazhongguoquyewushichangzongjianyanghangxiangjizhebiaoshi，youyushejidaoxuduoshebeidejingzhunpeihe
，yinciduishiyandekongzhiyuwuchayaoqiufeichanggao
，zheyeshidechangqiyilai

，kongzhixitongyucaijidanyuandelianjiedouchangchangcaiyongyouxiandefangshi
，erwuxianwangluobuzaikaolvzhizhong。

“目前在工廠網絡中
，5G更為廣泛地應用於ERP、MES

、SCADA這些層級較高的係統層，但很少進入到更加深入的PLC控製領域，包括邏輯控製
，過程控製
、運動控製。”楊航表示，雖然有線連接為PLC提供了穩定時延的通訊

，但由於工廠有很多產線及機台，涉及到很多台PLC

，而每一次產線調整，尤其是柔性製造產線進行
，布線和程序調試的工作量都非常大。

位於上海普陀區的施耐德電氣5G全連接工廠

這些短板的存在

，也讓PLC更為迫切地尋求著5G無線網絡融合的契機。據中國聯通裝備製造軍團高級副總裁黃璿向記者介紹
，隨著5G網絡技術的不斷演進，尤其是R16關鍵特性的引入，使得5G可靠的低時延能力能夠支撐PLC控製領域，並讓PLC南向通信（即接入生產現場的終端設備）的實現成為可能。

“5G+PLC第一個好處就是更加靈活，我們在施耐德電氣工廠的靈活柔性產線，就是依托於無線化實現
，否則一次產線布局調整控製可能就需要3到4小時
，現在我們測試下來，15分鍾就可以完成一次產線調試。”作為此次施耐德電氣5G+PLC產線改造的參與者，黃璿深有感觸。

同時
，黃璿表示，5G化改造可以幫助工廠節省PLC的費用。“因為控製器成本比較高
，但是我們現在實現無線化之後，可以把控製器集中起來，也就是說，一個控製器可以帶5到8台設備
，這樣可以大大節省工廠投資的成本。”在PLC集中化之後，黃璿指出
，施耐德電氣便能把PLC的控製管理功能進行軟件化和虛擬化

，從而進一步節省成本
，提升管理效能。

在中國信息通信研究院副院長王誌勤看來

，一方麵

，5G+PLC打破了傳統PLC比較封閉的工業體係

，令其架構更加開放；同時，過去的PLC從一個多層級的線程網絡，變成了目前三層的扁平化架構。

這種架構，在張開鵬看來，將使未來雲、邊
、端(duan)更(geng)加(jia)扁(bian)平(ping)化(hua)
，現(xian)場(chang)設(she)備(bei)也(ye)更(geng)加(jia)智(zhi)能(neng)化(hua)
，從(cong)而(er)更(geng)好(hao)地(di)利(li)用(yong)雲(yun)端(duan)和(he)邊(bian)緣(yuan)端(duan)的(de)算(suan)力(li)，使(shi)得(de)產(chan)線(xian)的(de)開(kai)放(fang)性(xing)更(geng)高(gao)

，成(cheng)本(ben)更(geng)低(di)
，用(yong)戶(hu)的(de)選(xuan)擇(ze)也(ye)更(geng)多(duo)

，最(zui)終(zhong)讓(rang)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)能(neng)用(yong)在(zai)成(cheng)本(ben)更(geng)低(di)的(de)控(kong)製(zhi)設(she)備(bei)上(shang)。

“muqian
，baokuogongyelingyuzishengengxinhuandai，gongyerouxinghuashengchanxuqiuyuelaiyueduo。tongshigongyeqiyeyouhenduoxiaopiliangyewu，zheranggongyerouxinghuashengchanxuqiujinyibuzengchang。”王誌勤表示，在此背景下，施耐德電氣在5G+PLC領域的探索突破
，為5G能夠進入到工業的核心控製環節發揮了非常關鍵的作用。

性價幾何
，產線值得改造嗎
？

改造產線
，成本通常是工業企業首要顧慮的因素。其中
，成本不僅涉及更換設備的投入

，也包括解決技術挑戰的難度。對於5G+PLC的融合，施耐德電氣與中國聯通也在20多例改造實踐中積累了豐富的經驗。

“首重挑戰是CT和OT的性能標準的不一致性。”張開鵬告訴記者

，服務於消費者領域時，通常以平均時延作為5G網絡的性能指標，但工業領域卻更加關注時延的穩定性
，而非一味隻追求最低的時延。

同時，據其介紹
，傳統PLC采cai用yong有you線xian連lian接jie，通tong信xin要yao求qiu上shang會hui較jiao為wei寬kuan鬆song，但dan在zai改gai造zao後hou
，南nan向xiang通tong信xin實shi時shi性xing要yao求qiu需xu要yao達da到dao秒miao級ji以yi下xia甚shen至zhi毫hao秒miao級ji。為wei了le解jie決jue上shang述shu兩liang大da該gai挑tiao戰zhan，需xu要yao工gong業ye企qi業ye、通信企業和基礎電信企業的大量測試和驗證，共同完善彼此兼容的方式
，包括設計新的電氣、機械安全架構，產線設計工具和配套方案。

“這需要我們網絡側去做大量的調參和匹配。”黃璿介紹到
，隻有這些調參和匹配與施耐德電氣PLC的參數配置在一起，才可以提供端到端的服務。據黃璿透露，在測試了30萬字數據後
，改造產線才實現20毫秒以內4個9等級穩定可靠的控製效果。

而在解決時延問題後，一切才剛剛開始。張開鵬表示，相比於設備有線直連的極低時延，基於5G無線網絡的設備接入會帶來生產效率上的損失，如何客觀判斷
、權quan衡heng價jia值zhi和he損sun失shi是shi深shen入ru融rong合he時shi需xu要yao重zhong點dian考kao慮lv的de因yin素su。此ci外wai，網wang絡luo的de不bu穩wen定ding性xing會hui給gei部bu分fen機ji械xie運yun動dong設she備bei帶dai來lai安an全quan隱yin患huan
，而er生sheng產chan安an全quan是shi工gong業ye製zhi造zao的de第di一yi要yao務wu
，因yin此ci
，還hai需xu要yao考kao慮lv控kong製zhi係xi統tong領ling域yu引yin入ru5G帶來的安全性風險。

為了解決上述挑戰，施耐德電氣在實際產線中進行了大量試驗。以施耐德電氣工廠的一條5G+PLC半手工柔性裝配線改造為例，張開鵬介紹稱
，該條產線為接觸器柔性組裝線，由原U形產線改造升級而成。改造項目總投資185W元，總設計時間2個月，總工期4個月。

上述投資回報也是可觀的。張開鵬稱
，改造後該柔性生產線第一階段可兼容20餘種不同型號、不同產品族的產品組裝生產，單次換型時間小於15分鍾
，最終節省了50%的占地麵積
，提高了12%的產出，直接經濟效益超過120萬元/每年。

在張開鵬的講述中，從工業產線初期分析調研開始，至全麵落地進行生產為終，施耐德電氣提供了一個全麵的5G+PLC深(shen)度(du)融(rong)合(he)的(de)工(gong)業(ye)產(chan)線(xian)的(de)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)。其(qi)中(zhong)
，涉(she)及(ji)到(dao)產(chan)線(xian)選(xuan)擇(ze)，設(she)計(ji)，製(zhi)造(zao)
，驗(yan)收(shou)全(quan)生(sheng)命(ming)周(zhou)期(qi)的(de)管(guan)理(li)以(yi)及(ji)產(chan)線(xian)配(pei)套(tao)的(de)質(zhi)量(liang)追(zhui)溯(su)，生(sheng)產(chan)管(guan)理(li)係(xi)統(tong)架(jia)構(gou)方(fang)案(an)，為(wei)踐(jian)行(xing)未(wei)來(lai)工(gong)業(ye)領(ling)域(yu)變(bian)革(ge)踏(ta)出(chu)探(tan)索(suo)性(xing)的(de)第(di)一(yi)步(bu)。

虛擬化之後，PLC的未來在何處
？

jiangdantiaochanxiandegaizaozuoweizhongdianxiangmujinxingdazao，gurannenggoushouhuohuatixiaoying，danduiyugongyeshichangeryan，gengweiguanxindezeshixiangmudekefuzhiyutuiguang，erzheyezhengshishinaidedianqiyuzhongguoliantongdangqianzhilidemubiao。

“在施耐德電氣工廠的生產環節落地實現，這隻是第一步。”huang璿xiangjizhebiaoshi，womenhaishixiangyushinaidedianqilianhezaiyiqi
，xingchengyigechengshudechanpinhuojiejuefangan，tuixianggengduoshichanghegongyeqiye。suoyi，womenzhecilianhelezhongguoxintongyuan，lizucongbiaozhunjianlidejiaodu
，xinagengduozuotongxinhegongyekongzhilingyudezhuanjiayiqijiaruwomen，ranhouquxingchenggengguangfandefuwu，tigonggeishichang。

正是受到麵向市場的需求推動，促成了此次中國信通院參與到白皮書的編寫。“5G+PLC要推廣使用，真正形成一些標準和生態，未來還是需要做很多的推廣工作。從降低成本、擴展應用、增加效能，需要向前進一步推進。”王誌勤表示。

據王誌勤透露
，在5G+PLC的(de)標(biao)準(zhun)製(zhi)定(ding)工(gong)作(zuo)
，中(zhong)國(guo)信(xin)通(tong)院(yuan)此(ci)前(qian)已(yi)攜(xie)手(shou)中(zhong)國(guo)通(tong)信(xin)標(biao)準(zhun)化(hua)協(xie)會(hui)完(wan)成(cheng)了(le)一(yi)些(xie)相(xiang)關(guan)工(gong)作(zuo)
，包(bao)括(kuo)工(gong)業(ye)控(kong)製(zhi)相(xiang)關(guan)技(ji)術(shu)方(fang)麵(mian)的(de)一(yi)些(xie)要(yao)求(qiu)等(deng)。目(mu)前(qian)
，中(zhong)國(guo)信(xin)通(tong)院(yuan)正(zheng)在(zai)規(gui)劃(hua)一(yi)個(ge)工(gong)業(ye)互(hu)聯(lian)網(wang)的(de)技(ji)術(shu)國(guo)標(biao)，包(bao)括(kuo)一(yi)些(xie)涉(she)及(ji)PLC的總體技術要求
，都在有序規劃和推進之中。

記者注意到，目前我國正積極發布5G產業政策的支持引導
，尤其是隨著工信部《5G全連接工廠建設指南》的發布
，業內認為
，這終將推動5G由生產外圍輔助環節向核心控製環節深化拓展
，同時
，5G新版本標準和新技術的持續迭代，也會加快IT和OT在工廠控製層麵進行深度融合。

對於5G+PLC的未來演進方向
，王誌勤展望稱，目前的PLC仍框定於硬件層麵，隻是進行了一個集中化處理。但未來

，則會向虛擬化、軟件化發展，目前這一趨勢已經非常明顯。

據《5G+PLC深度融合解決方案白皮書》預計，隨著以施耐德電氣EcoStruxure開放自動化平台為代表的軟硬件解耦係統出現
，虛擬化PLC能夠大幅提升係統靈活性，結合麵向對象應用建模技術、虛擬化、容器化等軟件技術，5G+基於開放技術的虛擬化PLC將在端、邊、雲融合，實現真正的“以軟件為中心的自動化”。

“總體來看，跟其他5G應用類似，目前5G+PLC也在進一步拓展其應用的行業，以進一步加深應用深度
，這是未來發展的一個趨勢。”王誌勤表示
，在此過程中，以施耐德電氣為代表的龍頭企業
，能夠在5G+工業互聯網方麵走得更快一些。同時

，作為解決方案供應商
，能夠為整個產業的發展提供更好的牽引作用。

據記者了解，自2019年起
，施耐德電氣在位於無錫和廣州的工廠部署5G網絡
，並進行了大量的性能和安全測試，提出了5GC（5G 核心網）全下沉，分散部署，集團統一管理的架構和運維模式。同時，施耐德電氣也在2022年開始落地5G多園區專網方案，遍布全國二十幾家智慧工廠和物流中心，實現網絡統一標準
，應用快速複製和管理統一集中。

“在實際場景中

，5G的技術自身的特性已經與施耐德電氣在製造領域的深厚積澱融為一體，帶來靈活性、韌性和效率的極大提升。”張開鵬向記者強調，作為5G工(gong)業(ye)應(ying)用(yong)的(de)積(ji)極(ji)踐(jian)行(xing)者(zhe)
，施(shi)耐(nai)德(de)電(dian)氣(qi)未(wei)來(lai)希(xi)望(wang)將(jiang)自(zi)身(shen)的(de)成(cheng)功(gong)經(jing)驗(yan)分(fen)享(xiang)給(gei)更(geng)多(duo)工(gong)業(ye)企(qi)業(ye)，與(yu)業(ye)界(jie)共(gong)同(tong)推(tui)動(dong)產(chan)業(ye)數(shu)字(zi)化(hua)進(jin)程(cheng)

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