數字經濟時代

，企業的生產模式、運營模式和商業模式都在發生變革。在驅動工業數字化轉型多股交織的力量中
，不斷演進的5G新一代信息通信技術以其大帶寬
、低時延、高可靠
、廣覆蓋等“天然”特性，為工業領域的數字化、網絡化、智能化轉型提供了強大的基礎設施，成為緩解傳統製造痛點的強大引擎。

在剛剛結束的中國國際工業博覽會上，施耐德電氣攜手中國信息通信研究院、中國聯合網絡通信集團有限公司聯合發布《5G+PLC深度融合解決方案》白皮書（以下簡稱“白皮書”），闡述5G+PLC在離散製造業的應用，涉及產線設計到運維全生命周期中的5G網絡規劃、部署、運維及性能要求，同時輔以應用詳解，“以線帶麵”地展示了5G為製造業生產模式帶來的深刻改變
，以此推動未來工業領域變革。

在為白皮書撰寫的序中
，中國信息通信研究院院長餘曉暉指出，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geng可ke靠kao和he更geng安an全quan的de工gong業ye控kong製zhi
，受shou到dao了le產chan學xue研yan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。

然而
，要真正發揮5G 技術的價值，使其成為實體產業高質量發展的推動力，就迫切需要與實體經濟融合應用創新，需要與工業領域的運營技術（OT）深度融合，與工業自動化體係相融合。

5G原生能力為工業控製領域變革添動能

bansuigongyerouxinghuashengchandexuqiuyuelaiyueduo，gongyelingyuzishengengxinhuandaizhubujiakuai，yilisanzhizaozuoweizhizaoyededianxingdaibiao，jingshougongyeshuzihuadexili，buduanmaixiang“定製化柔性產線”、“OT/IT網絡緊密結合”、“新型融合的工業自動化體係”：首先，分段式工藝給生產過程中根據不同需求定製化生產帶來了可能，工業柔性化生產需求進一步增長
；其次，精益化生產使得離散製造企業更加需要通過OT與IT的融合網絡來實現現場生產要素數據到企業管理側數據的流通和共享；最後，複雜的傳統組網結構則正向工業4.0時代的端邊雲三層架構發展，MES、SCADA、ERP在邊緣計算節點或工業雲上協同部署成為業界趨勢。

圖：工業3.0至工業4.0的工業自動化體係架構演進

在這些趨勢下
，工業控製領域正經曆著一場革命性變革，新一代網絡架構要求設備端與邊緣計算節點之間的網絡通信具備提供大帶寬、低時延以及時延確定性的能力，這些正是5G的原生能力：柔性生產方麵
，5G網絡低時延、高可靠、強安全的特性可支持柔性生產場景下OT網絡通信的無線化訴求。扁平化網絡架構方麵
，5G使能各類工業生產設備進行扁平化通信。同時，5G網絡天然提供全域一張網的能力
，結合5G LAN特性的二層接入能力、5G網絡切片對網絡資源的靈活調配，完美契合離散製造企業OT網絡與IT網絡扁平化融合的發展趨勢。

5G+PLC深度融合破除5G落地工業的“水土不服”

工業控製是工業生產的核心環節
，5G+PLC的深度融合將為製造業生產模式和生產形態帶來革新。隨著5G技術的不斷演進，R16關鍵特性的引入
，5G可靠的低時延能力使得5G使能PLC控製領域，即支持PLC南向通信漸成為了可能。

據悉


，在工業製造現場

，由於最靠近底層工業設備，以PLC為(wei)代(dai)表(biao)的(de)工(gong)控(kong)係(xi)統(tong)軟(ruan)硬(ying)件(jian)，通(tong)常(chang)作(zuo)為(wei)重(zhong)要(yao)的(de)底(di)層(ceng)控(kong)製(zhi)部(bu)件(jian)應(ying)用(yong)出(chu)現(xian)，以(yi)實(shi)現(xian)工(gong)業(ye)設(she)備(bei)的(de)具(ju)體(ti)操(cao)作(zuo)與(yu)工(gong)藝(yi)控(kong)製(zhi)由(you)於(yu)涉(she)及(ji)到(dao)許(xu)多(duo)設(she)備(bei)的(de)精(jing)準(zhun)配(pei)合(he)，因(yin)此(ci)對(dui)時(shi)延(yan)的(de)控(kong)製(zhi)與(yu)誤(wu)差(cha)要(yao)求(qiu)非(fei)常(chang)高(gao)

，這(zhe)也(ye)使(shi)得(de)長(chang)期(qi)以(yi)來(lai)，控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)與(yu)采(cai)集(ji)單(dan)元(yuan)的(de)連(lian)接(jie)都(dou)常(chang)常(chang)采(cai)用(yong)有(you)線(xian)的(de)方(fang)式(shi)，而(er)無(wu)線(xian)網(wang)絡(luo)不(bu)在(zai)考(kao)慮(lv)之(zhi)中(zhong)。

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。雖然有線連接為PLC提供了穩定時延的電信號

，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調整時，布線和程序調試的工作量都非常大。

基於此，白皮書從工業產線初期分析調研開始
，至全麵落地進行生產為終，提供了一個全麵的5G+PLC深度融合的工業產線的解決方案，涵蓋係統架構、5G+PLC應用場景分類、5G網絡規劃/部署/運維及性能要求等多個層麵的信息。

在係統架構層麵
，白皮書將5G+PLC典型係統架構分為現場接入設備、邊緣集中部署和上層承載應用三個層級，如下圖所示：

圖：5G+PLC工廠級係統架構

此架構承襲了傳統PLC控製架構，盡可能的做到了對控製程序編寫人員和設備製造人員的無感化，降低了其實施的難度，提高了便捷性和可複製性。

在場景層麵，白皮書將5G+PLC應用場景歸納為四類：邏輯控製場景
、過程控製場景、yundongkongzhichangjinghewaibushebei。womenzhidao，richangshenghuozhong，xiaofeizhehuigenjuzijidexuqiudinggoushoujikataocan，youdeduiliuliangyoujiaogaoyaoqiu
，youdexuyaogengduodetonghuashijian，youdexuyaogenggaodewangsu……工gong業ye場chang景jing與yu之zhi類lei似si

，四si類lei不bu同tong場chang景jing中zhong的de設she備bei和he機ji器qi也ye有you自zi己ji的de通tong信xin要yao求qiu，比bi如ru視shi頻pin傳chuan輸shu類lei設she備bei需xu要yao更geng大da的de帶dai寬kuan，控kong製zhi類lei設she備bei則ze更geng加jia關guan注zhu時shi延yan穩wen定ding性xing。

施耐德電氣認為，此架構將使未來雲、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。

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。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。

在運維層麵，為滿足不同場景的網絡需求，中國聯通除提供定製網能力外，同時提供5種標準化網絡產品，通過“基礎網絡+增值業務”方式提供快速高效建網能力。

然而，在5G這種全新的通信技術和工業控製架構深入融合的過程中，難免也會出現各種“水土不服”：其一是CT和OT的性能標準的不一致性；其二是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
；其三是網絡的不穩定性會給部分機械運動設備帶來安全隱患，而生產安全是工業製造的第一要務。

這些問題將依賴於工業企業

、通信企業和基礎電信企業的相互配合，共同完善彼此兼容的方式，設計新的電氣/機械安全架構，產線設計工具和配套方案
，保障工業5G專網穩定可靠運行
，從而為工業行業用戶提供真正具備價值的專網服務。

5G+工業互聯網應用逐步成熟

5G是驅動工業互聯網發展的關鍵技術
，工業互聯網是5G規模化應用的主陣地。隨著5G不斷紮根工業領域，5G網絡開始向與工廠控製層麵的OT網絡深度融合方向拓展

，以提高生產過程的柔性和透明性——通過5G在工廠的全覆蓋，最終助力製造業提質、降本
、增效。

作為全球能源管理和自動化領域的數字化轉型專家

，施耐德電氣基於自身在精益生產、綠色智能製造和OT技術領域的豐富經驗，在5G的工業應用場景上做了大量的研究和實踐，助力5G全連接工廠建設。

據了解，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(duo)園(yuan)區(qu)專(zhuan)網(wang)方(fang)案(an)
，遍(bian)布(bu)全(quan)國(guo)二(er)十(shi)幾(ji)家(jia)智(zhi)慧(hui)工(gong)廠(chang)和(he)物(wu)流(liu)中(zhong)心(xin)，實(shi)現(xian)網(wang)絡(luo)統(tong)一(yi)標(biao)準(zhun)
，應(ying)用(yong)快(kuai)速(su)複(fu)製(zhi)和(he)管(guan)理(li)統(tong)一(yi)集(ji)中(zhong)。在(zai)未(wei)來(lai)的(de)工(gong)廠(chang)場(chang)景(jing)中(zhong)，施(shi)耐(nai)德(de)電(dian)氣(qi)工(gong)廠(chang)還(hai)可(ke)將(jiang)5G與VDI PAD結合的技術應用在質量控製
、維護保養

、遠程培訓等場景中
，可大量降低硬件和運維成本約50%，實現資產輕量化的目標。

展望未來
，5G新版本標準和新技術將會加快IT 和OT在工廠控製層麵的深度融合
，同時，越來越多的傳統自動化廠家也在積極擁抱ICT新技術
，共同解決工業企業在數字化轉型過程中遇到的實際難題。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。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)期(qi)待(dai)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)，共(gong)享(xiang)數(shu)字(zi)技(ji)術(shu)帶(dai)來(lai)的(de)紅(hong)利(li)。