5G與工業(yè)自動化控制的發(fā)展方向
5G可提供極低時延長、高可靠,海量連接的網(wǎng)絡(luò),使得閉環(huán)控制應(yīng)用通過無線網(wǎng)絡(luò)連接成為可能?;谌A為5G的實測能力:空口時延可到0.4ms,單小區(qū)下行速率達到20Gbps,小區(qū)大可支持1000萬+連接數(shù)。由此可見,移動通信網(wǎng)絡(luò)中,僅有5G網(wǎng)絡(luò)可滿足閉環(huán)控制對網(wǎng)絡(luò)的要求。
工業(yè)自動化控制,是制造工廠中基礎(chǔ)的應(yīng)用,核心是閉環(huán)控制系統(tǒng)。在該系統(tǒng)的控制周期內(nèi)每個傳感器進行連續(xù)測量,測量數(shù)據(jù)傳輸給控制器以設(shè)定執(zhí)行器。
典型的閉環(huán)控制過程,周期低至ms級別,所以系統(tǒng)通信的時延需要達到ms級別甚至更低才能保證控制系統(tǒng)實現(xiàn)控制,同時對可靠性也有*的要求。如果在生產(chǎn)過程中由于時延過長,或者控制信息在數(shù)據(jù)傳送時發(fā)生錯誤可能導(dǎo)致生產(chǎn)停機,會造成巨大的財務(wù)損失。
5G網(wǎng)絡(luò)可以達到低至1ms的端到端通信時延,并且支持99.999%的連接可靠性,強大的網(wǎng)絡(luò)能力能夠極大滿足云化機器人對時延和可靠性的挑戰(zhàn)。
在智能制造生產(chǎn)場景中,需要機器人有自組織和協(xié)同的能力來滿足柔性生產(chǎn),這就帶來了機器人對云化的需求。5G網(wǎng)絡(luò)是云化機器人理想的通信網(wǎng)絡(luò),是使能云化機器人的關(guān)鍵。5G切片網(wǎng)絡(luò)能夠為云化機器人應(yīng)用提供端到端定制化的網(wǎng)絡(luò)支撐。
和傳統(tǒng)的機器人相比,云化機器人需要通過網(wǎng)絡(luò)連接到云端的控制中心,基于超高計算能力的平臺,并通過大數(shù)據(jù)和人工智能對生產(chǎn)制造過程進行實時運算控制。
通過云技術(shù)機器人將大量運算功能和數(shù)據(jù)存儲功能移到云端,這將大大降低機器人本身的硬件成本和功耗。并且為了滿足柔性制造的需求,機器人需要滿足可自由移動的要求。因此在機器人云化的過程中,需要無線通信5G網(wǎng)絡(luò)具備極低時延和高可靠的特征。