李兴林：基于5G和软件定义的工业控制技术

基于5G和软件定义的工业控制技术（云化PLC）行业产生背景和应用场景中国联通网络技术研究院5G创新中心李兴林2引言2020：5G2.0时代新机遇5G，工厂内网的敲门砖123内容大纲23认识5G的应用目标场景：工业制造19世纪20世纪初20世纪70年代现在工业4.0---制造业的未来机械自动化自动化数字化第四次工业革命第三次工业革命第一次工业革命智能化第二次工业革命ERPMESSCADA/HMIPLCsIT系统OT系统蒸汽时代电气时代业务功能信息通信集成资产•通过价值链和价值网络实现企业间的横向集成•端到端的设计工程数字化集成•企业内部网络纵向集成使得设计和生产过程更急扁平化OTIT两大网络相继诞生45G，以实力创造价值时间80年代90年代2000-20102010-20202020之后第一代移动通信技术第二代移动通信技术第三代移动通信技术第四代移动通信技术第五代移动通信技术实现多媒体应用语音通信应用新增短信通信应用移动通信技术的颠覆以移动互联网应用为主网络传输速率及安全性的不断提升高低1G2G3G4G发展阶段eMBB彩铃/音乐图片/彩信视频人与人、人与物、物与物全互联，实现全连接，形成庞大的数据网络效应网络性能和信息技术的革命性升384Kbps21Mbps1Gbps20Gbps模拟(1G)5G2GmMTC3G4GuRLLC5引言2020：5G2.0时代新机遇5G，工厂内网的敲门砖123内容大纲56国家战略导向2020：5G2.0时代新机遇------“5G+工业互联网”512工程推进方案推动5G网络部署应用从生产外围环节向生产内部环节延伸，挖掘提炼至少20个可复制、可推广的典型工业应用场景，形成“5G+工业互联网”内网建设改造示范引领效应。促进5G技术与可编程逻辑控制器(PLC)、分布式控制系统(DCS)等工业控制系统的融合创新，培育“5G+工业互联网”特色产业。一网拉通：5G工厂内网，敏捷响应多变的业务需求5G2.0时代，IT、OT天然融合无线占比10%--50%5G+ABC成为企业生产新要素5G+工业互联网是实现经济社会数字化转型的重要驱动力量5G融入企业核心业务10%50%5G与工业互联网的融合创新发展，将推动制造业从单点、局部的信息技术应用向数字化、网络化和智能化转变，也为5G开辟更为广阔的市场空间，从而有力支撑制造强国、网络强国建设。企业数字化转型抓手5G+ABC改变企业生产的组织形态企业与运营商共建5G工厂内网网：聚焦主航道，术业有专攻企业专注生产运营运营商专注网络服务，贯彻企业需求，实现“一企一网”，不再“千企一网”7新型肺炎疫情深远影响工业企业发展模式2020：5G2.0时代新机遇全国规模以上工业企业复工率逐步提高，其中浙江已超过90%，江苏、山东、福建、辽宁、广东、江西已超过70%。从重点行业看，钢铁企业复工率为67.4%，有色金属企业复工率为86.3%。口罩企业产能利用率已达到110%，全国粮食应急加工能力复产率已超过70%，煤矿产能恢复率达到76%，铁路装车数已恢复到节前正常水平的95%左右，民航、港口、水运均正常运营。----2月24日，国务院新闻办举行新闻发布会单纯传统的生产六要素不再适应行业未来发展数字化、网络化、智能化程度高的企业和地区实现快速复工8制造不再以人为核心，而是利用“网络+数据+算法+算力”构建以科技为核心的制造体系，实现智能化生产2020：5G2.0时代新机遇9智能工厂的开展对网络连接的多样性和稳定性提出了更高的要求，目前的现场总线网络、工业及无线网络无法满足未来智能工厂的工况需求2020：5G2.0时代新机遇10工业制造网络全景图2020：5G2.0时代新机遇11第一阶段先应用于提升生产效率的场景：改善生产条件，降低危险作业环境对人的依赖，提高生产的远程操作体验和可控性，推动传统生产向智慧生产转型升级2020：5G2.0时代新机遇12工业互联网的内涵2020：5G2.0时代新机遇5G，工厂内网的敲门砖123内容大纲12135G2.0，工厂内网，企业高质量发展新抓手，运营商新蓝海工厂IT网络：经营决策类5G+TSN：实现工厂内无线连接，保障工业互联网端到端时延。5G网络切片技术：支持多业务场景、多服务和质量、多用户及多行业的隔离及保护。5G高频和多天线技术：支持工厂内的精准定位和高带宽通信，大幅提升远程操控的范围和操控精度。5G边缘计算技术：促进IT和OT的网络融合，提升工厂内边缘的智能化。技术支撑工厂OT网络：生产决策类5G一网拉通（CT）机会点145G2.0，工厂内网，企业高质量发展新抓手，运营商新蓝海工厂内网的本质作用：企业实现高效生产的工具企业自建工厂内网的两大驱动力工厂内网与传统IT网络的差异巨大，运营商前期无力提供相关服务生产运营安全保密的要求，4G之前的网络在技术、成本都不可行企业与运营商共建工厂内网：各自聚焦主航道、专业分工实现共赢生产工艺、生产设备、生产组织方式、业务模式仍是企业竞争力的基本盘。在基本盘上，企业有很高的投入产出比在非基本盘上，企业投入产出比一般比较低。表现是，网络不稳定，成本也不低技术进步显著提升了企业管理生产网的难度，投入产出比低5G网络切片、MEC充分满足企业生产运营安全保密的要求。运营商能够比企业自建提供更具性价比的优质网络服务工厂内网是企业生产的工具，却是运营商的饭碗（专业）155G2.0，工厂内网的发展趋势：结构扁平化、云化生产网同时应对3种不同业务数据流冲击生产数据与运营管控数据无缝融合生产单元现场管控生产调度5G+云化PLC重新定义工厂内网生产链条自动化生产调度无人化生产单元智能化柔性生产、精益生产生产、办公一张网办公网大带宽、移动、165G2.0，工厂内网的发展趋势：结构扁平化、云化通用框架12175G2.0，工厂内网的发展趋势：一张网的关键要素关键在这两层，核心是数据互通：1、业务逻辑到控制逻辑的转换：生产什么到如何生产2、控制逻辑向业务逻辑的转换：生产结果怎样3、转换过程智能化，少人化甚至是无人化网络云化软件定义控制云化PLC185G2.0，工厂内网未来图景上云和管控运行工艺专家人工调度智能调度云化PLC工业APP商店用户利用5G网络实现设备上云，通过物联网智能管控平台管控设备1通过物联网智能管控平台，用户通过web、手机app从工业APP商店下载测试用例、预置工业APP或自主开发测试用例完成测试2用户利用APP商店或自主编程完成生产、运营，以及生产工艺知识的沉淀，避免生产工艺“人走茶凉”319云化PLC产品形态与行业应用探索用户开发平台WEB开发平台云化控制及物联网智能管控产品形态云化PLC在垂直行业应用探索工业APP商店工业智能网关先锋者2号钢铁冶炼工业互联网企业内5G网络化改造及推广服务平台建设满足园区内工业企业开展5G网络应用研发验证的网络测试环境，为中小企业提供“5G+工业互联网”内网建设改造模板，开展应用咨询及研发培训，提升公共服务能力“5G+工业互联网”融合应用先导区建设打造“5G+工业互联网”园区网络，引领5G技术在钢铁冶炼业的融合创新5G+工业互联网”内网建设改造标杆生产流程优化与内网建设改造相结合,5G从生产外围环节向生产内部环节延伸，打造可复制、可推广的钢铁冶炼“5G+工业互联网”内网建设改造示范标杆20云化PLC产品形态及关键技术说明用户开发平台WEB版用户开发平台云化控制及物联网智能管控工业APP商店工业智能网关先锋者2号商业软件：和利时、东土、倍福等开源软件：OpenPLC/Beremiz硬件已经充分白盒化：研华、凌华等软件“白盒化”充分成熟云化控制（5G部分）及物联网智能管控（有开源软件），自研物联网智能管控可借鉴石化盈科，双方共享知识产权。开发1-2款APP，打通应用到设备的全流程123云化PLC三剑客免费，成本隐含到硬件系统软件部分采用商业软件，合作伙伴负责售后服务，占比可到60%联通获取收入的30%-40%产品采用软硬件一体机形式售卖项目整体自主可控，避免掐脖子情况谢谢！