5G & TSN – 纳博特金陵科学技术有限公司

CC-Link IE TSN 和 5G

CC-Link IE TSN,在全球率先采用了基于标准以太网规范的TSN(时间敏感网络)。在进一步提高网络开放性的同期,通过采用高效的协议有效强化了CC-Link IE所具备的性能和功能。

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随着通信技术的发展,人类社会即将进入5G时代。在数字化浪潮的驱动下,大数据、云计算、人工智能等新一代讯息通信技术与制造业的融合逐渐从理念普及走向应用推广,5G对制造业也有着强力的赋能作用。

去年是5G商用的元年,5G具有媲美光纤的传输速度、万物互联的泛在连接和接近工业总线的实时能力,正逐步向工业领域加强渗透,引发一系列融合创新应用与变革,为制造业转型升级带来历史性的发展机遇。

5G网络将为智能制造生产系统提供多样化和高质量的通信保障,促进各个环节海量讯息的融合贯通。由于实时性和可靠性高,5G技术不但能应用于工业场景中,还能支撑起个人移动化互联网应用。5G技术的发展可以帮助制造公司摆脱以往无线网络技术较为混乱的应用状态,这对于推动工业互联网的实施以及智能制造的深化转型有着积极的意义。可以预见,在“5G+”时代,制造业智能化升级将更为全面和深入,以5G为核心的融合创新将成为本国制造业高质量发展的强大动力和强劲支撑。

CC-Link IE TSN采用了TSN技术,在进一步提高网络开放性的同期,通过采用高效的协议有效强化了CC-Link IE所具备的性能和功能。

  • 在构建智能工厂时,重点之一是从生产现场实时收集讯息,通过边缘计算处理后无缝传输至IT系统。
  • 5G连续广域覆盖和高移动性下,用户体验速率达到100Mbit/s,网络间灵活地自动调整。

应用案例

(1) 通过控制讯息与管理讯息的融合实现工厂智能化

  • 在实现控制讯息实时性通信的同期,能与其他开放式网络进行通信,并在同一个网络中与IT系统进行讯息通信,从而实现智能化工厂。

(2) 设备中亦可连接通用IP通信的产品、亦可进行高精度的运动控制

  • 使用对应CC-Link IE TSN的伺服放大器和视觉传感器,可以实现时间同步,即使在伺服马达移动工件期间也可以让视觉传感器准确地检测到工件的位置。所以大幅度减少周期时间,并可减少布线。
  • 同期,在同一个网络中视觉传感器通过IP通信传输大容量的图像讯息,不影响对伺服的控制,实现省配线。

5G赋能柔性生产线

随着大批量生产达到瓶颈,消费者的个性化需求日益强烈。柔性制造是应对“大规模定制”生产而产生的,具有批量小而品种多的特点,并以其良好的规划实现了对生产过程的高效把控。

毫无疑问,柔性生产将是未来部分制造业公司需要重点关注的方向,而它在改造制造业生产的同期,也会对制造业商业模式产生巨大的影响。

柔性生产线可以根据订单的变化灵活调整产品生产职分,是实现多样化、个性化、定制化生产的关键依托。5G将在两个方面赋能柔性生产线。

一是提高生产线的灵活部署能力。未来柔性生产线上的制造模块需要具备灵活快速的重部署能力和低廉的改造升级成本。5G网络进入工厂,将使生产线上的设备摆脱线缆的束缚,通过与云端平台无线连接,进行功能的快速更新和拓展,并且自由移动和拆分组合,在短期内实现生产线的灵活改造。

二是提供弹性化的网络部署方式。5G网络中的SDN(软件定义网络)、NFV(网络功能虚拟化)和网络切片功能,能够支持制造公司根据不同的业务场景灵活编排网络架构,按需打造专属的传输网络,还可以根据不同的传输需求对网络资源进行调配,通过带宽限制和优先级配置等方式,为不同的生产环节提供适合的网络控制功能和性能保证。在这样的架构下,柔性生产线的工序可以根据原料、订单的变化而改变,设备之间的联网和通信关系也会随之发生相应的改变。

5G赋能云化机器人

云化机器人的基本特征是位于云端的控制平台利用人工智能、大数据等先进技术控制本地机器人执行职分。云化机器人会与云端平台进行讯息量巨大的实时数据交换,需要大速率、低时延、高可靠的无线通信网络支撑。

随着本国在5G通信技术上的发力,云化机器人也迎来了新的发展契机。2017年7月10日,GTI携手中国移动、软银、HUAWEI无线应用场景实验室(Wireless X Labs)、达闼科学技术、Skymind共同发布云化机器人白皮书。该白皮书以“5G网络和云化机器人”为核心主题,针对云化机器人的概念、技术市场趋势、产业链和商业模式等进行了阐述,重点分析了5G带给云化机器人的巨大价值和商业机会。

白皮书指出,2016-今年全球云化机器人总出货量将达到5000万台;到2025年,家庭云化机器人的渗透率将达到12%,彻底改变人们的生活。从物流机器人到监控机器人,从娱乐教育机器人到家务机器人,云化的优势将逐渐体现出来。

时隔一个月,HUAWEI与Festo签署合作备忘录,共同研究基于5G切片网络的云化机器人在智能制造领域的应用,推动制造行业数字化转型。基于该合作备忘录,双方将主要就“机器人即服务”(RaaS,Robot as a service)理念的5G云化机器人进行测试,进一步探索5G云化机器人在制造业数字化转型过程中的增值应用,进而实现智能工厂大规模定制化生产。

5G网络强大的网络能力能够从容应对机器人对带宽和时延的挑战,而5G网络切片和MEC能够为机器人应用提供端到端定制化的支持。

具体来讲,5G将在三个方面赋能工业云化机器人。

一是加强机器人之间的协同工作能力。5G为工业机器人之间的通信提供高速网络支持,使机器人具备自组织与协同能力。工业机器人可以通过相互合作,完成过去单个机器人无法独立完成的职分。另外,有更高权限的领导型机器人能通过5G网络指挥一群执行型机器人高效完成职分。

二是使机器人更加敏捷、安全地与工人协作。5G高可靠、超低时延的特性能使机器人实时感知工人的动作,灵巧地进行反馈和配合,同期始终与工人保持安全距离,保证人机协作的安全。

三是实现机器人的远程实时控制。在高温、高压等某些不适合工人进入的特定生产环境,工人可以在监控中心通过5G网络对机器人进行实时远程操作,同步、安全地完成预定工作目标。

特点

(1) 控制讯息通信与管理讯息通信的融合

(2) 快速系统设置和先进预测维护

(3) 将运动控制性能提升到最大化以减少网络扫描时间

(4) 丰富的兼容产品

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