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5G工业物联网的“联”

随着工业物联网在制造业行业的普遍应用，越来越多的制造业企业正经过5G工业物联网创立新的消费形式，保证在经济下行时，完成消费本钱的大幅度降低；在经济上行时，完成企业经济效益的最大化，取得更多的利润。
那么，工业物联网终究是什么？又是如何与5G通讯技术停止深度交融，赋能制造业转型？

5G工业物联网概述

工业物联网是由三层构造组成：感知层、网络层和应用层。在网络层中，以5G为代表的新一代信息通讯技术，打造新型工业物联网根底设备，新建或改造产线级、车间级、工厂级等消费现场，构成消费单元普遍衔接、信息（IT）运营（OT）深度交融、数据要素充沛应用、创新应用高效赋能的先进工厂。

在消费现场，不同的消费的设备，采用不同的工业协议，如PROFIBUS、Modbus、CAN、HART、EtherCAT、EthernetIP、Modbus/TCP、PROFINET、OPC UA，以及大量的厂商私有协议。这种情况的存在，很大水平上是由于工业软硬件系统存在较强的封锁性和复杂性，要完成一切设备的互联，需求对各种协议做解析并停止数据转换，这是工业物联网存量改造项目展开时最先遇到的问题。

5G工业物联网处理计划的开展

在如此复杂的场景中，要把产线的相关数据呈如今基于互联网的用户界面上，依照传统的做法，大致需求如此的操作：

在产线配置工控机的同时，装置专用的数据采集软件，例如Kepware、IOServer等

整理配置PLC控制器数据标签，在工控机中配置对应驱动、轮询周期、点位信息，完成对现场设备的数据采集，然后将数据存储于本地工控机数据库

借助网络将工控机数据经过OPC通讯协议会聚到SCADA，完成工厂级数据会聚

完成SCADA系统与信息化系统对接，将数据传送到IT部门的数据库上

经过数据处置，最终呈如今消费主管的界面上

最终网络拓扑如下图所示：

图一：传统有线网络架构

如上图所示：受限于工控机系统才能，该系统普通采用散布式构造，由产线工控机完成就近多台设备的数据集中和监控，然后再由网络将数据会聚到中心机房SCADA，最终完成数据的集中和呈现。

5G数据采集

5G专网为工厂的快速信息化提供了一张低时延、大带宽、广衔接的无线网络，大大简化了工厂专网建立的本钱和工程量，为物联网系统的建立提供了极大的便利。

在5G网络推行的初期，5G工业物联网建立多数以试点、或者小范围的应用为主，系统逻辑设计相对简单，把产线工控机运用的数据采集软件系统IOServer简单的部署到5G MEC效劳器上来，完成物联网系统的设备衔接和数据采集，然后完成SCADA系统以及数字化应用平台的建立。

系统拓扑构造如下：

图二：5G+ IOServer架构

从上图能够看出，简单的把“图二”的系统中的本地SCADA系统部署在MEC边缘节点侧，即可完成按设定周期，轮询采集现场控制器数据的功用。

但是这种做法并不合适大范围应用到5G工业物联网系统建立中，究其缘由主要是：

01流量糜费

MEC云端IOServer周期性全量的数据采集，流量耗费过大。

例如：现场单台PLC@1000点/S的采集频率，每月需求约50G的通讯流量，此时只需边缘端设备具备数据采集、挑选、过滤、变化上传等战略，就能够大幅度降低网络流量开支。

这种做法根本因循传统有线网络的做法，在本地提供支持5G传输、具备IOServer系统功用的设备。

02断网数据丧失

5G无线网络断开时, 数据衔接中缀，断网期间的消费过程数据则无法获取，底层PLC等数据不缓存数据的状况下，应用系统业务将会受影响，此时边缘端可以贮存断点就显得尤为关键。

03算力占用、系统稳定性问题

云端集中轮询采集，占用大量的系统资源（包括线程计算资源和网络衔接资源），假如关于硬件系统的配置提出更高的请求，就会提升建立本钱。同时整个系统的正常运转强依赖于中心化的IOServer，呈现任何运转问题，将会招致系统的业务停滞。

经过以上剖析，中心网集中轮询采集的方式，存在诸多弊端，不是一个最优的处理计划。随着技术的迭代，目前边缘采集就成了不二之选，经过在图中所示的5G 接入设备（例如网关），集成IOServer的边缘采集系统，来完成OT到IT数据解耦，这就是新兴的“5G边缘计算网关”。

5G边缘计算网关相较之前的5G DTU、5G CPE，重点在于5G+边缘计算。5G给传输带来史无前例的高带宽、低时延的网络特性，边缘计算一改之前的中心会聚计算的形式，倡导去中心化应用。把感知层大量的数据先做有效的过滤和计算，提炼出有效的数据和计算结果再上发给中心停止更高效的计算和统筹，这样大大进步了数据运算效率和存储资源的应用。

5G边缘计算网关的呈现让传统行业应用得以信息化晋级换代，大量应用于聪慧工厂、智能电网、交通运输、聪慧农业、水利信息化、冶金信息化等行业。

运用5G边缘计算网关完成5G工业物联网系统建立的计划如下：

图三：5G+ IIoT架构

如上图系统中，运用到的JENET 5G边缘计算网关，有如下技术特征：

支持南向多种通讯接口的接入：以太网、RS485、RS232、IO等

支持南向多种工业协议数据解析：EthernetIP、S7、Melsec、Hostlink、Modbus等

数据时标功用：数据采集系统中的采集数据贴上准确时间标签

支持北向多协议兼容：MQTT、HTTP、Restful、OPC UA等

支持断点续传功用：存储断网无法传输胜利的数据，网络恢复后完成记载数据传输

支持多规则计算：周期性调整、报警上报、数据

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