中国工业互联网研究院&西门子：20245G与工业自动化融合应用研究报告（34页）.pdf

1、 5G 与工业自动化融合应用与工业自动化融合应用 研究报告研究报告 中国工业互联网研究院 西门子(中国)有限公司 2024 年 4 月 声 明 本研究报告所有内容的知识产权归中国工业互联网研究院和西门子(中国)有限公司共同所有，并受法律保护。任何单位和个人未经中国工业互联网研究院和西门子(中国)有限公司共同授权，不得使用或转载本报告中的任何部分。违反上述声明者，中国工业互联网研究院和西门子(中国)有限公司将追究其相关法律责任。1 前 言 当前，数字化浪潮已成为变革性力量，深化 IT、CT 与 OT 融合是全球数字化技术发展的大趋势。需要充分发挥新一代信息通信技术对制造业数字化转型的创新驱动作用

2、，加快推进新型工业化。工业是 5G 应用的主战场。自 2019 年 5G 规模商用以来，我国通过政策引导、建设指引、试点示范等措施，持续推进 5G 在各行业的应用，全国范围内“5G+工业互联网”项目成规模化发展态势。欧美各工业强国通过制定政策、成立联盟、分配工业专用频段等方式，加快推动 5G 工业应用。5G 工业应用已成为国内外工业企业推动数字化转型、建设智能工厂的重要抓手。5G 为工业控制系统提供新的通信方式。当前，5G 工业应用已从生产外围辅助环节逐步深入至生产核心控制环节。工业自动化厂商、运营商、ICT 厂商等均积极探索实践 5G 与工业自动化融合应用的新技术、新产品、融合网络架构、应用

3、方案等。为加快推动 5G 在工业自动化领域的规模化应用，中国工业互联网研究院、西门子(中国)有限公司联合编写5G 与工业自动化融合应用研究报告（以下简称研究报告）。研究报告重点梳理了 5G 与工业自动化融合应用的需求、组网架构，展示了 5G 在移动机器人、AGV、远程控制和工业控制器2 间实时通信中应用的解决方案，从终端、技术、网管三个方面总结了 5G 与工业自动化融合应用挑战，并对 5G 与工业自动化融合应用的未来发展方向进行了展望。希望研究报告将为我国 5G 在工业自动化领域应用中技术攻关、产品研发和应用实施提供参考。1 编写组 中国工业互联网研究院：朱 浩 张玉良 历 明 宋欣桐 马新翔

4、 王辰菲 西门子(中国)有限公司：张兆中 王加雷 李卉琳 张 哲 李 颖 I 目 录 一、国内外 5G工业应用情况.1（一）我国 5G工业应用情况.1（二）国外 5G工业应用情况.2 二、5G与工业自动化融合应用的需求.5（一）5G促进生产方式变革及工业自动化技术发展.5（二）工业自动化对 5G网络的需求.6 1.5G 网络产品要满足工业产品特性要求.6 2.5G 网络的可靠性是在工业环境中应用的核心要求.6 3.低抖动是低时延需求的关键参数.6 4.5G 需要承载工业以太网通信协议.7 5.5G 网络需要提供故障诊断接口.8 6.5G 网络安全需要融入工业自动化网络纵深防御中.8 三、5G工

5、业应用组网方式.9（一）组网架构.9（二）组网模式.10 1.虚拟专网.10 2.混合组网.11 3.独立专网.13（三）5G专网部署的 5G版本情况.14 四、5G与工业自动化融合应用典型案例.15 II （一）5G在移动机器人和 AGV中的应用.15 1.应用场景.15 2.解决方案.17（二）5G在远程控制中的应用.18 1.应用场景.18 2.解决方案.19（三）5G在工业控制器间实时通信中的应用.20 1.应用场景.20 2.解决方案.21（四）5G在运动控制中的应用.22 1.应用场景.22 2.5G 现有版本还不能满足运动控制应用要求.23 五、5G与工业自动化融合应用挑战.24

6、（一）工业自动化低时延场景 5G终端种类不够丰富.24（二）网络确定性与高实时性不足.24（三）网络管理困难.25 六、5G与工业自动化融合应用发展展望.26（一）丰富工业自动化低时延场景 5G终端种类.26（二）攻关工业 5G确定性和高实时网络技术.26（三）建设工业网络综合管理平台.26 1 一、国内外 5G 工业应用情况 5G 通信网络为工业控制系统提供新的通信方式。传统应用于工业控制系统中的工业网络技术主要是工业以太网和现场总线。随着生产线的柔性化发展，工业通信的无线化需求日益增加。5G 的低时延、高可靠特性为工业控制系统适应更加灵活生产方式的变革提供了可能。5G 网络可为生产现场中