统计数据表明,由于升级更换设备所需的成本和人们“设备没坏旧无需更新”的观念等多种原因,很多普通工厂仍然在车间内使用传统旧设备和工艺流程,这使得工厂在现代化生产中面临很多挑战。

 

由于在跨工厂传输数据时需保证网络连接的可靠性,且在设备与集中存储的数据或处理平台进行通信时需保证不存在干扰,因此现有设备都广泛使用有线连接的方式,它们没有无线连接功能。


 

工业自动化过程中需要确保网络连接的可靠性,但现有的无线网络如 3G 和 4G 网络主要是为移动和计算通信而设计的,所以它无法提供自动化和互操作性所需的可靠的低延迟和高带宽数据传输。这种局限性意味着,在 5G 网络到来之前,人们仍然得依赖有线连接来实现工业 4.0。

 

无线网络与工业 4.0 的未来
5G 的引入有望解决依赖无线网络运行工业流程或运营时遇到的许多挑战。需要注意的是,与 5G 之前的其他无线迭代不同,5G 无线网络框架是专为工业应用设计的,这意味着 5G 无线网络将提供低延迟、高带宽和最佳可靠性。

 

5G 的先进可靠性意味着无线网络最终可以在工业环境中取代有线网络,并推动工业 4.0 的未来。为了让大家更理解这个观点,下面我们来谈谈 5G 网络、4G 网络和有线网络之间的一些区别。


5G 网络比 4G 网络更智能、更快、更高效或更可靠。5G 预期的传输速度约为每秒 10 千兆比特,而 4G 目前的传输速度为每秒 1.45 千兆比特。(然而,目前 5G 已实现的性能与在不久的将来用户将享受到的理论优势之间仍存在一定差距)在延迟方面,4G 实际上为数据传输提供了 40 到 50 毫秒的低延迟,而 5G 的延迟测量几乎为零。


在比较 5G 和 4G 时,无线网络对设备互联的支持能力也需要列入考虑中。4G 网络在一平方英里内支持大约 10 万台设备,而 5G 网络可以支持超过 100 万台设备。网络容量不够大会对设备连网有影响,就像在拥挤的地方您会发现您的移动设备无法连上网络。而随着 5G 技术的发展,它的连接性得以增强,预计可为未来跨行业部署的数十亿个 IoT 网络提供支持。

 

支持 4G 和 5G 网络的基础设施对着这两种无线网络提供的连接吞吐量有重大影响。4G 网络依赖于支持网络通信的基站,设备离基站越远,接入 4G 网络就越困难。而 5G 网络是依靠蜂窝站点来扩大其覆盖范围的,这些蜂窝单元是一个个的小盒子,很容易安装在高墙,灯杆和塔上。因此,随着 5G 单元安装的增加,能接入 5G 网络的设备也越来越多,网络容量也越来越大。5G 网络将能够在最偏远的地区运行,因为与在偏远地区建立 4G 塔的成本相比,5G 网络的基础设施简单且价格低廉。


诸如现代以太网之类的有线网络具有低延迟(大约 10 毫秒)的特点,这使它们成为工业设施的首选。虽然这个延迟比 4G 提供的要低,但与 5G 无线网络相比还是相形见绌。还有众多因素影响有线网络的部署,比如部署距离、范围的限制,以及面积很大的工厂的布线成本。

 

与有线网络不同,无线网络不受范围或工业设施大小的限制,只要设备具备无线连接功能,接入无线网络就像将智能手机连接到互联网一样简单。对于旧设备,工厂现场将诸如 IoT 硬件和人机界面(HMI)之类的边缘设备集成在一起即可实现连接。这些边缘设备可以在将旧设备连接到集中式网络的同时捕获旧设备的数据。

 

结论
无线网络提供的低延迟、高带宽、通用性和可承受性意味着无线网络将很快在工业设施中取代有线网络的使用。随着 5G 网络的大规模推广,以前的无线迭代所面临的诸如可靠性等传统挑战将不再困扰工厂,自动化工厂也将从中获益。