Introducción
El control industrial es un componente central de la producción industrial. Los controladores lógicos programables (PLC) sirven como dispositivos clave en el control de la automatización industrial, y se aplican ampliamente en diversos sectores de la economía nacional, incluidos la industria, el transporte y los servicios municipales. Los PLC son dispositivos de control industrial desarrollados mediante la integración de microelectrónica, tecnología informática, control automático y tecnologías de comunicación en controladores secuenciales. Su propósito es reemplazar relés, ejecutar lógica, temporización, conteo y otras funciones de control secuencial, estableciendo así sistemas de control programables flexibles [1]. El software de control industrial PLC tradicional está estrechamente vinculado con el hardware, y los productos extranjeros dominan la cuota de mercado, presentando problemas como altos costos y escalabilidad insuficiente.
1. Tendencias evolutivas en los sistemas de control industrial
A medida que la ciencia del control converge con las disciplinas de la informática, la información y las comunicaciones, la teoría del control evoluciona desde el control de retroalimentación clásico y el control moderno hacia un control inteligente-basado en datos. Los sistemas de control progresan desde el control de un único-punto y el control en red hasta el control distribuido basado en la nube-. A través de la integración innovadora de las Tecnologías de la Información y las Comunicaciones (TIC) con la Tecnología Operativa (OT), los sistemas de control industrial tradicionales están evolucionando gradualmente hacia nuevos sistemas de control industrial. Estos nuevos sistemas presentan interconexión, escalabilidad y toma de decisiones-basada en datos-, lo que se manifiesta en dos tendencias principales:
(1) Transición de arquitecturas de control especializadas, cerradas y aisladas a arquitecturas de control abiertas y desacopladas-de propósito general
Con el surgimiento y el avance de tecnologías como 5G y la computación de borde, la arquitectura de control industrial tradicional de cinco-capas ISA-95 está cambiando hacia una estructura de "nube-de extremo-de extremo-de tres-capas. Entre ellos, la evolución de la capa de control PLC se ha convertido en un punto focal en toda la industria. Tecnológicamente, las tareas de control industrial están migrando de dispositivos especializados integrados a dispositivos de uso general-en la nube-con capacidades de procesamiento de datos-en tiempo real. Desde el punto de vista operativo, las tareas suaves en tiempo real-, como el control lógico, están cada vez más centralizadas en el borde o la nube, mientras que las tareas duras en tiempo real-, como el control de movimiento, siguen ejecutándose en dispositivos del lado del campo.
(2) Transición del procesamiento de una sola-tarea a la colaboración distribuida de múltiples-tareas
Los PLC tradicionales emplean procesamiento secuencial para tareas. Sin embargo, la ampliación de las escalas de control aumenta el volumen y la diversidad de las tareas, amplía las diferencias de prioridad entre las tareas y aumenta los requisitos de colaboración. Particularmente con la introducción de tecnologías de big data e inteligencia artificial, la colaboración eficiente entre las tareas de control tradicionales y las tareas de TI basadas en datos-necesita un cambio del procesamiento de un solo-nodo al procesamiento colaborativo de múltiples-nodos en los sistemas de control tradicionales.
Rutas de desarrollo técnico de PLC basadas en la nube 2.5G-
Impulsados por los avances de las TIC-en particular, las tecnologías de red como los PLC basados en la nube 5G-5G-han surgido como una solución clave para las limitaciones de los PLC tradicionales. Según la ubicación de implementación de las tareas de control de PLC, los PLC 5G basados en la nube actuales siguen tres vías de desarrollo técnico principales:
(1) PLC basado en la nube-a nivel de campo-: las tareas de control se implementan en puertas de enlace industriales, adecuadas para escenarios de control de velocidad media-a-alta-a nivel de campo. Admite ciclos de control industrial de 1 a 5 ms y superiores, ofrece alta confiabilidad y tiene bajos costos de implementación.
(2) PLC basado en la nube-a nivel de nube-: las tareas de control se implementan en unidades de procesamiento de banda base (BBU) interiores, funciones de plano de usuario (UPF) o plataformas informáticas de borde de acceso múltiple (MEC). Adecuado para escenarios de control centralizado a nivel de taller o fábrica-con velocidades medias-a-bajas, que admiten ciclos de control industrial de 20 ms y superiores con bajos costos de implementación.
(3) PLC basado en-nube-de área amplia: las tareas de control se implementan en servidores centrales en la nube, adecuados para escenarios de control colaborativo de baja-velocidad a nivel de fábrica. Mejorada con fibra óptica y tecnologías de redes deterministas, la latencia de extremo-a-se puede reducir a 5 ms, pero los costos de implementación son mayores.
La actual tecnología PLC basada en la nube-5G enfrenta desafíos que incluyen arquitecturas inconsistentes, falta de soporte de colaboración-final en el borde e incapacidad para orquestar aplicaciones PLC. En particular, las redes 5G que sirven al control industrial enfrentan retrasos, fluctuaciones y problemas de confiabilidad. Para abordarlos, este artículo propone una arquitectura técnica de PLC virtualizado 5G. A través de la colaboración "end-edge-nube", logra tres unificaciones: entorno de ejecución unificado, programación de implementación unificada y portal unificado de desarrollo y operaciones.
3. Arquitectura técnica del PLC virtualizado 5G
3.1 Características típicas del PLC virtualizado
La tecnología de virtualización es una técnica de gestión de recursos que crea una capa de abstracción en el hardware de la computadora mediante software. Esto divide los recursos de hardware de una sola computadora en múltiples máquinas virtuales, lo que mejora la eficiencia y la seguridad en la utilización de los recursos. Ampliamente adoptada en la computación en la nube, la tecnología de virtualización continúa evolucionando y madurando, expandiendo su aplicación en diversos dominios y arquitecturas de hardware.
El PLC de virtualización (vPLC) crea un entorno de ejecución virtualizado, desacoplando las tareas de control del PLC del hardware físico. Esto permite la implementación de tareas de PLC en varios dispositivos de elementos de red. vPLC presenta tres características clave:
(1) Software PLC-Desacoplamiento de hardware:Los PLC tradicionales emplean hardware integrado y sistemas operativos-en tiempo real con un estrecho acoplamiento de software-hardware. vPLC presenta un entorno de ejecución de PLC que maneja la carga, ejecución y programación de tareas, desacoplando así las tareas de PLC del sistema operativo-en tiempo real.
(2) Ejecución de PLC virtual:La tecnología de virtualización permite la implementación y operación de sistemas operativos heterogéneos en hardware-de uso general. El entorno de ejecución del PLC se ejecuta en un sistema operativo virtual, desacoplando las tareas del PLC del hardware subyacente.
(3) Orquestación y programación de PLC:En esencia, vPLC funciona como un servicio de software de PLC. Puede orquestarse e implementarse dentro de sistemas "edge-nube" y programarse dinámicamente durante el tiempo de ejecución, lo que ofrece flexibilidad y escalabilidad marcadamente distintas de los PLC tradicionales.
En comparación con los PLC tradicionales, vPLC mejora la flexibilidad y escalabilidad del sistema, reduce los costos operativos y de equipo y facilita enormemente las actualizaciones y rediseños de la línea de producción.
3.2 El PLC virtualizado proporciona una base técnica unificada para los sistemas de control industrial 5G
Centrado en vPLC, el sistema de control industrial 5G tiene como objetivo ofrecer una arquitectura abierta de control-como-a-servicio (CaaS). Las funciones de control de PLC se pueden implementar de forma ubicua y reutilizar de manera flexible, lo que permite el control de dispositivos plug-and-play en redes heterogéneas. La arquitectura del sistema está diseñada en torno al concepto de colaboración de "nube-extremo-extremo", que comprende capas operativas, de servicio y de desarrollo.
(1) Capa de tiempo de ejecución: basada en tecnología de virtualización en tiempo real-, proporciona un entorno de ejecución unificado en tiempo real-para vPLC en hardware-de uso general. La virtualización admite la implementación mixta de sistemas operativos en tiempo real-y en tiempo no-real-, lo que permite el escalado dinámico de vPLC.
(2) Capa de Servicio: Responsable de implementar vPLC en diferentes nodos físicos mientras administra su ciclo de vida, logrando un despliegue y programación unificada de los servicios de control industrial de PLC.
(3) Capa de desarrollo: proporciona entornos de desarrollo de aplicaciones PLC, herramientas de compilación y depuración, ofreciendo un portal unificado de desarrollo y operaciones para sistemas de control industrial 5G.
El sistema de control industrial 5G cuenta con múltiples ventajas técnicas. En primer lugar, proporciona una arquitectura unificada para tres tecnologías PLC distintas basadas en la nube-. Por un lado, admite la migración de centros de control desde el campo al borde o a la nube central, liberando el control PLC de las restricciones impuestas por los entornos de campo y permitiendo una implementación centralizada. Por otro lado, el vPLC-del borde-garantiza un control de baja-latencia de los dispositivos de campo y admite varias aplicaciones en alto-tiempo real-, incluido el control de movimiento. En segundo lugar, la implementación de vPLC en diversos elementos de la red 5G ofrece capacidades integradas de "conectividad + potencia informática + funcionalidad PLC" para el control industrial. Esto crea un nuevo sistema de control industrial aplanado, rompiendo el monopolio de los ecosistemas de control industrial tradicionales. En tercer lugar, aprovechar una arquitectura universal de software/hardware reduce los costos de control industrial, acelerando la maduración de la "industria definida por software-.
4 tecnologías clave del PLC virtualizado 5G
4.1 Virtualización en tiempo real-
Las tareas del PLC se ejecutan como procesos del sistema operativo en ciclos de acuerdo con los ciclos de control industrial. Cada ciclo debe garantizar que el proceso del PLC reciba entradas externas y obtenga tiempo de procesamiento de la CPU. La capacidad-en tiempo real del sistema operativo es fundamental para brindar servicios de control de PLC confiables. La tecnología de virtualización en tiempo real-permite la implementación conjunta de tareas computacionales en tiempo-real-en tiempo-real-en tiempo real-en hardware-de uso general a través de la virtualización de software/hardware. Admite la consolidación de tareas computacionales desde múltiples dispositivos integrados en un único dispositivo de uso general. Al tiempo que garantiza el rendimiento en tiempo real-, esta tecnología aprovecha la sólida adaptabilidad del hardware y las ricas capacidades de aplicaciones del sistema operativo universal. Ofrece ventajas como reducción del costo, tamaño y consumo de energía del dispositivo, al tiempo que logra compatibilidad entre ecosistemas de dispositivos heterogéneos.
Actualmente, la industria emplea varias técnicas de virtualización, principalmente categorizadas como partición de hardware, virtualización completa, paravirtualización y virtualización del sistema operativo. Entre ellos, los siguientes tres enfoques son los más adecuados para la adaptación de la virtualización-en tiempo real:
(1) Partición de hardware:Divide los recursos de hardware subyacentes en particiones independientes, cada una de las cuales ejecuta su propio sistema operativo. La partición de hardware ofrece un rendimiento excelente-en tiempo real, acercándose a niveles básicos-, pero carece de capacidades para compartir recursos, adolece de una escalabilidad limitada y muestra una baja utilización de recursos. En particular, las E/S periféricas requieren una partición previa-y no se pueden reutilizar, lo que aumenta la complejidad técnica.
(2) Contenedores de Linux-en tiempo real:Modifique Linux desde un sistema-de tiempo compartido a un sistema-en tiempo real utilizando métodos como Preemption Patch o Xenomai. Luego, aproveche la virtualización de contenedores livianos para aislar recursos, creando un entorno de ejecución virtualizado en tiempo real-para PLC. Este enfoque utiliza plenamente el ecosistema maduro de software y hardware de Linux, lo que reduce los costos de portabilidad del software PLC. Aunque los contenedores tienen una sobrecarga operativa baja, el rendimiento en tiempo real-del kernel Linux modificado sigue siendo inferior al de los sistemas operativos-en tiempo real (RTOS) dedicados, lo que genera fluctuaciones y fallos en escenarios como el control de movimiento servo.
(3) Virtualización de micronúcleo:Implementa RTOS y sistemas operativos-de uso general (GPOS) en una configuración híbrida utilizando un microkernel como hipervisor de tipo-1. Los microkernels ofrecen funcionalidad simplificada, menores gastos generales y seguridad mejorada en comparación con los kernels monolíticos, lo que permite tanto la virtualización del hardware como un alto rendimiento en tiempo real. Esta tecnología se está desarrollando activamente en los sectores industrial, de infoentretenimiento automotriz y de robótica, aunque los desafíos incluyen un ecosistema técnico inmaduro y una adaptación de hardware compleja.
Los sistemas de control industrial 5G pueden seleccionar diferentes-enfoques de virtualización en tiempo real basados en elementos de red y escenarios de aplicación. Para los vPLC basados en el borde y en la nube-, la tecnología de contenedor Linux-en tiempo real es la opción preferida. Por un lado, la modificación en tiempo real-de Linux supone una sobrecarga reducida y facilita la implementación. Por otro lado, las tecnologías de copia de seguridad redundante y programación de orquestación de contenedores están maduras y plantean riesgos bajos. Teniendo en cuenta los elevados requisitos-en tiempo real de la vPLC-en el borde-y la necesidad de colaboración-en el borde, la vPLC-en el borde debe priorizar los contenedores Linux-en tiempo real o las soluciones de virtualización de microkernel.
4.2 5G Redes deterministas
5G industrial control systems impose two primary requirements on network connectivity. First is ultra-low latency air interface capability. In scenarios like industrial motion control, inter-controller communication, and high-speed logic control, short control cycles (1–5 ms) and stringent reliability requirements (>99,9999%) exigen un alto rendimiento de interfaz aérea inalámbrica para la transmisión de datos a través de capas verticales y sistemas horizontales. En segundo lugar, la transmisión de datos determinista en entornos de red heterogéneos. La incertidumbre en la latencia inducida por la red-es un factor crítico que afecta la estabilidad del sistema de control. El modelado del sistema de salto lineal-de red existente puede compensar retrasos aleatorios inestables, pero todavía tiene dificultades para satisfacer las demandas de rendimiento del control en tiempo real-.
Una red determinista proporciona a los usuarios una calidad de servicio (QoS) garantizada, con conmutación flexible entre servicios deterministas y no-deterministas y control autónomo sobre los niveles de QoS. Las tecnologías de redes deterministas típicas se muestran en la Tabla 1. En general, las redes deterministas representan la ruta principal para implementar sistemas de control industrial 5G.. 5G Deterministic Networking (5GDN) emplea técnicas de reserva de recursos, configuración de tráfico y sincronización de reloj de alta-precisión además de la división de redes 5G para ofrecer ancho de banda determinista, latencia determinista y Fiabilidad de conexión del 99,9999 %. Esto crea una red inalámbrica predecible, planificable y verificable con capacidades deterministas, que ofrece una experiencia de servicio "diferenciada + determinista" [5]. Cuando se integra con redes de campo y tecnologías informáticas de vanguardia, las redes deterministas 5G permiten un control determinista de extremo a extremo.
4.3 Orquestación colaborativa "final-edge-nube"
A través de la virtualización-en tiempo real, los dispositivos de hardware PLC tradicionales se transforman en servicios de software PLC-desacoplados por hardware. Dentro de la arquitectura final de nube-borde-en la nube 5G, se requiere una implementación flexible de servicios de software PLC, lo que requiere una plataforma unificada de orquestación y programación de vPLC.
La orquestación y programación de vPLC admite la implementación de vPLC como contenedores o máquinas virtuales en elementos de red como puertas de enlace industriales 5G, estaciones base industriales 5G, UPF industriales 5G y MEC. Los métodos de orquestación incluyen dos tipos: interconexión entre chips informáticos y chips de E/S (Controller to IO, C2IO) e interconexión entre chips informáticos (Controller to Controller, C2C). C2IO se refiere a la comunicación de PLC-a-IO, y abarca escenarios de PLC-maestro a-IO y de PLC esclavo-a-IO. C2C denota comunicación de PLC-a-PLC, que implica principalmente el control del PLC maestro sobre los PLC esclavos. En escenarios típicos, la nube alberga sistemas de control de producción, software industrial y sistemas de gestión de información empresarial. El borde implementa principalmente PLC maestros responsables de la interfaz con los sistemas en la nube. Estos PLC maestros generan comandos de control C2C y los distribuyen a los PLC esclavos implementados en el borde. Los PLC esclavos del lado- de borde manejan principalmente la comunicación C2IO y reciben comandos de control del PLC maestro de borde para administrar los dispositivos de E/S del lado de campo-.
A diferencia de los sistemas de orquestación como Kubernetes o Kubevirt, vPLC exige un alto rendimiento y confiabilidad en tiempo real-. La orquestación de contenedores estándar o máquinas virtuales tiene dificultades para cumplir con los estrictos requisitos del ciclo del control industrial. La orquestación y programación de vPLC requiere sacrificar cierta escalabilidad para lograr un rendimiento y confiabilidad superiores-en tiempo real. Entre ellos, el hot standby redundante de vPLC constituye un componente central del marco de orquestación y programación.. 5G vPLC Orchestration and Scheduling Model
5. 5Implementación de PLC virtual G
5.1 Escenario de prueba y solución
Para avanzar en la profunda integración de 5G y aplicaciones industriales, China Mobile ha colaborado con socios de la industria para realizar pruebas técnicas de 5G vPLC. Esta tecnología ha sido validada e implementada en más de diez empresas industriales. Tomando como ejemplo a un cliente típico, China Mobile implementó una red 5G dentro del taller de producción del cliente para proporcionar servicios de red para el manejo de materiales de vehículos guiados automatizados (AGV). Según el tipo de material, la plataforma empresarial planifica distintas rutas de movimiento de AGV, guiando a los vehículos entre los sistemas de almacenamiento automatizados y los diferentes segmentos de producción.
Para abordar estos requisitos, el sistema de control industrial 5G emplea una arquitectura cooperativa de borde "Master vPLC-Slave vPLC"-(consulte la Figura 4). En el borde, el vPLC maestro se implementa en la UPF para centralizar la implementación del PLC. Recibe instrucciones de tareas del Sistema de ejecución de fabricación (MES), las encapsula en comandos de control y las envía a los vPLC esclavos que llevan los AGV. Simultáneamente, recibe retroalimentación de los vPLC esclavos durante la ejecución. A nivel de campo, el vPLC esclavo se implementa en una puerta de enlace de control industrial 5G, logrando un reemplazo "dos-en-uno" tanto para el PLC como para la unidad terminal de datos (DTU) 5G. Por un lado, el vPLC esclavo recibe comandos de control del vPLC maestro y utiliza sensores para controlar el sistema de accionamiento del AGV, permitiendo un movimiento y posicionamiento precisos. Por otro lado, cuando el AGV llega a su destino, el vPLC esclavo retroalimenta los resultados de la ejecución de la tarea al vPLC maestro, informando el estado de finalización de la tarea.
5.2 Desarrollo del sistema
Se emplea tecnología de contenedores en tiempo real- para implementar vPLC tanto en el UPF 5G como en los gateways industriales, transformándolos en un UPF industrial 5G y un gateway de control industrial 5G. Las configuraciones clave se detallan en la Tabla 2.
La arquitectura del sistema que se muestra en la Figura 5 comprende una UPF industrial 5G, una puerta de enlace de control industrial 5G y una plataforma de orquestación. Los principales esfuerzos de I+D son los siguientes.
(1) Modificación del kernel de Linux
En primer lugar, los kernels UPF y gateway originales se modificaron para convertirlos en kernels-en tiempo real mediante la integración del parche Preempt-RT. Las versiones del kernel modificadas son Linux 4.18.16-rt y Linux 4.4.167-rt. En condiciones de carga alta, la latencia máxima de manejo del proceso se redujo de 8 ms a 500 μs. En segundo lugar, el aislamiento de recursos de la CPU se configuró para asignar tareas en tiempo real-a núcleos de CPU dedicados, lo que redujo la sobrecarga del cambio de tareas y redujo aún más la fluctuación de la latencia máxima del procesamiento del proceso por debajo de 300 μs. En tercer lugar, se diseñó un mecanismo de enrutamiento de interrupciones para redirigir las respuestas de interrupciones periféricas a otros núcleos de CPU para su procesamiento, minimizando la interferencia con la ejecución de tareas en tiempo real. A través de estas modificaciones del kernel de Linux, la fluctuación máxima de la latencia de procesamiento del proceso se redujo a menos de 100 μs.
Latencia de manejo de procesos antes de la modificación del kernel de Linux
Latencia de procesamiento después de la modificación del kernel de Linux(2) Contenedorización en tiempo de ejecución de PLC-
Para admitir la expansión dinámica del PLC, se debe establecer un entorno de ejecución virtual en contenedores para el tiempo de ejecución del PLC-. Primero, cree la imagen del contenedor de PLC basada en Alpine Linux, integrando principalmente el tiempo de ejecución de PLC-con bibliotecas de enlaces dinámicos de 32/64-bits. Actualmente, el sistema admite dos variantes de tiempo de ejecución de PLC nacionales. A continuación, cree volúmenes de contenedor correspondientes a instancias de vPLC para conservar los datos generados durante la operación del contenedor de PLC. En tercer lugar, los contenedores de PLC requieren acceso a los recursos periféricos del host durante la operación. Para interfaces como RS232/485 y CAN, el acceso se logra mediante el mapeo de archivos del dispositivo. Para las interfaces de red IP, el acceso se habilita mediante el mapeo de puertos, principalmente puertos de mapeo como la interfaz de descarga del programa PLC y los puertos de servicio de bus externo (por ejemplo, puertos de servicio esclavo Modbus TCP).
(3) Orquestación vPLC
Para respaldar la orquestación unificada en UPF y las puertas de enlace y, al mismo tiempo, reducir la sobrecarga de recursos de la puerta de enlace, se desarrolló un sistema de orquestación liviano utilizando una arquitectura B/S. Los usuarios realizan operaciones frontend a través de navegadores, mientras que el backend comprende módulos de administración y orquestación para la orquestación e implementación de contenedores PLC. El módulo de gestión, implementado en servidores, proporciona principalmente acceso web, descargas de imágenes de contenedores y configuración/monitoreo de contenedores PLC. El módulo de orquestación se implementa tanto en la UPF como en las puertas de enlace y ofrece principalmente extracción de imágenes de contenedores, configuración del entorno de contenedores y administración del tiempo de ejecución. Los módulos de gestión y orquestación se comunican a través de HTTP. Tomando como ejemplo el monitoreo del tiempo de ejecución del contenedor, el módulo de orquestación se comunica periódicamente con el servicio Docker local a través del Cliente Docker para recuperar información del estado del contenedor, que luego se informa al módulo de administración. Cuando el módulo de gestión detecta un estado anormal, inicia el manejo de excepciones.
Interfaz del sistema de orquestación de PLC virtual
5.3 Resultados de la prueba
Luego de la implementación en campo de 5G Industrial UPF y 5G Industrial Control Gateway, se configuró la comunicación Modbus TCP entre el vPLC maestro y el vPLC esclavo, así como entre el vPLC esclavo y las E/S. El ciclo de control industrial del vPLC esclavo se configuró en 5 ms, mientras que el ciclo del vPLC maestro se configuró en 20 ms. Cada ciclo de control del vPLC maestro incluía una instancia de comunicación con el vPLC esclavo. Luego de pruebas operativas prolongadas (14 días), la programación de AGV funcionó de manera confiable sin paradas ni fallas de desviación de ruta. El vPLC maestro exhibió un tiempo de ejecución promedio de 457 μs, un tiempo de ejecución máximo de 599 μs y una fluctuación máxima de 532 μs (consulte la Figura 9). El control industrial normalmente requiere que la fluctuación de latencia se mantenga dentro del 10 % al 15 % del ciclo de control. Según estas mediciones, la arquitectura cooperativa maestro-esclavo vPLC edge-en sistemas de control industrial 5G puede soportar ciclos de control de 5 ms o más, cumpliendo con los requisitos de rendimiento para control industrial de velocidad media-a-alta-. Dado que la latencia de aire de la interfaz 5G actual se mantiene por encima de los 5 ms, la solución cooperativa-de borde combina las ventajas de la implementación centralizada con soporte para control de velocidad media-a-alta-, en comparación con los esquemas de vPLC de borde-de implementación única-de lado.
El costo de las soluciones PLC tradicionales incluye gastos de equipos como PLC maestros, PLC esclavos y DTU 5G. La solución del sistema de control industrial 5G abarca los costos de la licencia de software UPF industrial 5G y las puertas de enlace de control industrial 5G. En comparación con las soluciones PLC tradicionales, la solución del sistema de control industrial 5G logra una reducción significativa de más del 50 % en los costos de adquisición de equipos. Además, el sistema de control industrial 5G admite la orquestación unificada. La implementación, las actualizaciones y las operaciones/mantenimiento de aplicaciones de PLC se pueden centralizar y realizar de forma remota, lo que ofrece una escalabilidad flexible y reduce el tiempo de operación y mantenimiento en más de un 80 %.
En resumen, el sistema de control industrial 5G ofrece servicios de control industrial PLC a través de actualizaciones de software en elementos de la red 5G sin requerir modificaciones de hardware ni interrumpir las operaciones de UPF/gateway existentes. Admite control industrial de velocidad media-a-alta-y ofrece ventajas que incluyen diversos escenarios de aplicaciones, reducción de costos, facilidad de mantenimiento y escalabilidad.
6 Conclusión
Con el advenimiento de la Cuarta Revolución Industrial, los PLC-el núcleo del control industrial-luchan por satisfacer las demandas cambiantes de la conectividad industrial. La integración de las TIC y la OT, que acelera la convergencia de la tecnología con diversos factores de producción, encierra una inmensa promesa para la construcción de sistemas de control industrial 5G de próxima-generación. Por un lado, 5G vPLC proporciona una arquitectura técnica unificada y una hoja de ruta para los PLC basados en la nube-. Por otro lado, la construcción del ecosistema de tecnología 5G vPLC incentivará a los fabricantes de PLC a realizar la transición de productos de hardware a servicios de software, abriendo nuevas oportunidades de desarrollo para la tecnología PLC nacional y potencialmente alterando el panorama actual del mercado dominado por actores extranjeros con estándares fragmentados. Actualmente, los sistemas de control industrial 5G se encuentran en sus primeras etapas de desarrollo. Se necesitan esfuerzos de colaboración en toda la industria para abordar desafíos técnicos clave en áreas como la virtualización de microkernel, las redes deterministas y el hot standby redundante, mejorando y refinando continuamente estos sistemas. Al mismo tiempo, fortalecer la cooperación con las universidades para cultivar talento interdisciplinario en automatización industrial e informatización es esencial para impulsar un desarrollo de alta-calidad en el control industrial.