以5g和工业物联网为主题的论文

下一代工业革命逐步逼近，我们将如何应用融会贯通新的功能？工业4.0将由自动化进步支持，工业物联网和基于电脑的控制器转型就是明显的例子。 工业4.0比前面3次工业革命来势更加迅猛，变革的速度更快，影响也更深远更彻底。 IP通讯的智能设备已经逐步主导工业版图。工业物联网概念性元素之一就是使设备与设备之间的通讯（M2M：Machine to Machine）成为可能。对很多工业用户来讲，M2M并不新奇。在过去的几十年里，炼油厂就可以使成千上万个设备与控制系统沟通。M2M的新奇之处在于，设备变得更加智能，通过IP通讯，交换的信息也更加丰富。每个设备都有自己的IP地址，所以任何人在任何地方都可以通过互联网与这个设备联通。用户对这个功能的影响力的理解才逐步开始。为什么数字化如此重要？制造业的设备，无论是用于加工还是工厂自动化，在他们的测量能力、如何监控自身状态与如何沟通的本质上都变得更加智能。传统的哑巴式压力传感器或近距离传感器 (proximity sensor)把压力或距离读数转化为模拟信号，仅此而已。他们或许能代表M2M通讯，但是只是粗糙的原型。缺陷诸多的模拟通讯，正在被数字化迅速取代。其中的效果就好比智能手机取代原始的两个罐头盒加一根绳子构成的电话机。精密的设备需要精密的控制器来发挥最大效用。一二十年前的一台PLC可以读取I/O数据并按步骤操作。然而，今天的制造业的要求远不止如此。今天的控制器必须能够处理运行数字工厂所需的控制功能。新一代控制器的兴起，结合了世界上最好的PLC的功能与电脑的多功能性。设备和控制器的强大结合新一代设备和控制器的结合帮助我们开设基于信息物理系统的数字化工厂。尽管电脑在上个世纪70年代就已经用于车间，但是电脑所能做的事情却发生了天翻地覆的变化。早期的PLC并不比之前的继电器好很多，但是PLC所能控制的事情随着技术发展和人们的创新思维的发展也日新月异。传统的工业机器人只是被程序设定每天做单一重复的事情。但是随着网络物理概念的发展，机器人和它的控制器被编程，可以根据当前状况而独立判断下一步要做什么反应。举一个简单的例子，传送机可以输送各种瓶子到封口机，这些瓶子的基本形状相似，但是总共有5种颜色，每种颜色的瓶子需要对应该种颜色的封口。信息物理系统可以观察瓶子，并指令机器人抓取对应颜色的封口拧紧瓶子。机器人能做的还可以更多。该信息物理系统还可以判断瓶子是否变形、是否贴了标签以及注入液体水平是否正确。使用一组智能传感器的信息，同一台机器人可以抓取不合格的瓶子移出产线。该系统可以经过编程“思考”所有可能发生的状况，并合理应对。智能应用的智能控制器有创造力的用户在创造新的方法帮助制造系统在更加复杂的应用里实施更加复杂的功能。由于各种操作和现场设备繁多，新的基于电脑的控制器是信息物理系统的关键之处。一种控制器可能会同时用于压力和流量传感器、机器视觉摄像机、条形码阅读器、马达驱动、阀门驱动装置、机器人以及其他各种设备。以上提到的那些设备可能依赖从模拟电流环到工业以太网的多种通讯协议。这种系统的速度依赖更快的协议转换，因此每个设备可以兼容合作，支持生产。而且，所有那些设备可以发送诊断信息到中央控制处以供评估，比如发送信息到人类操作员或者维修部门，这些信息可能包括视觉摄像机上的LED灯要烧坏了，或者设备机柜冷却风扇被灰尘堵塞了等。这些预防性的维修能力预防生产时的故障或停机的可能性。展望未来所有这些元素——智能设备、基于电脑的控制器、信息物理系统和互联网通讯——正在相互结合支持工业4.0和目前的数字制造革命。产品设计者将在电脑上开发新产品，包括所有的零部件。设计平台将需要理解每个零件的特性、结构材料和制造过程。一件产品可能涉及注塑塑料零件、机械金属部件以及其他金属粉末或添加处理。系统会“考虑”所有这些元素如何相关，以及如何联系起来、每个元素是否结构完整，经过预设的处理是否可以被有效构建并组装。设计平台下一步将决定生产和最终组装需要什么，目前的生产设施是够足够完成生产的任务，某个零件是否需要调整，是否需要创造新的生产线等问题。设计的结构将会是非常清晰详细的蓝图，解决产品如何生产包括降成本和提高生产率的问题。一旦开始生产，所有开发服务程序的信息将完整呈现，在产品的整个生命周期里支持这个产品。产品和产品的制造流程都使用兼容软件虚拟设计而成，生产设施也可以使用生产设备、控制器和软件构建。制造车间如此设计的生产设施将达到前所未有的集成程度。每个设备（细化到每个传感器和驱动器）都将使用IP通讯，每个设备都有自己的IP地址。任何经过授权的人都可以在任何地方通过互联网访问设备，获得诊断和生产相关的信息。通过输送到维修程序的诊断信息，生产将会达到高度稳定水平，意外状况将成为过去时。制造系统将无缝集成，并受周全的网络安全战略保护。多家分公司的企业在任何地方都可以共享信息。实现以上描述的智能制造系统的技术很多已经被研发出来了。运行于工业电脑的产品设计软件主导创造设计，同样的平台可以启动和控制制造设施。最后我们需要的元素就是可以通过工业以太网通讯的工业传感器和驱动器。一大批工业传感器和驱动器已经设计出来，还有更多的正在设计当中。工业4.0所需的技术元素已经万事俱备，现在制造商只需要具备想象力和创造力来运用它。此时工业中的通讯系统就显得尤为重要了，济南有人物联网（）是专注于工业物联网的一家资深公司。里面的新型产品能有效的解决这方面的问题

从效率和质量这两方面影响工业制造业发展。5G技术将会迎来新一轮的改革，加快工业制造业的发展。

5G影响工业制造业发展的方面有很多，因为网速快了，技术覆盖也就光了，很多精度作业可以通过5G实施了，比如自动化产业，人工智能，无人驾驶等等。

自动控制的最大影响可能就是自动方面，与4 G相比，5 G可以大大降低延迟，从而使5 G的速度大大高于4 G。与4 G相比，5 G更多地用于信息5 G，而非4 G。五代机具有低延迟、高信息量等特点，为开发自动化系统和实施自动化计划提供了良好的条件。

自动控制有一个特点，即比人工处理速度快、效率高、完成质量好等。举例来说，在人工客服和智能客服的对比中，如果是人工客服，客人要去查些什么，他还需要手动操作，而智能客服可以直接在强大的网络中查询到，这节省了大量的时间，而且智能客服可以24小时服务，可以更好的提高服务质量。

无人驾驶五代机的发展对自动驾驶的影响也是非常巨大的。由于5 G延时较低，因此能够为自动驾驶提供强大的计算能力。能迅速判断障碍物、车速等情况，提高行车效率，减少交通事故的发生。

自动管理自动管理系统能大大降低设备故障的概率，从而延长设备的使用寿命。自动管理能够合理安排机器的生产和休息时间，从而在很大程度上提高机器的工作效率和使用寿命。

制造企业使用5 G技术可以使制造企业的生产操作更灵活、更有效，同时也提高了安全性，降低了维护成本。这样，制造商就可以更好地利用自动化、人工智能、现实增强和物联网等“智能工厂”。可通过5 G移动网络远程控制、监测和重新配置人工控制和非人工控制的机器人。这样，机器和设备就可以通过自我优化、简化生产、计划、供应链物流甚至产品开发来改善过程。由于5 G网络提供持续增强图像质量所需的高带宽和低延迟，下一代无线技术还可能推动增强现实(AR)应用。这意味着 AR可以支持工厂环境中的培训、维护、建造和维修。

在能源和公共事业领域，5 G可带来能源生产、传输、分配和使用的创新解决方案。预计将带来智能电网功能的下一波浪潮，提高效率。通过低成本的网络，5 G技术可以集成许多未连接的能耗设备。这样可以改进对电网的监控，使预测的能源需求更准确。有了更多的智能电网，能源管理将变得更有效率，从而降低电力峰值和总体能耗。

另外，5 G还可以显著延长电池相关设备的寿命，有时可达10年。因此，在能源工业中，大规模部署物联网传感器是一个更为实际的解决方案。举例来说，检漏器可沿管道放置，允许持续监控，以防止破坏性泄漏，减少人为干预。这样还可以提高安全性。五国集团还支持使用 UAV监测和维护生产资产的转移，以提高电网的正常运行时间。这个项目本身就能使成本降低30%。