《中國電信：2023基于云網融合的工業數據采集和云化控制白皮書（20頁）.pdf》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《中國電信：2023基于云網融合的工業數據采集和云化控制白皮書（20頁）.pdf（20頁珍藏版）》請在三個皮匠報告上搜索。

1、基于云網融合的工業數據采集和云化控制白皮書INDUSTRIAL DATA ACQUISITION AND CLOUD CONTROL BASED ON CLOUD NETWORK CONVERGENCE01前言01Introduction06總結34Summary03數據采集15Data Acquisition3.1 應用場景163.2 架構方案1704云化控制20Cloud control4.1 應用場景214.2 架構方案2205總體架構及案例27Overall Structure and Case Studies案例一：中山某家居用品注塑生產案例29案例二：某5G智能化工廠項目案例30案

2、例三：山東某鋼鐵風機節能項目案例31案例四：某汽車股份有限公司5G工廠應用案例32案例五：江蘇某電氣連接制造商5G全連接工廠33【指導單位】35【參考文獻】35【參編單位】3502工業網絡03Industrial Networks2.1 網絡架構052.2 工業PON072.3 5G11DIRECTORY目錄00002 基于云網融合的工業數據采集和云化控制白皮書 前言工業是綜合國力的根基、經濟增長的主引擎、技術創新的主戰場，也是建設制造強國、質量強國、數字中國等的重要支撐。加快推進新型工業化，是黨中央著眼全面建成社會主義現代化強國作出的重要戰略部署。中國電信全面響應黨中央戰略，面向新型工業化依

3、托云網融合優勢和科技創新能力，與工業界緊密協作，打造新型工業化高性能連接與計算底座，為做強做優做大新型工業化提供核心助力。在智能網絡方面，中國電信推出全云化5G工業定制網，首創工業PON確定性技術體系、IP網絡3.0體系架構等，打造滿足工業場景要求的高性能確定性網絡，形成了全要素的泛在連接能力，滿足工廠內外工業場景數據傳輸對網絡的需要；在智能制造方面，中國電信以工業應用為牽引，打通工業數據采集、匯聚、治理及應用的閉環，推出了具備海量協議適配、超高處理性能的標準化、通用化數采網關，研發了首個基于5G云邊協同的云化PLC工業控制系統，實現工控軟硬件、異構設備、端邊云等多維數據采集的統一控制，助力企

4、業柔性生產、智能制造升級。作為工業互聯網領域的積極踐行者，在中國工業互聯網研究院的指導下，中國電信聯合產業鏈各方，積極探索和實踐基于新型工業網絡架構的數采和云控應用，在煤礦、鋼鐵、化工、家電、裝備等行業效果顯著。本白皮書基于中國電信的實踐經驗，介紹了中國電信在工業網絡、數據采集、云化控制方面的研究成果，推出翼云采、翼云控產品方案，并通過實際案例進行了深度剖析，可為產業界新型工業化的快速開展提供參考。展望未來，中國電信愿與產業鏈合作伙伴們聚力共贏，在工業網絡、數據采集、云化控制領域持續技術創新、應用深化，推動數字技術與實體經濟融合發展，賦能工業領域的數字化、網絡化、智能化轉型升級，共建新型工業化

5、美好明天！前言 前言INTRODUCTION010304 基于云網融合的工業數據采集和云化控制白皮書 工業網絡 工業網絡 網絡是工業互聯網的基礎。工業互聯網網絡是構建工業環境下人、機、物全面互聯的關鍵基礎設施，通過工業互聯網網絡可以實現工業研發、設計、生產、銷售、管理、服務等產業全要素的泛在互聯，促進各類工業數據的開放流動和深度融合，推動各類工業資源的優化集成和高效配置，加速制造業數字化、網絡化、智能化發展，助力工業轉型升級和提質增效。工業互聯網網絡根據業務需求和數據流向，可劃分為工廠內網和工廠外網，本白皮書聚焦工業數采和工業控制業務，在網絡連接范圍上以工廠內網為主。經過多年迭代發展，云網融合

6、得到了快速演進，但在與工業控制協議結合方面卻乏善可陳，迫切需要解決工業領域高可靠、大帶寬、低時延的場景需求。用于連接現場傳感器、執行器、控制器及監控系統的工業控制網絡主要使用各種工業總線、工業以太網進行連接，涉及的技術標準眾多，形成各自獨立的數據孤島，彼此互通性和兼容性差，限制大規模網絡互聯。連接各辦公、管理、運營和應用系統企業網主要采用高速以太網和TCP/IP 進行網絡互聯，但難以滿足一些應用系統對現場級數據的高實時、高可靠的直接采集需求，研產供銷服溝通成本較高。為有效解決上述問題，滿足工業數據“上通下達”的趨勢需求。一是工業數采尤為重要，實現現場級設備數據的采集及互通；二是數據上云的深度挖

7、掘更有價值，實現數據互操作與信息集成。這就對于網絡確定性傳輸能力提出較高的要求，關鍵能力包含：上行大帶寬、低時延、可靠性、低抖動。工業網絡INDUSTRIAL NETWORKS020506 基于云網融合的工業數據采集和云化控制白皮書 工業網絡傳統工廠網絡呈現“兩層三級”的結構，如圖2-1所示，即“工廠IT網絡”和“工廠 OT 網絡”兩層技術異構的網絡和“現場級”、車間級”、“工廠級/企業級”三個級別的網絡。IT 網絡主要由 IP 網絡構成，并通過網關設備實現與互聯網和OT 網絡的互聯和安全隔離。OT 網絡主要用于連接生產現場的控制器以及傳感器、伺服器、監測控制設備等部件等。工廠級/企業級對通信

8、的要求與傳統 IT 網絡類似，車間級、現場級等OT 網絡對通信可靠性和時延有更高的要求，例如等時運動控制場景中，控制報文通信周期應小于 1ms，網絡時延一般不超過50%的通信周期且抖動小于 1s，丟包率需優于 10-6。2.1網絡架構現階段工業互聯網業務發展對網絡基礎設施提出了更高的要求，工業網絡呈現出融合、開放、靈活的發展趨勢。中國電信提出基于工業互聯網發展需求的新型工廠網絡架構，如圖2-2所示。一是網絡結構扁平化，IT 網絡與 OT 網絡逐步融合；二是高實時控制信息與非實時過程數據共網傳輸；三是有線與無線的協同應用，以工業PON+5G 為代表的雙千兆在工廠廣泛應用；四是網絡技術開放和融合，

9、如TSN與5G融合構建高可靠的網絡連接；五是數據從傳統工業控制系統中開放出來，以標準化的語法和數據模型開放給上層應用；六是組網方式和網絡管控更加靈活，基于SDN的工業PON專網和5G定制網智能管控能力，滿足工業的定制化應用和管控需求。圖2-1 傳統工廠網絡架構IT辦公網防火墻IT生產網MES ERP 工廠級工業以太網/工業無線SCADA主PLC車間網從PLC/IO工業現場總線/工業以太網/工業無線現場級生產核心/生產制造網生產核心/生產信息網以太網/無線IT網OT網防火墻防火墻基于云網融合部署需求，我們從實際項目中總結了三種典型部署型態：云網獨立部署、云網部分獨立部署和云網共享部署，如表2-1

10、所示。從網絡部署來看，客戶現場，獨立部署工業PON網絡，按需選擇5G定制網模式；從云資源部署來看，客戶會采用獨立部署私有云平臺和應用公有云兩種方式。以工業數采連接為例，基于5G+工業PON的融合組網如圖2-3所示，該方式下客戶采用云網融合的部署模式，將網絡設備（UPF、OLT等）和企業私有云集中部署，對于工業數采和工業控制業務來說，是一種比較典型的部署模式。IT辦公網IT生產網防火墻MES ERP 工廠級工業PON/5G/WiFi-6SCADA主PLC車間網從PLC/IO確定性工業PON/5G確定性網絡現場級生產核心/生產制造網防火墻生產核心/生產信息網防火墻工業PON/5G/WiFiIT網O

11、T網圖2-2 基于工業互聯網發展需求的新型工廠網絡架構部署方式5G部署獨立部署5G定制網如翼模式工業PON設備獨立部署客戶現場客戶部署私有云平臺部分獨立部署5G定制網比鄰模式工業PON設備獨立部署客戶現場客戶部分應用公有云平臺/部分部署私有云平臺共享部署5G定制網致遠模式工業PON設備獨立部署客戶現場客戶應用公有云平臺工業PON部署云資源部署表2-1 云網部署方式0708 基于云網融合的工業數據采集和云化控制白皮書 工業網絡中國電信率先在行業中提出工業PON技術理念，并堅持工業PON技術創新和推動行業應用，已形成工業PON核心專利族群，完成超過30項專利授權，完成軟著5項，牽頭國際標準7項。在

12、2020年中國通信學會科技鑒定中評價為“我國原創技術”并榮獲中國通信學會科技二等獎；在2022年創新性提出支持系統確定性能力的工業PON技術，承載工業閉環控制業務滿足確定性要求，通過第三方測試驗證，端到端系統時延可達十微秒級，抖動可達微秒級，達到行業領先水平，切實推進工業控制網絡國產化更進一步。我們持續引導PON產業鏈，目標是協同推進工業PON網絡成為滿足工業可靠連接及安全信息傳輸需求的國有自主可控的主流技術。工業PON源于ITU-T/ETSI的PON標準體系，是一種全新的工業互聯網用全光網絡連接技術，是工業場景中工廠內連接組網的全新方案，已經逐步在各類工業行業中進行現場部署和應用。為滿足工業

13、應用需求，現有工業PON技術需要突破傳統時分復用上行機制的固有時延抖動限制，實現確定性網絡傳輸能力，為工業客戶提供一整套普適化、高性能、自主可控、智能化的新型高性能工業PON光網絡基礎設施，如圖2-4所示，實現工業企業各類業務的確定性融合接入能力，助力工業企業向智能制造轉型升級。2.2工業PON圖2-3 基于云網融合的工廠內網獨立部署模式5G工業網關工段1傳感器 執行機構 變頻器 機器人控制柜：僅保留遠程I/O終端（PLC云化）5G工業網關工段N傳感器 執行機構 變頻器 機器人控制柜：PLC+I/O傳感器 執行機構 變頻器 機器人PLC控制柜：PLC+I/O工業PNC邊緣設備5G基站ODN 5

14、G和工業PON統一網管 工業數來/工業控制應用 MES/WMS等業務系統平臺應用UPF/BBUOLT無線域：5G定制網有線域：工業PON工業PON系統具有以下特點：（1）上行大帶寬工業PON按照PON的技術路線演進，遵從ITU-T的標準，支持基于業務需求選擇不同的PON模式來提供不同的帶寬能力，如表2-2所示。不同模式下速率有差異，OLT設備上采用combo線卡插入不同的光模塊提供不同速率，以滿足不同業務帶寬需求。按照分光比1:4，ONU下聯口4口設備，當前成熟PON設備能夠實現的能力如下：采用XGS-PON模式可為接入終端設備提供640Mbps的上行帶寬。采用XG-PON模式可為接入終端設備

15、提供160Mbps的上行帶寬。伴隨著工業PON技術演進，預計2025年50G-PON模式，按照相同的的業務模式，采用50G-PON模式可為接入終端設備提供1600Mbps的上行帶寬。ITU-T（標準組織）GPON模式XG-PON模式XGS-PON模式50G-PON模式上行速率下行速率商用時間1G2.5G200910G10G202025G50G20252.5G10G2017表2-2 工業PON模式 圖2-4 工業PON的組網架構和產品構成企業管理中心部署可視化大屏企業機房部署OLT（一體機柜）車間至機房部署ODN光鏈路生產車間部署ONU工業PON自服務平臺ONU設備工業PON融合網關設備服務器O

16、LT 0910 基于云網融合的工業數據采集和云化控制白皮書 工業網絡（2）可靠性采用鏈路保護滿足網絡可靠性要求，如表2-3所示，常用的工業PON網絡保護技術類型：TypeC和TypeB。TypeC雙歸屬可靠性最高可達99.999%，業務50ms內無縫切換。比照工業以太環網，工業PON系統提供了基于非均勻分光模式的雙OLT手拉手保護鏈型組網方式，可實現全光路保護，極大提高了工廠內網有線網絡的可靠性超過99.999%。OLT設備ODN設備ONU設備可靠性（參考值）TypeC雙歸屬2臺2個上行雙PON口最高99.999%TypeB雙歸屬2臺1個上行單PON口高99.9%TypeB單歸屬1臺1個上行單

17、PON口高99.9%TypeC單歸屬1臺2個上行雙PON口較高99.99%表2-3 鏈路保護模式圖2-5 雙OLT手拉手保護鏈型組網示意圖工業PON自服務平臺備用工業PON OLT2主用工業PON OLT1工業車間1工業車間2工業PON網關工業PON網關工業PON網關工業PON網關工業PON網關主用網絡主用網絡冗余網絡冗余網絡（3）中國電信確定性工業PON（低時延、低抖動）中國電信率先在行業中提出并驗證確定性工業PON體系及能力，解決工業網絡確定性傳輸需求，實現時延和抖動1ms。中國電信在工業PON確定性技術體系中規定了端到端確定性分析調度、工業PON確定性能力互操作接口及模型、PON鏈路確定

18、性控制三個關鍵功能，實現了工業PON系統確定性能力，提供具備有界時延和抖動能力、帶寬保障能力、高可用性的確定性轉發路徑，滿足工業PON系統承載工業行業內網的確定性業務需求。目前，經過第三方檢測機構評測，中國電信工業PON確定性能力已實現時延（最大值）：46微秒；抖動（最大值）：30微秒；上行帶寬：9.95Gbps；丟包率：0。從業務的角度，可以提供時延200s，抖動30s，可靠性99.999%的工業PON確定性傳輸能力應用于工業控制業務場景中。依據現有標準和現有設備實現能力，中國電信將現有的工業PON系統的確定性能力進行分級L0-L2以滿足不同場景的需要，如表2-4所示。L0級能力稱為普通型。

19、基于ITU-T 984系列標準定義的GPON技術規范來實現和提供服務能力。L0級能力適用于普通型業務。L1級能力稱為確定性型?；贗TU-T 987系列標準定義的XGPON技術規范來實現和提供服務能力。L1級能力適用于時延敏感型業務，提供了比較高的時延保障，同時帶寬的能力也有所增加。L2級能力稱為確定性且上行帶寬增強型?；贗TU-T 9807系列標準定義的XGS-PON技術規范來實現和提供服務能力。L2級能力適用于對上行大帶寬有特殊需求的業務，如機器視覺檢測，同時也提供了比較高的時延保障。圖2-6 確定性工業PON體系整體架構圖ONUOLTONU工業PON網絡OLT廠商olt設備和電信自研工

20、業pon邊緣設備（ct100）電信自研：通過工業pon自服務平臺實現PON鏈路確定性控制功能PON鏈路確定性控制功能工業PON確定性能力互操作接口及模型工業PON確定性能力互操作接口及模型端到端確定性分析調度需求分析算法調度1112 基于云網融合的工業數據采集和云化控制白皮書 工業網絡關鍵指標帶寬（B）（上行/下行）時延（D）可靠性（R）指標范圍（Gbps）技術實現指標范圍（ms）技術實現L0：普通型GPON模式L2：確定性且上行帶寬增強型XGS-PON模式L1：確定性型XG-PON模式上行單向:0,1上行單向:0,8.5上行單向:0,2下行單向:0,1下行單向:0,8.5下行單向:0,8.5

21、上行QoS優化固定帶寬分配單幀多突發等單幀多突發等指標范圍99.99%,99.999%99.99%,99.999%99.99%,99.999%ITU-TG.984 GPONITU-TG.9807 XGS-PONITU-TG.987 XG-PON上行單向:1，10下行單向:0.2，0.5上行單向:0.2,1下行單向:0.05,0.2上行單向:0.2,1下行單向:0.05,0.2表2-4 工業PON系統確定性能力分級隨著5G持續演進，中國電信針對工業生產場景開展分級分檔5G網絡能力建設，從時延、抖動、上行帶寬、網絡可用性、組網簡化等多方面提升工業現場網絡能力，積極推進5G從生產輔助環節融入核心生產

22、環節，實現5G與工業互聯網的深度結合。（1）穩定時延工業應用從生產輔助環節向核心生產環節延伸，對網絡傳輸的時延要求越來越高。不同工業應用場景對網絡傳輸的穩定的時延能力提出不同需求，如工業數據采集的時延要求通常在50ms99.99%100ms99.99%，工業云化控制的時延要求一般在20ms99.99%以內，更嚴苛的工業運動控制場景要求達到5ms99.99%甚至1ms99.99%以下。(注：一般采用累積概率分布AmsB%描述時延指標，如20ms99.99%，代表99.99%的樣本RTT時延小于等于20ms)按照不同應用場景的時延需求及相應的5G網絡技術實現手段，可以把時延分成不同的檔級，如圖2-

23、7，將時延能力分為DL0DL4五級。2.35G圖2-7 時延能力分級5ms99.99%10ms99.99%20ms99.99%50ms99.99%100ms99.99%時延能力DL1DL0DL2DL3DL4不同檔次DL0：100ms99.99%，典型場景如：能耗數采、視頻監控、AI視覺、低速物流倉儲AGV等。主要實現技術：5G切片專線、共享UPF等。DL1：50ms99.99%，典型場景如：3C電子制造/家電制造中工業數采、SCADA遠控，鋼鐵制造中遠程控制、無人行車等。主要實現技術：共享UPF/下沉UPF；QoS優先級；短SR周期調度、上行QCI預調度、目標BLER 1%等。DL2：20ms

24、99.99%，典型場景如：3C電子制造/裝備制造/汽車制造等PLC控制C2C場景（如：AGV與PLC協同的產線輸送、分揀機與PLC協同的物流分揀等）。主要實現技術：下沉UPF；QoS優先級、雙發選收；上行QCI預調度、UL Grant-free（上行免授權調度）、目標BLER 1%、RB資源預留、PDCP亂序遞交、PDCP復制、Slot聚合等。DL3：10ms99.99%，典型場景如：3C電子制造/裝備制造/汽車制造等PLC南向控制C2IO場景（如：閥島/IO等控制類的柔性產線、AGV多機協作等）。主要實現技術：下沉UPF；QoS優先級、雙發選收；上行QCI預調度、目標BLER 1%、RB資源

25、預留、PDCP亂序遞交、低碼率MCS/CQI、PDCP復制、Slot聚合、Non-Slot（非時隙調度）、UL Grant-free（上行免授權調度）等。DL4：5ms99.99%，典型場景如：PLC南向滲透率更高的C2IO場景、非高精度運動控制場景。主要實現技術：在DL3的基礎上，疊加TDD互補、DS幀、uRLLC增強（如PDCCH增強等）、毫米波等。DL0 DL2的端到端成熟度較高，可規模商用；DL3端到端成熟度中等，可開展商用試點；DL4實現技術正處于演進探索階段，中國電信正協同產業鏈積極開展試點探索。（2）低抖動抖動是指業務傳輸時延的變化，抖動過大超過通信保護間隔會使得業務中斷。傳統控

26、制類業務通過有線網絡方式承載時，有線物理介質傳輸穩定使得抖動較??；5G網絡由于無線空口傳輸信道的不確定性將引入更多抖動。中國電信積極協同業界探索利用無線流量整形、R17/R18等相關技術降低無線傳輸的不確定性，滿足工業網絡的低抖動能力要求。抖動可采用區間概率分布方式AmsB%來描述，即大于等于B%的樣本時延落在業務傳輸最大時延-Ams，業務傳輸最大時延區間段之內，例如1ms99.99%表示不少于99.99%的樣本時延落在業務傳輸最大時延-1ms，業務傳輸最大時延。抖動的不同分級情況見圖2-8。1314 基于云網融合的工業數據采集和云化控制白皮書 工業網絡JL0：抖動無特殊要求，通常對應時延要求

27、在時延分級DL0DL1的工業場景，當前5G R15/R16技術基本可滿足該類場景的商用需求，產業成熟。JL1：16ms99.99%，通常對應時延要求在時延分級DL2的工業場景，可以通過上行預調度、目標BLER 1%、RB資源預留、PDCP亂序遞交等技術滿足需求。JL2：8ms99.99%，通常對應時延要求在時延分級DL2DL3的工業場景，可以通過上行預調度、目標BLER 1%、RB資源預留、PDCP亂序遞交、mini-slot等技術滿足需求。JL3：4ms99.99%，通常對應時延要求在時延分級DL3DL4的工業場景，可在JL2基礎上，結合雙發選收、DS幀、網業協同等技術滿足需求。JL4：2m

28、s99.99%，通常對應時延要求在時延分級DL4的現場級C2IO控制場景，如工業產線上多設備聯動的柔性產線場景?？稍贘L2基礎上，結合雙發選收、DS幀、無線流量整形等技術滿足需求。JL0和JL1端到端已成熟，可規模商用；JL2端到端成熟度中等，可開展商用試點；JL3JL4正處于演進探索階段，中國電信正協同產業鏈積極開展試點探索。（3）上行大帶寬數采數傳、視頻監控、機器視覺等工業應用，往往上行數據帶寬需求顯著高于下行數據，需要通過獲得更多的上行頻譜資源實現5G的上行大帶寬能力，以滿足工業應用的高速上行需求。目前5G網絡的上行大帶寬可以用小區上行容量來描述。小區上行容量在同頻單小區組網場景下可達0

29、.81.2Gbps，在同頻多小區組網場景下可達400600Mbps，通過MU-MI-MO、分布式Massive MIMO、上行發射選擇、載波聚合（CA）、1D3U幀結構等技術的疊加運用滿足不同速率需求。圖2-8 抖動能力分級16ms99.99%2ms99.99%4ms99.99%8ms99.99%抖動能力無特殊要求JL1JL0JL2JL3JL4不同檔次（4）網絡可用性工業場景往往對網絡可用性有更高的要求。網絡可用性一般使用網絡無故障運行時間占總運行時間的百分比來度量。5G網絡可用性一般可做到99.9%99.999%。目前，5G網絡通過無線接入網、承載網和核心網的備份容災方式聯合保障網絡可用性，

30、比如：無線接入網采用雙BBU+雙鏈路上聯承載網等，承載網采用接入環形+匯聚口字型組網等，核心網采用設備內部板卡備份、外部1+1、N+1設備容災等。（5）組網簡化傳統的工業網絡大量使用二層以太網協議進行傳輸，如ModbusTCP、Ethernet/IP、Profinet、EtherCAT等工業協議，均是在傳統以太網基礎上進行的改進和擴展。5G R16引入的5G LAN技術支持以太網和IP的PDU會話類型，支持終端的單播、廣播、組播的流量轉發，使5G網絡原生支持二層組網，在5G融入工業網絡時，可保持原有工業網絡的拓撲不變、簡化組網架構，大大降低工業產線的5G改造難度。5G LAN可廣泛應用在5G

31、PLC集控、5G遠程控制、5G工業數采、電力差動保護、AGV多車協同等場景。16 數據采集15 基于云網融合的工業數據采集和云化控制白皮書數據采集DATA ACQUISITION03數據采集是智能制造的關鍵要素和先決條件，是實現生產制造全過程數字化、智能化改造的基礎。通過在數據采集終端上內置5G模組或部署5G網關等設備，實現工業設備與各類數據采集終端的網絡化全連接；并通過數據采集、數字孿生等手段，實時上傳生產設備、現場環境、能耗排放等數據，實現全要素全環節的動態感知、互聯互通、實時分析、科學決策，從而達到提升生產效率、產品質量和安全水平，降低生產成本和能源資源消耗，優化生產運營管理的目的。數據

32、采集主要包括生產設備數據采集、現場環境數據采集、能耗排放數據采集等場景。生產設備數據采集廣泛應用于設備協同作業、柔性生產制造、設備故障診斷等典型場景下，主要采集生產現場的設備狀態、運行參數、設備運行軌跡、工序完成情況、現場視頻等數據?，F場環境數據采集主要應用于生產現場監測場景下。在工業園區、廠區、車間等現場，通過內置5G模組或部署5G網關等設備，各類傳感器、攝像頭和數據監測終端設備接入5G網絡，采集環境參數（環境溫度、濕度、有害氣體濃度、天然氣濃度等）、人員動作、現場視頻等監測數據。能耗排放數據采集主要應用于生產能效管控場景下。在工業園區、廠區、車間等現場，通過內置5G模塊的儀器儀表，實時采集

33、企業用電、水、燃氣等各類能源消耗數據和總烴、苯系物、粉塵等污染物排放數據，實現大規模終端的海量數據秒級采集和能效狀態實時監控。典型業務場景如下：3.1應用場景場景生產設備數據采集接口協議MC/S7/Hostlink/MPI/PPI數據類型和格式數據量和頻度數據分析處理控制功能業務要求設 備 狀 態（待機、運 行、停機），運行參數（溫度、壓力、速度等），生產數量，生產批號等通過MQTT協議json串方式上傳，單次上傳的數據量需要根據具體設備確認，按照1s周期上傳1.采集設備狀態分析設備待機、加 工、停 機 時間、統計分析設備OEE；2.采集設備關鍵運行參數，進行SPC分析；3.生產數量統計分析不

34、參與設備遠程控制，主要實現遠程工藝參數下發數據完整性，不能丟包，需要具備網絡異常本地數據緩存1718 基于云網融合的工業數據采集和云化控制白皮書 數據采集場景現場環境數據采集接口協議RS485/Modbus RTU（4-20mA）數據類型和格式數據量和頻度數據分析處理控制功能業務要求環 境 溫 度、濕度、有害氣體濃度、天然氣濃度等通過MQTT協議json串方式上傳，字段+數據總 共 1 5 6 個 字節，按照1s周期上傳實 時 溫 度、濕度、有害氣體和易燃易爆氣體濃度閾值報警及控制周邊設備異常報警聯動外圍排風、除塵、除濕設備實 時 溫 度、濕度、有害氣體和易燃易爆氣體濃度按照變化趨勢設定三級閾

35、值：異常、警告、危險；出現異常需聯動外圍設備動作，直至正常能耗排放數據采集RS485/Modbus RTU三相電壓、三相電 流、實 時 功率、總電能耗、實時水流量、用水量等通過MQTT協議json串方式上傳，字段+數據總 共 2 3 8 個 字節，按照1s周期上傳實 時 電 壓、電流、功率、流量閾值報警；以天為單位電能及用水量異常報警；用電量及用水量按時間進行統計分析異常報警電閘和水閥聯動控制實 時 電 壓、電流、流量異常按照持續時間分為三級：警告、報警、自動控制切斷表3-1 工業數據采集典型場景表隨著 1970 前后微處理器的問世，將其直接用于控制機床和電子電路等，將工業發展推向了新篇章，帶

36、來了全世界范圍內的自動化變革。這時傳統意義上的數據采集也成為各個自動化設備廠家，在工業自動化進程當中一直在解決面對的問題。在不同地域不同市場環境中，為確保各個設備廠家的利益、技術壁壘和不可替代性，先后定義了多種的工業通信協議，用來傳輸各自的工業參數，狀態數據和結果數據。這些數據協議自被定義以來，持續在工業領域推廣和發展，最終形成今日通信協議繁多，無法統一的局面。常見的工業通信協議如：Modbus TCP/IP，Profinet，EtherNet/IP，CANopen，Powerlink 等上百種。傳統數據采集過程中不可避免的遇到解析這些通信協議。雖然 90 年代國際組織 OPC 基金會成立，旨

37、在不同供應廠商的設備和應用程序之間的軟件接口標準化，使其間的數據交換更加簡單化。但是發展至今一些問題超出其解決范圍，傳統工業控制數采架構圖如圖所示：3.2架構方案3.2.1 工業自動化背景下的數據采集為了解決傳統數采建設過程中的上述難點，中國電信聯合多家合作伙伴，整合物聯網、5G+工業 PON、邊緣計算、工業數采等技術，形成了翼云采數據采集方案。該方案采用網絡服務能力和工業數采能力融合的新模式，具體技術架構如下圖所示：3.2.2 OT與CT融合的新數采模式OPC應用統一工控協議MESWMS管理交換機服務器接口接口接口數控工段工段N工段1ERP等其他業務系統工控機SCADA/HMI/OPC應用匯

38、聚交換機工控機SCADA/HMI/OPC應用匯聚交換機工控機DNC匯聚交換機PLC控制柜：PLC+I/O傳感器變頻器 機器人執行機構PLC控制柜：PLC+I/O傳感器變頻器 機器人執行機構數控系統數控系統數控系統圖3-1 傳統工業控制數采架構圖云服務器 IT業務云化（如ERP），生產與業務分離 生產相關應用更靠近現場 云端運維 5G和工業PON統一網管 業數采/工業控制邊緣DC 側應用就地搭建邊緣DCUPF/BBUOLT5G基站ODN無線域：5G定制網翼云采5G標準版工段1控制柜：僅保留遠程I/O終端（PLC云化）傳感器執行機構 變頻器 機器人翼云采5G標準版工段N控制柜：PLC+I/O傳感器

39、執行機構 變頻器 機器人翼云采5G標準版數控系統 數控系統 數控系統有線域：工業PON傳感器 執行機構變頻器 機器人PLC控制柜：PLC+I/O工業PON融合網關數控系統數控系統數控系統應用運維邊緣計算現場設備層圖3-2 翼云采技術架構圖1920 基于云網融合的工業數據采集和云化控制白皮書 云化控制云化控制CLOUD CONTROL04（1）現場設備層翼云采終端設備是一種融合網絡終端設備，分為5G無線網絡終端和工業PON有線網絡終端，兩種終端根據實際組網需求選擇；連接工業現場各類工業設備，包括常見品牌的PLC，數控機床，SMT貼片機，注塑機，總線類儀表等。以工業視角看，翼云采系列終端是實現現場

40、設備的遠程數據采集、協議轉換與統一、數據建模、邊緣計算和遠程維護的智能工業終端，其滿足工業生產管理的基本數據保障需求。以網絡視角看，翼云采系列終端是5G定制網或工業PON網絡的管理網關，具備強大網絡管理能力，同時其功能南向延伸至工業現場網絡和總線，實現支持300+的工業設備驅動協議，多路通訊接口，可滿足絕大部分工業設備的聯網需求。（2）邊緣計算層邊緣計算層可配套軟硬一體、即插即用的微型邊緣數據中心（邊緣DC）。其包含計算服務器、存儲設備、邊緣OS平臺，并根據網絡建設情況集成UPF/BBU,或者OLT等設備，為企業快速構建一個性價比超高的本地化企業級數字化平臺。其中，邊緣DC保障企業生產現場算力

41、，可構建生產現場管理相關的應用服務，如傳統SCADA、MES等，保障企業現場業務就地解決。UPF下沉到網絡邊緣，可以降低傳輸時延，實現數據流的本地分流不出廠，緩解核心網的數據傳輸壓力，從而提高網絡數據處理效率，滿足垂直行業對網絡超低時延、超高帶寬和安全性的需求。OLT則對工業PON有線網絡實現基于設備的網元管理和基于業務的安全管理和配置管理。（3）運維與應用層在應用方面，可在云端或私有云的業務管理平臺上搭載機械加工行業（鈑金、金屬機加、注塑等）、電子電器行業（3C、醫療、汽車、工業等）的各類專業應用軟件系統，包含運營管理（ERP）、倉儲管理（WMS）、設備運維（TPM）、設備物聯（IOT）、設

42、備監控、能源監控、安環監控、場內物流、產品設計、工業仿真（VC）、數字孿生等數字化應用，并提供相應的數字化硬件配套設備配件庫。就像應用商店一樣，客戶可以根據自身需要，按需選擇相應的軟、硬件產品，一站式獲取數字化、智能化解決方案及產品服務。在OT運維管理方面，實現終端設備在線監控、報警診斷分析、故障指定分發、協議在線升級、固件遠程更新、網絡自服務管理等保障功能?？傊?，基于OT與CT融合的翼云采數據采集方案，打破了傳統數采過程中點位點表的數據組織形式，加強了OT域數據重組建模、邊緣計算的能力；并將其與電信網絡管理能力的部分相融合，打造出了融合網關終端產品；利用其網絡管理與工業數據協議互通的一體化優

43、勢，幫助企業在OT域網絡進行基礎建設的同時，解決了傳統模式下的數據孤島問題。2122 基于云網融合的工業數據采集和云化控制白皮書 云化控制工業PLC控制是工業生產的基石和核心環節，是實現大規模自動化生產的關鍵基礎。云化PLC控制技術的不斷發展和成熟，將可實現更智能、更可靠、更安全的工業控制，促進工業智能應用快速增長。云化PLC控制業務場景以多設備協同操控、遠程精準控制、超低時延圖傳、外觀/位置精確識別等為特征，可以支持傳統PLC難以單獨滿足的多業務協同場景，例如設備協同作業、柔性生產制造、機器視覺質檢、廠區智能理貨（智能物流分揀）、精準動態作業（五金件智能加工、五金柔性打磨等）等場景。典型業務

44、場景如下：4.1應用場景場景拆包上料接口協議北向OPC-UAmodbus南向ethercatmodbus數據類型和格式數據量和頻度數據分析處理控制功能業務要求1)機械臂末端六軸 力 傳 感 器 數據，字符類型2)機械臂六軸位姿信息，字符類型3)紙垛物料圖片數據，ENUM類型4)紙垛物料深度數據，SGBM類型視覺安全防護系統數據，字符類型1)六軸力傳感器數 據 采 集 每150ms讀取一次2)機械臂位姿數據每5ms讀取一次3)視覺安全防護系統數據每5ms讀取一次視覺相機定位系統數據每1s讀取一次碼垛尺寸分析和位置定位機械臂控制抓取安防系統聯動控制切割工位操作控制每3min實現從3D視覺定位機器夾

45、爪滑動切刀拆包整理物料牛皮紙回收自動上料全流程質量檢測北向OPC-UAmodbus南向ethercatmodbus工業相機采集的圖 像，格 式 為BMP數據量每秒是6張，每 張 圖50M,大小為2000 x2000，采用深度學習方法，需要對圖像的缺陷和尺寸進行測量根據機器視覺分析結果，控制良品和不良品的檢出和入庫識別精度達到千分之4的漏檢，單張圖檢測速度50ms內物流分揀北向MQTTHTTPTCP/IP南向ethercatmodbus數 據 上 傳 為JSON格式，字符。機器視覺分析結構為Socket報文格式1秒5次數據上傳，保證監控界面數據的及時刷新。機器視覺為1秒1次拍照相機拍照獲取貨物條

46、碼并上傳采用傳感器檢測貨物位置，根據相機拍照結果獲取分揀路向，并控制分揀設備進行自動分揀，并上報分揀結果至少分揀3000件/小時煉鋼節能modbus4-20ma信號模擬量信號實 時 采 集，510毫秒采集一次基于節能控制邏輯運算電 弧 爐 電 極 升降，電壓檔位調節在滿足生產需求的前提下實現節能節電，5分鐘內自動調節電極位置實現3相平衡場景接口協議數據類型和格式數據量和頻度數據分析處理控制功能業務要求基于傳統PLC（可編程邏輯控制器）構建的工業控制系統，其采用專用硬件和編程語言，適合于實時控制和監測各種生產過程，同時具有工業標準的耐用性和抗干擾能力。這些特點使傳統PLC成為工業控制系統的首選，

47、能夠滿足工廠自動化、生產線控制和設備監控等需求，確保生產過程的高效性和可靠性。以下是傳統PLC的數據交互示意圖。4.2架構方案4.2.1 基于傳統PLC的工業控制系統圖4-1 傳統PLC系數據交互示意圖過程控制步進電機多路模擬輸出多路高速脈沖多路IO輸出多路IO輸出-上位機2324 基于云網融合的工業數據采集和云化控制白皮書 云化控制傳統PLC通過現場總線連接傳感器、攝像機等生產端設備，進行信息采集和設備控制，同時將數據通過工業以太網傳輸給上位機系統。系統為軟硬件一體設計，由于不同廠家采用的標準和工控協議“七國八制”，具有極強的封閉性，在工業應用中主要存在以下問題：開發維護難：封閉系統開發調試

48、周期漫長、技術門檻高，不僅要求開發人員懂得專業的計算機和網絡編程知識，還要具備扎實的電工基礎知識，加上對硬件平臺具有很強的依賴性，系統一旦出現故障恢復緩慢；復用集成難：不同廠商PLC的運行環境和開發環境不同，導致基于系統開發的控制應用軟件在新的系統中很難重復使用，應用可移植性、復用性差，相互之間集成也非常困難；兼容協作難：由于系統通信協議和技術架構私有，造成OT系統和IT系統的數據互通和共享困難，同時也造成了不同控制系統、不同工業設備間的協作非常困難；升級擴展難：系統軟/硬件緊耦合，算力擴展困難，使人工智能、大數據等新技術難于融合，智能化升級需要更換整套系統，造成既有投資浪費。當前，在工業互聯

49、網數字化轉型的背景下，制造企業迫切需要網絡化、智能化、高兼容、低成本、簡易實用的開放工業控制系統，推進智能化改造進程。同時，伴隨著大規模個性化定制、小批量柔性化生產等制造新模式的發展，生產中的規模效應對PLC提出了跨設備、跨廠區的新需求，同時個性化定制又對PLC提出了高彈性、快速適應變化的新需求。在5G技術進一步落地的背景之下，技術與需求端要求PLC的通訊能力做出提升，網絡化、云化成為 PLC 發展的必經之路。云化控制系統以云化 PLC 及其相關控制組件為核心，將 5G 定制網、邊緣計算、定制終端、機器視覺等新一代信息技術與企業生產環節深度融合，實現控制過程軟件定義化、控制系統軟硬件解耦、靈活

50、端邊云協同部署，重構面向智能制造的、網絡化、智能化、開放化的新一代工業操作系統?；诘蜁r延、高可靠的 5G 定制網絡，云化控制系統能夠實時協同異構工業設備控制與機器視覺等新技術能力，助力工廠快速低成本地實現機器換人、柔性生產。圖 4-2 是云化控制的技術架構圖，包含平臺應用層、執行控制層、現場層，形成了端邊云協同部署的工業控制操作系統。同時云化控制系統北向可為 IT 平臺提供數據支撐用于實現數字、孿生、看板展示、物聯采集等功能，保證了數據能傳上去、控制能下發下來，形成 IT/OT 相結合的現代化生產控制。4.2.2 基于邊云協同的云化控制系統（1）平臺應用層部署在云平臺上的集中管理平臺支持云化

51、PLC應用管理、應用編排以及支持利用標準組件庫進行開發編輯，協助工程師和運維人員更加高效地創建、配置和監控PLC應用程序，提供了以下重要功能：PLC應用管理：支持用戶輕松創建、配置和部署PLC應用程序。工程師可以定義控制邏輯、輸入/輸出映射以及通信參數，而無需深入編程，簡化了應用程序的開發和維護。應用編排：支持用戶將多個PLC應用組件進行協同工作。包括協調各個設備的啟動、停止、數據交換和協同控制，從而實現更復雜的自動化任務和流程。通過這些編排功能有助于提高系統的整體效率和靈活性。標準組件庫：包含了常見的功能塊、控制算法和設備接口。工程師可以從這個庫中選擇合適的組件，以加速應用程序開發過程。通過

52、標準組件庫，降低了重復編寫代碼的需求，同時也提高了PLC應用的一致性和可維護性。（2）執行控制層 執行控制層是指在工業邊緣節點上部署的云化PLC控制器，用于實際地控制和監控自動化系統。包括以下主要組成部分：管理引擎：管理引擎是執行控制層的核心，它負責控制邏輯的加載和卸載、資源分配、任務調度以及與云端控制平臺的通信。管理引擎確?？刂破鞯姆€定性和高可用性，同時提供了遠程配置和監控的接口，使運維人員能夠實時管理系統。管理引擎邏輯連接示意如圖4-3所示，管理引擎除了負責應用管理系統與PLC控制器的所有信息加密傳送，同時還兼具守護和監控PLC控制器及其上的PLC應用部署程序等，其主要功能有：云平臺執行控

53、制層5G定制網集中管理平臺應用管理應用編排IDE標準組件庫平臺應用層互聯網接口：OPC UA統一協議邊緣節點管理引擎控制組件基本功能算法類協議類設備類RUNTIME運行時設備驅動庫工業總線協議棧高速通信協議控制器 數控機床計量儀表遠程I/O接口AGV伺服電機 機器人遠程I/O接口傳感器攝像頭控制器遠程I/O接口現場層圖4-2 工業云化控制系統架構2526 基于云網融合的工業數據采集和云化控制白皮書 云化控制加密傳輸：管理系統對于云化PLC（包括運行時內核、應用、控制器）組件的所有管理動作都通過PLC代理經過加密處理之后傳送；守護：檢測PLC控制器上的PLC應用布署程序及PLC運行時，當有異常時

54、及時拉起和進行告警處理；監控設備信息：監控PLC控制器的硬件和PLC應用布署程序；動態庫加載：完成PLC應用和涉及的動態庫加載功能；運行時內核及應用管理：通過管理引擎完成運行時內核、應用及PLC控制器等的更新及各種管理。RUNTIME 運行時：RUNTIME 運行時環境是云化 PLC 控制器的核心組成部分，用于執行運行中的控制邏輯。它提供了一個實時操作系統，支持多任務處理、周期性任務執行、事件觸發和數據采集。RUNTIME 運行時確?？刂破鞯目煽啃院蛯崟r性，以滿足自動化系統的需求。設備驅動庫：設備驅動庫包括了與各種工業設備、傳感器和執行器通信的驅動程序和庫文件。這些驅動程序使控制器能夠與不同類

55、型的硬件設備進行通信和數據交換，以實現系統的控制功能。工業總線協議棧：工業總線協議棧是用于處理工業通信協議的軟件組件，如Mod-bus、EtherCAT、CANopen等。這些協議棧使控制器能夠與各種工業設備和控制系統進行數據交換，實現設備間的互操作性和協同工作。（3）現場層現場層指云控系統部署在生產現場中的一系列硬件和網路組件，用于實時數據采集、監視和控制生產過程。它包括以下主要組成部分：中國電信5G定制網，基于5G標準的網絡架構進行實現，主要以網絡切片、UPF分流，邊緣計算、定制5GC為基礎，結合中國電信面向行業的集成能力和運維管理等能力。PLC應用管理系統PLC運行時內核軟件PLC控制器

56、硬件PLC應用部署程序PLC管理引擎圖4-3 管理引擎控制邏輯連接示意圖IO接口，作為設備與系統之間進行數據傳輸的橋梁，允許設備輸入和輸出信息。它們通常包括各種物理和電子接口，如USB、HDMI、串口等。在現場層中，IO接口可用于連接各種傳感器、執行器和其他設備，以實現數據采集和控制功能。IO設備，作為數據采集、控制的執行實體，包括數控機床、AGV（自動引導車）、伺服驅動器、傳感器、攝像頭等。在云化控制下各異構設備之間可完成協同控制和數據共享，以提高整體生產效率、靈活性和質量。以拆包上料場景為例，現場IO設備包括攝像頭、協作機器人、一體式夾具等。通過協同控制，實現了自動從視覺定位協作機器人吸取

57、紙包機器人轉運至上料整理機構一體式夾具切割包裝牛皮紙抽取牛皮紙整理拆封紙包紙包到主機上料輸送帶一系列自動化作業流程?；谏鲜黾軜?，可以承載IT、CT和OT融合算力需求，支持PLC應用模塊化快速定制開發，破除信息封閉的數據孤島，從而簡化體系架構，提升整體效率。云化控制系統相較于傳統控制系統具備以下優勢：軟硬件全解耦，支持主流接口協議和分布式云化部署，實現設備的互操作性，滿足智能制造下設備集群的協同控制需求。無縫支持5G網絡和邊緣智能的算力需求，同時可沿用原有的I/O及其電纜布線，保護原有資產的利舊，同時也可低成本替代原有控制系統。支持應用的模塊化設計，實現可移植和可復用性，可極大縮短自動化產線實

58、施部署工期，同時可根據現場需求通過配置實現產線更新，方便與一流的部件和第三方軟件集成，保護資產投資。突破傳統PLC的數據封閉和數據孤島，數據可訪問可利用，打通工業互聯網和智能制造的數據瓶頸，降低監控和維護成本。簡化體系架構，降低交互的資源開銷，提升系統的整體效率，進而提高生產效率。圖4-4 拆包上料場景現場層示例2728 基于云網融合的工業數據采集和云化控制白皮書 總體架構及案例總體架構及案例OVERALL STRUCTURE AND CASE STUDIES05同時，客戶可以選擇在私有IT云或運營商IT云上部署工業采控管理平臺，負責監管數據采集與控制OT網絡，包括PON、5G和TSN等，為客

59、戶提供高品質的網絡與設備運行維護保障服務。此外，通過在生態應用平臺上部署內外部生態應用，如數據采集、規約解析、人工智能、終端管理、網絡管理、云化PLC等，可實現翼云采與翼云控應用的動態加載?？傮w上，中國電信基于自主研發云網融合的確定性網絡，推動IT、CT與OT的有機融合，并將工業數據采集和云化控制作為應用切入點，實現軟硬解耦、協議兼容，力爭突破關鍵技術，承載融合算力需求，支持PLC應用模塊化快速定制開發，破除信息封閉的數據孤島，從而簡化體系架構，提升整體效率。下面簡要介紹一下相關實施案例?；谛滦凸I網絡架構，中國電信推出了前述的翼云采和翼云控兩大產品方案，為工業數據采集與云化控制提供全面支持

60、。翼云采針對傳統SCADA和MES等上層應用的數據采集需求，采用物聯網數據采集和控制方式，通過使用成本效益較高的硬件，根據不同應用場景安裝特定協議的采集軟件，并支持動態升級。翼云控包括兩個版本：V1和V2。其中，翼云控V1支持與邊緣一體機協同的容器編排部署，以靈活滿足各種OT和CT功能軟件的混合安裝需求。而翼云控V2則針對基于AI、機器臂和AGV等新興自動控制應用場景，實現IEC61131-3/IEC61499功能塊的編排，支持分布式工業數據采集與控制應用的靈活定制以及算法模型的集成。整個系統由平臺（邊緣一體機）和終端兩個部分組成。終端包括三類：翼云采終端、翼云控V1終端和翼云控V2終端，這些

61、終端由部署在邊緣一體機上的平臺統一管理和控制，同時平臺還負責存儲采集數據以及管理和承載不同類型的采集與控制應用。此外，平臺與終端之間以及終端與傳統PLC和產線機電本體之間都基于工業網絡連接，這些連接可以通過傳統的OT網絡、5G或者工業PON等新型無線和有線連接方案來實現。生態應用管理平臺運營商IT云工業采控管理平臺客戶私有IT云產線機電本體翼云采應用計算存儲網絡翼云控應用邊緣一體機翼云采終端翼云控終端V1傳統PLC、儀器儀表、傳感器等翼云控終端V2OT網絡圖5-1 工業數據采集和控制系統總體架構2930 基于云網融合的工業數據采集和云化控制白皮書 總體架構及案例 中山某家居用品注塑生產案例【案

62、例簡介】集團于1999 年創立于廣東中山，專注于真空類家居收納用品行業20 多年，是中國最大的科技型家居用品互聯網生態企業，擁有三大工業園基地，建成了集研發、設計、生產、銷售、服務為一體的全產業鏈經營模式，業務覆蓋全品類家居收納用品，全方位滿足家庭生活和差旅出行的收納和整理應用。集團作為行業領跑者，積極響應國家智能制造強國戰略，擁抱工業互聯網發展浪潮，聯手中國電信，發揮5G定制網優勢，落地塑料吸盤質檢AI場景，打造數字化工廠?！景咐枨蟆吭械腗ES系統功能單一，不支持個性化需求，已經不適合現有生產場景需求。雙方基于戰略合作，決定由中山電信工業團隊提供自研設備數采+MES方案，根據客戶個性化需

63、求定制開發，共同打造數字化標桿?！緦嵤┏尚А?G工業數采、生產看板和AI質檢，實現了生產過程的可視化管理和產品全自動全量質量檢測，有效提升了生產效率和產品質量。（1）實現全自動化全量檢測，提升產品質量1.5%；（2）5G數采+大屏聯動，實現生產過程的可視化，實時監測車間內生產設備的運行狀態和關鍵工藝參數，對異常狀態實時告警提醒，提升設備運行效率；（3）打通了AI質檢系統與機械手控制系統，檢測結果可以控制機械手的動作，實現全檢測流程的無人工化，有效節省人工成本。（4）生產過程精益化MES執行管控，并與原有的ERP系統融合，打破數據孤島，提升數據共享和分析能力?！卷椖苛咙c】（1）支持多種注塑機主板

64、：不單止能很好地支持在國內注塑機占約40%市場份額的海天品牌注塑機，還能同時多種注塑機。（2）網關支持自定義數據采集發送策略：可以通過應用來進行定制。（3）能兼容網口和串口的數據采集：將采集后的數據通過有線網絡或無線網絡發出。采集普適性強，組網靈活。案例一 某5G智能化工廠項目案例【案例簡介】該集團是全球領先的燃氣計量設備制造商及解決方案供應商。致力于成為基于5G、物聯網、云計算、人工智能等信息化和數字化技術的公共事業數字化設備提供商和解決方案提供商。為支持業務發展，保障產品交付，聯合中國電信5G+數采技術改造現有燃氣表終端生產線，優化生產節拍，提升產能，提高產品品質打造了5G智能工廠?！景咐?/p>

65、需求】生產效率需要提升，年發貨量超過600萬臺，產能大，表具制造對生產節拍要求高；產品型號繁多,物料協同生產,各地客戶要求不一，表具型號繁多，備貨排產要求高，需要調度協同生產；各型號產品的型式須評價及防爆認證，每臺表需要完成檢定，打上對應認證標識?！緦嵤┏尚А抗敬蛟旎?G+數采智能工廠，已實現應用柔性部署，生產節拍提升20%，工業網絡故障率降低15%。（1）通過打造5G+數采智能化產線，實現制造全過程質檢，成品合格率由原來的98%提升到了99.5%以上。（2）公司將iMES協同制造云平臺部署在邊緣DC上，運營層主要支撐工廠運營、生產任務統一調度、生產資源統一分配，通過運營儀表盤，實現制造運

66、營智能化。（3）5G+數采實時監控螺絲扭力，提高工藝一致性，保障螺絲精準固定，避免因螺絲造成密閉性缺陷。應用上線后，打螺絲成功率達98%。（4）使用5G網關將激光打標設備與系統后臺直連，根據工單信息調取激光打標模板，提取產品參數，自動配置打標模板；同時根據計數與表號分配系統，進行表號分配與打印。應用上線后，精準度提升20%?！卷椖苛咙c】（1）采用邊緣DC模式，集成了邊緣服務器設備和5G UPF設備，使得邊緣算力與5G網絡融合。（2）翼云采系列產品接入設備類型多，適配協議廣，如：PLC設備，激光打標設備，自動擰緊設備，機器視覺設備，測試臺，AGV等。（3）設備應聯盡聯，實現少人化，人力成本每年減

67、少100萬。案例二3132 基于云網融合的工業數據采集和云化控制白皮書 總體架構及案例 山東某鋼鐵風機節能項目案例【案例簡介】山東某鋼鐵廠集燒結、煉鐵、煉鋼和軋鋼于一體的中型鋼鐵聯合生產企業，2023年企業環保創A工作進一步提速，排放治理方面投入巨大，用于工業吸塵器，除塵改造等。為達到環保要求，除塵風機基本上全年開啟，但當前人工控制手段造成電能嚴重浪費。中國電信根據現場實際情況結合用戶需求，提出通過自動控制替代人工控制，變頻控制替代定頻控制，數據分析替代經驗工藝三位一體的環保風機節能改造解決方案，顯著降低企業實現環保創A成本?！景咐枨蟆夸撹F廠中的關鍵環節需要用到高功率風機進行例如：除塵、供氣

68、、冷卻等操作，然而由于非智能化的原因，造成大量能源浪費。從節約能源的角度出發，鋼鐵生產企業希望提高環保風機的工作效率，降低能耗、節省電費支出?！緦嵤┏尚А浚?）基于大數據分析和智能控制技術，通過研究不同工藝條件下電機和負載匹配關系、控制策略優化等，實現電機系統智能變頻，達到用能最優化；（2）依托于云化PLC系統，結合完備的風機節能節電控制系統針對鋼鐵生產企業現有風機自控系統進行全方位改造，實現綜合節能率15%左右，全年電耗預計可減少約215.35萬kWh，年節省電費開支約107.7萬元（以0.5元/KW.h來計算）?！卷椖苛咙c】（1）云控以集散控制模式，通過數據采集含爐溫傳感器，聯網分布式控制

69、器等數據，統籌控制；（2）云化智能控制系統：包括云化控制子系統，AI智能模塊（用于控制策略優化）；（3）可視化展示系統：包括數據呈現，預/報警，報表等功能模塊等。案例三 某汽車股份有限公司5G工廠應用案例【案例簡介】某汽車股份有限公司總部設在廣西柳州。生產基地擁有以沖壓、車身、涂裝、總裝為主體的現代化生產車間，并形成了微型商用車和微型乘用車兩大產品系列的生產格局。為滿足柔性化、定制化生產的極致需求，首個在量產產線引入了智能島，同時引入5G來承載生產控制OT類業務，進一步提升生產的靈活性?！景咐枨蟆吭谄囍圃靾鼍爸?，普遍使用安全PLC來保持協作機械間的安全區間，同時保障人身及財產安全。安全PL

70、C采用EtherNet/IP Safety工業以太網安全協議，發包間隔為20ms，安全通訊斷鏈將導致整個產線停線，且需要人工介入恢復?！緦嵤┏尚А吭趯嶒炇覂?，中國電信聯合中興通訊，在多家測試中率先實現7*24小時安全協議不斷鏈，驗證了基于5G承載工業安全協議的可靠性。這是業界首次基于5G商用網絡及終端承載工業安全協議的可靠性驗證，為未來在汽車生產領域利用5G來承載更多的PLC控制類應用打開了大門?！卷椖苛咙c】高可用性保障：本次測試中，中興通訊基于NodeEngine工業基站站+SE9102 5G工業網關，加載內置的20ms99.99%時延確定性分級保障、FRER(雙發選收)、VxLAN層二組網

71、等功能，實現了7*24小時不斷鏈，同時足夠的時延保障余量有望在未來進一步支持雙端無線組網，實現更大的靈活性。本次測試創新性地應用了端到端的確定性抓包工具及中興通訊IDOS自運維平臺，通過與PLC廠家深入溝通協同，及時定位和解決項目測試過中的故障。免復現抓包、自動化分析、自運維，是持續保障PLC不斷鏈、生產快速恢復的神兵利器。案例四3334 基于云網融合的工業數據采集和云化控制白皮書 總結總結SUMMARY06 江蘇某電氣連接制造商5G全連接工廠【案例簡介】某全球著名的電氣連接件制造商，其在電氣領域一直處于全球領先地位。面對新型工業化時代的挑戰和機遇，南京電信攜手華為打造的基于云化PLC為底座的

72、多項工業類產品，實現柔性生產，設備操控從現場控制變為遠程集中控制，數據協議打通，工業軟件系統實現開放共享?！景咐枨蟆靠蛻舨糠种圃飚a線工藝設備有來自不同國家品牌的PLC、空壓機、注塑機和機器人等，所采用的工業協議不盡相同，因此存在協議不兼容，設備間不能相互通信的問題，容易形成數據孤島；并且某些設備，數量眾多且分散，運維受限地理分布，效率很低。因此客戶需要云化PLC整體方案，能夠統一對接設備，打通數據鏈路，有效節省成本，在遠端就可以查看設備運行數據，分析設備狀態?！緦嵤┏尚А客ㄟ^利用了5G+工業PON構建的云網一體“雙千兆”專網方案，移動類產線設備和大量傳感器經由IO總線5G工業網關相連，而固定

73、類設備則通過工業PON實現互連互通。云網底座保障云化PLC、數據采集、AI質檢、AGV配送等多個應用場景對應的網絡能力為帶寬50-100M、可用度為2個9、時延在20-50m之間等多項指標。通過構建云化MES、基于云化PLC的生產制造、基于5G的機器視覺質檢，基于實測工業模型的預測性維護和AGV運輸、從管理、生產、物流打造了一整套工業智能化生產應用，成功幫助其獲評江蘇省5G+全連接工廠。建立起高質量運維服務保障，定期組織安全評估，線上和現場巡檢相結合，實現7*24小時在線終端監控和實時故障派單，并且從業務面到控制面皆有備份和應急方案，保障網斷業不斷。數據安全方面，園區機房實行A級管理，核心網元

74、下沉至客戶機房，確保數據不出園區，用多種方法強化網絡安全防護與管理能力?！卷椖苛咙c】南京電信攜手華為打造的基于云化PLC為底座的多項工業類產品，實現柔性生產，設備操控從現場控制變為遠程集中控制，數據協議打通，工業軟件系統實現開放共享。經測算，車間每年收益提升1000萬元，產線調整時間減少25%，人力成本減少15%，質檢錯誤率減少10%。南京電信還與客戶成立了聯合實驗室，在解決實際應用難題的同時，促進全行業發展、壯大。面向未來，我們希望通過5G-A uRLLC技術，實現4ms超低時延。通過超級時頻折疊技術彌補TDD制式在時延上的劣勢，通過UPF原生雙發選收功能實現雙機0損，提升可靠度，從而大大提

75、高生產效率。案例五3536 基于云網融合的工業數據采集和云化控制白皮書 總結 總結 云網融合技術為工業數據采集和云化控制提供了強大的基礎設施。白皮書詳細介紹了工業PON、5G、云化PLC等最新技術，為讀者提供了全面的技術參考和技術路線。特別是通過案例分析，我們深入探討了這些技術在工業數據采集和云化控制中的應用。未來的工業數據采集將更加智能化，通過采用先進的數據分析和機器學習技術，能夠自動化地解析、處理和優化數據，從而為生產和管理提供更精確、更及時的決策支持。此外，隨著5G、物聯網、云計算等技術的不斷發展，工業數據采集的廣度和深度都將得到極大的擴展，實現對更廣泛的生產環節和設備的實時監控和數據分

76、析。云化控制作為新一代的控制方式，將借助云計算的強大計算和存儲能力，實現更高效、更靈活的生產控制。通過部署在云端的控制系統，企業可以實時監控整個生產流程，實現精準決策和優化控制。同時，云化控制還可以支持遠程管理、實時監控、預測性維護等先進應用，從而極大地提高生產效率和降低運營成本?？偟膩碚f，隨著技術的不斷創新和發展，未來的工業數據采集和云化控制將更加智能化、廣泛化、實時化和高效化，在這一過程中我們期待與業界同行在企業服務、項目建設、生態應用、技術攻關和標準制定等方面能夠深度合作，共同促進中國工業數字化轉型的進步和發展。尤其是，以工業協議標準進一步開放，促進更大范圍應用。以工業數據更大范圍共享，

77、促進模型調優，釋放工業互聯網更大動能。中國電信將一如既往，在工信部指導下，協同產業各方，為工業互聯網的高質量發展持續貢獻電信智慧和電信力量?！緟⒖嘉墨I】【1】云網一體信息基礎設施白皮書-子冊2：面向工業互聯網的確定性工業PON技術-第七屆未來網絡發展大會組委會 2023.8【2】工業互聯網網絡連接白皮書2.0版本-AII工業互聯網聯盟2021.9【3】工業 PON2.0白皮書-AII工業互聯網聯盟 2020.1【4】工業光網白皮書-AII工業互聯網聯盟 2021.4【5】5G工業互聯賦能5G全連接工廠技術白皮書-5GDNA確定性網絡產業聯盟 2022.11【6】5G 全連接工廠建設白皮書（2022年）-中國信通院、AII工業互聯網聯盟 2023.6【7】5G/5G-A 超可靠低時延通信工業場景需求白皮書-中國信通院、AII工業互聯網聯盟 2023.6【指導單位】中國工業互聯網研究院【參編單位】中國電信集團有限公司 中國科學院沈陽自動化研究所 華為技術有限公司 中興通訊股份有限公司 烽火通信科技股份有限公司 桂林電子科技大學 福州大學 北京亞控科技發展有限公司 北京寄云科技有限公司 蘇州華興源創科技股份有限公司