Introdução
O controle industrial é um componente central da produção industrial. Os Controladores Lógicos Programáveis (CLPs) atuam como dispositivos-chave no controle de automação industrial, amplamente aplicados em diversos setores da economia nacional, incluindo indústria, transporte e serviços municipais. PLCs são dispositivos de controle industrial desenvolvidos pela integração de microeletrônica, tecnologia de computador, controle automático e tecnologias de comunicação em controladores sequenciais. Seu objetivo é substituir relés, executar funções lógicas, de temporização, de contagem e outras funções de controle sequencial, estabelecendo assim sistemas de controle programáveis flexíveis [1]. O software tradicional de controle industrial PLC está fortemente acoplado ao hardware, e os produtos estrangeiros dominam a participação de mercado, apresentando problemas como custos elevados e escalabilidade insuficiente.
1. Tendências Evolutivas em Sistemas de Controle Industrial
À medida que a ciência do controle converge com as disciplinas de computação, informação e comunicação, a teoria do controle evolui do controle de feedback clássico e do controle moderno para o controle inteligente-orientado por dados. Os sistemas de controle progridem de controle de ponto-único e controle em rede para controle distribuído-baseado em nuvem. Através da integração inovadora da Tecnologia da Informação e Comunicação (TIC) com a Tecnologia Operacional (TO), os sistemas de controlo industrial tradicionais estão gradualmente a evoluir para novos sistemas de controlo industrial. Esses novos sistemas apresentam interconectividade, escalabilidade e tomada de decisões-baseadas em dados-, manifestadas em duas tendências principais:
(1) Transição de arquiteturas de controle especializadas fechadas e isoladas para arquiteturas de controle de propósito geral-abertas e dissociadas
Com o surgimento e o avanço de tecnologias como 5G e computação de ponta, a tradicional arquitetura de controle industrial de cinco-camadas ISA-95 está migrando para uma estrutura de "nuvem de-borda-de três{4}}camadas. Entre estes, a evolução da camada de controle PLC tornou-se um ponto focal em toda a indústria. Tecnologicamente, as tarefas de controle industrial estão migrando de dispositivos especializados incorporados para dispositivos de uso geral-de borda-na nuvem com recursos-de processamento de dados em tempo real. Operacionalmente, tarefas leves-em tempo real, como controle lógico, são cada vez mais centralizadas na borda ou na nuvem, enquanto tarefas difíceis-em tempo real, como controle de movimento, permanecem executadas em dispositivos no lado do campo.
(2) Transição do processamento de{{1}tarefa única para colaboração multitarefa-distribuída
Os PLCs tradicionais empregam processamento sequencial para tarefas. No entanto, a expansão das escalas de controle aumenta o volume e a diversidade das tarefas, amplia as diferenças de prioridade entre as tarefas e aumenta os requisitos de colaboração. Especialmente com a introdução de tecnologias de big data e inteligência artificial, a colaboração eficiente entre tarefas de controle tradicionais e tarefas de TI-orientadas por dados exige uma mudança do processamento de-nó único para o processamento colaborativo de vários-nós em sistemas de controle tradicionais.
Caminhos de desenvolvimento técnico de PLC baseados em nuvem 2,5G-
Impulsionados pelos avanços das TIC,-particularmente tecnologias de rede como 5G-5G baseados em nuvem-, os PLCs surgiram como uma solução fundamental para as limitações tradicionais dos PLCs. Com base no local de implantação das tarefas de controle de CLP, os atuais CLPs 5G baseados em nuvem seguem três caminhos principais de desenvolvimento técnico:
(1) PLC baseado em-nuvem-de campo: as tarefas de controle são implantadas em gateways industriais, adequados para cenários de controle de velocidade média-a-alta-no nível de campo. Ele suporta ciclos de controle industrial de 1 a 5 ms e superiores, oferece alta confiabilidade e tem baixos custos de implantação.
(2) PLC baseado em-nível de nuvem-de borda: as tarefas de controle são implantadas em unidades de processamento de banda base (BBU) internas, funções de plano de usuário (UPF) ou plataformas de computação de borda de-acesso múltiplo (MEC). Adequado para cenários de controle centralizado em nível de oficina ou fábrica-com velocidades médias-a{7}}baixas, suportando ciclos de controle industrial de 20 ms ou mais com baixos custos de implantação.
(3) PLC baseado em-nuvem de área ampla-: as tarefas de controle são implantadas em servidores de nuvem central, adequados para cenários de controle colaborativo de baixa-velocidade no nível da fábrica. Aprimorada com fibra óptica e tecnologias de rede determinísticas, a latência-de-ponta a ponta pode ser reduzida para 5 ms, mas os custos de implantação são maiores.
A atual tecnologia PLC-baseada em nuvem 5G enfrenta desafios, incluindo arquiteturas inconsistentes, falta de suporte-de colaboração de ponta e incapacidade de orquestrar aplicações PLC. Particularmente, as redes 5G que atendem ao controle industrial enfrentam atrasos, instabilidade e problemas de confiabilidade. Para resolver isso, este artigo propõe uma arquitetura técnica PLC virtualizada 5G. Por meio da colaboração na nuvem-de ponta-, ela alcança três unificações: ambiente de tempo de execução unificado, agendamento de implantação unificado e portal unificado de desenvolvimento e operações.
3. Arquitetura Técnica de PLC Virtualizado 5G
3.1 Características Típicas de PLC Virtualizado
A tecnologia de virtualização é uma técnica de gerenciamento de recursos que cria uma camada de abstração no hardware do computador usando software. Isso divide os recursos de hardware de um único computador em várias máquinas virtuais, melhorando a eficiência e a segurança da utilização de recursos. Amplamente adotada na computação em nuvem, a tecnologia de virtualização continua a evoluir e amadurecer, expandindo sua aplicação em diversos domínios e arquiteturas de hardware.
O Virtualization PLC (vPLC) cria um ambiente de tempo de execução virtualizado, desacoplando as tarefas de controle do PLC do hardware físico. Isto permite a implementação de tarefas PLC em vários dispositivos de elementos de rede. O vPLC exibe três características principais:
(1) Software PLC-Desacoplamento de hardware:Os CLPs tradicionais empregam hardware incorporado e sistemas operacionais{0}}em tempo real com forte acoplamento de software-hardware. O vPLC introduz um ambiente de tempo de execução do PLC que lida com o carregamento, a execução e o agendamento de tarefas, dissociando assim as tarefas do PLC do sistema operacional-em tempo real.
(2) Execução de CLP Virtual:A tecnologia de virtualização permite a implantação e a operação de sistemas operacionais heterogêneos em hardware-de uso geral. O ambiente de tempo de execução do PLC é executado em um sistema operacional virtual, desacoplando as tarefas do PLC do hardware subjacente.
(3) Orquestração e Programação de PLC:Basicamente, o vPLC funciona como um serviço de software PLC. Ele pode ser orquestrado e implantado em sistemas de "nuvem de borda" e programado dinamicamente durante o tempo de execução, oferecendo flexibilidade e escalabilidade marcadamente distintas dos PLCs tradicionais.
Comparado aos CLPs tradicionais, o vPLC aumenta a flexibilidade e a escalabilidade do sistema, reduz os custos operacionais e de equipamentos e facilita muito as atualizações e reprojetos das linhas de produção.
3.2 PLC virtualizado fornece uma base técnica unificada para sistemas de controle industrial 5G
Centrado no vPLC, o sistema de controle industrial 5G tem como objetivo fornecer uma arquitetura aberta de controle-como-um-serviço (CaaS). As funções de controle do CLP podem ser implantadas de forma onipresente e reutilizadas de maneira flexível, permitindo o controle de dispositivos plug-and{6}}play em redes heterogêneas. A arquitetura do sistema é projetada em torno do conceito de colaboração de "nuvem-de ponta-, abrangendo camadas operacionais, de serviço e de desenvolvimento.
(1) Camada de tempo de execução: baseada na tecnologia de virtualização-em tempo real, ela fornece um ambiente de tempo de execução unificado-em tempo real para vPLC em hardware-de uso geral. A virtualização oferece suporte à implantação mista de sistemas operacionais em tempo-real e em tempo não-real-, permitindo o escalonamento dinâmico do vPLC.
(2) Camada de Serviço: Responsável por implantar vPLC em diferentes nós físicos enquanto gerencia seu ciclo de vida, alcançando implantação e agendamento unificados de serviços de controle industrial PLC.
(3) Camada de Desenvolvimento: Fornece ambientes de desenvolvimento de aplicativos PLC, ferramentas de compilação e depuração, oferecendo um portal unificado de desenvolvimento e operações para sistemas de controle industrial 5G.
O sistema de controle industrial 5G apresenta múltiplas vantagens técnicas. Primeiro, ele fornece uma arquitetura unificada para três tecnologias distintas de PLC-baseadas em nuvem. Por um lado, suporta a migração de centros de controle do campo para a borda ou nuvem central, liberando o controle do PLC das restrições impostas pelos ambientes de campo e permitindo a implementação centralizada. Por outro lado, o vPLC de borda-lateral garante controle de baixa-latência de dispositivos de campo, suportando vários aplicativos de alto-tempo real-, incluindo controle de movimento. Em segundo lugar, a implantação do vPLC em diversos elementos da rede 5G oferece capacidades integradas de “conectividade + poder computacional + funcionalidade PLC” para controle industrial. Isto cria um sistema de controlo industrial novo e achatado, quebrando o monopólio dos ecossistemas de controlo industrial tradicionais. Terceiro, o aproveitamento de uma arquitetura universal de software/hardware reduz os custos de controle industrial, acelerando a maturação da "indústria definida-por software".
4 principais tecnologias de PLC virtualizado 5G
4.1 Virtualização-em tempo real
As tarefas do PLC são executadas como processos do sistema operacional em ciclos de acordo com os ciclos de controle industrial. Cada ciclo deve garantir que o processo do PLC receba entradas externas e obtenha tempo de processamento da CPU. A capacidade-de tempo real do sistema operacional é fundamental para fornecer serviços de controle de PLC confiáveis. A tecnologia de virtualização-em tempo real permite a co-implantação de tarefas computacionais-em tempo real e não-em tempo real-em hardware-de uso geral por meio da virtualização de software/hardware. Ele oferece suporte à consolidação de tarefas computacionais de vários dispositivos incorporados em um único-dispositivo de uso geral. Ao mesmo tempo em que garante desempenho-em tempo real, essa tecnologia aproveita a forte adaptabilidade de hardware e os recursos avançados de aplicativos do sistema operacional universal. Ele oferece vantagens como redução de custo, tamanho e consumo de energia do dispositivo, ao mesmo tempo em que alcança compatibilidade entre ecossistemas de dispositivos heterogêneos.
Atualmente, a indústria emprega diversas técnicas de virtualização, categorizadas principalmente como particionamento de hardware, virtualização completa, paravirtualização e virtualização de sistema operacional. Entre elas, as três abordagens a seguir são mais adequadas para adaptação de virtualização-em tempo real:
(1) Particionamento de hardware:Divide os recursos de hardware subjacentes em partições independentes, cada uma executando seu próprio sistema operacional. O particionamento de hardware oferece excelente desempenho-em tempo real, aproximando-se dos níveis-de bare metal, mas carece de recursos de compartilhamento de recursos, sofre de escalabilidade limitada e apresenta baixa utilização de recursos. Notavelmente, a E/S periférica requer pré-{4}}particionamento e não pode ser reutilizada, aumentando a complexidade técnica.
(2) Contêineres Linux-em tempo real:Modifique o Linux de um sistema-de compartilhamento de tempo para um sistema-de tempo real usando métodos como Preemption Patch ou Xenomai. Em seguida, aproveite a virtualização leve de contêineres para isolamento de recursos, criando um ambiente de execução virtualizado-em tempo real para PLCs. Essa abordagem utiliza totalmente o ecossistema maduro de software e hardware do Linux, reduzindo os custos de portabilidade de software PLC. Embora os contêineres tenham baixa sobrecarga operacional, o desempenho em tempo-real do kernel Linux modificado permanece inferior aos sistemas operacionais-em tempo real (RTOS) dedicados, causando instabilidade e falhas em cenários como controle de movimento servo.
(3) Virtualização de Microkernel:Implanta RTOS e sistemas operacionais{0}}de uso geral (GPOS) em uma configuração híbrida usando um microkernel como um hipervisor Tipo-1. Os microkernels oferecem funcionalidade simplificada, menor sobrecarga e segurança aprimorada em comparação aos kernels monolíticos, permitindo a virtualização de hardware e alto desempenho em tempo real. Esta tecnologia está a desenvolver-se ativamente nos setores industrial, de infoentretenimento automóvel e de robótica, embora os desafios incluam um ecossistema técnico imaturo e uma adaptação complexa de hardware.
Os sistemas de controle industrial 5G podem selecionar diferentes-abordagens de virtualização em tempo real com base em elementos de rede e cenários de aplicativos. Para vPLCs baseados em nuvem e-de borda, a tecnologia de contêiner Linux-em tempo real é a escolha preferida. Por um lado, a modificação em tempo-real do Linux gera baixa sobrecarga e facilita a implantação. Por outro lado, as tecnologias de agendamento de orquestração de contêineres e backup redundante estão maduras e apresentam riscos baixos. Considerando os altos requisitos-de tempo real do vPLC-de borda e a necessidade de colaboração-de borda, o vPLC-de borda deve priorizar contêineres Linux-em tempo real ou soluções de virtualização de microkernel.
4.2 5G Redes Determinísticas
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%) exigem alto desempenho de interface aérea sem fio para transmissão de dados entre camadas verticalmente e sistemas horizontalmente. Em segundo lugar, a transmissão determinística de dados em ambientes de rede heterogêneos. A incerteza na latência-induzida da rede é um fator crítico que afeta a estabilidade do sistema de controle. A modelagem de sistema de salto-linear de rede existente pode compensar atrasos aleatórios instáveis, mas ainda tem dificuldade para atender às demandas de desempenho de controle-em tempo real.
Uma rede determinística fornece aos usuários qualidade de serviço (QoS) garantida, com alternância flexível entre serviços determinísticos e não{0}}determinísticos e controle autônomo sobre níveis de QoS. As tecnologias de rede determinísticas típicas são mostradas na Tabela 1. No geral, a rede determinística representa o caminho principal para a realização de sistemas de controle industrial 5G. 5G Deterministic Networking (5GDN) emprega sincronização de relógio de alta{6}}precisão, modelagem de tráfego e técnicas de reserva de recursos sobre o fatiamento da rede 5G para fornecer largura de banda determinística, latência determinística e Confiabilidade de conexão de 99,9999%. Isto cria uma rede sem fio previsível, planejável e verificável com capacidades determinísticas, oferecendo uma experiência de serviço “diferenciada + determinística” [5]. Quando integrada a redes de campo e tecnologias de computação de ponta, a rede determinística 5G permite controle determinístico-a-de ponta a ponta.
4.3 Orquestração Colaborativa "Final-Edge-Cloud"
Por meio da virtualização-em tempo real, os dispositivos de hardware PLC tradicionais são transformados em serviços de software PLC-desacoplados por hardware. Dentro da arquitetura de nuvem-borda{5}}end 5G, é necessária a implantação flexível de serviços de software PLC, necessitando de uma plataforma unificada de orquestração e agendamento de vPLC.
A orquestração e o agendamento do vPLC suportam a implantação do vPLC como contêineres ou máquinas virtuais em elementos de rede, como gateways industriais 5G, estações base industriais 5G, UPFs industriais 5G e MEC. Os métodos de orquestração incluem dois tipos: interconexão entre chips de computação e chips de E/S (Controller to IO, C2IO) e interconexão entre chips de computação (Controller to Controller, C2C). C2IO refere-se à comunicação de PLC-para{9}}IO, abrangendo cenários de PLC mestre-para-IO e de PLC escravo-para-IO. C2C denota comunicação de PLC-para{17}}PLC, envolvendo principalmente controle de PLC mestre sobre PLCs escravos. Em cenários típicos, a nuvem hospeda sistemas de controle de produção, software industrial e sistemas de gerenciamento de informações empresariais. A borda implanta principalmente PLCs mestres responsáveis pela interface com sistemas em nuvem. Esses CLPs mestres geram comandos de controle C2C e os distribuem para CLPs escravos implantados na borda. Os PLCs escravos do lado-da borda lidam principalmente com a comunicação C2IO, recebendo comandos de controle do PLC mestre da borda para gerenciar dispositivos de E/S do lado-do campo.
Ao contrário de sistemas de orquestração como Kubernetes ou Kubevirt, o vPLC exige alto desempenho e confiabilidade-em tempo real. A orquestração de contêineres padrão ou máquinas virtuais se esforça para atender aos rigorosos requisitos de ciclo do controle industrial. A orquestração e o agendamento do vPLC exigem o sacrifício de parte da escalabilidade para alcançar desempenho e confiabilidade-superiores em tempo real. Entre eles, o hot standby redundante do vPLC constitui um componente central da estrutura de orquestração e agendamento. 5G vPLC Orchestration and Scheduling Model
5. 5Implementação de G Virtual PLC
5.1 Cenário de Teste e Solução
Para promover a integração profunda de aplicações industriais e 5G, a China Mobile colaborou com parceiros da indústria para conduzir testes técnicos de vPLC 5G. Esta tecnologia foi validada e implantada em mais de dez empresas industriais. Tomando como exemplo um cliente típico, a China Mobile implantou uma rede 5G na oficina de produção do cliente para fornecer serviços de rede para manuseio de materiais de veículos guiados automaticamente (AGV). Com base no tipo de material, a plataforma de negócios planeja caminhos distintos de movimentação de AGVs, orientando os veículos entre sistemas de armazenamento automatizados e diferentes segmentos de produção.
Para atender a esses requisitos, o sistema de controle industrial 5G emprega uma arquitetura cooperativa de borda "Master vPLC-Slave vPLC"-(veja a Figura 4). Na borda, o vPLC mestre é implantado no UPF para centralizar a implantação do PLC. Ele recebe instruções de tarefas do Manufacturing Execution System (MES), encapsula-as em comandos de controle e as envia aos vPLCs escravos transportados pelos AGVs. Simultaneamente, recebe feedback dos vPLCs escravos durante a execução. No nível de campo, o vPLC escravo é implantado em um gateway de controle industrial 5G, alcançando uma substituição "dois-em-um" para o PLC e a unidade terminal de dados (DTU) 5G. Por um lado, o vPLC escravo recebe comandos de controle do vPLC mestre e utiliza sensores para controlar o sistema de acionamento do AGV, permitindo movimento e posicionamento precisos. Por outro lado, quando o AGV chega ao seu destino, o vPLC escravo retorna os resultados da execução da tarefa ao vPLC mestre, reportando o status de conclusão da tarefa.
5.2 Desenvolvimento de Sistema
A tecnologia-de contêiner em tempo real é empregada para implantar vPLC no 5G UPF e nos gateways industriais, transformando-os em um UPF industrial 5G e em um gateway de controle industrial 5G. As principais configurações estão detalhadas na Tabela 2.
A arquitetura do sistema mostrada na Figura 5 compreende um UPF industrial 5G, gateway de controle industrial 5G e plataforma de orquestração. Os principais esforços de P&D são os seguintes.
(1) Modificação do Kernel Linux
Primeiro, os kernels originais do UPF e do gateway foram modificados em kernels-em tempo real com a integração do patch Preempt-RT. As versões modificadas do kernel são Linux 4.18.16-rt e Linux 4.4.167-rt. Sob condições de alta carga, a latência máxima de manipulação do processo foi reduzida de 8 ms para 500 μs. Em segundo lugar, o isolamento de recursos da CPU foi configurado para atribuir tarefas{13}}em tempo real a núcleos de CPU dedicados, reduzindo a sobrecarga de alternância de tarefas e reduzindo ainda mais a instabilidade máxima de latência de processamento do processo abaixo de 300 μs. Terceiro, um mecanismo de roteamento de interrupções foi projetado para redirecionar as respostas de interrupções periféricas para outros núcleos da CPU para processamento, minimizando a interferência na execução de tarefas em tempo real. Através dessas modificações no kernel do Linux, o jitter máximo da latência de processamento do processo foi reduzido para menos de 100 μs.
Latência de manipulação de processos antes da modificação do kernel Linux
Latência de processamento após modificação do kernel Linux(2) Conteinerização-de tempo de execução do PLC
Para oferecer suporte à expansão dinâmica do CLP, um ambiente de tempo de execução virtual em contêiner deve ser estabelecido para o{{0}tempo de execução do CLP. Primeiro, crie a imagem do contêiner PLC com base no Alpine Linux, integrando principalmente o tempo de execução do PLC-com bibliotecas de link dinâmico de 32/64-bits. Atualmente, o sistema suporta duas variantes domésticas de tempo de execução de PLC. Em seguida, crie volumes de contêineres correspondentes a instâncias vPLC para persistir os dados gerados durante a operação do contêiner PLC. Terceiro, os contêineres PLC requerem acesso aos recursos periféricos do host durante a operação. Para interfaces como RS232/485 e CAN, o acesso é obtido através do mapeamento de arquivos do dispositivo. Para interfaces de rede IP, o acesso é habilitado através do mapeamento de portas, principalmente mapeando portas como a interface de download do programa PLC e portas de serviço de barramento externo (por exemplo, portas de serviço escravo Modbus TCP).
(3) Orquestração vPLC
Para oferecer suporte à orquestração unificada em UPF e gateways e, ao mesmo tempo, reduzir a sobrecarga de recursos do gateway, um sistema de orquestração leve foi desenvolvido usando uma arquitetura B/S. Os usuários realizam operações de frontend por meio de navegadores, enquanto o backend compreende módulos de gerenciamento e orquestração para orquestração e implantação de contêineres PLC. O módulo de gerenciamento, implantado em servidores, fornece principalmente acesso à web, downloads de imagens de contêineres e configuração/monitoramento de contêineres PLC. O módulo de orquestração é implantado no UPF e nos gateways, oferecendo principalmente extração de imagens de contêiner, configuração de ambiente de contêiner e gerenciamento de tempo de execução. Os módulos de gerenciamento e orquestração se comunicam via HTTP. Tomando como exemplo o monitoramento do tempo de execução do contêiner, o módulo de orquestração se comunica periodicamente com o serviço Docker local por meio do Docker Client para recuperar informações de status do contêiner, que são então relatadas ao módulo de gerenciamento. Quando o módulo de gerenciamento detecta um status anormal, ele inicia o tratamento de exceções.
Interface do sistema de orquestração PLC virtual
5.3 Resultados do Teste
Após a implantação em campo do 5G Industrial UPF e do 5G Industrial Control Gateway, a comunicação Modbus TCP foi configurada entre o vPLC mestre e o vPLC escravo, bem como entre o vPLC escravo e o I/O. O ciclo de controle industrial do vPLC escravo foi configurado para 5 ms, enquanto o ciclo do vPLC mestre foi configurado para 20 ms. Cada ciclo de controle do vPLC mestre incluía uma instância de comunicação com o vPLC escravo. Após testes operacionais prolongados (14 dias), a programação do AGV funcionou de forma confiável, sem paralisações ou falhas de desvio de rota. O vPLC mestre exibiu um tempo médio de execução de 457 μs, um tempo máximo de execução de 599 μs e jitter máximo de 532 μs (ver Figura 9). O controle industrial normalmente exige que o jitter de latência permaneça entre 10% e 15% do ciclo de controle. Com base nessas medições, a arquitetura cooperativa mestre-escravo vPLC de borda-em sistemas de controle industrial 5G pode suportar ciclos de controle de 5 ms ou mais, atendendo aos requisitos de desempenho para controle industrial de média-a-alta-velocidade. Dado que a atual latência aérea da interface 5G permanece acima de 5 ms, a solução cooperativa-de borda combina as vantagens da implantação centralizada com suporte para controle de velocidade média-a-alta-, em comparação com esquemas vPLC de-borda de implantação-única.
O custo das soluções PLC tradicionais inclui despesas com equipamentos, como PLCs mestres, PLCs escravos e DTUs 5G. A solução de sistema de controle industrial 5G abrange custos de licenciamento de software UPF industrial 5G e gateways de controle industrial 5G. Em comparação com as soluções PLC tradicionais, a solução de sistema de controle industrial 5G alcança uma redução significativa de mais de 50% nos custos de aquisição de equipamentos. Além disso, o sistema de controle industrial 5G suporta orquestração unificada. A implantação, atualizações e operações/manutenção de aplicativos PLC podem ser centralizadas e realizadas remotamente, oferecendo escalabilidade flexível e reduzindo o tempo de O&M em mais de 80%.
Em resumo, o sistema de controle industrial 5G fornece serviços de controle industrial PLC por meio de atualizações de software em elementos de rede 5G sem exigir modificações de hardware ou interromper as operações existentes de UPF/gateway. Ele suporta controle industrial de média-a{4}}alta-velocidade e oferece vantagens, incluindo diversos cenários de aplicação, redução de custos, facilidade de manutenção e escalabilidade.
6 Conclusão
Com o advento da Quarta Revolução Industrial, os CLPs-o núcleo do controle industrial-lutam para atender às crescentes demandas da conectividade industrial. A integração de TIC e TO, acelerando a convergência da tecnologia com diversos fatores de produção, é uma promessa imensa para a construção de sistemas de controle industrial 5G da próxima-geração. Por um lado, o vPLC 5G fornece uma arquitetura técnica unificada e um roteiro para PLCs-baseados em nuvem. Por outro lado, a construção do ecossistema de tecnologia 5G vPLC incentivará os fabricantes de PLC a fazerem a transição de produtos de hardware para serviços de software, abrindo novas oportunidades de desenvolvimento para a tecnologia PLC nacional e potencialmente perturbando o actual panorama de mercado dominado por intervenientes estrangeiros com padrões fragmentados. Atualmente, os sistemas de controle industrial 5G permanecem em sua fase inicial de desenvolvimento. São necessários esforços colaborativos em todo o setor para enfrentar os principais desafios técnicos em áreas como virtualização de microkernel, redes determinísticas e hot standby redundante, aprimorando e refinando continuamente esses sistemas. Ao mesmo tempo, fortalecer a cooperação com universidades para cultivar talentos interdisciplinares em automação industrial e informatização é essencial para impulsionar o desenvolvimento-de alta qualidade no controle industrial.