在一套自动化生产线的控制系统中，系统的稳定可靠很大程度取决于数据的可靠采集以及稳定的传输性能(抗干扰以及实时传输性能)。自动化工控系统是一个信息采集、传输、分析决策、传输、执行的实时循环处理过程，具体表现为：对整个控制系统的所有关联(人、机、料、法、环)事物进行各种数字及模拟量信号采集，然后利用通信线路和通信产品构成的通信网络完成传输,在通讯产品内，将数据按照标准统一的通信协议进行编译、传输、解析，再还原，在中央处理器中对获取的数据进行运算分析、决策，再将相关决策信息和指令转化数据进行传输，在执行端完成执行，得到系统所需要的目的。

智能化控制及管理系统，除了高性能的数据处理器以及专家经验分析系统之外，大数据的采集和通信必不可少。通信产品需要具备可靠稳定、大带宽、高抗干扰、低延时、低功耗以上性能。目前汽车制造的工业控制网络架构中，通信产品,负责整个数据流的通信，具体到工业PC、PLC、工业以太网模块或者通信板卡、各层级网关、路由器、交换机、带网络适配器各种集成输入输出模块、专用通信电缆、各种人机界面终端设备等等。现在有些工控系统搭载生产管理功能，利用移动电信等通信技术，形成远程大区域的云服务生产控制及管理网络，通过数据共享来提升现代化工厂的柔性、透明、智能、高效的制造管理水平。

上汽通用五菱汽车股份有限公司
技术中心自动化部控制系统工程科高级经理 龚兴元

汽车行业向智能化转型

随着工业4.0的推进，汽车个性化、定制化及智能化属性越来越强，驱使生产模式开始发生很大的变革。生产工艺趋向精细和布局灵活、产品无缝切换满足混流生产、生产运行及管理更加高效、质量及安全管控更为精细严格;生产设备单元更为标准和机电一体化，整个生产管理系统更为透明化。这些都需要进行大量设备、生产、质量等数据采集，通过分析精准预判和准确介入来处理各种影响生产平衡的要素，来减少各种无端的损耗，达到智能化高效生产，满足生产成本精益最大化。

SGMW上汽通用五菱公司是汽车设计研发、制造、销售综合性的制造业企业，拥有5个生产工厂基地，总共拥有近240万辆产能，近几年来产销在200万/年左右。拥有的生产线绝大部分为自动化生产线，由复杂的控制系统和相对智能的上位监控系统组成，控制生产线设备完成生产工艺过程。整个控制系统中，数据通信设备构成了系统的信息通信网络框架，行使着类似人的神经网络或血管系统通信和传输功能。

自2006年以来，公司生产线工控系统开始全面采用DeviceNet现场总线协议，解决以往控制系统需要大量的电线电缆铺设问题。由于EtherNet /IP通信协议的通用性能，通信产品的选择更为广泛，满足工控的数据采集产品更为丰富，可以整个工控系统布局更为灵活和简洁。在2012年以后，公司通过新建和改造项目，逐步更新为EtherNet/IP的网关、终端设备。

工厂及车间整个生产工控系统，工业通信设备从大的界面基本分上下两层，上层基本为IT网络架构，通过有线电缆、无线AP和多层级交换机，链接着通过注册的各种办公用途的手机、PAD、PC、服务器等办公设备，以及设备控制处理器，如工控PC & PLC & HMI等，构成星型以及相互冗余的IT网络架构。下层为工控网络，具体由工业PC & PLC等通过现场总线以及工业以太网层层下挂各种控制元器件形成，主要有PLC、远程控制柜、设备驱动一体机、智能BK I/O模块、图像&二维码&条码&电子标签等智能识别设备、机器人、流量仪器仪表、震动检测仪等、焊接控制器、ANDON显示、HMI人机界面，以及涂胶、拧紧、检测、激光焊接、AGV等诸多独立工艺设备。

5G助力未来生产

相比有线网络，无线网络具有很多的优势。比如没有通信线缆的限制、组网快速灵活、覆盖面积广以及扩展能力强，可以组成多种拓扑结构等。随着5G技术的应用，特别在高速、低延时高可靠、低功率海量连接、移动性方面完全契合了目前制造业转型升级需要的自动化和智能化工控系统发展需求，能够帮助企业在以下方面实现技术升级。第一、节点数目可以大幅提升，可以导致多设备基础数据信息向主控制器开放。5G如果应用落地，猜想可以有更多的基层状态数据面向用户展示出来，大数据利用大有可为;第二、激发大数据处理、存储、共享的企业云平台服务市场，可以提供实时远程控制以及视频故障处理、以及远程设备维护点检提供技术支持，还可以让购买汽车用户实时体验订单的生产过程，以及关联相关企业流程和生产设备数据，让主机厂对众多零配件生产厂家进行透明化实时管理，及时调度和最大程度减少库存。第三、加速更多更广泛的智能元器件推出，增加设备自我逻辑处理和无线通信性能，构建万物链接生态场景，同时加速设备单元机电一体化和可移动性能，促使设备单元更加标准化和离散化，增加设备的通用性和可配置性。设备单元可是直接简单关联就可以完成相互之间的工艺动作，快速模块化搭建，为生产线工艺灵活布局提供极大便利性。第四、由于流量和速度的保证，识别和定位精度更加精准和高效;第五、在新自动化生产线建设和技改项目中，利用高速通信和运算功能，引进虚拟调试技术，确保现场设备运行和虚拟设备运行实时吻合，极大降低项目建设周期，以及实施风险;第六、在生产运行过程中，有利于设备运行和生产管理大数据分析实时推送到移动终端，状态和问题准确透明，设备健康和寿命趋势实时呈现，供使用者快速参考和决策。

机遇与挑战并存

基于5G高性能的通信，配上现有的高性能PC多进程高速运算逻辑处理器，在某些应用场合，从低成本高效益考虑，也可以集成有别于目前传统的控制系统，考虑将目前的很多智能设备(如智能相机、工业机器人、PLC、AGV、NC等硬件和软件一体化设备)的CPU部分进行剥离，形成独立功能的软逻辑模块，集成到高性能的工业PC内，构建成高度集中的工控系统。通过不断的发展，有可能生成一个标准工控软件平台，不同功能的设备都有相应的带有知识产权的软逻辑包，解决长期以来工控硬件设计和软件设计非标化的严重状态。有利于知识共享，同时也形成了类似手机APP类似的工控软件生态商业圈。

在汽车自动化生产线工控系统之中，5G的推广，决定于工控产品以及传感器需要开发类似手机等终端一样，内嵌高性能的廉价的统一的5G技术无线通信接口，这样做到更大规模的物物相联(单元更小)，更多的有效的数据采集，克服复杂的有线连接网络以及不同通信协议带来的壁垒。在通信方面，自动化生产线工控系统对控制设备数据通道传输的抗干扰、可靠稳定、持续保持低延时性能要求非常高，如果利用5G无线网络，在确保已有性能优势前提下，还需要研发和推出广泛的具备5G属性的传感器集成设备和执行器终端产品，解决生产区域的无线覆盖幅度、覆盖区域通信工业级的稳定性能、移动通信切换的延时性能。