5G技术助力智能工厂（工业机器人自动化）发展

5G使能工厂自动化控制

在自动化控制中, 倒立摆是典型的应用。倒立摆原理用于机器人各种姿态控制、航空飞船对接控制等姿态控制等工业应用。华为X Labs通过倒立摆验证5G对极低试验自动控制的价值, 研究表明, 当倒立摆运行在4G模式下时, 4G的过高时延, 使得倒立摆的控制指令不能得到快速执行, 倒立摆起摆到稳态的时间过长, 达到13.2秒。

当运行在5G模式下时, 5G的1ms超低时延, 使倒立摆的控制指令快速执行, 起摆到稳态只用4秒。通过对比, 可以看到5G低时延网络在自动控制的巨大价值, 网络端到端时延从4G的50ms减低至5G的1ms。

自动化控制是制造工厂中最基础的应用, 核心是闭环控制系统。在该系统的控制周期内每个传感器进行连续测量, 测量数据传输给控制器以设定执行器。典型的闭环控制过程周期低至ms级别, 所以系统通信的时延需要达到ms级别甚至更低才能保证控制系统实现精确控制, 同时对可靠性也有极高的要求。如果在生产过程中由于时延过长, 或者控制信息在数据传送时发生错误可能导致生产停机, 会造成巨大的财务损失。

5G切片网络可提供极低时延长、高可靠, 海量连接的网络, 使得闭环控制应用通过无线网络连接成为可能。基于华为5G的实测能力:空口时延可到0.4ms, 单小区下行速率达到20Gbps, 小区最大可支持1000万+连接数。由此可见, 移动通信网络中仅有5G网络可满足闭环控制对网络的要求。