Im industriellen Internet werden sowohl drahtgebundene Kommunikation (z. B. industrielles Ethernet, Feldbus) als auch drahtlose Kommunikation (z. B. Wi-Fi, 5G, dedizierte industrielle drahtlose Technologie) häufig verwendet, die konkrete Wahl hängt jedoch von den Anforderungen der Szene ab. Nachfolgend eine Analyse der technischen Merkmale, Anwendungsszenarien und Entwicklungstrends:
I. Kabelgebundene Kommunikation: stabil und zuverlässig, immer noch der Kern der Industrie
Technische Eigenschaften
Hohe Echtzeit-und Zuverlässigkeit:Industrielles Ethernet (z. B. PROFINET, EtherCAT) realisiert Verzögerungen im Mikrosekundenbereich durch ein hartes Echtzeitbetriebssystem und eine dedizierte Netzwerkkarte, um den Bedarf an präziser Steuerung zu erfüllen.
Starke Anti-Fähigkeit:Die Metalldraht- oder Glasfaserübertragung ist keinen elektromagnetischen Störungen ausgesetzt und eignet sich für starke Industrieumgebungen (z. B. Metallschmelze, Energieanlagen).
Hohe Sicherheit:Die physische Isolierung verringert das Risiko von Datenlecks und erfüllt industrielle Sicherheitsstandards.
Typische Anwendungsszenarien
Produktionssteuerungsschicht:Echtzeit-Dateninteraktion zwischen SPS (speicherprogrammierbarer Steuerung) und Sensoren und Aktoren.
Verbindung der Geräteebene:Stabile Kommunikation von Kerngeräten wie Industrierobotern und CNC-Werkzeugmaschinen.
Deterministische Netzwerke:z. B. zeit-sensible Netzwerke (TSN) in der Automobilfertigung, Halbleiterproduktion.
Marktanteil
Der Marktanteil von Industrial Ethernet im Bereich der industriellen Datenerfassung nimmt aufgrund der hohen Übertragungsrate (Gigabit / 10 Gigabit), der einfachen Vernetzung und der Kompatibilität mit der Internetanbindung sukzessive zu.
II. Drahtlose Kommunikation: Flexibler Einsatz, wird zu einer wichtigen Ergänzung
Technische Eigenschaften
Flexibilität und Skalierbarkeit:Es ist keine Verkabelung erforderlich, was eine schnelle Bereitstellung und Neukonfiguration der Produktionslinie unterstützt und sich an die Anforderungen einer flexiblen Fertigung anpasst.
Kostenvorteil:Reduzieren Sie die Verkabelungskosten (insbesondere bei der Sanierung alter Anlagen) und reduzieren Sie Ausfallzeiten für Wartungsarbeiten.
Schnelle Technologieiteration:5G, Wi-Fi 6/7 und andere neue Technologien bieten eine höhere Bandbreite und geringere Latenz.
Typische Anwendungsszenarien
Kommunikation mit Mobilgeräten:Echtzeit-Datenübertragung für AGVs (Automated Guided Vehicles), Drohneninspektionen und Arbeiter-Handterminals.
Fernüberwachung und vorausschauende Wartung:Weiträumige-Gerätestatusüberwachung durch LoRa, NB-IoT und andere Technologien.
Betrieb in gefährlichen Umgebungen:Beispielsweise in Bergbau- und Chemieszenarien ersetzt drahtlose Technologie die manuelle Inspektion und verbessert die Sicherheit.
Schlüsseltechnologierichtung
Industrielles privates 5G-Netzwerk:unterstützen uRLLC (ultra-zuverlässige Kommunikation mit geringer-Latenz) und mMTC (Massive Machine Communication), um extreme Szenarien wie Fernoperationen und autonomes Fahren zu realisieren.
Zeitkritisches Netzwerk (TSN) und drahtlose Konvergenz:Bringen Sie drahtlose Flexibilität und kabelgebundene Sicherheit durch TSN über 5G/Wi-Fi in Einklang.
Spezielle industrielle Funkprotokolle: wie WirelessHART, WIA-PA, optimiert für die Prozessindustrie, mit starker Anti-Jamming-Fähigkeit.
III. die Synergie von kabelgebunden und drahtlos: hybride Vernetzung im Mainstream
Overlay-Modus:Überlagern Sie das vorhandene kabelgebundene Netzwerk drahtlos mit der Datenerfassung in Nicht-Echtzeit- (z. B. Umgebungsüberwachung, Bestandsverwaltung).
Konvergenzmodus:Wireless ersetzt nach und nach einen Teil des kabelgebundenen Steuerungsnetzwerks, beispielsweise durch 5G + Edge Computing, um PLC Wireless zu erreichen.
Typischer Fall:
Automobilbau:Industrial Ethernet verbindet Kerngeräte, Wi-Fi 6 unterstützt die AGV-Planung, 5G wird für die Fernqualitätsprüfung verwendet.
Intelligente Landwirtschaft:LoRa-Überwachung der Bodenfeuchtigkeit, 4G/5G-Übertragung in die Cloud, kabelgebundenes Netzwerk zur Steuerung des Bewässerungssystems.
IV. Der Zukunftstrend: Der drahtlose Anteil nimmt weiter zu, aber kabelgebunden ist immer noch unersetzlich
Wachstum der Durchdringungsrate der drahtlosen Technologie:
Es wird erwartet, dass bis 2027 die Größe des Marktes für industrielle drahtlose Kommunikation die Größe der kabelgebundenen Kommunikation übertreffen wird, insbesondere in den Bereichen Logistik, Energie und intelligente Fertigung.
Die Kosten für 5G-Industriemodule sinken (von 1000 auf 100 US-Dollar), was den Umfang der Anwendung fördert.
Die kabelgebundene Technologie ist weiterhin innovativ:
Single-Pair Ethernet (SPE) vereinfacht die Verkabelung, unterstützt PoE (Power over Ethernet) und reduziert die Gesamtkosten.
Die industrielle optische Bustechnologie durchbricht die Begrenzung der Übertragungsentfernung und eignet sich für große Fabriken.
Die Harmonisierung der Normen beschleunigt:
OPC UA über TSN, 5G LAN und andere Protokolle laufen zusammen, um Kompatibilitätsprobleme mit mehreren Protokollen zu lösen.
Große Industrieländer auf der ganzen Welt (z. B. Deutschland, die Vereinigten Staaten, China) haben die drahtlose Technologie in ihre Strategien für das industrielle Internet integriert.