智慧工厂如何运转？这款5G智能网关告诉你！

Posted 2023-03-30 飞凌嵌入式

随着科技进步和通讯技术的不断发展，5G时代已经到来，5G商用牌照发放后，我国5G部署逐步展开，5G已成社会各界关注的热门话题，而工业行业对时延和带宽需求高，是5G应用的首选方向，智慧工厂已成为工业制造发展的大趋势。

第一部分：

智慧工厂的部署需要面临哪些挑战？

传统制造企业向智能工厂升级过程中存在着以下挑战：

1、工厂网络多样化，协议众多，层间集成度不高，难以进行融合互通；

2、难以实现柔性生产：有线方式部署困难，影响产线柔性；

3、现有网络对高带宽、低时延类应用支撑不足；

4、数据采集不畅，控制多部署在现场，设备间协同不足，影响效率。

为了顺应5G大潮流并解决智慧工厂部署完善的难点，飞凌推出FCU2303智慧工厂5G网关，用以方便进行传统工厂向智慧工厂的转型。

第二部分：

智慧工厂5G网关——FCU2303嵌入式控制单元

FCU2303嵌入式控制单元是一款具有高性能、多接口、高带宽、大链接、低时延的5G工业网关，从芯片到模组全部采用工业级设计，广泛应用于智慧工厂、智慧城市 、智慧医疗 、无人驾驶、虚拟现实等领域。

飞凌5G网关FCU2303，在提供5G通讯的基础上，更为客户提供十大关键能力，为智慧工厂的建设赋能：

❶ 内部集成高性能64位四核ARM处理器LS1046A，主频高达1.8GHz，CoreMark跑分45000；

❷ 8路网口：提供8路千兆网口，可接入多种网口设备，如摄像头、云化机器人等；

❸ USB3.0：提供对外USB接口给客户更高的灵活性，同时支持U盘更新系统，快捷方便；

❹ 8路 RS485（含4路RS485/RS232自适应接口）：可接入气象监测、环境监测、烟感探测等多种监测设备；

❺ 12V供电：提供2路12V供电电源，免去电源紧缺的困扰；

❻ DI/DO：可对开关量进行远程控制；

❼ WiFi：支持2.4GHz、5GHz双频WiFi；

❽ 搭载华为5G工业模组MH5000/移远RM500Q配合LS1046A的网络加速引擎，可帮助用户快速接入互联网，实现安全可靠的数据传输；

❾ 提供强劲数据采集、转发、处理能力， 支持MODBUS、MQTT、IPSEC、OPENSSL、OP-TEE、DPDK、ovs-DPDK、Lighttpd、Samba等协议；

➓ 边缘计算能力：提供单点、多点、模型等实时控制。

第三部分：

5G智慧网关给智慧工厂带来了什么机遇？

智慧工厂可利用飞凌5G网关FCU2303的优势，带来超低时延，并且利用边缘云进一步降低时延，以满足采集、分析、调度等应用场景要求。同时，利用5G大带宽满足智慧工厂高清图像的实时识别和处理。在智慧工厂的部署及多种工业应用领域中5G工业网关起着支撑作用。

1. 5G赋能柔性生产线

①提高生产线的灵活部署能力；

②提供弹性化的网络部署方式。

2. 5G赋能云化机器人

①加强机器人之间的协同工作能力；

②使机器人更加敏捷、安全地与工人协作；

③实现机器人的远程实时控制。

3. 5G赋能工业AR/VR

①使工业AR/VR终端更加轻便、价格更低；

②提高工业AR/VR的交互体验。

4. 5G赋能实时数据采集与监控

①促进工厂内海量数据实时上传；

②支持超高清视频监控和机器视觉识别；

③提升工厂设备远程运维能力。

5G技术将逐步取代传统工厂的通讯手段，满足智能工厂内多种作业设备的信息交互，而5G工业网关与智慧工厂应用需求的结合，为用户提供全新的通信解决方案，也为未来智慧工厂打开了想象空间。

飞凌5G工业网关如何赋能智慧工厂？

工业物联网为传统制造业带来的产业变革，使工厂的生产效率得到大幅提升，减少了生产过程的能源消耗，降低了生产成本，从技术角度推动了企业的高质量发展。目前，随着工业物联网相关技术的不断成熟，其应用已涵盖企业的供应链管理，生产过程工艺优化，生产设备监控管理，安全生产管理，动环监测及能耗管理等多个环节。在此基础上，伴随着5G的落地，“5G+工业物联网”的应用趋势成为了传统制造业向数字化、智能化转型的关键。应运而生的5G工业网关，顺势成为建设智慧工厂的刚需。

某智慧工厂方案服务商，需求一款5G工业网关产品，用于车间生产设备（数控机床）的数据采集和监控管理。

此前，该用户曾基于X86架构自主研发了一款5G工业网关，但因现场故障率较高且不能长时间稳定运行，迫切需要进行产品的迭代。在新产品研发评估阶段，用户了解到飞凌嵌入式推出的高性价比5G工业网关FCU2201。经过样机测试，用户决定放弃自主研发，转而批量使用FCU2201，因FCU2201满足了用户以下需求：

1. 无需产品研发投入

2. 无风扇散热设计，规避了风扇故障带来的稳定性隐患

3. 严苛的EMC防护设计和工业级品质，可在-40℃~80℃环境下长时间稳定运行

4. 大幅降低了产品成本

5. Ubuntu 18.04系统，与用户当前32位X86平台使用系统一致，降低了软件移植难度

6. 多路RS485和双路千兆以太网，满足多节点PLC/CNC的连接

7. 全网通5G/4G/双频WiFi，组网方式灵活

8. 主频高达1GHz，可满足本地数据处理和轻量级边缘计算

↑↑↑场景拓扑

目前，用户已将高性价比5G工业网关FCU2201成功批量用于工厂智能化改造项目，且现场反馈良好。

高性价比5G工业网关FCU2201采用ARM Cortex-A53架构处理器设计，以低成本的定位为用户提供工业类数据采集和处理应用，赋能“5G+工业物联网”，助力传统制造业进行产业升级。

↑↑↑接口参数