5G应用场景分析
描述了5G在VR、无人机、医疗和快递等场景的应用，指出中国5G发展中存在的各种问题CAICTAT-2◇2◇中国信通院M202050推进组引言第五代移动通信(5G)以全新的移动通信系统通、医疗、无人机、环保等众多领域的参赛项目300架构,提供至少十倍于4G的峰值速率、毫秒级的佘个。经过网络投票、初审、复赛、决赛等环节层传输时延和千亿级的连接能力,实现劂络性能新的层选拔,大赛评选岀一等奖十个、二等奖二十个跃升。5G是数字经济的关键基础设施。未来,5G与三等奖三十个、优秀奖三十七个、最佳组织奖云计算、大数据、人工智能等技术的深度融合,将个、最佳创意奖一个、最佳设计奖一个、最佳表现加速5G在各行各业的融合应用,创新商业模式,促奖一个、最佳人气奖五个,在为期六天的大赛“最进5G技术向经济社会各领域的扩散渗透,孕育新兴佳人气奖”评选期间,投票平台访问次数1427万,信息产品和服务,拓展数字经济发展新空间累计投票数540万。随着5G商用脚步越来越近,探索发掘、推通过“‘绽放杯’5G应用征集大赛”,我广普及5G典型应用成为5G成功商用的关键。为们欣喜地看到了5G在工业互联网、车联网、智慧此,在工业和信息化部的指导下,中国信息通信医疗等各个领域的应用潜力,感受到了企业和个硏究院和IMT-2020(5G)推进组主办了“绽放人的创新创业活力。5G已经点燃全社会“大众创杯”5G应用征集大赛,向全社会广泛征集5G应新、万众创业”的热情,5G融合应用已经成为汇用创新项目,充分发挥行业需求和企业创新主体聚产、学、研、用以及创新各类要素的集成器,作用,助力5G商业化进程。成为国家创新驱动发展战略的重要推进器。这些“绽放杯”5G应用征集大赛于2018年1月16日应用将成为5G试商用的种子,在5G发展过程中在北京启动,为更好地发挥大赛对产业的催化作绽放光华,开出绚丽的“5G之花”用,大赛组委会陆续在北京、重庆、广州、鹰潭等本白皮书依托“‘绽放杯’5G应用征集大地举办了行业应用研讨会、无线网络与医疗行业融”,分析了我国5G应用发展特点,并重点研究了合发展高峰论坛、车联网论坛、5G厶ⅤR/AR创新医疗健康、车联网、无人机、VR/AR及工业互联论坛、工业互联网论坛、开源平台论坛等系列活网五大5G应用用例,形成了面向5G应用的四层体动。大赛得到了业界的广泛关注和支持,经过3个系,基本反映了日前我国5G应用的最新进展及发展多月的项目征集,共收到面向工业、VR/AR、交脉络,并据此提出相关发展建议。GAcT|贪AT-2◇2◇中国信通院MT2020(5G)推进组5G推动人类社会走向“万物互联1.5G无所不在,通过新连接构筑新2.5G跨界融合,拓展数字经济发展生活、新社会新领域、新空间5G是引领万物互联的强力催化剂,开启人类5G是数字经济的关键基础设施,成为推动信息社会的新一轮变革。5G以全新的移动通信系各类产业发展的加速引擎,催生更多新兴需求和统架构,提供至少十偕于4G的峰值速率、毫秒级服务。5G作为一项通用型技术,将全面构筑经的传输时延和千亿级的连接能力,实堄网络性能ˆ济社会数字化转型的关键基础设施,实现与经济新的跃升,提供前所未有的移动互联网业务体验社会各行业的深度融合,推动数字经济迈上新台和物联网连接能力。5G将促进人类交互方式再次阶,为实现经济高质量发展提供有力支撑。5G将升级,为用户提供3D超高清视频、VR/AR(虚重塑传统产业发展模式,实现业务改造或重构。拟现实/増强现实)、浸入式游戏等更加极致的5G融入到设计、研发、生产、管理、服务等各业务体验。5G与家居、医疗、汽车、教育、旅游个环节,满足人、物、机器等各要素之间全连接等行业融合渗透,将深刻改变生活方式,带来远需求,实现泛在深度互联,并带来工作模式的创程医疗、车联网、智能家居、云桌面等新应用,新,实现个性化定制、远程监控、远程运维、智为人们在居住、工作、休闲、交通等方面提供便能产品服务等新模式,使行业变得更加数字化利。5G还将提升社会治理能力和效率,给城市管网络化、智能化。5G与ICT(信息通信技术)新理、照明、抄表、停车、公共安全与应急处置等技术融合发展,将创新应用和服务。未来,5G将行业带来新型智慧应用,实现社会治理现代化与云计算、大数据、人工智能、区块链等技术深总体上看,5G的广泛应用将深刻改变人类信息社度融合,通过深度挖掘新技术和各垂直领域对5G会的生产和生活方式,引发信息革命风暴。应用的需求,加速5G与各行各业融合,创新应用和服务,促进5G技术向经济社会各领域的扩散渗透,孕育新兴信息产品和服务,拓展数字经济发展新空间CAICTAT292◇中国信通院M202050推进组3.5G助力发展,铸造制造强国、网台,是确保制造强国、数字中国、互联网+先进络强国新基石制造业等国家战略顺利推进的关键。2018年6月5G将催生经济增长新动能,助力我国经济7日,工信部发布了《工业互联网发展行动计划结构转型升级。当前,我国经济发展进入新时(2018-2020)》提出着力建设先进网络基础设代,已由高速增长阶段转向高质量发展阶段,正施,5G将进一步升级我国的信息网络基础设施。处在转变发展方式、优化经济结构、转换增长动多个省市将5G视为创新战略的重要抓手,纷纷力的攻关期。党的十九大报告指出,要加快推进着手5G布局。各地政府不断出台5G基础设施建制造强国、网络强国建设。5G作为网络强国重要设、产业、应用等相关政策,大力推动5G规模组组成部分,将成为驱动我国经济发展的基础性平网建设及应用示范,为5G发展奠定良好基础。3GAcT|贪AT-2◇2◇中国信通院MT2020(5G)推进组目前我国5G应用发展主要特点随着5G商用脚步越来越近,探索发掘、推联网、工业控制、远程手术等对时延和可靠性具普及5G典型应用成为5G成功商用的关键。有极高要求的垂直行业,为用户提供亳秒级的端“‘绽放杯’5G应用征集大赛”于20l8年2月1日到端时延和接近100%的业务可靠性保证;mMTC正式开启项目征集。项日征集期间,主办方举办主要面向智慧城市、环境监测、智慧农业,森林了5G行业应用研讨会、无线网络与医疗行业融合防火等以传感和数据采集为目标的应用场景,具发展高峰论坛、车联网论坛、5G云VR′AR创新有小数据包、低功耗、海量连接等特点。论坛、工业互联网论坛、开源平台论坛等系列活本次大赛应用项目,既有面向eMBB、动。经过3个月的项目征集,大赛共收到参赛项mMTC、 URLLC独立场景,也有涵盖eMBB目300余个。通过对“‘绽放杯’5G应用征集大mMTC、 URLLO三方面的混合场景。各应用领赛”参赛项目进行梳理分析,可以看到参赛项目域的多数应用项目尽可能充分利用和挖掘5G三大基本反映了目前我国5G应用的进展及发展脉络。应用场景的技术能力和特点,提供综合解决方案以下是通过分析得出的主要发现。和服务能力。其中,共有34.3%的5G应用项目面向eMBB和 URLLO混合场景,体现了对大带宽1.5G应用创新侧重大带宽、低时低时延、高可靠的技术需求延、高可靠5G主要有三大应用场景:eMBB(增强移动宽带)、 URLLC(低时延高可靠)、mMIC(海量大连接)。eMBB将为移动互联冈业务提供前所未有的极致体验。eMBB主要满足超高清视频、下代社交网络、浸入式游戏、全息视频等移动互联网业务需求,随时随地(包括小区边缘、高速移动等恶劣环境和局部热点地区)为用户提供无缝的高速业务。 URLLO和mMTC将满足物联网及垂直行业的多样化应用需求。 URLLC主要面向车CAICTAT292◇中国信通院M202050推进组行业应用技术场景eMBBeMBB、mMTC、 URLLOmMTCm MTC. URllcURLLOeMBB、 URLLCeMBB、mMTC一应用数量图1面向5G不同场景的应用项目情况5cAcT|贪中国信通院AT-2◇2◇MT2020(5G)推进组2.5G重点应用领域脱颖而出而VR/AR、高清视频、无人机、机器人作为5G5G通过与交通、医疗、工业、文化体育、能网络的基本业务,未来可能应用于各种5G场景,源等各个行业融合,孕育新兴信息产品和服务,是5G通用型应用。产生各种5G行业应用,重塑传统产业发展模式。行业应用智医城正么交健联环旋螽电安农通康理筒保乐网全业仓储物流5G与各行业融合创新文体制造交通医疗公共安全能源通用型应用基于5G的云VRAR5G网联无人机基于5G的无线初器人基于5G的4K8K高请视频图25G应用总体视图通过分析我们发现,很多项目通过提供整体外,VR/AR、无人机、高清视频等应用数量突的网络解决方案为各行各业提供通用型方案,此出,也是未来5G重点通用型应用。6CAICTAT292◇中国信通院M202050推进组1%4%15%29%6%6%6%31%1%通用型应用■R/AR■机器人■网绍解决方案国无人机■其他■高清视频■改据存储■数据分析处理■操作系统图35G通用型应用占比情况5G通过与工业、农业、交通、医疗、环领域的应用项目最多。大部分应用项目处于保等各个领域各个行业的融合,不断探索形正在进行需求调研和功能设计阶段,小部分成新产品、新业态、新模式,助力传统产业应用正在进行试用,反映出目前5G应用还属转型升级发展。本次大赛中,智慧交通、医于起步阶段。通过市场分析和预测,大部分疗健康、公共安全与应急处理和文体娱乐等应用项目前景可期。cAcT|贪中国信通院AT-2◇2◇MT2020(5G)推进组行业应用数量行业应用发展阶段行业应用市场前景行业应用省慧交通工业互联网城市管坦■智慧环保■智慧旅游智慧交通医疗健康文体娱乐■智慧金融文体娱乐■智慧农■智能电网智慧家庭智慧教育仓储物流■其他公共安全他慧教育城市言理智环保仓锤物沉昝慧衣业智慧旅游工业互联网纯创意正在进已完成已完成已完成已完成正在进内容空过于遥市汤不前景可市场空智慧家庭阶段行需求功能设初步开原型设第一版行试用远明朗期间大调研计发计图45G各行业应用数量和发展阶段及前景3.5G和大数据、云计算、人工智能沜科技技术的深度融合,产生了更具创新的丰富等|CT前沿科技技术深度融合应用,提升了5G各应用领域的智能化水平。以大本次大赛中,较多的应用项目使用了大数数据技术为例,本次大赛中共有22.5%的5G应用据、云计算、边缘计算、虚拟/增强现实、人工项目使用大数据技术。智能等ICT前沿科技技术。通过5G和上述ICT前8
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基于PLC和组态王的温度控制系统设计完整毕业论文
基于PLC和组态王的温度控制系统设计完整毕业论文日录第一章前言…1.1项日背景、意义1.2温控系统的现状1.3项目研究内容…第二章PLC和HM工基础……..2.1可编程控制器其础2.1.1可编程訇器的产生和应用………2.1.2可编程制器的组成和工作原理……2.1.3可编程控制器的分类及特点.2人机界面基础..2.2.1人机界面的定义……2.2.2人机界面产品的组成及工作原理889922.3人机界面产品的特点…第三章PLC控制系统硬件设计中审…103.1PLC控制系統设计的基本原则和步骤3.1.1PLC控制系统设计的基本原则103.1.2PLC控制系统设计的一般步骤.…111-111111132PLC的选型与砭件配置….…133.2.1PC型号的选择3.2.2S7-200CPU的近择143.2.3EM231模拟量输入模坎…1432.4热电式传感器1633I/O点分及电气连接图173.4PC控制器的设计173.4.1控制系统数学模型的建立……173.4.2PID控制及参数整定…19第四章PLC控制系统软件设计…4.1PLC程序设计方法·=·“““:·····““·:··“:4*·:::·ss·s····4.2编程钦件STEP7-- MICRO/WIN模述4.2.1STEP7- Micro/W|N简单介绍234.2.2梯形图语言特点,4.2.3STEP7- Micra/WN参数设置(通讯设置)54.3程序设计274.3.1设计思路274.3.2控制程斥流程图..……274.3.3梯形图程序.284.34PID指令向导的运用4.3.5语句表(STL)程序35第五章基于组态王的HMI设计…5.1人机界面(HMI)设计375.1.1监控主界面量++·++++分什分++f++b世+,."+++子量++-晋++++出±“++++““++世“+++++++牙++土++量世““++世世385.1.2实时趋势由线…395.1.3历史趋势曲线!1:1t!405.1.4报警窗一5.1.5设定画面5.2变量以置425.3动画连接…第六章系统运行结果及分析……466.1系统运行….466.2运行结果分析…476.2.1温度趋势曲线分析……47622报警信息分析…49第七章总结香音看量音重量重量套音音音音音量量音音音音盘量晋牙量雷看宙曲连自尝普套套50参考文献…5致谢·…如一哪物物自回.错误!木定义书签第一章前言1.1项目背景、意义温度控制在电子、冶金、机械等工业领域应用非常广泛。由于其具有工况复杂、参效多变、运行惯性大、控制滞后等特点,它对控制调节器要求极高。目前,仍有相当部分工业企业在用窑、炉等烘千生产线,存在着控制精度不高、炉内温度均匀性差等问题,达不到工艺要求,造成装备运行成木费用高,产出品品质低下,严重影响企业经济效益,急需技术改造近年来,国内外对温度控制器的研究进行了广泛、深入的研究,特别是随着计算机技术的发展,温度控制器的研究取得了巨大的发展,形成了一批商品化的温度调节器,如:职能化PID、模糊控制、臼适应控制等,其性能、控制效果好,可广泛应用于温度控制系统及企业相关设备的技术改造服务。在工业自动化领域内,PLC(可编程控制器)以其可靠性高、抗干扰能力强编程简单、功能强大、性价比高、体积小、能耗低等显著特点广泛应用于现代工业的自动控制之中,目前的工业控制中,常常选用PLC作为现场的控制设备,用于薮据采集与处理、逻辑判断、输出控制;而上位机则是利用HI软件来完成工业控制状态、流程和参数的显示,实现监控、管理、分忻和存储等功能。这种监控系统充分利用了PLC和计算机各自的特点,得到了广泛的应用。在这种方式的基础上设计了一套温度控制系统。以基于PC的下位机和完成IMI功能的上位杌相结合,构建成分布式控制系统,实现了浧度自动控制。PLC不仅具有传统继电器控制系统的控制功能,而且能扩展输入输岀模块,特别是可以扩展一些智能控制模块,构成不同的控制系统,将模拟量输λ输岀控制和现代控制方法融为一体,实现智能控制、闭环控制、多控訇功能一体的综合控制。现代PC以集成度皛、功能强、抗干扰能力强、组态灵活、⊥作稳定受到普遍欢迎,在传统工业的现代化改造中发挥越来越重妟的作用,尤其逅合温度控制的要求此外,随着Tν自动化水平的迅速提高,用户对控制系统的过程监控要求越来越高,人机界面(HMⅠ的出现正好满足了用户这一求ε人机界面可以对控制系统进行全面睑控,包括参薮监测、信息处理、在线优化、报警提示、数据记录等功能,从而使控制系统变得简单易懂、搀作人性化,深受广大用户的喜欢。人机界面(HMI)在自动控制领域的作用日益显著。HM正在成为引导工业生产制造走向成功的重要因素,因为这些系统越来越多的用于监控生产过程,让过程变得更加准确、简洁和快速。HMI其实广义的解释就是“使用者与机器间沟通、传达及接收信息的一个接口”。举个例子来说,在一座工厂里头,我们要搜集工厂各个区域的温度、湿度以及工厂中机器的状态等等的信息透过一台主控器监视并记录这些参数,并在一些意外状况发生的时候能够加以处理。这便是一个很典型的 SCADA/HMI的运用,一般而言,HI系统必须有几项基本的能力:实吋的资料趋势显示——把撷取的资料立即显示在屏幕上。白动记录资料——自动将资料储存至数据库中,以便日后査看历史资料趋势显示—把数据库中的资料作可视化的旱现报表的产生与打印——能把资料转换成报表的格式,并能够打印出来。图形接口控制操作者能够透过图形接口直接控制机台等装置。警报的产生与记录—使用者可以定义一些警报产生的条件。比方说温度过度或压力超过临界值,在这样的条件下系统公产生警报,通知作业员处理。1.2温控系统的现状自70年代以来,由于工业过程控制的需要,特别是在微电子技术和计算机技术的迅猛发展以及自动控制理论和设计方法发晨的推动下,国内外温度控制系统发展迅速,并在职能化、自适应、参数自整定等方面取得成果,在这方面,以日本、美国、德国、瑞典等国技术领先,都生产山了“批商品化的、性能优异的温度控制器及仪器仪表,并在各行各业广泛应用凹。它们主要具有如下特点:1)适应于大惯性、大滞后等复杂温度控制系统的控制。2)能适应于受控系统数学模型难以建立的温度控制系统的控制。3)能适应于受控系统过程复杂、参数时变的温度控制系统的控制。4这些温度控制系统普遍采用自遹应控制、自校正控制、模糊控制、人工职能等理论及计算机技术,运用先进的算法,适应的范围广泛。5)温度控制器旾遍具有参数自整定功能。借助计算杌软件技八,温控器具有对控制参数及特性进行自动整定的功能。有的还具有自学习功能,它能够根据历史经验炇控制对象的变化情况,自动调整相关控制参数,以保证控制效果的最优化。6)温度控系统既冇控制精度高、抗干扰能υ强、鲁棒性好的特点。目前,国外温度控制系统及仪表正朝着高精度、智能话、小型化等方面快速发展l温度控制系统在国内各行各业的应用虽然已经十分广泛,但从国内生产的温度控制器来讲,总体发展水平仍然不高,同日本、美国、德国等先进国家相比仍然有着较大的差距。目前,我国在这方面总体水平处于20世纪80年代中后期水平,成熟产品主要以“点位”控制及常规的PID控制器为主,它只能适应一般温度系统控制,难于控制滞后、复杂,时变温度系统控制。而适应于较髙控制场合的智能化、自适应控制仪表,国内技术还不十分成熟。形成商品化并在仪表控制参数的自整定方面,国外已有较多的成熟产品,但由丁国外技术保密及我国开发工作的滞后,还没开发出性能可靠的自整定软件。控制参数大多靠人工经验及我国现场调试来确定。这些差距,是我们必须努力克服的。随着我国加入WTO,我国政府及企业对此非常重视,对相关企业资源进行了重组,相继建立了一些国家、企业的研发中心,并通过合资、技术合作等方式,组建了一批合资、合作及独资企业,使我国温度仪表等工业得到迅速的发展。随着科学技术的不断发展,人们对温度控制系统的要求愈来愈高,因此,高精度、智能化、人性化的温度控制系统是国內外必然发展趋势1.3项目研究内容可编程控制器(PLC)是集计算机技术、自动控制技术和通信技术为一体的新型自动控制装置。其性能优越,已被广泛应用于工业控制的各亼领域,并已成为工业自动化的三大支柱(PLC、工业机器人, CAD/CAM之。PLC的应用己成为·个世界潮流,在不久的将米PC技术在我国将得到更全面的推和应用。本论文研究的是PLC技术在温度监控系统上的应用。从整体上分析和研究了控制系统的硬件配置、电路图的设训、程序设讣,控淛对黎效芓模型的建立、控制算法的选择和参数的整定,人机界面的设计等。本论文通过德国西门子公司的S7-200系列PC控制器,温度传感器将检测到的实际炉温转化为电压信号,经过模拟量输入模块转换成数字星信号并送到PLC中进行PI调节,PID控制器输出量转化成占空比,通过同态缢电器控制炉子加热的通断来实现对炉子温度的控制。同时利用平控公司的组态软件“组态王”设计一个人机界面(HMⅠ),通过串行口与可编程控制器通信,对控訇系统进行全面监控,从而使用户操作更方便。总体上包括的技术路线:硬件设计,软件编程,参数整定等。全论文分七章,各章的主要内容说明如下。第一章,对温度控制系统应用的背景及国内外的发展状况进行了阐述,指出了本文的研究意义所在。第二章,简单概述了PLC和人杌界面的基本概念以及结构功能等基础内容。第三章,主要从系统没计结构和硬件设计角度,介绍该项目的PLC控制系统设计步骤、PLC的硬件配置、妒部电路设计以及PLC控制器的设计和参数的整第四章,在硬件设计的基础上,详细介绍了本项目软件设计,主要包括软件设计的基本步骤、方法,编程软件STE7- Micro/WIN的介绍以及本项目稈序设第五章.详细介绍了如何在亚控公司的组态软件“组态王”的基础上进行人札界面的设计。第六章,展示了系统运行结果,然后对其分析得出结论。第七章,总结全文第二章PLC和HMI基础可编程逻辑控制器是一种工业控制计算机,简称PLC( Programmable logicController),它使用了可编程序的记忆以存储指令,用来执行诸如逻辑、顺序、计时、计数和演算等功能,并通过数字或模拟的输入和输出,以控制各种机械或生产过程。2.1可编程控制器基础2.1.1可编程控制器的产生和应用20世纪60年代,计算机技术开始应用于⊥业领域,由于价格高、输入电路不匹配、编程难度大以及难于适应恶劣工业环堉等原因,未能在工业控制领域获得推广。1968年,美国通用汽车公司(GM)为了适应产工艺不断更新的需要,要求寻找一种比继电器更可靠、功能史齐全、响应速度更快的新型下业控制器,并从用户角度提出了新一代控制器应具备的十大条件,立即引发了开发热潮。1969年美国数字设备公司(DFC)根据美国通用汽车公司的这种要求,研制成功了世界上第一台可编程控制器,并在通用汽车公司的自动装配线上试用,取得很好的效果。从此这项技术迅速发展起来。随着PLC功能的不断完善,性价比的不断提高,PLC的应用面也越来越广。目前,PLC在国内外已经广泛应用于铟铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业。PC的应用范围通常可分为厂关逻辑控制、运动控制、过程控制、机楲加工中的欻字控制、机器人控制、通信和联网等52.1.2可编程控制器的组成和工作原理PLC从组成形式上一般分为整体式和模块式两种,但在逻辑结构上基本相同。无论是整体式还是模块式,从硬件结构看,PLC都是由CP、存储器、L/0接口单汇攴扩展接口和扩展部件、外设接口歧外设和电涼等部分组成,各部分之间通过系统总线连接。PLC的基本结构如图2-1所示:存储单元中央处理单元输入接CPU输出接电源图21PLC基本结构图1)CPU(中央处理器)CPU是PLC的核心,由运算器、控制器、寄存器、系统总线,外围芯片、总线接口及有关电路构成。它的功能是接收并存贮用户程序和数据,用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据,并存入规定的备存器中,同时,诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等,是PC不可缺少的组成单元。主要功能包括以下几个方面。1)接收从编程器或者计算机输入的程序和薮据,并送入用户程序存储器存储(2)监视电源、FLC内部各个单元电路的工作状态。3〕诊断编程过程中的语法错淏,对用户程序进行编译。(4)在PC进入运行状态后,从用户程序存储器中逐条读取指令,并分析、执行该指令(5)采集由现场输入装置送来的数据,并存入指定的寄存器口6)按稈斥进行处珅,根椐运算结果,更新有关标志位的状态和输岀状态或数据寄存器的内容。(7)根据输岀状态或数据寄存器的有关内容,将结果送到输岀接口。8)响应中断和各种外围设备(如编程器、打印机等)的任务处理谓求。2)1/接口∏LC是通过各种I/O接口模块与外界联系的,按Ⅰ0点数确定模块规格及数量,I0模块可多可少,但其最大数受CFU所能管理的基本配置能力的限制,即受最大的底板或机架糟数限制。I/O嫫块集成了PC的I/电路,其输入暂存器
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