一种5G网络云-端协同的虚拟PLC控制方法及系统与流程

技术特征：
1.一种5g网络云-端协同的虚拟plc控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、云平台基础服务部署利用虚拟化技术，将云服务器中一部分物理资源抽象构建逻辑资源层，安装强实时性操作系统支持应用部署，部署软件定义plc的开发环境和运行环境，包含设备组态、算法组态、编译调试器核心组件，支持循环、周期、触发式调度，整合以太网、现场总线多种协议功能，对单个软件定义的plc资源再分割，虚拟化配置出多个虚拟plc，从功能上替换plc控制器硬件的cpu部份，硬件驱动、系统接口抽象化设计，软件定义的plc与i/o模块建立通讯连接；步骤二、i/o模块与云端信息交互依靠5g mec高质量网络，i/o模块连接5g网关与云端虚拟plc建立云-端4.9ghz专网通讯，分别在5g网关和虚拟plc设置通讯协议转换，实现云端虚拟plc与i/o模块信息交互，i/o模块采集到的信号直接5g通讯上传到达云端，云端虚拟plc在线运行控制程序，控制指令5g通讯传输至i/o模块达到控制效果。2.根据权利要求1所述的一种5g网络云-端协同的虚拟plc控制方法，其特征在于，所述的步骤一中，上层在云服务器划分三个虚拟空间，分别部署vpn服务器、虚拟plc、云scada，外部与云端通过vpn服务器这个唯一接口进行数据交换，同时vpn服务器也具有云防火墙作用，便于安全管控；下层只保留采集模块硬件，由云服务器上的虚拟plc实现逻辑控制功能。3.根据权利要求1所述的一种5g网络云-端协同的虚拟plc控制方法，其特征在于，云服务器到i/o模块的云-端通过5g专网无线通讯，其中5g网络架构采用upf功能下沉到网络边缘部署mec方式，mec集群部署在工业园区内靠近应用场景的位置，应用场景终端接入后业务数据经过upf本地分流，无需再传输到公网。4.根据权利要求1所述的一种5g网络云-端协同的虚拟plc控制方法，其特征在于，所述的步骤二的i/o模块与云端信息交互包括如下步骤：步骤201、配置i/o模块内部地址信息，包括i/o设备ip地址、网关ip地址；步骤202、配置i/o模块通讯参数，包括波特率设置、协议选择、通道号定义、允许延迟时间和超时设置；步骤203、配置5g网关内部网络信息，包括添加网络接口、添加端口转发；添加lan口，接收发送数据包；添加端口转发，建立i/o模块与网关之间信号传输通道；步骤204、在云服务器控制软件添加硬件组态组成控制框架，为虚拟plc设置管理ip地址，并添加两个虚拟通讯网口，第一虚拟端口用来5g通讯协议转换，第二虚拟通讯端口用来传输控制信号；步骤205、硬件组态采用开放灵活的总线协议，设置最大允许网络延迟时间；设置i/o模块ip地址、通道数量、读写类型、i/o卡设置寄存器类型，i/o变量地址。5.根据权利要求4所述的一种5g网络云-端协同的虚拟plc控制方法，其特征在于，所述的开放灵活的总线协议为modbus总线协议。6.根据权利要求1所述的一种5g网络云-端协同的虚拟plc控制方法，其特征在于，所述的虚拟化技术为：将一个物理硬件虚拟化为多个硬件平台，资源可按需分配和动态调整，物理资源包括cpu核心、内存、网卡。7.根据权利要求1所述的一种5g网络云-端协同的虚拟plc控制方法，其特征在于，5g网
络与云服务器结合形成扁平化云系统架构设计，传感器和执行器直连云端，集成数据采集、工业控制、人工智能多种功能，具有弹性伸缩与灵活扩展的优势。8.根据权利要求1所述的一种5g网络云-端协同的虚拟plc控制方法，其特征在于，云服务器提供实时与非实时多应用融合的运行环境，plc控制、数据采集作为实时应用，云scada、数据库作为非实时应用。9.一种5g网络云-端协同的虚拟plc控制系统，其特征在于，包括云服务器、5g网关、i/o模块；云服务器划分三个虚拟空间，分别部署vpn服务器、虚拟plc、云scada；依靠5g mec高质量网络，i/o模块连接5g网关与云端虚拟plc建立无线通讯，虚拟plc通过i/o模块进行信号采集和控制。10.一种计算机的处理器，其特征在于，所述的计算机用于云服务器，所述的处理器运行权利要求1-8任意一项所述的控制方法。

技术总结
本发明提供一种5G网络云-端协同的虚拟PLC控制方法及系统，包括云平台基础服务部署和I/O模块与云端信息交互，用虚拟化技术，将云服务器中一部分物理资源抽象构建逻辑资源层，安装强实时性操作系统支持应用部署，部署软件定义PLC的开发环境和运行环境，对单个软件定义PLC资源再分割，虚拟化配置出多个虚拟PLC，从功能上替换PLC控制器硬件的CPU部份，硬件驱动、系统接口抽象化设计，软件定义PLC与I/O模块建立通讯连接，达到控制效果。创新开发了5G网络云-端协同的虚拟PLC控制方法，使得PLC与工业互联网平台直接相通具有互操作性，修改和升级PLC不再依赖特定厂商，是未来实现ERP、MES和工业APP直接驱动控制系统，实现大数据驱动敏捷控制的一项重要举措。敏捷控制的一项重要举措。敏捷控制的一项重要举措。


技术研发人员：张岩 孙瑞琪 秦大伟 刘佳伟 吴晓宁
受保护的技术使用者：鞍钢集团自动化有限公司
技术研发日：2022.08.15
技术公布日：2022/12/5