Od pouzdane automatizacije do bežične fleksibilnosti

Autor: Markoja
event 14.07.2025.

Kako povezivanje PLC sustava putem 5G mreže ubrzava proizvodne procese i otvara vrata pametnim tvornicama budućnosti

PLC (Programabilni logički kontroler) je industrijsko digitalno računalo koje je prilagođeno za kontrolu proizvodnih procesa. Razvijen je kako bi zamijenio složene sustave releja i tajmera koji su se koristili u automatizaciji. Njegova glavna svrha je automatizacija specifičnih funkcija strojeva i proizvodnih linija.
Osnovna arhitektura PLC-a uključuje procesorsku jedinicu (CPU), ulazne i izlazne module te memoriju. Ulazni moduli primaju signale od senzora, prekidača i drugih ulaznih uređaja. Izlazni moduli pak šalju komande aktuatorima, motorima, ventilima i signalnim lampicama. CPU obrađuje logiku programa i donosi odluke na temelju ulaznih informacija.
Jedna od ključnih prednosti PLC-a je njegova robusnost i pouzdanost u teškim industrijskim uvjetima. Otporan je na prašinu, vlagu, vibracije i ekstremne temperature. PLC-ovi se odlikuju brzim izvršavanjem programa, što je presudno za kontrolu procesa u stvarnom vremenu. Fleksibilnost je još jedna velika prednost jer se program lako može mijenjati i prilagođavati novim zahtjevima proizvodnje. Bez PLC moderna automatizacija tvornica i procesa praktički je nezamisliva.
PLC-ovi su omogućili značajno povećanje efikasnosti, smanjenje troškova i poboljšanje sigurnosti u industrijskoj proizvodnji. Kontinuirano se razvijaju, postajući sve moćniji i integriraniji s drugim sustavima poput HMI (Human Machine Interface) i SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition). Oni su temelj takozvane Industrija 4.0 i pametnih tvornica.
Unatoč svim prednostima, PLC se za real time upravljanje oslanja na fiksnu (optičku ili bakrenu) infrastrukturu jer je fiksna infrastruktura do sada bila jedina opcija u pogledu potrebnih brzina prijenosa podataka, kašnjenja i kvalitete usluge. S druge strane je fiksna infrastruktura je otežavajući faktor kod proširenja PLC sustava i stavljanja ulazno/izlaznih modula na udaljene lokacije gdje takva infrastruktura ne postoji.


5G – Temelj pametnih tvornica

Industrija 4.0 zahtijeva masivnu povezanost uređaja, senzora i strojeva, što 5G mreže mogu osigurati zahvaljujući podršci za milijune IoT (Internet of Things) uređaja po kvadratnom kilometru.
Niska latencija koju omogućava 5G omogućuje real-time operacije potrebne za autonomne robote, vozila i kontrolu kritičnih procesa u stvarnom vremenu.
Pametne tvornice generiraju ogromne količine podataka iz kamera visoke rezolucije, senzora i digitalnih blizanaca, a 5G im pruža potrebnu propusnost za brz prijenos tih podataka.
Za industrijske procese gdje je svaki prekid skup, 5G nudi razinu pouzdanosti blisku fiksnim mrežama, što je ključno za automatizaciju i kritične operacije.
Zamjena fiksnih veza bežičnom 5G mrežom omogućuje fleksibilnije rasporede strojeva i lakše rekonfiguracije proizvodnih linija, smanjujući troškove instalacije i održavanja.
Mnoge tvrtke implementiraju privatne 5G mreže unutar svojih pogona, osiguravajući visoku razinu sigurnosti, pouzdanosti i kontrolu nad vlastitim podacima i komunikacijom.
Senzori povezani putem 5G mreže mogu slati podatke o stanju strojeva u stvarnom vremenu, omogućujući analizu i predviđanje kvarova prije nego što se dogode, čime se smanjuju zastoji.
U konačnici, 5G je vitalan enabler za punu realizaciju koncepta Industrije 4.0, pretvarajući tradicionalne tvornice u inteligentne, povezane i visoko automatizirane proizvodne ekosustave


PLC i 5G – Bežična budućnost automatizacije

Zbog svoje velike propusnosti i niskog kašnjenja 5G se nameće kao alternativa fiksnoj infrastrukturi za real time PLC upravljanje u Industriji 4.0.
Trenutačna rješenja na tržištu koriste VxLAN tehnologiju za prijenos PLC Profinet Ethernet paketa preko 5G IP mreže. Arhitektura je dana sljedećom slikom.


Ovo rješenje podrazumijeva enkapsulaciju Profinet Ethernet paketa u VxLAN/UDP/IP paket čime se unosi dodatno zaglavlje te kašnjenje u obradi paketa te su isto tako Profinet Ethernet L2  paketi zapravo usmjeravani (eng routed) preko L3 mreže što unos dodatno kašnjenje u obradi paketa, međutim je dovoljno dobra za većinu današnjih korisničkih slučajeva (eng use cases). 5G mreža nadalje unosi svoje neophodno GTP/IP zaglavlje kojim se povezuje 5G bazna stanica sa 5G jezgrenom mrežom. U ovom trenutku ne postoji mogućnost optimizacije na ovom 5G nivou jer je definiran globalnim telekomunikacijskim 3GPP standardima i kao takvo nije podložno promjeni u ovom trenutku.

Za potrebe korisničkih slučajeva gdje je svaka milisekunda bitna, 5G tehnologija dozvoljava prijenos Profinet Ethernet paket transparentno preko 5G mreže bez potrebe za usmjeravanjem na L3 nivou i bez dodatnih VxLAN/UDP/IP zaglavlja čime se optimizira i ubrzava prijenos podataka. Na ovaj način se LAN mreža proširuje na udaljene uređaje preko 5G mreže.

Ovaj korak je trenutnoj u testnoj fazi zbog podrške sa 5G Ethernet PDU u krajnjim uređajima i samoj 5G mreži.

Daljni korak optimizacije je korištenje 5G URLLC (Ultra Reliable Low Latency communication) tehnologije na zračnom sučelju koji je najveći pridonositelj kašnjenju prijenosa podataka.

5G URLLC ima više karakteristika od kojih ćemo ovdje spomenuti enf grant-free access poznat i kao “konfigurirane dodjele”. Ovdje gNB (5G bazna stanica) unaprijed dodjeljuje ili rezervira specifične resurse na zračnom sučelju za UE (korisničku opremu). UE tada može odmah slati podatke kada je to potrebno, bez čekanja na dodjelu, čime se drastično smanjuje latencija.

Markoja

Tvrtka Markoja ima dugu povijest implementacije i održavanja 5G sustava, a isto tako posjeduje frekvencijski spektar potreban za implementaciju privatnih 5G mreža te ima vlastito referentno rješenje u tom pogledu. Tvrtka Markoja vam može ponuditi cijeli proces od snimke stanja preko izrade poslovnog modela (eng business case) do implementacije i održavanja rješenja.

Komentari

Zainteresirani ste za jedan od treninga?

Ispunite prijavu i javit ćemo Vam se u najkraćem mogućem roku!

Markoja d.o.o.
Selska cesta 93
OIB: 10585552225

    Ispunite prijavu i javit ćemo Vam se u najkraćem mogućem roku!



    Sve vijesti

    Podržava