[发明专利]一种5G网络云-端协同的虚拟PLC控制方法及系统

权利要求书

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。