基于5G与NCS融合的工业控制系统架构设计与性能优化

摘要

随着工业4.0的深入推进,传统工业控制系统在应对柔性制造与分布式生产场景时,面临实时性､可靠性与灵活性不足的挑战｡本文旨在融合第五代移动通信技术(5G)与网络化控制系统(NCS),构建一种新型工业控制系统架构,以提升其在动态工业环境下的性能｡文章首先设计了包含智能感知与执行层､5G通信网络层及云边协同控制层的三层体系结构,leveraging5G网络切片与移动边缘计算技术为控制业务提供差异化服务｡进而,针对网络时延与丢包对控制性能的影响,提出了模糊自适应PID与事件触发机制相结合的复合控制策略,并设计了基于业务预测的动态切片资源调度算法以优化网络资源分配｡通过搭建协同仿真平台进行实验验证,结果表明,相较于传统架构,本文所提方案能有效降低关键控制回路的通信时延与数据包丢失率,在面临网络扰动时表现出更强的鲁棒性与稳定性,为5G在工业控制领域的深度应用提供了有价值的理论参考与实践路径｡