浅析工业网络在企业中的实现

刘丽芬 邸雪琦 赵 毅

宣化钢铁公司计量检验中心(自动化公司) 河北宣化 075100

【文章摘要】

在全球市场中，自动化为制造企业提供了竞争优势，但它难以实现专有设备或专有协议下的数据通讯和设备连接。Moxa 可以将现有设备连接起来，以现代化控制系统，监测恶劣环境条件下的生产过程，实现数据实时的无缝转换，也就是组建工业网络的核心部分。

【关键词】

工业网；MOXA 交换机；冗余

0 前言

随着企业自动化控制系统的不断发展，企业的数字化、信息化、自动化已成为发展趋势，要建立实时的无缝转换数据网络，一个层次分明具有高弹性高性能的edge-to-core 工业以太网架构是必不可少的。我们同样还需要万兆骨干网和全千兆通讯连接能力，这样就可以满足不同带宽的要求，也应对了未来网络发展的需求。

1 简述工业网络的组成

工业网络主要是采用开放整合的工业以太网平台，将控制、音频、视频和自动化数据在单一网络中结合起来，从而建立无缝的通讯系统，你核心层可以采用两台cisco 交换机组成双核冗余结构，二层采用MOXA 828 交换机、三层采用MOXA 408、508 交换机来分别组成冗余结构，并且利用MOXA 交换机的三种链路冗余协议来完成不同工业网络的整体部署。

2 简述Moxa 交换机

Moxa 20 年来专注于研发和生产用于骨干网络的工业级以太网交换机，并已被广泛应用于各个工业领域，Moxa 提供多种不同类型不同规格的网管型及非网管型以太网交换机，以适合不同系统的需求。这些交换机具备许多网管型特征，有增强的网络性能和网络安全性，特别易于维护，使他们能提供卓越的网络应用。

2.1 EDS-828 ：24+4G 口模块化千兆

冗余三层交换机

Moxa EDS-828 系列工业高端口密度机架式和导轨式以太网交换机专用于建立可靠的大型关键性网络，适合在控制中心或现场控制柜需要很多接线的工业应用。EDS-828 系列三层交换机支持静态路由和动态IP 路由，包括RIP v1/v2 和OSPF 协议下的IP 单播路由，以及VRRP冗余路由。这些交换机擅长应用于中央控制网络系统，提供杰出的千兆功能，能够快速在网络上传输大量多媒体，视频和数据信息。

2.2 工业级8 口入门级管理型冗余

工业以太网交换机EDS-408AMoxa EDS-408A 3 光口系列是体积小巧带3 个光口的8 口网管型以太网交换机。独特的3 光口特征使其非常适用于工业应用，比如更需要长途传输能力的分散广阔的风场网络。EDS-408A 3 光口的宽温型号保证了-40 到 75° C 的工作环境。另外，该交换机还支持不同的非常实用的管理功能，比如Turbo Ring, ring coupling环网耦合,QoS, RMON, 带宽管理，端口镜像功能，及通过e-mail 或继电器输出的事件触发报警。

2.3 工业级8 口网管型冗余工业以太网交换机EDS-508AMOXA EDS-508A 为一系列即插即用工业级管理型冗余以太网络交换机。通过机身的DIP switches，使用者可轻易设定冗余环网以增加网络可靠性。此外，EDS-508A 支持多种进阶管理功能，如QoS,802.1Q VLAN, port-based VLAN, 801.1X,SSL, SNMP V1/V2c/V3, IGMP Snooping,Port Trunking 及RMON，能有效协助网络规划与管理。EDS-508A 除了提供适用于操作温度范围0 ~ 60° C 的一般型号之外，更有适用于-40 ~ 75° C 的宽温型号，为不同应用提供更完善的解决方案。

3 网络冗余的拓扑结构对于当今的工业以太网应用来说，网络冗余是不可或缺的。Moxa 网管型工业以太网交换机支持了Turbo Ring 和TurboChain 的冗余技术，使网络可以不间断运行。

3.1 Turbo Ring

Moxa Turbo Ring 是一个专有的自愈技术，能在20 毫秒之内快速故障恢复(250开关满载)。在不同的环网之间互连时，Turbo Ring 支持三种可选的拓扑结构：环耦合、双环、双归（如图1）以减少重复的网__络布线和网络规划成本、以及确保最高可靠性的工业网络应用。

3.2 Turbo Chain

Moxa Turbo Chain是一个创新的突破，能够突破现有冗余协议的限制，建立多个冗余网络。Turbo Chain 实现非常容易，只需将配置好的两个边缘端口连接到同一个网络。Turbo Chain 能轻松连接和扩展现有的冗余网络，通过其自愈能力（恢复时间<20 毫秒) 实现高网络可用性。此外，Turbo Chain 支持了标准的IEEE 802 .1w/DRSTP 和STP 协议。

4 网络管理方面

4.1 面向未来的网络

Moxa 管理型以太网交换机均得到了全球IPv6 论坛授予的IPv6 ready 标识，可以同时支持 IPv6 和IPv4 双协议栈服务，为大型网络的地址容量和安全性提供了更佳的保障。

4.2 与工业自动化无缝结合

首先是与SCADA/HMI 系统的便捷集成，Moxa 交换机可以与采用Modbus/TCP 协议的SCADA/HMI 系统进行通讯。SCADA/HMI 系统可以监视管理型以太网交换机的状态，为工业应用提供无缝的过程与实时数据采集。其次是增强了自动化设备的时间同步，即精确时间协议（PTP），用于基于同一网络通讯的分布节点间的实时时钟同步，适合于要求多个分布时钟精确同步的应用。

4.3 简易的网络管理

SNMP Inform: 可靠的事件管理、LLDP: 网络拓扑自动侦测、DHCP Option82: 智能化分配IP 地址、Firefox: 通过常用Web 浏览器进行配置

4.4 SSH: 加强网络安全

Moxa 管理型以太网交换机现在支持安全外壳协议(SSH)，这是一个客户端－服务器模式的机制，通过互联网以传输加密的数据。结合了IEEE 802 .1X 基于端口网络访问的授权、HTTPS、以及SNMPv3,Moxa 管理型交换机提供了一个无缝集成的网络安全解决方案，以确保您工业网络的数据。

【参考文献】

谢希仁. 计算机网络( 第二版)[M].北京: 电子工业出版社,2001.