PLC+SCADA系统工业网络技术实践

随着自动化技术的飞速进步，现代工业生产控制系统已经远远超越了传统的PLC、机器人、阀岛及变频器等单一设备层面，更多地融入了工业互联网通信技术，构建起高度网络化的生产环境。

以一汽红旗H9轿车的焊装车间为例，展现了其高度柔韧化、数字化及绿色环保的特征。该焊装车间部署了15条全自动生产线，实现了焊接点的100%自动化，能灵活切换生产红旗H9、红旗HS7在内的五种车型。

面对这种超高的自动化生产场景，车间内的每一条生产线与上层SCADA监控调度系统之间，以及各生产线之间的数据交互提出了严苛要求，需要构建一套安全可靠、快速高效的联网系统，用于车型数据驱动式生产组织以及实时数据采集。为此，焊装车间规划团队提出了以下几点网络建设需求：

各自独立的PLC系统归属于C类网络；

所有网段都需与SCADA系统互联互通；

各PLC系统间需具备TCP/IP协议的互连能力；

不论是控制层还是监控层网络，整体架构必须实现线路冗余。

针对上述需求，在制定网络系统实施方案时，面临几个关键挑战：

首先，单纯依赖双层交换机构建的生产网络不足以应对所有规划目标；其次，线路冗余性的需求意味着现场网络设计需采用环形冗余，不适合采用静态路由；再次，网络系统既要实现层次分离，又要满足不同层级间的三层路由通信需求。

经过深思熟虑和综合评估，最终选用某工业厂商的三层交换机组网方案，结合端口路由、RSTP冗余技术和OSPF动态路由策略，以及核心层配备的VRRP虚拟路由冗余协议，成功实现了客户需求，并确保了生产网络中关键通信的设备冗余。

焊装车间网络架构规划

在这一方案中，OSPF（Open Shortest Path First）动态路由技术扮演了至关重要的角色。尽管在传统的自动化工程应用中，OSPF更多见于大规模IT网络，而在工业生产环境中相对较少运用，但对于复杂网络而言，OSPF却能提供稳定且易于维护的路由解决方案。

菲尼克斯GHS模块化智能核心交换机现场应用

要掌握OSPF，首先要了解路由的基本概念。在网络体系结构的OSI七层模型中，IP协议在第三层——网络层发挥着关键作用，确保跨越多个路由器的数据包能在Internet上传输至目的地。

OSI七层模型

当讨论到如何实现不同网段间的通信时，比如PC1与PC3处于不同网段192.168.1.0/24和192.168.2.0/24，每个主机需设置网关作为跨网段通信的下一跳地址。此时，路由的核心功能即在于正确引导数据包走向合适的接口，联接不同的网络和子网，并限制广播包仅在子网内传播。

路由功能举例

然而，仅仅理解基本路由原理并不足以解释所有复杂网络情况。在存在多个路由器的网络架构中，如何实现不同区域间精确无误且动态适应变化的路由成为重要议题。这就引入了静态和动态路由的区别。

静态路由是在管理员干预下手动配置的固定路径，即使网络结构有所变化也不会自动更新。其优点在于安全性较高且不占用额外网络资源，但缺点在于当网络拓扑发生较大变动时，需要手动逐个调整路由信息，不适用于大型和复杂网络环境。

与此相反，动态路由协议如OSPF能够自动发现并更新最优路径，以应对网络中链路状态或节点变化。在多路由节点示例中，动态路由机制使得任意两点间的通信路径得以自动建立和优化，无需人工干预。在菲尼克斯三层交换机支持的动态路由技术中，OSPF因其实现最短路径算法而在众多协议中脱颖而出。

综上所述，红旗H9轿车就是在这样一种先进网络系统的支撑下得以高质量产出。通过运用菲尼克斯三层交换机搭载的OSPF动态路由技术，一汽红旗H9焊装车间成功实现了网络的高可靠性、高灵活性和高效能运作，为智能制造提供了有力保障。