工业生产线通讯网络方案设计与分析

续性和可靠性 。 ［１１］ 从现场设备到操作系统、驱动设备以及人机接口，没
有通讯网络，机器管理控制、生产区域协调和监测等复杂 任务很难实现。随 着 “互 联 网 ＋” 的 提 出 和 智 能 终 端 的 普 及，工业网 络 相 关 技 术 将 不 断 推 进， 使 生 产 朝 着 智 能 化、 网络化和数字化方向发展。为了解决企业从接入层到管理 层能实现安全稳 定 的 信 息 传 递 的 要 求 ， ［１２］ 本 文 在 对 相 关 技 术需求进行 分 析 的 基 础 上，将 ＶＲＲＰ 和 ＭＲＰ 等 协 议 综 合 利用，设计了交换机互为热备份的通讯网络方案，实现了 具有较强自愈性的通讯网络，增强了系统的稳定性。此外， 通过使用安 全 模 块 功 能 以 及 组 播 监 听 和 快 速 漫 游 等 技 术， 实现了数据在内部与外部网络间隔离传输，保证了无线传 输的快速安全。根据技术分析与结构设计，对工厂通讯系 统进行网络构建。
关 键 词 ：交 换 机 ；ＭＲＰ；ＶＲＲＰ；组 播 监 听
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收 稿 日 期 ：２０１８ ０７ １３； 修 回 日 期 ：２０１８ ０８ ２１。 基 金 项 目 ：国 家 自 然 科 学 基 金（６１７０５１２７）。 作 者 简 介 ：徐 鹏 飞（１９９３ ），男 ，江 苏 南 通 人 ，硕 士 研 究 生 ，主 要 从事工业通讯网络安全分析方向的研究。 李 志 伟（１９８２ ），男 ，河 南 沈 丘 人 ，博 士 ，硕 士 生 导 师 ，主 要 从 事 工业自动化控制与分析方向的研究。 张 菁（１９６９ ），女 ，上 海 人 ，硕 士 生 导 师 ，副 教 授 ，电 气 设 计 与 楼 宇 智 能 化 专 业 教 学 团 队 负 责 人 ，主 要 从 事 学 科 及 专 业 电 气 工 程 及 其自动化方向的研究。
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计算 机 测 量 与 控 制 ．２０１９．２７（２） 犆狅犿狆狌狋犲狉 犕犲犪狊狌狉犲犿犲狀狋 牔 犆狅狀狋狉狅犾
设计与应用
Hale Waihona Puke 文章编号：１６７１ ４５９８（２０１９）０２ ０１７０ ０５ ＤＯＩ：１０．１６５２６／ｊ．ｃｎｋｉ．１１－４７６２／ｔｐ．２０１９．０２．０３８ 中图分类号：ＴＰ３９１ 文献标识码：Ａ
犓犲狔狑狅狉犱狊：ｓｗｉｔｃｈ；ＭＲＰ；ＶＲＲＰ；ＩＧＭＰｓｎｏｏｐｉｎｇ
０ 引 言
以太网凭借高性能、高互用性等特点，被广泛用于工 业生产领 域，其安全性和冗余度成为工业网络 的 两 大 核 心１２］。通常以太网 冗 余 分 为 两 大 类： 一 类 是 提 供 线 路 和 交 换机 冗 余，主 要 有 ＳＴＰ、ＲＳＴＰ 和 ＭＳＴＰ 等， 它 们 采 用 环 形拓 扑 结 构 防 止 逻 辑 环 网 的 出 现，但 故 障 恢 复 时 间 较 长［３５］，而ＩＥＣ６２４３９标 准 定 义 的 介 质 冗 余 协 议 （ＭＲＰ） 能 快速检测环网链路故障并建立新的网络拓扑来恢复网络错 误！未找到 引 用 源。； 另 一 类 是 节 点 连 接 两 个 独 立 的 以 太 网，主要有 ＰＲＰ等，ＰＲＰ不会丢 失 报 文 数 据，但 会 增 加 网 络报文的数量，而且时钟同步难以实 现 。 ［９１０］ 虚 拟 路 由 器 冗 余协议 （ＶＲＲＰ）技术是一种针对网络中断的可 靠 性 设 计 技 术，可以使网络自动切换至无故障网络，确保了通讯的连
工业生产线通讯网络方案设计与分析
徐鹏飞，张 菁，李志伟，戎自强
（上海工程技术大学 电子电气工程学院，上海 ２０１６２０）
摘要：针对工业以太网信息交换过程中，无线传输不安全和因系统故障导致网络通讯不稳定等问题，在分析通讯网络技术需 求的基础上，完成了结构设计和网络构建，提出了更为合理的方案；基于交换机互为热备份的方式，综合利用虚拟路由器冗余协 议 （ＶｉｒｔｕａｌＲｏｕｔｅｒＲｅｄｕｎｄａｎｃｙＰｒｏｔｏｃｏｌ，ＶＲＲＰ） 和 介 质 冗 余 协 议 （Ｍｅｄｉａｒｅｄｕｎｄａｎｃｙｐｒｏｔｏｃｏｌ，ＭＲＰ）， 实 现 了 可 容 忍 宕 机 和 链 路失效的冗余传输通讯，提高了系统的稳定性；同时，利用快速漫游和组播监听技术并结合使用了安全模块功能，实现了数据快 速无线传输并与外部网络隔离，保障了数据传输的安全性；所提出的方案在工业生产与控制领域有较好的应用前景。