工业网络重组提高系统可用性和灵活性

案例概况

Bode Chemie公司的灌装系统  

灌装半成品到50 ml至5 l的容器

  • Bode Chemie公司网络分为办公网络和工业网络。这两个网络之间的数据交换通过防火墙管控。
  • 出于历史原因,工业网络采用扁平化冗余环网结构。因此所有设备通过共享以太网进行通信。
  • 通过与菲尼克斯电气合作,Bode Chemie公司员工提出将工业网络分为若干子网的方案。

客户概况

欧洲领先制造商之一,位于德国汉堡斯达林艮城区(Hamburg-Stellingen)的Bode Chemie公司每年生产400多种杀菌、消毒、清洁和护理产品。每年的产量大约为1.8万吨。产品种类丰富,行销全世界。

应用案例

Bode Chemie公司网络分为办公网络和工业网络。网络间的数据交换由防火墙控制。出于历史原因,工业网络采用扁平化冗余环网结构。因此,所有设备,如PC机、HMI设备、控制器和分布式I/O均通过共享以太网进行通信。

但这种方式存在互相干扰的风险。例如,数据包以广播的形式发送至所有设备会占用相关资源,致使某些需要定向发送且时序要求严格的过程数据无法传输。扁平化结构的以太网也可能成为病毒和其他恶意软件的攻击目标。这种网络结构也限制了Bode Chemie公司网络的空闲IP和系统维护。

解决方案

Bode Chemie公司网络拓扑  

Bode Chemie公司网络结构

通过与菲尼克斯电气的合作,公司员工提出将工业网络分为若干子网的方案。这些子网通过智能管理型交换机以物理环网结构连接起来,大大提高了网络可用性。

由于连接距离较长,生产设备间的环网采用千兆光纤技术, 并通过媒体冗余协议(MRP)实现物理环形结构的逻辑链路。以太网设备通过快速以太网铜缆接入下层生产系统。

Bode Chemie计算机中心的3层交换机  

计算机中心的3层交换机构成工业主干网

工业网与上层办公网通过铜缆连接实现冗余数据交换。铜缆连接则通过两个3层交换机处理。这两台交换机构成工业主干网,为各子网与办公网提供虚拟路由器接口。工业主干网安装在公司计算机中心的中心位置。其中3层交换机的模块化结构为日后的系统扩展提供了更多的空间。

管理型交换机支持用于访问配置和诊断数据的各种用户接口。所有必要的设置可通过各设备的网络服务器或SNMP协议(简单网络管理协议)进行控制。对于诊断数据的查询也同样如此。交换机在通过PROFINET传输过程数据的子网中起着PROFINET设备的作用。在这种操作模式下,程序直接向交换机分配IP地址和PROFINET名称, 并通过发送SNMP陷阱实现快速诊断。重大事件(如环网交换机的冗余电源供电中断)通过SNMP协议传输至安装在中央位置的FL VIEW诊断软件。

案例总结

Bode Chemie公司的Martin Petzold、Markus Schmidt和Dirk Schlüter  

项目经理Martin Petzold、Markus Schmidt和Dirk Schlüter

网络重组提高了整个工业网络的可靠性和可用性。工业主干网明确区分职责,提高响应速度。交换机相关功能和路由网络结构配合相应的诊断软件,实现全面快速的诊断。

这种模块化方式和层级化结构为系统重组提供了灵活的扩展空间。同样,通过分布式防火墙,无需其他配置,即可轻松实现有计划的系统保护。

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