一种三层交换机实现焊装网络通讯的方法与系统

摘要

本发明提出一种三层交换机实现焊装网络通讯的方法与系统，属于汽车焊装生产线自动化控制技术领域，解决了现有的焊装工艺设备的通讯以及与上层MES系统之间的通讯方式往往需要大量网线进行链接，线路复杂，并且无法实现PLC与PLC之间的通讯，以及环网网络冗余的功能的问题。所述方法包括以下步骤：步骤S1，两层交换机实现PLC系统以下工艺设备通讯；步骤S2，通过动态路由PLC系统之间均可实现TCP/IP协议的相互通信；步骤S3，配置VRRP保证核心通讯的设备冗余；步骤S4，焊装车间设备与上层MES通讯。本发明涉及汽车焊装生产线自动化控制技术领域中。

说明书

技术领域

本发明涉及汽车焊装生产线自动化控制技术领域，具体涉及一种三层交换机实现焊装网络通讯的方法与系统。

背景技术

现有的焊装工艺设备与上位MES系统进行通信通过上层服务器与每一套PLC系统通过二层交换机进行通信，这样通讯方式往往需要大量网线进行链接，线路复杂，并且无法实现PLC与PLC之间的通讯，以及环网网络冗余的功能。

因此，焊装工艺设备与上位MES系统之间的通讯存在的缺陷为：

1)这种通讯方式往往需要大量网线进行链接，且线路复杂。

2)无法实现PLC系统与PLC系统之间的通讯，以及环网网络冗余的功能。

综上因素，虽然现有的焊装工艺设备与上位MES系统之间的通讯可以实现通讯功能，但这样通讯方式往往需要大量网线进行链接，线路复杂，并且无法实现PLC与PLC之间的通讯，以及环网网络冗余的功能。

发明内容

本发明解决了现有的焊装工艺设备的通讯以及与上层MES系统之间的通讯方式往往需要大量网线进行链接，线路复杂，并且无法实现PLC与PLC之间的通讯，以及环网网络冗余的功能的问题。

本发明所述的一种三层交换机实现焊装网络通讯的方法，包括以下步骤：

步骤S1，两层交换机实现PLC系统以下工艺设备通讯；

步骤S2，通过动态路由PLC系统之间均可实现TCP/IP协议的相互通信；

步骤S3，配置VRRP保证核心通讯的设备冗余；

步骤S4，焊装车间设备与上层MES通讯。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述步骤S1中，所述的两层交换机实现PLC系统以下工艺设备通讯，包括：

硬件设计：在EPLAN制图软件中前期规划完善相关需要通讯功能的设备硬件布局，设计出具体的网络拓扑；

在此环节中需要对各设备硬件的通讯连接顺序进行确定并且要为每台需要通讯的设备分配唯一的IP地址，并将其以表格的形式进行统计。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述步骤S1中，所述的两层交换机实现PLC以下工艺设备通讯，还包括：

软件组态：通过PLC系统进行组态设备，设置硬件配置，通过两层交换机给所有硬件进行分配设备名称；

通过此过程将焊装车间中所有的通讯设备功能调试正常并可以实现通讯。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述步骤S2中，所述的通过动态路由PLC系统之间均可实现TCP/IP协议的相互通信，包括：

设置网关：网关是数据包离开自己网段的出口，子网中每一台主机都需要配置网关，实现下一跳。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述步骤S2中，所述的通过动态路由PLC系统之间均可实现TCP/IP协议的相互通信，还包括：

配置动态路由：动态路由能够自动建立路由表，并能根据系统运行的情况，在发生链路或节点变化时，实时地自行计算并调整最佳路由路径。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述步骤S3中，所述的配置VRRP保证核心通讯的设备冗余，包括：

激活VLAN：VLAN是一个封闭的网络，在逻辑或功能上分隔开而不是物理上是分开来自其他网络；

VLAN创建自己的广播和多播域：用户根据指定的逻辑条件定义，VLAN用于分离物理和逻辑网络结构。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述步骤S4中，所述的焊装车间设备与上层MES通讯，包括：

上层MES系统通过三层交换机，利用动态路由和VRRP虚拟路由技术分隔网络，实现PLC之间与MES系统之间通讯，进而实现上层MES系统可以与焊装车间的工艺设备进行通讯。

本发明所述的一种三层交换机实现焊装网络通讯的系统，所述系统包括：

工艺设备通讯模块，两层交换机实现PLC系统以下工艺设备通讯；

通信模块，通过动态路由PLC系统之间均可实现TCP/IP协议的相互通信；

设备冗余模块，配置VRRP保证核心通讯的设备冗余；

上层通讯模块，焊装车间设备与上层MES通讯。

本发明所述的一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述的计算机程序被处理器执行时实现上述方法中任意一项所述方法的步骤。

本发明所述的一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述的存储器中存储有计算机程序，当所述处理器运行所述存储器存储的计算机程序时执行上述方法中任意一项所述方法的步骤。

本发明解决了现有的焊装工艺设备的通讯以及与上层MES系统之间的通讯方式往往需要大量网线进行链接，线路复杂，并且无法实现PLC与PLC之间的通讯，以及环网网络冗余的功能的问题。具体有益效果包括：

1、本发明提出了一种三层交换机实现焊装网络通讯的方法，通过利用三层交换机减少了硬件网线链接，每个PLC系统只需要链接到三层交换机上，并且通过OSI模型的三层转发技术结合二层交换技术实现所有网段都能够与上位MES系统进行通信、各PLC系统之间均可实现TCP/IP协议的相互通信、无论是控制层网络，还是监控层网络，整个系统能够按要求实现线路冗余。

2、本发明提出了一种三层交换机实现焊装网络通讯的方法，上层MES系统可以通过三层交换机对焊装车间现场所有的故障、节拍、能源监控等状态信息进行采集，并且能够对数据进行管理，进而可以对预测性维护等功能提供网络框架，减少设备故障停台率保证生产。

3、本发明提出了一种三层交换机实现焊装网络通讯的方法，该方法通过实现焊装车间设备与上层MES通讯，极大地提升了数字化工厂的建设进程。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是具体实施方式中所述的EPLAN中设计的部分网络拓扑图。

图2是具体实施方式中所述的焊装车间网络IP地址分配图。

图3是具体实施方式中所述的西门子PLC组态软件拓扑图。

图4具体实施方式中所述的焊装车间区域网络拓扑图。

具体实施方式

下面结合附图将对本发明的多种实施方式进行清楚、完整地描述。通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本实施方式所述的一种三层交换机实现焊装网络通讯的方法，本实施方式中，包括以下步骤：

步骤S1，两层交换机实现PLC系统以下工艺设备通讯；

步骤S2，通过动态路由PLC系统之间均可实现TCP/IP协议的相互通信；

步骤S3，配置VRRP保证核心通讯的设备冗余；

步骤S4，焊装车间设备与上层MES通讯。

本实施方式中，所述步骤S1中，所述的两层交换机实现PLC系统以下工艺设备通讯，包括：

硬件设计：在EPLAN制图软件中前期规划完善相关需要通讯功能的设备硬件布局，设计出具体的网络拓扑；

在此环节中需要对各设备硬件的通讯连接顺序进行确定并且要为每台需要通讯的设备分配唯一的IP地址，并将其以表格的形式进行统计。

本实施方式中，所述步骤S1中，所述的两层交换机实现PLC以下工艺设备通讯，还包括：

软件组态：通过PLC系统进行组态设备，设置硬件配置，通过两层交换机给所有硬件进行分配设备名称；

通过此过程将焊装车间中所有的通讯设备功能调试正常并可以实现通讯。

本实施方式中，所述步骤S2中，所述的通过动态路由PLC系统之间均可实现TCP/IP协议的相互通信，包括：

设置网关：网关是数据包离开自己网段的出口，子网中每一台主机都需要配置网关，实现下一跳。

本实施方式中，所述步骤S2中，所述的通过动态路由PLC系统之间均可实现TCP/IP协议的相互通信，还包括：

配置动态路由：动态路由能够自动建立路由表，并能根据系统运行的情况，在发生链路或节点变化时，实时地自行计算并调整最佳路由路径。

本实施方式中，所述步骤S3中，所述的配置VRRP保证核心通讯的设备冗余，包括：

激活VLAN：VLAN是一个封闭的网络，在逻辑或功能上分隔开而不是物理上是分开来自其他网络；

VLAN创建自己的广播和多播域：用户根据指定的逻辑条件定义，VLAN用于分离物理和逻辑网络结构。

本实施方式中，所述步骤S4中，所述的焊装车间设备与上层MES通讯，包括：

上层MES系统通过三层交换机，利用动态路由和VRRP虚拟路由技术分隔网络，实现PLC之间与MES系统之间通讯，进而实现上层MES系统可以与焊装车间的工艺设备进行通讯。

本实施方式所述的一种三层交换机实现焊装网络通讯的系统，本实施方式中，所述系统包括：

工艺设备通讯模块，两层交换机实现PLC系统以下工艺设备通讯；

通信模块，通过动态路由PLC系统之间均可实现TCP/IP协议的相互通信；

设备冗余模块，配置VRRP保证核心通讯的设备冗余；

上层通讯模块，焊装车间设备与上层MES通讯。

本实施方式所述的一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，本实施方式中，所述的计算机程序被处理器执行时实现实施方式中任意一项所述方法的步骤。

本实施方式所述的一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述的存储器中存储有计算机程序，本实施方式中，当所述处理器运行所述存储器存储的计算机程序时执行实施方式中任意一项所述方法的步骤。

本实施方式基于本发明所述的一种三层交换机实现焊装网络通讯的方法，结合具体对象提供一种实际的实施方式：

第一步，两层交换机实现PLC以下工艺设备通讯，包含以下子步骤：

(1)硬件设计：如图1所示，在EPLAN制图软件中前期规划完善相关需要通讯功能的设备硬件布局，设计出具体的网络拓扑。

如图2所示，在此环节中需要对各设备硬件的通讯连接顺序进行确定并且要为每台需要通讯的设备分配唯一的IP地址，并将其以表格的形式进行统计。

(2)软件组态：通过西门子博图软件(PLC编程软件)进行组态设备。设置硬件配置，通过两层交换机给所有硬件进行分配设备名称。

如图3所示，通过此步骤将焊装车间中所有的通讯设备功能调试正常并可以实现通讯。

第二步，通过动态路由PLC系统之间均可实现TCP/IP协议的相互通信，包含以下子步骤：

(1)设置网关：网关是数据包离开自己网段的出口。子网中每一台主机都需要配置网关，实现下一跳(Next-hop)；

(2)配置动态路由：动态路由能够自动建立路由表，并能根据系统运行的情况，在发生链路或节点变化时，实时地自行计算并调整最佳路由路径。常见动态路由协议包括：RIP(路由信息协议)、OSPF(Open Shortest Path First开放式最短路径优先)、IS-IS(Intermediate System-to-Intermediate System，中间系统到中间系统)、BGP(边界网关协议)；此方法选用的是OSPF协议，并对其进行相应配置。

第三步，通过配置VRRP(Virtual Router Redundancy Protocol虚拟路由冗余协议)保证核心通讯的设备冗余，包含以下子步骤：

(1)激活VLAN：VLAN是一个封闭的网络，在逻辑/功能上分隔开而不是物理上是分开来自其他网络；

(2)VLAN创建自己的广播和多播域：用户根据指定的逻辑条件定义。VLAN用于分离物理和逻辑网络结构。

第四步，实现焊装车间设备与上层MES通讯，包含以下子步骤：

如图4所示，通过动态路由与VRRP虚拟路由技术分隔网络，实现PLC之间与上层MES之间通讯，实现焊装工艺设备的实时监控，能源管理，预测性维护数据分析等焊装车间的数字化功能。