中央空調互聯工廠生產網絡改造

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中央空調互聯工廠生產網絡改造摩莎科技（上海）有限公司（Moxa）成立於1987年，致力於工業互聯網的推動與實踐，提供完整的工業設備連網、工業計算機及工業網絡解決方案。

目錄

一、企業簡介

服務行業包括工廠自動化、軌道交通、智能電網、智能交通、石油/天然氣、海洋和礦業等。Moxa致力於發展及製造工業聯網產品，提供客戶具有成本效益且穩定性高的串口設備聯網解決方案、工業以太網解決方案、工業網絡安全解決方案、工業邊緣計算解決方案，協助客戶打造工業通訊基礎設施，提升工業自動化與通訊應用，創造長遠的競爭優勢及商業價值。

二、項目簡介

本項目是針對中央空調製造工廠進行的生產線自動化升級改造，建立了整體車間網絡，生產現場網絡向下連接車間LED大屏、工位機以及各種儀器儀表，向上連接工廠各個系統，打通了從車間到網店的數據通信的路徑，梳理了工業網絡的層級與功能，建立了穩定可靠的廠內工業通信網絡。有效解決了生產現場環境差、電磁干擾現象嚴重的問題，為互聯工廠實現數據實時傳輸提供堅實基礎。企業整體智能工廠項目入選了2018全球首批先進「燈塔工廠」，2020國家年智能製造標杆企業，通過了由中國電子技術標準化研究院組織的智能製造能力成熟度四級評估。

三、項目技術方案

網絡項目作為生產線數據採集的一部分，給出了廠內工業聯網及生產線數據採集常用的硬件連接方案，系統架構如圖1：

1．拓撲設計

在核心層部署三層交換機，兩台三層交換機獨立運行，使用Trunk技術連接多個端口互為備份。同時用IP切分不同的網域，不同網域間訪問由兩台三層核心交換機進行路由轉發。

在匯聚層同樣部署兩台交換機且互為備份，以起到備援的作用。生產網絡使用鏈形拓撲結構，提供網絡斷線快速恢復功能，百兆網絡斷開自愈時間小於20毫秒，千兆網絡自愈時間小於50毫秒。保障PLC通訊不會出現問題，產線不停機，為IT檢修更換爭取寶貴時間。

設備層的設備直接接入交換機，使接入層單點故障範圍可控。接入層設備提供工業級通信能力，提供惡劣環境下的高可用性。

骨幹網絡及核心網絡採用冗餘性架構，任意故障（包括網絡設備及線纜）出現問題，業務數據不受影響。生產網絡與辦公網絡隔離，生產系統不會受到辦公網絡及其他外部網絡影響，保障生產線的正常運作。

2．功能設計

圍繞空調生產線常用的機器人手臂和PLC等工業現場，通信網絡全部選用了工業級通信產品，以避免出現數據通信錯誤，產品壽命縮短，更換過於頻繁的現象。根據生產線設備的具體安裝情況，部署了18台IKS-6726A二層工業以太網交換機，連接眾多生產設備。同時考慮到生產現場有眾多的電動機等大型設備、生產線較長、安裝位置等多種因素，在生產線兩端分別安裝2台IKS-6726A，中間使用光纖連接，組成Turbo Chain網絡，提供網絡斷線後毫秒級的自愈能力。

使用2個千兆光纖口作為上聯端口，通過2個不同的交換機連接到2台三層核心交換機上面，各種服務器都連接到三層交換機，可以方便地進行各系統之間數據的訪問與共享。兩台三層交換機之間使用Trunk功能將2條千兆鏈路捆綁起來，提供帶寬共享和線路備援功能。

在生產線起點處，設立實時生產看板，使用網線連接，實時顯示生產計劃、更新數據，為現場提供可視化參考，網絡設備的選擇帶寬滿足可視化帶寬需求。

在生產線上交換機除了連接看板、PLC、機器人和工位機外，還同時連接了能耗管理系統，使用MOXA提供的NPort串口聯網服務器，連接了多個電錶、流量計等，把數據實時傳輸到EMS系統中，實時掌握生產信息與生產線能耗信息，為生產決策提供完整的數據支撐。