隨著自動化技術(shù)的飛速進步，現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)控制系統(tǒng)已經(jīng)遠遠超越了傳統(tǒng)的PLC、機器人、閥島及變頻器等單一設備層面，更多地融入了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)，構(gòu)建起高度網(wǎng)絡化的生產(chǎn)環(huán)境。

以一汽紅旗H9轎車的焊裝車間為例，展現(xiàn)了其高度柔韌化、數(shù)字化及綠色環(huán)保的特征。該焊裝車間部署了15條全自動生產(chǎn)線，實現(xiàn)了焊接點的100%自動化，能靈活切換生產(chǎn)紅旗H9、紅旗HS7在內(nèi)的五種車型。

面對這種超高的自動化生產(chǎn)場景，車間內(nèi)的每一條生產(chǎn)線與上層SCADA監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)之間，以及各生產(chǎn)線之間的數(shù)據(jù)交互提出了嚴苛要求，需要構(gòu)建一套安全可靠、快速高效的聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，用于車型數(shù)據(jù)驅(qū)動式生產(chǎn)組織以及實時數(shù)據(jù)采集。為此，焊裝車間規(guī)劃團隊提出了以下幾點網(wǎng)絡建設需求：

各自獨立的PLC系統(tǒng)歸屬于C類網(wǎng)絡；

所有網(wǎng)段都需與SCADA系統(tǒng)互聯(lián)互通；

各PLC系統(tǒng)間需具備TCP/IP協(xié)議的互連能力；

不論是控制層還是監(jiān)控層網(wǎng)絡，整體架構(gòu)必須實現(xiàn)線路冗余。

針對上述需求，在制定網(wǎng)絡系統(tǒng)實施方案時，面臨幾個關(guān)鍵挑戰(zhàn)：

首先，單純依賴雙層交換機構(gòu)建的生產(chǎn)網(wǎng)絡不足以應對所有規(guī)劃目標；其次，線路冗余性的需求意味著現(xiàn)場網(wǎng)絡設計需采用環(huán)形冗余，不適合采用靜態(tài)路由；再次，網(wǎng)絡系統(tǒng)既要實現(xiàn)層次分離，又要滿足不同層級間的三層路由通信需求。

經(jīng)過深思熟慮和綜合評估，最終選用某工業(yè)廠商的三層交換機組網(wǎng)方案，結(jié)合端口路由、RSTP冗余技術(shù)和OSPF動態(tài)路由策略，以及核心層配備的VRRP虛擬路由冗余協(xié)議，成功實現(xiàn)了客戶需求，并確保了生產(chǎn)網(wǎng)絡中關(guān)鍵通信的設備冗余。

焊裝車間網(wǎng)絡架構(gòu)規(guī)劃

在這一方案中，OSPF（Open Shortest Path First）動態(tài)路由技術(shù)扮演了至關(guān)重要的角色。盡管在傳統(tǒng)的自動化工程應用中，OSPF更多見于大規(guī)模IT網(wǎng)絡，而在工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中相對較少運用，但對于復雜網(wǎng)絡而言，OSPF卻能提供穩(wěn)定且易于維護的路由解決方案。

菲尼克斯GHS模塊化智能核心交換機現(xiàn)場應用

要掌握OSPF，首先要了解路由的基本概念。在網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)的OSI七層模型中，IP協(xié)議在第三層——網(wǎng)絡層發(fā)揮著關(guān)鍵作用，確保跨越多個路由器的數(shù)據(jù)包能在Internet上傳輸至目的地。

OSI七層模型

當討論到如何實現(xiàn)不同網(wǎng)段間的通信時，比如PC1與PC3處于不同網(wǎng)段192.168.1.0/24和192.168.2.0/24，每個主機需設置網(wǎng)關(guān)作為跨網(wǎng)段通信的下一跳地址。此時，路由的核心功能即在于正確引導數(shù)據(jù)包走向合適的接口，聯(lián)接不同的網(wǎng)絡和子網(wǎng)，并限制廣播包僅在子網(wǎng)內(nèi)傳播。

路由功能舉例

然而，僅僅理解基本路由原理并不足以解釋所有復雜網(wǎng)絡情況。在存在多個路由器的網(wǎng)絡架構(gòu)中，如何實現(xiàn)不同區(qū)域間精確無誤且動態(tài)適應變化的路由成為重要議題。這就引入了靜態(tài)和動態(tài)路由的區(qū)別。

靜態(tài)路由是在管理員干預下手動配置的固定路徑，即使網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)有所變化也不會自動更新。其優(yōu)點在于安全性較高且不占用額外網(wǎng)絡資源，但缺點在于當網(wǎng)絡拓撲發(fā)生較大變動時，需要手動逐個調(diào)整路由信息，不適用于大型和復雜網(wǎng)絡環(huán)境。

與此相反，動態(tài)路由協(xié)議如OSPF能夠自動發(fā)現(xiàn)并更新最優(yōu)路徑，以應對網(wǎng)絡中鏈路狀態(tài)或節(jié)點變化。在多路由節(jié)點示例中，動態(tài)路由機制使得任意兩點間的通信路徑得以自動建立和優(yōu)化，無需人工干預。在菲尼克斯三層交換機支持的動態(tài)路由技術(shù)中，OSPF因其實現(xiàn)最短路徑算法而在眾多協(xié)議中脫穎而出。

綜上所述，紅旗H9轎車就是在這樣一種先進網(wǎng)絡系統(tǒng)的支撐下得以高質(zhì)量產(chǎn)出。通過運用菲尼克斯三層交換機搭載的OSPF動態(tài)路由技術(shù)，一汽紅旗H9焊裝車間成功實現(xiàn)了網(wǎng)絡的高可靠性、高靈活性和高效能運作，為智能制造提供了有力保障。