楊遵偉 白剛 鄧琴

摘 要：工業(yè)網(wǎng)絡(luò)是連接工廠各個以太網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的工業(yè)專用網(wǎng)絡(luò)，是消滅信息孤島、支撐企業(yè)數(shù)字化和信息化的基礎(chǔ)。工業(yè)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展主要經(jīng)歷了現(xiàn)場總線和工業(yè)以太網(wǎng)。在智能制造背景下，通信不僅僅是數(shù)據(jù)的傳輸，更是各類信息的交互，這對于工業(yè)網(wǎng)絡(luò)提出了新的要求，隨著越來越多的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的接入、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化、以往網(wǎng)絡(luò)配置不合理，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)規(guī)劃的合理性、可管理性也變得越來越重要。某卷煙廠制絲車間現(xiàn)場9臺光纖工業(yè)交換機（OSM）布局仍然是以2004年現(xiàn)場控制的網(wǎng)絡(luò)需求而設(shè)置，隨著近年來多次技術(shù)改造，現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)的布局，數(shù)據(jù)交換量已經(jīng)發(fā)生了極大變化，現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)配置已不能滿足實際需要，并多次出現(xiàn)不明原因的網(wǎng)絡(luò)閃停。本項目將使用現(xiàn)階段先進的以太網(wǎng)設(shè)計理念對其進行升級改造，提升網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，保障生產(chǎn)進行。

關(guān)鍵詞：光纖;以太網(wǎng);網(wǎng)絡(luò)診斷

引言

制絲車間以太網(wǎng)絡(luò)光纖交換機至下游終端的百兆帶寬尚能滿足數(shù)據(jù)交換需要，但交換機之間的百兆傳輸能力已經(jīng)成為瓶頸，同時原光纖線路使用年限較長，趨近光纖使用年限;現(xiàn)有的光纖交換機不具備管理功能，對于下接各節(jié)點故障的定位和數(shù)據(jù)交換狀態(tài)不能實施監(jiān)測;部分點對點的數(shù)據(jù)或同一生產(chǎn)工序的數(shù)據(jù)因為物理布局原因分布到了不同交換機，造成一些不需要經(jīng)過光纖環(huán)網(wǎng)的數(shù)據(jù)占用光纖環(huán)網(wǎng)的帶寬，且易產(chǎn)生廣播風(fēng)暴;現(xiàn)使用的工業(yè)交換機（OSM）已淘汰，工業(yè)交換機已經(jīng)過多次升級換代，備件不易購買。

一、問題現(xiàn)狀

根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2019年制絲車間因為以太網(wǎng)絡(luò)原因產(chǎn)生的故障停機次數(shù)共計達到了9次，其中影響停機斷料率的重要工序：烘絲機工序和儲絲房工序最為突出。項目組對故障原因進行分析歸納，問題原因是：

1.以太網(wǎng)絡(luò)帶寬不足，布局不科學(xué);

2.網(wǎng)絡(luò)信息監(jiān)控缺失，故障發(fā)生后難以找到故障的根本原因;

3.網(wǎng)絡(luò)故障判斷技術(shù)門檻較高，維修人員相關(guān)能力較為薄弱。

二、改造原則：

1、具有冗余功能的千兆光纖環(huán)網(wǎng);

2、環(huán)網(wǎng)中的光纖交換機具有網(wǎng)絡(luò)管理功能;

3、各交換機具備單獨電源;

4、每個工藝段盡可能在同一光纖交換機下，必要時組建VLAN是部分工藝段內(nèi)使用的數(shù)據(jù)僅在本工藝段內(nèi)交換。

三、改造方案

1、中控室、葉片段，葉絲段、梗線設(shè)置四個XM416光纖交換機，組成雙冗余光纖環(huán)網(wǎng)。組成環(huán)網(wǎng)可以保證每臺（除開貯絲房交換機）交換機可以從兩個方向進行數(shù)據(jù)交換，即使兩個交換機之間發(fā)生一處電纜斷裂，仍然可以實現(xiàn)毫秒級別的數(shù)據(jù)傳輸切換，保證生產(chǎn)進行。

具體連接如下圖1：

原中控室兩臺osm合并為一臺xm416光纖交換機，下端接中控室所有以太網(wǎng)設(shè)備，并通過光纖連接葉片光纖交換機及梗線交換機;

葉片段處設(shè)置一臺XM416光纖交換機，下端接葉片段所有以太網(wǎng)設(shè)備，并通過光纖連接中控室光纖交換機及葉絲線光纖交換機;

梗線處設(shè)置一臺xm416光纖交換機，下接梗線下所有以太網(wǎng)設(shè)備，并通過光纖連接中控室及葉絲線光纖交換機;

葉絲線處設(shè)置一臺xm416光纖交換機，下接葉絲線所有以太網(wǎng)設(shè)備，并通過光纖連接葉絲線及梗線光纖交換機，并通過支路連接貯絲房XC206光纖交換機;

貯絲房處設(shè)置一臺XC206光纖，下接貯絲房及與其相隔較近的加香設(shè)備，并通過光纖連接至葉絲線光纖交換機。

2、為減少因電纜斷裂產(chǎn)生的故障或故障隱患，縮短故障處理的時間，本方案實行電纜雙冗余，在鋪設(shè)過程中，每兩個交換機之間鋪設(shè)兩條單模四芯光纜，實際使用只是其中2芯，從而實現(xiàn)單條光纜內(nèi)部有一套備用，第二條光纜包含4芯整條備用，如此達到雙冗余功能。

3、根據(jù)新款交換機冗余電源設(shè)計，在安裝時為其設(shè)置雙電源接入，基本原則是：所有交換機接受一組中控室UPS電源，同時在改交換機所在地主控柜單獨再引一路電源，電源切換達到毫秒級，形成冗余電源。

通過環(huán)網(wǎng)+線纜、電源雙冗余方案可以實現(xiàn)：

（1）單根光纜故障不影響生產(chǎn)，可在生產(chǎn)結(jié)束后更換備用光纖或備用光纜;

（2）兩根及以上光纜故障（可能性極?。诖_定故障光纜范圍后可直接更換備用光纜，維修人員借助升降車到達交換機位置只需5分鐘即可完成光纜切換。

（3）除非全車間停電，交換機電源始終保證兩路供電，即使中控室電源出現(xiàn)故障，現(xiàn)場各交換機仍可保證通電狀態(tài)，保障生產(chǎn)需要。

四、效果驗證

自2020年5月改造完畢投入使用以來，制絲車間未再出現(xiàn)因以太網(wǎng)絡(luò)故障引起的停機斷料現(xiàn)象。

并且，通過交換機的管理功能，維修人員可以借助SINEMA SERVER更加便捷、直觀地對各個以太網(wǎng)設(shè)備的工作狀態(tài)、數(shù)據(jù)交換情況進行了解。

通過對制絲車間以太網(wǎng)絡(luò)進行改造，提升了網(wǎng)絡(luò)訪問帶寬，網(wǎng)絡(luò)拓撲設(shè)置更加優(yōu)化;其環(huán)網(wǎng)+網(wǎng)絡(luò)、電源雙冗余功能基本上杜絕了網(wǎng)絡(luò)電纜故障導(dǎo)致的停機現(xiàn)象;在改造后的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，通過網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控及診斷，能提前發(fā)現(xiàn)各個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的故障隱患，并在網(wǎng)絡(luò)故障時提供更加便捷、直觀的故障信息，減少維修人員的處理時間。改造完成后，基本杜絕的網(wǎng)絡(luò)故障引起的設(shè)備停機，保證了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)計劃的有序進行。

參考文獻：

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