《工业互联网网络互联技术》 课件 周海飞 任务3.1 运用工业现场总线技术-5.2 监测工业网络环境

工业互联网技术专业教学资源库IndustrialInternetTechnologySpecialtyTeachingResourceLibrary《工业互联网网络互联网技术》《IndustrialInternetNetworkInternetTechnology》Project3工业互联网网络技术IndustrialInternetNetworkingTechnology【项目情境】在工业互联网中，工业互联网络设备通过不同的通信协议，解决各家厂商多类型的设备接入、多源数据类型解析及格式统一，以处理海量数据的管理及分析计算。任务1运用工业现场总线技术任务描述：工业现场总线技术是一种多网络结构、多通信介质和多传输速率的工业互联网数据控制网络总线，它既能与大多数生产控制设备相关联，又能与企业网、互联网相连。本任务主要围绕PROFIBUS总线技术、CAN总线技术、Modbus总线技术等进行介绍，为读者具备后续运用工业现场总线技术提供配置及调试的能力。任务1运用工业现场总线技术1.认识PROFIBUS总线技术 PROFIBUS，又称过程现场总线。它是面向工厂自动化和流程自动化的现场总线标准，提供了一个从现场传感器直至生产管理层的全方位透明的网络，属于IEC国际现场总线标准子集之一。任务1运用工业现场总线技术典型PROFIBUS层次结构包括现场级、车间级、管理级三级组成。任务1运用工业现场总线技术①现场设备层主要功能是连接现场设备，如分散式I/O、传感器、驱动器、执行机构、开关设备等，完成现场设备控制及设备间连锁控制。主站负责总线通信管理及所有从站的通信，总线上所有设备生产工艺控制程序存储在主站中，并由主站执行。任务1运用工业现场总线技术②车间监控层主要完成车间主生产设备之间的连接，以完成车间级设备监控。车间级设备监控包括生产设备状态在线监控、设备故障报警及维护等，通常还具有诸如生产统计、生产调度等车间级生产管理功能。任务1运用工业现场总线技术③车间管理层主要实现车间办公管理网连接，将车间生产数据送到车间管理层。车间管理网作为工厂网络的一个子网，子网通过交换机、网桥及路由器等等以太网设备连接到厂区骨干网，将车间数据集成到工厂管理层。任务1运用工业现场总线技术PROFIBUS协议结构依据ISO7498国际标准，以开放式系统互联(OSI)网络作为参考模型。PROFIBUS协议只使用OSI模型的第1、2、7层，其中第1层（物理层）规定了通信介质、物理连接和电气特性等；第2层(数据链路层）定义了总线传输协议并保证数据传输的可靠性；第7层(应用层)定义了应用功能。任务1运用工业现场总线技术任务1运用工业现场总线技术PROFIBUS目前在工业自动化领域已经发展为最为广泛应用的一种现场总线技术。在工业现场中，PROFIBUS主要应用于以下几个方面。①工业流程控制②工业网络集成③工业设备管理④工业自动化监控⑤工业智能管理任务1运用工业现场总线技术PROFIBUS的应用范围不仅涉及到工业自动化领域的各个方面，同时还可以作为智能制造的核心组件，提高生产效率和生产质量，降低生产成本，从而推动企业的数字化转型和智能化升级。任务1运用工业现场总线技术2.认识CAN总线技术 CAN（控制器局域网络）是一种广泛应用于工业控制领域中的串行通信总线系统技术。CAN总线系统由三个主要元素组成：CAN控制器、CAN收发器和总线，其中每个组件都有着重要的作用。任务1运用工业现场总线技术CAN控制器，CAN总线控制器是指基于CAN协议标准实现的控制器，通常由硬件和软件构成。可以控制CAN端口的收/发和信号转换，还能够实现多节点通信、错误处理和故障保护等功能。任务1运用工业现场总线技术CAN收发器，CAN总线收发器是用来连接信号源（例如传感器、执行器等）和CAN总线的物理接口，其主要作用是将数字信号转换为CAN总线所需的差分信号。CAN总线收发器的特点在于其相对较少的耗电量、高速传输能力和强大的抗干扰能力。任务1运用工业现场总线技术CAN总线，CAN总线是所有参与设备连接的网络系统，是搭建CAN总线系统的重要组成部分。它将独立控制器连接在一起，建立了一个高速和可靠的数据交换的总线网络，在系统中交换数字信号。任务1运用工业现场总线技术CAN总线技术常用于工业自动化等领域，具有以下方面的特点。①CAN总线为多主方式工作，网络上的任意一个节点均可在任意时刻主动地向网络上的其他节点发送信息，通信方式灵活，并且无需站地址等节点信息。②CAN总线网络节点信息可分成不同的优先级，满足不同实时要求，高优先级的数据最快可在134us内得到传输。任务1运用工业现场总线技术③CAN总线采用非破坏性总线仲裁技术，当多个节点同时向总线发送信息时，优先级较低的节点会主动地退出发送，而最高优先级的节点可不受影响地继续传输数据。④CAN总线网络具有点对点、点对多点和全局广播等几种通信方式，通过数据帧和远程帧两种数据传输模式来实现多个节点之间的高效通信，直接通信距离最远可达10km，通信速率最高可达1Mbit/s。任务1运用工业现场总线技术⑤CAN总线节点数主要取决于总线驱动电路，目前可达110个，报文标识符可达2032种,而扩展标准的报文标识个数几乎不受限制。⑥CAN总线采用了差分信号传输和混合直流耦合等方式，从而可以加强抗干扰和隔离能力，同时支持多路传输。⑦CAN总线系统使用简单、标准化，同时能够支持多种拓扑结构、协议和设备，具有较强的兼容性和集成性。任务1运用工业现场总线技术CAN总线遵从OSI模型，按照OSI标准模型，CAN总线结构划分为两层：数据链路层和物理层。任务1运用工业现场总线技术在实际工业应用场景中，CAN主要应用于以下几个方面。①工业机器人控制②机床工具监测③生产线流程控制④控制系统故障诊断⑤生产环境监测任务1运用工业现场总线技术3.认识Modbus总线技术Modbus是一种串行通信协议，它广泛应用于工业数据通信与控制网络中。通过Modbus协议，控制器之间、控制器经由网络(如以太网)和其他设备之间可以通信，利用Modbus总线，不同厂商生产的控制设备可以联成工业网络，进行集中监控。任务1运用工业现场总线技术Modbus总线特点可基本概括如下。①标准的Modbus协议为开源免费形式，可靠性良好。②Modbus可以支持多种电气接口，如RS-232/485等串口，还可以在各种介质上传输，如双绞线、光纤等。③Modbus的帧格式简单，利于开发。任务1运用工业现场总线技术Modbus网络是一个工业网络通信系统，由带智能终端的可编程序控制器和计算机通过公用线路或局部专用线路连接而成。它可应用于各种数据采集和过程监控系统之中。任务1运用工业现场总线技术Modbus总线通信拓扑结构是一个Master架构的协议。网络中的一个节点是Master节点，其他使用Modbus总线参与通信的节点是Slave节点。每一个Slave设备都有一个唯一的通信地址。任务1运用工业现场总线技术Modbus网络只有一个主机，所有通信都由它发出。网络可支持247个远程从属控制器，但实际所支持的从机数要由所用通信设备决定。Modbus总线技术参数要求如下。①物理层:传输方式为RS485；②通信地址:0-247；③通信波特率:可设定；④通信介质:屏蔽双绞线；⑤传输方式:主从半双工方式。任务1运用工业现场总线技术Modbus应用协议是OSI参考模型的第7层（应用层）报文传输协议，该应用协议是一种简单的客户机/服务器应用协议。客户机能够向服务器发送请求;服务器分析请求，处理请求，向客户机发送应答。Modbus网络协议层包括3个层次，即物理层、数据链路层和应用层。任务1运用工业现场总线技术Modbus具有通信速度快、应用广泛、易于操作和维护等特点，已成为许多工业自动化应用的标准协议，在实际工业应用场景中，Modbus主要应用于以下几个方面。①PLC控制②传感器、执行器控制③电力系统④工业网络⑤监控系统任务1运用工业现场总线技术综上所述，CAN、PROFIBUS和Modbus都是在工业领域中广泛使用的通信协议，它们之间也存在着一定的使用区别。①应用范围不同②运行速度不同③传输方式不同④结构层次不同⑤应用语言不同⑥应用场景不同课程结束Endofcourse工业互联网技术专业教学资源库IndustrialInternetTechnologySpecialtyTeachingResourceLibrary任务实践：PLC基本配置和调测①实践目的掌握PLC通信协议配置及调试的基本方法，具备接入拓展通讯模块、配置系统组态、设置串口参数、设置通讯端口、添加主站模块、设置读取地址和信息等相关操作技能。②实践环境实践环境搭建包括PLCS7-12001个、通讯扩展模块1个、能源模块1个、PC1台、接线等。任务3.1运用工业现场总线技术③实践内容第一步，接入拓展通讯模块因PLCS7-1200不具备串口通讯，所以增加CB1241通讯模块用于通讯扩展。将通讯扩展模块接入PLC左侧，再将通讯扩展模块与能源模块进行相连。任务3.1运用工业现场总线技术第二步，配置系统组态打开TIA软件，新建项目，进入‘项目视图’，添加PLC设备并启用设备的系统存储器字节。任务3.1运用工业现场总线技术第三步，设置串口参数将CB241通讯模块拖入到PLC设备中，根据能源模块通讯参数配置IO_link参数，包括波特率、校验、数据位、停止位。任务3.1运用工业现场总线技术第四步，设置数据块选择“数据块”新建程序块，配置信息完成数据块_1的配置和编译。任务3.1运用工业现场总线技术第五步，设置通讯端口选择“组织块-Startup”新建程序块，选择“指令-通讯-通信处理器-MODBUS(RTU)”下Modbus_Comm_load指令，将其拖至程序段1内，按照“REQ:FirstScan、PORT：Local-CB_1241_(RS485)”配置参数，并选择“系统块—>Modubs_Master_DB”，将其拖到MB_DB参数处。任务3.1运用工业现场总线技术第六步，添加主站模块选择“指令-通讯-通信处理器-MODBUS(RTU)”下的Modbus_Master指令，将其拖至程序段2内。任务3.1运用工业现场总线技术根据能源模块的参数设置DATA_ADDR和DATALEN，REQ设置为TRUE。如若读取相电压及相电流，根据参数需设置为DATA_ADDR值为2000H即8192，DATALEN值为4。DATA_PTR选择“数据块_1—>ReadData”，配置完成后，完成程序块的编译。任务3.1运用工业现场总线技术第七步，下载数据到设备点击下载进入下载界面，点击“开始搜索”待设备搜索出来后，点击“下载”看到闪烁LED亮起，再点击“下载”，选择“在不同步的情况下继续”，再点击“装载”，装载完成后即完成数据到设备的装载。任务3.1运用工业现场总线技术第八步，读取数据在项目树选择“监控与强制表-添加新监控表”，进行配置，点击监控按钮，即可根据上报数据进行数据运算，计算出实际值。课程结束Endofcourse工业互联网技术专业教学资源库IndustrialInternetTechnologySpecialtyTeachingResourceLibrary任务2运用工业以太网技术任务描述：工业以太网是以太网技术应用于工业环境的企业信息网络，基于强大的IEEE802.3协议，被广泛应用于工业以太控制网络以及实时以太网。本任务主要围绕工业以太网、实时以太网等进行介绍，为读者具备后续搭建小型工业以太网网络提供运用工业以太网技术的能力。任务2运用工业以太网技术1.认识工业以太网 工业以太网是一种基于以太网技术专为工业应用而设计的网络技术。它与传统的以太网相比，工业以太网在传输速度、实时性、可靠性、抗干扰性等方面进行了优化和增强。它通过在物理、数据链路和应用层等方面加入高效性和稳定性的元素，以满足工业现场环境下的数据传输和通信需求。任务2运用工业以太网技术工业以太网的重点在于:利用交换式以太网技术为控制器和操作站、各种工作站之间的相互协调合作提供一种交互机制，并与上层信息网络无缝集成。工业以太网既有与信息网络相同的特点和安全要求，也有自己不同于信息网络的显著特点和安全要求。任务2运用工业以太网技术例如：工业以太网是一个网络控制系统，它对实时性要求高、网络传输要有确定性；工业以太网中的周期与非周期信息同时存在，对周期信息的传输通常具有顺序性要求，而对非周期信息有优先级要求；工业以太网同时具有实时协议和非实时协议，它要为紧要任务提供最低限度的性能保证服务，同时也要为非紧要任务提供尽力服务。任务2运用工业以太网技术工业以太网主要应用协议包括EtherCAT、ProfiNet、ModbusTCP、CC-LinkIE、Ethernet/IP等。EtherCAT（以太网工控自适应技术）是一种高速、实时性能优异的工业以太网总线协议。它支持数据的广播式传输以及延迟时间极短的同步传输，能够实现低延迟、高实时性的数据采集和控制。任务2运用工业以太网技术ProfiNet（过程自动化以太网）是西门子开发的一种工业以太网通信协议，具有高速、实时性好、可靠性高等特点，支持多种设备的适配和互联，广泛应用于自动化生产过程中的工业控制和数据通信系统。Modbus-TCP是一种基于TCP/IP网络的Modbus协议，适用于数据量较小的工业控制领域，具有高效率、易实现、性价比高等特点，已成为工业自动化领域的标准协议。任务2运用工业以太网技术CC-LinkIE是一种CCLink工业以太网协议，具有高速、实时性好、带宽大的特点，是工业自动化控制领域最为流行的以太网协议之一。Ethernet/IP是一种基于以太网的协议，是控制和数据采集在工业自动化过程中的标准协议之一。它结合了以太网、TCP/IP协议、用户数据报协议等，优化了数据传输和控制过程。任务2运用工业以太网技术除了以上协议外，还有如Powerlink、Modbus-IDA、SercosIII等协议在工业以太网应用中也有一定的影响和应用。这些协议在功能和性能方面略有不同，适用于不同的应用场景。任务2运用工业以太网技术例如：ProfiNet适用于独立控制系统和机器人控制领域；ModbusTCP适用于小型工业控制系统和数据采集领域；CC-LinkIE适用于大型工业控制系统和现场总线应用领域；Ethernet/IP适用于各种类型的工业自动化应用、现场总线和工业通信领域。任务2运用工业以太网技术PROFINET、ModbuSTCP、EtherNe/IPEtherCAT等几种工业以太网的通信参考模型如图。任务2运用工业以太网技术可见，Modbus/TCP与EtherNetIP在应用层以下的部分均沿用了普通以太网技术，因而它们可以在普通以太网通信控制器基础上，借助上层的通信调度软件，实现其实时功能；EtherCAT、Powerlink以及具有SRT（软实时）和IRT（等时实时）同步功能的PROFINET都需要特别的通信控制器支持。任务2运用工业以太网技术工业以太网的数据通信有标准通道和实时通道之分。其中，标准通道按CSMA/CD（载波侦听多路访问/冲突检测）竞争方式传输数据帧，主要用于传输没有实时性的非实时数据；有时效性要求的数据则通过实时通道，按SRT或者IRT的实时通信方式传输数据帧，通过软件调度后，其传输延迟可以达到几毫秒，时间抖动可以在控制在微秒级。任务2运用工业以太网技术在实际工业应用中，工业以太网一般具有以下主要特点。①支持实时性②抗干扰能力强③容错能力强④易于整合⑤实现智能化任务2运用工业以太网技术2.认识实时以太网实时以太网是一种适用于工业自动化领域的网络通信技术，与工业以太网类似，但在实时性、可靠性等方面进行了升级和优化，主要用于要求高实时性的工业自动化控制领域。任务2运用工业以太网技术TSN是一种面向工业应用的通信技术，主要用于实时控制系统和工业自动化领域。TSN技术基于以太网网络协议，并在其基础上进行了深入优化和改进，以保证数据传输的低延迟、高可靠性和实时性。任务2运用工业以太网技术在控制领域中，例如：流水线控制中的每个机器动作都要严格一致，时延偏差必须在在一个确定范围内，对于时延抖动必须在1ms以内，否则生产出的产品就会有瑕疵，影响产品质量，甚至成为次品。通俗来讲，TSN就是控制时延的抖动在一个预先定义好的范围内，实现在以太网中确定性的数据通信能力。TSN技术主要包括以下几个方面的改进。任务2运用工业以太网技术TSN技术主要包括以下几个方面的改进。①时间同步②流量调度③时限保证④网络安全TSN技术是网络通信领域的最新研究成果，它具有较高的数据传输速率、实时性和可靠性，将会在未来的工业智能化应用中得到更加广泛的应用。课程结束Endofcourse工业互联网技术专业教学资源库IndustrialInternetTechnologySpecialtyTeachingResourceLibrary任务实践：搭建小型工业以太网网络①实践目的掌握工业交换机配置的基本方法，具备搭建小型工业以太网网络，验证工业以太网连通性等相关操作技能。②实践环境实践环境搭建包括斥候工业网关YZ-G84061个、浪潮SI5020I-8TS-L交换机一台、浪潮TQ-2000防火墙一台，PC1台、网线附件等。任务实践：小型工业以太网网络搭建③实践内容第一步，设备网段设置。工业交换机设备默认登录IP地址为，需要对计算机进行配置，使计算机的IP地址和设备的IP在同一网段。任务实践：小型工业以太网网络搭建配置计算机“网络连接->本地连接->Internet协议版本4(TCP/IPv4)”，在IP地址栏输入20，设置计算机的IP地址与设备处于同一网段。任务实践：小型工业以太网网络搭建第二步，登陆网管系统。浏览器访问IP：(SI5020I-8TS-L默认IP地址,如已更政使用新IP地址)，输入用户名密码(默认用户名admin，默认密码inspur123，如已更政请输入最新的用户名密码)，输入正确即登录成功。任务实践：小型工业以太网网络搭建第三步，配置VLAN基本信息。进入“基木配置”页面新增VLAN，新增VLAN号，VLAN基本信息如图。任务实践：小型工业以太网网络搭建第四步，配置VLAN端口。进入VIAN端口配置界面，此页面可配置端口的VLAN工作模式、Access模式下满口的默认VLAN、Trunk模式下允许通过的VLAN号等信息。任务实践：小型工业以太网网络搭建第五步，设备网段设置。工业交换机设备默认登录IP地址为，需要对计算机进行配置，使计算机的IP地址和设备的IP在同一网段配置IP地址为：20。任务实践：小型工业以太网网络搭建第六步，登录网管系统浏览器访问IP:，弹出登录窗口，输入用户名:admin,密码：123456，登录管理系统。任务实践：小型工业以太网网络搭建第七步，修改IP地址。进入网络管理界面，可对各网络参数进行设置。进入WAN设置界面,配置主IP：0，子网掩码：，网关：50。任务实践：小型工业以太网网络搭建第八步，设备网段设置。工业交换机设备默认登录IP地址为，需要对计算机进行配置，使计算机的IP地址和设备的IP在同一网段。配置IP地址为：20。任务实践：小型工业以太网网络搭建第九步，登录网管系统。浏览器访问IP：50(TQ-2000-M110默认IP地址，如已更政使用新IP地址)，显示输入用户名密码(默认管理员用户名：admin，默认密码：inspur123)。任务实践：小型工业以太网网络搭建第十步，配置网络。进入网络管理界面，进入点击接口名称“ge0/2(ge0/2)”，进入接口2设置界面。在IP地址栏填入“/24”点击“添加”按钮。任务实践：小型工业以太网网络搭建第十一步，设备网段设置。工业交换机设备默认登录IP地址为，需要对计算机进行配置，使计算机的IP地址和设备的IP在同一网段配置IP地址为：0，网关输入。任务实践：小型工业以太网网络搭建第十二步，联通测试。在cmd中输入“ping0”，查看小型工业以太网网络是否连通。课程结束Endofcourse工业互联网技术专业教学资源库IndustrialInternetTechnologySpecialtyTeachingResourceLibrary任务3运用工业无线技术任务描述：在智能制造大趋势下，智能化转型带来了工业生产车间接入设备数量的剧增和生产数据的实时传输需求。新增设备的信息点位并不固定，生产数据和指令需要实时传输，这就决定了生产车间需要运用工业无线技术，建设稳定可靠的无线网络。本任务主要围绕Wi-Fi技术、4G-cat1技术、5G技术等进行介绍，为读者具备后续搭建小型工业无线网络提供运用工业无线技术的能力。任务3运用工业无线技术无线网络是采用无线通信技术实现的网络。它在工业领域被广泛应用，大多数工业企业都可借助工业无线网络提高企业整体运行机制,相较于传统的有线固定网络,拓扑结构更加的灵活，无需大量的布线,减少了施工的难度,提高覆盖面。任务3运用工业无线技术1.认识WiFi技术WiFi，又称为“移动热点”，它是IEEE802.11标准的无线局域网技术，该技术使用空闲的2.4GHz附近频段，该频段目前尚属不用许可的无线频段。目前常用的分别是IEEE802.11a、IEEE802.11b，IEEE802.11g和IEEE802.11n。任务3运用工业无线技术WiFi的基本工作原理是通过使用无线电波在设备之间传输数据，设备中的WiFi发射器会将数据转换为无线信号，然后通过网络接入点发送出去，而无线接收设备则会接收信号并将其转换为可识别的数据，由于WiFi工作在特定的频段上（包括2.4GHz和5GHz频段），需要使用调制和编码技术进行数据传输，Wi-Fi的无线信道一般采用媒介访问控制协议来管理，以确保数据的有效传输，此外，为保护数据的安全性，WiFi还提供诸如加密和身份验证等安全机制。任务3运用工业无线技术在实际工业应用中，WiFi被广泛应用于许多应用和设备之间的无线通信和联网连接，一般包括以下几个方面的应用。①无线传感器和监测系统WiFi可以用于无线传感器和监测设备的数据传输，例如环境监测、温度监控、工艺参数监测等，通过WiFi将相关设备连接到网络，实现数据的实时传输和远程监控。任务3运用工业无线技术②机器与机器（M2M）通信WiFi可以用于工业自动化领域的机器与机器之间的通信，例如设备之间的数据交换、命令传输、状态监测等，通过WiFi网络将工业机器、机器人和其他设备连接，实现机器与机器的相互通信和协作。任务3运用工业无线技术③移动终端设备连接在工业环境中，员工可以使用便携设备如智能手机、平板电脑和手持终端，通过WiFi网络连接到工厂的内部系统、数据库或其他设备，以实现实时数据查看、操作指导等功能。任务3运用工业无线技术④远程维护和故障排除WiFi可以用于工程师远程连接到工厂设备、机器或系统，进行故障排除、配置更改或软件更新，减少维护成本和停机时间，提高设备和系统的可靠性。任务3运用工业无线技术⑤无线机器人控制WiFi可以用于工业机器人的无线控制和监控，通过WiFi网络操作人员可以远程控制机器人，观察机器人运行状态，并实时获取机器人执行任务的反馈。任务3运用工业无线技术WiFi6是下一代WiFi标准，于2019年发布。WiFi6引入了一系列增强功能，旨在提高无线网络的性能。它工作在2.4GHz和5GHz频段,在传输速率、并发数量、时延等方面有较大提升，峰值速率达9.6Gbit/s，每个接入点最多接入数为1024个，并发用户数最大可达72个,网络时延不大于20ms。任务3运用工业无线技术WiFi6无线网络基于标准的工业以太网传输网络，组成结构相对简单，主要由IP交换系统、无线接入器、以及无线基站、各类Wi-Fi终端设备组成。Wi-Fi6提供了更高的速度、更大的容量、更低的延迟和更好的性能稳定性，它适用于各种场景，包括家庭、办公室、公共场所和工业环境，能够满足不断增长的无线连接需求。任务3运用工业无线技术需要注意的是，工业现场环境对无线网络的可靠性、稳定性和安全性要求较高。因此，在部署WiFi网络时，需要采取适当的安全措施、网络管理和干扰防护，以确保无线通信的稳定性和数据的安全性。任务3运用工业无线技术2.认识4GCat.1技术4G技术，是指第四代移动通信技术，包括TD-LTE和FDD-LTE两种制式。Cat.1属于4G系列，可以使用已建设的4G移动网络资源，常用于工业场景中的物联网应用。虽然商用4G模块主要使用Cat.4，下载速率可以达到150m，但是大多数工业和物联网场景对通信传输速率要求不高。任务3运用工业无线技术Cat.1作为4G的低端版本，技术成熟稳定，它的上行峰值速率为5Mbit/s，下行峰值速率为10Mbit/s，属于蜂窝物联网，是广域网。运用4GCat.1技术针对工业场景进行适当调整，能够给工业企业提供覆盖面广，传输速率高的通信系统，满足工业互联网的各场景互联互通的需求。同时，Cat.1是配置为最低版本参数的用户终端级别，可让业界以低成本设计低端4G终端。任务3运用工业无线技术在实际工业应用中，4GCat.1一般包括以下几个方面的应用。①远程监测和控制使用4GCat.1可以连接传感器、设备和工业机器等，实现远程监视、数据采集和远程控制，便于工业自动化、智能监测和远程操作。任务3运用工业无线技术②安全和报警系统使用4GCat.1可以支持实时的安全警报和通知传送。例如，在工厂或仓库中，它可以用于监控入侵、火灾、泄漏等紧急事件，并及时将警报消息传输到相关人员。任务3运用工业无线技术③物流和仓储管理使用4GCat.1可以连接传感器和设备，实时监控物流和仓储过程信息，包括实时跟踪货物、监控温度、湿度和其他环境参数，以确保物流过程的可视化和控制。任务3运用工业无线技术④能源管理使用4GCat.1可以实时监测能源消耗、控制设备运行模式，并进行预测性维护，以提高能源效率和降低成本。4GCat.1在工业场景中可以提供可靠的远程通信和控制功能，实现工业物联网应用的连接和监控需求。它为工业自动化、能源管理、远程监控等提供了更加便捷和高效的解决方案。任务3运用工业无线技术3.认识5G技术5G技术,是指第五代移动通信技术，其性能目标是实现高数据速率、减少延迟、节省能源、降低成本、提高系统容量和大规模设备连接。5G技术六大基本特点：高速度、泛在网、低功耗、低延时、万物互联、重构安全。任务3运用工业无线技术5G技术应用包括增强型移动宽带（eMBB）、超高可靠低时延通信（uRLLC）和海量机器类通信（mMTC）三种关键的服务场景，它们针对不同的需求提供了不同的功能和特性。任务3运用工业无线技术eMBB，主要应用在高清视频和流媒体传输、高速率和低延迟等服务场景。eMBB为用户提供更高质量、更稳定的高清视频和流媒体内容，如高清视频直播、高清视频会议等；eMBB支持更流畅、更逼真的VR（虚拟现实）和AR（增强现实）应用，如游戏、培训和远程协作等。任务3运用工业无线技术uRLLC，主要应用在工业自动化和远程控制、自动驾驶和智能交通等服务场景。uRLLC提供可靠的低延迟通信，使工业设备和机器人能够实现实时的远程监控和控制，支持工业自动化和远程操作；uRLLC提供高可靠性和低时延的通信，使自动驾驶汽车和智能交通系统能够实现实时的数据传输和互联互通，确保安全、高效的交通管理。任务3运用工业无线技术mMTC，主要应用在物联网、环境监测和资源管理等服务场景。mMTC支持大规模物联网设备的连接，可以实现数十亿个设备的互联互通，用于智能家居、智能农业、智慧城市、工业监测等领域；mMTC支持大规模环境监测和资源管理，例如监测空气质量、水质监测、能源管理等。任务3运用工业无线技术eMBB是指超高清视频等大流量移动宽带业务；URLLC是指需要低延迟的业务，如无人驾驶和工业自动化；mMTC是指大规模物联网业务。这三个主要的应用场景指向不同的领域，涵盖了我们工作和生活的各个方面。课程结束Endofcourse工业互联网技术专业教学资源库IndustrialInternetTechnologySpecialtyTeachingResourceLibrary任务实践：搭建小型工业无线网络①实践目的掌握工业无线接入点配置的基本方法，具备搭建小型工业无线网络，验证工业无线网连通性等相关操作技能。②实践环境实践环境搭建包括路由器TL-WDR5620一个、斥候工业网关YZ-G84061个、PC1台、浪潮SI5020I-8TS-L交换机一台、网线附件等。任务实践：工业无线路由基本配置③实践内容第一步，设备网段设置。工业交换机设备默认登录IP地址为，需要对计算机进行配置，使计算机的IP地址和设备的IP在同一网段。配置计算机“网络连接->本地连接->Internet协议版本4(TCP/IPv4)”，在IP地址栏输入23，子网掩码输入，设置计算机的IP地址与设备处于同一网段。任务实践：工业无线路由基本配置第二步，登录网管系统。打开电脑浏览器，地址栏中输入IP：(SI50201-8TS-L默认IP地址，如已更改使用新IP地址)，输入用户名密码(默认用户名admin，默认密码inspur123，如已更改请输入最新的用户名密码)，输入正确即登录成功。任务实践：工业无线路由基本配置第三步，配置VLAN基本信息。点击“以太网配置-VLAN配置”，可进入VLAN配置界面，VLAN配置界面包含“基本配置”和“VLAN端口”配置页面，“基本配置”页面可以查询现有VLAN及新增VIAN，点击“配置”按钮，可新增VLAN号（2）。任务实践：工业无线路由基本配置第四步，配置VLAN端口。点击“VLAN端口”,可进入VLAN端口配置界面，此贞面可配置端口的VLAN工作模式、Access模式下端口的默认VIAN、Trunk模式下允许通过的VLAN号等信息。点击glgeaethernet1/1/2和glgeaethernet1/1/3右侧修改按钮修改AccessVlan为2。任务实践：工业无线路由基本配置第五步，IP配置。点击“三层配置->IP配置”，可进入IP基本配置界面，Vlan列表添加VLANID为2的Vlan，IP基木信息添加接口为vlan2，IP地址为，掩码长度为24的新接口。任务实践：工业无线路由基本配置第六步，设置网段配置，配置计算机“网络连接->本地连接->Internet协议版本4(TCP/IPv4)”,设置自动获得IP地址，自动获得DNS服务器地址。任务实践：工业无线路由基本配置第七步，路由设置。打开电脑浏览器，地址栏中输入IP：，创建管理员密码(12345)，点击确认。任务实践：工业无线路由基本配置转到“路由设置->LAN口设置”，LAN口IP设置为手动，IP地址改为，子网掩码改为，点击保存。任务实践：工业无线路由基本配置路由设置->上网设置，修改ip地址为00，子网掩码改为，网关改为，首选DNS服务器改为14，点击保存按钮。任务实践：工业无线路由基本配置路由设置->无线设置，修改无线名称为test。，密码修改为“NIHAO213”，点击保存按钮。任务实践：工业无线路由基本配置第八步，设备网段设置。配置计算机“网络连接->木地连接->Internet协议版本4(TCP/IPv4)”，在IP地址栏输入23，子网掩码输入。任务实践：工业无线路由基本配置第九步,登录网管系统。点击“网络->WLAN”进入WLAN配置界面，点击启用Wi-Fi，输入客户满SSID(test)、WPA/WPASPSK密钥(NIHAO213)，点击提交按钮。任务实践：工业无线路由基本配置点击“系统管理->工具”进入工具页面，主机地址输入，点击Ping按钮进行连通测试。课程结束Endofcourse工业互联网技术专业教学资源库IndustrialInternetTechnologySpecialtyTeachingResourceLibraryProject4工业互联网网络建设IndustrialInternetNetworkConstruction任务1规划工业网络系统在工业互联网中，面向工业企业提供工厂内网与外网的升级改造建设工作，是实现工厂数字化转型的关键步骤，也是落实“两化融合”的具体内容之一，进而打破工业企业的信息孤岛，实现数据的跨系统互通。任务1规划工业网络系统工业网络升级改造的第一步是进行网络系统规划，一般从网络的需求分析、子网划分、区域划分、设备选型、网络拓扑等方面入手，按照自下而上的层级顺序进行。本任务主要围绕需求分析、子网划分、设备选型和网络拓扑等进行介绍，为读者具备后续建设小型工业企业网络提供规划设计的能力。任务1规划工业网络系统1.需求分析网络需求分析是为工业网络升级改造提供整体规划指导方向，是进行网络系统规划与设计的基本依据,它决定了企业的网络目标、网络架构、网络功能和实现形式。通过网络需求分析，可以归纳出对网络规划具有重大影响的因素，进而使设计人员得出网络升级改造需要的带宽、时延、网络设备性能等要求。任务1规划工业网络系统网络需求分析一般包括网络规模分析、应用业务分析、网络性能分析和网络安全分析等，具体内容如下。①网络规模分析网络规模分析既要明确网络规划的范围，确定规划的网络是一个车间级局域网、工厂级内网，还是一个完整的企业网络；又要明确接入网络的设备类型、各类设备数量及地理分布位置；还要明确网络的可扩展性和可扩容性等要求。任务1规划工业网络系统②应用业务分析应用业务分析要明确企业网络的应用业务，包含信息采集业务类应用(现场总线应用、数据采集等)、设备控制类业务应用（PLC、DCS）、连接类业务应用（MES）、上云业务应用及其它特殊业务。任务1规划工业网络系统③网络性能分析网络性能分析要明确网络应用业务的网络性能（带宽、时延等）需求。例如安防网络一般需求千兆网络带宽；生产网内连接运动控制驱动器，一般要求不能连续2次业务丢包，并且命令报文周期在小于1ms级别等。任务1规划工业网络系统④网络安全分析网络安全分析要明确规划物理防火墙、工业网闸等网络设备；明确采用网络安全技术，例如认证、加密、访问控制、病毒防护等技术。任务1规划工业网络系统2.子网划分子网划分是将一个较大的IP网络划分为更小的子网，以提高网络的管理和效率。子网划分可以根据需求、规模和网络拓扑进行灵活配置。子网划分一般针对工业企业内网而言，是对需接入网络的设备按功能属性分类，分别规划入不同的子网，通过虚拟局域网（VLAN）方式划分。各子网内部根据入网设备所在地理位置分布，进行网络设备的合理区域划分。任务1规划工业网络系统工业企业内网的子网划分主要包括生产网、办公网、安防网等，具体内容如下。通常将与远程控制、产线级控制、工艺过程数据采集相关类设备，包括DCS/PLC控制系统、SCADA系统、工程师站、工业机器人、智能仪表等设备，归入生产网。生产网对网络的稳定性、时延、设备容量存在较高的要求。任务1规划工业网络系统通常将与企业内部管理系统和信息系统相关类设备，包括办公室办公电脑、打印机、办公服务器、工作站等设备，归入办公网。办公网是企业内网面向人与人、人与机器之间连接层级的网络，主要用于企业员工访问内部办公系统、日常办公、互联网访问等业务。办公网对网络需求较低，在规划时应注重经济型、稳定性和网络带宽需求。任务1规划工业网络系统通常将与企业生产运营相关的辅助系统类设备，包括视频监控系统、门禁系统、广播系统、边界安防系统、消防报警等设备归入安防网。安防网汇聚了企业内部的辅助类系统，设备数量多、设备类型杂，对网络带宽、网络容量有较高的需求。任务1规划工业网络系统子网划分的一般步骤包括以下几个方面。①确定网络需求确定网络的需求包括主机数量、子网数量、跨子网通信需求等。这些要素将决定划分子网所需的IP地址范围及子网掩码。②分配IP地址范围根据网络需求，为划分的每个子网分配一个IP地址范围。确保每个子网有足够的IP地址来满足其主机数量和需求。任务1规划工业网络系统③选择子网掩码子网掩码用于确定IP地址中网络部分和主机部分的边界。选择适当的子网掩码是子网划分中的关键步骤，子网掩码的位数决定了网络部分和主机部分的划分。④规划网络拓扑根据实际网络拓扑规划，划分子网并决定每个子网的关联设备和子网间的连接方式，包括考虑物理布局、路由器和交换机的配置等因素。任务1规划工业网络系统⑤配置网络设备根据网络拓扑规划，配置路由器、交换机或防火墙等网络设备。相关设备需要设置相应的IP地址和子网掩码，以确保子网之间的通信和路由功能正常。⑥测试和验证在实施子网划分后，对网络进行测试和验证，确保子网之间的通信正常，并进行必要的故障排除。任务1规划工业网络系统需要注意的是，子网划分应遵循IP地址规划和子网掩码分配的最佳实践，以避免IP地址浪费和子网规模不合理的问题。同时，随着网络需求的变化，还可以对子网划分进行动态调整和扩展。任务1规划工业网络系统3.设备选型设备选型一般是根据接入设备数量、位置、接口类型、网络性能、防护等级、网络部署场景等因素，选择适用的接口转换设备、工业网关、工业交换机、安全设备等，具体内容如下。接口转换设备，根据不同网络设备的物理接口类型、数量，对接口转换设备进行选型。任务1规划工业网络系统例如：一粉尘浓度较大的生产车间，有RS-485接口智能仪表40台,需对车间中一台有空余RJ45口的工控机上展示仪表数据，可选择串口转网口的设备，设备需含有一路RS-485接口（接口可连接设备数量≥40）或两路RS-485接口（每路接口可连接设备数量32），因此设备选型需含至少一个RJ-45接口，且设备需经过粉尘防爆等级认证。任务1规划工业网络系统例如：一粉尘浓度较大的生产车间，有RS-485接口智能仪表40台,需对车间中一台有空余RJ45口的工控机上展示仪表数据，可选择串口转网口的设备，设备需含有一路RS-485接口（接口可连接设备数量≥40）或两路RS-485接口（每路接口可连接设备数量32），因此设备选型需含至少一个RJ-45接口，且设备需经过粉尘防爆等级认证。任务1规划工业网络系统工业交换机，根据当前网络节点的连接设备数量、组网类型、网络环境、传输介质等因素，对工业交换机进行选型。主要考虑交换机物理接口（电口/光口）种类、数量及物理端口的网络带宽,以及在该节点位置是否需要网管型或非网管型，是否支持环网等要求来进行选型。任务1规划工业网络系统4.网络拓扑在工业网络设计中，常见的网络结构有星状结构、环状结构、总线结构、混合结构4种。任务1规划工业网络系统星状结构是指网络设备以星型方式连接成网，星型网络拓扑结构以中央节点为中心，网络中的所有节点都与中央节点直接相连，中央节点对各设备间的通信和信息交换进行集中控制和管理。该结构具有结构形式简单，容易管理维护，配置简单；便于建网及故障检测等优点，但该结构可靠性较低。对于中小型工业企业，该结构在办公网、安防网和生产网都有应用。任务1规划工业网络系统环状结构由网络中若干节点，通过点到点的链路首尾相连形成一个闭合的环。该结构典型优点是容错性好，即使环型网络从任何一个地方断开，该网络还是在正常工作状态；缺点是配置、管理、维护较为复杂。对于中小型工业企业，该结构形式经常用于对网络稳定要求较高的生产网。任务1规划工业网络系统总线结构是指所有接入设备均挂在一条总线上的结构。该结构具有结构简单，可扩充性好的优点；但存在如果总线上某一个节点出现问题，可能会影响整个总线上的其他设备的缺点。对于中小型工业企业，终端设备层的工业总线即为该结构。任务1规划工业网络系统混合结构是由星型结构、环型结构两种以上结构类型组合在在一起的网络结构。一个完整的企业网络，一般都是以这种网络结构形式存在。课程结束Endofcourse工业互联网技术专业教学资源库IndustrialInternetTechnologySpecialtyTeachingResourceLibrary实践任务：规划小型工业网络系统①实践目的掌握规划工业企业网络的基本要素，具备规划小型工业企业网络的能力。②实践案例某食品加工厂因智能化改造，企业要求将生产设备信息传输到一体机，并使生产数据在web端可查阅。通过现场调研发现，该工厂现有设备均单机运行，生产设备之间无工业总线连接。实践任务：规划小型工业网络系统该厂的生产设备主要分布在冻干车间、烘干车间、精油车间和冷库内，相关生产设备需要进行互联互通后，才能将数据传送到平台，因此需要打通设备与一体机之间的工业网络。企业生产设备分布如图所示，企业生产设备清单如表所示。实践任务：规划小型工业网络系统车间名称设备名称设备接口支持通讯协议冻干车间冻干机1RJ-45TCP/IP冻干机2RJ-45TCP/IP烘干车间烘干机1RS-485Modbus-RTU烘干机2RS-485Modbus-RTU烘干机3RS-485Modbus-RTU烘干机4RS-485Modbus-RTU流量计1RS-485Modbus-RTU上料机RJ-45TCP/IP一体机RJ-45多种工业协议精油车间流量计2RS-485Modbus-RTU流量计3RS-485Modbus-RTU冷库制冷机RJ-45Modbus-TCP实践任务：规划小型工业网络系统冻干车间内有2台冻干机设备，设备控制器为西门子S7-300型PLC（RJ-45接口）。精油车间有流量计两台（RS-485接口）；冷库有制冷机（位于半山腰位置）一台（RJ45接口，控制为三菱PLC）。实践任务：规划小型工业网络系统烘干车间内含有4台烘干机，设备控制器为设备厂商自研控制板（RS-485接口，支持Modbus-RTU通讯协议）；流量计1台（RS-485接口）、上料机一台（RJ-45接口，控制器为S7-1200型PLC），一体机一台（RJ-45接口，支持TCP/IP、Modbus-TCP、PROFINET等多种工业协议）。实践任务：规划小型工业网络系统第一步，需求分析根据企业需求分析发现，该企业网络规模为一小型企业网络，具有生产网规划需求，无视频网、安防网需求；具有生产设备数据采集业务需求和企业外网需求，暂无网络安全设备，需增加防火墙或工业网闸等网络安全设备。实践任务：规划小型工业网络系统第二步，子网划分根据企业生产设备分布，生产网内包含冻干车间、烘干车间、精油车间和冷库4个车间，除冷库车间需部署蜂窝移动通信信号上传数据外，其他每个车间可划分一个虚拟局域网，进行车间之间的二层隔离。子网划分规划如表所示。网络平面VLANIP地址段用途一体机208/24平台IP烘干车间设备210/24烘干车间网关及PLC冻干车间设备211/24冻干车间网关精油车间设备212/24精油车间网关带内管理213/24网络设备管理工控出口214/24核心&防火墙互联设备选型清单表实践任务：规划小型工业网络系统第三步，设备选型针对冻干车间情况，已有2台PLC（RJ-45接口），需配置含有8电口、2光口的工业交换机1台。设备选型SI5020I-8TS-L工业交换机1台。针对精油车间情况，接入流量计2台，设备选型YZ-G8406工业网关1台、SI5020I-8TS-L工业交换机1台。实践任务：规划小型工业网络系统针对烘干车间情况，烘干机物理接口需转换接入工业以太网，配置一台工业网关，将RS-485转换为RJ-45接口，并将Modbus-RTU转换为MQTT通信协议；流量计配备1台工业网关，理由如前所述。设备选型YZ-G8406工业网关2台。此外，为接入工业网关需配置1台工业交换机，同时接入上料机设备，设备选型SI5020I-8TS-L工业交换机1台。实践任务：规划小型工业网络系统针对冷库情况，因冷库车间比较独立，位于半山腰，铺设通信线路困难，采用移动网络部署，设备选型YZ-G8406工业网关1台，使用其蜂窝联网功能，数据直接通过移动网络接入平台。核心层设计，通过核心交换机，将3个车间的工业交换机接入，并为平台一体机和企业网络出口提供网络接口，设备选型S6550E-48TS4X-C核心交换机1台。实践任务：规划小型工业网络系统网络安全设计，增加TQ-2000-M110防火墙1台，作为企业网络出口的安全设备。设备选型具体清单如表所示。序号名称型号单位数量1下一代防火墙TQ-2000-M110台12核心交换机S6550E-48TS4X-C台13工业交换机SI5020I-8TS-L台34斥候工业网关YZ-G8406台4设备选型清单表实践任务：规划小型工业网络系统第四步，网络拓扑根据企业网络需求分析，企业内网为面向数据采集的生产网，无生产控制需求，内网拓扑结构优先选择星型结构。车间内部串口之间采用RS-485工业总线连接，设备网口之间100米以内采用超五类双屏蔽网线连接，各车间之间采用室外光纤连接。企业内网拓扑结构如图所示。实践任务：规划小型工业网络系统实践任务：规划小型工业网络系统根据新增网络设备及现场网络设备情况，再结合子网划分情况，企业网络IP地址规划如表所示。企业网络管理地址规划如表所示。车间设备名称接口地址子网掩码网关冻干车间冻干机1RJ-45冻干机2RJ-45烘干车间烘干机1RS-4851

烘干机2RS-4852

烘干机3RS-4853

烘干机4RS-4854

流量计1RS-4851

上料机RJ-45工业网关1RJ-45工业网关2RJ-45精油车间流量计1RS-4851

流量计2RS-4852

YZ-G8406RJ-45物联网平台一体机RJ-4550企业网络IP地址规划表实践任务：规划小型工业网络系统设备名称地址子网掩码网关核心交换机工业交换机（烘干车间）工业交换机（冻干车间）工业交换机（精油车间）核心交换机（连接防火墙）防火墙（连接核心交换机）企业网络管理地址规划表课程结束Endofcourse工业互联网技术专业教学资源库IndustrialInternetTechnologySpecialtyTeachingResourceLibrary任务2实施工业网络集成工业企业网络规划设计完成之后，将工业网络软硬件系统，通过工业互联网网络技术进行整合，使之各部分之间能彼此协调工作，称为工业网络集成。一般将工业网络集成分为两类：硬件集成和软件集成，硬件集成是基础，软件集成是硬件集成的功能提升和实现。本任务主要围绕工业网络硬件集成、软件集成等进行介绍，为读者具备后续建设小型工业企业网络提供软硬件系统集成的能力。任务2实施工业网络集成1.硬件集成根据工业企业规划的网络拓扑图或网络施工设计图，将工业网络硬件设备（包括工业网关、工业交换机、接口转换设备等），按照合理的地理位置，部署到工业企业现场。硬件集成的一般过程包括以下几个方面。任务2实施工业网络集成①需求分析明确业务需求和集成目标，确定被集成的设备和系统。了解相关设备和系统之间的通信协议要求，以便进行后续集成工作。任务2实施工业网络集成②设备选型选择适合的设备和组件，包括传感器、控制器、转换器、网关等。重点考虑相关设备和系统之间的兼容性和互操作性，以确保被集成对象能够顺利地进行集成。任务2实施工业网络集成③网络规划和布线整合工业网络拓扑结构，确定设备的布置和连接方式。注意设备之间的距离、带宽需求、容错能力等因素，以确保网络的可靠性和稳定性。任务2实施工业网络集成④网络协议处理在硬件集成过程中，不同设备可能使用不同的通信协议和数据格式，因此处理协议转换和数据格式转换是关键步骤之一，确保设备能够相互通信和交换数据。任务2实施工业网络集成⑤参数配置和调试根据设备手册和要求，进行参数配置和调试工作。确保设备的通信参数、数据采集和控制参数等设置正确，并进行测试和调试，以确保设备正常工作。任务2实施工业网络集成⑥安全和保护措施在硬件集成过程中，还要考虑数据安全和网络保护的需求。采取适当的安全措施，如加密通信、访问控制和防火墙设置，以保护工业网络免受潜在的安全威胁。任务2实施工业网络集成需要注意的是：硬件集成过程中要与设备厂家进行紧密合作和沟通，了解设备的技术特性和支持情况；要优先选择符合通信标准的设备和组件，以确保不同厂家的设备能够无缝集成；要及时记录设备配置和集成过程中的重要信息和设置；要定期进行设备的维护和更新，保持设备的性能和安全性。任务2实施工业网络集成硬件集成是一个复杂的过程，需要综合考虑设备的技术特性、通信要求、安全性等因素。合理的规划、选型和管理能够确保硬件集成的顺利进行和稳定运行。任务2实施工业网络集成2.软件集成在完成工业网络设备集成后，运用各类型设备对应的配置软件，进行软件系统的接口对接、数据整合和处理、系统配置和调试等工作，软件集成是将不同厂家的软件系统整合到一个统一的平台中，以实现设备数据采集、处理和控制的功能提升和实现。软件集成的一般过程包括以下几个方面。任务2实施工业网络集成①需求分析明确业务需求和集成目标，确定需要集成的软件系统。了解系统之间的数据交互和接口需求，以便后续集成工作。②软件选型选择适合的软件系统和平台，包括监控系统、数据管理系统、分析工具等。重要的是考虑软件的兼容性和互操作性，以确保各个系统能够顺利地进行数据交互和集成。任务2实施工业网络集成③接口对接根据软件系统提供的接口和API，进行数据交互和对接工作。此过程可能涉及数据格式转换、协议适配和接口开发等，以确保不同系统之间能够正确地交换数据。任务2实施工业网络集成④数据流整合和处理将不同系统产生的数据整合到统一的数据流中。通过数据采集、处理和转换操作，确保数据的一致性和准确性，并实现数据的实时、批处理和历史存储功能。⑤系统配置和调试根据需求和系统要求，进行配置和调试工作。调整系统参数和设置，确保系统功能和性能达到预期，并进行系统级测试和验证。任务2实施工业网络集成需要注意的是：软件集成过程中要选择符合通信协议和数据格式标准的软件系统，以确保各个系统能够无缝集成和交互；要选择提供开放接口和API的软件系统，以便灵活地进行集成和定制开发；要重视数据安全和隐私保护的需求，确保集成的软件系统产生的数据质量和一致性；要定期进行软件系统的版本管理和升级。任务2实施工业网络集成软件集成是一个涉及多个系统和组件的过程，需要综合考虑需求、技术、安全和性能等因素。合理的规划、选型和测试能够确保软件集成的顺利进行和可靠运行。课程结束Endofcourse工业互联网技术专业教学资源库IndustrialInternetTechnologySpecialtyTeachingResourceLibrary任务实践：集成小型工业网络系统①实践目的掌握小型工业企业网络集成的基本方法，具备小型工业企业网络软硬件系统集成的能力。②实践环境参考本项目

任务1实践案例。③实践内容接续完成任务1实践教学案例内容，实施食品加工厂工业网络集成工作。任务实践：工业无线路由基本配置第一步，综合布线将案例企业工业网络规划的现场设备,包括工业网关、工业交换机、防火墙等合理部署到4个车间中，在部署设备或设计施工图时，应注意各类工业总线、网线、光缆的通信距离。任务实践：工业无线路由基本配置综合布线要求：需要布设电缆包括工业网络设备的供电线路，工业网关与流量计、工业网关与烘干机之间的屏蔽双绞线，工业网关与工业交换机之间的网线，工业交交换机与核心交换机之间的光纤等。任务实践：工业无线路由基本配置线路到位后，将屏蔽双绞线接入工业网关、流量计、烘干机的RS-485接口；将网线插入工业交换机和工业网关的网口，将光纤跳线插入工业交换机的光口，将设备电源线接通后上电，并观察所有连接端口的指示灯情况，调整至所有物理接口指示灯正常。任务实践：工业无线路由基本配置第二步，配置工业网关参数对工业网络设备进行参数配置，按照表4.5中“企业网络IP地址规划表”对设备IP地址规划表进行，防止IP地址、VLAN号出现重复，实际配置与规划不符等错误。任务实践：工业无线路由基本配置以精油车间为例，首先登录YZ-G8406工业网关，配置工业网关WAN口IP地址为，子网掩码，网关(登录配置参见项目二任务3实践内容)。任务实践：工业无线路由基本配置接着开启YZ-G8406工业网关的边缘计算功能。添加采集设备流量计1，进入“边缘计算→设备监控→监控列表”页面，在设备列表中点击“添加”按钮，通讯参数选择“控制器协议→ModbusRTU”，并配置从站地址2、通讯方式以及端口参数（参见流量计说明书），同样方式增加流量计2。任务实践：工业无线路由基本配置再添加变量。在“监控列表→测点列表”中点击“添加”按钮，配置变量参数，在“添加测点”对话框中，配置变量参数，其中地址前缀选择“4X”（具体寄存器地址参见流量计1说明书）。最后配置云服务。进入“边缘计算→设备监控→云服务”页面，启用云服务，对MQTT服务器信息进行配置（参见一体机（平台）说明）。任务实践：工业无线路由基本配置按照前述配置方法，对剩余3台YZ-G8406进行参数配置。另外注意，冷库车间的工业网关需连接蜂窝移动网络，需增加蜂窝网络配置步骤，待给冷库车间的YZ-G8406安装SIM卡后，进入“网络→网络接口→蜂窝网”页面，勾选“启用蜂窝网”并点击提交，完成全部工业网关参数配置。任务实践：工业无线路由基本配置第三步，配置工业交换机参数以烘干车间为例，首先登录SI5020I-8TS-L工业交换机，进入“以太网配置→VLAN配置”，增加VLAN210、VLAN213，并将1-8端口配置为Access模式，允许通过VLAN号配置为VLAN210；再将9-12口配置为TRUNK模式（上行连接至核心交换机），允许通过VLAN设置为VLAN210、VLAN213。把VLAN213的IP地址设置为。(登录配置参见项目二任务4实践内容)按照前述配置方法，依次完成冻干车间、精油车间工业交换机配置工作。任务实践：工业无线路由基本配置第四步，配置核心交换机参数S6550E-48TS4X-C核心交换机属于三层交换机，配置交换机的软件常见的有secureCRT和XShell等，此处用XShell软件进行相关的交换机配置。首先，在PC上安装Xshell软件，安装完成后打开软件。任务实践：工业无线路由基本配置然后，使用USB转Console线（反转线）将PC与交换机Console口进行相连，查看PC中“我的电脑→管理→设备管理器→端口”，查看交换机与PC相连串口号（按实际情况选择），此次连接交换机的串口为COM3。任务实践：工业无线路由基本配置接着，打开Xshell软件，点击“文件→新建”，弹出新建会话对话框，修改名称为核心交换机，选择协议为SERIAL。任务实践：工业无线路由基本配置点击连接下的“SERIAL”菜单，选择连接交换机的COM号（设备管理器里实际的端口号），选择正确的波特率，此处应选择115200。任务实践：工业无线路由基本配置配置完成后点击确定，弹出COM3连接成功，输入用户名密码（默认用户名：admin，默认密码：inspur123），进入交换机用户模式，至此已成功登录交换机。任务实践：工业无线路由基本配置第五步，划分VLAN根据前述项目中规划的VLAN号，在核心交换机上新建所需VLAN。首先输入“enable”进入交换机的特权模式，然后再输入“configureterminal”进入全局配置模式。任务实践：工业无线路由基本配置在全局配置模式下，输入“VLANdatabase”，进入VLAN配置模式，然后输入“VLAN208”，添加一体机虚拟局域网VLAN号。任务实践：工业无线路由基本配置根据子网划分规划表，将烘干车间、冻干车间、精油车间、带内管理、工控出口的VLAN号分别在核心交换机内新建完成后，输入Exit退出VLAN配置模式，进入特权模式，然后输入“showvlanall”命令，检查VLAN是否新建成功，若列表中显示新建的VLAN号，即为新建成功。任务实践：工业无线路由基本配置在新建VLAN完成后，需将相应的物理端口划分到虚拟局域网VLAN内。首先应确认物理端口的工作模式，由网络拓扑结构可知，核心交换机连接的设备包括一体机、车间级工业交换机、防火墙等。任务实践：工业无线路由基本配置连接车间级工业交换机的端口为25-35口，物理端口需配置为Trunk模式，核心交换机的25-35口也需配置为Trunk模式，并允许通过的VLAN号有210、211、212、213。任务实践：工业无线路由基本配置首先进入接口范围模式，在全局配置模式下，输入命令“interfacerangeeth-0-25-35”；接着输入“switchportmodetrunk”命令，把端口25口-35口配置为Trunk模式，再输入“switchporttrunkallowedvlanadd210,211,212,213”,设置允许通过的VLAN号。任务实践：工业无线路由基本配置在全局配置模式下，输入“interfacevlan210→IPaddress”，依照相同步骤，把VLAN211、212、213设置完成。任务实践：工业无线路由基本配置进入特权模式下，使用“showvlanall”“showinterfacestatus”“showrunning-config”检查设置是否成功。任务实践：工业无线路由基本配置连接一体机设备的端口划分为1-10口，端口模式设置为Access模式，默认VLAN设置为VLAN208，核心交换机的VLAN208IP设置为，端口为Access模式。具体命令步骤：“interfacerangeeth-0-1–10→switchportmodeaccess→switchportaccessvlan208”。任务实践：工业无线路由基本配置配置完成后保存配置，在一体机上配置192.168.8.Ｘ/24,工业网关IP为192.168.8.１；在烘干车间的网关上配置192.168.10.Ｘ/24,工业网关IP为192.168.10.１，实现一体机和烘干车间设备的跨网段通信。课程结束Endofcourse工业互联网技术专业教学资源库IndustrialInternetTechnologySpecialtyTeachingResourceLibrary任务3运维工业网络系统工业企业网络系统建设完毕后，相关工作即转入网络系统的日常运维活动，通过网络管理系统进行网络运行监测，根据网络故障报警进行故障定位和排查，以保障网络系统的良好运行。本任务主要围绕工业网络运行监测、故障排查等进行介绍，为建设小型工业企业网络提供运行维护的能力。任务3规划工业网络系统1.运行监测网络系统运行监测，是为保证工业企业网络系统的运行稳定，监测各类工业网络设备运行状态、网络链路质量、网络业务服务等，借助于监测管理技术，管理员和用户能够预先或及时发现问题并采取相应措施进行维护，使网络系统达到稳定。运行监测的主要功能包括主机资源监控、网络监控、故障收集等，具体监测工作内容如下。任务3规划工业网络系统①主机资源监控监测工业网络中的主机设备，如服务器、工作站等，评估其资源利用率和性能状况。包括监测CPU和内存的使用情况、磁盘空间的利用率、网络接口的流量等指标。主机资源监控可以帮助管理员了解主机的工作状态，及时发现资源瓶颈和性能问题，支持系统优化和故障排除。任务3规划工业网络系统②网络监控工业网络监控涵盖对网络设备和连接的实时监测和管理，包括监测交换机、路由器、网关等网络设备的状态、连接和流量。通过网络监控可以帮助管理员追踪网络拓扑、检查设备运行状况、诊断网络故障、优化网络性能，并快速发现异常和改变。任务3规划工业网络系统③故障收集工业网络故障收集包括对故障事件的及时收集和记录。当网络出现故障时，管理员可以使用网络管理工具收集该事件的重要信息，如故障类型、发生时间、影响范围等。收集故障信息有助于进行故障定位和问题分析，帮助管理员更好地了解和解决网络故障。任务3规划工业网络系统④故障排除工业网络环境恶劣复杂，发生故障的可能性大，并且引发故障的原因也难确定。利用工业互联网平台的运行监测、故障警告等功能，观察网络环境下出现的故障现象，分析寻找引发故障的具体原因，从而确定引发故障的根源，结合相关排障技术通过一系列的处理步骤来有效解决故障。任务3规划工业网络系统在排除网络故障时，使用非系统化的方法可能会浪费大量宝贵的时间及资源，事倍功半；使用系统化的方法往往更为有效。任务3规划工业网络系统第一步，在分析网络故障时，要对网络故障有个清晰的描述，并根据故障的一系列现象以及潜在的症结来对其进行准确的定义。如果要对网络故障做出准确的分析，首先应该了解故障表现出来的各种现象，然后确定可能会产生这些现象的故障根源。例如：主机没有对客户端的服务请求做出响应，可能产生这一现象的原因主要包括主机配置错误、网络接口卡损坏或路由器配置不正确等。任务3规划工业网络系统第二步，收集有助于确定故障症结的各种信息。向受故障影响的用户、网络管理员、经理及其他关键人员询问详细的情况，从网络管理系统、协议分析仪的跟踪记录、路由器诊断命令的输出信息以及软件发行注释信息等信息源中收集有用的信息。任务3规划工业网络系统第三步，依据所收集到的各种信息考虑可能引发故障的症结。利用所收集到的这些信息可以排除一些可能引发故障的原因。例如，根据收集到的信息也许可以排除硬件出现问题的可能性，于是就可以把关注的焦点放在软件问题上。并且，应该充分地利用每一条有用的信息，尽可能地缩小目标范围，从而制定出高效的故障排除方法。任务3规划工业网络系统第四步，根据剩余的潜在症结制定故障的排查计划。从最有可能的症结入手，每次只做一处改动。若同时做了两处或多处改动，也许能排除故障，但是难以确定是哪些改动消除了故障现象，对日后解决同样的故障也无具体的帮助。任务3规划工业网络系统第五步，实施制定好的故障排除计划，认真执行每一步骤，同时进行测试，查看相应的现象是否