★菲尼克斯电气中国公司

随着全球经济和技术的快速发展，智能化已经成为工业发展的趋势和方向。在过去几年中，智能化技术在工业领域得到了广泛应用，如工业机器人、智能传感器、物联网、云计算等。这些技术的应用不仅提高了生产效率和质量，同时也降低了生产成本以及减少了资源浪费，为企业的可持续发展提供了新的机遇。同时，智能化技术还可以助力企业实现数据化、数字化、智能化的生产管理。

1　项目介绍

某大型钢铁厂的智能车间项目投资约200亿元，计划建设6个生产分厂和研发中心等。该项目分为多个阶段，第一阶段规划了一个包含多个工艺段的车间，涉及约4000台设备组网。现场网络部署需要满足以下需求：

（1）建立分厂的工业骨干网络，满足现有业务流量需求的同时，需预留未来数据采集、无线覆盖接入等流量空间。

（2）实现OT与IT的融合对接，同时保证数据通讯的稳定性、可靠性和安全性。

（3）整体网络需要具备可靠性、冗余性和主流工业协议的兼容性。

（4）网络设备需要考虑现场工业设备接口和协议的兼容性。

（5）网络架构需要考虑防攻击、边界物理和网络安全设计。

（6）引入预测性维护系统，以提高设备的可靠性和稳定性，降低系统维护成本和生产停机时间。

从需求上可看出，此网络在设计方面需要综合考虑的因素较多，设计难度较大，主要体现在以下几个方面：

（1）网络节点较多（高达4000多个节点需组网），因此在设计过程中需要考虑到网络的可靠性和稳定性，避免出现单点故障和网络阻塞等问题。

（2）庞大的网络面临的安全问题。如数据加密、访问控制、入侵检测等，网络设计需考虑如何在保证IT与OT融合的同时保障数据的安全性和机密性。

（3）如何最大程度地降低此大型网络的后期维护成本，如系统的拓扑显示、系统的IP分配与管理、异常发生时的快速定位与可追溯性、网络运行的详细日志记录以及系统的预测性维护等。

2　网络通讯系统

综合客户的设计需求，菲尼克斯充分考虑网络规模、设备分布、通信要求等方面，将整体网络划分层级，分别为：核心层、汇聚层、接入层。其中接入层配置环网，汇聚层双链路上联，核心层选用万兆交换机互联互通，以确保整体网络的可靠性和稳定性。整体配置包括核心层交换机采用三层交换机，配置VRRP、OSPF等协议；汇聚层采用双链路形式，将接入环与2台核心建立主备2条链路，实现了接入环与核心交换机之间的多冗余机制；同时接入层配置不少于15个环网用于连接现场设备。工厂网络通过菲尼克斯工业防火墙接入IT系统，实现了IT与OT融合的同时又保证了系统的安全性，同时部署菲尼克斯工业以太网在线监控和诊断专家系统，为整个系统提供全面的实时监测、预测性维护及故障诊断功能。

图1  工厂网络架构

菲尼克斯工业通讯产品在工业领域有着广泛的应用。工业交换机作为一种高可靠性、高性能的网络设备，它可以满足工业生产环境对网络通信的各种需求。菲尼克斯工业交换机拥有一体化工业级设计，有抗干扰性能更高、工业环境应用更稳定等特点，支持DIN导轨安装或者机架式安装、PT直插接线。其中非管型交换机拥有着超薄式设计，厚度最小可达22.5mm，更加节省柜内空间。管理型交换机支持多种链路冗余技术、LLDP链路层发现协议、虚拟局域网技术（VLAN）、网络风暴抑制功能，广播抑制和多播抑制，可通过浏览器、命令行方式进行参数设置，支持通过SD卡的方式进行参数备份，同时支持多种工业以太网协议，拥有多种认证，可满足各种场景的应用如制造业、能源、交通、水处理等。

工业信息安全方面，菲尼克斯电气提供从单个产品、服务到整体解决方案的一体化信息安全方案。网络安全深入贯穿产品和解决方案的整个生命周期，从安全产品开发过程到构建现代信息安全功能，从提供客户建议到创建安全网络方案，再到专业漏洞管理系统（PSIRT），涵盖各个阶段。菲尼克斯电气是德国第一批通过IEC62443-4-1和IEC62443-2-4认证的公司之一，2018年通过基于IEC62443-4-1标准的设计安全产品研发认证，2019年通过基于IEC62443-2-4标准的安全自动化解决方案设计认证，2021年获得IEC62443-4-1ML证书，是目前为止颁发的IEC62443级别最高的网络安全证书。

同时，随着工业以太网设备越来越多，网络结构越来越复杂，很多时候客户面对网络问题一筹莫展，菲尼克斯推出工业以太网在线监控和诊断专家系统。菲尼克斯工业以太网在线监控和诊断专家系统可以以图形化的方式展示网络拓扑结构，在线监控网络拓扑切换、网络断线等问题，以可视化的方式显示网络流量占比、单播/组播/多播/广播等数据包类型等，还可实时监测网络异常事件并及时报警，例如冗余电源故障、网络风暴等，支持数据库记录并保存网络数据，便于查询故障发生时的网络信息。在拥有强大的诊断功能的同时系统基于网络历史曲线及大数据分析，提前预知网络风险，以实现预测性维护。

菲尼克斯工业以太网在线监控和诊断专家系统采用网络可视化边缘控制器，支持工业现场安装，控制器采用开放式系统架构，支持多种语言联合开发，例如IEC61131/C/C++/C#等，网络可视化边缘控制器原生支持云连接，可直接通过MQTT协议与私有云或主流云平台对接，轻松实现“云边端”一体化，支持WEB访问，可通过无线平板、手机等设备无线巡检。

图2  菲尼克斯工业以太网在线监控和诊断专家系统界面图

3　结语

菲尼克斯电气集团是德国工业4.0的重要参与者和推进者。作为来自德国的隐形冠军、德国工业文明的优秀代表，菲尼克斯电气中国公司自创建之初，就致力于与中国产业共同发展，用心铺设中德产业合作的桥梁，是中德合作的典范。自2014年菲尼克斯电气中国公司正式发布智能战略，成立菲尼克斯电气智能战略推进联盟以来，一直积极地推动并联合与产业相关的政府部门、科研院所、优秀企业代表等，致力于建立真正全连接的产业生态，将拥有工业文明共同理念的参与者联合起来，成为未来整个自动化产业、制造业和工业文明的产业生态建设的驱动者和践行者。

摘自《自动化博览》2023年5月刊