導讀：在前述幾篇文章中，老鬼同各位頭條的好友在后臺中同很多一直從事自動化行業的工程師交流中，感覺到了很多技術人員，工程師總是先入為主的去將IT技術和OT技術進行切割，同時又根據這些來限定、否定自己。老鬼也一直在說制造業中的自動化早已經不是原來你所理解的自動化了，尤其在智能制造時代，工業互聯網時代。今天老鬼將從工業巨頭Rockwell的“現代”DCS系統PlantPAx(即集散控制系統)，來談談其使用到的IT網絡通信技術——虛擬局域網。

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這是物聯老鬼在【今日頭條】寫的第111篇文章

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概述

對于很多鋼鐵、冶金、化工等行業來說，DCS系統在整個工廠的生產工藝、生產控制中的重要性和核心地位是不言而喻的。同時，傳統DCS系統的很多弊端往往成為了當前智能制造大環境下的弊端，其中關于網絡通信，尤其是基于TCP/IP網絡的通信存在可擴展性差，廣播域大，設備或者系統建不能實現網絡隔離等等。該系統提升并改善了對于可擴展性、靈活性的要求，能夠幫助操作員更多地關注生產過程，從而提高生產率和安全性，提供的新工具也有助于工程師精簡項目實施過程。

那么為什么能夠實現如此優秀的改變呢？羅克韋爾通過在該系統中引入了包括傳統IT中使用的虛擬化技術、域控管理技術、遠程桌面技術、瘦客戶端技術、實時數據庫技術以及今天我們將涉及的VLAN技術，實現更加靈活、可控的設計、編程、組態、安裝、調試、運營等工作。相信說道這里，很多來自自動化的工程師或許能夠一定程度上理解為什么說自動化早已不是以前的自動化的原因了吧.

好了，老鬼將馬上進入正題，虛擬局域網在自動化領域的使用，本篇文章將從以下3個方面來闡述：

擬局域網的介紹

虛擬局域網種類以及主要技術手段

PlantPAx使用的虛擬局域網技術

總結說明

1.虛擬局域網的介紹

什么是虛擬局域網？

大家平時無論是上網使用百度、Google，還是使用郵箱、QQ、微信，或者玩玩網絡游戲，或多或少都知道互聯網或者網絡。它就像一個巨型網絡一樣將世界上所有能夠連接的設備組合起來，進行交流和通信。當如果你和你的朋友只是在一個小島上使用網絡，無法同外面直接聯系，那么這就是我們常說的局域網，即局部使用的網絡。那么什么是虛擬局域網，就是利用技術手段在這個小島中在分割成不同的小塊，表面上大家都是聯系在一起的，但是卻不能直接相互聯系，這就是虛擬局域網，英文原名為Virtual Local Area Network(縮寫：VLAN)。

為什么需要使用虛擬局域網呢？

老鬼將從自動化的角度來舉個簡單的例子說明一下，在平時中制造現場，設備往往會來自很多廠家，各設備的控制器PLC如果都使用西門子的PLC300，大家通過Step7進行掃描的時候，如果你的PC和控制均在同一個網段中，往往可以看到這些PLC。這就帶來了一個問題，如果這些控制程序都不加密的情況下，其他廠家的技術人員很有可能將該程序上傳拿走。這個時候，對于公司而言是相當大的一個損失的。

在實際中，我們的通信往往就像一個大媽拿著喇叭對著村口喊一樣，誰家可以聽見，誰家需要這個消息，往往限制在這個范圍之內，這就是一個消息的傳播領域，在專業上叫“廣播域”。擬局域網是以一種技術的手段進行切割這個廣播域，分成一個個的小塊。大媽為了避免影響，想法只讓張三、李四家能夠聽見，這就是使用了虛擬化技術，這也就是虛擬化技術的作用：控制消息的傳播領域范圍。這樣以后，在網絡上中的消息或者流量將得以控制，從哪里來，到哪里去，怎么去,都有了清晰的畫面。這就是虛擬局域網的主要作用。

2.虛擬局域網種類以及主要技術手段

VLAN的種類

VLAN根據交換機上的端口的情況，分為了靜態VLAN和動態VLAN。

靜態VLAN顧名思義就是VLAN上的端口不會發生變化，這樣就非常明確的說明了哪些端口屬于哪些VLAN。但是，由于端口固定，我們如果需要使用其他端口，變更配置就會非常麻煩。因此一般對于工業網絡這種不需要頻繁改變網絡結構，拓撲線路的網絡可以選擇使用。同時，這也就是為什么羅克韋爾的PlantPAx系統在進行VLAN配置的使用，在其指導手冊中要求使用的模式，即根據交換機的端口編制拓撲結構，組成靜態VLAN網絡。

動態VLAN，相對于靜態VLAN其端口就是可以隨時改變的。可能有好友會問：隨時都變，那不VLAN的架構還怎么固定，還怎么保證數據定向流動呢？對，沒有錯，其實動態VLAN雖然能夠解耦了端口，網線可以在任意的口子上連接，但是為了確保數據流向應該流向的位置，其實是綁定了設備的其他唯一"標志",比如MAC地址，子網、用戶。比如基于子網的VLAN，就是通過設備的MAC地址來作為唯一標志的，這樣只要該地址不變，即使交換機上的網線插到不同的地方，也能確保數據流向正確的位置。

不同區域間相同VLAN的訪問

是不是有點繞口?老鬼舉一個例子來說明，比如現在小明和小白兩個家庭屬于不同的區域，屬于不同的LAN，同時小明和小白的爸爸構成了一個爸爸聯盟VLAN，小明爸爸如果想聯系小白爸爸，那么久得考慮兩個家庭之間的隔離，怎么辦了？這就是匯聚鏈路。匯聚鏈路起到的主要作用就是確保多個不同VLAN的通信要求。其實現就是通過在交換機上配置一個Trunk，讓網絡中的VLAN可以自由的交互屬于相同VLAN的數據通信要求，以實現按照功能區分的VLAN端口的設置。羅克韋爾的PlantPAx系統采用的就是安全功能來切割VLAN，這樣在A交換機上有VLAN1，VLAN2，VLAN3，同時在B交換機上也有VLAN1，VLAN2，VLAN3，通過匯聚鏈路后，VLAN1之間是有沒有任何阻隔的，可以在不同交換機上直接交互，完成通信

不同VLAN之間的訪問

不同VLAN之間的訪問，同我們平時使用的三層交換機或者路由器就是一樣的了，通過在三層交換機上設置網關，就實現了跨網段的通信了

3.PlantPAx使用的虛擬局域網技術

PlantPAx作為羅克韋爾的現代DCS系統，其采用了VLAN技術來管理和控制自動化網絡通訊中的廣播域，確保了數據流向的可控以及提高帶寬的利用率。老鬼在目前的很多智能制造項目中都看到了他的身影。

其利用虛擬局域網技術，對整個DCS系統的網絡按照功能來進行了切割，比如管理網絡、監控網絡、控制器網絡、IO網絡、無線網絡、控制系統外網絡、無線網絡。比如你在某一個設備上使用了一個PC，其和位于中控室的PC都屬于監控層網絡，其打破了原有的按照區域或者系統來構建網絡的情況。

在采用功能進行網絡切割后，在網絡拓撲結構中，其采用了基于端口的網絡拓撲結構來搭建網絡，比如搭建線型、星型、冗余星型等等靈活的架構，以滿足工業現場的對于投資、安全、可靠性、可維護性的需求。

4.尾言

可見，通過利用IT相關技術，自動化的控制上存在的一些痛點，能夠得到很好的解決。同時自動化技術正如回到最開始初衷：萬精油。所以，智能制造時代尤其是目前軟件定義一切的時代，自動化技術已經和20年前的自動化技術有了很大的區別。望借此篇文章，能夠引發大家的共鳴和思考#2020十大科技趨勢#

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的虚拟局域网vlan实验报告_自动化已非原来的自动化：看虚拟局域网技术应用到罗克韦尔的DCS...的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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