網(wǎng)絡工程概論第12章-網(wǎng)絡系統(tǒng)集成(新)課件

1、第12章 網(wǎng)絡系統(tǒng)集成12.1 網(wǎng)絡系統(tǒng)集成的概念12.2 網(wǎng)絡系統(tǒng)規(guī)劃設計 12.3 網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)的設計 12.4 服務器設計 12.5 網(wǎng)絡設備選擇 12.6 一個工業(yè)企業(yè)信息網(wǎng)絡設計實例12.7 工業(yè)企業(yè)網(wǎng)絡的集成 112.1 網(wǎng)絡系統(tǒng)集成的概念 網(wǎng)絡系統(tǒng)集成（Network System Integration, NSI）是指根據(jù)用戶的應用需要，將計算機硬件平臺、網(wǎng)絡設備、通信介質(zhì)、系統(tǒng)軟件、工具軟件和應用軟件集成在一起，成為一個能滿足用戶需要的具有優(yōu)良性能價格比的計算機網(wǎng)絡應用系統(tǒng)的全過程。 它涉及網(wǎng)絡規(guī)劃、方案設計、產(chǎn)品優(yōu)選、軟硬件平臺配置、應用軟件開發(fā)、技術咨詢與培訓、售后服務等

2、系統(tǒng)生命周期內(nèi)的所有環(huán)節(jié)。 212.1.1 網(wǎng)絡系統(tǒng)集成的目標、方法和內(nèi)容12.1.2 網(wǎng)絡系統(tǒng)集成的原則312.1.1 網(wǎng)絡系統(tǒng)集成的目標、方法和內(nèi)容 1.目標 網(wǎng)絡系統(tǒng)集成目標是依據(jù)用戶目標，通過需求分析、規(guī)劃設計，優(yōu)選技術先進成熟的產(chǎn)品，通過精湛的技術和優(yōu)質(zhì)的服務，為用戶設計和建設滿足業(yè)務和管理需要的網(wǎng)絡系統(tǒng)。 4 2.方法 網(wǎng)絡系統(tǒng)集成可以采用建設單位獨立實施，也可聯(lián)合其他單位或委托系統(tǒng)集成商進行系統(tǒng)集成。不論采用何種方式實施系統(tǒng)集成，以下幾方面對于實現(xiàn)網(wǎng)絡系統(tǒng)集成目標極為重要。（1）理論指導（2）技術保證 （3）網(wǎng)絡系統(tǒng)集成經(jīng)驗 （4）實施項目管理（5）測試驗收53.內(nèi)容 網(wǎng)絡系統(tǒng)集

3、成的內(nèi)容依具體項目及用戶需求的不同而異，一般應包括如下內(nèi)容和步驟： (1)需求分析 (2)可行性論證 (3)系統(tǒng)分析和邏輯設計 (4)總體設計 (5)工程實施 (6)文檔建設 (7)試運行測試驗收612.1.2 網(wǎng)絡系統(tǒng)集成的原則 為了實現(xiàn)網(wǎng)絡系統(tǒng)集成目標，網(wǎng)絡系統(tǒng)集成應當遵循一定的指導原則。 (1)以應用為導向 (2)先進性與實用性 (3)可擴展性 (4)標準化與開放性 (5)可管理性和可維護性 (6)可靠性與安全性 712.2 網(wǎng)絡系統(tǒng)規(guī)劃設計12.2.1 需求分析12.2.2 系統(tǒng)分析與邏輯設計12.2.3 系統(tǒng)總體設計12.2.4 文檔建設12.2.5 網(wǎng)絡系統(tǒng)集成的項目管理12.2.

4、6 系統(tǒng)測試驗收812.2.1 需求分析需求分析是網(wǎng)絡系統(tǒng)規(guī)劃設計的基礎，是網(wǎng)絡系統(tǒng)集成至關重要的、不可缺少的一個步驟，同時也是網(wǎng)絡系統(tǒng)集成的一個難點，需要由經(jīng)驗豐富的資深工程師主持完成。 網(wǎng)絡系統(tǒng)集成至少應該完成如下幾方面內(nèi)容的需求調(diào)查和分析： 1.環(huán)境需求 2.應用需求 網(wǎng)絡應用有4種典型的類型：Internet/Intranet網(wǎng)絡公共服務、數(shù)據(jù)庫服務、網(wǎng)絡專用服務系統(tǒng)、網(wǎng)絡基礎服務和信息安全平臺等。 9 3.可靠性需求 4.時延、吞吐量需求 時延給出系統(tǒng)最大允許時延和平均時延要求；吞吐量即網(wǎng)絡流量，是需要明確的指標。 5.網(wǎng)絡系統(tǒng)發(fā)展需求分析 6.信息安全需求1012.2.2 系統(tǒng)分析

5、與邏輯設計通過可行性論證之后，網(wǎng)絡系統(tǒng)集成進入系統(tǒng)分析和邏輯設計階段，本階段需要完成如下工作：1) 信息量分析和信息交換表的制定。2) 網(wǎng)絡通信量及分布圖繪制（矩陣形式）。3) 系統(tǒng)總目標和、功能和各子系統(tǒng)的目標及功能描述。4) 數(shù)據(jù)庫配置和信息標準化設計。5) 應用軟件開發(fā)與研制項目計劃。6) 系統(tǒng)與實施步驟規(guī)劃等。1112.2.3 系統(tǒng)總體設計 網(wǎng)絡系統(tǒng)總體設計的任務，是在需求分析、系統(tǒng)分析和邏輯設計的基礎上制定網(wǎng)絡系統(tǒng)集成總體實施方案，需要確定如下幾方面的方案： （1）網(wǎng)型、網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡協(xié)議選擇 （2）機型選擇和設備配置 （3）數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)選擇和數(shù)據(jù)庫配置（4）繪制網(wǎng)絡系統(tǒng)的具體

6、配置圖和施工圖（5）編制工程投資概算1212.2.4 文檔建設 網(wǎng)絡系統(tǒng)集成每一階段的工作都應形成一份或多份規(guī)范性的文檔，一方面作為下一步工作的基礎和準備，另一方面方便日后網(wǎng)絡系統(tǒng)的管理和維護。1312.2.5 網(wǎng)絡系統(tǒng)集成的項目管理1.項目管理原則 在網(wǎng)絡系統(tǒng)集成過程中，項目管理的實施必須嚴格遵循下述原則： （1）每個階段必須有明確的階段計劃。（2）每個階段必須有工作日志、考勤登記、工作完成情況登記和必要的工作備忘錄等文檔材料。（3）每個階段的結(jié)束都必須進行評審和確認，為下一階段工作打下良好的基礎。 （4）每一階段的運作過程必須是有組織、責任明確、順暢執(zhí)行并留有書面記錄。14 2.網(wǎng)絡系統(tǒng)集

7、成項目管理的主要內(nèi)容 網(wǎng)絡系統(tǒng)集成項目管理的內(nèi)容主要有：（1）項目組織架構(gòu)。（2）項目管理計劃。（3）項目實施階段劃分及工作任務界定。（4）工程施工規(guī)范化管理。（5）項目計劃、進度報告的編寫。（6）質(zhì)量保證措施。（7）風險管理。1512.2.6 系統(tǒng)測試驗收 系統(tǒng)的測試包括上電測試、聯(lián)通性測試、功能測試、可靠性測試和壓力測試，應制定細致詳盡的測試計劃，并嚴格按照計劃進行測試。系統(tǒng)測試之后，應形成測試報告，作為驗收的重要依據(jù)。 此外系統(tǒng)在試運行一定的期限后，應當進行系統(tǒng)驗收。1612.3 網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)的設計 網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)設計是指根據(jù)網(wǎng)絡規(guī)模、網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)、所用協(xié)議、網(wǎng)絡流量、應用的時延和可靠性、

8、可擴展性、可管理性等要求，確定計算機和網(wǎng)絡設備的連接方式。 網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)一般有星形、樹形、總線型、環(huán)形和網(wǎng)形以及它們的混合型拓撲結(jié)構(gòu)。選擇不同的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)意味著選用不同的網(wǎng)絡協(xié)議和連接設備。1712.3.1 網(wǎng)絡拓撲的層次性12.3.2 主干網(wǎng)絡（核心層）的設計12.3.3 匯聚層/接入層的設計1812.3.1 網(wǎng)絡拓撲的層次性 網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)的設計，是與網(wǎng)絡系統(tǒng)的規(guī)模密切相關的。大型網(wǎng)絡一般呈倒樹形的拓撲結(jié)構(gòu)，如圖12-1所示。目前的大型園區(qū)網(wǎng)絡設計中通常采用層次化的設計方式，它將整個網(wǎng)絡從邏輯結(jié)構(gòu)上劃分為三個層次，即核心層、匯聚層和接入層。192012.3.2 主干網(wǎng)絡（核心層）的設計 目

9、前，主干網(wǎng)絡技術主要有千兆以太網(wǎng)、萬兆以太網(wǎng)、ATM和FDDI等，F(xiàn)DDI的技術已不具有先進性，支持它的廠商不多；ATM是面向連接的網(wǎng)絡，提供較好的QoS，但造價較高，不太適用一般局域網(wǎng)。而以太網(wǎng)則不同，其應用面非常廣泛，價格變得非常低廉，據(jù)估計，90以上的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)流量的發(fā)送和接收是通過以太網(wǎng)端口實現(xiàn)的。 因此，從先進性、易用性、可擴展性和經(jīng)濟性的角度出發(fā)，采用千兆或萬兆以太網(wǎng)技術構(gòu)建主干網(wǎng)絡，成了十分普遍的選擇。 2112.3.3 匯聚層/接入層的設計 匯聚層交換機一般設置在分散的建筑里，以聚合建筑內(nèi)的信息流量，并向上級連。在一個建筑里面，是否設置匯聚交換機，要視建筑內(nèi)網(wǎng)絡規(guī)模、信息量及流向

10、而定。2212.4 服務器設計 服務器是網(wǎng)絡應用系統(tǒng)運行的平臺，承擔著大量的信息處理和傳輸?shù)娜蝿?，是網(wǎng)絡運行、管理、服務的中樞，是網(wǎng)絡系統(tǒng)的關鍵設備之一。因此，為網(wǎng)絡系統(tǒng)及應用設計和選擇適合用戶需要的、具有高可靠性、高可用性、高擴展性的網(wǎng)絡服務器，是網(wǎng)絡系統(tǒng)集成設計的重要任務之一。2312.4.1 服務器硬件設計12.4.2 網(wǎng)絡操作系統(tǒng)選擇2412.4.1 服務器硬件設計 服務器的性能在很大程度上決定于其硬件的配置，根據(jù)應用場合的不同，服務器可分為以下4種：（1）打印服務器（2）數(shù)據(jù)庫服務器（3）網(wǎng)絡服務器（4）文件服務器25 根據(jù)應用的場合和規(guī)模，在大致決定服務器CPU類型個數(shù)及其主頻、C

11、ache高速緩存大小、內(nèi)存、系統(tǒng)總線帶寬、I/O總線帶寬及插槽數(shù)、硬盤及其磁盤陣列接口速率、網(wǎng)絡接口等之后，還需要進一步從以下各方面進行考慮：（1）開放性和標準化；（2）性能；（3）可擴展性和可升級性；（4）可靠性與可用性；（5）集群性；（6）可管理性；（7）廠商服務質(zhì)量。2612.4.2 網(wǎng)絡操作系統(tǒng)選擇 目前，應用較為廣泛的網(wǎng)絡操作系統(tǒng)有Windows NT、NetWare 、UNIX/Linux三種，它們各有優(yōu)點和缺點，適合不同的應用環(huán)境。表12-1對這三種網(wǎng)絡操作系統(tǒng)進行了簡單比較。27表12-1 三種網(wǎng)絡操作系統(tǒng)的比較2812.5 網(wǎng)絡設備選擇 網(wǎng)絡技術的迅速發(fā)展，網(wǎng)絡設備產(chǎn)品更新?lián)Q

12、代的速度呈加速的趨勢，從中繼器、集線器，到高檔的交換機和路由器，從一般的局域網(wǎng)到較高級的FDDI網(wǎng)、ATM網(wǎng)，設計者的選擇很多，但也造成不少困惑。本節(jié)以交換機和路由器的選擇為例，概要說明網(wǎng)絡設備選擇需要考慮的主要問題。2912.5.1 交換機的選擇12.5.2 路由器的選擇3012.5.1 交換機的選擇 交換機是網(wǎng)絡系統(tǒng)的核心，網(wǎng)絡系統(tǒng)的性能主要決定于各層交換機的設計和選型。交換機的選擇有一般的要求，也有各個層次交換機的特殊要求，下面分別給予介紹。 3112.5.1.1 選擇交換機的一般考慮 交換機的設計和選擇有一些共性問題，適用于各個層次交換機的選擇。（1）端口數(shù)（2）支持的傳輸協(xié)議（3）所

13、連接LAN傳輸速率 （4）背板帶寬（5）網(wǎng)絡管理功能3212.5.1.2 核心交換機的選擇 核心交換機是網(wǎng)絡系統(tǒng)的核心，其選擇除需要考慮上面所述的一般要求外，還有下面的一些特殊需求。 （1）高速率。 （2）一般應選用模塊化交換機，便于升級和擴展。（3）高可靠性。 （4）有良好的可管理性。 （5）具有強大的網(wǎng)絡控制能力，提供QoS和網(wǎng)絡安全。 3312.5.1.3 匯聚層/接入層交換機的選擇 匯聚層/接入層交換機亦稱外圍交換機或邊緣交換機，其選擇一般應滿足以下要求：（1）靈活性。 （2）高性能。 （3）即插即用，配置簡單。（4）支持通用的網(wǎng)絡管理協(xié)議。 3412.5.2 路由器的選擇 路由器是網(wǎng)

14、絡互聯(lián)的關鍵設備，提供不同協(xié)議、不同體系結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡的互聯(lián)能力。路由器的選擇需要考慮的一些一般性問題如下：（1）接口的種類和數(shù)量，端口支持的速率。 （2）支持的協(xié)議種類。 （3）數(shù)據(jù)處理功能。 （4）管理設施。 3512.6 一個工業(yè)企業(yè)信息網(wǎng)絡設計實例12.6.1 系統(tǒng)設計原則12.6.2 需求分析12.6.3 網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)12.6.4 系統(tǒng)安全設計12.6.5 系統(tǒng)可靠性設計12.6.6 網(wǎng)管系統(tǒng)3612.6.1 系統(tǒng)設計原則 某大型工業(yè)企業(yè)信息網(wǎng)絡建設，是該企業(yè)信息化建設的第一期工程，第二期工程計劃對信息網(wǎng)絡與控制網(wǎng)絡進行集成。 我們?yōu)樵撈髽I(yè)的信息網(wǎng)絡建設提出的設計原則是：（1）先進性 （2

15、）高性能 （3）可靠性、可用性、可維護性 （4）安全性 （5）擴展性 （6）管理性 3712.6.2 需求分析 該企業(yè)現(xiàn)有員工約1.2萬人，共有15個分廠、1個研究所，信息點達到約4000個，信息點比較分散，涉及到辦公樓、各分廠、研究所、飯?zhí)玫?，其中辦公樓、各個分廠、研究所的信息點均較密集。 根據(jù)該企業(yè)網(wǎng)絡應用需求，可以得出網(wǎng)絡建設的主要技術要求如下： 38 （1）主干網(wǎng)絡采用具有第三層交換功能的千 兆以太網(wǎng)。 （2）應能支持多播、QoS或服務類型。 （3）支持虛擬網(wǎng)絡。 （4）有完善的網(wǎng)絡管理體系和網(wǎng)絡安全體 系。 （5）具有較高的可靠性、可用性、穩(wěn)定性、可擴展性、安全性。 3912.6.3

16、 網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)4012.6.3.1 拓撲結(jié)構(gòu)設計 在該企業(yè)的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)設計中，我們采用了層次化的結(jié)構(gòu)設計?？煞譃橐韵氯齻€層次（如圖12-2）：（1）一級骨干網(wǎng) （2）二級匯聚網(wǎng)絡 （3）三級用戶接入網(wǎng)絡，也即訪問網(wǎng) 41圖12-2 網(wǎng)絡拓樸圖4212.6.3.2 組網(wǎng)技術 該企業(yè)信息網(wǎng)建設選擇以太網(wǎng)技術組網(wǎng)。其中核心交換/路由器之間使用萬兆以太網(wǎng)鏈路連接，核心層與匯聚層之間、核心層與外部網(wǎng)絡（互聯(lián)網(wǎng)）之間采用千兆以太網(wǎng)連接，接入桌面計算機使用10/100Mbit/s以太網(wǎng)。4312.6.3.3 網(wǎng)絡產(chǎn)品選型 網(wǎng)絡設備全部使用美國思科（CISCO）公司的產(chǎn)品，其中在核心層使用兩臺Catalyst

17、7613核心路由/交換機、兩臺Catalyst 6509核心交換機。匯聚層根據(jù)實際情況使用Catalyst 4506、Catalyst 3750、Catalyst 2950G-48幾款交換機。接入層則使用Catalyst 2950G-24、Catalyst 2950T-48 Catalyst 2950T-24幾款交換機。 4412.6.3.4 路由協(xié)議設計 該企業(yè)信息網(wǎng)中路由協(xié)議分為兩部分考慮，即內(nèi)部信息網(wǎng)的路由協(xié)議設計和網(wǎng)絡對外連接的路由設計。內(nèi)部信息網(wǎng)建議使用動態(tài)路由協(xié)議，與外部網(wǎng)絡的連接則可以使用靜態(tài)路由。 4512.6.4 系統(tǒng)安全設計 在該企業(yè)的信息網(wǎng)設計方案中，采用以下安全產(chǎn)品及技

18、術：（1）防火墻模塊 （2）入侵檢測（IDS）模塊 （3）用戶的安全認證技術 （4）防范蠕蟲病毒沖擊的技術 （5）網(wǎng)絡設備自身安全設計 （6）網(wǎng)絡系統(tǒng)的安全管理 4612.6.4.1 網(wǎng)絡安全設計 網(wǎng)絡安全是指網(wǎng)絡系統(tǒng)的硬件、軟件及其系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)受到保護，不受偶然的或者惡意的破壞、更改、泄露，保證系統(tǒng)連續(xù)可靠正常地運行，網(wǎng)絡服務不中斷。 在該企業(yè)信息網(wǎng)中，系統(tǒng)安全的設計采用一種整體安全的策略。主要的安全產(chǎn)品及策略如表12-2所示。47表12-2 主要的安全產(chǎn)品及策略4812.6.4.2 防火墻系統(tǒng) 本方案中，每臺核心交換/路由器配置兩個防火墻模塊。 1.防火墻工作方式 模塊工作方式有多種，如獨

19、立方式或者互相備份方式。獨立方式雖然可以提高吞吐量，但是可靠性不高。考慮到企業(yè)信息對可靠性要求很高，建議每臺核心交換機配置兩臺防火墻模塊，并工作在互相備份方式。 49 2.邏輯結(jié)構(gòu)圖 防火墻模塊安裝在核心路由器內(nèi)部，但是從邏輯結(jié)構(gòu)上講它和普通的防火墻的部署完全相同。如圖12-3所示，兩套防火墻分別位于兩個不同的網(wǎng)絡出口。圖12-3 防火墻系統(tǒng)部署邏輯結(jié)構(gòu)圖 50 3.防火墻可靠性設計 防火墻模塊支持一個機箱內(nèi)部、機箱之間的Failover互相備份方式。本設計我們在每臺核心交換機內(nèi)部都配置了兩臺防火墻，并工作在互相備份方式，以確保防火墻的高可靠性。 51 4.策略設置基本步驟（1）進行周詳?shù)恼{(diào)研

20、，分清不同用戶的需求，根據(jù)需求制定策略。（2）打開策略允許的應用端口。（3）拒絕其他所有訪問。（4）打開日志記錄。5212.6.4.3 網(wǎng)絡入侵檢測系統(tǒng)設計 本方案中配置了兩個內(nèi)置于核心交換/路由器的入侵檢測模塊，在網(wǎng)絡中部署IDS具體情況如圖12-4所示。53圖12-4 入侵檢測系統(tǒng)部署邏輯結(jié)構(gòu)圖5412.6.4.4 如何防范蠕蟲病毒對網(wǎng)絡的沖擊 本部分內(nèi)容主要討論蠕蟲病毒對網(wǎng)絡設備帶來的影響以及如何在網(wǎng)絡層面進行發(fā)現(xiàn)、控制。徹底的病毒防范還需要通過防病毒系統(tǒng)軟件的部署來實現(xiàn)。1.蠕蟲病毒對網(wǎng)絡的影響過程2.病毒的預防和處理5512.6.4.5 網(wǎng)絡設備的安全管理 該企業(yè)信息網(wǎng)絡配置多種安全

21、產(chǎn)品，包括防火墻、基于網(wǎng)絡的入侵檢測系統(tǒng)，今后還可能增加其他安全產(chǎn)品例如VPN設備、主機入侵檢測系統(tǒng)等。為了避免出現(xiàn)傳統(tǒng)的管理缺陷，安全產(chǎn)品都選用CISCO公司產(chǎn)品，通過CISCO公司提供的VMS（VPN/Security Management Solution，VPN/安全管理解決方案）實現(xiàn)對安全產(chǎn)品的統(tǒng)一管理。 5612.6.5 系統(tǒng)可靠性設計 企業(yè)信息網(wǎng)是該企業(yè)日常生產(chǎn)、經(jīng)營、管理和決策的基礎，在設計中必須考慮網(wǎng)絡可靠性的諸多方面，涵蓋設備級的可靠性、鏈路級的可靠性、網(wǎng)絡系統(tǒng)的可靠性設計等因素，確保所建成的網(wǎng)絡系統(tǒng)具有足夠的可靠性。1.硬件級2.鏈路級3. HSRP（備份協(xié)議方案 ）4.

22、防火墻、入侵檢測模塊的可靠性5712.6.6 網(wǎng)管系統(tǒng) 該企業(yè)信息網(wǎng)配置CISCO 公司的CISCO Works 2000網(wǎng)管軟件，至少包括Cisco Works 2000 LMS（局域網(wǎng)管理套件）和CISCO Works 2000 RWAN（廣域網(wǎng)管理套件）。 廣域網(wǎng)管理解決方案包括以下LMS（局域網(wǎng)套件）所不具有的應用：1.問控制列表（ACL）管理器 2.互聯(lián)網(wǎng)性能監(jiān)視器（IPM） 5812.7 工業(yè)企業(yè)網(wǎng)絡的集成 工業(yè)企業(yè)網(wǎng)的集成問題，包括控制網(wǎng)絡與信息網(wǎng)絡的集成、現(xiàn)場總線控制網(wǎng)絡的集成、現(xiàn)場總線控制網(wǎng)絡與集散控制系統(tǒng)（DCS）集成。5912.7.1 工業(yè)企業(yè)網(wǎng)12.7.2 控制網(wǎng)絡和信

23、息網(wǎng)絡的集成12.7.3 現(xiàn)場總線控制網(wǎng)絡的集成12.7.4 現(xiàn)場總線控制網(wǎng)絡與DCS網(wǎng)絡的集成6012.7.1 工業(yè)企業(yè)網(wǎng)6112.7.1.1 工業(yè)企業(yè)網(wǎng)的概念和特性 工業(yè)企業(yè)網(wǎng)（Enterprise Network）是指在一個工業(yè)企業(yè)范圍內(nèi)，將信號檢測、數(shù)據(jù)傳輸、處理、存儲、計算、控制等設備或系統(tǒng)連接在一起，以實現(xiàn)企業(yè)內(nèi)的資源共享、信息管理、過程控制、經(jīng)營決策，使得各項事務協(xié)調(diào)動作，并能夠訪問企業(yè)外信息資源，提供面向客戶的企業(yè)信息查詢及商業(yè)伙伴間的信息交流等多方面功能的實現(xiàn)企業(yè)集成管理和控制的一種網(wǎng)絡環(huán)境。 62工業(yè)企業(yè)網(wǎng)具有如下特性：（1）范圍確定性 （2）集成性 （3）安全性 （4）相

24、對開放性 6312.7.1.2 工業(yè)企業(yè)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu) 工業(yè)企業(yè)網(wǎng)是企業(yè)的信息基礎設施，它涉及局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)以及網(wǎng)絡互聯(lián)技術，是計算機技術、信息技術和控制技術在企業(yè)管理系統(tǒng)與生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)中的有機統(tǒng)一。根據(jù)計算機集成制造系統(tǒng)CIM-OSA模型和PUDU模型，企業(yè)的控制管理層次可分為5層，如圖12-5所示。 64圖12-5 工業(yè)企業(yè)網(wǎng)模型 65 在功能上，工業(yè)企業(yè)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)可分為信息網(wǎng)和控制網(wǎng)上下兩層，如圖12-6所示。 圖12-6 工業(yè)企業(yè)網(wǎng)的功能體系結(jié)構(gòu)6612.7.1.3 工業(yè)企業(yè)網(wǎng)的實現(xiàn)結(jié)構(gòu) 典型的工業(yè)企業(yè)網(wǎng)包括本地信息處理網(wǎng)絡和實時控制網(wǎng)絡、企業(yè)駐外機構(gòu)網(wǎng)絡以及與相關企

25、業(yè)的網(wǎng)絡。 在物理實現(xiàn)上，企業(yè)本地網(wǎng)、駐外機構(gòu)網(wǎng)和其他網(wǎng)絡之間通過路由器、調(diào)制解調(diào)器(Modem)等連接設備經(jīng)由Internet互聯(lián)起來。 在應用實現(xiàn)上，現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)網(wǎng)以主企業(yè)Intranet為主體，以公用數(shù)據(jù)網(wǎng)或其他通信手段為依托，借用Internet技術與相關企業(yè)的Intranet或單機組成的網(wǎng)絡。 6712.7.2 控制網(wǎng)絡和信息網(wǎng)絡的集成 控制網(wǎng)絡的通信技術不同于以傳輸信息和資源共享為目的的信息網(wǎng)絡，其最終目標是實現(xiàn)對被控對象中能量和物質(zhì)轉(zhuǎn)移的有效控制，使系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。實現(xiàn)控制網(wǎng)絡與信息網(wǎng)絡的緊密集成是建立企業(yè)綜合實時信息庫的基礎，為企業(yè)的優(yōu)化控制、調(diào)度決策提供依據(jù) 信息網(wǎng)與控制網(wǎng)

26、互聯(lián)的邏輯結(jié)構(gòu)如圖12-7所示。 68圖12-7 信息網(wǎng)與控制網(wǎng)互聯(lián)邏輯結(jié)構(gòu) 6912.7.2.1 在控制網(wǎng)絡和信息網(wǎng)絡之間加入轉(zhuǎn)換接口 當控制網(wǎng)絡和信息網(wǎng)絡之間具有中間系統(tǒng)或共享存儲器工作站時，可以采用DDE方式實現(xiàn)二者的集成，其實質(zhì)是通過共享內(nèi)存來交換信息。DDE方式具有較強的實時性，而且比較容易實現(xiàn)，可以采用標準Windows技術。但是涉及到復雜的協(xié)議轉(zhuǎn)換時，DDE方式的軟件費用比較大。因此這種方式適合配置簡單的小系統(tǒng)。 7012.7.2.3 控制網(wǎng)絡和信息網(wǎng)絡之間采用OPC技術 控制網(wǎng)絡與信息網(wǎng)絡集成的另一種方式是采用OPC技術。OPC規(guī)范是為了在工業(yè)控制計算環(huán)境中的各個數(shù)據(jù)源之間進行

27、通信而開發(fā)的，其全稱為OLE for Process Control，它是專為過程控制而設計的基于OLE技術的標準。 OPC 標準采用了客戶/服務器體系結(jié)構(gòu)。在支持OPC的系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)的提供者作為服務器，數(shù)據(jù)請求者作為客戶，服務器和客戶之間通過DCOM 接口進行通信，而無需知道對方內(nèi)部的實現(xiàn)細節(jié)。 7112.7.2.4 控制網(wǎng)絡和信息網(wǎng)絡采用統(tǒng)一的協(xié)議標準 這種方式將成為控制網(wǎng)絡和信息網(wǎng)絡完成集成的最終解決方案。如果信息網(wǎng)絡的協(xié)議標準是提高其實時性，而控制網(wǎng)絡的協(xié)議標準是提高其傳輸速度，兩者的兼容性就會提高，兩者合二為一，這樣從底層設備到遠程監(jiān)控系統(tǒng)，都可以使用統(tǒng)一的協(xié)議標準，確保信息準確、快

28、速、完整地傳輸，還可以極大地簡化系統(tǒng)設計。 7212.7.3 現(xiàn)場總線控制網(wǎng)絡的集成7312.7.3.1 現(xiàn)場總線控制網(wǎng)絡需求分析 進行需求分析調(diào)查的方法參見12.2.1，在進行現(xiàn)場總線系統(tǒng)集成時，可以著重考慮以下幾個問題：1.現(xiàn)場總線的必要性2.系統(tǒng)實時性要求3.系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)配置需求4.網(wǎng)絡性能需求 5.與車間自動化系統(tǒng)或全廠自動化連接 7412.7.3.2 現(xiàn)場總線的選型 目前全世界的現(xiàn)場總線已有40多種，除了IEC標準中的12種總線外，流行的現(xiàn)場總線還有LON、ARCNet等等。在現(xiàn)場總線的選型時，可重點考慮以下問題：1.通信需求 目前一種比較流行的現(xiàn)場總線分類方法是，按照與其傳送的平均數(shù)

29、據(jù)分組長度相關的復雜程度，把現(xiàn)場總線分為三類，即位總線、字節(jié)總線和數(shù)據(jù)流總線。表12-3列出若干影響比較大的現(xiàn)場總線的歸類情況。 75表12-3 現(xiàn)場總線的分類位總線字節(jié)總線數(shù)據(jù)流總線CANCAN原IEC61158技術規(guī)范AS-iDeviceNetFoundation FieldbusInterBus-SSDSWorldFIPSeriplexInterBus-SProfibus-FMSPASERCOSSERCOSP-NETDevice World FIPProfibus-DPLONLONLONControlNetCCLink以太網(wǎng)DeviceWorldFIP76 2.技術先進性 3.應用領域 目前，每種總線都已經(jīng)形成特定的應用領域，因此，在選擇總線時，根據(jù)客戶的應用領域，選擇擅長該領域應用的現(xiàn)場總線，是很重要的。 根據(jù)美國ARC公司的市場調(diào)查，世界市場對各種現(xiàn)場總線需求的實際額如表12-4所示。 77表12-4 現(xiàn)場總線應