[发明专利]一种基于软件定义的工业异构网络信息交互方法

说明书

本发明公开了一种基于软件定义的工业异构网络信息交互方法，包括以下步骤：步骤1、针对小批量多品种个性化定制的要求搭建集U盘加工，雕刻挂件加工、产品包装等于一体的多功能复合产线；步骤2、进行多协议数据网关的设计和搭建，对设备产生的数据进行标准化处理方便设备间以及设备与上位机之间的通讯；步骤3、搭建软件定义网络架构，对交换机进行数据传输流表的初始化配置；步骤4、制定数据流分级和网络服务质量优化机制，由控制器实现动态网络拓扑结构优化，实现数据流量的负载均衡；步骤5、通过私有云实现工业物联网和云端的数据交互，对于本地处理不了的计算任务上传至云端，用户定制信息则通过云端的客户端获取。

技术领域

本发明涉及工业自动化控制技术领域，一种基于软件定义的工业异构网络信息交互方法。

背景技术

当前，制造业面临着巨大的转型压力，形成劳动力成本迅速攀升、产能过剩、竞争激烈的紧张态势，迫使制造企业从低成本竞争转向差异化竞争。信息物理系统可通过信息技术与制造技术的深度融合，满足个性化产品制造对效率、成本、质量的综合要求，也是我国占领未来制造业高地的关键所在。个性化定制的生产模式下，产品的种类和数量多变，这给产线的结构组成以及运作方式带来了更大的挑战。在智能制造的环境下，实现数据的高效稳定通讯是基础所在。产线设备的多样化，使得异构网络的信息交互问题亟待解决。

目前现有的制造环境当中，通信技术主要可划分为有线和无线。工业现场总线技术主要用于实现传感器、控制器、执行器以及其他辅助部件之间的数据交互，并使得生产过程中产生的数据可以和上位机之间进行通讯，比较典型的通讯协议有RS485，CAN，ProfiBus等。工业以太网的应用更是引入了许多新的协议如ModbusTCP，Ethernet等汪献忠等在“基于MODBUS协议的工业智能通讯模块的设计”一文中就对MODBUS通讯协议以及相关数据采集模块进行了探索开发。无线技术相比较与有线，在某些布线困难甚至无法布线的区域省去了线路布局的麻烦，节约通信成本，并可以实现和移动设备的快速链接和数据传输，越来越多的被应用于智能制造环境中，例如WiFi，Zigbee，蓝牙，4G/5G等赵莹等在基于物联网架构的EPC无线通讯协议研究一文中就无线接口协议进行了研究。目前对于通信协议的研究已经比较成熟，但大部分都是针对同一类型的设备，对于复杂的异构网络设备通信还没有一个方便快捷的标准方案。

软件定义网络(SDN)是Mckeown教授于2009年正式提出的一种利用分层思想将数据和控制解耦合，进而更加方便进行网络配置和协议部署的网络架构理念。目前比较多的被应用于企业网和校园网等大规模网络的部署研究当中，本发明将SDN的理念运用于制造环境的网络搭建当中，以实现网络的动态拓扑优化和设备通讯的稳定便捷。

发明内容

本发明的目的在于针对目前制造环境下复杂异构网络信息交互存在数据传输、通讯装置兼容性不足等问题提出了一种基于软件定义的工业异构网络信息交互方法，并根据其进行了相关应用产线的搭建。

本发明至少通过如下技术方案之一实现。

一种基于软件定义的工业异构网络信息交互方法，包括如下步骤：

步骤1、针对个性化定制的要求搭建多功能复合产线；

步骤2、搭建多协议数据网关，对加工设备产生的数据进行标准化处理方便设备间以及设备与上位机之间的通讯，实现各设备联网互通；

步骤3、搭建软件定义网络架构，对交换机进行数据传输流表的初始化配置；

步骤4、根据数据的种类定义数据流分级和网络服务质量优化机制，由控制器实现动态网络拓扑结构优化，实现数据流量的负载均衡；

步骤5、产线以太网通过私有云实现工业物联网和云端的数据交互，对于本地处理不了的计算任务上传至云端，用户定制信息则通过云端的客户端获取。