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摘要：汽车涂装车间设备环网（工业以太网）是上位机系统（PMC）的主要数据采集通道，主要包括现场报警信息采集和传播、设备间数据交换等。最重要的是自动机系统和设备运输系统的数据传输，其数据直接影响自动机模型队列的准确性。在此基础上本文探讨了汽车涂装车间设备环网的稳定性——以供参考｡

关键词：汽车涂装；车间环网；稳定性

引言

在建立汽车涂装车间自动化生产线时，涂装工作不仅需要分析一些灵活的加工因素，如工艺、材料、效率和输送精度，还需要对整个加工和生产的合理性进行过程控制。电气化控制模式的使用可以使自动涂装过程始终保持在同一条生产线上，并对不同车型的同一平台涂装过程实现高效涂装，最大限度地提高小批量、多品种汽车的处理效果。在现代汽车工业的发展过程中，质量往往直接影响汽车的整体外观及其耐腐蚀性。因此，为了确保生产出一辆闪亮、高品质的汽车，有必要在涂装中发挥自动控制设备的作用。在汽车涂装过程中，通常分为底漆层和面漆层。在车身进入喷房入口之前，检测并收集车辆模型以将数据信息传输到控制单元。同时，可以使用工业以太网和各种现场控制方法进行合理的系统设置，以确保柔性化生产，提升生产效率。

1、工业以太环网的概述

汽车涂装车间的生产规模巨大。为了适应信息技术的发展趋势，各汽车涂装车间正在积极构建包含不同类型设备和子系统的生产监控和管理系统。如果我们要实现对系统中各种元素的科学管理，保持系统的稳定可靠运行，就需要选择一个开放的通信平台，将系统中所有设备和子系统的通信集成到标准的通信平台中。然而，传统的通信标准通常具有不足的兼容性和可扩展性。为了改善这种情况，大多数汽车涂装车间积极采用工业以太网环形TCP/IP技术作为通信标准，将其转换为工业以太网环形信息包作为总线连接，确保了信息通信的传输和方便。工业以太网环网技术具有以下优点：（1）宽带传输网络解决了传统总线下的技术问题，大大增加了系统中的节点容量，系统具有更高的稳定性和可靠性；（2）多个传输协议可以在同一平台上运行，这意味着可以在汽车涂装车间的生产过程中构建一个完整的公共网络平台和基础设施；（3）数据传输效率相对较高；（4）支持先进的多主机同时通信模式，系统检测率较高，通信传输的实时性较高；（5）数据存储技术的交互性和开放性相对突出。

2、以太环网特点

随着网络和信息化在自动化领域的不断渗透，控制系统发展成为以太网结构。基于以太网的全分布控制系统具有高度分散、实时、可靠、开放、互操作性的特点。由一组兼容的以太网IEEE802.1节点组成，每个节点通过基于802.3的媒体访问控制的环形端口与其他两个节点相连，所有节点都可以直接或间接通信。扁平化组网结构，减少网络层次，布线简单，解决汇聚层网络瓶颈；自动切换备用通信，星或树网络拓扑，主交换故障将导致所有通信中断，而所有环拓扑交换机都是主交换，其中任何故障，环形网络协议可以通过双向实时检测将数据切换到备用电路，以确保网络正常运行。设备级环形网络（DLR）是一种工业应用的网络技术，用于I/O模块和PLC模块等自动化嵌入式终端设备。使用环形网络适配器将支持以太网协议的设备连接到环形网络，从而允许在硬件级别应用以太网环形网络拓扑，使网络基础设施更加灵活，并大大简化了与电气控制系统的连接。

3、汽车涂装车间设备中引入工业以太环网的必要性

为了全面控制生产设备的运行状态和在外部干扰下的运行参数，必须建立安全有效的数据集成和信息传输系统，这是保证车间信息准确传输的重要辅助手段，促进汽车涂装安全生产和有序规划，在汽车涂装车间设备中应用工业以太环网不仅可以有效防止传输系统发生一系列生产事故，同时确保有效的数据交换和车间设备监测站的数据处理，同时提高安全监测系统检查循环效率，提高抗干扰能力，这项技术是保障汽车涂装车间设备安全生产和信息准确管理的重要措施。

4、总体技术要求

1）重视开放性原则。根据开放性原则的要求，构建的系统必须是完全开放的网络平台，必须符合IEC61158等国际公认的网络标准，具备成熟的API接口，供第三方对接。2）提供丰富的信息传输服务；系统应提供多种连接方式，方便支持程序上传下载、运行调试、数据采集、日志记录等功能，连接方式不需要复杂的二次开发和额外的硬件支持，同时传输服务不会影响整个系统的性能；分布式体系结构在子系统或主题出现故障时不会影响整个系统。3）支持多种结构模式的数据通信管理结构为B/S结构，还支持B/S、C/S组合控制方式，无需二次开发即可完成消息发送和数据块传输。4）高速稳定的网络速度；网速的高速和稳定是系统建设的基础和保障。从技术上讲，任意节点间数据的传输速率都要大于1000Mbps，干线的网速都要达到1000Mbps。5）灵活的网段，单一的网络必须提供多个站点的连接支持能力，根据项目的实际情况，可以支持灵活的网段、隔离桥等技术方案。6）支持多种传输介质的光纤连接和双绞线，根据项目灵活选择电缆形式。7）支持多拓扑结构和远距离传输；根据项目的具体情况，环形、星型、它可以支持总线等多种拓扑结构，最大传输距离必须在15公里以上，通过中继方式可以扩大传输距离，最大传输距离必须在30公里以上。8）强大的网络管理功能，可以自动进行网络诊断和业务管理。可以定期自动创建拓扑图以反映监控状态。可以手动添加新节点以连接到网络，导入配置文件以保留原始配置。标识和建议的配置信息将自动完成。9）在构建冗余配置优化系统时，环网将自动完成。使用工作方式实现以太网连接。这种方式的优点是，如果核心网络的任何连接出现故障或意外中断，系统都可以通过备用以太网链路保证整个系统的稳定性和可靠性。考虑到逻辑网络通道的冗余性，确保整个项目的健壮性。10）自动化节点划分网络和结构调整；系统可以自动根据节点数量、区域等策略条件，对自动化控制网进行最佳划分。涂装车间核心千兆网络连接器必须具有4个以上的光纤端口，端口类型为全双工万兆字节，用于连接完整的光纤环路。涂装车间核心千兆环路网络连接器必须具有三个或更多的全双工千兆光纤端口。如果其中一条线路出现故障或中断，系统将通过自动化的节点划分网络和结构调整自动恢复整个网络，并在50ms内恢复。

5、汽车涂装车间设备综合自动化环网构建

5.1从汽车涂装工业角度分析

汽车涂装工业建设的目标是满足汽车涂装车间设备自动化的复杂条件，实现涂装车间以太环网建设，因此，重点放在汽车涂装车间设备自动化综合目标的设置和需求分析上，一方面，现阶段大多数汽车涂装企业建成的涂装车间网络基本处于半自动状态，也就是说，涂装车间环网缺乏系统建设。另一方面，随着汽车油漆车间设备行业的快速发展，越来越多的业务分支机构在业务中，如果不能用一个更可控、更信息化的系统来统一负载，这在很大程度上会使经济效益的方方面面无法完全实现，特别是生产安全风险管理水平也难以有效控制，要建立更全面、功能更高的涂装车间环路网络，需要从工业以太网络的角度进行运营能力分析。

5.2从工业以太环网角度分析

汽车涂装设备环网综合自动化需要更高的系统管理和更安全的管理服务，以满足其业务和功能的对接，提高生产效率。其中，由于网络结构的比较优势非常容易实现，功能在同一系统运行时脱颖而出，只剩下业务负载问题，特别是可以在汽车涂装设备自动化综合系统下与业务分类相结合进行分析。集成自动化需要对监控、人员定位、电视系统、无线电通信、调度通信、IP广播、安全监控等操作进行系统管理和可控操作，从业务分类来看，后六项主要属于大类。即满足语音通信系统的业务需求，从而从相关的六个业务方面分析工业以太环网的有效性，可以与智能监控、生物定位、视觉操作和语音无线传输的功能属性完全对接。在其实践中，只需满足设备、技术、业务条件即可成功建成。

6、汽车涂装车间设备工业以太环网的建设及应用

6.1网络结构设计基本思路

6.1.1硬件结构设计

根据网络硬件结构设计，汽车涂装设备环网系统由网络层、现场设备层和子系统组成，其中网络通信技术以生产关系和位置为通信手段，单环干线网络与其他整形单环网络相结合，各子系统的网络主机是工业循环网络的主要节点，主开关控制一个中央环开关，并具有一个由多个工业纤维组成的以太网环开关，子系统的其他节点通过与现场设备建立网络通信或直接与其他主要网络交换机通信来支持星形单回路网络。建立相连的网络通信，或者直接与其他核心网络交换机通信。在与TCP/IP协议连接的基础上，将插入式子网系统节点与大型工业根网连接起来。

6.1.2逻辑网络结构设计

逻辑网络结构的设计通常包括汽车涂装设备控制设备，子系统和子系统必须独立运行，允许通过网络进行通信。因此，采用虚拟现实局域网构建技术，将局域网分离，形成多个相对的虚拟现实本地网络，实现信息传播，子系统和子系统之间的数据访问，进一步提高本地网络信息传输和处理效率，提高网络安全性。

6.2网络系统可靠性、实时性、开放性设计

6.2.1可靠性设计

采用环路网络冗余技术，用于网络拓扑。采用某工业网络交换机设备，安全可靠；此外，还安装了两台数据分析采集主服务器和两台数据库系统服务器，具有备用和安全性，网络通信线路安全设计提高了网络传输的整体安全性，网络管理层一般采用多芯或单模备用光纤。当其中的二芯发生问题时，信息可以通过其他备用光纤传输。如果整个网络平台或其任何部分的光纤损坏或网络设备故障，整个网络平台将迅速恢复。为了提高开关电源的稳定性，每个交换机都配备了UPS电源系统。交换机机柜中UPS开关的备用电源组在UPS服务器80%负载时提供两小时的不间断电源。

6.2.2实时性设计

（1）采用交换机传输方法，数据信息不会相互碰撞，传输及时性更加保证，网络设备终端延迟较小，典型值低于32μs，满足实时应用的需求（系统优先排序并符合IEEE802.1d/p规范），提高系统的实时性能（提供支持工业网络系统所需的SNTP同步协议）。

6.2.3开放性设计

（1）按照标准化TCP+协议、网络通信系统协议、网络连接、软件建立网络系统，符合当前相关国际标准，协议具有全球性；同时，它提供开放和扩展的网络接口和数据端口，确保当前的各种产品和未来将创建的新产品可以一起工作。该平台符合国际公认的IEC61158网络安全标准，具有完全开放和完善的第三方连接功能，与公司商业网络系统兼容，使用简单网络管理（SNMP）和远程控制（RMON）协议，以及行业标准网络管理和任何品牌交换机。

6.3技术线路

从建设汽车涂装车间设备工业以太环网的角度来看，为有效满足各种数据传输的通畅性，广泛采用单环冗余网络设计，在厂房里形成一个大型光纤环路网络，直接接入交换机，实现各种应用系统。在设计工艺线时，必须考虑到系统的安全性，最好在以太环路网络和局域网之间安装防火墙。可以使用以太网接口和工业以太网络级联配置管理服务器、数据库服务器、Web服务器、工程站、操作员站等自动化子系统。通过智能网关等设备实现车间设备、监控系统等便捷接入主干网，打造全集成业务数字网络。

6.4网络模型

目前，科学技术的发展推动了汽车涂装车间设备行业的转型和发展，建设汽车涂装车间设备工业以太环网已经成为汽车涂装车间设备行业发展的重要趋势，从汽车涂装车间设备拓扑结构建设的角度来看，构建一个全面的汽车涂装车间设备管理网络平台，满足汽车涂装生产环境和实际要求，满足汽车涂装车间设备综合自动化和信息化建设需求。

6.5核心交换机

如果在构建综合信息化平台的过程中使用普通交换机，其性能和功能相对有限，目前很难达到汽车涂装行业信息化发展的要求。例如，普通交换机具有干扰性，在电磁兼容性和可靠性等方面存在一定的缺陷，在应用过程中无法形成高速双环连接方式，使用年限也相对较短，因此在建设汽车涂装综合信息化平台的过程中，一般使用工业级以太网交换机，部署千兆以太网车间，其特点如下。作为千兆级带宽，可以达到底层的要求，在传输信息的过程中几乎不存在任何瓶颈和技术难题，可以构建多环路。在环路倍数增加的过程中，随着系统带宽的增加，可以为后续的扩容和兼容性改进提供便利。通过环网冗余、环间结合等各种设计方式，可以提高系统运行的可靠性和稳定性。在交换机的网络管理方面，不同的交换机在性能、由于存在功能等方面的差异，在管理过程中要根据交换机的特殊性，选择有效的管理方式，使核心交换机在汽车涂装综合信息化平台中发挥重要作用，及时通过网络管理识别和发现网络系统潜在的安全隐患，并加以排除。

6.6应用管理

从汽车涂装车间设备以太环网系统的具体应用来看，系统的适当维护和管理非常重要，如果后续维护工作不完成，必然会影响整个系统的运行效率，所以这就需要定期对汽车涂装车间工业以太环网系统进维护管理，充分利用高容量传输网络的优势，为汽车涂装车间安全生产提供优质服务，确保系统有效应用，减少各类紧急情况，在设备日常使用过程中，还需加强监督管理，设备管理人员应定期检查设备是否存在缺陷和故障，如果设备运行存在安全风险，应及时采取措施消除隐患。同时加强设备操作员技能培训，确保他们对设备操作方法以及故障类型、故障排除措施等有反复的了解和认识，否则的话设备问题将难以有效解决，不可避免地影响设备质量，导致一系列汽车涂装生产工作难以高效优质地实施。

结束语

综上所述，在汽车行业竞争激烈的情况下，要在市场上稳定发展，企业不能专注于自身的优化，还必须找到适当的方法相应减少资本投资，优化后的系统的实际应用需要更完美的灵活性，监控生产过程，快速发现处理故障，提高生产效率，最大限度地减少设备故障，保证产品的整体质量。

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