导读：在前述几篇文章中，老鬼同各位头条的好友在后台中同很多一直从事自动化行业的工程师交流中，感觉到了很多技术人员，工程师总是先入为主的去将IT技术和OT技术进行切割，同时又根据这些来限定、否定自己。老鬼也一直在说制造业中的自动化早已经不是原来你所理解的自动化了，尤其在智能制造时代，工业互联网时代。今天老鬼将从工业巨头Rockwell的“现代”DCS系统PlantPAx（即集散控制系统），来谈谈其使用到的IT网络通信技术——虚拟局域网。
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这是物联老鬼在【今日头条】写的第111篇文章
概述
对于很多钢铁、冶金、化工等行业来说，DCS系统在整个工厂的生产工艺、生产控制中的重要性和核心地位是不言而喻的。同时，传统DCS系统的很多弊端往往成为了当前智能制造大环境下的弊端，其中关于网络通信，尤其是基于TCP/IP网络的通信存在可扩展性差，广播域大，设备或者系统建不能实现网络隔离等等。该系统提升并改善了对于可扩展性、灵活性的要求，能够帮助操作员更多地关注生产过程，从而提高生产率和安全性，提供的新工具也有助于工程师精简项目实施过程。
那么为什么能够实现如此优秀的改变呢？罗克韦尔通过在该系统中引入了包括传统IT中使用的虚拟化技术、域控管理技术、远程桌面技术、瘦客户端技术、实时数据库技术以及今天我们将涉及的VLAN技术，实现更加灵活、可控的设计、编程、组态、安装、调试、运营等工作。相信说道这里，很多来自自动化的工程师或许能够一定程度上理解为什么说自动化早已不是以前的自动化的原因了吧.
好了，老鬼将马上进入正题，虚拟局域网在自动化领域的使用，本篇文章将从以下3个方面来阐述：
- 拟局域网的介绍
- 虚拟局域网种类以及主要技术手段
- PlantPAx使用的虚拟局域网技术
- 总结说明
1.虚拟局域网的介绍
什么是虚拟局域网？
大家平时无论是上网使用百度、Google，还是使用邮箱、QQ、微信，或者玩玩网络游戏，或多或少都知道互联网或者网络。它就像一个巨型网络一样将世界上所有能够连接的设备组合起来，进行交流和通信。当如果你和你的朋友只是在一个小岛上使用网络，无法同外面直接联系，那么这就是我们常说的局域网，即局部使用的网络。那么什么是虚拟局域网，就是利用技术手段在这个小岛中在分割成不同的小块，表面上大家都是联系在一起的，但是却不能直接相互联系，这就是虚拟局域网，英文原名为Virtual Local Area Network（缩写：VLAN）。
为什么需要使用虚拟局域网呢？
老鬼将从自动化的角度来举个简单的例子说明一下，在平时中制造现场，设备往往会来自很多厂家，各设备的控制器PLC如果都使用西门子的PLC300，大家通过Step7进行扫描的时候，如果你的PC和控制均在同一个网段中，往往可以看到这些PLC。这就带来了一个问题，如果这些控制程序都不加密的情况下，其他厂家的技术人员很有可能将该程序上传拿走。这个时候，对于公司而言是相当大的一个损失的。
在实际中，我们的通信往往就像一个大妈拿着喇叭对着村口喊一样，谁家可以听见，谁家需要这个消息，往往限制在这个范围之内，这就是一个消息的传播领域，在专业上叫“广播域”。拟局域网是以一种技术的手段进行切割这个广播域，分成一个个的小块。大妈为了避免影响，想法只让张三、李四家能够听见，这就是使用了虚拟化技术，这也就是虚拟化技术的作用：控制消息的传播领域范围。这样以后，在网络上中的消息或者流量将得以控制，从哪里来，到哪里去，怎么去,都有了清晰的画面。这就是虚拟局域网的主要作用。
2.虚拟局域网种类以及主要技术手段
VLAN的种类
VLAN根据交换机上的端口的情况，分为了静态VLAN和动态VLAN。
静态VLAN顾名思义就是VLAN上的端口不会发生变化，这样就非常明确的说明了哪些端口属于哪些VLAN。但是，由于端口固定，我们如果需要使用其他端口，变更配置就会非常麻烦。因此一般对于工业网络这种不需要频繁改变网络结构，拓扑线路的网络可以选择使用。同时，这也就是为什么罗克韦尔的PlantPAx系统在进行VLAN配置的使用，在其指导手册中要求使用的模式，即根据交换机的端口编制拓扑结构，组成静态VLAN网络。
动态VLAN，相对于静态VLAN其端口就是可以随时改变的。可能有好友会问：随时都变，那不VLAN的架构还怎么固定，还怎么保证数据定向流动呢？对，没有错，其实动态VLAN虽然能够解耦了端口，网线可以在任意的口子上连接，但是为了确保数据流向应该流向的位置，其实是绑定了设备的其他唯一"标志",比如MAC地址，子网、用户。比如基于子网的VLAN，就是通过设备的MAC地址来作为唯一标志的，这样只要该地址不变，即使交换机上的网线插到不同的地方，也能确保数据流向正确的位置。
不同区域间相同VLAN的访问
是不是有点绕口?老鬼举一个例子来说明，比如现在小明和小白两个家庭属于不同的区域，属于不同的LAN，同时小明和小白的爸爸构成了一个爸爸联盟VLAN，小明爸爸如果想联系小白爸爸，那么久得考虑两个家庭之间的隔离，怎么办了？这就是汇聚链路。汇聚链路起到的主要作用就是确保多个不同VLAN的通信要求。其实现就是通过在交换机上配置一个Trunk，让网络中的VLAN可以自由的交互属于相同VLAN的数据通信要求，以实现按照功能区分的VLAN端口的设置。罗克韦尔的PlantPAx系统采用的就是安全功能来切割VLAN，这样在A交换机上有VLAN1，VLAN2，VLAN3，同时在B交换机上也有VLAN1，VLAN2，VLAN3，通过汇聚链路后，VLAN1之间是有没有任何阻隔的，可以在不同交换机上直接交互，完成通信
不同VLAN之间的访问
不同VLAN之间的访问，同我们平时使用的三层交换机或者路由器就是一样的了，通过在三层交换机上设置网关，就实现了跨网段的通信了
3.PlantPAx使用的虚拟局域网技术
PlantPAx作为罗克韦尔的现代DCS系统，其采用了VLAN技术来管理和控制自动化网络通讯中的广播域，确保了数据流向的可控以及提高带宽的利用率。老鬼在目前的很多智能制造项目中都看到了他的身影。
其利用虚拟局域网技术，对整个DCS系统的网络按照功能来进行了切割，比如管理网络、监控网络、控制器网络、IO网络、无线网络、控制系统外网络、无线网络。比如你在某一个设备上使用了一个PC，其和位于中控室的PC都属于监控层网络，其打破了原有的按照区域或者系统来构建网络的情况。
在采用功能进行网络切割后，在网络拓扑结构中，其采用了基于端口的网络拓扑结构来搭建网络，比如搭建线型、星型、冗余星型等等灵活的架构，以满足工业现场的对于投资、安全、可靠性、可维护性的需求。
4.尾言
可见，通过利用IT相关技术，自动化的控制上存在的一些痛点，能够得到很好的解决。同时自动化技术正如回到最开始初衷：万精油。所以，智能制造时代尤其是目前软件定义一切的时代，自动化技术已经和20年前的自动化技术有了很大的区别。望借此篇文章，能够引发大家的共鸣和思考#2020十大科技趋势#
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