本发明公开了一种石膏板生产线网络连接系统，包括，大环网系统用于将石膏板生产线的多个工段统一接入生产线环网内，实现多个工段的联网通讯；三层交换机安装在大环网系统内，作为多个工段数据交互的网络媒介；虚拟局域网匹配每个工段，用于为每个工段提供一个独立的IP网段，每个工段的虚拟局域网与三层交换机通讯连接，不同工段通过虚拟局域网与三层交换机的通讯实现数据交互，本发明既能解决IP网段内设备超过255个的问题，又能灵活扩展网络并提高网络稳定性。
1.一种石膏板生产线网络连接系统，其特征在于，包括：
大环网系统(1)，用于将石膏板生产线的多个工段统一接入生产线环网内，实现多个工段的联网通讯；
三层交换机(2)，安装在所述大环网系统(1)内，作为多个所述工段数据交互的网络媒介；
虚拟局域网(3)，匹配每个所述工段，用于为每个所述工段提供一个独立的IP网段，每个工段的所述虚拟局域网与所述三层交换机(2)通讯连接，不同工段通过虚拟局域网与所述三层交换机(2)的通讯实现数据交互；
所述三层交换机(2)内设有用于汇聚链接的交换机模块(21)和路由器模块(22)，且所述路由器模块(22)和所述交换机模块(21)均使用ASIC硬件处理路由，所述汇聚链接为转发多个不同虚拟局域网(3)的通信的端口，且汇聚链路内流通的数据帧都被附加了用于识别分属所述虚拟局域网(3)的标记信号；
所述交换机模块(21)设有与每个所述虚拟局域网(3)通信连接的接线端口(5)，且所述路由器模块22内部通过所述汇聚链接生成VLAN端口(4)，同一个所述虚拟局域网(3)的接线端口(5)数量与所述虚拟局域网(3)内的工段数量一一对应；
所述交换机模块(21)的内部设有表示目标IP地址和源IP地址之间匹配关系的MAC地址列表，以确定所述目标IP地址和源IP地址对应的工段处于同一个所述虚拟局域网(3)或不同的所述虚拟局域网(3)；
所述交换机模块(21)提取发送至所述三层交换机(2)的数据帧中携带的目标IP地址和源IP地址，且所述三层交换机(2)对比所述目标IP地址和源IP地址，并根据对比结果进行不同所述虚拟局域网(3)的通信或者同一个所述虚拟局域网(3)的通信；
所述交换机模块(21)判断所述目标IP地址和源IP地址的对比结果不同时，利用所述交换机模块(21)和路由器模块(22)进行异VLAN间通信，具体的通信过程为：将所述交换机模块(21)的接收端口接收所述数据帧对应的设备作为主动设备，且将所述交换机模块(21)的分发端口转发所述数据帧对应的设备作为目标设备；
在所述数据帧上携带所述主动设备的源IP地址以及所述目标设备的目标IP地址，所述交换机模块(21)根据所述源IP地址和所述目标IP地址的对比结果判断出所述目标设备与主动设备不属于同一个虚拟局域网，并向默认网关发送数据帧；
将所述数据帧通过所述交换机模块(21)与所述路由模块内部的汇聚链接转发给路由器模块(22)，所述数据帧通过内部汇聚链路时被附加了源IP地址对应所述虚拟局域网(3)的第一VLAN识别信息；
所述路由器模块(22)收到所述数据帧，并根据所述第一VLAN识别信息确定所述源IP地址和所述交换机模块(21)的接收端口，所述路由器模块(22)根据源IP地址选择负责接收并进行路由处理的所述VLAN端口(4)；
所述路由器模块(22)根据所述目标IP地址对应的虚拟局域网(3)，选择对应目标IP地址的所述VLAN端口(4)将数据帧经由汇聚链路转发至交换机模块(21)，且所述数据帧通过汇聚链路时被附加上所述目标IP地址对应的虚拟局域网(3)的第二VLAN识别信息；
所述交换机模块(21)收到所述数据帧，并根据第二VLAN识别信息检索所述目标IP地址对应的MAC地址序列以确定转发的所述接线端口(5)。
2.根据权利要求1所述的一种石膏板生产线网络连接系统，其特征在于：所述路由器模块(22)内包括与不同的所述虚拟局域网(3)的接线端口(5)通信连接的VLAN端口(4)，所述路由器模块(22)根据标记信号确定接收的数据帧对应的所述虚拟局域网(3)，且基于所述虚拟局域网(3)的分属类别使用匹配的VLAN端口(4)，所述路由器模块(22)根据所述数据帧携带的目标IP地址确定与所述目标IP地址对应的虚拟局域网(3)匹配的VLAN端口(4)。
3.根据权利要求2所述的一种石膏板生产线网络连接系统，其特征在于：所述MAC地址列表分为多个匹配不同所述虚拟局域网(3)的接线端口(5)的MAC地址序列，以及匹配接线端口(5)与VLAN端口(4)之间的MAC地址序列；
在所述目标IP地址与所述源IP地址处于同一个所述虚拟局域网(3)时，或目标IP地址与所述源IP地址处于不同所述虚拟局域网(3)时，所述交换机模块(21)从对应目标IP地址的所述MAC地址序列内检索所述接线端口(5)。
4.根据权利要求1所述的一种石膏板生产线网络连接系统，其特征在于：所述交换机模块(21)转发所述数据帧前，所述交换机模块(21)去除第二VLAN识别信息和第一VLAN识别信息。
5.根据权利要求3所述的一种石膏板生产线网络连接系统，其特征在于：所述交换机模块(21)判断所述目标IP地址和源IP地址的对比结果相同时，利用所述交换机模块(21)进行同一VLAN内通信，具体的通信过程为：将所述交换机模块(21)的接收端口接收所述数据帧对应的设备作为主动设备，且将所述交换机模块(21)的分发端口转发所述数据帧对应的设备作为目标设备；
在所述数据帧上携带所述主动设备的源IP地址以及所述目标设备的目标IP地址，所述交换机模块(21)根据所述源IP地址和所述目标IP地址的对比结果判断出所述目标设备与主动设备属于同一个虚拟局域网；
所述交换机模块(21)根据所述目标IP地址对应的MAC地址序列，确定所述目标IP地址对应的接线端口(5)并将所述数据帧转发至该接线端口(5)。
一种石膏板生产线网络连接系统
技术领域
[0001] 本发明涉及石膏板生产线技术领域，具体涉及一种石膏板生产线网络连接系统。
背景技术
[0002] 石膏板生产线包括五个工段，分别为配料与成型工段、切断工段、干燥工段、成品输送工段和上位机，各个工段的下位机通过现场总线与变频器、伺服控制器通讯。同时主机、界面操作可完全形成一个完整的生产控制系统。这种石膏板生产线五个工段中需要接入生产线环网中的设备都是小于255个，而现有的石膏板生产线增加了包边工段，即采用大板锯成小板后分别进入三个包边机进行包边处理的方式，这样导致接入网络的设备数增加，在新项目设计中面临需接入网络的设备超过255个的问题，
[0003] 超出的设备需在其他网段设置IP网段，这就涉及到不同网段之间设备如何通讯的问题，假如设备全部接入生产线环网中，那么环网中的数据量很大且很容易造成网络风暴，造成网络系统瘫痪，不利于生产线的长期稳定生产。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于提供一种石膏板生产线网络连接系统，以解决现有技术中造成网络风暴，造成网络系统瘫痪，不利于生产线的长期稳定生产的技术问题。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明具体提供下述技术方案：
[0006] 一种石膏板生产线网络连接系统，包括：
[0007] 大环网系统，用于将石膏板生产线的多个工段统一接入生产线环网内，实现多个工段的联网通讯；
[0008] 三层交换机，安装在所述大环网系统内，作为多个所述工段数据交互的网络媒介；
[0009] 虚拟局域网，匹配每个所述工段，用于为每个所述工段提供一个独立的IP网段，每个工段的所述虚拟局域网与所述三层交换机通讯连接，不同工段通过虚拟局域网与所述三层交换机的通讯实现数据交互。
[0010] 作为本发明的一种优选方案，所述三层交换机内设有用于汇聚链接的交换机模块和路由器模块，且所述路由器模块和所述交换机模块均使用ASIC硬件处理路由，所述汇聚链接为转发多个不同虚拟局域网的通信的端口，且所述汇聚链路流通的数据帧都被附加了用于识别分属所述虚拟局域网的标记信号。
[0011] 作为本发明的一种优选方案，所述交换机模块设有与每个所述虚拟局域网通信连接的接线端口，且所述路由器模块内部通过所述汇聚链接生成VLAN端口，同一个所述虚拟局域网的接线端口数量与所述虚拟局域网内的工段数量一一对应。
[0012] 作为本发明的一种优选方案，所述交换机模块的内部设有表示目标IP地址和源IP地址之间匹配关系的MAC地址列表，以确定所述目标IP地址和源IP地址对应的工段处于同一个所述虚拟局域网或不同的所述虚拟局域网；
[0013] 所述交换机模块提取发送至所述三层交换机的数据帧中携带的目标IP地址和源IP地址，且所述三层交换机对比所述目标IP地址和源IP地址，并根据对比结果进行不同所述虚拟局域网的通信或者同一个所述虚拟局域网的通信。
[0014] 作为本发明的一种优选方案，所述路由器模块内包括与不同的所述虚拟局域网的接线端口通信连接的VLAN端口，所述路由器模块根据标记信号确定接收的数据帧对应的所述虚拟局域网，且基于所述虚拟局域网的分属类别使用匹配的VLAN端口，所述路由器模块根据所述数据帧携带的目标IP地址确定与所述目标IP地址对应的虚拟局域网匹配的VLAN端口。
[0015] 作为本发明的一种优选方案，所述MAC地址列表分为多个匹配不同所述虚拟局域网的接线端口的MAC地址序列，以及匹配接线端口与VLAN端口之间的MAC地址序列；
[0016] 在所述目标IP地址与所述源IP地址处于同一个所述虚拟局域网时，或目标IP地址与所述源IP地址处于不同所述虚拟局域网时，所述交换机模块从对应目标IP地址的所述MAC地址序列内检索所述接线端口。
[0017] 作为本发明的一种优选方案，所述交换机模块判断所述目标IP地址和源IP地址的对比结果不同时，利用所述交换机模块和路由器模块进行异VLAN间通信，具体的通信过程为：
[0018] 将所述接收端口接收所述数据帧对应的设备作为主动设备，且将所述分发端口转发所述数据帧对应的设备作为目标设备；
[0019] 在所述数据帧上携带所述主动设备的源IP地址以及所述目标设备的目标IP地址，所述交换机模块根据所述源IP地址和所述目标IP地址的对比结果判断出所述目标设备与主动设备不属于同一个虚拟局域网，并向默认网关发送数据帧；
[0020] 将所述数据帧通过所述交换机模块与所述路由模块内部的汇聚链接转发给路由器模块，所述数据帧通过内部汇聚链路时被附加了源IP地址对应所述虚拟局域网的第一VLAN识别信息；
[0021] 所述路由器模块收到所述数据帧，并根据所述第一VLAN识别信息确定所述源IP地址和所述接收端口，所述路由器模块根据源IP地址选择负责接收并进行路由处理的所述VLAN端口；
[0022] 所述路由器模块根据所述目标IP地址对应的虚拟局域网，选择对应目标IP地址的所述VLAN端口将数据帧经由汇聚链路转发至交换机模块，且所述数据帧通过汇聚链路时被附加上所述目标IP地址对应的虚拟局域网的第二VLAN识别信息；
[0023] 所述交换机模块收到所述数据帧，并根据第二VLAN识别信息检索所述目标IP地址对应的MAC地址序列以确定转发的所述接线端口。
[0024] 作为本发明的一种优选方案，所述交换机模块转发所述数据帧前，所述交换机模块去除第二VLAN识别信息和第一VLAN识别信息。
[0025] 作为本发明的一种优选方案，所述交换机模块判断所述目标IP地址和源IP地址的对比结果相同时，利用所述交换机模块进行同一VLAN内通信，具体的通信过程为：
[0026] 将所述接收端口接收所述数据帧对应的设备作为主动设备，且将所述分发端口转发所述数据帧对应的设备作为目标设备；
[0027] 在所述数据帧上携带所述主动设备的源IP地址以及所述目标设备的目标IP地址，所述交换机模块根据所述源IP地址和所述目标IP地址的对比结果判断出所述目标设备与主动设备属于同一个虚拟局域网；
[0028] 所述交换机模块根据所述目标IP地址对应的MAC地址序列，确定所述目标IP地址对应的接线端口并将所述数据帧转发至该接线端口。
[0029] 本发明与现有技术相比较具有如下有益效果：
[0030] 本发明在网络扩展中很灵活，既能解决IP网段内设备超过255个的问题，又能灵活扩展网络并提高网络稳定性，适用于建设产能大、速度快且对通信网络的稳定性具有非常高要求的石膏板生产线。
附图说明
[0031] 为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
[0032] 图1为本发明实施例提供的网络连接系统的整体结构示意图；
[0033] 图2为本发明实施例提供的同一VLAN内通信的结构示意图；
[0034] 图3为本发明实施例提供的不同VLAN间通信的结构示意图。
[0035] 图中的标号分别表示如下：
[0036] 1‑大环网系统；2‑三层交换机；3‑虚拟局域网；4‑VLAN端口；5‑接线端口；
[0037] 21‑交换机模块；22‑路由器模块。
具体实施方式
[0038] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0039] 如图1所示，本发明提供了一种石膏板生产线网络连接系统，本实施方式在网络扩展中很灵活，适用于高产能、速度快的石膏板生产线，该方案既能解决IP网段内设备超过255个的问题，又能灵活扩展网络并提高网络稳定性。
[0040] 具体包括：大环网系统1、三层交换机2和虚拟局域网3；其中大环网系统1用于将石膏板生产线的多个工段统一接入生产线环网内，实现多个工段的联网通讯，三层交换机2安装在大环网系统1内，作为多个工段数据交互的网络媒介。
[0041] 虚拟局域网3匹配每个工段，用于为每个工段提供一个独立的IP网段，每个工段的虚拟局域网与三层交换机2通讯连接，不同工段通过虚拟局域网与三层交换机2的通讯实现数据交互。
[0042] 此时，每个工段的PLC控制系统不需要具备双网段功能，只需在大环网系统1中增加一台三层交换机2，并对每个工段建立一个虚拟局域网3，即每个工段一个单独的IP网段，不同工段的数据想要通讯，必须通过三层交换机2来实现转发，这样建立起来的网络在后续的扩展中会更加的灵活、方便。
[0043] 三层交换机2内设有用于汇聚链接的交换机模块21和路由器模块22，且路由器模块22和交换机模块21均使用ASIC硬件处理路由，汇聚链接为转发多个不同虚拟局域网3的通信的端口，且汇聚链路流通的数据帧都被附加了用于识别分属虚拟局域网3的标记信号。
[0044] 在一台三层交换机2内，分别设置了交换机模块21和路由器模块22，而内置的路由器模块22与交换机模块21相同，均使用ASIC硬件处理路由，因此，与传统的路由器相比，可以实现高速路由。并且路由器模块22与交换机模块21是汇聚链接的，由于是内部连接，可以确保相当大的带宽。
[0045] 需要补充说明的是，汇聚链Trunk Link指的是能够转发多个不同VLAN的通信的端口，汇聚链路上流通的数据帧，都被附加了用于识别分属于哪个VLAN的特殊信息，在本实施方式中，只需要简单地将交换机间的互联的端口接线端口5与VLAN端口4设定为汇聚链接就可以了，这时使用的网线还是普通的UTP线。
[0046] 交换机模块21设有与每个虚拟局域网3通信连接的接线端口5，且路由器模块22内部通过汇聚链接生成VLAN端口4，同一个虚拟局域网3的接线端口5数量与虚拟局域网3内的工段数量一一对应。
[0047] 交换机模块21的内部设有表示目标IP地址和源IP地址之间匹配关系的MAC地址列表，以确定目标IP地址和源IP地址对应的工段处于同一个虚拟局域网3或不同的虚拟局域网3。
[0048] 路由器模块22根据标记信号确定接收的数据帧对应的虚拟局域网3，且基于虚拟局域网3的分属类别使用匹配的VLAN端口4，路由器模块22根据数据帧携带的目标IP地址确定与目标IP地址对应的虚拟局域网3匹配的VLAN端口4，且VLAN端口4为与接线端口5之间的汇聚链接。
[0049] 交换机模块21提取发送至三层交换机2的数据帧中携带的目标IP地址和源IP地址，且三层交换机2对比目标IP地址和源IP地址，并根据对比结果进行不同虚拟局域网3的通信或者同一个虚拟局域网3的通信。
[0050] 在本实施方式中，每个工段建立独立的虚拟局域网3，不同工段想要实现数据交互，必须通过三层交换机2来实现转发，同样的，同一工段的不同设备想要实现数据交互，必须通过三层交换机2来实现转发。
[0051] MAC地址列表分为多个匹配不同虚拟局域网3的接线端口5的MAC地址序列，以及匹配接线端口5与VLAN端口4之间的MAC地址序列，在目标IP地址与源IP地址处于同一个虚拟局域网3时，或目标IP地址与源IP地址处于不同虚拟局域网3时，交换机模块21从对应目标IP地址的MAC地址序列内检索接线端口5。
[0052] 如图2所示，交换机模块21判断目标IP地址和源IP地址的对比结果相同时，利用交换机模块21进行同一VLAN内通信，具体的通信过程为：
[0053] 将接收端口接收数据帧对应的设备作为主动设备，且将分发端口转发数据帧对应的设备作为目标设备。
[0054] 在数据帧上携带主动设备的源IP地址以及目标设备的目标IP地址，交换机模块21根据源IP地址和目标IP地址的对比结果判断出目标设备与主动设备属于同一个虚拟局域网。
[0055] 交换机模块21根据目标IP地址对应的MAC地址序列，确定目标IP地址对应的接线端口5并将数据帧转发至该接线端口5。
[0056] 比如说，同一个虚拟局域网3内的不同设备进行通信时，即工段一的设备A与设备B之间通信时的具体实现情况为：首先是包括目标IP地址和源IP地址的数据帧被发到交换机模块21，交换机模块21判断目标IP地址和源IP地址的对比相同，通过检索同一虚拟局域网3的MAC地址序列发现设备B连在交换机模块21的端口2上，因此交换机模块21将数据帧转发给端口2。
[0057] 每个工段建立独立的虚拟局域网3，不同工段想要实现数据交互，必须通过三层交换机2来实现转发，且通过交换机模块21和路由器模块22配合实现数据转发，即交换机模块21判断目标IP地址和源IP地址的对比结果不同时，利用交换机模块21和路由器模块22进行异VLAN间通信，如图3所示，具体的通信过程为：
[0058] 1、将接收端口接收数据帧对应的设备作为主动设备，且将分发端口转发数据帧对应的设备作为目标设备。
[0059] 2、在数据帧上携带主动设备的源IP地址以及目标设备的目标IP地址，交换机模块21根据源IP地址和目标IP地址的对比结果判断出目标设备与主动设备不属于同一个虚拟局域网，并向默认网关发送数据帧。
[0060] 3、将数据帧通过交换机模块21与路由模块内部的汇聚链接转发给路由器模块22，数据帧通过内部汇聚链路时被附加了源IP地址对应虚拟局域网3的第一VLAN识别信息。
[0061] 4、路由器模块22收到数据帧，并根据第一VLAN识别信息确定源IP地址和接收端口，路由器模块22根据源IP地址选择负责接收并进行路由处理的VLAN端口4。
[0062] 5、路由器模块22根据目标IP地址对应的虚拟局域网3，选择对应目标IP地址的VLAN端口4将数据帧经由汇聚链路转发至交换机模块21，且数据帧通过汇聚链路时被附加上目标IP地址对应的虚拟局域网3的第二VLAN识别信息。
[0063] 6、交换机模块21收到数据帧，并根据第二VLAN识别信息检索目标IP地址对应的MAC地址序列以确定转发的接线端口5。
[0064] 假设设备A与设备C间要进行通信时，针对设备C对应的目标IP地址，设备A可以判断出通信对象不属于同一个网络，因此向默认网关发送数据，交换机模块21通过检索MAC地址序列后，确定与接线端口5对应的VLAN端口4，经由内部汇聚链接将数据帧转发给路由器模块22，在通过内部汇聚链路时，数据帧被附加了主动设备对应源IP地址的VLAN识别信息。
[0065] 路由器模块22在收到数据帧时，先由数据帧附加的VLAN识别信息分辨出源IP地址和对应的虚拟局域网3，并选择匹配的VLAN端口4负责接收并进行路由处理，因为目标IP地址192.168.2.1/24是直连路由器的网络，且根据目标IP地址对应的虚拟局域网，接下来就选定VLAN端口4将数据帧经由内部汇聚链路转发回交换机模块21，在通过内部汇聚链路时，这次数据帧被附加上属于目标IP地址对应的虚拟局域网的VLAN识别信息。
[0066] 交换机模块21收到这个数据帧后，检索目标IP地址对应的虚拟局域网的MAC地址序列，确认需要将它转发给端口3。由于端口3是通常的访问链接，因此转发前会先将两次的VLAN识别信息去除，最终，设备C成功地收到交换机转发来的数据帧。
[0067] 上述整体的流程具体为：发送方→交换机模块→路由器模块→交换机模块→接收方。
[0068] 本实施方式在网络扩展中很灵活，适用于高产能、速度快的石膏板生产线，该方案既能解决IP网段内设备超过255个的问题，又能灵活扩展网络并提高网络稳定性，适用于建设产能大、速度快且对通信网络的稳定性具有非常高要求的石膏板生产线。
[0069] 以上实施例仅为本申请的示例性实施例，不用于限制本申请，本申请的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本申请的实质和保护范围内，对本申请做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本申请的保护范围内。
