GB/T 42021-2022 工业互联网 总体网络架构.pdf

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  • GB/T 42021-2022  工业互联网 总体网络架构

    八种互联类型包括了七类互联主体之间复杂多样的互联关系,成为连接设计能力、生产能力、商业 能力以及用户服务的复杂网络系统,包括: a) 智能机器与工厂控制系统; b 在制品与智能机器; c 在制品与管理软件; d) 智能机器与智能机器; e) 工厂控制系统与工业信息系统/管理软件; f) 工业信息系统/管理软件与用户; g 工业信息系统/管理软件与协作平台; h) 智能产品与工厂。 八种互联类型关系如图1所示

    八种互联类型包括了七类互联主体之间复杂多样 力以及用户服务的复杂网络系统,包括: a) 智能机器与工厂控制系统; b) 在制品与智能机器; C 在制品与管理软件; d) 智能机器与智能机器; e) 工厂控制系统与工业信息系统/管理软件; f) 工业信息系统/管理软件与用户; g) 工业信息系统/管理软件与协作平台; h) 智能产品与工厂。 八种互联类型关系如图1所示

    5.2工业互联网网络目标框架

    网络体系由网络互联、数据互通和标识解析三部分组成

    发电机标准规范范本网络体系由网络互联、数据互通和标识解析三部分组成

    6.3工业互联网网络连

    图2工业互联网整体网络体系目标框架

    工业互联网网络连接框架包括工厂内网络和工厂 外网络,又可分为网络互联和数据互通两个层次, 如图3所示。网络互联实现要素之间的数据传输,数据互通实现要素之间传输信息的相互“理解” 网络互联,即通过有线、无线方式,将工业互联网体系相关的人员、机器、材料、环境、系统以及企业 上下游、智能产品、用户等全要素连接,支撑业务发展的多要求数据转发,实现端到端数据传输 数据互通,实现数据和信息在各要素间、各系统间的无缝传递,使得异构系统在数据层面能相互理 解,从而实现数据互操作与信息 于OPCUA,MQTT等

    图3工业互联网网络连接框架

    6工业互联网工厂内网络架构

    工厂内网络是在工厂内部用于生产要素以及IT系统之间互联的网络。主要包括:工厂IT网 一OT网络、智能机器和在制品的网络连接、泛在的无线连接、基于SDN的IT/OT组网方案。 网络架构如图4所示

    图4工业互联网工厂内网络目标架构

    工厂内网络应满足以下要求。 a)支持多种连接方式。生产现场的智能机器、在制品、传感器、运送设备、控制系统等支持现场总 线、以太网、光纤网、无线网等多种方式实现设备接人。 b 支持灵活的IT/OT组网。实现控制平面与转发平面的分离,通过SDN控制器与制造控制系 统协同进行网络资源调度,支撑柔性制造和生产自组织。 支持IPv4和IPv6。IT网络和OT网络支持IP协议,支持IT与OT节点(机器)直接互联 互通。 d)支持全网可视化管理,提供统一的拓扑管理、警报管理、性能管理、审计管理、报表管理等功能 此外,工厂内网络宜支持新技术,如TSN、5G、面向工业自动化的无线网络(WIA)、IEEE802.11ax 连接方式

    7工业互联网工厂外网络架构

    工厂外网络是用于连接企业上下游之间、企业 智能产品、企业与用户之间的网络。主要包括 v4/IPv6的公众互联网、基于SDN的工业互联网专网或虚拟专用网(VPN)、泛在无线接人、支持

    云平台的接入和数据采集。工厂外网络架构如图5所示

    图5工业互联网工厂外网络目标架构

    工厂外网络应满足以下要求: a)支持泛在接人和数据采集:通过多种有线和无线方式实现泛在接入,满足企业信息化系统、生 产控制系统,以及各类智能产品的数据传送和服务质量保证; b)支持IPv4与IPv6:具备工业互联网百亿量级终端数量接人能力; 支持灵活组网:通过互联网、基于互联网的虚拟网络、物理隔离专网,承载网络服务质量要求较 高或比较关键的业务,实现不同业务和流量的隔离; 支持全网可视化管理,支持全网路由器、交换机、关键服务器等设备的统一管理,支持全网的拓 扑管理、流量管理、警报管理、性能管理、审计管理、报表管理等功能

    8工业互联网网络实施架构

    8.1工业互联网网络实施框架

    工业互联网网络建设目标是构建全要素全系统全产业链互联互通的新型基础设施。如图6所示, 网络实施框架包括: a)生产控制网络; b) 企业与园区网络; c 国家骨干网络; d)从底到上的数据互通系统

    8.2.1网络实体组成

    图6工业互联网网络实施框架

    生产控制网络可包括: 用于智能机器、仪器仪表、专用设备等边缘设备接人的工业总线模块、工业以太网模块、TSN 模块、无线网络模块; b)用于边缘网络多协议转换的边缘网关; c)用于生产控制网络汇聚的工业以太网交换机、TSN交换机; d)用于生产控制网络数据汇聚的远程终端单元(RTU)设备; e)用于生产控制网络灵活管理配置的网络控制器

    生产控制网络建设模式主要有两种: a)叠加模式:在已有控制网络难以满足新业务需求时,叠加新建支撑新业务流程的网络以及 设备,构建原有控制网络之外的另一张网络, b)升级模式:对已有工业设备和网络设备进行升级,实现网络技术和能力升级

    3.3.1网络实体组成

    企业与园区网络可包括:

    国家骨干网络主要包括普通互联网连接和高质量专线连接两类: a)普通互联网连接是企业通过互联网实现最基本的商务、客户、用户和产品联系; b 高质量专线连接是企业通过基于互联网的虚拟专线、物理隔离的专线等,实现高可靠、高安全、 高质量的业务部署 在企业与园区网络的出口路由器上,根据不同的网络需求,引导流量去往不同的网络连接。工业企 业根据自身业务的层次化网络需求,在企业与园区网络的出口路由器上水电站标准规范范本,引导不同业务流量去往不同的 网络连接。例如企业与客户的信息沟通、面向大众的客户服务等可采用普通互联网连接,高价值产品的 远程运维和服务可采用基于互联网的虚拟专线或5G切片网络,分支机构使用总部私有云资源,云化业 务系统可使用物理隔离的专线

    8.5数据互通互操作体系

    信息互通互操作体系部署核心目标是构建从底到上全流程、全业务的数据互通系统。 在工厂内网络,工业企业宜部署支持OPCUA、MQTT等国际国内标准化数据协议的生产装备、监 控采集设备、专用远程终端单元、数据服务器等,部署支持行业专有信息模型的数据中间件、应用系统 等,实现跨厂家、跨系统的信息互通互操作。 在工厂外网,企业部署的各类云平台系统、监控设备、智能产品等宜支持MQTT、XMPP等通信协 议,实现平台系统对数据快速高效的采集、汇聚

    9工业互联网网络安全要求

    9.1设备安全防护要求

    工业互联网网络设备安全防护要求遵照YD/T3804一2020中6.1.1和6.2.

    数据标准9.2网络安全防护要求

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