一种工业以太网网络转换装置、方法及通讯系统与流程

本发明涉及工业以太网通讯，特别是涉及一种工业以太网网络转换装置、方法及通讯系统。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

2、对于具有固定ip的工业设备，在设备组网过程中，由于不能随意更改ip地址，而导致工业设备无法顺利组网并与外网通信。

3、具体原因包括：

4、(1)工业设备组成复杂，由多个控制器控制，若需修改ip地址，则还需要修改多个控制器的ip地址，关联数据较多，故不能随意修改。

5、(2)工业设备控制系统因为加密原因，无法获得设备原程序，导致无法修改设备ip地址。

6、(3)工业设备存在多个网络通讯接口，服务类端口ip地址固定，若未购买通讯协议选项功能则无法修改ip地址，但是实际购买通讯协议选项功能的成本较高。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提出了一种工业以太网网络转换装置、方法及通讯系统，针对固定ip的工业设备，将其与外网设备进行通讯，通过网络交换模块实现lan口与工业设备间的互通和数据转发，通过端口处理模块将wlan口的上下行数据包通过透传方式转发到工业设备中，不影响工业设备原有的通讯，无需修改工业设备ip地址。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种工业以太网网络转换装置，包括：网络交换模块、控制模块和端口处理模块；

4、所述网络交换模块通过lan口连接待组网工业设备，用于接入待组网工业设备的数据包以转发至端口处理模块，或接入外网设备的数据包以转发至待组网工业设备；

5、所述端口处理模块通过wlan口连接外网设备，用于通过预先配置的与目标ip地址绑定的地址表，将待组网工业设备的数据包转发至外网设备中，或接入外网设备的数据包以转发至网络交换模块中；

6、所述控制模块分别与网络交换模块和端口处理模块连接，用于控制网络交换模型和端口处理模块之间数据包的传输。

7、作为可选择的实施方式，接入外网设备的数据包采用透传方式转发至待组网工业设备中。

8、作为可选择的实施方式，所述端口处理模块采用mac+phy端口处理模块，为mac和phy的集成芯片。

9、作为可选择的实施方式，在所述端口处理模块中，对工业以太网网络转换装置的ip地址进行配置，配置为与外网设备的ip地址的绑定，以跟外网设备建立通讯连接。

10、作为可选择的实施方式，经wlan口上行的待组网工业设备的数据包采用对称加密算法加密传输到外网设备中，以使外网设备使用公用密钥和秘钥偏移量进行解密。

11、作为可选择的实施方式，接入的外网设备的数据包经对称加密算法加密后传输到控制模块，控制模块解密后通过网络交换模块下行到待组网工业设备端。

12、作为可选择的实施方式，所述工业以太网网络转换装置用于实现ip协议栈以及数据包的转发，且转发端口数量不限。

13、作为可选择的实施方式，所述工业以太网网络转换装置还包括直流电源模块和dc-dc电源芯片，直流电源模块与dc-dc电源芯片连接，dc-dc电源芯片与控制模块连接，直流电源模块提供直流电压，dc-dc电源芯片对直流电压进行稳压调节后为工业以太网网络转换装置供电。

14、第二方面，本发明提供一种第一方面所述的工业以太网网络转换装置的工作方法，包括：

15、通过lan口连接待组网工业设备，通过wlan口连接外网设备；

16、通过lan口接入待组网工业设备的数据包，通过预先配置的与目标ip地址绑定的地址表，将待组网工业设备的数据包转发至外网设备；

17、通过wlan口接入外网设备的数据包，通过透传方式将外网设备的数据包转发至待组网工业设备。

18、第三方面，本发明提供一种工业以太网通讯系统，包括：待组网工业设备、外网设备和第一方面所述的工业以太网网络转换装置，待组网工业设备与工业以太网网络转换装置通过lan口连接，外网设备与工业以太网网络转换装置通过wlan口连接，工业以太网网络转换装置通过执行第二方面所述的方法实现待组网工业设备和外网设备之间的通讯。

19、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

20、本发明针对固定ip的工业设备，提出将固定ip地址的工业设备与外网设备进行通讯的工业以太网网络转换装置，由于工业设备不能随意更改ip地址，由此通过设计单独的工业以太网网络转换装置，通过lan口连接工业设备，wlan口连接外网设备，通过网络交换模块实现lan口与工业设备间的互通和数据转发，通过mac+phy端口处理模块，将wlan口的上下行数据包通过透传方式转发到工业设备中，且不影响工业设备原有的通讯，无需修改工业设备ip地址。

21、本发明采用arm控制模块和网络交换模块的组合，通过lan口连接待组网工业设备，wlan口连接外网设备，以实现对连接lan口的待组网工业设备进行ip协议栈以及数据包的复制转发，再映射到wlan口所连接的外网设备中，同时通过mac+phy端口处理模块，将wlan口的上下行数据包透传到工业设备网络中，而完全不影响工业设备原有的通讯，保证数据传输的透明性和实时性，保证数据在传输过程中不受修改或处理。

22、本发明通过mac+phy端口处理模块，预先配置与目标ip地址绑定的地址表，确定待转发的目标外网设备，对工业以太网网络转换装置的ip地址进行配置，改变工业以太网网络转换装置的ip地址，实现与外网设备ip地址的绑定，以跟外网建立连接，在不改变原有系统、不修改工业设备ip的情况下，实现wlan口与原工业设备网络不在同一网段却可正常通讯，工业以太网网络转换装置的ip地址可设置为任意ip地址，符合现场设备通讯灵活要求，解决相同ip的设备无法直接组网、加密设备无法改ip以及不能改变ip的设备组网通讯的问题。

23、本发明中经wlan口上行的数据包使用对称加密算法aes加密传送到外网设备中，外网设备使用公用密钥和秘钥偏移量进行解密；同样，外网设备发送到wlan口的数据包经加密传输到arm控制模块，arm控制模块经解密后通过网络交换模块下行到工业设备端，由此保证工控网络的安全。

24、本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种工业以太网网络转换装置，其特征在于，包括：网络交换模块、控制模块和端口处理模块；

2.如权利要求1所述的一种工业以太网网络转换装置，其特征在于，接入外网设备的数据包采用透传方式转发至待组网工业设备中。

3.如权利要求1所述的一种工业以太网网络转换装置，其特征在于，所述端口处理模块采用mac+phy端口处理模块，为mac和phy的集成芯片。

4.如权利要求1所述的一种工业以太网网络转换装置，其特征在于，在所述端口处理模块中，对工业以太网网络转换装置的ip地址进行配置，配置为与外网设备的ip地址的绑定，以跟外网设备建立通讯连接。

5.如权利要求1所述的一种工业以太网网络转换装置，其特征在于，经wlan口上行的待组网工业设备的数据包采用对称加密算法加密传输到外网设备中，以使外网设备使用公用密钥和秘钥偏移量进行解密。

6.如权利要求1所述的一种工业以太网网络转换装置，其特征在于，接入的外网设备的数据包经对称加密算法加密后传输到控制模块，控制模块解密后通过网络交换模块下行到待组网工业设备端。

7.如权利要求1所述的一种工业以太网网络转换装置，其特征在于，所述工业以太网网络转换装置用于实现ip协议栈以及数据包的转发，且转发端口数量不限。

8.如权利要求1所述的一种工业以太网网络转换装置，其特征在于，所述工业以太网网络转换装置还包括直流电源模块和dc-dc电源芯片，直流电源模块与dc-dc电源芯片连接，dc-dc电源芯片与控制模块连接，直流电源模块提供直流电压，dc-dc电源芯片对直流电压进行稳压调节后为工业以太网网络转换装置供电。

9.一种权利要求1-8任一项所述的工业以太网网络转换装置的工作方法，其特征在于，包括：

10.一种工业以太网通讯系统，其特征在于，包括：待组网工业设备、外网设备和权利要求1-8任一项所述的工业以太网网络转换装置，待组网工业设备与工业以太网网络转换装置通过lan口连接，外网设备与工业以太网网络转换装置通过wlan口连接，工业以太网网络转换装置通过执行权利要求9所述的方法实现待组网工业设备和外网设备之间的通讯。

技术总结本发明公开一种工业以太网网络转换装置、方法及通讯系统，涉及工业以太网通讯技术领域，包括：网络交换模块通过LAN口连接工业设备，用于接入工业设备的数据包以转发至端口处理模块，或接入外网设备的数据包以转发至工业设备；端口处理模块通过WLAN口连接外网设备，用于通过预先配置的与目标IP地址绑定的地址表，将工业设备的数据包转发至外网设备中，或接入外网设备的数据包以转发至网络交换模块中；控制模块用于控制网络交换模型和端口处理模块之间数据包的传输。针对固定IP的工业设备，将其与外网设备进行通讯，不影响工业设备原有的通讯，无需修改工业设备IP地址。技术研发人员：黄碧坤,刘承勃,张松,姜春鹏,李笑颜,高振强,郭风堂,张德乾受保护的技术使用者：中车青岛四方机车车辆股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/18