在钢铁冶金工业这一重要领域中，从金属矿石的开采到加工成金属材料的每一步，都承载着为现代工业、交通运输、基本建设和军事装备提供关键原材料的重任。随着工业互联网的迅猛发展，钢铁冶金行业正面临着互联智能化转型的重大机遇与挑战。为了满足这一转型需求，工业控制系统必须不断进化，具备低延时、高可靠、广覆盖及安全等核心特性。同时，信息化网络亦需紧跟步伐，利用大数据、云计算和人工智能等先进技术，推动生产流程的优化与决策的智能化。在此背景下，网络稳定与信息安全成为了冶金工业智能化转型的基石。展望未来，钢铁冶金行业将加速工业控制网络与信息化网络的深度融合，开启生产、管理、服务全面智能化升级的新篇章。

图1：智慧钢厂发展趋势

钢铁冶金生产过程要求实时监控和高效协同，因此，工业控制系统必须具备低延时的特性，以便快速响应生产中的变化，确保生产流程的顺畅进行。

钢铁冶金生产环境复杂多变，包括高温、粉尘、震动、强电磁干扰等恶劣条件。工业控制系统必须能够在这些条件下稳定运行，确保生产的连续性和稳定性，避免因系统故障导致的生产中断。

工业控制系统需要覆盖整个生产过程，从矿石开采到金属材料加工的每一个环节，实现全面的监控和管理。这要求网络系统具备广泛的覆盖能力，确保生产过程的每个环节都能得到实时监控。

钢铁冶金企业的生产过程涉及大量敏感数据和关键控制环节，因此，工业控制系统必须具备高度的安全性，防止恶意攻击和数据泄露，确保生产过程的安全和稳定。

图2：智慧钢厂工业网络需求

钢铁冶金企业生产过程中产生海量数据，信息化网络需要利用大数据技术对这些数据进行收集、分析和挖掘，以提取有价值的信息并优化生产流程，提高生产效率和产品质量。

云计算技术可以为钢铁冶金行业提供强大的计算和存储能力，支持复杂的数据处理和模拟分析。这有助于企业更好地进行生产规划、资源配置和质量控制，进一步提高生产效率和质量。

信息化网络需要集成人工智能技术，以实现生产过程的智能化决策和自动化控制。通过人工智能技术的应用，企业可以更加精准地控制生产过程，提高生产效率和准确性，降低生产成本。

信息化网络必须确保网络的稳定性和数据的安全性。网络故障和数据泄露都可能对生产过程造成不利影响，因此，这是冶金工业智能化转型的基石。企业需要建立稳定可靠的网络系统，并采取有效的信息安全措施，保障生产过程的顺利进行。

图3：智慧钢厂信息化网络需求

图4：威努特智慧钢厂整体网络方案拓扑图

威努特智慧钢铁冶金企业整体网络解决方案，依托前沿的网络技术，为钢铁冶金行业量身打造高效、稳定、可扩展的一体化融合通信网络平台。该方案采用万兆以太光纤构建主干网络，结合千兆以太光纤工业控制环网，实现核心网络、数据中心、办公网络、生产网络及无线网络的无缝融合。借助先进的网络管理技术与高端设备，此方案不仅支持远程控制、集中监视与应急处理，更在实时性、稳定性与安全性方面展现出卓越性能，全面满足钢铁冶金企业对于网络的高标准需求。

图5：威努特智慧钢厂整体网络方案概述

威努特钢铁冶金企业的网络方案，以集团调度室为核心，辐射至开采厂、焦化厂、炼铁厂、炼钢厂、型材厂、冷轧厂、热轧厂及硅钢片厂等各大分厂，形成一套层次分明、技术领先的网络架构。该网络划分为核心层、汇聚层与接入层三大层级。

作为网络的心脏，配置威努特两台超高性能的框式三层路由以太交换机WES8510，通过40G光纤实现虚拟化集群部署，不仅可确保双机热备的极致可靠性，还可实现负载均衡的最优化处理，为数据传输提供无与伦比的稳定与高效。

部署威努特高性能的三层万兆上行工业交换机WIS6300-H-4X8GS4C20G-2HV，与核心层交换机通过万兆光纤紧密相连，共同构建一个三层路由OSPF环网，为数据的快速流转与智能路由提供坚实保障，展现卓越的网络处理与协同能力。

采用威努特高防护等级的千兆环网工业交换机WIS3200-E-4GS8G，通过千兆光口精心打造MRP工业控制环网，避免因系统单点故障导致的生产中断。工业控制环网与汇聚层工业交换机实现千兆光纤无缝对接，确保数据传输的实时性与准确性，为生产流程的顺畅运行注入了智能化、高效化的全新动力。

此外，数据中心网络更是采用威努特全万兆接口的数据中心级以太网交换机WES6300-HH-4XX2QX48X-2HV，通过先进的虚拟化集群交换技术，构建一个稳定可靠、负载均衡的高速网络，以40G接口上联至核心层交换机，进一步提升整个网络系统的性能与可靠性。

图6：威努特智慧钢厂整体网络方案设计

钢铁冶金企业网络核心层采用堆叠技术，部署2台威努特WES8510框式以太网核心交换机，通过40G光纤接口堆叠连接形成虚拟化集群，实现跨设备的分布式聚合。核心与汇聚层之间通过双链路上联，运行动态路由协议，提高网络冗余性和稳定性。此设计充分利用堆叠技术的优势，实现跨设备链路聚合，简化网络结构，提高带宽利用率，同时增强网络冗余性，避免不必要的路由收敛，保证钢铁冶金企业网络核心层的高效稳定运行。通过堆叠管理和统一的IP、MAC地址，实现便捷的网络管理和维护。

图7：核心交换机堆叠前后网络拓扑对比

钢铁冶金企业网络核心层与汇聚层采用OSPF路由环网设计，汇聚层使用WIS6300-H-4X8GS4C20G-2HV工业交换机，通过万兆光口双链路上联核心，运行OSPF动态路由协议，确保数据传输的可靠性和高效性。OSPF作为链路状态路由协议，维护统一的AS结构数据库，实现快速而准确的路由决策。该设计构建了冗余网络，单个通道故障不影响整体数据传输。所有汇聚层工业交换机均采用双机热备，提升数据传输的稳定性和可靠性。网络结构具有良好的可扩展性，能随项目发展和网络规模扩大而灵活扩展。OSPF协议的特性为网络提供了精细的路由控制和优化手段，可灵活管理和优化网络路由，满足钢铁冶金企业网络不断发展和变化的需求。

图8：核心层与汇聚层OSPF网络

钢铁冶金企业网络接入层工业控制环网设计，充分考虑了网络的可靠性、兼容性和成本效益。设计采用了基于IEC62439-2国际标准的快速环网保护协议MRP，以实现故障的实时保护和网络的高效运行。MRP协议的应用，确保了故障恢复时间缩短至20ms以内，并且该恢复时间与网络规模无关，提供了丰富的诊断和维护功能。

在设计中，充分考虑了网络的灵活性，支持包括相切环、相交环、双归环等多种环网网络拓扑，以适应钢铁冶金企业日益发展的网络扩展需求。与传统的生成树协议相比，MRP的高效性大大提高了实时报文传输的可靠性，满足了钢铁冶金企业应用系统的数据承载需求。

同时，设计还注重了网络的兼容性和成本效益。威努特环网工业交换机支持通过MRP与钢铁冶金企业早期广泛应用的赫斯曼和西门子的工业交换机共同组成工业控制环网，且支持通过赫斯曼网管软件或西门子组态软件对工业交换机运行状态进行监测，提高了工业控制网络的兼容性，实现了国产化替代的平滑过渡，并有效降低了客户的投资成本。

图9：接入层MRP工业控制网络

便捷网络运维是提升网络管理效率的关键。通过部署威努特统一的网络管理平台WNT-NSMS，实现对全网设备的集中监控与维护。平台能够清晰地展示物理拓扑和逻辑拓扑，帮助运维人员直观了解网络架构。同时，平台提供多种告警提醒功能，确保网络状态的任何异常都能被及时预知和处理。这种统一管理的方式不仅简化了运维流程，还大大提高了网络管理的便捷性和响应速度，从而保障了整个网络的稳定性和可靠性。

图10：威努特网管软件

图11：核心层虚拟化冗余部署故障切换示意图

虚拟化与链路聚合结合，实现链路保护与负载分担，当聚合链路中的某一条链路失效，未失效链路可继续正常承载业务流量；

虚拟化与链路聚合结合，实现链路保护与负载分担，当上层冗余设备中某一台失效，流量可正常通过未失效设备传输。

威努特工业交换机的耐高温、高防护等级、抗强电磁干扰和长使用寿命特性，使其能够轻松应对钢铁冶金生产环境中的极端高温、粉尘、酸性气体等严苛条件。通过采用工业以太网环网冗余机制，实现了零丢包、快速自愈的工业自动化网络，自愈时间低至3ms，显著提升了网络的稳定性和可靠性。同时，威努特工业交换机具备优异的兼容性，支持与赫斯曼、西门子、华三等友商通过MRP或ERPS混合组网，降低了客户的投资成本，助力客户设备替代平滑过渡，进一步提升了企业的可持续发展能力。

图12：威努特工业交换机与赫斯曼工业交换机组网测试

威努特工业交换机支持IEEE1588 PTPv2精确时钟协议，可达到12.5ns的对时精度，充分满足5G基站对于高精度数据传输和授时的严格要求。IEEE 1588v2协议通过主时钟周期性发布时间同步协议及信息，从时钟接收并据此计算时间差来调整本地时间，确保主从设备时间的一致性。该技术能够同时实现频率和时间同步，精度达到纳秒级，且具备极强的适应性。在钢铁冶金企业5G智慧钢厂需求不断增长的背景下，钢厂工业通信网络支持IEEE1588v2已成为必然趋势，其高精度和灵活性为钢厂通信提供了坚实可靠的保障。相比传统授时技术，IEEE1588v2采用双向信道，具有显著优势，能够充分满足不断提升的工业通信需求，确保钢铁冶金企业等工业领域的精准时间同步和高效数据传输。

图13：威努特工业交换机PTP精度测试

威努特钢铁冶金企业整体网络解决方案，以数智赋能为核心理念，致力于构建一体化、高效稳定的融合通信网络。该方案通过威努特先进的工业交换机、核心交换机和数据中心交换机等网络设备，实现工厂内部数据的快速传输与处理，同时确保网络环境的安全可靠。其强大的兼容性不仅确保了客户国产化替代的平滑过渡，还提升了生产效率，促进了办公与生产网络的深度融合，为钢铁冶金企业的5G智慧钢厂建设提供了全方位的网络支撑。