CN110995804B - 一种基于软件定义的工业异构网络信息交互方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于软件定义的工业异构网络信息交互方法，包括以下步骤：步骤1、针对小批量多品种个性化定制的要求搭建集U盘加工，雕刻挂件加工、产品包装等于一体的多功能复合产线；步骤2、进行多协议数据网关的设计和搭建，对设备产生的数据进行标准化处理方便设备间以及设备与上位机之间的通讯；步骤3、搭建软件定义网络架构，对交换机进行数据传输流表的初始化配置；步骤4、制定数据流分级和网络服务质量优化机制，由控制器实现动态网络拓扑结构优化，实现数据流量的负载均衡；步骤5、通过私有云实现工业物联网和云端的数据交互，对于本地处理不了的计算任务上传至云端，用户定制信息则通过云端的客户端获取。

Description

一种基于软件定义的工业异构网络信息交互方法

技术领域

本发明涉及工业自动化控制技术领域，一种基于软件定义的工业异构网络信息交互方法。

背景技术

当前，制造业面临着巨大的转型压力，形成劳动力成本迅速攀升、产能过剩、竞争激烈的紧张态势，迫使制造企业从低成本竞争转向差异化竞争。信息物理系统可通过信息技术与制造技术的深度融合，满足个性化产品制造对效率、成本、质量的综合要求，也是我国占领未来制造业高地的关键所在。个性化定制的生产模式下，产品的种类和数量多变，这给产线的结构组成以及运作方式带来了更大的挑战。在智能制造的环境下，实现数据的高效稳定通讯是基础所在。产线设备的多样化，使得异构网络的信息交互问题亟待解决。

目前现有的制造环境当中，通信技术主要可划分为有线和无线。工业现场总线技术主要用于实现传感器、控制器、执行器以及其他辅助部件之间的数据交互，并使得生产过程中产生的数据可以和上位机之间进行通讯，比较典型的通讯协议有RS485，CAN，ProfiBus等。工业以太网的应用更是引入了许多新的协议如ModbusTCP，Ethernet等汪献忠等在“基于MODBUS协议的工业智能通讯模块的设计”一文中就对MODBUS通讯协议以及相关数据采集模块进行了探索开发。无线技术相比较与有线，在某些布线困难甚至无法布线的区域省去了线路布局的麻烦，节约通信成本，并可以实现和移动设备的快速链接和数据传输，越来越多的被应用于智能制造环境中，例如WiFi，Zigbee，蓝牙，4G/5G等赵莹等在基于物联网架构的EPC无线通讯协议研究一文中就无线接口协议进行了研究。目前对于通信协议的研究已经比较成熟，但大部分都是针对同一类型的设备，对于复杂的异构网络设备通信还没有一个方便快捷的标准方案。

软件定义网络(SDN)是Mckeown教授于2009年正式提出的一种利用分层思想将数据和控制解耦合，进而更加方便进行网络配置和协议部署的网络架构理念。目前比较多的被应用于企业网和校园网等大规模网络的部署研究当中，本发明将SDN的理念运用于制造环境的网络搭建当中，以实现网络的动态拓扑优化和设备通讯的稳定便捷。

发明内容

本发明的目的在于针对目前制造环境下复杂异构网络信息交互存在数据传输、通讯装置兼容性不足等问题提出了一种基于软件定义的工业异构网络信息交互方法，并根据其进行了相关应用产线的搭建。

本发明至少通过如下技术方案之一实现。

一种基于软件定义的工业异构网络信息交互方法，包括如下步骤：

步骤1、针对个性化定制的要求搭建多功能复合产线；

步骤2、搭建多协议数据网关，对加工设备产生的数据进行标准化处理方便设备间以及设备与上位机之间的通讯，实现各设备联网互通；

步骤3、搭建软件定义网络架构，对交换机进行数据传输流表的初始化配置；

步骤4、根据数据的种类定义数据流分级和网络服务质量优化机制，由控制器实现动态网络拓扑结构优化，实现数据流量的负载均衡；

步骤5、产线以太网通过私有云实现工业物联网和云端的数据交互，对于本地处理不了的计算任务上传至云端，用户定制信息则通过云端的客户端获取。

进一步地，步骤1中，所述多功能复合产线为集U盘加工，雕刻挂件加工、产品包装于一体的多功能复合产线，其整体结构包括上料区、加工区、包装区和下料区四个区域，不同的产品在不同区域经过加工完成之后会统一在下料区离开产线并由AGV小车负责后续的运输，涉及到不同品种加工则必须在加工开始之前确定详细的加工方案，每一个工位需要对产品的加工信息进行读取并判断是否需要进行该操作，将不同种加工方案存储在本地数据库当中，加工开始前通过RFID(射频识别)进行工序写入。

进一步地，步骤2具体包括以树莓派为硬件基础先进行数据采集通讯协议部署，然后结合具体产线构造UA数据模型，最后将设备采集的数据与UA数据模型节点的对应关系写入树莓派，实现从数据采集到UA数据模型标准化的处理；所述UA数据模型包含各个设备编号、采集的数据编号和数据种类。

进一步地，步骤2中加工设备所使用的通讯协议有Modbus、TCP/IP、I/O等，在多协议转换之前需要建立一个与当前加工设备相对应的可修改的ua信息模型映射，实现产线数据的可视化和统一化，可修改的ua信息模型方便后续产线的改动和功能扩充；在标准ua信息模型建立后，通过初始化配置具体设备与信息模型的映射关系，将映射关系文件下载到协议转换网关后即可实现后续的动态转换。

进一步地，步骤3所述的软件定义网络架构包括软件定义控制器、数据交换机、多协议网关以及加工设备，软件定义控制器负责整个网络的数据传输控制和交换机流表的生成、下发，交换机则按照交换流标的规则进行数据的分发，交换机之间都通过网线进行连接；

所述软件定义网络架构以控制器为逻辑中心并部署在私有云服务器当中，南向与数据层进行通信，北向则与应用层通信方便人工修改和添加协议；所述控制器负责流表的建立、维护以及下发到各交换机，交换机则根据最新创建的流表通过多协议网关将数据转发和传输至加工设备实现控制和数据解耦合，通过对网络以及各节点的动态观测控制器可制定实时流表来实现网络的拓扑结构优化均衡负载，减少传输过程中的网络拥塞和数据包丢失问题。

进一步地，步骤3所述的网络架构具体如下：

所有交换机的集合为S_A，单个交换机为S_i(i＝1,2,…,6)，从节点h_i(i＝1,2,…,13) 到h_j(j＝1,2,…,13)链路集合为l_ij,单条链路表示为l_i，交换机S_i和S_j间链路带宽为W_ij，带宽可利用率为WR_ij，数据的丢包率表示为D_ij，时延为T_ij将带宽、带宽占用率、时延、丢包率四个因素作为链路筛选的判断依据，为了方便四个因素相互比较，根据标准化公式：

其中，x表示参考因素的绝对值，X表示标准化转换之后的相对值；将绝对值转化为相对值，链路l_i的权值函数P_i可以表示为：

P_i＝αW_i+βWR_i-γT_i-λD_i (2)

其中，W_i、WR_i、T_i、D_i皆为标准化后的参考相对值，W_i为链路l_i的相对约束带宽，整条链路当中起到约束作用的为带宽最小路段，即 W_i＝min{W_io,W_op,…,W_kj}，W_io表示节点i和节点o之间的带宽，W_kj表示节点k和节点j之间的属性数值；单纯的带宽大小无法反映网络负载情况故引入带宽可利用率WR，用剩余带宽和最大带宽比表示：

链路的总时延为各部分时延之和：

T_i＝T_io+T_op+…+T_kj (4)

T_io节点i至节点o的时延，T_op节点o至节点p的时延，T_kj表示节点k和节点j 的时延；

链路的总丢包率为：

D_i＝1-(1-D_io)*(1-D_op)*…(1-D_kj) (5)

D_io节点i至节点o的数据丢包率，D_op节点o至节点p的数据丢包率，D_kj节点k至节点j的数据丢包率，权值函数当中的系数α、β、γ、λ按照数据流量的分类进行调整，系数α：监控类>控制类>管理决策类；系数β：监控类>控制类>管理决策类；系数γ：控制类>监控类>管理决策类；系数λ：控制类>管理决策类>监控类。

进一步地，所述数据流量种类包括三类，分别为控制类、监控类、和管理决策，其中，控制类是对于设备加工过程进行控制的数据；监控类是一些关于设备的状态信息；管理决策类则是网络路由的下发和路径优化调度；三类数据流量对于实时性的要求不同，控制类流量的时延要小于监控类，监控类的时延要小于决策类。

进一步地，步骤4具体是在原有路径最短的决策基础上新增的参考指标，参考指标的包括带宽、带宽占用率、时延和丢包率，并根据数据流量种类的不同，不同的服务质量要求对应不同的的指标权重，更加贴合需求进行传输路径的规划，减少网络拥塞。

进一步地，步骤5的产线是以太网通过私有云服务的处理和外界网络进行互通，需求密切的数据存储在本地服务器的数据库当中，产线规划的计算和调度也在本地计算完成，对于用户定制的资料信息则可以通过云端获取，私有云和公有云相结合的方式可减少与云端通讯所需要的网络成本和时间成本。

采用上述技术方案后，本发明具有如下有益效果：

1.针对目前个性化小批量的生产特征，搭建了一条多品种个性化定制商品同时生产的产线示范案例，该产线可以根据实际加工需求进行产品生产的调整，减少设备和产线闲置时间，提高产线的生产效率。

2.针对目前异构的工业网络环境，通过建立标准的ua数据信息模型可增加产线设备可视化进程，此外本发明开发了一种多协议数据映射方案，部署在树莓派上后可作为协议转化网关使用。

3.SDN结构的应用使得目前工业网络通讯过程数据和控制分开，使得底层设备的通讯成本需求降低，对于网络拓扑结构的优化更加方便。

4.新的数据传输路由选择机制可以根据不同种类数据各自的特征 来进行路由选择，降低了网络拥塞的可能，提高整体的数据传输效率。

附图说明

图1为本实施例的多功能复合产线结构示意图；

图2为本实施例的产线加工流程示意图；

图3为本实施例的协议转换网关原理图；

图4为本实施例的软件定义网络架构产线通讯架构；

图5为本实施例的一种基于软件定义的工业异构网络信息交互方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图5所示的一种基于软件定义的工业异构网络信息交互方法，包括如下步骤：

步骤1、针对个性化定制的要求搭建多功能复合产线；所述多功能复合产线为集U盘加工，雕刻挂件加工、产品包装于一体的多功能复合产线。

如图1所示，多功能复合产线的整体结构主要分为上料区、加工区、包装区和下料区四个区域，不同的产品在不同区域经过加工完成之后会统一在下料区离开产线并由AGV移动小车负责后续的运输，涉及到不同品种加工则必须在加工开始之前确定详细的加工方案，每一个工位需要对产品的加工信息进行读取并判断是否需要进行该操作，将不同种加工方案存储在本地数据库当中，加工开始前通过RFID(射频识别)进行工序写入。

上料区主要包括一台小型自动立体仓库以及上料机械手，立体仓库主要负责包装的存储和产品加工信息的写入，机械手则进行原料夹取的操作；加工区包括两台CNC机床(数控车床)和一台激光打标机，负责产品的雕刻和激光打印加工，本实施例的加工区包括加工区1和加工区2；包装区的两台机械手分别负责产品的装填入盒以及ua加盖操作；下料区在检测到产品完成加工及包装后将其夹取脱离加工产线。

产线加工流程如图2所示，客户在云端进行加工任务下单之后，订单会快速下载到本地私有云，上料的同时进行加工信息的RFID写入。加工信息写入之后原料沿主传送带路径传输，在进入加工区之前会进行加工信息读取，如需要则会进入加工区的加工支线进行雕刻和打印等加工任务的判断，如果不需要则继续沿主传送带路径。当路过包装区时同样会进行加工信息读取判断，若产品已加工完毕则会进行包装操作支线，若未完成加工则继续沿著传送带路径。包装完成后机械手识别并进行下料处理。

步骤2、搭建多协议数据网关，对加工设备产生的数据进行标准化处理方便设备间以及设备与上位机之间的通讯，实现各设备联网互通；具体的，以树莓派为硬件基础先进行数据采集通讯协议部署，然后结合具体产线编写UA数据模型，本产线的UA数据模型包含了产线的设备例如CNC机床、AGV小车、激光打标机以及各个区域的机械手及其对应编号等，在设备的下层就是各个设备的端口以及各端口对应的数据节点类型和节点地址以及具体的数据，具体的数据包括各个设备编号以及采集的数据编号和种类，最后将设备采集的数据与UA数据模型节点的对应关系写入树莓派，实现从数据采集到UA数据模型标准化的处理。

所述加工设备包含的通讯协议有Modbus(串行通讯协议)、TCP/IP(传输控制协议/网际协议)、I/O(输入输出协议)等，在多协议转换之前需要建立一个标准的ua 信息模型映射，实现产线数据的可视化和统一化，可修改的ua信息模型方便后续产线的改动和功能扩充；在标准ua信息模型建立后，通过初始化配置具体设备与信息模型的映射关系，将映射关系文件下载到协议转换网关后即可实现后续的动态转换。

由于设备的异构导致无法通过统一的通讯协议实现设备间的互通和数据传输，本实施例基于树莓派开发了一种支持多协议数据模型映射的智能网关数据节点，映射的ua信息模型建立包括以下几个步骤：

1)、在元建模环境中根据CAEX_ClassModel_V2.15.xsd(模型编辑规则)构建包含产线所有设备的元模型；

2)通过模型解释器将元模型概念转换为C++类；

3)、将CAEX_ClassModel_V2.15.xsd转换为C++/CLI类；

4)、将UANodeSet.xsd(UA节点设置)转换为C++/CLI类

5)、创建名为AMLImporter用于导出元模型文件的模型解释器工程，根据步骤2)和步骤3)所得到的C++类进行one-to-one(一对一)模型翻译，自动创建领域模型，实现文本模型到领域模型的转换

6)、创建名为AML2OPCUA的工程，根据步骤2)和步骤4)所得到的C++类进行one-to-one代码生成，得到与aml模型相对应的ua信息模型文件；

7)、调用编译脚本，启动open62541(OPC UA库)的插件，实现ua信息模型的c语言代码。

本产线底层设备所涉及的异构网络通讯协议包括Modbus、TCP/IP、串口等，智能网关数据节点则需要实现设备层通讯数据的ua信息模型映射，其主体架构如图3所示分为网络层、转换层和设备层，其中，设备层主要包含产线加工设备如PLC(可编程逻辑控制器)、CNC(数控车窗)、Laser(激光打标机)等，转换层则由树莓派制成的协议转换设备构成，并在树莓盘中部署OPC UA Server (OPC UA客户端)以及与设备通讯的对应协议的服务器，网络层则包括OPCUA Client(OPC UA服务器)负责信息的统一及可视化，设备层的PLC通过Modbus 协议与上层通讯，在确定了Slave ID(设备编号)、寄存器类型以及寄存器对应的地址后可以通过协议转换生成与ua信息模型的映射关系，将将映射关系配置到智能网关节点即可实现数据的动态传输和修改。产线的CNC和机械手通过 TCP/IP协议通讯，在定义了IP和端口之后即可生成ua信息模型的映射关系。

步骤3、搭建软件定义网络架构，对交换机进行数据传输流表的初始化配置；具体的，网络架构包括软件定义控制器、数据交换机，多协议网关以及加工设备，控制器负责整个网络的数据传输控制和交换机流表的生成、下发，交换机则按照交换流标的规则进行数据的分发，各部分之间都通过网线进行连接。

产线的软件定义网络架构如图4所示，在不同的加工区域分别部署交换机 S1-S6，每个交换机负责该区域的数据流传输，h1-h13分别代表不同设备所连接的数据节点。产线网络以控制器为逻辑中心并部署在私有云服务器当中，南向与数据层进行通信，北向则与应用层通信方便人工修改和添加协议。控制器负责流表的建立、维护以及下发到各交换机，交换机则根据最新创建的流表进行数据的转发和传输，实现控制和数据解耦合，通过对网络以及各节点的动态观测控制器可制定实时流表来实现网络的拓扑结构优化均衡负载，减少传输过程中的网络拥塞和数据包丢失问题。

现有的SDN控制器数据流量路径计算都是采用最短路径路由算法，该算法存在一定弊端，在网络整体利用率不高的情况下还容易造成局部的链路负载过高甚至造成拥塞，本发明则提出一种新型的路由选择机制。根据流量的QoS可以将其划分为控制类、监控类、和管理决策三大类。控制类主要是对于设备加工过程进行控制的数据，例如机械手的运动，CNC车床的加工过程等；监控类则主要是一些关于设备的状态信息，例如电机转速、温度，机械手的位置等；管理决策类则是网络路由的下发，路径优化调度等。三类数据流量对于实时性的要求不同，控制类流量的时延要小于监控类，监控类的时延要小于决策类，在路由选择的过程中要根具数据流量类型的不同采取不同措施。

结合图4中的网络架构，所有交换机的集合为S_A，单个交换机为 S_i(i＝1,2,…,6)，从节点h_i(i＝1,2,…,13)到h_j(j＝1,2,…,13)链路集合为l_ij,单条链路表示为l_i，交换机S_i和S_j间链路带宽为W_ij，带宽可利用率为WR_ij，数据的丢包率表示为D_ij，时延为T_ij将带宽、带宽占用率、时延、丢包率四个因素作为链路筛选的判断依据，为了方便四个因素相互比较，根据标准化公式：

其中，x表示参考因素的绝对值，X表示标准化转换之后的相对值；将绝对值转化为相对值，链路l_i的权值函数P_i可以表示为：

P_i＝αW_i+βWR_i-γT_i-λD_i (2)

其中，W_i、WR_i、T_i、D_i皆为标准化后的参考相对值，W_i为链路l_i的相对约束带宽，整条链路当中起到约束作用的为带宽最小路段，即 W_i＝min{W_io,W_op,…,W_kj}，W_io表示节点i和节点o之间的带宽，其余下标皆表示两节点之间的属性数值；单纯的带宽大小无法反映网络负载情况故引入带宽可利用率WR，用剩余带宽和最大带宽比表示：

链路的总时延为各部分时延之和：

T_i＝T_io+T_op+…+T_kj (4)

T_io节点i至节点o的时延，T_op节点o至节点p的时延，T_kj表示节点k和节点j 的时延；

链路的总丢包率为：

D_i＝1-(1-D_io)*(1-D_op)*…(1-D_kj) (5)

权值函数当中的系数(α,β,γ,λ)按照数据流量的分类进行调整，系数α：监控类>控制类>管理决策类；系数β：监控类>控制类>管理决策类；

系数γ：控制类>监控类>管理决策类；系数λ：控制类>管理决策类>监控类。监控类数据量较大，对于带宽的要求也就比西塔两类要高，控制类数据要实现对设备的精确控制，必须要尽可能降低传输时延和传输过程中的丢包率。

在控制器采用新规则后，根据对于各个数据节点和交换机的状态监控实时制定最新的网络传输方案并将数据传输流表下发到各个交换机实现产线任务的分配和调度。操作人员也可以通过手持无线装置进行网络的定义和调整，产线的数据就近保存在本地的私有云数据库当中，客户的订单信息则由私有云服务器从公有云服务器中获取，产线设备和数据节点并不直接连接外网，可有效避免被攻击的风险。

步骤4、制定数据流分级和网络服务质量优化机制，由控制器实现动态网络拓扑结构优化，实现数据流量的负载均衡；在原有路径最短的决策基础上新增了带宽、带宽占用率、时延、丢包率等多个参考指标，并根据数据流量种类的不同，不同的服务质量要求对应不同的的指标权重，更加贴合需求进行传输路径的规划，减少网络拥塞。

步骤5、通过私有云实现工业物联网和云端的数据交互，对于本地处理不了的如工艺规划、故障预测、地图重建等计算量大的任务上传至云端，用户定制信息则通过云端的客户端获取。

步骤5产线的局部以太网通过私有云服务的处理和外界网络进行互通，大量需求密切的数据如加工过程的设备状态，设备运动控制等信息存储在本地服务器的数据库当中，产线设备调度也在本地计算完成，对于用户定制的资料信息则可以通过云端获取，私有云和公有云相结合的方式可减少与云端通讯所需要的网络成本和时间成本。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合等均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于软件定义的工业异构网络信息交互方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、针对个性化定制的要求搭建多功能复合产线；

步骤2、搭建多协议数据网关，对加工设备产生的数据进行标准化处理方便设备间以及设备与上位机之间的通讯，实现各设备联网互通；

步骤3、搭建软件定义网络架构，对交换机进行数据传输流表的初始化配置；所述的网络架构具体如下：

所有交换机的集合为S_A，单个交换机为S_i(i＝1,2,…,6)，从节点h_i(i＝1,2,…,13)到h_j(j＝1,2,…,13)链路集合为l_ij,单条链路表示为l_i，交换机S_i和S_j间链路带宽为W_ij，带宽可利用率为WR_ij，数据的丢包率表示为D_ij，时延为T_ij将带宽、带宽占用率、时延、丢包率四个因素作为链路筛选的判断依据，为了方便四个因素相互比较，根据标准化公式：

其中，x表示参考因素的绝对值，xmax、xmin分别表示参考因素的最大值和最小值，X表示标准化转换之后的相对值；将绝对值转化为相对值，链路l_i的权值函数P_i表示为：

P_i＝αW_i+βWR_i-γT_i-λD_i (2)

其中，α、β、γ、λ均为权值函数当中的系数，W_i、WR_i、T_i、D_i皆为标准化后的参考相对值，W_i为链路l_i的相对约束带宽，整条链路当中起到约束作用的为带宽最小路段，即W_i＝min{W_io,W_op,…,W_kj}，W_io表示节点i和节点o之间的带宽，W_kj表示节点k和节点j之间的属性数值；单纯的带宽大小无法反映网络负载情况故引入带宽可利用率WR，用剩余带宽和最大带宽比表示：

链路的总时延为各部分时延之和：

T_i＝T_io+T_op+…+T_kj (4)

T_io节点i至节点o的时延，T_op节点o至节点p的时延，T_kj表示节点k和节点j的时延；

链路的总丢包率为：

D_i＝1-(1-D_io)*(1-D_op)*…(1-D_kj) (5)

D_io节点i至节点o的数据丢包率，D_op节点o至节点p的数据丢包率，D_kj节点k至节点j的数据丢包率，权值函数当中的系数α、β、γ、λ按照数据流量种类进行调整；

步骤4、根据数据的种类定义数据流分级和网络服务质量优化机制，由控制器实现动态网络拓扑结构优化，实现数据流量的负载均衡；

步骤5、产线以太网通过私有云实现工业物联网和云端的数据交互，对于本地处理不了的计算任务上传至云端，用户定制信息则通过云端的客户端获取。

2.根据权利要求1所述的一种基于软件定义的工业异构网络信息交互方法，其特征在于：步骤1中，所述多功能复合产线为集U盘加工、雕刻挂件加工、产品包装于一体的多功能复合产线，其整体结构包括上料区、加工区、包装区和下料区四个区域，不同的产品在不同区域经过加工完成之后会统一在下料区离开产线并由AGV小车负责后续的运输，涉及到不同品种加工则必须在加工开始之前确定加工方案，每一个工位需要对产品的加工信息进行读取并判断是否需要进行该操作，将不同种加工方案存储在本地数据库当中，加工开始前通过RFID(射频识别)进行工序写入。

3.根据权利要求1所述的一种基于软件定义的工业异构网络信息交互方法，其特征在于：步骤2具体包括以树莓派为硬件基础先进行数据采集通讯协议部署，然后结合具体产线构造UA数据模型，最后将设备采集的数据与UA数据模型节点的对应关系写入树莓派，实现从数据采集到UA数据模型标准化的处理；所述UA 数据模型包含各个设备编号、采集的数据编号和数据种类。

4.根据权利要求1所述的一种基于软件定义的工业异构网络信息交互方法，其特征在于：步骤2中加工设备所使用的通讯协议有Modbus、TCP/IP和I/O，在多协议转换之前需要建立一个与当前加工设备相对应的可修改的UA信息模型映射，实现产线数据的可视化和统一化，可修改的UA信息模型方便后续产线的改动和功能扩充；在标准UA信息模型建立后，通过初始化配置具体设备与信息模型的映射关系，将映射关系文件下载到协议转换网关后即可实现后续的动态转换。

5.根据权利要求1所述的一种基于软件定义的工业异构网络信息交互方法，其特征在于：步骤3所述的软件定义网络架构包括软件定义控制器、数据交换机、多协议网关以及加工设备，软件定义控制器负责整个网络的数据传输控制和交换机流表的生成、下发，数据交换机则按照交换流标的规则进行数据的分发，数据交换机之间都通过网线进行连接；

所述软件定义网络架构以控制器为逻辑中心并部署在私有云服务器当中，南向与数据层进行通信，北向则与应用层通信方便人工修改和添加协议；所述控制器负责流表的建立、维护以及下发到各交换机，交换机则根据最新创建的流表通过多协议网关将数据转发和传输至加工设备，实现控制和数据解耦合，通过对网络以及各节点的动态观测控制器可制定实时流表来实现网络的拓扑结构优化均衡负载，减少传输过程中的网络拥塞和数据包丢失问题。

6.根据权利要求5所述的一种基于软件定义的工业异构网络信息交互方法，其特征在于：所述数据流量种类包括三类，分别为控制类、监控类、和管理决策，其中，控制类是对于设备加工过程进行控制的数据；监控类是一些关于设备的状态信息；管理决策类则是网络路由的下发和路径优化调度；三类数据流量对于实时性的要求不同，控制类流量的时延要小于监控类，监控类的时延要小于决策类。

7.根据权利要求1所述的一种基于软件定义的工业异构网络信息交互方法，其特征在于：步骤4具体是在原有路径最短的决策基础上新增的参考指标，参考指标的包括带宽、带宽占用率、时延和丢包率，并根据数据流量种类的不同，不同的服务质量要求对应不同的指标权重，更加贴合需求进行传输路径的规划，减少网络拥塞。

8.根据权利要求1所述的一种基于软件定义的工业异构网络信息交互方法，其特征在于：步骤5的产线是以太网通过私有云服务的处理和外界网络进行互通，需求密切的数据存储在本地服务器的数据库当中，产线规划的计算和调度也在本地计算完成，对于用户定制的资料信息则通过云端获取，私有云和公有云相结合的方式能够减少与云端通讯所需要的网络成本和时间成本。

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