一种工业以太网交换机安装及调试程序的系统和方法技术领域
本发明涉及一种工业以太网交换机安装及调试程序的系统和方法。
背景技术
目前工业以太网交换机生产的过程大部分是人力参与，通过一步一步操作软件进
行安装程序的下载、安装及调试工作，下载、安装和调试工作是否完成一方面需查看工业交
换机输出的提示信息，另一方面是人为主观判断，并且整个过程仅是单台进行，效率很低。
随着工业4.0的快速发展，工业以太网交换机使用的场合越来越多，单台生产已不能满足日
常的市场需求，不仅自动化生产效率低，耗费人力，而且增加人为操作和主观判断的错误
率。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种工业以太网交换机安装及调试程序的系统和方
法，有效地提高工业以太网交换机的自动化生产效率，减少生产过程中人为操作和主观判
断的错误率，实现批量生产。
名词解释：
环境交换机：用于搭建测试环境的中间交换机，在测试仪和工业以太网交换机之
间转发命令、报文、程序等。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
一种工业以太网交换机安装及调试程序的系统，包括测试仪，还包括与测试仪相
连的环境交换机，所述环境交换机与至少两个工业以太网交换机相连：
所述测试仪用于向环境交换机下发工业以太网交换机的安装程序、发送VLAN设置
命令、测试报文和继电器动作请求命令；接收环境交换机发送的测试报文和反馈信息，根据
反馈信息和端口异常信息，产生提示告警；
所述环境交换机用于转发测试仪发送的安装程序、VLAN设置命令、测试报文、继电
器动作请求命令给工业以太网交换机；根据VLAN设置命令完成自身VLAN设置；转发工业以
太网交换机的反馈信息给测试仪；
所述工业以太网交换机接收并运行安装程序，接收VLAN设置命令并完成自身VLAN
设置，在端口之间转发测试报文，接收继电器动作请求命令，并根据该命令完成继电器的动
作，当有异常时发送反馈信息给环境交换机。
优选，一台测试仪和多个工业以太网交换机之间通过级联的环境交换机相连。
优选，设一台工业以太网交换机具有N个端口，编号分别为1,2,3……N，设S为偶
数，则：
环境交换机的两个端口分别与编号为1和N的端口相连，编号为(S-1)的端口与编
号为S的端口的VID两两相同，编号为S的端口与编号为(S+1)的端口两两建立物理连接；
编号为1的端口接收测试报文，按照下述优先级将测试报文转发到其他端口，依次
实现所有端口对测试报文的接收和转发，直至转发到编号为N的端口，编号为N的端口将测
试报文通过环境交换机转发到测试仪；
其中，优先级顺序为：与自身端口VID相同的端口、与自身端口有物理连接的端口。
优选，还包括跟踪用环境交换机和若干根调试线，每个调试线的一侧是以太网接
口且另一侧分出两根接线，一根接线出串口接口，一根接线出以太网接口，测试仪通过网线
与跟踪用环境交换机相连，每根调试线一侧的以太网接口连接工业以太网交换机的
Console口，另一侧两根接线中的以太网接口连接跟踪用环境交换机的电口，且两根接线中
的串口接口与测试仪的串口相连。
一种工业以太网交换机安装及调试程序的方法，包括如下步骤：
步骤1、测试仪向环境交换机下发工业以太网交换机的安装程序；
步骤2、环境交换机转发该安装程序至各个工业以太网交换机；
步骤3、各个工业以太网交换机接收安装程序并安装，发送安装完成指令至环境交
换机；
步骤4、环境交换机转发安装完成指令，测试仪接收到安装完成指令后，下发环境
交换机和工业以太网交换机的VLAN设置命令；
步骤5、环境交换机根据接收到的VLAN设置命令，完成自身VLAN设置，并转发工业
以太网交换机的VLAN设置命令；
步骤6、工业以太网交换机根据接收到的VLAN设置命令，完成自身VLAN设置，并发
送VLAN设置命令完成指令；
步骤7、测试仪接收到VLAN设置命令完成指令后，下发调试使用的测试报文；
步骤8、环境交换机转发该测试报文给工业以太网交换机；
步骤9、与环境交换机连接的工业以太网交换机的其中一个端口接收测试报文进
行测试并转发，依次实现所有端口对测试报文的接收、测试和转发，直至转发到与环境交换
机连接的工业以太网交换机的另一个端口；该端口将测试报文通过环境交换机转发到测试
仪；
步骤10、测试仪接收到环境交换机转发的测试报文后，下发继电器动作请求命令，
环境交换机转发该信息；
步骤11、工业以太网交换机接收继电器动作请求命令，根据该命令完成继电器的
合、分动作，当有异常时发送反馈信息；
步骤12、测试仪对发送和接收的测试报文进行统计分析：
当发送和接收的测试报文数量一致时，工业以太网交换机的端口测试正常；
当发送和接收的测试报文数量不一样时，工业以太网交换机存在端口异常现象，
测试仪根据端口异常信息和环境交换机转发的反馈信息，生成工业以太网交换机是否异常
的提示信息。
优选，一台测试仪和多个工业以太网交换机之间通过级联的环境交换机相连并进
行信息转发。
优选，设一台工业以太网交换机具有N个端口，编号分别为1,2,3……N，设S为偶
数，则：
环境交换机的两个端口分别与编号为1和N的端口相连，编号为(S-1)的端口与编
号为S的端口的VID两两相同，编号为S的端口与编号为(S+1)的端口两两建立物理连接；
编号为1的端口接收测试报文，按照下述优先级将测试报文转发到其他端口，依次
实现所有端口对测试报文的接收和转发，直至转发到编号为N的端口，编号为N的端口将测
试报文通过环境交换机转发到测试仪；
其中，优先级顺序为：与自身端口VID相同的端口、与自身端口有物理连接的端口。
优选，在安装程序过程中，测试仪使用串口工具跟踪工业以太网交换机的安装进
度。
本发明的有益效果是：
采用本发明的一种工业以太网交换机安装程序和调试的系统和方法，可以有效地
提高工业以太网交换机的自动化生产效率，减少生产中人为操作和主观判断的错误率，可
实现批量生产，提高生产进度，降低成本。
附图说明
图1是本发明基于单台环境交换机时系统的结构示意图；
图2是本发明各设备端口间的连接关系示意图；
图3是本发明使用串口跟踪安装进度的设备间连接关系示意图；
图4是本发明基于多台环境交换机时各设备的连接关系示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明技术方案作进一步的详细描述，以使本领
域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限
定。
如图1-4所示，一种工业以太网交换机安装及调试程序的系统，包括测试仪、与测
试仪相连的环境交换机，所述环境交换机与至少两个工业以太网交换机相连，当同时需要
完成较多台工业交换机生产时，单台环境交换机无法连接所有工业交换机时，如图4所示，
一台测试仪和多个工业以太网交换机之间通过级联的环境交换机相连。其中，测试仪的一
个端口与环境交换机的一个端口连接；环境交换机提供两个端口与工业以太网交换机的两
个端口相连。
所述测试仪用于向环境交换机下发工业以太网交换机的安装程序、发送VLAN设置
命令、测试报文和继电器动作请求命令；测试仪还用于接收环境交换机发送的测试报文和
反馈信息，根据反馈信息和端口异常信息，产生提示告警。
所述环境交换机用于转发测试仪发送的安装程序、VLAN设置命令、测试报文、继电
器动作请求命令给工业以太网交换机；根据VLAN设置命令完成自身VLAN设置；转发工业以
太网交换机的反馈信息给测试仪，环境交换机是测试仪和工业以太网交换机之间的连接桥
梁。
所述工业以太网交换机接收并运行安装程序，接收VLAN设置命令并完成自身VLAN
设置，在端口之间转发测试报文，接收继电器动作请求命令，并根据该命令完成继电器的动
作，当有异常时发送反馈信息给环境交换机。
为了便于后续的测试，优选，在工业以太网交换机进行参数配置时，设一台工业以
太网交换机具有N个端口，编号分别为1,2,3……N，设S为偶数，则对各端口的VID按照下述
原则进行设置：
环境交换机的两个端口分别与编号为1和N的端口相连，编号为(S-1)的端口与编
号为S的端口的VID两两相同，编号为S的端口与编号为(S+1)的端口两两建立物理连接：比
如，编号为1和2的端口的VID相同，编号为3和4的端口的VID相同……编号为2和3的端口物
理连接，编号为4和5的端口物理连接……
编号为1的端口接收测试报文，按照下述优先级将测试报文转发到其他端口，依次
实现所有端口对测试报文的接收和转发，直至转发到编号为N的端口，编号为N的端口将测
试报文通过环境交换机转发到测试仪。其中，优先级由高到低的顺序为：与自身端口VID相
同的端口、与自身端口有物理连接的端口。
工业以太网交换机具有Console口，具有电口和串口的功能。测试仪要跟踪工业以
太网交换机初始化程序(即安装程序)的下载、安装进度时，设备间连接方式如图3所示：
系统还包括跟踪用环境交换机(需要增加一个新的交换机，该环境交换机和前面
调试用环境交换机不能共用)和若干根调试线，每个调试线的一侧是以太网接口且另一侧
分出两根接线，一根接线出串口接口，一根接线出以太网接口。测试仪通过网线与跟踪用环
境交换机相连，每根调试线一侧的以太网接口连接工业以太网交换机的Console口，另一侧
两根接线中的以太网接口连接跟踪用环境交换机的电口，且两根接线中的串口接口与测试
仪的串口相连。这样工业以太网交换机在下载、安装安装程序过程中，测试仪使用串口工具
可以跟踪工业以太网交换机的下载和安装进度。
对应的，一种工业以太网交换机安装及调试程序的方法，包括如下步骤：
步骤1、测试仪向环境交换机下发工业以太网交换机的安装程序；
步骤2、环境交换机转发该安装程序至各个工业以太网交换机；
步骤3、各个工业以太网交换机接收安装程序并安装，发送安装完成指令至环境交
换机；
步骤4、环境交换机转发安装完成指令，测试仪接收到安装完成指令后，下发环境
交换机和工业以太网交换机的VLAN设置命令；
步骤5、环境交换机根据接收到的VLAN设置命令，完成自身VLAN设置，并转发工业
以太网交换机的VLAN设置命令；
步骤6、工业以太网交换机根据接收到的VLAN设置命令，完成自身VLAN设置，并发
送VLAN设置命令完成指令；
步骤7、测试仪接收到VLAN设置命令完成指令后，下发调试使用的测试报文；
步骤8、环境交换机转发该测试报文给工业以太网交换机；
步骤9、与环境交换机连接的工业以太网交换机的其中一个端口接收测试报文进
行测试并转发，依次实现所有端口对测试报文的接收、测试和转发，直至转发到与环境交换
机连接的工业以太网交换机的另一个端口；该端口将测试报文通过环境交换机转发到测试
仪；同时，工业以太网交换机的端口指示灯产生规律性闪烁。
步骤10、测试仪接收到环境交换机转发的测试报文后，下发继电器动作请求命令，
环境交换机转发该信息；
步骤11、工业以太网交换机接收继电器动作请求命令，根据该命令完成继电器的
合、分动作，继电器的指示灯完成由亮到灭的变化，当有异常时发送反馈信息；
步骤12、测试仪对发送和接收的测试报文进行统计分析：
当发送和接收的测试报文数量一致时，工业以太网交换机的端口测试正常；
当发送和接收的测试报文数量不一样时，工业以太网交换机存在端口异常现象，
测试仪根据端口异常信息和环境交换机转发的反馈信息，生成工业以太网交换机是否异常
的提示信息。
当同时需要完成较多台工业交换机生产时，单台环境交换机无法连接所有工业交
换机时，一台测试仪和多个工业以太网交换机之间通过级联的环境交换机相连并进行信息
转发，可以是多级级联。
相应的，设一台工业以太网交换机具有N个端口，编号分别为1,2,3……N，设S为偶
数，则：
环境交换机的两个端口分别与编号为1和N的端口相连，编号为(S-1)的端口与编
号为S的端口的VID两两相同，编号为S的端口与编号为(S+1)的端口两两建立物理连接；
编号为1的端口接收测试报文，按照下述优先级将测试报文转发到其他端口，依次
实现所有端口对测试报文的接收和转发，直至转发到编号为N的端口，编号为N的端口将测
试报文通过环境交换机转发到测试仪。其中，优先级顺序为：与自身端口VID相同的端口、与
自身端口有物理连接的端口。
工业以太网交换机具有Console口，在安装程序过程中，测试仪使用串口工具跟踪
工业以太网交换机的安装进度。完成工业以太网交换机的自动化生产工作。采用本发明的
一种工业以太网交换机安装程序和调试的系统和方法，可以有效地提高工业以太网交换机
的自动化生产效率，减少生产中人为操作和主观判断的错误率，可实现批量生产。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发
明说明书及附图内容所作的等效结构或者等效流程变换，或者直接或间接运用在其他相关
的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。