By die bou van Ethernet-netwerke word verskeie klasse skakeltoerusting gebruik. Afsonderlik is dit die moeite werd om onbestuurde skakelaars uit te lig - eenvoudige toestelle waarmee u die werking van 'n klein Ethernet-netwerk vinnig en doeltreffend kan organiseer. Hierdie artikel bied 'n gedetailleerde oorsig van die intreevlak-onbestuurde industriële skakelaars van die EKI-2000-reeks.
Inleiding
Ethernet het lankal 'n integrale deel van enige industriële netwerk geword. Hierdie standaard, wat uit die IT-industrie gekom het, het dit moontlik gemaak om na 'n kwalitatief nuwe vlak van netwerkorganisasie te beweeg. Snelhede het toegeneem, betroubaarheid het toegeneem, en die moontlikheid van gesentraliseerde bestuur van die netwerkinfrastruktuur het na vore gekom. Die skeppers van data-oordragprotokolle was nie gedwing om lank te wag nie. Byna alle groot industriële protokolle, soos Modbus TCP, EtherNet/IP, IEC 60870-5-104, PROFINET, DNP3, ens., gebruik 'n identiese of soortgelyke OSI-model as basis. Die loonvrag word in 'n raam geplaas en oor 'n Ethernet-netwerk versend. Byna elke moderne kontroleerder, slim sensor of operateurpaneel is toegerus met 'n Ethernet-koppelvlak om aan die netwerk met dieselfde naam te koppel. Dit beteken dat, in teorie, 'n industriële netwerk standaard Ethernet-toestelle kan gebruik wat in 'n korporatiewe, kantoor of selfs tuisnetwerk gevind kan word. In die praktyk is daar egter lankal 'n groot klas toestelle gevorm wat ontwerp is om spesifiek met netwerke soos Industriële Ethernet te werk. Dit sluit netwerktoestelle in wat aangepas is om spesifiek in 'n industriële omgewing te werk, wat betroubaarheid, minimale vlakke van latensie verseker, en ook voldoen aan verskeie industriële standaarde wat deur 'n spesifieke industrie vereis word. In hierdie geval is die hoof "geveg" eenheid, as 'n reël, 'n industriële Ethernet skakelaar. Dit is te wyte aan die feit dat 'n skakelaar 'n toestel is wat betroubare en, bowenal, vinnige interaksie tussen komponente en nodusse van 'n industriële netwerk moontlik maak.
Skakelaar – die optimale oplossing vir 'n industriële netwerk
'n Industriële skakelaar, of skakelaar, is die hooftoestel wat gebruik word om 'n industriële netwerk te bou. Hoekom 'n skakelaar? Daar is immers ander netwerktoestelle, byvoorbeeld 'n hub (hub) of 'n router (router). Dit gaan alles oor spoed en funksionaliteit. Die vinnigste toestel wat gelys is, is die spilpunt; 'n geruime tyd gelede was hierdie tipe toestel baie gewild weens sy lae prys. Trouens, 'n spilpunt is 'n multipoort-herhaler; dit werk op die fisiese vlak volgens die OSI-netwerkmodel en herlei ontvangde data na alle gekoppelde poorte.
Aan die een kant laat hierdie skema minimale vertragings in die netwerk toe, maar aan die ander kant neem die las op die netwerk toe, aangesien die uitsending met hierdie implementering blyk te wees uitgesaai. Dit het dikwels gelei tot 'n skerp daling in netwerkprestasie. 'n Roeter is op sy beurt 'n toestel wat volgens die OSI-model op netwerkvlak werk en baie ryk funksionaliteit het wat die konstruksie van verkeersoordragroetes moontlik maak. Sulke funksionaliteit vereis hoër toestelwerkverrigting, aangesien die inligtingpakket ontleed word vanaf die kopskrif van die 3de vlak van die OSI-model en hoër. As gevolg hiervan word vertragings langer, aangesien die implementering op routers in die meeste gevalle sagteware is, die prys natuurlik hoër is, en sulke funksionaliteit is in aanvraag op die netwerkkernvlak.
As gevolg hiervan het skakelaars van verskillende vlakke en funksionaliteit die mees wydverspreide in industriële Ethernet-netwerke geword. 'n Skakelaar is 'n slimmer toestel as 'n spilpunt en vinniger as 'n roeteerder, want dit werk by die skakellaag volgens die OSI-model. Verkeer word duidelik versprei en direk na die ontvanger gestuur, wat onnodige las op netwerktoerusting uitskakel, wat ander segmente toelaat om nie data te verwerk wat nie vir hulle bedoel is nie. Dit word bereik deur die sender en bestemming MAC-adresse wat in elke versendte dataraam vervat is, te ontleed. Hierdie oorskakeling laat jou toe om minimale vertragings in verkeersverspreiding te bereik terwyl 'n aanvaarbare prysvlak gehandhaaf word.
In sy geheue bevat die skakelaar 'n tabel (CAM-tabel), wat die ooreenstemming tussen die MAC-adres van die gasheer en die fisiese poort van die skakelaar aandui, wat die las op die netwerk presies verminder, aangesien die skakelaar presies weet watter poort om die datapakkie aan te stuur. Dit is egter die moeite werd om te oorweeg dat wanneer die skakelaar aangeskakel of herlaai word, dit in opleidingsmodus werk, aangesien die korrespondensietabel leeg is. In hierdie modus word die data wat na die skakelaar kom, na alle ander poorte gestuur, en die skakelaar ontleed en voer die sender se MAC-adres in die tabel in. Met verloop van tyd word die verkeer gelokaliseer aangesien die skakelaar 'n volledige MAC-adreskaarttabel vir alle poorte saamstel.
Nou bied baie vervaardigers van netwerktoerusting vir industriële netwerke skakelaars as toestelle om interaksie tussen netwerknodusse te verseker. Die portefeulje sluit skakelaars van verskeie funksionaliteit in; as 'n reël is daar onbestuurde, bestuurde en L3-vlakskakelaars. En as L3-skakelaars as 'n alternatief vir routers op die netwerkkernvlak gebruik word en slegs hoogs gespesialiseerde kwessies met hul keuse geassosieer word, dan kom die keuse tussen 'n bestuurde en onbestuurde skakelaar neer op die korrekte definisie van die take wat die netwerktoestel moet oplos. Vervolgens sal ons kyk na die basiese verskille tussen bestuurde en onbestuurde skakelaars.
Bestuurde en onbestuurde skakelaars
Bestuurde en onbestuurde skakelaars is eintlik twee verskillende toestelle wat op die L2-vlak van die OSI-model werk. 'n Onbestuurde skakelaar is ontwerp om outomaties spoed en oorgedrade verkeer eweredig oor alle netwerkdeelnemers te versprei. Dit is die optimale oplossing vir netwerke met 'n klein aantal eindtoestelle; die voordele sluit in:
- die versekering van hoë deurset van die Ethernet-netwerk;
- kort reaksietyd;
- Gemak van beheer;
- beskikbaarheid van bykomende funksionaliteit vir datavloeibestuur.
'n Bestuurde skakelaar het 'n hoër koste, word vir groot netwerke gebruik en het die vermoë om die oorgedrade verkeer, spoed ten volle te beheer, en het ook bykomende bestuursvermoëns. Trouens, dit is die optimale oplossing vir netwerkafdelings waar bykomende funksionaliteit vir segmentering, oortolligheid, inligtingsekuriteit, ens. benodig word. Anders as 'n onbestuurde skakelaar, moet 'n bestuurde skakelaar gekonfigureer word deur 'n aantal bykomende en verpligte instellings te spesifiseer.
Onbestuurde skakelaars is plug-and-play-toestelle wat nie komplekse konfigurasie of in-diepte kennis benodig nie. Hulle laat jou toe om vinnig uitruiling tussen toerusting op 'n Ethernet-netwerk te organiseer sonder bykomende instellings. Hierdie skakelaars laat Ethernet-toestelle toe om met mekaar te kommunikeer (soos PLC's en HMI's), wat 'n verbinding met die netwerk verskaf en inligting deur die sender na die bestemming deurstuur. Hulle kom met 'n vaste konfigurasie en laat geen veranderinge aan die instellings toe nie, so dit is nie nodig om rame te prioritiseer of bykomende konfigurasie uit te voer nie.
Onbestuurde skakelaars word hoofsaaklik gebruik om randtoestelle aan netwerkspore of in 'n klein alleenstaande netwerk met verskeie komponente te koppel. In industriële omgewings is dit nodig om skakelaars te gebruik wat aangepas is vir spesifieke behoeftes.
Industriële skakelaars word ontwikkel vir verskeie industriële toepassings soos kragopwekking, olie en gas, spoorvervoer en infrastruktuur, ens. Hulle is spesifiek ontwerp om te werk in 'n wye reeks temperature, vibrasies en skokke en dra by tot die skepping van 'n koste-effektiewe en betroubare veilige netwerk.
Advantech reeks skakelaars
Industriële skakelaars Advantech-reeks is intreevlaktoestelle en is ontwerp om die interaksie van toestelle vinnig te organiseer deur 'n Ethernet-netwerk te skep. Tans in reeks Meer as 25 toestelle is ingesluit, die tabel hieronder toon die uiteensetting van die bestelnommer.
In hierdie geval kan die skakelaars toegerus word met beide RJ-45-poorte en optiese poorte vir data-oordrag oor enkelmodus- en multimodusvesel, die maksimum spoed kan 1 Gbit/s bereik.
Funksionaliteit van serieskakelaars
Die funksionaliteit van onbeheerde skakelaars is oor die algemeen niks buitengewoons nie. Kom ons kyk egter uit watter funksies nog op die Advantech-reeksskakelaars beskikbaar is .
Outomatiese opsporing van MDI/MDI-X-verbindingstipe
Hierdie kenmerk laat jou toe om enige tipe Ethernet-toestel aan die skakelaars te koppel sonder om bekommerd te wees oor die kabeltipe: reguit of oorkruis.
Tipies word 'n "reguit deur"-kabel gebruik om 'n netwerkadapter aan L2-netwerktoerusting ('n spilpunt of skakelaar) te koppel. Om twee identiese netwerktoestelle aan mekaar te koppel of, byvoorbeeld, 'n netwerkadapter aan 'n roeteerder, word dit aanbeveel om 'n oorkruiskabel te gebruik. Die teenwoordigheid van die MDI/MDI-X-funksie laat jou toe om enige tipe kabel met die skakelaar te gebruik.
Outomatiese opsporing van netwerktipe (outo-onderhandeling)
Hierdie funksie, na aanleiding van MDI/MDI-X, behoort aan Plug and Play en laat jou toe om outomaties die tipe netwerk en transmissiespoed wat deur die Ethernet-standaard verskaf word, te bepaal. In die praktyk is dit veral belangrik, aangesien die bestaande netwerk toerusting met verskillende spoedeienskappe kan gebruik, van 10 Mbit/s tot 1 Gbit/s. Outo-onderhandeling maak die lewe baie makliker vir netwerkgebruikers. Die toestel self sal die spoed met sy grens "Ethernet buurman" "onderhandel".
Stormbeskerming uitsaai
Uitsaaistormbeskerming is ook 'n baie nuttige kenmerk vir skakelaars. 'n Uitsaaistorm word gewoonlik veroorsaak deur lusse in die plaaslike netwerk of verkeerde gedrag van een van die netwerkdeelnemers. In sulke gevalle sal die netwerk gevul word met 'n groot aantal nuttelose rame, wat die spoed daarvan sal beïnvloed.
Die skakelaar se uitsaaistormbeskermingsfunksie filter outomaties uitsaairame uit. En wanneer uitsaaiverkeer 'n sekere drempel oorskry, bly die netwerk steeds in werking omdat die skakelaar outomaties bandwydte reserveer vir die oordrag van normale rame.
Saai stormbeskermingsfunksie op onbestuurde skakelaars uit by verstek geaktiveer. Gedetailleerde inligting oor drempelwaardes vir elke model moet op die vervaardiger se amptelike webwerf uitgeklaar word.
P-Druipaflos
Kom ons begin met die feit dat die meeste modelle in die reeks ontwerp vir 'n insetspanningreeks van 12…48 V DC. Die inset word gedupliseer en word beskerm teen polariteitsomkering, sowel as teen oorstroom deur middel van 'n self-terugstellende lont. Daar is 'n spanningsvergelyker by die inset, en wanneer spanning op beide insette toegepas word, kies die vergelyker outomaties 'n hoër waarde en maak hierdie inset die hoof een. Wanneer die spanning by een van die insette misluk of wanneer sy vlak tot onder 12 V daal, skakel die skakelaar outomaties oor na die tweede kanaal en maak die P-Fail-relais toe. Hierdie funksie laat jou toe om die toestand van die skakelaars se kragtoevoernetwerk te monitor en onmiddellik abnormale werking aan te dui.
LED aanduiding
Met hierdie kenmerk kan u die toestand van die skakelaar bepaal deur dit visueel te inspekteer. Elke datapoort van die reeksskakelaar het twee LED's om transmissiespoed, verbindingstatus en moontlike botsingstatus te vertoon. Daar is ook LED's wat P-Fail-relais dupliseer, wat gelyktydig geaktiveer word wanneer een van die kragkringe gebreek word.
PoE (Power-over-Ethernet)
Op 'n aantal onbestuurde skakelaars in die reeks Die Power-over-Ethernet-funksie is geïmplementeer. Dit laat jou toe om krag te voorsien aan afgeleë toestelle volgens die IEEE 802.3af en IEEE 802.3at (PoE+) standaarde, waar 'n gedraaide-paar transmissielyn van kategorie 5e en hoër as die kraglyn gebruik word. Dit word aanbeveel om 'n nominale waarde van 53...57 VDC as die toevoernetwerk vir hierdie skakelaars te gebruik om spanningsval op die lyn te vermy.
Ingeboude EMI- en ESD-beskerming
Wissel reeks het 'n ingeboude filterstelsel om teen elektromagnetiese interferensie en statiese spanning te beskerm. Via die kraglyn kan die skakelaar werksaamheid verskaf tydens korttermyn-impulsgeraas met 'n amplitude van tot 3000 V DC, sowel as tydens elektrostatiese ontladings op RJ-45-poorte tot 4000 V.
Opbouend
Absoluut alle skakelaars in die reeks het 'n duursame metaalbehuizing met 'n mate van beskerming IP30. Struktureel reeks kan in twee weergawes gemaak word, dit is óf 'n weergawe vir montering op 'n DIN-reling óf vir montering in 'n 19'-rak. Alle nodige montering is by die kit ingesluit. Skakelaars wat ontwerp is om op 'n DIN-reling gemonteer te word, kan ook op 'n paneel gemonteer word; die montering word voorsien.
Gevolgtrekking
Industriële onbestuurde skakelaars is toestelle wat aangepas is om spesifiek in 'n industriële omgewing te werk. Hulle bied betroubare en vinnige interaksie tussen Ethernet-nodes, en vereis nie bykomende instellings of konfigurasie nie. Op die oomblik is 'n onbestuurde skakelaar 'n eenvoudige laekoste-netwerktoestel wat 'n redelike groot aantal basiese take kan oplos wat verband hou met die organisering van uitruil oor 'n Ethernet-netwerk. Geen konfigurasie is nodig nie; jy hoef net die skakelaar uit die boks te verwyder en al die nodige verbindings aan te sluit.
Advantech Onbestuurde Skakelaarreeks , wat aan die beskryfde klas toestelle behoort, ondersteun 'n wye reeks belangrike en noodsaaklike funksies, soos outomatiese opsporing van MDI/MDI-X-verbindingstipe, outomatiese opsporing van netwerktipe (outo-onderhandeling), uitsaaistormbeskerming, PoE, beskerming teen elektromagnetiese interferensie en elektrostatiese range, ens. Saam, al hierdie funksies laat jou toe om te gebruik om basiese probleme van die organisering van interaksie tussen netwerk- en eindnodusse op te los.
Toepassingsvoorbeeld
Een van Advantech se kliënte is . Om datakommunikasievermoëns te verbeter terwyl gepaardgaande koste verminder word, het CNPC Advantech se olieveldmonitering- en beheeroplossing gekies. Data word via 'n sellulêre netwerk van die veld na die beheersentrum oorgedra. Roeteerders is met skakelaars geïnstalleer in kaste aangrensend aan die pompplekke, wat netwerkverbinding vir veldtoerusting soos kameras, PLC's, RTU's en ander toestelle verskaf.
Letterkunde
1.
2.
3.
Die skrywer is 'n werknemer van die maatskappy
Bron: will.com