Quandu custruisce e rete Ethernet, diverse classi d'equipaggiu di commutazione sò aduprate. Separatamente, vale a pena mette in risaltu i switches senza gestione - i dispositi simplici chì permettenu di urganizà rapidamente è in modu efficiente l'operazione di una piccula rete Ethernet. Questu articulu furnisce una panoramica dettagliata di l'interruttori industriali senza gestione di l'entrata di a serie EKI-2000.
Introduzione
Ethernet hè diventatu longu una parte integrante di ogni reta industriale. Stu standard, chì hè vinutu da l'industria IT, hà permessu di passà à un livellu qualitativamente novu di l'urganizazione di a rete. A velocità hè aumentata, l'affidabilità hè aumentata, è a pussibilità di gestione centralizata di l'infrastruttura di rete hè emersa. I creatori di protokolli di trasferimentu di dati ùn sò micca stati custretti à aspittà longu. Quasi tutti i protokolli industriali maiò, cum'è Modbus TCP, EtherNet/IP, IEC 60870-5-104, PROFINET, DNP3, etc., utilizanu un mudellu OSI identicu o simili cum'è basa. A carica utile hè posta in un quadru è trasmessa nantu à una reta Ethernet. Quasi tutti i cuntrolli muderni, sensori intelligenti o pannellu operatore sò dotati di una interfaccia Ethernet per cunnette à a reta di u stessu nome. Questu significa chì, in teoria, una reta industriale pò usà i dispositi Ethernet standard chì ponu esse truvati in una rete corporativa, d'uffiziu o ancu di casa. In ogni casu, in pratica, una grande classa di dispusitivi hè statu longu furmatu chì sò pensati per travaglià specificamente cù e rete cum'è Industrial Ethernet. Include i dispositi di rete adattati per travaglià specificamente in un ambiente industriale, assicurendu affidabilità, livelli minimi di latenza, è ancu risponde à diversi standard industriali richiesti da una industria particulare. In questu casu, l'unità principale di "combattimentu", in regula, hè un switch Ethernet industriale. Questu hè duvuta à u fattu chì un switch hè un dispositivu chì permette una interazzione affidabile è, più impurtante, veloce trà cumpunenti è nodi di una reta industriale.
Switch - a suluzione ottima per una reta industriale
Un switch industriale, o switch, hè u dispusitivu principale utilizatu per custruisce una reta industriale. Perchè un switch? Dopu tuttu, ci sò altri dispositi di rete, per esempiu un hub (hub) o un router (router). Hè tuttu di velocità è funziunalità. U dispusitivu più veloce listatu hè u hub; qualchì tempu fà stu tipu di dispusitivu era assai populari per via di u so prezzu bassu. In fattu, un hub hè un ripetitore multiportu; opera à u livellu fisicu secondu u mudellu di rete OSI è trasmette dati ricevuti à tutti i porti cunnessi.
Per una banda, stu schema permette di ritardi minimi in a reta, ma da l'altra banda, a carica nantu à a reta aumenta, postu chì a trasmissione cù questa implementazione risulta esse broadcast. Questu spessu hà purtatu à una forte calata in u rendiment di a rete. Un router, à u turnu, hè un dispositivu chì opera à u livellu di a rete secondu u mudellu OSI è hà una funziunalità assai ricca chì permette a custruzzione di rotte di trasmissione di trafficu. Una tale funziunalità richiede un rendimentu di u dispositivu più altu, postu chì u pacchettu d'infurmazioni hè analizatu partendu da l'intestazione di u livellu 3 di u mudellu OSI è più altu. In u risultatu, i ritardi diventanu più longu, postu chì l'implementazione nantu à i routers hè in a maiò parte di i casi software, u prezzu hè naturalmente più altu, è una tale funziunalità hè in dumanda à u livellu core di a rete.
In u risultatu, i switches di varii livelli è funziunalità sò diventati i più diffusi in e rete Ethernet industriale. Un switch hè un dispositivu più intelligente chì un hub è più veloce chì un router perchè opera à a capa di ligame secondu u mudellu OSI. U trafficu hè chjaramente distribuitu è mandatu direttamente à u destinatariu, chì elimina a carica innecessaria nantu à l'equipaggiu di a rete, chì permette à l'altri segmenti di ùn processà e dati chì ùn sò micca pensati per elli. Questu hè ottenutu analizendu l'indirizzi MAC di u mittente è di destinazione cuntenuti in ogni quadru di dati trasmessi. Questa mudificazione permette di ottene ritardi minimi in a distribuzione di u trafficu mantenendu un livellu di prezzu accettabile.
In a so memoria, u switch cuntene una tavola (CAM-table), chì indica a currispundenza trà l'indirizzu MAC di l'ospite è u portu fisicu di u switch, chì riduce precisamente a carica in a reta, postu chì u switch sapi esattamente quale portu. per trasmette u pacchettu di dati. Tuttavia, vale a pena cunsiderà chì quandu u switch hè attivatu o rebooted, opera in modu di furmazione, postu chì a tavola di currispundenza hè viota. In questu modu, i dati chì venenu à u switch sò mandati à tutti l'altri porti, è u switch analizà è inserisce l'indirizzu MAC di u mittente in a tavula. À u tempu, u trafficu hè localizatu cum'è u switch compile una tabella di mapping di l'indirizzu MAC cumpleta per tutti i porti.
Avà parechji pruduttori di l'equipaggiu di rete per e rete industriale offrenu switches cum'è dispositi per assicurà l'interazzione trà i nodi di rete. A cartera include switches di diverse funziunalità; in regula, ci sò interruttori di livellu non gestiti, gestiti è L3. È se i switch L3 sò usati cum'è una alternativa à i routers à u livellu di u core di a rete è solu i prublemi altamente specializati sò assuciati cù a so scelta, allora a scelta trà un switch gestitu è micca gestitu si riduce à a definizione curretta di i travaglii chì u dispusitivu di a rete deve. risolve. In seguitu, guardemu e differenze basiche trà i switches amministrati è micca gestiti.
Interruttori gestiti è micca gestiti
I switches amministrati è micca gestiti sò in realtà dui dispusitivi diffirenti chì operanu à u livellu L2 di u mudellu OSI. Un switch unmanaged hè pensatu per distribuisce automaticamente a velocità è u trafficu trasmessu uniformemente in tutti i participanti di a rete. Questa hè a suluzione ottima per e rete cù un picculu numeru di dispositivi finali; i vantaghji include:
- assicurendu un altu throughput di a reta Ethernet;
- tempu di risposta brevi;
- Facilità di cuntrolli;
- dispunibilità di funziunalità supplementari per u cuntrollu di u flussu di dati.
Un switch amministratu hà un costu più altu, hè utilizatu per e grande rete è hà a capacità di cuntrullà cumplettamente u trafficu trasmessu, a velocità, è hà ancu capacità di gestione supplementari. In fatti, questa hè a suluzione ottima per e sezioni di rete induve e funziunalità supplementari per a segmentazione, a redundanza, a sicurità di l'infurmazioni, etc. A cuntrariu di un switch unmanaged, un switch gestionatu deve esse cunfiguratu specificendu una quantità di paràmetri supplementari è obligatorii.
I switches senza gestione sò dispositivi plug and play chì ùn necessitanu micca cunfigurazione cumplessa o cunniscenza approfondita. Permettenu di urganizà rapidamente u scambiu trà l'equipaggiu nantu à una reta Ethernet senza paràmetri supplementari. Questi switches permettenu à i dispositi Ethernet di cumunicà cù l'altri (cum'è PLC è HMI), furnisce una cunnessione à a reta è passendu l'infurmazioni à a destinazione da u mittente. Venenu cù una cunfigurazione fissa è ùn permettenu micca cambiamenti à i paràmetri, per quessa, ùn ci hè bisognu di priorità frames o fà cunfigurazione supplementu.
I switches senza gestione sò principarmenti utilizati per cunnette i dispositi periferici à i spurs di a rete o in una piccula reta autonoma cù parechji cumpunenti. In l'ambienti industriali, hè necessariu di utilizà interruttori adattati per bisogni specifichi.
L'interruttori industriali sò sviluppati per diverse applicazioni industriali cum'è a generazione di energia, l'oliu è u gasu, u trasportu ferroviariu è l'infrastruttura, etc. Sò cuncepiti specificamente per operare in una larga gamma di temperature, vibrazioni è scossa è cuntribuiscenu à a creazione di una rete sicura di costu è affidabile.
Interruttori di a serie Advantech
Interruttori industriali serie Advantech sò dispusitivi di livellu d'entrata è sò pensati per urganizà rapidamente l'interazzione di i dispositi creendu una rete Ethernet. Attualmente in serie Più di 25 dispusitivi sò inclusi, a tavula sottu mostra u spartimentu di u numeru di ordine.
In questu casu, i switches ponu esse equipati cù dui porti RJ-45 è porti ottici per a trasmissione di dati nantu à fibra monomode è multimode, a velocità massima pò ghjunghje à 1 Gbit / s.
Funzionalità di i switch in serie
A funziunalità di i switches unmanaged ùn hè generalmente nunda di straordinariu. Tuttavia, scopremu quali funzioni sò sempre dispunibili nantu à i switches di a serie Advantech .
Rilevazione automatica di u tipu di cunnessione MDI/MDI-X
Questa funzione permette di cunnette ogni tipu di dispositivu Ethernet à i switches senza preoccupari di u tipu di cable: drittu o crossover.
Di genere, un cable "direttu" hè utilizatu per cunnette un adattatore di rete à l'equipaggiu di rete L2 (un hub o switch). Per cunnette dui dispositi di rete identica à l'altri o, per esempiu, un adattatore di rete à un router, hè cunsigliatu di utilizà un cable crossover. A prisenza di a funzione MDI / MDI-X permette di utilizà ogni tipu di cable cù u switch.
Rilevazione automatica di u tipu di rete (Negotiazione automatica)
Questa funzione, dopu à MDI/MDI-X, appartene à Plug and Play è permette di determinà automaticamente u tipu di rete è a velocità di trasmissione furnita da u standard Ethernet. In pratica, questu hè particularmente impurtante, postu chì a rete esistente pò utilizà l'equipaggiu cù caratteristiche di velocità differenti, da 10 Mbit/s à 1 Gbit/s. L'Auto-Negotiation rende a vita assai più faciule per l'utilizatori di a rete. U dispusitivu stessu "negoziarà" a vitezza cù u so cunfini "Ethernet vicinu".
Prutezzione di e tempesta di trasmissione
A prutezzione di e tempesta di trasmissione hè ancu una funzione assai utile per i switches. Una tempesta di broadcast hè generalmente causata da i loops in a reta lucale o un cumpurtamentu incorrectu di unu di i participanti di a rete. In tali casi, a reta sarà piena di un gran numaru di frames inutili, chì affettanu a so vitezza.
A funzione di prutezzione di tempesta di trasmissione di u switch filtra automaticamente i frames di trasmissione. È quandu u trafficu di broadcast supera un certu limitu, a rete ferma sempre operativa perchè u cambiamentu riserva automaticamente a larghezza di banda per a trasmissione di frames normali.
Funzione di prutezzione di e tempesta di trasmissione nantu à i switches micca gestiti attivatu per difettu. L'infurmazioni detallate nantu à i valori di soglia per ogni mudellu deve esse chjarificate nantu à u situ ufficiale di u fabricatore.
P-Fail relay
Accuminciamu cù u fattu chì a maiò parte di mudelli in a serie cuncepitu per una gamma di tensione d'ingressu di 12…48 V DC. L'input hè duplicatu è hè prutettu contr'à l'inversione di polarità, è ancu contr'à a sovracorrente per mezu di un fusible auto-resetting. Ci hè un comparatore di tensione à l'input, è quandu a tensione hè appiicata à i dui inputs, u comparatore selezziunà automaticamente un valore più altu è rende questu input u principale. Quandu a tensione in una di l'inputs fallisce o quandu u so livellu scende sottu à 12 V, u switch passa automaticamente à u sicondu canale è chjude u relay P-Fail. Sta funzione vi permette di monitorà u statu di a rete di alimentazione di l'interruttori è immediatamente signalà u funziunamentu anormale.
Indicazione LED
Questa funzione permette di valutà a cundizione di u switch inspeccionendu visualmente. Ogni portu di dati di u cambiamentu di serie hà dui LED per vede a velocità di trasmissione, u statu di cunnessione è u statu di collisione pussibule. Ci sò ancu LED chì duplicanu i relays P-Fail, chì sò attivati simultaneamente quandu unu di i circuiti di putenza hè rottu.
PoE (Power-over-Ethernet)
Nantu à una quantità di switches senza gestione in a serie A funzione Power-over-Ethernet hè stata implementata. Permette di furnisce u putere à i dispositi remoti in cunfurmità cù i standard IEEE 802.3af è IEEE 802.3at (PoE+), induve una linea di trasmissione torciata di categuria 5e è superiore hè aduprata cum'è linea elettrica. Hè ricumandemu d'utilizà un valore nominale di 53...57 VDC cum'è a rete di alimentazione per questi switches per evità a caduta di tensione in a linea.
Prutezzione EMI è ESD integrata
Cambia a serie avè un sistema di filtrazione integratu per pruteggiri contra l'interferenza elettromagnetica è a tensione statica. Via a linea di alimentazione, u switch pò furnisce l'operabilità durante u rumore d'impulsu di cortu termine cù una amplitude di finu à 3000 V DC, è ancu durante scariche elettrostatiche nantu à i porti RJ-45 finu à 4000 V.
Custruttiva
Assolutamente tutti i switch in a serie anu una carcassa metallica durable cù un gradu di prutezzione IP30. Serie strutturalmente pò esse fattu in duie versioni, questu hè o una versione per a muntagna nantu à un rail DIN o per a muntagna in un rack 19'. Tuttu u muntamentu necessariu hè inclusu in u kit. Inoltre, i switches chì sò pensati per esse muntati nantu à un rail DIN ponu esse muntati nantu à un pannellu; a muntagna hè furnita.
cunchiusioni
I switch industriali senza gestione sò apparecchi adattati per travaglià specificamente in un ambiente industriale. Forniscenu una interazione affidabile è rapida trà i nodi Ethernet, è ùn necessitanu micca paràmetri è cunfigurazione supplementari. À u mumentu, un switch unmanaged hè un dispositivu simplice di rete à pocu costu chì pò risolve un numeru abbastanza grande di travaglii basi ligati à l'urganizazione di u scambiu nantu à una reta Ethernet. Nisuna cunfigurazione hè necessaria; basta à caccià u switch da a scatula è cunnette tutti i connettori necessarii.
Advantech Unmanaged Switch Series , appartene à a classa di dispusitivi descritta, sustene una larga gamma di funzioni impurtanti è necessarie, cum'è a rilevazione automatica di u tipu di cunnessione MDI / MDI-X, a rilevazione automatica di u tipu di rete (Negotiazione automatica), a prutezzione di tempesta di broadcast, PoE, a prutezzione. contr'à l'interferenza elettromagnetica è i ranchi elettrostatici, etc. Pigliate inseme, tutte queste funzioni permettenu di utilizà per risolve i prublemi basi di l'urganizazione di l'interazzione trà a rete è i nodi finali.
Esempiu di applicazione
Unu di i clienti di Advantech hè . Per rinfurzà e capacità di cumunicazione di dati riducendu i costi assuciati, CNPC hà sceltu a soluzione di monitoraghju è cuntrollu di i campi petroliferi di Advantech. I dati sò trasmessi via una rete cellulare da u campu à u centru di cuntrollu. Routers sò stati stallati cù switch in cabinetti adiacenti à e baie di pompa, chì furnisce a cunnessione di a rete per l'equipaggiu di campu cum'è camere, PLC, RTU è altri dispositi.
Letteratura
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2.
3.
L'autore hè un impiigatu di a cumpagnia
Source: www.habr.com