Dum konstruado de Eterretaj retoj, diversaj klasoj de ŝanĝaj ekipaĵoj estas uzataj. Aparte, indas reliefigi neadministritajn ŝaltilojn - simplajn aparatojn, kiuj permesas vin rapide kaj efike organizi la funkciadon de malgranda Ethernet-reto. Ĉi tiu artikolo disponigas detalan superrigardon de la enirnivelaj neadministrataj industriaj ŝaltiloj de la EKI-2000-serio.
Enkonduko
Eterreto delonge fariĝis integra parto de ajna industria reto. Ĉi tiu normo, kiu venis de la IT-industrio, ebligis moviĝi al kvalite nova nivelo de reta organizo. Rapidoj pliiĝis, fidindeco pliiĝis, kaj la ebleco de centralizita administrado de la reto-infrastrukturo aperis. La kreintoj de datumtransigo-protokoloj ne estis devigitaj atendi longe. Preskaŭ ĉiuj ĉefaj industriaj protokoloj, kiel Modbus TCP, EtherNet/IP, IEC 60870-5-104, PROFINET, DNP3, ktp., uzas identan aŭ similan OSI-modelon kiel bazon. La utila ŝarĝo estas metita en kadron kaj elsendita tra Ethernet-reto. Preskaŭ ĉiu moderna regilo, inteligenta sensilo aŭ operaciista panelo estas ekipita per Ethernet-interfaco por konektiĝi al la samnoma reto. Ĉi tio signifas, ke, teorie, industria reto povas uzi normajn Eterretajn aparatojn, kiuj troviĝas en kompania, oficejo aŭ eĉ hejma reto. Tamen, en praktiko, granda klaso de aparatoj estis delonge formita, kiuj estas dizajnitaj por funkcii specife kun retoj kiel ekzemple Industria Ethernet. Ĝi inkluzivas retajn aparatojn adaptitajn por labori specife en industria medio, certigante fidindecon, minimumajn nivelojn de latenteco, kaj ankaŭ plenumante diversajn industriajn normojn postulatajn de aparta industrio. En ĉi tiu kazo, la ĉefa "batala" unuo, kiel regulo, estas industria Ethernet-ŝaltilo. Ĉi tio estas pro la fakto, ke ŝaltilo estas aparato, kiu ebligas fidindan kaj, plej grave, rapidan interagadon inter komponantoj kaj nodoj de industria reto.
Ŝaltilo - la optimuma solvo por industria reto
Industria ŝaltilo, aŭ ŝaltilo, estas la ĉefa aparato uzata por konstrui industrian reton. Kial ŝaltilo? Post ĉio, ekzistas aliaj retaj aparatoj, ekzemple nabo (nabo) aŭ enkursigilo (enkursigilo). Ĉio temas pri rapideco kaj funkcieco. La plej rapida aparato listigita estas la nabo; antaŭ iom da tempo ĉi tiu tipo de aparato estis tre populara pro sia malalta prezo. Fakte, nabo estas plurhavena ripetilo; ĝi funkcias sur la fizika nivelo laŭ la OSI-retmodelo kaj transdonas ricevitajn datenojn al ĉiuj ligitaj havenoj.
Unuflanke, ĉi tiu skemo permesas minimumajn malfruojn en la reto, sed aliflanke, la ŝarĝo en la reto pliiĝas, ĉar la elsendo kun ĉi tiu efektivigo rezultas esti elsendita. Ĉi tio ofte kaŭzis akran falon de la rendimento de la reto. Enkursigilo, siavice, estas aparato, kiu funkcias ĉe la reto-nivelo laŭ la OSI-modelo kaj havas tre riĉan funkciecon, kiu ebligas konstruadon de trafikaj transsendovojoj. Tia funkcieco postulas pli altan aparatan efikecon, ĉar la informpakaĵo estas analizita komencante de la kaplinio de la 3-a nivelo de la OSI-modelo kaj pli alte. Kiel rezulto, prokrastoj fariĝas pli longaj, ĉar la efektivigo sur enkursigiloj estas plejofte programaro, la prezo estas nature pli alta, kaj tia funkcieco estas postulata ĉe la reto-kernnivelo.
Kiel rezulto, ŝaltiloj de diversaj niveloj kaj funkcieco fariĝis la plej disvastigitaj en industriaj Eterretaj retoj. Ŝaltilo estas pli inteligenta aparato ol nabo kaj pli rapida ol enkursigilo ĉar ĝi funkcias ĉe la ligtavolo laŭ la OSI-modelo. Trafiko estas klare distribuita kaj sendita rekte al la ricevanto, kio forigas nenecesan ŝarĝon sur retaj ekipaĵoj, permesante al aliaj segmentoj ne prilabori datumojn, kiuj ne estas destinitaj al ili. Ĉi tio estas atingita per analizado de la sendinto kaj celo MAC-adresoj enhavitaj en ĉiu elsendita datumkadro. Ĉi tiu ŝanĝado permesas al vi atingi minimumajn prokrastojn en trafika distribuo konservante akcepteblan preznivelon.
En sia memoro, la ŝaltilo enhavas tabelon (CAM-tabelo), kiu indikas la korespondadon inter la MAC-adreso de la gastiganto kaj la fizika haveno de la ŝaltilo, kiu precize reduktas la ŝarĝon en la reto, ĉar la ŝaltilo scias precize kiu haveno. por plusendi la datumpakaĵon al. Tamen, indas konsideri, ke kiam la ŝaltilo estas ŝaltita aŭ rekomencita, ĝi funkcias en trejna reĝimo, ĉar la koresponda tablo estas malplena. En ĉi tiu reĝimo, la datumoj kiuj venas al la ŝaltilo estas senditaj al ĉiuj aliaj havenoj, kaj la ŝaltilo analizas kaj enigas la MAC-adreson de la sendinto en la tabelon. Kun la tempo, la trafiko estas lokalizita dum la ŝaltilo kompilas kompletan tabelon de mapado de MAC-adreso por ĉiuj havenoj.
Nun multaj fabrikantoj de retaj ekipaĵoj por industriaj retoj proponas ŝaltilojn kiel aparatojn por certigi interagadon inter retaj nodoj. La biletujo inkluzivas ŝaltilojn de diversaj funkcioj; kiel regulo, ekzistas neadministrataj, administritaj kaj L3-nivelaj ŝaltiloj. Kaj se L3-ŝaltiloj estas uzataj kiel alternativo al enkursigiloj ĉe la reto-kernnivelo kaj nur tre specialigitaj aferoj estas asociitaj kun ilia elekto, tiam la elekto inter administrita kaj neadministrata ŝaltilo dependas de la ĝusta difino de la taskoj, kiujn la reto-aparato devas. solvi. Poste, ni rigardos la bazajn diferencojn inter administritaj kaj neadministrataj ŝaltiloj.
Administritaj kaj neadministrataj ŝaltiloj
Administritaj kaj neadministrataj ŝaltiloj estas fakte du malsamaj aparatoj, kiuj funkcias ĉe la L2-nivelo de la OSI-modelo. Neadministrata ŝaltilo estas dizajnita por aŭtomate distribui rapide kaj transdonita trafiko egale tra ĉiuj retaj partoprenantoj. Ĉi tio estas la optimuma solvo por retoj kun malgranda nombro da finaj aparatoj; la avantaĝoj inkluzivas:
- certigante altan trairon de la reto Ethernet;
- mallonga tempo de respondo;
- Facileco de kontrolo;
- havebleco de kroma funkcieco por datenflua kontrolo.
Administrita ŝaltilo havas pli altan koston, estas uzata por grandaj retoj kaj havas la kapablon plene kontroli la transdonitan trafikon, rapidecon, kaj ankaŭ havas kromajn administrajn kapablojn. Fakte, ĉi tio estas la optimuma solvo por retsekcioj kie aldona funkcieco por segmentado, redundo, informa sekureco, ktp. Male al neadministrata ŝaltilo, administrita ŝaltilo devas esti agordita specifante kelkajn kromajn kaj devigajn agordojn.
Neadministrataj ŝaltiloj estas plug and play aparatoj kiuj ne postulas kompleksan agordon aŭ profundan scion. Ili permesas vin rapide organizi interŝanĝon inter ekipaĵoj sur Ethernet-reto sen aldonaj agordoj. Tiuj ŝaltiloj permesas Eterretajn aparatojn komuniki kun unu la alian (kiel ekzemple PLCoj kaj HMIoj), disponigante ligon al la reto kaj pasante informojn al la celloko de la sendinto. Ili venas kun fiksa agordo kaj ne permesas ŝanĝojn al la agordoj, do ne necesas prioritatigi kadrojn aŭ fari plian agordon.
Neadministrataj ŝaltiloj estas ĉefe uzataj por ligi ekstercentrajn aparatojn al retaj spronoj aŭ en malgranda memstara reto kun pluraj komponentoj. En industriaj medioj, necesas uzi ŝaltilojn adaptitajn al specifaj bezonoj.
Industriaj ŝaltiloj estas evoluigitaj por diversaj industriaj aplikoj kiel elektroproduktado, petrolo kaj gaso, fervoja transporto kaj infrastrukturo, ktp. Ili estas specife desegnitaj por funkcii en ampleksa gamo de temperaturoj, vibroj kaj ŝokoj kaj kontribui al la kreado de kostefika kaj fidinda sekura reto.
Advantech-serioŝaltiloj
Industriaj ŝaltiloj Advantech-serio estas enirnivelaj aparatoj kaj estas dizajnitaj por rapide organizi la interagadon de aparatoj kreante Ethernet-reton. Nuntempe en serio Pli ol 25 aparatoj estas inkluzivitaj, la suba tabelo montras la malfunkcion de la menda numero.
En ĉi tiu kazo, la ŝaltiloj povas esti ekipitaj per ambaŭ RJ-45-havenoj kaj optikaj havenoj por transdono de datumoj per unureĝima kaj plurmoda fibro, la maksimuma rapido povas atingi 1 Gbit/s.
Funkcio de serioŝaltiloj
La funkcieco de neadministrataj ŝaltiloj ĝenerale ne estas io eksterordinara. Tamen, ni eltrovu, kiaj funkcioj ankoraŭ disponeblas ĉe la ŝaltiloj de la serio Advantech .
Aŭtomata detekto de tipo de konekto MDI/MDI-X
Ĉi tiu funkcio permesas vin konekti ajnan tipon de Ethernet-aparato al la ŝaltiloj sen zorgi pri la kablo-tipo: rekta aŭ interkruciĝo.
Tipe, "rekta tra" kablo estas uzata por konekti retan adaptilon al L2-reta ekipaĵo (nabo aŭ ŝaltilo). Por konekti du identajn retajn aparatojn unu al la alia aŭ, ekzemple, retan adaptilon al enkursigilo, oni rekomendas uzi interkrucigan kablon. La ĉeesto de la funkcio MDI/MDI-X permesas uzi ajnan tipon de kablo per la ŝaltilo.
Aŭtomata detekto de retospeco (aŭtomata intertraktado)
Ĉi tiu funkcio, sekvante MDI/MDI-X, apartenas al Plug and Play kaj permesas vin aŭtomate determini la tipon de reto kaj transdonon rapidecon provizitan de la Ethernet-normo. En praktiko, tio estas precipe grava, ĉar la ekzistanta reto povas uzi ekipaĵon kun malsamaj rapideckarakterizaĵoj, de 10 Mbit/s ĝis 1 Gbit/s. Aŭtomata intertraktado faciligas la vivon al retaj uzantoj. La aparato mem "negocos" la rapidon kun sia limo "Ethernet najbaro".
Elsendo Ŝtormprotekto
Elsenda ŝtormprotekto ankaŭ estas tre utila trajto por ŝaltiloj. Elsendoŝtormo estas kutime kaŭzita de bukloj en la loka reto aŭ malĝusta konduto de unu el la retaj partoprenantoj. En tiaj kazoj, la reto pleniĝos per granda nombro da senutilaj kadroj, kiuj influos ĝian rapidecon.
La elsenda ŝtorma protekto de la ŝaltilo aŭtomate filtras elsendajn kadrojn. Kaj kiam elsenda trafiko superas certan sojlon, la reto ankoraŭ restas funkcianta ĉar la ŝaltilo aŭtomate rezervas bendolarĝon por transdono de normalaj kadroj.
Dissendi ŝtormprotektan funkcion sur neadministrataj ŝaltiloj ebligita defaŭlte. Detalaj informoj pri sojlaj valoroj por ĉiu modelo devas esti klarigitaj en la oficiala retejo de la fabrikanto.
P-Fail relajso
Ni komencu kun la fakto, ke la plej multaj modeloj en la serio dizajnite por eniga tensiointervalo de 12...48 V DC. La enigo estas duobligita kaj estas protektita kontraŭ polareca inversigo, same kiel kontraŭ trokurento per memrestariga fuzeo. Estas tensiokomparilo ĉe la enigaĵo, kaj kiam tensio estas aplikata al ambaŭ enigaĵoj, la komparilo aŭtomate elektas pli altan valoron kaj faras ĉi tiun enigaĵon la ĉefa. Kiam la tensio ĉe unu el la enigaĵoj malsukcesas aŭ kiam ĝia nivelo falas sub 12 V, la ŝaltilo aŭtomate ŝanĝas al la dua kanalo kaj fermas la relajson P-Fail. Ĉi tiu funkcio permesas al vi kontroli la staton de la elektroprovizoreto de la ŝaltiloj kaj tuj signali eksternorman funkciadon.
LED-indiko
Ĉi tiu funkcio ebligas al vi taksi la kondiĉon de la ŝaltilo vide inspektante ĝin. Ĉiu datumpordeto de la serio ŝaltilo havas du LED-ojn por montri transdonon, konektan staton kaj eblan kolizion. Ekzistas ankaŭ LED-oj kiuj duobligas P-Fail-relajsojn, kiuj estas samtempe aktivigitaj kiam unu el la elektraj cirkvitoj estas rompita.
PoE (Potenco-super-Ethernet)
Sur kelkaj neadministrataj ŝaltiloj en la serio La funkcio Power-over-Ethernet estis efektivigita. Ĝi ebligas al vi provizi potencon al foraj aparatoj laŭ la normoj IEEE 802.3af kaj IEEE 802.3at (PoE+), kie tordita-para transmisiolinio de kategorio 5e kaj pli alta estas uzata kiel elektra linio. Oni rekomendas uzi nominalan valoron de 53...57 VDC kiel la elektroprovizoreton por ĉi tiuj ŝaltiloj por eviti tensiofalon sur la linio.
Enkonstruita EMI kaj ESD-protekto
Ŝanĝi serion havas enkonstruitan filtran sistemon por protekti kontraŭ elektromagneta interfero kaj senmova tensio. Per la elektra linio, la ŝaltilo povas disponigi funkciigon dum mallongdaŭra impulsbruo kun amplitudo de ĝis 3000 V DC, same kiel dum elektrostatika malŝarĝoj sur RJ-45-havenoj ĝis 4000 V.
Konstrua
Absolute ĉiuj ŝaltiloj en la serio havas daŭran metalan loĝejon kun grado de protekto IP30. Strukture serio povas esti farita en du versioj, tio estas aŭ versio por muntado sur DIN-relo aŭ por muntado en 19'-rako. Ĉiuj necesaj muntadoj estas inkluzivitaj en la ilaro. Ankaŭ, ŝaltiloj kiuj estas dizajnitaj por esti muntitaj sur DIN-relo povas esti muntitaj sur panelo; la monto estas liverita.
konkludo
Industriaj neadministrataj ŝaltiloj estas aparatoj adaptitaj por funkcii specife en industria medio. Ili provizas fidindan kaj rapidan interagadon inter Eterretaj nodoj, kaj ne postulas pliajn agordojn kaj agordojn. Nuntempe, neadministrata ŝaltilo estas simpla malmultekosta reto-aparato, kiu povas solvi sufiĉe grandan nombron da bazaj taskoj rilate al organizado de interŝanĝo per Ethernet-reto. Ne necesas agordo; vi nur bezonas forigi la ŝaltilon el la skatolo kaj konekti ĉiujn necesajn konektilojn.
Advantech Unmanaged Switch Series , apartenanta al la priskribita klaso de aparatoj, subtenas ampleksan gamon de gravaj kaj necesaj funkcioj, kiel aŭtomata detekto de MDI/MDI-X-konekto-tipo, aŭtomata detekto de reto-tipo (Auto-Negociado), elsenda ŝtorma protekto, PoE, protekto. kontraŭ elektromagneta interfero kaj elektrostatikaj rangoj, ktp. Kunigitaj, ĉiuj ĉi tiuj funkcioj permesas vin uzi solvi bazajn problemojn pri organizado de interago inter reto kaj finnodoj.
Ekzemplo de aplikaĵo
Unu el la klientoj de Advantech estas . Por plibonigi datumkomunikajn kapablojn reduktante rilatajn kostojn, CNPC elektis la naftokampan monitoradon kaj kontrolsolvon de Advantech. Datenoj estas transdonitaj per ĉela reto de la kampo al la kontrolcentro. Enkursigiloj estis instalitaj per ŝaltiloj en kabinetoj najbaraj al la pumpilgolfoj, disponigante retkonektecon por kampoekipaĵo kiel ekzemple fotiloj, PLCoj, RTUoj kaj aliaj aparatoj.
Literaturo
1.
2.
3.
La aŭtoro estas dungito de la kompanio
fonto: www.habr.com