Etherneti võrkude ehitamisel kasutatakse erinevaid lülitusseadmete klasse. Eraldi tasub esile tõsta haldamata lüliteid - lihtsaid seadmeid, mis võimaldavad teil kiiresti ja tõhusalt korraldada väikese Etherneti võrgu tööd. See artikkel annab üksikasjaliku ülevaate EKI-2000 seeria algtaseme haldamata tööstuslülititest.
Sissejuhatus
Ethernetist on pikka aega saanud iga tööstusvõrgu lahutamatu osa. See IT-tööstusest tulnud standard võimaldas liikuda kvalitatiivselt uuele võrgukorralduse tasemele. Suurenenud on kiirused, suurenenud töökindlus ja tekkinud on võrgutaristu tsentraliseeritud haldamise võimalus. Andmeedastusprotokollide loojad ei olnud sunnitud kaua ootama. Peaaegu kõik suuremad tööstusprotokollid, nagu Modbus TCP, EtherNet/IP, IEC 60870-5-104, PROFINET, DNP3 jne, kasutavad identset või sarnast OSI mudelit. Kasulik koormus asetatakse raami ja edastatakse Etherneti võrgu kaudu. Peaaegu iga kaasaegne kontroller, nutikas andur või operaatorpaneel on varustatud Etherneti liidesega samanimelise võrguga ühenduse loomiseks. See tähendab, et teoreetiliselt saab tööstusvõrk kasutada standardseid Etherneti seadmeid, mida võib leida ettevõtte-, kontori- või isegi koduvõrgust. Praktikas on aga pikka aega moodustatud suur seadmete klass, mis on loodud töötama spetsiaalselt selliste võrkudega nagu Industrial Ethernet. See hõlmab võrguseadmeid, mis on kohandatud töötama spetsiaalselt tööstuskeskkonnas, tagades töökindluse, minimaalse latentsusaja ja vastavad ka erinevatele tööstusstandarditele, mida teatud tööstusharu nõuab. Sel juhul on peamine "lahinguüksus" reeglina tööstuslik Etherneti lüliti. Selle põhjuseks on asjaolu, et lüliti on seade, mis võimaldab usaldusväärset ja, mis kõige tähtsam, kiiret interaktsiooni tööstusvõrgu komponentide ja sõlmede vahel.
Switch – optimaalne lahendus tööstusvõrgule
Tööstuslik lüliti või lüliti on peamine seade, mida kasutatakse tööstusvõrgu ehitamiseks. Miks lüliti? Lõppude lõpuks on ka muid võrguseadmeid, näiteks jaotur (jaotur) või ruuter (ruuter). Kõik sõltub kiirusest ja funktsionaalsusest. Kõige kiirem seade on jaotur, mõni aeg tagasi oli seda tüüpi seade oma madala hinna tõttu väga populaarne. Tegelikult on jaotur mitme pordiga repiiter, mis töötab füüsilisel tasemel vastavalt OSI võrgumudelile ja edastab vastuvõetud andmed kõikidesse ühendatud portidesse.
Ühest küljest võimaldab see skeem võrgus minimaalseid viivitusi, kuid teisest küljest suureneb võrgu koormus, kuna selle teostusega saade osutub eetrisse. See tõi sageli kaasa võrgu jõudluse järsu languse. Ruuter on omakorda OSI mudeli järgi võrgutasandil töötav seade, millel on väga rikkalik funktsionaalsus, mis võimaldab ehitada liikluse edastusmarsruute. Selline funktsionaalsus nõuab seadme suuremat jõudlust, kuna infopaketti analüüsitakse alates OSI mudeli 3. taseme päisest ja kõrgemast. Selle tulemusena muutuvad viivitused pikemaks, kuna ruuterite juurutamine on enamikul juhtudel tarkvara, hind on loomulikult kõrgem ja selline funktsionaalsus on võrgu tuuma tasemel nõutud.
Selle tulemusena on tööstuslikes Etherneti võrkudes kõige levinumad erineva taseme ja funktsionaalsusega lülitid. Switch on targem seade kui jaotur ja kiirem kui ruuter, kuna see töötab lingikihil vastavalt OSI mudelile. Liiklus jaotatakse selgelt ja saadetakse otse adressaadile, mis välistab võrguseadmete tarbetu koormuse, võimaldades teistel segmentidel mitte töödelda andmeid, mis pole neile mõeldud. See saavutatakse igas edastatud andmekaadris sisalduvate saatja ja sihtkoha MAC-aadresside analüüsimisega. See ümberlülitamine võimaldab teil saavutada minimaalseid viivitusi liikluse jaotuses, säilitades samal ajal vastuvõetava hinnataseme.
Switchi mälus on tabel (CAM-tabel), mis näitab hosti MAC-aadressi ja kommutaatori füüsilise pordi vastavust, mis vähendab täpselt võrgu koormust, kuna lüliti teab täpselt, milline port andmepaketi edastamiseks. Siiski tasub arvestada, et lüliti sisselülitamisel või taaskäivitamisel töötab see treeningrežiimis, kuna vastavustabel on tühi. Selles režiimis saadetakse lülitisse saabuvad andmed kõikidesse teistesse portidesse ning lüliti analüüsib ja sisestab tabelisse saatja MAC-aadressi. Aja jooksul liiklus lokaliseerub, kuna lüliti koostab kõigi portide jaoks täieliku MAC-aadresside vastendamise tabeli.
Nüüd pakuvad paljud tööstusvõrkude võrguseadmete tootjad võrgusõlmede vahelise suhtluse tagamiseks lüliteid. Portfellis on erineva funktsionaalsusega lüliteid, reeglina on hallatud, hallatavad ja L3 taseme lülitid. Ja kui L3 lüliteid kasutatakse võrgu põhitasandil ruuterite alternatiivina ja nende valikuga on seotud ainult väga spetsiifilised probleemid, taandub valik hallatud ja mittehallatud kommutaatori vahel võrguseadme ülesannete õigele määratlemisele. lahendada. Järgmisena vaatleme põhilisi erinevusi hallatud ja haldamata lülitite vahel.
Hallatavad ja haldamata lülitid
Hallatavad ja mittehallatavad lülitid on tegelikult kaks erinevat seadet, mis töötavad OSI mudeli L2 tasemel. Haldamata lüliti on loodud kiiruse ja edastatava liikluse automaatseks jaotamiseks ühtlaselt kõigi võrguosaliste vahel. See on optimaalne lahendus väikese arvu lõppseadmetega võrkude jaoks; eelised hõlmavad järgmist:
- Etherneti võrgu suure läbilaskevõime tagamine;
- lühike reageerimisaeg;
- Juhtimise lihtsus;
- lisafunktsioonide olemasolu andmevoo juhtimiseks.
Hallatav lüliti on kallim, seda kasutatakse suurte võrkude jaoks ja sellel on võimalus täielikult kontrollida edastatavat liiklust, kiirust ning lisaks on tal ka täiendavad haldusvõimalused. Tegelikult on see optimaalne lahendus võrgulõikudele, kus on vaja lisafunktsionaalsust segmenteerimiseks, koondamiseks, infoturbeks jne. Erinevalt mittehallatavast lülitist tuleb hallatav lüliti konfigureerida, määrates hulga täiendavaid ja kohustuslikke sätteid.
Haldamata lülitid on plug and play seadmed, mis ei nõua keerulist konfigureerimist ega põhjalikke teadmisi. Need võimaldavad teil kiiresti korraldada vahetust Etherneti võrgus olevate seadmete vahel ilma lisaseadeteta. Need lülitid võimaldavad Etherneti seadmetel omavahel suhelda (nt PLC-d ja HMI-d), luues ühenduse võrguga ja edastades saatjalt teavet sihtkohta. Need on fikseeritud konfiguratsiooniga ja ei võimalda seadistusi muuta, seega pole vaja kaadreid tähtsuse järjekorda seada ega täiendavat konfiguratsiooni teha.
Haldamata lüliteid kasutatakse peamiselt välisseadmete ühendamiseks võrguga või väikeses eraldiseisvas võrgus, millel on mitu komponenti. Tööstuskeskkonnas on vaja kasutada konkreetsetele vajadustele kohandatud lüliteid.
Tööstuslikud lülitid on välja töötatud erinevate tööstuslike rakenduste jaoks, nagu elektritootmine, nafta ja gaas, raudteetransport ja infrastruktuur jne. Need on spetsiaalselt loodud töötama laias temperatuurivahemikus, vibratsioonis ja löökides ning aitavad kaasa kulutõhusa ja usaldusväärse turvalise võrgu loomisele.
Advantech seeria lülitid
Tööstuslikud lülitid Advantech seeria on algtaseme seadmed ja mõeldud seadmete interaktsiooni kiireks korraldamiseks Etherneti võrgu loomise kaudu. Hetkel seerias Komplekti kuulub üle 25 seadme, allolevas tabelis on näidatud tellimuse numbri jaotus.
Sel juhul saab lülitid varustada nii RJ-45 portidega kui ka optiliste portidega andmeedastuseks üle ühemoodilise ja mitmemoodilise kiu, maksimaalne kiirus võib ulatuda 1 Gbit/s.
Seerialülitite funktsionaalsus
Haldamata lülitite funktsionaalsus ei ole üldiselt midagi erakordset. Mõelgem aga välja, millised funktsioonid on Advantechi seeria lülititel veel saadaval .
MDI/MDI-X ühenduse tüübi automaatne tuvastamine
See funktsioon võimaldab ühendada lülititega mis tahes tüüpi Etherneti seadmeid, muretsemata kaabli tüübi pärast: sirge või rist.
Tavaliselt kasutatakse "otse läbiva" kaablit võrguadapteri ühendamiseks L2 võrguseadmega (jaotur või lüliti). Kahe identse võrguseadme või näiteks võrguadapteri ühendamiseks ruuteriga on soovitatav kasutada ristkaablit. Funktsiooni MDI/MDI-X olemasolu võimaldab lülitiga kasutada mis tahes tüüpi kaableid.
Võrgutüübi automaatne tuvastamine (automaatne läbirääkimine)
See funktsioon, mis järgneb MDI-le/MDI-X-ile, kuulub Plug and Play funktsiooni ning võimaldab teil automaatselt määrata Etherneti standardi pakutava võrgutüübi ja edastuskiiruse. Praktikas on see eriti oluline, kuna olemasolevas võrgus saab kasutada erinevate kiirusomadustega seadmeid, alates 10 Mbit/s kuni 1 Gbit/s. Auto-Negotiation muudab võrgukasutajate elu palju lihtsamaks. Seade ise hakkab kiiruse üle "läbirääkimisi pidama" oma piiri "Etherneti naabriga".
Saate tormikaitse
Ringhäälingu tormikaitse on ka lülitite jaoks väga kasulik funktsioon. Levitormi põhjustavad tavaliselt kohaliku võrgu silmused või ühe võrguosalise vale käitumine. Sellistel juhtudel täitub võrk suure hulga kasutute kaadritega, mis mõjutab selle kiirust.
Lüliti leviedastuse tormikaitse funktsioon filtreerib edastuskaadrid automaatselt välja. Ja kui leviedastusliiklus ületab teatud läve, jääb võrk siiski tööle, kuna lüliti reserveerib automaatselt ribalaiuse tavaliste kaadrite edastamiseks.
Levitage tormikaitsefunktsiooni haldamata lülititel vaikimisi lubatud. Üksikasjalik teave iga mudeli läviväärtuste kohta tuleb selgitada tootja ametlikul veebisaidil.
P-Fail relee
Alustame sellest, et enamik seeria mudeleid mõeldud sisendpingevahemikule 12…48 V DC. Sisend on dubleeritud ja on kaitstud polaarsuse ümberpööramise ja ka liigvoolu eest isetahtuva kaitsme abil. Sisendis on pingekomparaator ja kui mõlemale sisendile on pinge pandud, valib komparaator automaatselt suurema väärtuse ja muudab selle sisendi põhiliseks. Kui pinge ühes sisendis katkeb või kui selle tase langeb alla 12 V, lülitub lüliti automaatselt teisele kanalile ja sulgeb P-Fail relee. See funktsioon võimaldab teil jälgida lülitite toitevõrgu olekut ja anda viivitamatult märku ebanormaalsest tööst.
LED indikaator
See funktsioon võimaldab hinnata lüliti seisukorda seda visuaalselt kontrollides. Iga seerialüliti andmeport sellel on kaks LED-i, mis näitavad edastuskiirust, ühenduse olekut ja võimalikku kokkupõrke olekut. Samuti on olemas LEDid, mis dubleerivad P-Fail releed, mis aktiveeruvad samaaegselt, kui üks toiteahelatest on katkenud.
PoE (Power-over-Ethernet)
Mitmel seerias asuval haldamata lülitil Rakendatud on funktsioon Power-over-Ethernet. See võimaldab varustada kaugseadmeid vastavalt IEEE 802.3af ja IEEE 802.3at (PoE+) standarditele, kus toiteliinina kasutatakse kategooria 5e või kõrgemat keerdpaarülekandeliini. Nende lülitite toitevõrguna on soovitatav kasutada nimiväärtust 53...57 VDC, et vältida pingelangust liinil.
Sisseehitatud EMI ja ESD kaitse
Seeria vahetamine neil on sisseehitatud filtreerimissüsteem, mis kaitseb elektromagnetiliste häirete ja staatilise pinge eest. Toiteliini kaudu saab lüliti töötada lühiajalise impulssmüra korral amplituudiga kuni 3000 V alalisvoolu, samuti elektrostaatiliste lahenduste ajal RJ-45 portidel kuni 4000 V.
Konstruktiivne
Absoluutselt kõik seeria lülitid neil on vastupidav metallkorpus, mille kaitseaste on IP30. Struktuurselt seeria saab teha kahes versioonis, see on kas DIN siinile paigaldamise versioon või 19' riiulisse paigaldamiseks. Kõik vajalikud kinnitusdetailid on komplektis. Samuti saab paneelile paigaldada lülitid, mis on ette nähtud paigaldamiseks DIN-liistule; kinnitus on kaasas.
Järeldus
Tööstuslikud mittejuhitavad lülitid on seadmed, mis on kohandatud töötama spetsiaalselt tööstuskeskkonnas. Need pakuvad usaldusväärset ja kiiret suhtlemist Etherneti sõlmede vahel ega vaja täiendavaid seadistusi ja konfigureerimist. Hetkel on haldamata lüliti lihtne odav võrguseade, mis suudab lahendada üsna suure hulga põhilisi ülesandeid, mis on seotud Etherneti võrgu vahenduse korraldamisega. Konfiguratsiooni pole vaja, peate lihtsalt lüliti karbist eemaldama ja ühendama kõik vajalikud pistikud.
Advantechi haldamata lülitite seeria , mis kuulub kirjeldatud seadmete klassi, toetab laias valikus olulisi ja vajalikke funktsioone, nagu MDI/MDI-X ühenduse tüübi automaatne tuvastamine, võrgutüübi automaatne tuvastamine (Auto-Negotiation), ringhäälingu tormikaitse, PoE, kaitse elektromagnetiliste häirete ja elektrostaatiliste häirete vastu jne. Kõik need funktsioonid koos võimaldavad teil kasutada võrgu- ja lõppsõlmede interaktsiooni korraldamise põhiprobleemide lahendamiseks.
Rakenduse näide
Üks Advantechi kliente on . Andmeside võimekuse parandamiseks ja sellega seotud kulude vähendamiseks valis CNPC Advantechi naftaväljade seire- ja juhtimislahenduse. Andmed edastatakse mobiilsidevõrgu kaudu põllult juhtimiskeskusesse. Ruuterid olid paigaldatud lülititega pumbasahtlitega külgnevates kappides, pakkudes võrguühendust väliseadmetele, nagu kaamerad, PLC-d, RTU-d ja muud seadmed.
Kirjandus
1.
2.
3.
Autor on ettevõtte töötaja
Allikas: www.habr.com