By it bouwen fan Ethernet-netwurken wurde ferskate klassen fan skeakelapparatuer brûkt. Apart is it de muoite wurdich om te markearjen unmanaged switches - ienfâldige apparaten wêrmei jo fluch en effisjint organisearje de wurking fan in lyts Ethernet netwurk. Dit artikel jout in detaillearre oersjoch fan 'e yngongsnivo net beheare yndustriële skeakels fan' e EKI-2000-searje.
Ynlieding
Ethernet is lang in yntegraal ûnderdiel wurden fan alle yndustriële netwurken. Dizze standert, dy't kaam út 'e IT-sektor, makke it mooglik om te ferpleatsen nei in kwalitatyf nij nivo fan netwurkorganisaasje. Snelheden binne tanommen, betrouberens is ferhege, en de mooglikheid fan sintralisearre behear fan 'e netwurkynfrastruktuer is ûntstien. De makkers fan protokollen foar gegevensoerdracht waarden net twongen om lang te wachtsjen. Hast alle grutte yndustriële protokollen, lykas Modbus TCP, EtherNet/IP, IEC 60870-5-104, PROFINET, DNP3, ensfh., brûke in identike as ferlykber OSI-model as basis. De lading wurdt pleatst yn in frame en oerdroegen oer in Ethernet netwurk. Hast elke moderne controller, smart sensor of operator paniel is foarsjoen fan in Ethernet ynterface foar ferbining mei it netwurk mei deselde namme. Dit betsjut dat, yn teory, in yndustrieel netwurk standert Ethernet-apparaten kin brûke dy't te finen binne yn in bedriuw, kantoar, of sels thúsnetwurk. Yn 'e praktyk is lykwols al lang in grutte klasse fan apparaten foarme dy't ûntwurpen binne om spesifyk te wurkjen mei netwurken lykas Industrial Ethernet. It omfettet netwurkapparaten oanpast om spesifyk te wurkjen yn in yndustriële omjouwing, soargje foar betrouberens, minimale nivo's fan latency, en ek foldwaan oan ferskate yndustriële noarmen dy't nedich binne troch in bepaalde yndustry. Yn dit gefal, de wichtichste "combat" ienheid, as in regel, is in yndustriële Ethernet switch. Dit komt troch it feit dat in switch is in apparaat dat soarget foar betroubere en, wichtichste, flugge ynteraksje tusken komponinten en knopen fan in yndustrieel netwurk.
Switch - de optimale oplossing foar in yndustrieel netwurk
In yndustriële switch, of switch, is it haadapparaat dat brûkt wurdt om in yndustrieel netwurk te bouwen. Wêrom in switch? Der binne ommers oare netwurkapparaten, bygelyks in hub (hub) of in router (router). It giet allegear oer snelheid en funksjonaliteit. It rapste apparaat neamd is de hub; in skoft lyn wie dit type apparaat heul populêr fanwegen syn lege priis. In feite is in hub in multiport-repeater; it wurket op it fysike nivo neffens it OSI-netwurkmodel en relays ûntfongen gegevens nei alle ferbûne havens.
Oan 'e iene kant soarget dit skema foar minimale fertragingen yn it netwurk, mar oan' e oare kant nimt de lading op it netwurk ta, om't de útstjoering mei dizze ymplemintaasje útstjoerd wurdt. Dit late faak ta in skerpe delgong yn netwurkprestaasjes. In router is op syn beurt in apparaat dat wurket op netwurknivo neffens it OSI-model en hat heul rike funksjonaliteit dy't de oanlis fan ferkearsferfierrûtes mooglik makket. Sokke funksjonaliteit fereasket hegere apparaatprestaasjes, om't it ynformaasjepakket wurdt analysearre fanôf de koptekst fan it 3e nivo fan it OSI-model en heger. As gefolch wurde fertragingen langer, om't de ymplemintaasje op routers yn 'e measte gefallen software is, de priis is fansels heger, en sokke funksjonaliteit is yn fraach op it netwurk kearnnivo.
As gefolch binne skeakels fan ferskate nivo's en funksjonaliteit de meast wiidferspraat wurden yn yndustriële Ethernet-netwurken. In switch is in tûker apparaat dan in hub en flugger dan in router, om't it wurket by de linklaach neffens it OSI-model. Ferkear wurdt dúdlik ferdield en stjoerd direkt nei de ûntfanger, dy't elimineert ûnnedige lading op netwurk apparatuer, sadat oare segminten net te ferwurkjen gegevens dy't net bedoeld foar harren. Dit wurdt berikt troch analysearjen fan de stjoerder en bestimming MAC-adressen befette yn elk oerdroegen gegevens frame. Dizze wikseling lit jo minimale fertragingen yn ferkearsdistribúsje berikke, wylst jo in akseptabel priisnivo behâlde.
Yn syn ûnthâld befettet de switch in tabel (CAM-tabel), dy't de korrespondinsje oanjout tusken it MAC-adres fan 'e host en de fysike poarte fan' e switch, dy't de lading op it netwurk krekt ferminderet, om't de switch krekt wit hokker poarte om it gegevenspakket troch te stjoeren. It is lykwols de muoite wurdich om te beskôgjen dat as de skeakel is ynskeakele of opnij opstarte, it wurket yn trainingsmodus, om't de korrespondinsjetabel leech is. Yn dizze modus, de gegevens dy't komme ta de switch wurdt stjoerd nei alle oare havens, en de switch analyzes en fiert it MAC-adres fan de stjoerder yn 'e tabel. Yn 'e rin fan' e tiid wurdt it ferkear lokalisearre as de skeakel in folsleine MAC-adresmappingtabel foar alle havens kompilearret.
No biede in protte fabrikanten fan netwurkapparatuer foar yndustriële netwurken skeakels as apparaten foar it garandearjen fan ynteraksje tusken netwurkknooppunten. De portefúlje omfettet skeakels fan ferskate funksjonaliteit; yn 'e regel binne d'r net beheard, beheard en L3-nivo-skeakels. En as L3-switches wurde brûkt as alternatyf foar routers op it netwurkkearnnivo en allinich heul spesjalisearre problemen binne ferbûn mei har kar, dan komt de kar tusken in behearde en net beheare switch del op 'e juste definysje fan 'e taken dy't it netwurkapparaat moat oplosse. Folgjende sille wy sjen nei de basis ferskillen tusken behearde en net beheard skeakels.
Behearde en net beheare skeakels
Behearde en net beheare skeakels binne eins twa ferskillende apparaten dy't operearje op it L2-nivo fan it OSI-model. In net beheare switch is ûntworpen om automatysk snelheid en oerdroegen ferkear lykmjittich te fersprieden oer alle netwurkdielnimmers. Dit is de optimale oplossing foar netwurken mei in lyts oantal einapparaten; de foardielen omfetsje:
- garandearjen fan hege trochstreaming fan it Ethernet netwurk;
- koarte reaksjetiid;
- Ienfâld fan kontrôles;
- beskikberens fan ekstra funksjonaliteit foar data flow behear.
In managed switch hat in hegere kosten, wurdt brûkt foar grutte netwurken en hat de mooglikheid om folslein kontrolearje it oerdroegen ferkear, snelheid, en hat ek ekstra behear mooglikheden. Yn feite is dit de optimale oplossing foar netwurkseksjes wêr't ekstra funksjonaliteit foar segmentaasje, redundânsje, ynformaasjefeiligens, ensfh. Oars as in net beheare switch, moat in beheare switch wurde konfigurearre troch it opjaan fan in oantal ekstra en ferplichte ynstellings.
Unbehearde skeakels binne plug-and-play-apparaten dy't gjin komplekse konfiguraasje of yngeande kennis nedich binne. Se kinne jo fluch organisearje útwikseling tusken apparatuer op in Ethernet netwurk sûnder ekstra ynstellings. Dizze skeakels kinne Ethernet-apparaten mei-inoar kommunisearje (lykas PLC's en HMI's), in ferbining mei it netwurk leverje en ynformaasje trochjaan nei de bestimming fan 'e stjoerder. Se komme mei in fêste konfiguraasje en tastean gjin feroarings oan de ynstellings, dus it is net nedich om te prioritearjen frames of útfiere ekstra konfiguraasje.
Unbehearde skeakels wurde primêr brûkt om perifeare apparaten te ferbinen mei netwurksporen of yn in lyts standalone netwurk mei ferskate komponinten. Yn yndustriële omjouwings is it nedich om skeakels te brûken dy't ôfstimd binne op spesifike behoeften.
Yndustriële skeakels wurde ûntwikkele foar ferskate yndustriële tapassingen lykas enerzjyopwekking, oalje en gas, spoarferfier en ynfrastruktuer, ensfh. Se binne spesifyk ûntworpen om te operearjen yn in breed skala oan temperatueren, trillingen en skokken en drage by oan it meitsjen fan in kosten-effektyf en betrouber feilich netwurk.
Advantech rige skakelaars
Yndustriële skakelaars Advantech rige binne apparaten op yngongsnivo en binne ûntworpen om de ynteraksje fan apparaten fluch te organisearjen troch in Ethernet-netwurk te meitsjen. Op it stuit yn searje Mear dan 25 apparaten binne opnommen, de tabel hjirûnder toant de ferdieling fan it bestelnûmer.
Yn dit gefal kinne de skeakels wurde foarsjoen fan sawol RJ-45 havens as optyske havens foar gegevens oerdracht oer single-mode en multimode fiber, de maksimale snelheid kin berikke 1 Gbit / s.
Funksjonaliteit fan rige switches
De funksjonaliteit fan net behearde skeakels is oer it algemien net wat bûtengewoan. Litte wy lykwols útfine hokker funksjes noch beskikber binne op 'e skeakels fan' e Advantech-searje .
Automatyske deteksje fan MDI / MDI-X ferbining type
Mei dizze funksje kinne jo elk type Ethernet-apparaat ferbine mei de skeakels sûnder soargen oer it kabeltype: rjocht of crossover.
Typysk wurdt in "rjochttroch" kabel brûkt om in netwurkadapter te ferbinen mei L2 netwurkapparatuer (in hub of switch). Om twa identike netwurkapparaten oan elkoar te ferbinen of, bygelyks, in netwurkadapter oan in router, is it oan te rieden om in crossoverkabel te brûken. De oanwêzigens fan 'e MDI / MDI-X-funksje lit jo elk type kabel brûke mei de switch.
Automatyske deteksje fan netwurktype (Auto-ûnderhanneling)
Dizze funksje, folget MDI / MDI-X, heart ta Plug en Play en kinne jo automatysk bepale it type netwurk en oerdracht snelheid levere troch de Ethernet standert. Yn 'e praktyk is dit foaral wichtich, om't it besteande netwurk apparatuer kin brûke mei ferskate snelheidskaaimerken, fan 10 Mbit / s oant 1 Gbit / s. Auto-ûnderhanneling makket it libben folle makliker foar netwurk brûkers. It apparaat sels sil de snelheid "ûnderhannelje" mei syn grins "Ethernet buorman".
Broadcast Storm Protection
Broadcast stoarmbeskerming is ek in heul nuttige funksje foar skeakels. In útstjoerstoarm wurdt meastal feroarsake troch loops yn it lokale netwurk of ferkeard gedrach fan ien fan 'e netwurkdielnimmers. Yn sokke gefallen sil it netwurk fol wêze mei in grut oantal nutteleaze frames, dy't syn snelheid beynfloedzje.
De funksje foar útstjoerstoarmbeskerming fan 'e switch filtert automatysk útstjoerframes út. En as it útstjoerferkear in bepaalde drompel giet, bliuwt it netwurk noch operasjoneel, om't de skeakel automatysk bânbreedte reservearret foar oerdracht fan normale frames.
Broadcast stoarmbeskermingsfunksje op net behearde skeakels standert ynskeakele. Detaillearre ynformaasje oer drompelwearden foar elk model moat dúdlik wurde op 'e offisjele webside fan' e fabrikant.
P-Fail relais
Litte wy begjinne mei it feit dat de measte modellen yn 'e searje ûntwurpen foar in ynfier spanning berik fan 12…48 V DC. De ynfier is duplicated en is beskerme tsjin polariteit omkearing, likegoed as tsjin overcurrent troch middel fan in sels-reset lont. D'r is in spanningskomparator by de ynfier, en as spanning wurdt tapast op beide yngongen, selektearje de komparator automatysk in hegere wearde en makket dizze ynfier de wichtichste. As de spanning op ien fan 'e yngongen mislearret of as har nivo sakket ûnder 12 V, skeakelt de skeakel automatysk nei it twadde kanaal en slút it P-Fail-relais. Mei dizze funksje kinne jo de steat fan 'e stroomfoarsjenningsnetwurk fan' e skeakels kontrolearje en abnormale wurking fuortendaliks sinjalearje.
LED yndikaasje
Dizze funksje lit jo de tastân fan 'e skeakel beoardielje troch it visueel te ynspektearjen. Eltse gegevens haven fan de rige switch hat twa LED's om oerdrachtsnelheid, ferbiningstatus en mooglike botsingsstatus te werjaan. D'r binne ek LED's dy't P-Fail-relays duplikearje, dy't tagelyk aktivearre wurde as ien fan 'e krêftkringen brutsen is.
PoE (Power-over-Ethernet)
Op in oantal unmanaged switches yn de rige De Power-over-Ethernet-funksje is ymplementearre. It lit jo krêft leverje oan apparaten op ôfstân neffens de IEEE 802.3af en IEEE 802.3at (PoE+) noarmen, wêrby't in twisted-pair-transmissionline fan kategory 5e en heger wurdt brûkt as de machtline. It is oan te rieden om in nominale wearde fan 53 ... 57 VDC te brûken as it oanbodnetwurk foar dizze skeakels om spanningsfal op 'e line te foarkommen.
Ynboude EMI- en ESD-beskerming
Switch rige hawwe in ynboude filtersysteem om te beskermjen tsjin elektromagnetyske ynterferinsje en statyske spanning. Fia de macht line, de switch kin foarsjen operabiliteit yn koarte-termyn ympuls lûd mei in amplitude fan maksimaal 3000 V DC, likegoed as by elektrostatyske ûntlading op RJ-45 havens oant 4000 V.
Constructive
Absolút alle skeakels yn 'e rige hawwe in duorsum metalen húsfesting mei in graad fan beskerming IP30. Struktureel rige kin makke wurde yn twa ferzjes, dit is of in ferzje foar mounting op in DIN rail of foar mounting yn in 19 'rack. Alle nedige mounting is opnaam yn de kit. Ek kinne skeakels dy't binne ûntworpen om te wurde monteard op in DIN-rail kinne wurde monteard op in paniel; de berch wurdt levere.
konklúzje
Yndustriële net beheare skeakels binne apparaten oanpast om spesifyk te wurkjen yn in yndustriële omjouwing. Se jouwe betroubere en snelle ynteraksje tusken Ethernet-knooppunten, en hawwe gjin ekstra ynstellings of konfiguraasje nedich. Op it stuit is in net beheare switch in ienfâldige lege kosten netwurk apparaat dat kin oplosse in frij grut oantal basis taken yn ferbân mei it organisearjen fan útwikseling oer in Ethernet netwurk. Gjin konfiguraasje is nedich; jo moatte gewoan de skeakel út 'e doaze fuortsmite en alle nedige ferbiningen ferbine.
Advantech Unmanaged Switch Series . tsjin elektromagnetyske ynterferinsje en elektrostatyske rangen, ensfh. Mei-inoar kinne jo al dizze funksjes brûke om basisproblemen op te lossen fan it organisearjen fan ynteraksje tusken netwurk- en einknooppunten.
Applikaasje foarbyld
Ien fan 'e klanten fan Advantech is . Om de mooglikheden foar gegevenskommunikaasje te ferbetterjen by it ferminderjen fan byhearrende kosten, selektearre CNPC Advantech's oaljefjildmonitoring- en kontrôleoplossing. Gegevens wurde oerdroegen fia in sellulêr netwurk fan it fjild nei it kontrôlesintrum. Routers waarden ynstallearre mei switches yn kasten neist de pomp baaien, providing netwurk Konnektivität foar fjild apparatuer lykas kamera, PLCs, RTUs en oare apparaten.
Literatuer
1.
2.
3.
De skriuwer is in meiwurker fan it bedriuw
Boarne: www.habr.com