Saat membangun jaringan Ethernet, berbagai kelas peralatan switching digunakan. Secara terpisah, ada baiknya menyoroti sakelar yang tidak dikelola - perangkat sederhana yang memungkinkan Anda mengatur pengoperasian jaringan Ethernet kecil dengan cepat dan efisien. Artikel ini memberikan gambaran rinci tentang sakelar industri tingkat awal yang tidak dikelola dari seri EKI-2000.
pengenalan
Ethernet telah lama menjadi bagian integral dari jaringan industri mana pun. Standar ini, yang berasal dari industri TI, memungkinkan peralihan ke tingkat organisasi jaringan yang secara kualitatif baru. Kecepatan meningkat, keandalan meningkat, dan kemungkinan pengelolaan infrastruktur jaringan terpusat telah muncul. Pembuat protokol transfer data tidak perlu menunggu lama. Hampir semua protokol industri besar, seperti Modbus TCP, EtherNet/IP, IEC 60870-5-104, PROFINET, DNP3, dll., menggunakan model OSI yang identik atau serupa sebagai basisnya. Payload ditempatkan dalam bingkai dan ditransmisikan melalui jaringan Ethernet. Hampir setiap pengontrol modern, sensor pintar, atau panel operator dilengkapi dengan antarmuka Ethernet untuk menghubungkan ke jaringan dengan nama yang sama. Artinya, secara teori, jaringan industri dapat menggunakan perangkat Ethernet standar yang dapat ditemukan di jaringan perusahaan, kantor, atau bahkan rumah. Namun, dalam praktiknya, sejumlah besar perangkat telah lama terbentuk yang dirancang untuk bekerja secara khusus dengan jaringan seperti Industrial Ethernet. Ini mencakup perangkat jaringan yang disesuaikan untuk bekerja secara khusus di lingkungan industri, memastikan keandalan, tingkat latensi minimal, dan juga memenuhi berbagai standar industri yang disyaratkan oleh industri tertentu. Dalam hal ini, unit "tempur" utama, biasanya, adalah saklar Ethernet industri. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa switch adalah perangkat yang memungkinkan interaksi yang andal dan, yang paling penting, cepat antara komponen dan node jaringan industri.
Switch β solusi optimal untuk jaringan industri
Sakelar industri, atau sakelar, adalah perangkat utama yang digunakan untuk membangun jaringan industri. Mengapa harus beralih? Memang ada perangkat jaringan lain, misalnya hub (hub) atau router (router). Ini semua tentang kecepatan dan fungsionalitas. Perangkat tercepat yang terdaftar adalah hub, beberapa waktu lalu perangkat jenis ini sangat populer karena harganya yang murah. Faktanya, hub adalah repeater multiport; ia beroperasi pada tingkat fisik sesuai dengan model jaringan OSI dan menyampaikan data yang diterima ke semua port yang terhubung.
Di satu sisi, skema ini memungkinkan penundaan minimal dalam jaringan, namun di sisi lain, beban pada jaringan meningkat, karena siaran dengan implementasi ini ternyata disiarkan. Hal ini sering kali menyebabkan penurunan tajam dalam kinerja jaringan. Router, pada gilirannya, adalah perangkat yang beroperasi pada tingkat jaringan sesuai dengan model OSI dan memiliki fungsionalitas yang sangat kaya yang memungkinkan pembangunan rute transmisi lalu lintas. Fungsionalitas seperti itu memerlukan kinerja perangkat yang lebih tinggi, karena paket informasi dianalisis mulai dari header model OSI tingkat 3 dan lebih tinggi. Akibatnya, penundaan menjadi lebih lama, karena implementasi pada router dalam banyak kasus adalah perangkat lunak, harganya tentu saja lebih tinggi, dan fungsionalitas tersebut dibutuhkan pada tingkat inti jaringan.
Akibatnya, sakelar dengan berbagai tingkat dan fungsionalitas menjadi yang paling tersebar luas di jaringan Ethernet industri. Switch adalah perangkat yang lebih pintar dari hub dan lebih cepat dari router karena beroperasi pada lapisan link sesuai dengan model OSI. Lalu lintas didistribusikan dengan jelas dan dikirim langsung ke penerima, sehingga menghilangkan beban yang tidak perlu pada peralatan jaringan, memungkinkan segmen lain untuk tidak memproses data yang tidak dimaksudkan untuk mereka. Hal ini dicapai dengan menganalisis alamat MAC pengirim dan tujuan yang terdapat dalam setiap frame data yang dikirimkan. Peralihan ini memungkinkan Anda mencapai penundaan minimal dalam distribusi lalu lintas sambil mempertahankan tingkat harga yang dapat diterima.
Dalam memorinya, sakelar berisi tabel (tabel CAM), yang menunjukkan korespondensi antara alamat MAC host dan port fisik sakelar, yang secara tepat mengurangi beban pada jaringan, karena sakelar mengetahui dengan pasti port mana untuk meneruskan paket data ke. Namun, perlu diingat bahwa ketika sakelar dihidupkan atau di-boot ulang, sakelar beroperasi dalam mode pelatihan, karena tabel korespondensi kosong. Dalam mode ini, data yang masuk ke switch dikirim ke semua port lain, dan switch menganalisis dan memasukkan alamat MAC pengirim ke dalam tabel. Seiring waktu, lalu lintas dilokalisasi saat switch mengkompilasi tabel pemetaan alamat MAC lengkap untuk semua port.
Sekarang banyak produsen peralatan jaringan untuk jaringan industri menawarkan sakelar sebagai perangkat untuk memastikan interaksi antar node jaringan. Portofolionya mencakup sakelar dengan berbagai fungsi, sebagai aturan, ada sakelar tingkat yang tidak dikelola, dikelola, dan L3. Dan jika sakelar L3 digunakan sebagai alternatif untuk router di tingkat inti jaringan dan hanya masalah yang sangat terspesialisasi yang dikaitkan dengan pilihannya, maka pilihan antara sakelar terkelola dan tidak terkelola bergantung pada definisi yang benar dari tugas yang harus dilakukan perangkat jaringan. menyelesaikan. Selanjutnya, kita akan melihat perbedaan mendasar antara sakelar terkelola dan tidak terkelola.
Sakelar yang dikelola dan tidak dikelola
Sakelar yang dikelola dan tidak dikelola sebenarnya adalah dua perangkat berbeda yang beroperasi pada level L2 model OSI. Sakelar yang tidak dikelola dirancang untuk secara otomatis mendistribusikan kecepatan dan lalu lintas yang ditransmisikan secara merata ke seluruh peserta jaringan. Ini adalah solusi optimal untuk jaringan dengan jumlah perangkat akhir yang sedikit; keuntungannya meliputi:
- memastikan throughput jaringan Ethernet yang tinggi;
- waktu respons yang singkat;
- Kemudahan kontrol;
- ketersediaan fungsionalitas tambahan untuk kontrol aliran data.
Sakelar terkelola memiliki biaya lebih tinggi, digunakan untuk jaringan besar dan memiliki kemampuan untuk sepenuhnya mengontrol lalu lintas yang dikirimkan, kecepatan, dan juga memiliki kemampuan manajemen tambahan. Faktanya, ini adalah solusi optimal untuk bagian jaringan yang memerlukan fungsionalitas tambahan untuk segmentasi, redundansi, keamanan informasi, dll. Berbeda dengan saklar yang tidak dikelola, saklar yang dikelola harus dikonfigurasi dengan menentukan sejumlah pengaturan tambahan dan wajib.
Sakelar yang tidak dikelola adalah perangkat plug and play yang tidak memerlukan konfigurasi rumit atau pengetahuan mendalam. Mereka memungkinkan Anda dengan cepat mengatur pertukaran antar peralatan di jaringan Ethernet tanpa pengaturan tambahan. Switch ini memungkinkan perangkat Ethernet untuk berkomunikasi satu sama lain (seperti PLC dan HMI), menyediakan koneksi ke jaringan dan meneruskan informasi ke tujuan dari pengirim. Mereka hadir dengan konfigurasi tetap dan tidak mengizinkan perubahan apa pun pada pengaturan, jadi tidak perlu memprioritaskan frame atau melakukan konfigurasi tambahan.
Sakelar yang tidak dikelola terutama digunakan untuk menyambungkan perangkat periferal ke taji jaringan atau dalam jaringan kecil yang berdiri sendiri dengan beberapa komponen. Di lingkungan industri, perlu menggunakan sakelar yang disesuaikan dengan kebutuhan spesifik.
Sakelar industri dikembangkan untuk berbagai aplikasi industri seperti pembangkit listrik, minyak dan gas, transportasi kereta api dan infrastruktur, dll. Mereka dirancang khusus untuk beroperasi dalam berbagai suhu, getaran, dan guncangan serta berkontribusi pada penciptaan jaringan aman yang hemat biaya dan andal.
Sakelar seri Advantech
Sakelar industri seri Advantech adalah perangkat tingkat pemula dan dirancang untuk mengatur interaksi perangkat dengan cepat dengan membuat jaringan Ethernet. Saat ini dalam seri Lebih dari 25 perangkat disertakan, tabel di bawah ini menunjukkan rincian nomor pesanan.
Dalam hal ini, sakelar dapat dilengkapi dengan port RJ-45 dan port optik untuk transmisi data melalui serat mode tunggal dan multimode, kecepatan maksimumnya dapat mencapai 1 Gbit/s.
Fungsionalitas sakelar seri
Fungsionalitas sakelar yang tidak dikelola umumnya bukanlah sesuatu yang luar biasa. Namun, mari kita lihat fungsi apa saja yang masih tersedia pada switch seri Advantech .
Deteksi otomatis jenis koneksi MDI/MDI-X
Fitur ini memungkinkan Anda menyambungkan semua jenis perangkat Ethernet ke sakelar tanpa mengkhawatirkan jenis kabel: lurus atau bersilangan.
Biasanya, kabel βstraight throughβ digunakan untuk menghubungkan adaptor jaringan ke peralatan jaringan L2 (hub atau switch). Untuk menghubungkan dua perangkat jaringan yang identik satu sama lain atau, misalnya, adaptor jaringan ke router, disarankan untuk menggunakan kabel crossover. Kehadiran fungsi MDI/MDI-X memungkinkan Anda menggunakan jenis kabel apa pun dengan sakelar.
Deteksi otomatis jenis jaringan (Negosiasi Otomatis)
Fungsi ini, mengikuti MDI/MDI-X, termasuk dalam Plug and Play dan memungkinkan Anda menentukan secara otomatis jenis jaringan dan kecepatan transmisi yang disediakan oleh standar Ethernet. Dalam praktiknya, hal ini sangat penting, karena jaringan yang ada dapat menggunakan peralatan dengan karakteristik kecepatan berbeda, dari 10 Mbit/s hingga 1 Gbit/s. Negosiasi Otomatis membuat hidup lebih mudah bagi pengguna jaringan. Perangkat itu sendiri akan "menegosiasikan" kecepatan dengan "tetangga Ethernet" perbatasannya.
Perlindungan Badai Siaran
Perlindungan terhadap badai siaran juga merupakan fitur yang sangat berguna untuk switch. Badai siaran biasanya disebabkan oleh loop di jaringan lokal atau perilaku salah dari salah satu peserta jaringan. Dalam kasus seperti itu, jaringan akan dipenuhi dengan sejumlah besar frame yang tidak berguna, yang akan mempengaruhi kecepatannya.
Fitur proteksi badai siaran pada switch secara otomatis memfilter frame siaran. Dan ketika lalu lintas siaran melebihi ambang batas tertentu, jaringan masih tetap beroperasi karena switch secara otomatis mencadangkan bandwidth untuk transmisi frame normal.
Menyiarkan fitur perlindungan badai pada sakelar yang tidak dikelola diaktifkan secara default. Informasi rinci tentang nilai ambang batas untuk setiap model harus diklarifikasi di situs web resmi pabrikan.
Relai P-Gagal
Mari kita mulai dengan fakta bahwa sebagian besar model dalam seri ini dirancang untuk rentang tegangan masukan 12β¦48 V DC. Masukan diduplikasi dan dilindungi terhadap pembalikan polaritas, serta terhadap arus berlebih melalui sekering yang dapat disetel ulang sendiri. Terdapat komparator tegangan pada input, dan ketika tegangan diterapkan ke kedua input, komparator secara otomatis memilih nilai yang lebih tinggi dan menjadikan input ini sebagai input utama. Ketika tegangan pada salah satu input gagal atau levelnya turun di bawah 12 V, sakelar secara otomatis beralih ke saluran kedua dan menutup relai P-Fail. Fungsi ini memungkinkan Anda memantau keadaan jaringan catu daya sakelar dan segera memberi sinyal pengoperasian tidak normal.
indikasi LED
Fitur ini memungkinkan Anda menilai kondisi sakelar dengan memeriksanya secara visual. Setiap port data dari saklar seri memiliki dua LED untuk menampilkan kecepatan transmisi, status koneksi, dan kemungkinan status tabrakan. Ada juga LED yang menduplikasi relai P-Fail, yang aktif secara bersamaan ketika salah satu rangkaian daya putus.
PoE (Power-over-Ethernet)
Pada sejumlah sakelar yang tidak dikelola dalam seri ini Fungsi Power-over-Ethernet telah diterapkan. Hal ini memungkinkan Anda untuk menyediakan daya ke perangkat jarak jauh sesuai dengan standar IEEE 802.3af dan IEEE 802.3at (PoE+), di mana saluran transmisi twisted-pair kategori 5e dan lebih tinggi digunakan sebagai saluran listrik. Disarankan untuk menggunakan nilai nominal 53...57 VDC sebagai jaringan suplai untuk sakelar ini untuk menghindari penurunan tegangan pada saluran.
Perlindungan EMI dan ESD bawaan
Beralih seri memiliki sistem penyaringan bawaan untuk melindungi dari interferensi elektromagnetik dan tegangan statis. Melalui saluran listrik, sakelar dapat memberikan pengoperasian selama kebisingan impuls jangka pendek dengan amplitudo hingga 3000 V DC, serta selama pelepasan muatan listrik statis pada port RJ-45 hingga 4000 V.
Konstruktif
Benar-benar semua saklar di seri ini memiliki casing logam tahan lama dengan tingkat perlindungan IP30. Seri secara struktural dapat dibuat dalam dua versi, yaitu versi untuk pemasangan pada rel DIN atau untuk pemasangan pada rak 19'. Semua pemasangan yang diperlukan disertakan dalam kit. Selain itu, sakelar yang dirancang untuk dipasang pada rel DIN dapat dipasang pada panel; dudukannya disediakan.
Kesimpulan
Sakelar tak terkelola industri adalah perangkat yang disesuaikan untuk bekerja secara khusus di lingkungan industri. Mereka menyediakan interaksi yang andal dan cepat antara node Ethernet, dan tidak memerlukan pengaturan atau konfigurasi tambahan. Saat ini, sakelar yang tidak dikelola adalah perangkat jaringan sederhana berbiaya rendah yang dapat menyelesaikan sejumlah besar tugas dasar yang berkaitan dengan pengorganisasian pertukaran melalui jaringan Ethernet. Tidak diperlukan konfigurasi; Anda hanya perlu melepas sakelar dari kotak dan menyambungkan semua konektor yang diperlukan.
Seri Sakelar Tidak Terkelola Advantech , termasuk dalam kelas perangkat yang dijelaskan, mendukung berbagai fungsi penting dan diperlukan, seperti deteksi otomatis jenis koneksi MDI/MDI-X, deteksi otomatis jenis jaringan (Negosiasi Otomatis), proteksi badai siaran, PoE, proteksi terhadap interferensi elektromagnetik dan peringkat elektrostatik, dll. Secara keseluruhan, semua fungsi ini memungkinkan Anda untuk menggunakannya untuk memecahkan masalah dasar pengorganisasian interaksi antara jaringan dan node akhir.
Contoh aplikasi
Salah satu klien Advantech adalah . Untuk meningkatkan kemampuan komunikasi data sekaligus mengurangi biaya terkait, CNPC memilih solusi pemantauan dan pengendalian ladang minyak Advantech. Data ditransmisikan melalui jaringan seluler dari lapangan ke pusat kendali. Router dipasang dengan sakelar di lemari yang berdekatan dengan ruang pompa, menyediakan konektivitas jaringan untuk peralatan lapangan seperti kamera, PLC, RTU, dan perangkat lainnya.
Literatur
1.
2.
3.
Penulis adalah seorang karyawan perusahaan
Sumber: www.habr.com