Við smíði Ethernet netkerfa eru notaðir mismunandi flokkar skiptibúnaðar. Sérstaklega er það þess virði að leggja áherslu á óstýrða rofa - einföld tæki sem gera þér kleift að skipuleggja rekstur lítillar Ethernet netkerfis fljótt og vel. Þessi grein veitir ítarlegt yfirlit yfir upphafsstig óstýrðra iðnaðarrofa í EKI-2000 seríunni.
Inngangur
Ethernet er löngu orðið óaðskiljanlegur hluti af hvaða iðnaðarneti sem er. Þessi staðall, sem kom frá upplýsingatækniiðnaðinum, gerði það mögulegt að fara á eigindlega nýtt stig netskipulags. Hraði hefur aukist, áreiðanleiki hefur aukist og möguleiki á miðlægri stjórnun á netinnviðum hefur myndast. Höfundar gagnaflutningssamskiptareglur neyddust ekki til að bíða lengi. Næstum allar helstu iðnaðarsamskiptareglur, eins og Modbus TCP, EtherNet/IP, IEC 60870-5-104, PROFINET, DNP3, osfrv., nota eins eða svipað OSI líkan sem grunn. Burðargetan er sett í ramma og send um Ethernet net. Næstum sérhver nútíma stjórnandi, snjallskynjari eða stjórnborð er með Ethernet tengi til að tengjast samnefndu neti. Þetta þýðir að fræðilega séð getur iðnaðarnet notað staðlað Ethernet tæki sem hægt er að finna á fyrirtækja-, skrifstofu- eða jafnvel heimaneti. Hins vegar, í reynd, hefur lengi verið myndaður stór flokkur tækja sem eru hönnuð til að vinna sérstaklega með netum eins og Industrial Ethernet. Það felur í sér nettæki sem eru aðlöguð til að vinna sérstaklega í iðnaðarumhverfi, tryggja áreiðanleika, lágmarks leynd og uppfylla einnig ýmsa iðnaðarstaðla sem krafist er af tilteknum iðnaði. Í þessu tilviki er aðal „bardaga“ einingin, að jafnaði, iðnaðar Ethernet rofi. Þetta er vegna þess að rofi er tæki sem gerir ráð fyrir áreiðanlegum og, síðast en ekki síst, hröðum samskiptum milli íhluta og hnúta iðnaðarnets.
Switch – besta lausnin fyrir iðnaðarnet
Iðnaðarrofi, eða rofi, er aðalbúnaðurinn sem notaður er til að byggja upp iðnaðarnet. Hvers vegna rofi? Þegar öllu er á botninn hvolft eru önnur nettæki til, til dæmis miðstöð (hub) eða beini (router). Þetta snýst allt um hraða og virkni. Hraðasta tækið sem skráð er er miðstöðin; fyrir nokkru var þessi tegund tæki mjög vinsæl vegna lágs verðs. Reyndar er miðstöð fjöltengi endurvarpi; hann starfar á líkamlegu stigi í samræmi við OSI netlíkanið og miðlar mótteknum gögnum til allra tengdra tengi.
Annars vegar leyfir þetta kerfi lágmarks tafir á netinu, en hins vegar eykst álagið á netið, þar sem útsendingin með þessari útfærslu reynist vera útsending. Þetta leiddi oft til mikillar lækkunar á afköstum netsins. Bein er aftur á móti tæki sem starfar á netkerfi samkvæmt OSI líkaninu og hefur mjög ríka virkni sem gerir kleift að byggja umferðarflutningsleiðir. Slík virkni krefst meiri frammistöðu tækisins, þar sem upplýsingapakkinn er greindur frá haus 3. stigs OSI líkansins og ofar. Fyrir vikið lengjast tafir, þar sem útfærsla á beinum er í flestum tilfellum hugbúnaður, verðið er náttúrulega hærra og slík virkni er eftirsótt á grunnkerfi netkerfisins.
Þess vegna hafa rofar af mismunandi stigum og virkni orðið útbreiddustu í iðnaðar Ethernet netkerfum. Rofi er snjallara tæki en miðstöð og hraðari en beini vegna þess að hann starfar á tengilaginu samkvæmt OSI líkaninu. Umferð er skýrt dreift og send beint til viðtakanda, sem útilokar óþarfa álag á netbúnað, sem gerir öðrum hlutum kleift að vinna ekki gögn sem ekki eru ætluð þeim. Þetta er náð með því að greina sendanda og áfangastað MAC vistföng sem eru í hverjum sendum gagnaramma. Þessi skipting gerir þér kleift að ná lágmarks töfum á dreifingu umferðar á sama tíma og viðunandi verðlagi er viðhaldið.
Í minni þess inniheldur rofinn töflu (CAM-tafla), sem gefur til kynna samsvörun milli MAC vistfangs hýsilsins og líkamlegrar tengis rofans, sem dregur nákvæmlega úr álagi á netinu, þar sem rofinn veit nákvæmlega hvaða tengi. til að senda gagnapakkann á. Hins vegar er þess virði að íhuga að þegar kveikt er á rofanum eða endurræst, þá starfar hann í þjálfunarham, þar sem samsvarandi tafla er tóm. Í þessum ham eru gögnin sem koma til rofans send til allra annarra porta og rofinn greinir og setur MAC vistfang sendanda inn í töfluna. Með tímanum er umferðin staðbundin þar sem rofinn setur saman heildar MAC vistfang kortlagningartöflu fyrir allar hafnir.
Nú bjóða margir framleiðendur netbúnaðar fyrir iðnaðarnet rofa sem tæki til að tryggja samspil milli nethnúta. Eignin inniheldur rofa með ýmsum virkni; að jafnaði eru óstýrðir, stýrðir og L3 stigsrofar. Og ef L3 rofar eru notaðir sem valkostur við beinar á netkjarnastigi og aðeins mjög sérhæfð mál tengjast vali þeirra, þá kemur valið á milli stjórnaðs og óstýrðs rofa niður á réttri skilgreiningu á verkefnum sem nettækið verður að leysa. Næst munum við skoða grunnmuninn á stýrðum og óstýrðum rofum.
Stýrðir og óstýrðir rofar
Stýrðir og óstýrðir rofar eru í raun tvö mismunandi tæki sem starfa á L2 stigi OSI líkansins. Óstýrður rofi er hannaður til að dreifa sjálfkrafa hraða og sendri umferð jafnt yfir alla netþátttakendur. Þetta er ákjósanlegasta lausnin fyrir netkerfi með fáan fjölda endatækja; kostirnir eru ma:
- tryggja mikla afköst Ethernet netsins;
- stuttur viðbragðstími;
- Auðveld eftirlit;
- framboð á viðbótarvirkni fyrir gagnaflæðisstýringu.
Stýrður rofi hefur hærri kostnað, er notaður fyrir stór net og hefur getu til að stjórna sendri umferð, hraða að fullu og hefur einnig viðbótarstjórnunarmöguleika. Í raun er þetta ákjósanlegasta lausnin fyrir nethluta þar sem þörf er á viðbótarvirkni fyrir skiptingu, offramboð, upplýsingaöryggi o.s.frv. Ólíkt óstýrðum rofa verður að stilla stýrðan rofa með því að tilgreina fjölda viðbótar og skyldubundinna stillinga.
Óstýrðir rofar eru „plug and play“ tæki sem þurfa ekki flókna uppsetningu eða ítarlega þekkingu. Þeir gera þér kleift að skipuleggja skipti á milli búnaðar á Ethernet-neti fljótt án frekari stillinga. Þessir rofar gera Ethernet tækjum kleift að hafa samskipti sín á milli (svo sem PLC og HMI), veita tengingu við netið og senda upplýsingar til áfangastaðar frá sendanda. Þeir koma með fasta stillingu og leyfa engar breytingar á stillingum, svo það er engin þörf á að forgangsraða ramma eða framkvæma frekari stillingar.
Óstýrðir rofar eru fyrst og fremst notaðir til að tengja jaðartæki við netspor eða í litlu sjálfstæðu neti með nokkrum íhlutum. Í iðnaðarumhverfi er nauðsynlegt að nota rofa sem eru sérsniðnir að sérstökum þörfum.
Iðnaðarrofar eru þróaðir fyrir ýmis iðnaðarnotkun eins og orkuframleiðslu, olíu og gas, járnbrautarflutninga og innviði osfrv. Þau eru sérstaklega hönnuð til að starfa við fjölbreytt hitastig, titring og högg og stuðla að því að búa til hagkvæmt og áreiðanlegt öruggt net.
Advantech röð rofar
Iðnaðarrofar Advantech röð eru upphafstæki og eru hönnuð til að skipuleggja samskipti tækja fljótt með því að búa til Ethernet net. Sem stendur í röð Meira en 25 tæki eru innifalin, taflan hér að neðan sýnir sundurliðun pöntunarnúmersins.
Í þessu tilviki er hægt að útbúa rofana með bæði RJ-45 tengi og sjóntengi fyrir gagnaflutning yfir einn-ham og multimode trefjar, hámarkshraðinn getur náð 1 Gbit/s.
Virkni raðrofa
Virkni óstýrðra rofa er almennt ekki neitt óvenjulegt. Hins vegar skulum við reikna út hvaða aðgerðir eru enn tiltækar á Advantech röð rofa .
Sjálfvirk uppgötvun á MDI/MDI-X tengigerð
Þessi eiginleiki gerir þér kleift að tengja hvaða tegund af Ethernet tæki sem er við rofana án þess að hafa áhyggjur af gerð kapalsins: beint eða kross.
Venjulega er „beinn í gegn“ snúru notaður til að tengja netmillistykki við L2 netbúnað (miðstöð eða rofi). Til að tengja tvö eins nettæki sín á milli eða td netkort við beini er mælt með því að nota krossakapal. Tilvist MDI/MDI-X aðgerðarinnar gerir þér kleift að nota hvaða tegund af snúru sem er með rofanum.
Sjálfvirk uppgötvun nettegundar (sjálfvirk samningaviðræður)
Þessi aðgerð, á eftir MDI/MDI-X, tilheyrir Plug and Play og gerir þér kleift að ákvarða sjálfkrafa gerð netkerfis og flutningshraða sem Ethernet staðallinn veitir. Í reynd er þetta sérstaklega mikilvægt þar sem núverandi net getur notað búnað með mismunandi hraðaeiginleika, frá 10 Mbit/s til 1 Gbit/s. Sjálfvirk samningaviðræður gera lífið mun auðveldara fyrir netnotendur. Tækið sjálft mun „semja“ um hraðann við landamærin „Ethernet nágranni“.
Útvarpsstormvörn
Útvarpsstormvörn er einnig mjög gagnlegur eiginleiki fyrir rofa. Útsendingarstormur stafar venjulega af lykkjum í staðarnetinu eða rangri hegðun eins þátttakenda netsins. Í slíkum tilfellum mun netið fyllast af miklum fjölda gagnslausra ramma, sem mun hafa áhrif á hraða þess.
Útsendingarstormvörn rofans síar sjálfkrafa út útsendingarrammar. Og þegar útsendingarumferð fer yfir ákveðinn þröskuld er netið enn starfhæft vegna þess að rofinn áskilur sér sjálfkrafa bandbreidd fyrir sendingu venjulegra ramma.
Útvarpsvörn gegn stormi á óstýrðum rofum sjálfgefið virkt. Ítarlegar upplýsingar um viðmiðunargildi fyrir hverja gerð verða að vera skýrðar á opinberri vefsíðu framleiðanda.
P-Fail gengi
Við skulum byrja á því að flestar gerðir í röðinni hannað fyrir inntaksspennusviðið 12…48 V DC. Inntakið er tvítekið og er varið gegn skautun, sem og gegn ofstraumi með sjálfstillandi öryggi. Það er spennusamanburður við inntakið og þegar spenna er sett á bæði inntak velur samanburðarbúnaðurinn sjálfkrafa hærra gildi og gerir þetta inntak að aðalinntakinu. Þegar spennan á einhverju inntakinu bilar eða þegar stig hennar fer niður fyrir 12 V, skiptir rofinn sjálfkrafa yfir á aðra rásina og lokar P-Fail genginu. Þessi aðgerð gerir þér kleift að fylgjast með ástandi aflgjafakerfis rofans og gefa tafarlaust merki um óeðlilega notkun.
LED vísbending
Þessi eiginleiki gerir þér kleift að meta ástand rofans með því að skoða það sjónrænt. Hvert gagnagátt í röð rofi er með tveimur ljósdíóðum til að sýna sendingarhraða, tengistöðu og mögulega árekstursstöðu. Það eru líka LED sem afrita P-Fail gengi, sem eru virkjuð samtímis þegar ein af rafrásunum er biluð.
PoE (Power-over-Ethernet)
Á fjölda óstýrðra rofa í röðinni Power-over-Ethernet aðgerðin hefur verið innleidd. Það gerir þér kleift að veita afl til fjartengdra tækja í samræmi við IEEE 802.3af og IEEE 802.3at (PoE+) staðla, þar sem tvinnað-par flutningslína í flokki 5e og hærri er notuð sem raflína. Mælt er með því að nota nafngildið 53...57 VDC sem veitukerfi fyrir þessa rofa til að forðast spennufall á línunni.
Innbyggð EMI og ESD vörn
Skiptu um röð hafa innbyggt síunarkerfi til að verja gegn rafsegultruflunum og stöðuspennu. Í gegnum rafmagnslínuna getur rofinn veitt virkni við skammtímahljóð með amplitude allt að 3000 V DC, sem og við rafstöðueiginleika á RJ-45 tengi allt að 4000 V.
Uppbyggjandi
Nákvæmlega allir rofar í seríunni hafa endingargott málmhús með verndargráðu IP30. Byggingarlega röð hægt að gera í tveimur útfærslum, þetta er annað hvort útgáfa til að festa á DIN teina eða til að festa í 19' rekki. Öll nauðsynleg festing er innifalin í settinu. Einnig er hægt að festa rofa sem eru hannaðir til að festa á DIN-teinum á spjaldið; festingin fylgir.
Ályktun
Iðnaðar óstýrðar rofar eru tæki sem eru aðlöguð til að vinna sérstaklega í iðnaðarumhverfi. Þeir veita áreiðanleg og hröð samskipti milli Ethernet hnúta og þurfa ekki viðbótarstillingar og stillingar. Í augnablikinu er óstýrður rofi einfalt ódýrt netkerfi sem getur leyst nokkuð mikinn fjölda grunnverkefna sem tengjast skipulagningu skipti yfir Ethernet net. Engin stilling er nauðsynleg; þú þarft bara að fjarlægja rofann úr kassanum og tengja öll nauðsynleg tengi.
Advantech Unmanaged Switch Series , sem tilheyrir lýstum flokki tækja, styður mikið úrval mikilvægra og nauðsynlegra aðgerða, svo sem sjálfvirka uppgötvun á MDI/MDI-X tengigerð, sjálfvirka uppgötvun nettegundar (sjálfvirk samningaviðræður), útsendingarstormvörn, PoE, vernd gegn rafsegultruflunum og rafstöðueiginleikum o.fl. Samanlagt gera allar þessar aðgerðir þér kleift að nota að leysa grunnvandamál við að skipuleggja samskipti milli net- og endahnúta.
Umsóknardæmi
Einn af viðskiptavinum Advantech er . Til að auka getu gagnasamskipta en draga úr tilheyrandi kostnaði valdi CNPC vöktunar- og eftirlitslausn Advantech olíuvalla. Gögn eru send í gegnum farsímakerfi frá vettvangi til stjórnstöðvar. Beinar voru settir upp með rofum í skápum sem liggja að dæluhólfum, sem veitir nettengingu fyrir vettvangsbúnað eins og myndavélar, PLC, RTU og önnur tæki.
Bókmenntir
1.
2.
3.
Höfundur er starfsmaður félagsins
Heimild: www.habr.com