産業用アンマネージド スイッチ Advantech EKI-2000 シリーズ

イーサネット ネットワークを構築する場合、さまざまなクラスのスイッチング装置が使用されます。 これとは別に、小規模なイーサネット ネットワークの運用を迅速かつ効率的に組織化できるシンプルなデバイスであるアンマネージド スイッチを強調する価値があります。 この記事では、EKI-2000 シリーズのエントリーレベルのアンマネージド産業用スイッチの詳細な概要を説明します。

導入

イーサネットは長い間、あらゆる産業用ネットワークに不可欠な部分となってきました。 IT 業界から生まれたこの標準により、ネットワーク組織を質的に新しいレベルに移行することが可能になりました。 速度が向上し、信頼性が向上し、ネットワーク インフラストラクチャの一元管理の可能性が生まれました。 データ転送プロトコルの作成者は、長い間待つ必要はありませんでした。 Modbus TCP、EtherNet/IP、IEC 60870-5-104、PROFINET、DNP3 などのほとんどすべての主要な産業プロトコルは、同一または類似の OSI モデルをベースとして使用します。 ペイロードはフレームに配置され、イーサネット ネットワーク経由で送信されます。 ほとんどすべての最新のコントローラー、スマート センサー、またはオペレーター パネルには、同じ名前のネットワークに接続するためのイーサネット インターフェイスが装備されています。 これは、理論上、企業、オフィス、さらにはホーム ネットワークにある標準的なイーサネット デバイスを産業用ネットワークで使用できることを意味します。 しかし、実際には、特に産業用イーサネットなどのネットワークで動作するように設計された大規模なクラスのデバイスが長い間形成されてきました。 これには、特に産業環境で動作するように適応されたネットワーク デバイスが含まれており、信頼性と最小限の遅延レベルを確保し、特定の業界で必要とされるさまざまな工業規格にも適合します。 この場合、主な「戦闘」ユニットは、原則として産業用イーサネット スイッチです。 これは、スイッチが産業用ネットワークのコンポーネントとノード間の信頼性の高い、そして最も重要な高速な相互作用を可能にするデバイスであるという事実によるものです。

スイッチ – 産業用ネットワークに最適なソリューション

産業用スイッチ (スイッチ) は、産業用ネットワークの構築に使用される主要なデバイスです。 なぜスイッチなのでしょうか？ 結局のところ、ハブ (ハブ) やルーター (ルーター) など、他のネットワーク デバイスもあります。 重要なのはスピードと機能性です。 リストされている最速のデバイスはハブです。少し前には、このタイプのデバイスは価格が安いため非常に人気がありました。 実際、ハブはマルチポート リピーターであり、OSI ネットワーク モデルに従って物理レベルで動作し、受信したデータを接続されているすべてのポートに中継します。

この方式ではネットワークの遅延を最小限に抑えることができる一方で、この実装によるブロードキャストはブロードキャストであることが判明するため、ネットワークの負荷が増加します。 これにより、ネットワーク パフォーマンスが急激に低下することがよくありました。 ルーターは、OSI モデルに従ってネットワーク レベルで動作し、トラフィック伝送ルートの構築を可能にする非常に豊富な機能を備えたデバイスです。 情報パケットは OSI モデルの第 3 レベル以上のヘッダーから分析されるため、このような機能にはより高いデバイスのパフォーマンスが必要です。 その結果、遅延が長くなります。ルータへの実装はほとんどの場合ソフトウェアであるため、当然価格も高くなり、そのような機能はネットワーク コア レベルで求められます。

その結果、産業用イーサネット ネットワークでは、さまざまなレベルと機能のスイッチが最も普及しています。 スイッチは、OSI モデルに従ってリンク層で動作するため、ハブよりもスマートなデバイスであり、ルーターよりも高速です。 トラフィックは明確に分散され、受信者に直接送信されるため、ネットワーク機器への不必要な負荷が排除され、他のセグメントが目的外のデータを処理することがなくなります。 これは、送信された各データ フレームに含まれる送信者および宛先の MAC アドレスを分析することによって実現されます。 この切り替えにより、許容可能な価格レベルを維持しながら、トラフィック分散の遅延を最小限に抑えることができます。

スイッチのメモリには、ホストの MAC アドレスとスイッチの物理ポートの対応を示すテーブル (CAM テーブル) が含まれています。これにより、スイッチはどのポートを正確に認識しているため、ネットワークの負荷が正確に軽減されます。データパケットを転送する先。 ただし、スイッチをオンにするか再起動すると、対応テーブルが空であるため、トレーニング モードで動作することを考慮する価値があります。 このモードでは、スイッチに届くデータは他のすべてのポートに送信され、スイッチは送信者の MAC アドレスを分析してテーブルに入力します。 時間が経つにつれて、スイッチがすべてのポートの完全な MAC アドレス マッピング テーブルをコンパイルするため、トラフィックは局所化されます。

現在、産業ネットワーク用のネットワーク機器の多くのメーカーが、ネットワーク ノード間の相互作用を確保するためのデバイスとしてスイッチを提供しています。 ポートフォリオにはさまざまな機能のスイッチが含まれており、通常、アンマネージド、マネージド、および L3 レベルのスイッチがあります。 また、L3 スイッチがネットワーク コア レベルでルーターの代替として使用され、その選択に関連するのは高度に特殊な問題のみである場合、マネージド スイッチとアンマネージド スイッチのどちらを選択するかは、ネットワーク デバイスが必要とするタスクの正しい定義に帰着します。解決する。 次に、マネージド スイッチとアンマネージド スイッチの基本的な違いを見ていきます。

マネージドスイッチとアンマネージドスイッチ

マネージド スイッチとアンマネージド スイッチは、実際には OSI モデルの L2 レベルで動作する XNUMX つの異なるデバイスです。 アンマネージド スイッチは、速度と送信トラフィックをすべてのネットワーク参加者に自動的に均等に分散するように設計されています。 これは、エンド デバイスの数が少ないネットワークに最適なソリューションであり、次のような利点があります。

• イーサネットネットワークの高いスループットを確保します。
• 応答時間が短い。
• 管理が容易。
• データ フロー制御のための追加機能の可用性。

マネージド スイッチはコストが高く、大規模なネットワークに使用され、送信トラフィックと速度を完全に制御する機能があり、追加の管理機能も備えています。 実際、これは、セグメンテーション、冗長性、情報セキュリティなどの追加機能が必要なネットワーク セクションにとって最適なソリューションです。 アンマネージド スイッチとは異なり、マネージド スイッチは、いくつかの追加および必須の設定を指定して構成する必要があります。

アンマネージド スイッチは、複雑な構成や深い知識を必要としないプラグ アンド プレイ デバイスです。 これにより、追加の設定を行わずに、イーサネット ネットワーク上の機器間の交換を迅速に組織化できます。 これらのスイッチにより、イーサネット デバイス (PLC や HMI など) が相互に通信できるようになり、ネットワークへの接続が提供され、送信者からの情報が宛先に渡されます。 これらは固定構成で提供され、設定の変更は許可されないため、フレームの優先順位を付けたり、追加の構成を実行したりする必要はありません。

アンマネージド スイッチは主に、周辺機器をネットワーク分岐点に接続するため、または複数のコンポーネントを含む小規模なスタンドアロン ネットワーク内に接続するために使用されます。 産業環境では、特定のニーズに合わせて調整されたスイッチを使用する必要があります。

産業用スイッチは、発電、石油とガス、鉄道輸送、インフラストラクチャなどのさまざまな産業用途向けに開発されています。 これらは、幅広い温度、振動、衝撃下で動作するように特別に設計されており、コスト効率が高く信頼性の高い安全なネットワークの構築に貢献します。

アドバンテックシリーズスイッチ EKI-2000

産業用スイッチ アドバンテックシリーズ EKI-2000 はエントリーレベルのデバイスであり、イーサネット ネットワークを作成することでデバイスの相互作用を迅速に組織化するように設計されています。 現在連載中 EKI-2000 25 を超えるデバイスが含まれており、以下の表は注文番号の内訳を示しています。

この場合、スイッチにはシングルモードおよびマルチモード ファイバを介したデータ伝送用の RJ-45 ポートと光ポートの両方を装備でき、最大速度は 1 Gbit/s に達します。

シリーズスイッチの機能 EKI-2000

アンマネージド スイッチの機能は通常、特別なものではありません。 ただし、Advantech シリーズ スイッチでどのような機能が引き続き利用できるかを見てみましょう。 EKI-2000.

MDI/MDI-X接続タイプの自動検出

この機能を使用すると、ケーブルのタイプ (ストレートまたはクロス) を気にせずに、あらゆるタイプのイーサネット デバイスをスイッチに接続できます。
通常、ネットワーク アダプタを L2 ネットワーク機器 (ハブまたはスイッチ) に接続するには、「ストレート スルー」ケーブルが使用されます。 XNUMX つの同一のネットワーク デバイスを相互に接続したり、ネットワーク アダプタをルーターに接続したりするには、クロスケーブルを使用することをお勧めします。 MDI/MDI-X 機能により、スイッチではあらゆるタイプのケーブルを使用できます。

ネットワークタイプの自動検出（オートネゴシエーション）

この機能は、MDI/MDI-X に続き、プラグ アンド プレイに属し、イーサネット規格で提供されるネットワークの種類と伝送速度を自動的に決定することができます。 実際には、既存のネットワークでは 10 Mbit/s から 1 Gbit/s までの異なる速度特性を持つ機器を使用できるため、これは特に重要です。 自動ネゴシエーションにより、ネットワーク ユーザーの作業が大幅に楽になります。 デバイス自体は、その境界「イーサネットネイバー」と速度を「ネゴシエート」します。

ブロードキャスト ストーム保護

ブロードキャスト ストーム保護もスイッチにとって非常に便利な機能です。 ブロードキャスト ストームは、通常、ローカル ネットワーク内のループ、またはネットワーク参加者の XNUMX 人の誤った動作によって発生します。 このような場合、ネットワークは大量の無駄なフレームで満たされ、速度に影響を及ぼします。

スイッチのブロードキャスト ストーム保護機能は、ブロードキャスト フレームを自動的にフィルタリングして除外します。 また、ブロードキャスト トラフィックが特定のしきい値を超えた場合でも、スイッチが通常のフレームの送信用に帯域幅を自動的に予約するため、ネットワークは引き続き動作し続けます。

アンマネージド スイッチのブロードキャスト ストーム保護機能 EKI-2000 デフォルトで有効になっています。 各モデルのしきい値の詳細については、メーカーの公式 Web サイトで明らかにする必要があります。

P-フェイルリレー

シリーズのほとんどのモデルが EKI-2000 12 ～ 48 V DC の入力電圧範囲向けに設計されています。 入力は二重化されており、極性反転や自己リセットヒューズによって過電流から保護されています。 入力には電圧コンパレータがあり、両方の入力に電圧が印加されると、コンパレータは自動的に高い値を選択し、この入力をメイン入力にします。 いずれかの入力の電圧に障害が発生するか、そのレベルが 12 V を下回ると、スイッチは自動的に XNUMX 番目のチャンネルに切り替わり、P-Fail リレーが閉じます。 この機能を使用すると、スイッチの電源ネットワークの状態を監視し、異常な動作を即座に通知できます。

LED表示

この機能を使用すると、スイッチを視覚的に検査して状態を評価できます。 シリーズスイッチの各データポート EKI-2000 には、伝送速度、接続ステータス、および衝突の可能性のステータスを表示する XNUMX つの LED があります。 P-Fail リレーを複製する LED もあり、電源回路の XNUMX つが破損したときに同時に作動します。

PoE（Power-over-Ethernet）

シリーズ内の多数のアンマネージド スイッチ上 EKI-2000 Power-over-Ethernet機能が実装されました。 これにより、カテゴリ 802.3e 以上のツイストペア伝送線が電力線として使用される、IEEE 802.3af および IEEE 5at (PoE+) 規格に従ってリモート デバイスに電力を供給できます。 ライン上の電圧降下を避けるために、これらのスイッチの電源ネットワークとして公称値 53 ～ 57 VDC を使用することをお勧めします。

内蔵EMIおよびESD保護

スイッチシリーズ EKI-2000 電磁干渉と静電圧から保護するフィルタリングシステムが組み込まれています。 このスイッチは、電力線を介して、振幅が最大 3000 V DC の短期インパルス ノイズ中や、RJ-45 ポートで最大 4000 V の静電気放電が発生しているときにも動作可能です。

コンストラクティブ

シリーズのすべてのスイッチ EKI-2000 保護等級IP30の耐久性のある金属ハウジングを備えています。 構造的にシリーズ EKI-2000 19 つのバージョンで作成できます。これは、DIN レールに取り付けるためのバージョンまたは XNUMX インチ ラックに取り付けるためのバージョンです。 必要な取り付けはすべてキットに含まれています。 また、DIN レールに取り付けるように設計されたスイッチは、マウントが付属しているため、パネルに取り付けることができます。

まとめ

産業用アンマネージド スイッチは、特に産業環境で動作するように適応されたデバイスです。 これらは、イーサネット ノード間の信頼性の高い高速な対話を提供し、追加の設定や構成を必要としません。 現時点では、アンマネージド スイッチは、イーサネット ネットワーク上での交換の組織化に関連するかなり多くの基本タスクを解決できる、シンプルで低コストのネットワーク デバイスです。 設定は必要ありません。スイッチを箱から取り出し、必要なコネクタをすべて接続するだけです。

アドバンテック アンマネージド スイッチ シリーズ EKI-2000説明したクラスのデバイスに属し、MDI/MDI-X 接続タイプの自動検出、ネットワーク タイプの自動検出 (オートネゴシエーション)、ブロードキャスト ストーム保護、PoE、保護など、重要かつ必要な機能を幅広くサポートしています。電磁干渉や静電気ランクなどに対する対策。 これらすべての機能を組み合わせると、次のことが可能になります。 EKI-2000 ネットワークとエンドノード間の相互作用を組織化するという基本的な問題を解決します。

応用例

アドバンテックのクライアントの XNUMX つは次のとおりです。 中国石油天然気集団公司 (CNPC)。 関連コストを削減しながらデータ通信機能を強化するために、CNPC はアドバンテックの油田監視および制御ソリューションを選択しました。 データはセルラーネットワークを介して現場からコントロールセンターに送信されます。 ルーター BB-SL306 スイッチが設置されていた EKI-2525I ポンプベイに隣接するキャビネット内に設置され、カメラ、PLC、RTU、その他のデバイスなどのフィールド機器にネットワーク接続を提供します。

文学

1. 産業用イーサネットの概要
2. イーサネット スイッチを選択する前に尋ねるべき 10 の質問
3. EKI-2525 5 ポート 10/100Base-TX 産業用アンマネージド イーサネット スイッチ。 EKI-2528 8 ポート 10/100Base-TX 産業用アンマネージド イーサネット スイッチ: ユーザー マニュアル

著者は会社の社員です プロソフト

出所： habr.com