Ethernet желілерін құру кезінде коммутациялық жабдықтың әртүрлі кластары қолданылады. Бөлек, басқарылмайтын қосқыштарды - шағын Ethernet желісінің жұмысын жылдам және тиімді ұйымдастыруға мүмкіндік беретін қарапайым құрылғыларды бөлектеген жөн. Бұл мақалада EKI-2000 сериясының бастапқы деңгейдегі басқарылмайтын өнеркәсіптік қосқыштарына толық шолу жасалады.
Кіріспе
Ethernet бұрыннан кез келген өнеркәсіптік желінің ажырамас бөлігіне айналды. IT индустриясынан шыққан бұл стандарт желіні ұйымдастырудың сапалы жаңа деңгейіне өтуге мүмкіндік берді. Жылдамдықтар артты, сенімділік артты, желілік инфрақұрылымды орталықтандырылған басқару мүмкіндігі пайда болды. Деректерді беру хаттамаларын жасаушылар көп күтуге мәжбүр болмады. Modbus TCP, EtherNet/IP, IEC 60870-5-104, PROFINET, DNP3 және т.б. сияқты барлық дерлік негізгі өнеркәсіптік хаттамалар негіз ретінде бірдей немесе ұқсас OSI үлгісін пайдаланады. Пайдалы жүктеме кадрға орналастырылады және Ethernet желісі арқылы беріледі. Әрбір дерлік заманауи контроллер, смарт сенсор немесе оператор панелі аттас желіге қосылу үшін Ethernet интерфейсімен жабдықталған. Бұл теориялық тұрғыдан өнеркәсіптік желі корпоративтік, кеңсе немесе тіпті үй желісінде табуға болатын стандартты Ethernet құрылғыларын пайдалана алады дегенді білдіреді. Дегенмен, іс жүзінде Industrial Ethernet сияқты желілермен арнайы жұмыс істеуге арналған құрылғылардың үлкен класы бұрыннан қалыптасқан. Ол өнеркәсіптік ортада арнайы жұмыс істеуге бейімделген, сенімділікті, кідірістің ең аз деңгейін қамтамасыз ететін, сондай-ақ белгілі бір сала талап ететін әртүрлі өнеркәсіптік стандарттарға жауап беретін желілік құрылғыларды қамтиды. Бұл жағдайда негізгі «жауынгерлік» блок, әдетте, өнеркәсіптік Ethernet қосқышы болып табылады. Бұл коммутатор өнеркәсіптік желінің құрамдас бөліктері мен түйіндері арасында сенімді және ең бастысы жылдам әрекеттесуге мүмкіндік беретін құрылғы болып табылатындығына байланысты.
Switch – өнеркәсіптік желі үшін оңтайлы шешім
Өнеркәсіптік коммутатор немесе коммутатор өнеркәсіптік желіні құру үшін қолданылатын негізгі құрылғы болып табылады. Неліктен коммутатор? Өйткені, басқа желілік құрылғылар бар, мысалы, хаб (хаб) немесе маршрутизатор (маршрутизатор). Мұның бәрі жылдамдық пен функционалдылыққа қатысты. Тізімдегі ең жылдам құрылғы хаб болып табылады; біраз уақыт бұрын құрылғының бұл түрі төмен бағасына байланысты өте танымал болды. Шындығында хаб көп портты қайталағыш болып табылады, ол OSI желі моделіне сәйкес физикалық деңгейде жұмыс істейді және алынған деректерді барлық қосылған порттарға жібереді.
Бір жағынан, бұл схема желідегі ең аз кідірістерге мүмкіндік береді, бірақ екінші жағынан, желідегі жүктеме артады, өйткені бұл іске қосу арқылы хабар таратылады. Бұл көбінесе желі өнімділігінің күрт төмендеуіне әкелді. Маршрутизатор, өз кезегінде, OSI моделіне сәйкес желі деңгейінде жұмыс істейтін және трафикті тасымалдау бағыттарын құруға мүмкіндік беретін өте бай функционалдылыққа ие құрылғы. Мұндай функционалдылық құрылғының жоғары өнімділігін талап етеді, өйткені ақпарат пакеті OSI үлгісінің 3-ші деңгейінің тақырыбынан бастап және одан жоғарырақ талданады. Нәтижесінде, кідірістер ұзағырақ болады, өйткені маршрутизаторларда іске асыру көп жағдайда бағдарламалық қамтамасыз ету, бағасы, әрине, жоғары және мұндай функционалдылық желінің негізгі деңгейінде сұранысқа ие.
Нәтижесінде әртүрлі деңгейдегі және функционалдық қосқыштар өнеркәсіптік Ethernet желілерінде ең кең таралған болды. Коммутатор концентраторға қарағанда ақылды құрылғы және маршрутизаторға қарағанда жылдамырақ, себебі ол OSI үлгісіне сәйкес сілтеме деңгейінде жұмыс істейді. Трафик анық бөлінеді және тікелей алушыға жіберіледі, бұл желілік жабдыққа қажетсіз жүктемені болдырмайды, басқа сегменттерге олар үшін арналмаған деректерді өңдемеуге мүмкіндік береді. Бұған әрбір жіберілетін деректер кадрындағы жіберуші мен тағайындалған MAC мекенжайларын талдау арқылы қол жеткізіледі. Бұл ауысу қолайлы баға деңгейін сақтай отырып, трафикті бөлуде ең аз кідірістерге қол жеткізуге мүмкіндік береді.
Оның жадында коммутатор хосттың MAC мекенжайы мен коммутатордың физикалық порты арасындағы сәйкестікті көрсететін кестені (CAM-кесте) қамтиды, ол желідегі жүктемені дәл азайтады, өйткені коммутатор қай портты нақты біледі деректер пакетін жіберу үшін. Дегенмен, қосқыш қосылғанда немесе қайта жүктелгенде, ол оқу режимінде жұмыс істейтінін ескерген жөн, өйткені корреспонденциялар кестесі бос. Бұл режимде коммутаторға келетін деректер барлық басқа порттарға жіберіледі, ал коммутатор талдау жасайды және жіберушінің MAC мекенжайын кестеге енгізеді. Уақыт өте келе трафик локализацияланады, өйткені коммутатор барлық порттар үшін толық MAC мекенжайын салыстыру кестесін құрастырады.
Қазір өнеркәсіптік желілерге арналған желілік жабдықтың көптеген өндірушілері коммутаторларды желі түйіндері арасындағы өзара әрекеттесуді қамтамасыз ететін құрылғылар ретінде ұсынады. Портфолио әртүрлі функционалдық қосқыштарды қамтиды, әдетте, басқарылмайтын, басқарылатын және L3 деңгейлі қосқыштар бар. Ал егер L3 коммутаторлары желінің негізгі деңгейінде маршрутизаторларға балама ретінде пайдаланылса және олардың таңдауымен тек жоғары мамандандырылған мәселелер ғана байланысты болса, онда басқарылатын және басқарылмайтын коммутаторлар арасындағы таңдау желілік құрылғы орындауы тиіс тапсырмаларды дұрыс анықтауға келеді. шешу. Әрі қарай, біз басқарылатын және басқарылмайтын қосқыштар арасындағы негізгі айырмашылықтарды қарастырамыз.
Басқарылатын және басқарылмайтын қосқыштар
Басқарылатын және басқарылмайтын қосқыштар OSI үлгісінің L2 деңгейінде жұмыс істейтін екі түрлі құрылғы болып табылады. Басқарылмайтын коммутатор жылдамдық пен жіберілетін трафикті барлық желі қатысушыларына біркелкі автоматты түрде таратуға арналған. Бұл соңғы құрылғылардың аз саны бар желілер үшін оңтайлы шешім; артықшылықтарына мыналар жатады:
- Ethernet желісінің жоғары өткізу қабілеттілігін қамтамасыз ету;
- қысқа жауап беру уақыты;
- Басқарудың қарапайымдылығы;
- деректер ағынын басқаруға арналған қосымша функциялардың болуы.
Басқарылатын коммутатордың құны жоғары, үлкен желілер үшін қолданылады және жіберілетін трафикті, жылдамдықты толығымен басқару мүмкіндігі бар, сонымен қатар басқарудың қосымша мүмкіндіктері бар. Шын мәнінде, бұл сегменттеу, резервтеу, ақпараттық қауіпсіздік және т.б. үшін қосымша функционалдылық қажет болатын желі бөлімдері үшін оңтайлы шешім. Басқарылмайтын қосқыштан айырмашылығы, басқарылатын қосқыш бірқатар қосымша және міндетті параметрлерді көрсету арқылы конфигурациялануы керек.
Басқарылмайтын қосқыштар күрделі конфигурацияны немесе терең білімді қажет етпейтін қосу және ойнату құрылғылары болып табылады. Олар қосымша параметрлерсіз Ethernet желісіндегі жабдық арасында алмасуды жылдам ұйымдастыруға мүмкіндік береді. Бұл қосқыштар Ethernet құрылғыларының бір-бірімен байланысуына мүмкіндік береді (мысалы, PLC және HMI), желіге қосылуды қамтамасыз етеді және жіберушіден тағайындалған жерге ақпаратты береді. Олар бекітілген конфигурациямен келеді және параметрлерді өзгертуге рұқсат бермейді, сондықтан кадрларға басымдық беру немесе қосымша конфигурацияны орындау қажет емес.
Басқарылмайтын қосқыштар негізінен перифериялық құрылғыларды желілік шпорларға немесе бірнеше құрамдас бөліктері бар шағын дербес желіге қосу үшін қолданылады. Өнеркәсіптік ортада арнайы қажеттіліктерге бейімделген ажыратқыштарды пайдалану қажет.
Өнеркәсіптік ажыратқыштар электр энергиясын өндіру, мұнай және газ, теміржол көлігі және инфрақұрылым сияқты әртүрлі өнеркәсіптік қолданбалар үшін әзірленген. Олар температуралардың, тербелістердің және соққылардың кең ауқымында жұмыс істеу үшін арнайы әзірленген және үнемді және сенімді қауіпсіз желіні құруға ықпал етеді.
Advantech сериялы қосқыштар
Advantech сериясының өнеркәсіптік қосқыштары бастапқы деңгейдегі құрылғылар болып табылады және Ethernet желісін құру арқылы құрылғылардың өзара әрекетін жылдам ұйымдастыруға арналған. Қазіргі уақытта серияда 25-тен астам құрылғылар кіреді, төмендегі кестеде тапсырыс нөмірін бөлу көрсетілген.
Бұл жағдайда коммутаторлар RJ-45 порттарымен де, бірмодалы және көпмодты талшықтар арқылы деректерді беру үшін оптикалық порттармен де жабдықталуы мүмкін, максималды жылдамдық 1 Гбит/с жетуі мүмкін.
Сериялық қосқыштардың функционалдығы
Басқарылмайтын қосқыштардың функционалдығы әдетте ерекше ештеңе емес. Дегенмен, Advantech сериясының қосқыштарында қандай функциялар әлі де бар екенін анықтайық .
MDI/MDI-X қосылым түрін автоматты түрде анықтау
Бұл мүмкіндік Ethernet құрылғысының кез келген түрін кабель түріне алаңдамай қосқыштарға қосуға мүмкіндік береді: тікелей немесе кроссовер.
Әдетте желілік адаптерді L2 желілік жабдыққа (хаб немесе коммутатор) қосу үшін «тікелей» кабель пайдаланылады. Екі бірдей желілік құрылғыларды бір-біріне немесе, мысалы, желілік адаптерді маршрутизаторға қосу үшін кроссовер кабелін пайдалану ұсынылады. MDI/MDI-X функциясының болуы коммутатормен кабельдің кез келген түрін пайдалануға мүмкіндік береді.
Желі түрін автоматты түрде анықтау (Авто-келісім)
MDI/MDI-X-тен кейін бұл функция Plug and Play қызметіне жатады және Ethernet стандартымен қамтамасыз етілген желі түрі мен жіберу жылдамдығын автоматты түрде анықтауға мүмкіндік береді. Іс жүзінде бұл әсіресе маңызды, өйткені қолданыстағы желіде 10 Мбит/с-тан 1 Гбит/с-қа дейінгі әртүрлі жылдамдық сипаттамалары бар жабдықты пайдалана алады. Автоматты келіссөздер желі пайдаланушыларының өмірін айтарлықтай жеңілдетеді. Құрылғының өзі «Ethernet көрші» шекарасымен жылдамдықты «келіседі».
Дауылдан қорғау
Трансляциялық дауылдан қорғау да қосқыштар үшін өте пайдалы мүмкіндік болып табылады. Трансляциялық дауыл әдетте жергілікті желідегі ілмектер немесе желі қатысушыларының бірінің дұрыс емес әрекетінен туындайды. Мұндай жағдайларда желі көптеген пайдасыз кадрлармен толтырылады, бұл оның жылдамдығына әсер етеді.
Коммутатордың таратылатын дауылдан қорғау мүмкіндігі таратылатын кадрларды автоматты түрде сүзеді. Ал хабар тарату трафигі белгілі бір шекті мәннен асқанда, желі әлі де жұмыс істейді, өйткені коммутатор қалыпты кадрларды жіберу үшін өткізу қабілеттілігін автоматты түрде сақтайды.
Басқарылмайтын қосқыштардағы дауылды қорғау мүмкіндігі әдепкі бойынша қосылған. Әрбір модель үшін шекті мәндер туралы толық ақпарат өндірушінің ресми веб-сайтында анықталуы керек.
P-сәтсіз релесі
Сериядағы модельдердің көпшілігінен бастайық 12…48 В тұрақты ток кіріс кернеуінің диапазонына арналған. Кіріс қайталанады және полярлықты өзгертуден, сондай-ақ өздігінен реттелетін сақтандырғыш арқылы шамадан тыс токтан қорғалған. Кірісте кернеу компараторы бар және екі кіріске де кернеу берілгенде, компаратор автоматты түрде жоғарырақ мәнді таңдап, бұл кірісті негізгі етеді. Кірістердің біріндегі кернеу сәтсіз болғанда немесе оның деңгейі 12 В-тан төмен түссе, коммутатор автоматты түрде екінші арнаға ауысады және P-Fail релесін жабады. Бұл функция коммутаторлардың қуат беру желісінің күйін бақылауға және қалыпты емес жұмыс туралы дереу сигнал беруге мүмкіндік береді.
Жарықдиодты көрсеткіш
Бұл мүмкіндік коммутатордың жағдайын көзбен шолу арқылы бағалауға мүмкіндік береді. Сериялық қосқыштың әрбір деректер порты беру жылдамдығын, қосылым күйін және ықтимал соқтығыс күйін көрсету үшін екі жарық диоды бар. Сондай-ақ P-Fail релелерін қайталайтын жарықдиодты шамдар бар, олар қуат тізбектерінің бірі үзілген кезде бір уақытта қосылады.
PoE (Ethernet арқылы қуат)
Сериядағы басқарылмайтын қосқыштар қатарында Power-over-Ethernet функциясы іске асырылды. Ол IEEE 802.3af және IEEE 802.3at (PoE+) стандарттарына сәйкес қашықтағы құрылғыларды қуатпен қамтамасыз етуге мүмкіндік береді, мұнда электр желісі ретінде 5e және одан жоғары санаттағы бұралған жұптық электр беру желісі пайдаланылады. Желідегі кернеудің төмендеуін болдырмау үшін осы ажыратқыштар үшін қоректендіру желісі ретінде 53...57 VDC номиналды мәнін пайдалану ұсынылады.
Кірістірілген EMI және ESD қорғанысы
Ауыстыру сериясы электромагниттік кедергіден және статикалық кернеуден қорғау үшін кіріктірілген сүзгі жүйесі бар. Электр желісі арқылы коммутатор тұрақты ток 3000 В дейінгі амплитудасы бар қысқа мерзімді импульстік шу кезінде, сондай-ақ RJ-45 порттарында 4000 В дейінгі электростатикалық разрядтар кезінде жұмыс қабілеттілігін қамтамасыз ете алады.
Құрылымдық
Сериядағы барлық қосқыштар IP30 қорғау дәрежесі бар берік металл корпусы бар. Құрылымдық қатар екі нұсқада жасалуы мүмкін, бұл DIN рельсіне орнатуға немесе 19' тірекке орнатуға арналған нұсқа. Барлық қажетті орнату жинаққа кіреді. Сондай-ақ, DIN рельсіне орнатуға арналған ажыратқыштарды панельге орнатуға болады, қондырма жеткізіледі.
қорытынды
Өнеркәсіптік басқарылмайтын қосқыштар - бұл өнеркәсіптік ортада арнайы жұмыс істеуге бейімделген құрылғылар. Олар Ethernet түйіндері арасында сенімді және жылдам әрекеттесуді қамтамасыз етеді және қосымша параметрлерді немесе конфигурацияны қажет етпейді. Қазіргі уақытта басқарылмайтын коммутатор - Ethernet желісі арқылы алмасуды ұйымдастыруға қатысты көптеген негізгі тапсырмаларды шеше алатын қарапайым арзан желі құрылғысы. Ешқандай конфигурация қажет емес, тек қораптан қосқышты алып тастап, барлық қажетті қосқыштарды қосу керек.
Advantech басқарылмайтын коммутаторлар сериясы , сипатталған құрылғылар класына жататын, MDI/MDI-X қосылым түрін автоматты түрде анықтау, желі түрін автоматты түрде анықтау (Авто-келіссөздер), хабар тарату дауылынан қорғау, PoE, қорғау сияқты маңызды және қажетті функциялардың кең ауқымын қолдайды. электромагниттік кедергілерге және электростатикалық рангтарға қарсы және т.б. Осы функциялардың барлығы бірге пайдалануға мүмкіндік береді желі және соңғы түйіндердің өзара әрекеттесуін ұйымдастырудың негізгі мәселелерін шешу.
Қолдану мысалы
Advantech клиенттерінің бірі . Байланысты шығындарды азайта отырып, деректер байланысының мүмкіндіктерін жақсарту үшін CNPC Advantech компаниясының мұнай кәсіпшілігін бақылау және бақылау шешімін таңдады. Деректер ұялы желі арқылы өрістен басқару орталығына беріледі. Маршрутизаторлар ажыратқыштармен орнатылды камералар, PLC, RTU және басқа құрылғылар сияқты далалық жабдықты желіге қосуды қамтамасыз ететін сорғы ұяларына іргелес шкафтарда.
Әдебиет
1.
2.
3.
Авторы компанияның қызметкері
Ақпарат көзі: www.habr.com