Ethernet тармактарын курууда коммутациялык жабдуулардын ар кандай класстары колдонулат. Өзүнчө, башкарылбаган өчүргүчтөрдү - кичинекей Ethernet тармагынын ишин тез жана натыйжалуу уюштурууга мүмкүндүк берген жөнөкөй түзүлүштөрдү белгилеп кетүү керек. Бул макалада EKI-2000 сериясынын башталгыч деңгээлдеги башкарылбаган өнөр жай өчүргүчтөрүнүн кеңири баяндамасы берилген.
тааныштыруу
Ethernet эчактан бери ар кандай өнөр жай тармагынын ажырагыс бөлүгү болуп калды. IT тармагынан келген бул стандарт тармакты уюштуруунун сапаттык жаңы деңгээлине өтүүгө мүмкүндүк берди. Ылдамдыктар көбөйдү, ишенимдүүлүк жогорулады, тармактык инфраструктураны борборлоштурулган башкаруу мүмкүнчүлүгү пайда болду. Маалыматтарды берүү протоколдорун түзүүчүлөр көп күтүүгө аргасыз болгон жок. Дээрлик бардык негизги өнөр жай протоколдору, мисалы, Modbus TCP, EtherNet/IP, IEC 60870-5-104, PROFINET, DNP3 ж.б., негиз катары окшош же окшош OSI моделин колдонушат. Пайдалуу жүк кадрга жайгаштырылат жана Ethernet тармагы аркылуу берилет. Дээрлик ар бир заманбап контроллер, акылдуу сенсор же оператор панели ошол эле аталыштагы тармакка туташуу үчүн Ethernet интерфейси менен жабдылган. Бул теориялык жактан алганда, өнөр жай тармагы корпоративдик, кеңседе, ал тургай үй тармагында тапса боло турган стандарттуу Ethernet түзмөктөрүн колдоно алат дегенди билдирет. Бирок, иш жүзүндө, Industrial Ethernet сыяктуу тармактар менен атайын иштөө үчүн иштелип чыккан түзүлүштөрдүн чоң классы көптөн бери калыптанган. Ал ишенимдүүлүктү, күтүү убактысынын минималдуу деңгээлин камсыз кылган, ошондой эле белгилүү бир тармакта талап кылынган ар кандай өнөр жай стандарттарына жооп берген, атайын өнөр жай чөйрөсүндө иштөөгө ылайыкташтырылган тармактык түзүлүштөрдү камтыйт. Бул учурда, негизги "согуштук" бирдиги, эреже катары, өнөр жай Ethernet өчүргүч болуп саналат. Бул коммутатор индустриалдык тармактын компоненттеринин жана түйүндөрүнүн ортосунда ишенимдүү жана эң негизгиси тез өз ара аракеттенүүгө мүмкүндүк берүүчү түзүлүш экендигине байланыштуу.
Switch - өнөр жай тармагы үчүн оптималдуу чечим
Өнөр жайлык өчүргүч же өчүргүч, өнөр жай тармагын куруу үчүн колдонулган негизги түзүлүш. Эмне үчүн которуу? Анткени, башка тармактык түзүлүштөр бар, мисалы хаб (хаб) же роутер (роутер). Мунун баары ылдамдыкка жана функцияга байланыштуу. Тизмеде көрсөтүлгөн эң ылдам аппарат - бул бир нече убакыт мурун, анын баасы төмөн болгондуктан, бул түрү абдан популярдуу болгон. Чынында, хаб - бул көп порттук кайталоочу, ал OSI тармагынын моделине ылайык физикалык деңгээлде иштейт жана алынган маалыматтарды бардык туташкан портторго өткөрөт.
Бир жагынан алганда, бул схема тармакта минималдуу кечигүүлөрдү камсыз кылат, бирок экинчи жагынан, тармактагы жүктөм көбөйөт, анткени бул ишке ашыруу менен уктуруу эфирге чыгат. Бул көбүнчө тармактын иштешинин кескин төмөндөшүнө алып келди. Маршрутизатор, өз кезегинде, OSI моделине ылайык тармак деңгээлинде иштеген жана трафикти өткөрүү маршруттарын курууга мүмкүндүк берген өтө бай функцияга ээ түзүлүш. Мындай функционалдуулук түзмөктүн жогорку иштешин талап кылат, анткени маалымат пакети OSI моделинин 3-деңгээлинин башынан баштап жана андан жогору талданат. Натыйжада, роутерлерде ишке ашыруу көпчүлүк учурларда программалык камсыздоо болгондуктан, кечигүүлөр узакка созулат, баасы табигый түрдө жогору жана мындай функция тармактын негизги деңгээлинде суроо-талапка ээ.
Натыйжада, ар кандай деңгээлдеги жана функциялык өчүргүчтөр өнөр жай Ethernet тармактарында эң кеңири таралган. Коммутатор хабга караганда акылдуу түзүлүш жана роутерге караганда ылдамыраак, анткени ал OSI моделине ылайык шилтеме катмарында иштейт. Трафик так бөлүштүрүлөт жана түздөн-түз алуучуга жөнөтүлөт, бул тармактык жабдууларга ашыкча жүктөмдү жок кылат, башка сегменттерге алар үчүн арналбаган маалыматтарды иштетпөөгө мүмкүндүк берет. Бул ар бир берилген маалымат алкагында камтылган жөнөтүүчү жана көздөгөн MAC даректерин талдоо аркылуу жетишилет. Бул которуштуруу баанын алгылыктуу деңгээлин сактоо менен трафикти бөлүштүрүүдө минималдуу кечигүүлөргө жетишүүгө мүмкүндүк берет.
Анын эс тутумунда коммутатор хосттун MAC дареги менен коммутатордун физикалык портунун ортосундагы кат алышууну көрсөткөн таблицаны (CAM-таблица) камтыйт, ал тармактагы жүктү так азайтат, анткени коммутатор кайсы портту так билет маалымат пакетин жөнөтүү үчүн. Бирок, которгуч күйгүзүлгөндө же кайра жүктөлгөндө, ал окуу режиминде иштей турганын эске алуу керек, анткени кат алышуу таблицасы бош. Бул режимде коммутаторго келген маалыматтар бардык башка портторго жөнөтүлөт жана коммутатор талдап, жөнөтүүчүнүн MAC дарегин таблицага киргизет. Убакыттын өтүшү менен трафик локализацияланат, анткени коммутатор бардык порттор үчүн толук MAC дарек картасын түзүү таблицасын түзөт.
Азыр өнөр жай тармактары үчүн тармактык жабдууларды көптөгөн өндүрүүчүлөр тармак түйүндөрүнүн ортосундагы өз ара аракеттенүүнү камсыз кылуу үчүн түзүлүштөр катары коммутаторлорду сунушташат. Портфолиого, эреже катары, башкарылбаган, башкарылуучу жана L3 деңгээлиндеги которгучтар бар; Ал эми L3 которгучтары тармактын негизги деңгээлинде роутерлерге альтернатива катары колдонулса жана алардын тандоосу менен жогорку адистештирилген маселелер гана колдонулса, анда башкарылуучу жана башкарылбаган коммутаторлордун ортосундагы тандоо тармак түзмөгү аткара турган милдеттерди туура аныктоого келет. чечүү. Андан кийин, биз башкарылуучу жана башкарылбаган өчүргүчтөрдүн ортосундагы негизги айырмачылыктарды карап чыгабыз.
Башкарылуучу жана башкарылбаган которгучтар
Башкарылуучу жана башкарылбаган өчүргүчтөр OSI моделинин L2 деңгээлинде иштеген эки башка түзмөк. Башкарылбаган коммутатор ылдамдыкты жана трафикти бардык тармактын катышуучуларына бирдей бөлүштүрүү үчүн иштелип чыккан. Бул аз сандагы акыркы түзүлүштөрү бар тармактар үчүн оптималдуу чечим болуп саналат:
- Ethernet тармагынын жогорку өткөрүү жөндөмдүүлүгүн камсыз кылуу;
- кыска жооп берүү убактысы;
- башкаруунун жөнөкөйлүгү;
- маалымат агымын башкаруу үчүн кошумча функциялардын болушу.
Башкарылуучу коммутатор кымбатыраак, чоң тармактар үчүн колдонулат жана берилүүчү трафикти, ылдамдыкты толук көзөмөлдөө мүмкүнчүлүгүнө ээ, ошондой эле кошумча башкаруу мүмкүнчүлүктөрүнө ээ. Чынында, бул сегменттөө, ашыкча, маалыматтык коопсуздук ж.б. үчүн кошумча функционалдуулук талап кылынган тармак бөлүмдөрү үчүн оптималдуу чечим. Башкарылбаган которгучтан айырмаланып, башкарылуучу которгуч бир катар кошумча жана милдеттүү орнотууларды көрсөтүү менен конфигурацияланышы керек.
Башкарылбаган которгучтар татаал конфигурацияны же терең билимди талап кылбаган плагин жана ойнотуу түзмөктөр. Алар кошумча орнотууларсыз Ethernet тармагындагы жабдуулардын ортосунда алмашууну тез уюштурууга мүмкүндүк берет. Бул өчүргүчтөр Ethernet түзүлүштөрүнө бири-бири менен байланышууга мүмкүндүк берет (мисалы, PLC жана HMI), тармакка туташууну камсыз кылат жана жөнөтүүчүдөн көздөгөн жерге маалымат берет. Алар белгиленген конфигурация менен келет жана орнотууларды эч кандай өзгөртүүгө жол бербейт, ошондуктан фреймдерге артыкчылык берүүнүн же кошумча конфигурацияны аткаруунун кереги жок.
Башкарылбаган өчүргүчтөр негизинен перифериялык түзүлүштөрдү тармак шпорларына же бир нече компоненттери бар кичинекей өз алдынча тармакка туташтыруу үчүн колдонулат. Өнөр жай чөйрөлөрүндө белгилүү бир муктаждыктарга ылайыкташтырылган өчүргүчтөрдү колдонуу зарыл.
Өнөр жай өчүргүчтөр электр энергиясын өндүрүү, мунай жана газ, темир жол транспорту жана инфраструктура сыяктуу ар кандай өнөр жай колдонмолору үчүн иштелип чыккан. Алар атайын температуралардын, титирөөлөрдүн жана соккулардын кеңири диапазондорунда иштөө үчүн иштелип чыккан жана үнөмдүү жана ишенимдүү коопсуз тармакты түзүүгө салым кошот.
Advantech сериясындагы өчүргүчтөр
Advantech сериясындагы өнөр жай өчүргүчтөрү башталгыч деңгээлдеги түзмөктөр жана Ethernet тармагын түзүү аркылуу түзүлүштөрдүн өз ара аракеттенүүсүн тез уюштурууга арналган. Учурда сериалда 25тен ашык аппараттар камтылган, төмөнкү таблицада буйрутма номеринин бөлүнүшү көрсөтүлгөн.
Бул учурда, өчүргүчтөр RJ-45 порттору менен да, бир режимдүү жана көп режимдүү була аркылуу маалыматтарды берүү үчүн оптикалык порттор менен жабдылышы мүмкүн, максималдуу ылдамдык 1 Гбит/с жетиши мүмкүн.
Сериялуу өчүргүчтөрдүн функционалдуулугу
Башкарылбаган өчүргүчтөрдүн функционалдуулугу, адатта, укмуштуудай нерсе эмес. Бирок, келгиле, Advantech сериясынын өчүргүчтөрүндө дагы кандай функциялар бар экенин карап көрөлү .
MDI/MDI-X байланыш түрүн автоматтык түрдө аныктоо
Бул функция Ethernet түзмөгүнүн каалаган түрүн которгучтарга кабелдин түрү жөнүндө ойлонбостон туташтырууга мүмкүндүк берет: түз же кроссовер.
Адатта, тармак адаптерин L2 тармактык жабдууларга (хаб же коммутатор) туташтыруу үчүн "түз" кабель колдонулат. Эки бирдей тармак түзүлүштөрүн бири-бирине туташтыруу үчүн же, мисалы, тармак адаптерин роутерге туташтыруу үчүн кроссовер кабелин колдонуу сунушталат. MDI/MDI-X функциясынын болушу коммутатор менен кабелдин каалаган түрүн колдонууга мүмкүндүк берет.
Тармактын түрүн автоматтык түрдө аныктоо (Авто-сүйлөшүүлөр)
Бул функция MDI/MDI-Xден кийин, Plug and Play'ге таандык жана Ethernet стандарты тарабынан берилген тармактын түрүн жана өткөрүү ылдамдыгын автоматтык түрдө аныктоого мүмкүндүк берет. Иш жүзүндө бул өзгөчө маанилүү, анткени иштеп жаткан тармак 10 Мбит/с дан 1 Гбит/с чейин ылдамдыктын ар кандай мүнөздөмөлөрү менен жабдууларды колдоно алат. Автоматтык сүйлөшүүлөр тармак колдонуучуларынын жашоосун бир топ жеңилдетет. Аппараттын өзү "Ethernet кошунасы" менен ылдамдыкты "сүйлөшөт".
Берүү бороон коргоо
Берүү бороон коргоо, ошондой эле өчүргүчтөр үчүн абдан пайдалуу өзгөчөлүк болуп саналат. Трансляциялык бороон адатта локалдык тармактагы укуруктардан же тармактын катышуучуларынын биринин туура эмес жүрүм-турумунан келип чыгат. Мындай учурларда тармак көп сандагы пайдасыз кадр менен толуп калат, бул анын ылдамдыгына таасир этет.
Которгучтун уктуруу бороонунан коргоо функциясы уктуруу кадрларын автоматтык түрдө чыпкалайт. Ал эми уктуруу трафиги белгилүү бир чектен ашканда, тармак дагы эле иштей берет, анткени коммутатор кадимки кадрларды өткөрүү үчүн өткөрүү жөндөмдүүлүгүн автоматтык түрдө сактайт.
Башкарылбаган өчүргүчтөрдөгү бороондон коргоо функциясы демейки боюнча иштетилген. Ар бир моделдин босого маанилери жөнүндө толук маалымат өндүрүүчүнүн расмий сайтында такталышы керек.
P-файл реле
Сериядагы көпчүлүк моделдер экени менен баштайлы 12…48 В DC кириш чыңалуу диапазону үчүн арналган. Киргизүү кайталанат жана полярдуулуктун өзгөрүшүнөн, ошондой эле өзүн-өзү калыбына келтирүүчү сактагычтын жардамы менен ашыкча токтан корголгон. Киргизүүдө чыңалуу компаратору бар жана эки киришке тең чыңалуу берилгенде, компаратор автоматтык түрдө жогорураак маанини тандап, бул киргизүүнү негизги кылат. Киргизүүлөрдүн бириндеги чыңалуу иштебей калганда же анын деңгээли 12 Вдан төмөн түшкөндө, коммутатор автоматтык түрдө экинчи каналга өтөт жана P-Fail релесин жабат. Бул функция өчүргүчтөрдүн электр менен камсыздоо тармагынын абалына көз салууга жана анормалдуу иштөөнү тез арада белгилөөгө мүмкүндүк берет.
LED көрсөткүчү
Бул функция өчүргүчтүн абалын визуалдык текшерүү аркылуу баалоого мүмкүндүк берет. Сериялардын ар бир маалымат порту берүү ылдамдыгын, байланыш абалын жана мүмкүн болгон кагылышуу статусун көрсөтүү үчүн эки LED бар. Ошондой эле P-Fail релесин кайталаган светодиоддор бар, алар бир эле учурда электр чынжырларынын бири бузулганда иштетилет.
PoE (Power-over-Ethernet)
Сериядагы бир катар башкарылбаган өчүргүчтөр боюнча Power-over-Ethernet функциясы ишке ашырылды. Ал IEEE 802.3af жана IEEE 802.3at (PoE+) стандарттарына ылайык алыскы түзмөктөрдү энергия менен камсыз кылууга мүмкүндүк берет, мында электр линиясы катары 5e жана андан жогорку категориядагы бурмаланган жуп өткөргүч колдонулат. Линияда чыңалуунун төмөндөшүнө жол бербөө үчүн бул өчүргүчтөрдү электр менен жабдуу тармагы катары 53...57 VDC номиналдык маанисин колдонуу сунушталат.
Камтылган EMI жана ESD коргоо
Которуу сериясы электромагниттик тоскоолдуктардан жана статикалык чыңалуудан коргоо үчүн орнотулган чыпкалоо системасы бар. Электр линиясы аркылуу коммутатор туруктуу токтун 3000 В чейинки амплитудасы менен кыска мөөнөттүү импульстук ызы-чуу учурунда, ошондой эле 45 В чейин RJ-4000 портторундагы электростатикалык разряддарда иштөөнү камсыздай алат.
Конструктивдүү
Тактап айтканда, сериядагы бардык өчүргүчтөр коргоо даражасы IP30 менен бекем металл корпусу бар. Структуралык катар эки версияда жасалышы мүмкүн, бул DIN рельсине монтаждоо үчүн же 19' стойкага орнотуу үчүн версия. Бардык керектүү орнотуулар комплектте камтылган. Ошондой эле, бир DIN рельс боюнча монтаждоо үчүн иштелип чыккан өчүргүчтөр монтаждоо менен камсыз болгон панелге болот;
жыйынтыктоо
Өнөр жай башкарылбаган өчүргүчтөр өнөр жай чөйрөсүндө атайын иштөөгө ылайыкташтырылган түзүлүштөр. Алар Ethernet түйүндөрүнүн ортосунда ишенимдүү жана тез аракеттенүүнү камсыз кылат жана кошумча орнотууларды же конфигурацияны талап кылбайт. Азыркы учурда, башкарылбаган коммутатор - бул Ethernet тармагы аркылуу алмашууну уюштурууга байланыштуу бир топ негизги милдеттерди чече ала турган жөнөкөй арзан тармактык түзүлүш. Эч кандай конфигурация талап кылынбайт, сиз жөн гана кутудан которгучту алып салышыңыз керек жана бардык керектүү туташтыргычтарды туташтырыңыз.
Advantech башкарылбаган которуу сериясы , түзмөктөрдүн сүрөттөлгөн классына таандык, MDI/MDI-X туташуу түрүн автоматтык түрдө аныктоо, тармактын түрүн автоматтык түрдө аныктоо (Auto-Negotiation), эфирдик бороондон коргоо, PoE, коргоо сыяктуу маанилүү жана керектүү функциялардын кеңири спектрин колдойт. электромагниттик тоскоолдуктарга жана электростатикалык рангтарга каршы ж.б. Бул функциялардын бардыгы биргелешип колдонууга мүмкүндүк берет тармак жана акыркы түйүндөрдүн ортосундагы өз ара аракеттенүүнү уюштуруунун негизги маселелерин чечүү.
Колдонмо мисал
Advantech кардарларынын бири болуп саналат . Байланыштуу чыгымдарды азайтуу менен бирге маалымат байланыш мүмкүнчүлүктөрүн жогорулатуу үчүн, CNPC Advantech компаниясынын мунай кенине мониторинг жүргүзүү жана башкаруу чечимин тандады. Маалыматтар талаадан башкаруу борборуна уюлдук тармак аркылуу берилет. Маршрутизаторлор өчүргүчтөр менен орнотулду камералар, PLCs, RTUs жана башка түзүлүштөр сыяктуу талаа жабдыктары үчүн тармактык байланышты камсыз кылуучу насостук уячалардын жанындагы шкафтарда.
адабият
1.
2.
3.
Автору компаниянын кызматкери
Source: www.habr.com
