Ethernet сүлжээг байгуулахдаа янз бүрийн ангиллын шилжүүлэгч төхөөрөмжийг ашигладаг. Бага оврын Ethernet сүлжээний ажиллагааг хурдан, үр дүнтэй зохион байгуулах боломжийг олгодог энгийн төхөөрөмжүүд болох удирдлагагүй шилжүүлэгчийг тусад нь онцлон тэмдэглэх нь зүйтэй. Энэ нийтлэлд EKI-2000 цувралын анхан шатны удирдлагагүй үйлдвэрлэлийн унтраалгауудын нарийвчилсан тоймыг өгдөг.
Танилцуулга
Ethernet нь аливаа аж үйлдвэрийн сүлжээний салшгүй хэсэг болоод удаж байна. Мэдээллийн технологийн салбараас гарсан энэхүү стандарт нь сүлжээний зохион байгуулалтын чанарын шинэ түвшинд шилжих боломжийг олгосон. Хурд нэмэгдэж, найдвартай байдал нэмэгдэж, сүлжээний дэд бүтцийг төвлөрүүлэн удирдах боломж бий болсон. Өгөгдөл дамжуулах протоколыг бүтээгчид удаан хүлээх шаардлагагүй байв. Modbus TCP, EtherNet/IP, IEC 60870-5-104, PROFINET, DNP3 гэх мэт бараг бүх үндсэн үйлдвэрлэлийн протоколууд нь ижил эсвэл ижил төстэй OSI загварыг үндэс болгон ашигладаг. Ачааллыг хүрээ дотор байрлуулж, Ethernet сүлжээгээр дамжуулдаг. Бараг бүх орчин үеийн хянагч, ухаалаг мэдрэгч эсвэл операторын самбар нь ижил нэртэй сүлжээнд холбогдох Ethernet интерфейсээр тоноглогдсон байдаг. Энэ нь онолын хувьд аж үйлдвэрийн сүлжээ нь корпораци, оффис, тэр байтугай гэрийн сүлжээнд байдаг стандарт Ethernet төхөөрөмжүүдийг ашиглаж болно гэсэн үг юм. Гэсэн хэдий ч практик дээр Industrial Ethernet гэх мэт сүлжээнүүдтэй тусгайлан ажиллах зориулалттай төхөөрөмжүүдийн томоохон ангилал эртнээс бий болсон. Энэ нь үйлдвэрлэлийн орчинд тусгайлан ажиллахад тохирсон сүлжээний төхөөрөмжүүдийг багтаасан бөгөөд найдвартай байдал, хоцрогдлын хамгийн бага түвшин, мөн тухайн салбарт шаардагдах үйлдвэрлэлийн янз бүрийн стандартыг хангадаг. Энэ тохиолдолд гол "байлдааны" нэгж нь дүрмээр бол үйлдвэрлэлийн Ethernet шилжүүлэгч юм. Энэ нь унтраалга нь үйлдвэрлэлийн сүлжээний бүрэлдэхүүн хэсгүүд болон зангилааны хооронд найдвартай, хамгийн чухал нь хурдан харилцан үйлчлэлцэх боломжийг олгодог төхөөрөмжтэй холбоотой юм.
Switch - аж үйлдвэрийн сүлжээний оновчтой шийдэл
Аж үйлдвэрийн унтраалга буюу унтраалга нь аж үйлдвэрийн сүлжээг бий болгоход хэрэглэгддэг гол төхөөрөмж юм. Яагаад шилжүүлэгч гэж? Эцсийн эцэст, бусад сүлжээний төхөөрөмжүүд байдаг, жишээ нь төв (төв) эсвэл чиглүүлэгч (чиглүүлэгч). Энэ бүхэн хурд, үйл ажиллагааны тухай юм. Жагсаалтад орсон хамгийн хурдан төхөөрөмж бол төв юм; Хэсэг хугацааны өмнө энэ төрлийн төхөөрөмж хямд үнээрээ маш их алдартай байсан. Үнэн хэрэгтээ төв нь олон портын давталт бөгөөд OSI сүлжээний загварын дагуу физик түвшинд ажилладаг бөгөөд хүлээн авсан өгөгдлийг бүх холбогдсон портууд руу дамжуулдаг.
Нэг талаас, энэ схем нь сүлжээнд хамгийн бага саатал гаргах боломжийг олгодог боловч нөгөө талаас энэ хэрэгжүүлэлттэй нэвтрүүлэг цацагдах тул сүлжээний ачаалал нэмэгддэг. Энэ нь ихэвчлэн сүлжээний гүйцэтгэлийн огцом уналтад хүргэдэг. Чиглүүлэгч нь эргээд OSI загварын дагуу сүлжээний түвшинд ажилладаг төхөөрөмж бөгөөд замын хөдөлгөөнийг дамжуулах замыг бий болгох боломжийг олгодог маш баялаг функцтэй төхөөрөмж юм. Мэдээллийн багцыг OSI загварын 3-р түвшний толгой хэсгээс эхлэн шинжилдэг тул ийм ажиллагаа нь төхөөрөмжийн өндөр гүйцэтгэлийг шаарддаг. Үүний үр дүнд чиглүүлэгчийн хэрэгжилт нь ихэнх тохиолдолд програм хангамж байдаг тул үнэ нь мэдээжийн хэрэг илүү өндөр байдаг тул ийм функц нь сүлжээний үндсэн түвшинд эрэлт хэрэгцээтэй байдаг.
Үүний үр дүнд янз бүрийн түвшний болон функциональ унтраалга нь үйлдвэрлэлийн Ethernet сүлжээнд хамгийн өргөн тархсан болсон. Шилжүүлэгч нь OSI загварын дагуу холбоосын давхарга дээр ажилладаг тул hub-аас илүү ухаалаг төхөөрөмж бөгөөд чиглүүлэгчээс хурдан байдаг. Траффик нь тодорхой хуваарилагдаж, хүлээн авагч руу шууд илгээгддэг бөгөөд энэ нь сүлжээний тоног төхөөрөмжийн шаардлагагүй ачааллыг арилгаж, бусад сегментүүдэд зориулагдаагүй өгөгдлийг боловсруулахгүй байх боломжийг олгодог. Энэ нь дамжуулагдсан өгөгдлийн хүрээ бүрт агуулагдах илгээгч болон очих газрын MAC хаягуудад дүн шинжилгээ хийх замаар хийгддэг. Энэхүү шилжүүлэлт нь үнийн зөвшөөрөгдөх түвшинг хадгалахын зэрэгцээ замын хөдөлгөөний хуваарилалтад хамгийн бага саатал гаргах боломжийг олгоно.
Санах ойд шилжүүлэгч нь хостын MAC хаяг ба шилжүүлэгчийн физик портын хоорондох захидал харилцааг харуулсан хүснэгтийг (CAM-хүснэгт) агуулдаг бөгөөд энэ нь сүлжээн дэх ачааллыг нарийн бууруулдаг, учир нь шилжүүлэгч нь аль портыг яг таг мэддэг. өгөгдлийн багцыг дамжуулахын тулд. Гэсэн хэдий ч шилжүүлэгчийг асаах эсвэл дахин ачаалах үед захидал харилцааны хүснэгт хоосон байгаа тул сургалтын горимд ажилладаг гэдгийг анхаарч үзэх нь зүйтэй. Энэ горимд шилжүүлэгч дээр ирсэн өгөгдлийг бусад бүх портууд руу илгээдэг бөгөөд шилжүүлэгч нь дүн шинжилгээ хийж, илгээгчийн MAC хаягийг хүснэгтэд оруулна. Цаг хугацаа өнгөрөхөд шилжүүлэгч нь бүх портуудын MAC хаягийн зураглалын хүснэгтийг бүрдүүлдэг тул урсгалыг нутагшуулдаг.
Одоо үйлдвэрлэлийн сүлжээнд зориулсан сүлжээний тоног төхөөрөмжийн олон үйлдвэрлэгчид сүлжээний зангилаа хоорондын харилцан үйлчлэлийг хангах төхөөрөмж болгон шилжүүлэгчийг санал болгож байна. Багцад янз бүрийн функциональ унтраалга багтсан бөгөөд дүрмээр бол удирдагдаагүй, удирддаг, L3 түвшний унтраалга байдаг. Хэрэв L3 шилжүүлэгчийг сүлжээний үндсэн түвшинд чиглүүлэгчийн өөр хувилбар болгон ашигладаг бөгөөд зөвхөн өндөр мэргэшсэн асуудлууд нь тэдний сонголттой холбоотой бол удирдлагатай болон удирдагдаагүй шилжүүлэгчийн хоорондох сонголт нь сүлжээний төхөөрөмжөөс хийх ёстой ажлуудын зөв тодорхойлолтоос хамаарна. шийдэх. Дараа нь бид удирддаг болон удирдагддаггүй шилжүүлэгчийн үндсэн ялгааг авч үзэх болно.
Удирдлагатай болон удирдагдаагүй унтраалга
Удирдлагатай болон удирдлагагүй унтраалга нь үнэндээ OSI загварын L2 түвшинд ажилладаг хоёр өөр төхөөрөмж юм. Удирдлагагүй шилжүүлэгч нь сүлжээний бүх оролцогчдод хурд болон дамжуулагдсан траффикийг автоматаар жигд хуваарилах зориулалттай. Энэ нь цөөн тооны эцсийн төхөөрөмжтэй сүлжээнүүдийн оновчтой шийдэл бөгөөд давуу талууд нь:
- Ethernet сүлжээний өндөр нэвтрүүлэх чадварыг хангах;
- богино хариу өгөх хугацаа;
- Хяналтын хялбар байдал;
- өгөгдлийн урсгалыг хянах нэмэлт функцүүдийн бэлэн байдал.
Удирддаг шилжүүлэгч нь өндөр өртөгтэй, том сүлжээнд ашиглагддаг бөгөөд дамжуулагдсан траффик, хурдыг бүрэн хянах чадвартай, мөн нэмэлт удирдлагын чадвартай байдаг. Үнэн хэрэгтээ энэ нь сегментчлэх, нөөцлөх, мэдээллийн аюулгүй байдал гэх мэт нэмэлт функц шаардлагатай сүлжээний хэсгүүдийн оновчтой шийдэл юм. Удирдлагагүй шилжүүлэгчээс ялгаатай нь удирддаг шилжүүлэгчийг хэд хэдэн нэмэлт болон заавал хийх тохиргоог зааж өгөх замаар тохируулах ёстой.
Удирдлагагүй унтраалга нь нарийн төвөгтэй тохиргоо, гүнзгий мэдлэг шаарддаггүй залгуур болон тоглуулах төхөөрөмж юм. Эдгээр нь нэмэлт тохиргоогүйгээр Ethernet сүлжээн дэх төхөөрөмж хоорондын солилцоог хурдан зохион байгуулах боломжийг олгодог. Эдгээр унтраалга нь Ethernet төхөөрөмжүүдийг өөр хоорондоо (PLC болон HMI гэх мэт) харилцах боломжийг олгож, сүлжээнд холбогдох, илгээгчээс очих газар руу мэдээлэл дамжуулах боломжийг олгодог. Эдгээр нь тогтмол тохиргоотой бөгөөд тохиргоонд ямар нэгэн өөрчлөлт оруулахыг зөвшөөрдөггүй тул фреймүүдийг эрэмбэлэх эсвэл нэмэлт тохиргоо хийх шаардлагагүй болно.
Удирдлагагүй унтраалга нь үндсэндээ захын төхөөрөмжийг сүлжээний салаа эсвэл хэд хэдэн бүрэлдэхүүн хэсэг бүхий жижиг бие даасан сүлжээнд холбоход ашиглагддаг. Үйлдвэрлэлийн орчинд тодорхой хэрэгцээнд тохируулсан унтраалга ашиглах шаардлагатай байдаг.
Аж үйлдвэрийн унтраалга нь эрчим хүч үйлдвэрлэх, газрын тос, байгалийн хий, төмөр замын тээвэр, дэд бүтэц гэх мэт үйлдвэрлэлийн янз бүрийн хэрэглээнд зориулагдсан байдаг. Эдгээр нь янз бүрийн температур, чичиргээ, цочролд ажиллахаар тусгайлан бүтээгдсэн бөгөөд хэмнэлттэй, найдвартай аюулгүй сүлжээг бий болгоход хувь нэмэр оруулдаг.
Advantech цуврал унтраалга
Advantech цувралын үйлдвэрлэлийн унтраалга нь анхан шатны түвшний төхөөрөмжүүд бөгөөд Ethernet сүлжээг үүсгэн төхөөрөмжүүдийн харилцан үйлчлэлийг хурдан зохион байгуулахад зориулагдсан. Одоогоор цувралд 25 гаруй төхөөрөмжийг багтаасан бөгөөд доорх хүснэгтэд захиалгын дугаарын задаргааг харуулав.
Энэ тохиолдолд унтраалга нь RJ-45 портууд болон нэг болон олон горимт шилэн кабелиар өгөгдөл дамжуулах оптик портуудаар тоноглогдсон байж болох бөгөөд хамгийн дээд хурд нь 1 Гбит / с хүрч болно.
Цуврал унтраалгауудын функциональ байдал
Удирдлагагүй унтраалгауудын ажиллагаа ерөнхийдөө ер бусын зүйл биш юм. Гэсэн хэдий ч Advantech цуврал унтраалга дээр ямар функцууд байгаа хэвээр байгааг олж мэдье .
MDI/MDI-X холболтын төрлийг автоматаар илрүүлэх
Энэ функц нь кабелийн төрлөөс санаа зовохгүйгээр ямар ч төрлийн Ethernet төхөөрөмжийг унтраалгатай холбох боломжийг олгодог: шулуун эсвэл кроссовер.
Сүлжээний адаптерийг L2 сүлжээний төхөөрөмжид (төв эсвэл шилжүүлэгч) холбоход ихэвчлэн "шулуун" кабелийг ашигладаг. Хоёр ижил сүлжээний төхөөрөмжийг хооронд нь холбох эсвэл жишээлбэл, сүлжээний адаптерийг чиглүүлэгч рүү холбохын тулд кроссовер кабель ашиглахыг зөвлөж байна. MDI/MDI-X функц байгаа нь шилжүүлэгчтэй ямар ч төрлийн кабелийг ашиглах боломжийг олгодог.
Сүлжээний төрлийг автоматаар илрүүлэх (Авто хэлэлцээр)
Энэ функц нь MDI/MDI-X-ийг дагаж, Plug and Play-д хамаарах бөгөөд Ethernet стандартаар хангагдсан сүлжээний төрөл болон дамжуулах хурдыг автоматаар тодорхойлох боломжийг танд олгоно. Практикт энэ нь ялангуяа чухал ач холбогдолтой, учир нь одоо байгаа сүлжээ нь 10 Мбит/с-ээс 1 Гбит/с хүртэл өөр өөр хурдны шинж чанартай төхөөрөмжийг ашиглаж болно. Автомат хэлэлцээр нь сүлжээний хэрэглэгчдийн амьдралыг ихээхэн хөнгөвчилдөг. Төхөөрөмж нь өөрөө "Ethernet хөрш" хилийн хурдтай "тохиролцох" болно.
Шуурганаас хамгаалах нэвтрүүлэг
Нэвтрүүлгийн шуурганы хамгаалалт нь унтраалгад маш хэрэгтэй функц юм. Өргөн нэвтрүүлгийн шуурга нь ихэвчлэн дотоод сүлжээнд байгаа гогцоо эсвэл сүлжээнд оролцогчдын аль нэгний буруу үйлдлээс үүдэлтэй байдаг. Ийм тохиолдолд сүлжээг олон тооны хэрэггүй фреймүүдээр дүүргэх бөгөөд энэ нь түүний хурдад нөлөөлнө.
Шилжүүлэгчийн өргөн нэвтрүүлгийн шуурганаас хамгаалах функц нь өргөн нэвтрүүлгийн хүрээг автоматаар шүүдэг. Нэвтрүүлгийн траффик тодорхой босго хэмжээнээс хэтэрсэн тохиолдолд шилжүүлэгч нь ердийн фреймийг дамжуулах зурвасын өргөнийг автоматаар нөөцөлдөг тул сүлжээ нь ажиллаж байгаа хэвээр байна.
Удирдлагагүй унтраалга дээр шуурганаас хамгаалах онцлог анхдагчаар идэвхжүүлсэн. Загвар бүрийн босго утгын талаархи дэлгэрэнгүй мэдээллийг үйлдвэрлэгчийн албан ёсны вэбсайтаас тодруулах ёстой.
P-бүтэлгүйтлийн реле
Цувралын ихэнх загвар өмсөгчдөөс эхэлье 12…48 В тогтмол гүйдлийн оролтын хүчдэлийн мужид зориулагдсан. Оролт нь давхардсан бөгөөд туйлшралыг өөрчлөхөөс хамгаалагдсан, мөн өөрийгөө дахин тохируулдаг гал хамгаалагчийн тусламжтайгаар хэт гүйдлийн эсрэг хамгаалагдсан. Оролтын хэсэгт хүчдэлийн харьцуулагч байдаг бөгөөд хоёр оролтод хүчдэл өгөх үед харьцуулагч автоматаар илүү өндөр утгыг сонгож, энэ оролтыг үндсэн болгодог. Оролтын аль нэг дэх хүчдэл доголдох эсвэл түүний түвшин 12 В-оос доош унах үед унтраалга автоматаар хоёр дахь суваг руу шилжиж, P-Fail реле хаагдана. Энэ функц нь шилжүүлэгчийн цахилгаан хангамжийн сүлжээний төлөв байдлыг хянах, хэвийн бус ажиллагааны дохио өгөх боломжийг танд олгоно.
LED заалт
Энэ функц нь шилжүүлэгчийн нөхцөл байдлыг нүдээр шалгах замаар үнэлэх боломжийг олгодог. Цуврал шилжүүлэгчийн өгөгдлийн порт бүр дамжуулах хурд, холболтын байдал болон мөргөлдөөний төлөвийг харуулах хоёр LED-тэй. Мөн P-Fail релейг хуулбарладаг LED байдаг бөгөөд тэдгээр нь цахилгаан хэлхээний аль нэг нь эвдэрсэн үед нэгэн зэрэг идэвхждэг.
PoE (Power-over-Ethernet)
Цуврал дахь хэд хэдэн удирдлагагүй унтраалга дээр Power-over-Ethernet функцийг хэрэгжүүлсэн. Энэ нь IEEE 802.3af ба IEEE 802.3at (PoE+) стандартын дагуу алсын төхөөрөмжүүдийг эрчим хүчээр хангах боломжийг олгодог бөгөөд үүнд 5e ба түүнээс дээш ангиллын эрчилсэн хос дамжуулах шугамыг цахилгаан шугам болгон ашигладаг. Шугаман дээрх хүчдэлийн уналтаас зайлсхийхийн тулд эдгээр унтраалгауудын тэжээлийн сүлжээ болгон 53...57 VDC-ийн нэрлэсэн утгыг ашиглахыг зөвлөж байна.
Баригдсан EMI болон ESD хамгаалалт
Цуврал солих цахилгаан соронзон хөндлөнгийн оролцоо болон статик хүчдэлээс хамгаалах шүүлтүүрийн системтэй байх. Цахилгаан шугамаар дамжуулан унтраалга нь 3000 В хүртэлх далайцтай богино хугацааны импульсийн дуу чимээний үед, мөн RJ-45 портууд дээр 4000 В хүртэлх цахилгаан цэнэгийн үед ажиллах боломжтой.
Бүтээлч
Цувралын бүх унтраалга IP30 хамгаалалтын зэрэгтэй удаан эдэлгээтэй металл орон сууцтай байх. Бүтцийн хувьд цуврал хоёр хувилбараар хийж болно, энэ нь DIN төмөр зам дээр суурилуулах эсвэл 19' өлгүүрт суурилуулах хувилбар юм. Шаардлагатай бүх бэхэлгээг багцад багтаасан болно. Түүнчлэн, DIN төмөр зам дээр суурилуулах зориулалттай унтраалгауудыг самбар дээр суурилуулж болно, угсралт нь нийлүүлэгдсэн болно.
дүгнэлт
Үйлдвэрийн удирдлагагүй унтраалга нь үйлдвэрлэлийн орчинд тусгайлан ажиллахад тохирсон төхөөрөмж юм. Эдгээр нь Ethernet зангилаа хоорондын найдвартай, хурдан харилцан үйлчлэлийг хангадаг бөгөөд нэмэлт тохиргоо, тохиргоо шаарддаггүй. Одоогийн байдлаар удирдлагагүй шилжүүлэгч нь Ethernet сүлжээгээр солилцоог зохион байгуулахтай холбоотой нэлээд олон тооны үндсэн ажлуудыг шийдвэрлэх боломжтой энгийн хямд өртөгтэй сүлжээний төхөөрөмж юм. Тохиргоо хийх шаардлагагүй, та зүгээр л хайрцагнаас шилжүүлэгчийг салгаж, шаардлагатай бүх холбогчийг холбох хэрэгтэй.
Advantech-ийн удирдлагагүй шилжүүлэгчийн цуврал , тайлбарласан төхөөрөмжүүдийн ангилалд хамаарах нь MDI/MDI-X холболтын төрлийг автоматаар илрүүлэх, сүлжээний төрлийг автоматаар илрүүлэх (Авто хэлэлцээр), өргөн нэвтрүүлгийн шуурганаас хамгаалах, PoE, хамгаалалт гэх мэт олон төрлийн чухал, шаардлагатай функцуудыг дэмждэг. цахилгаан соронзон интерференц болон цахилгаан статик зэрэглэлийн эсрэг гэх мэт. Эдгээр бүх функцийг нийлээд ашиглах боломжийг танд олгоно сүлжээ болон төгсгөлийн зангилаа хоорондын харилцан үйлчлэлийг зохион байгуулах үндсэн асуудлыг шийдвэрлэх.
Хэрэглээний жишээ
Advantech-ийн үйлчлүүлэгчдийн нэг нь . Холбогдох зардлыг бууруулахын зэрэгцээ мэдээллийн харилцааны чадавхийг сайжруулахын тулд CNPC нь Advantech-ийн газрын тосны талбайн хяналт, хяналтын шийдлийг сонгосон. Өгөгдөл нь үүрэн сүлжээгээр талбараас хяналтын төв рүү дамждаг. Чиглүүлэгчид унтраалгатай суурилуулсан камер, PLC, RTU болон бусад төхөөрөмж зэрэг хээрийн тоног төхөөрөмжийг сүлжээний холболтоор хангадаг насосны үүрний хажуугийн шүүгээнд.
Уран зохиол
1.
2.
3.
Зохиогч нь тус компанийн ажилтан юм
Эх сурвалж: www.habr.com