Gjatë ndërtimit të rrjeteve Ethernet, përdoren klasa të ndryshme të pajisjeve komutuese. Më vete, vlen të theksohen çelsat e pamenaxhuar - pajisje të thjeshta që ju lejojnë të organizoni shpejt dhe me efikasitet funksionimin e një rrjeti të vogël Ethernet. Ky artikull ofron një përmbledhje të detajuar të çelsave industriale të pamenaxhuara të nivelit fillestar të serisë EKI-2000.
Paraqitje
Ethernet është bërë prej kohësh një pjesë integrale e çdo rrjeti industrial. Ky standard, i ardhur nga industria e IT, bëri të mundur kalimin në një nivel cilësor të ri të organizimit të rrjetit. Shpejtësitë janë rritur, besueshmëria është rritur dhe mundësia e menaxhimit të centralizuar të infrastrukturës së rrjetit është shfaqur. Krijuesit e protokolleve të transferimit të të dhënave nuk u detyruan të prisnin gjatë. Pothuajse të gjitha protokollet kryesore industriale, të tilla si Modbus TCP, EtherNet/IP, IEC 60870-5-104, PROFINET, DNP3, etj., përdorin një model identik ose të ngjashëm OSI si bazë. Ngarkesa vendoset në një kornizë dhe transmetohet përmes një rrjeti Ethernet. Pothuajse çdo kontrollues modern, sensor inteligjent ose panel operatori është i pajisur me një ndërfaqe Ethernet për t'u lidhur me rrjetin me të njëjtin emër. Kjo do të thotë që, në teori, një rrjet industrial mund të përdorë pajisje standarde Ethernet që mund të gjenden në një rrjet të korporatës, zyrës apo edhe në shtëpi. Sidoqoftë, në praktikë, prej kohësh është formuar një klasë e madhe pajisjesh që janë krijuar për të punuar në mënyrë specifike me rrjete të tilla si Ethernet Industrial. Ai përfshin pajisje rrjeti të përshtatura për të punuar në mënyrë specifike në një mjedis industrial, duke siguruar besueshmëri, nivele minimale të vonesës dhe gjithashtu përmbushjen e standardeve të ndryshme industriale të kërkuara nga një industri e caktuar. Në këtë rast, njësia kryesore "luftarake", si rregull, është një ndërprerës industrial Ethernet. Kjo për faktin se një ndërprerës është një pajisje që lejon ndërveprim të besueshëm dhe, më e rëndësishmja, i shpejtë midis komponentëve dhe nyjeve të një rrjeti industrial.
Switch - zgjidhja optimale për një rrjet industrial
Një ndërprerës industrial, ose ndërprerës, është pajisja kryesore që përdoret për të ndërtuar një rrjet industrial. Pse një ndërprerës? Në fund të fundit, ka pajisje të tjera të rrjetit, për shembull një shpërndarës (hub) ose një ruter (ruter). Gjithçka ka të bëjë me shpejtësinë dhe funksionalitetin. Pajisja më e shpejtë e listuar është qendra; disa kohë më parë kjo lloj pajisje ishte shumë e popullarizuar për shkak të çmimit të ulët. Në fakt, një shpërndarës është një përsëritës shumëportësh; ai funksionon në nivel fizik sipas modelit të rrjetit OSI dhe transmeton të dhënat e marra në të gjitha portet e lidhura.
Nga njëra anë, kjo skemë lejon vonesa minimale në rrjet, por nga ana tjetër, ngarkesa në rrjet rritet, pasi transmetimi me këtë zbatim rezulton të jetë i transmetuar. Kjo shpesh çoi në një rënie të mprehtë të performancës së rrjetit. Një ruter, nga ana tjetër, është një pajisje që funksionon në nivel rrjeti sipas modelit OSI dhe ka funksionalitet shumë të pasur që lejon ndërtimin e rrugëve të transmetimit të trafikut. Një funksionalitet i tillë kërkon performancë më të lartë të pajisjes, pasi paketa e informacionit analizohet duke filluar nga kreu i nivelit të tretë të modelit OSI dhe më lart. Si rezultat, vonesat bëhen më të gjata, pasi zbatimi në ruterë është në shumicën e rasteve softuer, çmimi është natyrisht më i lartë dhe një funksionalitet i tillë kërkohet në nivelin bazë të rrjetit.
Si rezultat, çelësat e niveleve dhe funksionalitetit të ndryshëm janë bërë më të përhapurit në rrjetet industriale Ethernet. Një switch është një pajisje më e zgjuar se një shpërndarës dhe më e shpejtë se një router sepse funksionon në shtresën e lidhjes sipas modelit OSI. Trafiku shpërndahet qartë dhe dërgohet drejtpërdrejt te marrësi, gjë që eliminon ngarkesën e panevojshme në pajisjet e rrjetit, duke lejuar që segmentet e tjera të mos përpunojnë të dhëna që nuk janë të destinuara për ta. Kjo arrihet duke analizuar adresat MAC të dërguesit dhe të destinacionit të përfshira në secilën kornizë të të dhënave të transmetuara. Ky ndërrim ju lejon të arrini vonesa minimale në shpërndarjen e trafikut duke ruajtur një nivel çmimi të pranueshëm.
Në memorien e tij, switchi përmban një tabelë (CAM-tabela), e cila tregon korrespondencën midis adresës MAC të hostit dhe portës fizike të çelësit, e cila zvogëlon saktësisht ngarkesën në rrjet, pasi çelësi e di saktësisht se cilën port. për të përcjellë paketën e të dhënave tek. Sidoqoftë, vlen të merret në konsideratë që kur çelësi ndizet ose rindizet, ai funksionon në modalitetin e trajnimit, pasi tabela e korrespondencës është bosh. Në këtë mënyrë, të dhënat që vijnë në switch dërgohen në të gjitha portet e tjera, dhe switch analizon dhe fut adresën MAC të dërguesit në tabelë. Me kalimin e kohës, trafiku lokalizohet pasi switch-i përpilon një tabelë të plotë të hartës së adresave MAC për të gjitha portet.
Tani shumë prodhues të pajisjeve të rrjetit për rrjetet industriale ofrojnë ndërprerës si pajisje për sigurimin e ndërveprimit midis nyjeve të rrjetit. Portofoli përfshin çelsat me funksionalitete të ndryshme; si rregull, ka çelësa të nivelit të pamenaxhuar, të menaxhuar dhe L3. Dhe nëse çelësat L3 përdoren si një alternativë për ruterat në nivelin bazë të rrjetit dhe vetëm çështje shumë të specializuara lidhen me zgjedhjen e tyre, atëherë zgjedhja midis një ndërprerës të menaxhuar dhe të pamenaxhuar zbret në përcaktimin e saktë të detyrave që duhet të pajisja e rrjetit. zgjidhin. Më pas, ne do të shohim ndryshimet themelore midis ndërprerësve të menaxhuar dhe të pamenaxhuar.
Ndërprerës të menaxhuar dhe të pamenaxhuar
Çelësat e menaxhuar dhe të pamenaxhuar janë në fakt dy pajisje të ndryshme që funksionojnë në nivelin L2 të modelit OSI. Një ndërprerës i pamenaxhuar është krijuar për të shpërndarë automatikisht shpejtësinë dhe trafikun e transmetuar në mënyrë të barabartë në të gjithë pjesëmarrësit e rrjetit. Kjo është zgjidhja optimale për rrjetet me një numër të vogël pajisjesh fundore; avantazhet përfshijnë:
- sigurimi i xhiros së lartë të rrjetit Ethernet;
- koha e shkurtër e përgjigjes;
- Lehtësia e kontrollit;
- disponueshmëria e funksionalitetit shtesë për menaxhimin e rrjedhës së të dhënave.
Një ndërprerës i menaxhuar ka një kosto më të lartë, përdoret për rrjete të mëdha dhe ka aftësinë për të kontrolluar plotësisht trafikun e transmetuar, shpejtësinë dhe gjithashtu ka aftësi shtesë të menaxhimit. Në fakt, kjo është zgjidhja optimale për seksionet e rrjetit ku kërkohet funksionalitet shtesë për segmentim, tepricë, siguri informacioni etj. Ndryshe nga një ndërprerës i pamenaxhuar, një ndërprerës i menaxhuar duhet të konfigurohet duke specifikuar një numër cilësimesh shtesë dhe të detyrueshme.
Çelësat e pamenaxhuar janë pajisje plug and play që nuk kërkojnë konfigurim kompleks ose njohuri të thelluara. Ato ju lejojnë të organizoni shpejt shkëmbimin midis pajisjeve në një rrjet Ethernet pa cilësime shtesë. Këta ndërprerës lejojnë pajisjet Ethernet të komunikojnë me njëra-tjetrën (të tilla si PLC dhe HMI), duke siguruar një lidhje me rrjetin dhe duke kaluar informacionin në destinacion nga dërguesi. Ato vijnë me një konfigurim fiks dhe nuk lejojnë asnjë ndryshim në cilësimet, kështu që nuk ka nevojë të jepni përparësi kornizave ose të kryeni konfigurime shtesë.
Çelësat e pamenaxhuar përdoren kryesisht për të lidhur pajisjet periferike me shtyllat e rrjetit ose në një rrjet të vogël të pavarur me disa komponentë. Në mjediset industriale, është e nevojshme të përdoren çelësa të përshtatur për nevojat specifike.
Çelësat industrialë janë zhvilluar për aplikime të ndryshme industriale si prodhimi i energjisë, nafta dhe gazi, transporti hekurudhor dhe infrastruktura, etj. Ato janë krijuar posaçërisht për të funksionuar në një gamë të gjerë temperaturash, dridhjesh dhe goditjesh dhe kontribuojnë në krijimin e një rrjeti të sigurt me kosto efektive dhe të besueshme.
Çelësat e serisë Advantech
Çelësat industrialë të serisë Advantech janë pajisje të nivelit fillestar dhe janë krijuar për të organizuar shpejt ndërveprimin e pajisjeve duke krijuar një rrjet Ethernet. Aktualisht në seri Më shumë se 25 pajisje janë të përfshira, tabela më poshtë tregon ndarjen e numrit të porosisë.
Në këtë rast, çelsat mund të pajisen si me porte RJ-45 ashtu edhe me porte optike për transmetimin e të dhënave përmes fibrave një-mode dhe multimode, shpejtësia maksimale mund të arrijë 1 Gbit/s.
Funksionaliteti i ndërprerësve të serisë
Funksionaliteti i çelsave të pamenaxhuar në përgjithësi nuk është asgjë e jashtëzakonshme. Sidoqoftë, le të kuptojmë se cilat funksione janë ende të disponueshme në çelsat e serisë Advantech .
Zbulimi automatik i llojit të lidhjes MDI/MDI-X
Kjo veçori ju lejon të lidhni çdo lloj pajisjeje Ethernet me çelësat pa u shqetësuar për llojin e kabllit: të drejtë ose të kryqëzuar.
Në mënyrë tipike, një kabllo "drejtpërsëdrejti" përdoret për të lidhur një përshtatës rrjeti me pajisjet e rrjetit L2 (një shpërndarës ose ndërprerës). Për të lidhur dy pajisje identike rrjeti me njëra-tjetrën ose, për shembull, një përshtatës rrjeti me një ruter, rekomandohet të përdorni një kabllo kryqëzimi. Prania e funksionit MDI/MDI-X ju lejon të përdorni çdo lloj kablloje me çelës.
Zbulimi automatik i llojit të rrjetit (Auto-Negotiation)
Ky funksion, pas MDI/MDI-X, i përket Plug and Play dhe ju lejon të përcaktoni automatikisht llojin e rrjetit dhe shpejtësinë e transmetimit të ofruar nga standardi Ethernet. Në praktikë, kjo është veçanërisht e rëndësishme, pasi rrjeti ekzistues mund të përdorë pajisje me karakteristika të ndryshme shpejtësie, nga 10 Mbit/s në 1 Gbit/s. Negocimi automatik e bën jetën shumë më të lehtë për përdoruesit e rrjetit. Vetë pajisja do të "negociojë" shpejtësinë me "fqinjën e saj Ethernet" kufitare.
Mbrojtja e transmetimit nga stuhia
Mbrojtja nga stuhia e transmetimit është gjithashtu një veçori shumë e dobishme për çelësat. Një stuhi transmetimi zakonisht shkaktohet nga unazat në rrjetin lokal ose nga sjellja e gabuar e një prej pjesëmarrësve të rrjetit. Në raste të tilla, rrjeti do të mbushet me një numër të madh kornizash të padobishme, të cilat do të ndikojnë në shpejtësinë e tij.
Veçoria e mbrojtjes nga stuhia e transmetimit të ndërprerësit filtron automatikisht kornizat e transmetimit. Dhe kur trafiku i transmetimit tejkalon një prag të caktuar, rrjeti mbetet akoma funksional sepse ndërprerësi rezervon automatikisht gjerësinë e brezit për transmetimin e kornizave normale.
Transmetimi i funksionit të mbrojtjes nga stuhia në çelësat e pamenaxhuar aktivizuar si parazgjedhje. Informacioni i detajuar në lidhje me vlerat e pragut për secilin model duhet të sqarohet në faqen zyrtare të prodhuesit.
Rele P-Fail
Le të fillojmë me faktin se shumica e modeleve në seri projektuar për një gamë të tensionit të hyrjes prej 12…48 V DC. Hyrja është e dyfishuar dhe mbrohet nga ndryshimi i polaritetit, si dhe nga mbirryma me anë të një sigurese vetë-rivendosëse. Ekziston një krahasues i tensionit në hyrje dhe kur voltazhi aplikohet në të dy hyrjet, krahasuesi zgjedh automatikisht një vlerë më të lartë dhe e bën këtë hyrje kryesore. Kur voltazhi në njërën nga hyrjet dështon ose kur niveli i tij bie nën 12 V, çelësi kalon automatikisht në kanalin e dytë dhe mbyll rele P-Fail. Ky funksion ju lejon të monitoroni gjendjen e rrjetit të furnizimit me energji të çelsave dhe të sinjalizoni menjëherë funksionimin jonormal.
Treguesi LED
Kjo veçori ju lejon të vlerësoni gjendjen e çelësit duke e inspektuar vizualisht atë. Çdo port të dhënash të ndërruesit të serisë ka dy LED për të shfaqur shpejtësinë e transmetimit, statusin e lidhjes dhe statusin e mundshëm të përplasjes. Ekzistojnë gjithashtu LED që kopjojnë reletë P-Fail, të cilat aktivizohen njëkohësisht kur prishet një nga qarqet e energjisë.
PoE (Power-over-Ethernet)
Në një numër çelsash të pamenaxhuar në seri Funksioni Power-over-Ethernet është implementuar. Kjo ju lejon të siguroni energji për pajisjet në distancë sipas standardeve IEEE 802.3af dhe IEEE 802.3at (PoE+), ku një linjë transmetimi me çifte të përdredhura të kategorisë 5e dhe më e lartë përdoret si linjë elektrik. Rekomandohet përdorimi i një vlere nominale prej 53...57 VDC si rrjet furnizimi për këta ndërprerës për të shmangur rënien e tensionit në linjë.
Mbrojtje e integruar EMI dhe ESD
Switch seri kanë një sistem filtri të integruar për të mbrojtur kundër ndërhyrjeve elektromagnetike dhe tensionit statik. Nëpërmjet linjës së energjisë, çelësi mund të sigurojë funksionim gjatë zhurmës së impulsit afatshkurtër me një amplitudë deri në 3000 V DC, si dhe gjatë shkarkimeve elektrostatike në portat RJ-45 deri në 4000 V.
Konstruktive
Absolutisht të gjithë çelsat në seri kanë një strehë metalike të qëndrueshme me një shkallë mbrojtjeje IP30. Seri strukturore mund të bëhet në dy versione, ky është ose një version për montim në një hekurudhë DIN ose për montim në një raft 19'. Të gjitha montimet e nevojshme janë të përfshira në komplet. Gjithashtu, çelsat që janë projektuar për t'u montuar në një shirit DIN mund të montohen në një panel; montimi ofrohet.
Përfundim
Çelësat industrialë të pamenaxhuar janë pajisje të përshtatura për të punuar në mënyrë specifike në një mjedis industrial. Ato ofrojnë ndërveprim të besueshëm dhe të shpejtë midis nyjeve Ethernet dhe nuk kërkojnë cilësime dhe konfigurime shtesë. Për momentin, një ndërprerës i pamenaxhuar është një pajisje e thjeshtë rrjeti me kosto të ulët që mund të zgjidhë një numër mjaft të madh detyrash themelore që lidhen me organizimin e shkëmbimit përmes një rrjeti Ethernet. Nuk kërkohet asnjë konfigurim; thjesht duhet të hiqni çelësin nga kutia dhe të lidhni të gjithë lidhësit e nevojshëm.
Seria e ndërprerësve të pamenaxhuar Advantech , që i përket klasës së përshkruar të pajisjeve, mbështet një gamë të gjerë funksionesh të rëndësishme dhe të nevojshme, të tilla si zbulimi automatik i llojit të lidhjes MDI/MDI-X, zbulimi automatik i llojit të rrjetit (Auto-Negotiation), mbrojtja nga stuhitë e transmetimit, PoE, mbrojtja kundër interferencave elektromagnetike dhe rangjeve elektrostatike etj. Të marra së bashku, të gjitha këto funksione ju lejojnë t'i përdorni për të zgjidhur problemet themelore të organizimit të ndërveprimit ndërmjet rrjetit dhe nyjeve fundore.
Shembull aplikimi
Një nga klientët e Advantech është . Për të përmirësuar aftësitë e komunikimit të të dhënave duke reduktuar kostot përkatëse, CNPC zgjodhi zgjidhjen e monitorimit dhe kontrollit të fushës së naftës të Advantech. Të dhënat transmetohen nëpërmjet një rrjeti celular nga fusha në qendrën e kontrollit. Ruterat ishin instaluar me çelësa në kabinete ngjitur me gropat e pompës, duke siguruar lidhje rrjeti për pajisjet në terren si kamera, PLC, RTU dhe pajisje të tjera.
Letërsi
1.
2.
3.
Autori është një punonjës i kompanisë
Burimi: www.habr.com