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选择工业交换机时需考虑的几大因素

日期: 2023-01-04
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工业交换机是一种专用类型的计算机网络交换机,它的设计主要用于复杂的工业环境。这些交换机通常比标准以太网交换机更坚固、更可靠,甚至能提供更多实用功能,例如支持工业协议、冗余电源和扩展温度范围等等。工业交换机的品牌繁多,类型复杂。在选择工业交换机时,需要考虑很多因素,如工作环境、是否需要冗余、网管和非网管型、未来的维护和扩展性等。一般来说,选择工业交换机需要考虑可靠性、实时性、安全性、兼容性等方面。


1、实时性

在不同的应用环境中,系统可以忍受的响应时间与抖动大不相同。自动化网络中的数据帧在从一台设备转发至另一台设备的每次过程中都会产生一定延时。因此,选择工业交换机首先需要考虑的是交换机对于数据帧转发过程中的端口时延。


在标准的工厂自动化控制系统中,系统可以容忍的响应时间不超过10毫秒,为了控制数据帧从系统顶端到底部的累积时延,选择工业交换机时,应当注意交换机端口时延这一数值的不应当超过10微秒。


2、可靠性

在工业现场环境中,可靠性毫无疑问是最重要的一点。需要考虑的因素有: 设备硬件对工作环境的耐受力:诸如工作温度范围、EMC电磁兼容性、安装以及供电方式等。工业交换机设备区别于商用以太网设备,一般都采用更加适合现场机柜安装的紧凑设计与导轨安装方式。为了避免因旋转件故障造成的设备损坏,还应当选择无风扇设计的硬件设备。在产品的参数描述中,应当具有关于工作温度范围、电磁兼容性的详细描述。并附有相关准入标准的证明。选择可靠稳定的硬件后,还要注意工业交换机所能提供的各种冗余方式,以及快速的故障诊断与恢复。


3、安全性

由于以太网的开放性,在组建自动化网络的过程中,我们不得不考虑到网络安全这一因素。在选用设备的时候,用户应当选择具有VLAN功能的工业交换机,便于网络的功能划分。通过VLAN划分,我们可以基于功能对网络内的设备进行分组隔离,避免人为的恶意破坏或者误操作。同时用户可以使用交换机中的802.1x功能对需要接入网络的设备进行授权许可,以此来区别合法用户与非法用户。

工业交换机

4、兼容性

工业交换机以及其他工业以太网的组件都应当是可以使用标准的TCP/IP协议进行通讯的。无论任何情况下,工业交换机设备与商用以太网设备间不应存在任何不兼容问题。对应不同的工业现场总线解决方案,工业交换机设备应当具有相应的能力与其兼容。现阶段各厂家工业交换机组件环网的协议并不相同,为了进行扩展与兼容性考虑,用户还应当选用具有MRP介质冗余环协议的设备,为未来的网络扩建工作打好基础。这一协议对环网协议进行了标准化,允许不同品牌的设备连接在一起组成环网。


5,其他因素

根据实际应用的需求,选择工业交换机时还需要注意其他一些常用的功能。例如区别不同业务数据优先级的QoS优先级队列,或者为了便于网络故障诊断的端口镜像功能等。但需要一定注意的是,并不是具有越多功能的交换机就一定适用于每种应用环境。例如像路由功能等,往往会破坏数据传输的优先级标签和实时性。在控制层甚至现场层使用大量的三层交换机会大大提高成本,同时也破坏了工业以太网的应用特性。用户应当按照需求选择适当的功能购买合适的设备,避免不必要的浪费。


在现场层面中,工业交换机只需要提供端口连接,完全没有必要使用复杂功能的网络设备。在控制层,一般需要选用支持环网功能的网管型工业交换机组建冗余环网,提供有效的诊断方式。对于各个控制单元的连接,可以使用增强网管型工业交换机提供冗余连接并进行VLAN划分。当需要与信息层网络连接时,才应当使用三层交换机这样功能复杂的设备。


结论:没有更好,只有更合适的工业交换机。在选择工业交换机时,为了根据特定需求做出最佳决策,需要先了解自己的具体需求,不同的工业交换机所提供的功能可能会有不同,请务必选择具有所需功能的工业交换机。


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