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为什么工业现场必须采用工业环网交换机?

日期: 2022-10-26
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环网交换机是一种特殊的交换机,因为主流的环网交换机均为工业交换机,因此一般可以将其称为工业环网交换机。那么,工业环网交换机到底是什么呢?


环网,顾名思义就是封闭的网络循环,区别于一般的以太网交换机,一但形成环形,会形成广播风暴,环网上的某一路链路断开,不会影响网络上数据的转发。因此,环网结构有自身的优点,比如有冗余性、可靠性等优点。


环网交换机可以组建成环形网络,收尾相连形成一个“环形”。每个交换机上有两个用于组环的端口(网口),交换机之间通过手拉手形式构成了环形的网络拓扑。其组建的优势是当环网上的某一路链路断开时,不会影响网络上数据的转发或者通讯,因此在很多工业通信领域引入了环网交换机。环网交换机采用了某些特殊技术,避免了广播风暴的产生,同时又实现了环形网络的可靠性。


为什么工业现场必须采用工业环网交换机?


1、工业现场环境恶劣


由于以太网在设计之初,并不是从工业网应用出发的。当它运用到工业现场,应对极端的工况,比较严重的线间等干扰等,这些都必定会造成其稳定性降低。在生产环境里工业网络必须具有比较好的稳定性,可恢复性,及其可扩展性。即确保一个网络系统中任何的组件出现故障时,并不会造成应用程序,操作系统,甚至于网络系统的崩溃和瘫痪。

工业交换机

工业以太网交换机在设计的时候就考虑了工业现场的复杂情况,进而能够更加满足工业环境而充分发挥工业级交换机的作用。


工业环境不仅有很多如:煤矿、舰船等非常恶劣的环境外,还有在EMI(电磁兼容性)、温度、湿度及其防尘等方面有特殊要求的环境。其中温度对工业网络设备的影响度是最广泛的。工业现场的环境比通常环境都要极端,起码在震动,湿气,温度上都会比通常环境恶劣,普通交换机在设计上并没有抵挡在工业环境中存在的各种情况的能力,普通交换机不可以长期工作在这样的恶劣环境下,常常易于发生故障,使维护成本增加,通常不推荐在工业环境里使用商业交换机,为了能使交换机在这样的恶劣环境中使用,故生产出适应于这类环境的交换机,工业级交换机的可靠性有电源故障,端口中断,可由继电器输出报警,冗余双直流电源输入,主动型电路保护,过压、欠压自动断路保护等。


2、以太网网络负荷大


因为以太网的MAC层协议是CSMA/CD,该协议促使在互联网上存在矛盾,尤其是在网络负荷太大时,更明显。对于一个工业网络而言,假如存在大量的矛盾,就必须要多次重发数据信息,促使网间通信的不确定性大大增加。在工业控制网络中,这类从一处到另一处的不确定性,必定会引发系统控制性能的降低。


3、工业数据实时性严格


在工业控制系统中,实时可定义为系统对某事件的反应时间的可预测性。在一个事件发生后,系统必须要在一个能准确预知的时间段内做出反应。但是,工业上对数据信息传递的实时性标准非常严格,往往数据信息更新是在数十ms内实现的。而同样因为以太网存在的CSMA/CD机制,当产生冲突的时候,就要重新上传数据信息,最多可以尝试16次之多。不难看出这类解决冲突的机制是以投入时间为代价的。而且一但发生掉线,哪怕是只是几秒种的时间,就有可能导致全部生产的终止甚至于设备,生命安全事故。


小结:工业环网交换机实现了当环上的任意一点断开时,不影响整个网络的正常运行,满足了工业网络运行的冗余性、可靠性。


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