工業以太網交換機選型指南

工業以太網交換機用于連接以太網設備。它首先接收由某臺設備發出的數據幀，然后再將這些幀傳送到與其它以太網設備相連的適當交換機端口上。隨著它傳送這些幀，它會學習并掌握以太網設備的位置，并用這些信息來決定該用哪些端口來傳送幀。這有助于減少網絡占用率。
什么樣的工業以太網交換機才最適合你的工廠目前的應用呢？ 的確件令困擾的事情，因為需要考慮諸多因素，例如工作環境，是否需要冗余，網管和非網管型，未來的維護和擴展性等等。因此這里給出了如何選擇工業以太網交換機的一些建議。

• 工作環境方面的考量：包括溫度范圍、EMC電磁兼容性、防護等級、安裝方式和電源|穩壓器等。工業以太網交換機設計用于那些不適合商用交換機的環境，例如具有極限溫度、高振動以及強電磁噪聲的環境。
• 選用網管型還是非網管型交換機：如果 網絡比較簡單，可以選用即插即用的非網管型交換機；如果為了將來維護方便，可能需要選用網管型，只有網管型交換機才能做到環型的拓撲連接。
• 還需要滿足相關的工業標準：比如船用的交換機應符合船結構的標準；如果是危險場合的應用，則要符合相應的認證標準；軌道交通和公路等交通行業也有自己的標準。

網管型和即插即用型
在選擇一臺工業以太網交換機時的一個關鍵問題是，選擇網管型交換機還是非網管型交換機。雖然網管型交換機通常較貴，但它提供了一些額外的強大功能。網管型交換機包含了非網管型交換機的特性。網管型交換機都支持簡單網管協議（SNMP），使你能對網絡進行監視。通過SNMP，你能查看各種網絡狀態，包括收/發的字節數、收/發的幀數、錯誤數與端口狀態等。所有這些都能逐個端口查看。網管型交換機還具有一些能提高你網絡控制能力的高級特性。像服務質量(QoS)、虛擬局域網(VLAN)、端口鏡像、IGMP Snooping、冗余與SNMP等特性。說明如下：

• QoS是交換機向特定數據幀運用高優先級的能力。
• VLAN允許交換機將設備邏輯分組，且即使所有設備都共用一臺物理交換機，也能隔離這些設備組之間的流量。
• 端口鏡像允許用交換機的一個端口來監視由交換機的一個或多個端口所發送或接收的流量。這種特性方便對通訊數據進行實時監控，是以太網常用的故障查找方法。
• IGMP Snooping可自動將組播幀只發給那些請求這些幀的設備，這能防止組播幀發往那些未請求這些幀的設備。
• SNMP就是簡單網管協議，它允許網管應用程序以標準方式和交換機通信，請求狀態信息及設置配置等。有些供應商還提供可將SNMP數據轉換成HMI系統中所使用的OPC數據的網管程序。
• 環網冗余是網管型工業以太網交換機的常見特性。很多工業交換機廠商都創建了他們自己的專用環網冗余協議，例如恒啟公司的RingOn，恢復時間少于15ms。

傳輸介質
傳輸媒介方面，大多數工業以太網通信都通過雙絞線進行，但有時也需要使用光纜。當信號傳輸距離超過雙絞線所支持的100米時則需用光纜。多模光纖的通信距離能達2公里；單模光纖的通信距離可達到15公里。由于其通信不易受電或磁場的影響，因此光纜一般還用于高噪聲環境中。

實時性考慮
你需要考慮的另一個問題是，你的系統可接受哪種類型的響應與抖動。如果我從一臺設備向另一臺設備發送一個幀，則最大響應時間及最大可接受的抖動是多少？在處理數據幀時，大多數以太網交換機都采用存儲－轉發方式，這意味著先接收整個幀，然后再將其轉發。如果你將幾臺交換機級連，則每臺交換機存儲－轉發這些幀的時間會增加。而且，還需要加上交換機的少許內部延時。

兼容性問題
工業以太網和以往的現場總線相比，是個透明的協議，在交換機的使用中是否還需要顧慮兼容性呢？以太網涵蓋了網絡中的物理層和數據鏈路層，工業場合中，往往談到的是TCP/IP以太網。標準的工業以太網交換機可以轉發RT，NRT和IRT的數據包，因為這些數據包可以在標準的TCP/IP工業以太網上傳輸。但是這種轉發由于不對數據包進行識別，所以就失去了幀的優先級特點。如果在控制層，信息層和現場層使用不同廠家的交換機，則需要考慮設備的互連通性和互操作性方面有沒有問題。通常情況下不同廠家交換機的冗余光口是不能互通的，另外，專用環網協議也要求環網中的所有交換機都必須出自同一廠家。