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工业交换机为何能用在工业现场

2020.05.20

工业交换机与普通交换机的数据交换功能上基本一致,但是,在设计上以及在元器件的选用上,工业交换机产品的强度和适用性方面更能满足工业现场的需要。另外,工业交换机在模块扩展方面也表现的比商业级交换机更为灵活:有多种光口和电口可供选配。在材质的选用、产品的强度、适用性以及实时性、可互操作性、可靠性、抗干扰性和本质安全等方面能满足工业现场的需要。

工业交换机

工业交换机设计一般在设计上满足:工业宽温设计,4级电磁兼容设计,冗余交直流电源输入。另外PCB板一般做“三防”处理。

1以太网网络负荷大

因为以太网的MAC层协议是CSMA/CD,该协议使得在网络上存在冲突,特别是在网络负荷过大时,更加明显。对于一个工业网络来说,如果存在着大量的冲突,就必须得多次重发数据,使得网间通信的不确定性大大增加。在工业控制网络中,这种从一处到另一处的不确定性,必然会带来系统控制性能的降低。

2、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测性。在一个事件发生后,系统必须在一个可以准确预见的时间范围内做出反映。然而,工业上对数据的传递的实时性要求十分严格,往往数据的更新是在数十ms内完成的。而同样由于以太网存在的CSMA/CD机制,当发生冲突的时候,就得重发数据,最多可以尝试16次之多。很明显这种解决冲突的机制是以付出时间为代价的。而且一但出现掉线,那怕是仅仅几秒种的时间,就有可能造成整个生产的停止甚至是设备,人身安全事故。

3、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。当它应用到工业现场,面对恶劣的工况,严重的线间干扰等,这些都必然会引起其可靠性降低。在生产环境中工业网络必须具备较好的可靠性,可恢复性,以及可维护性。即保证一个网络系统中任何组件发生故障时,不会导致应用程序,操作系统,甚至网络系统的崩溃和瘫痪。

工业以太网交换机在设计的时候就考虑到了工业现场的复杂情况,从而能更加适应工业环境而发挥工业交换机的作用。

工业现场的环境比普通环境都要恶劣,至少在震动,湿气,温度上都要比普通环境恶劣,普通交换机在设计上没有抵御在工业环境中出现的各种情况的能力,普通交换机不能长时间工作在这种恶劣环境下,经常容易出现故障,更使维护成本上升,一般不建议在工业环境中使用商业交换机,为了能使交换机在这种恶劣环境中使用,故生产出能适应这种环境的交换机,工业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,主动式电路保护,过压、欠压自动断路保护,(可靠性根据型号的不同略有不同)

工业交换机

功能上的区别主要是指:工业交换机在功能上与工业网络通讯更接近,比如与各种现场总线的互通互联、设备的冗余以及设备的实时等;而性能上的区别则主要体现在适应外界环境参数的不同。工业环境除了有很多如:煤矿、舰船等特别恶劣的环境外,还有在EMI(电磁兼容性)、温度、湿度以及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面是最广泛的。

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