工業級交換機為何能用在工業現場?

2017-7-24 14:09:16

工業級交換機與商業級交換機的數據交換功能上基本一致,但是,在設計上以及在元器件的選用上,工業級交換機產品的強度和適用性方面更能滿足工業現場的需要。另外,工業級交換機在模塊擴展方面也表現的比商業級交換機更為靈活:有多種光口和電口可供選配。在材質的選用、產品的強度、適用性以及實時性、可互操作性、可靠性、抗干擾性和本質安全等方面能滿足工業現場的需要。
工業級交換機設計一般在設計上滿足:工業寬溫設計,4級電磁兼容設計,冗余交直流電源輸入。另外PCB板一般做“三防”處理。
1以太網網絡負荷大
因為以太網的MAC層協議是CSMA/CD,該協議使得在網絡上存在沖突,特別是在網絡負荷過大時,更加明顯。對于一個工業網絡來說,如果存在著大量的沖突,就必須得多次重發數據,使得網間通信的不確定性大大增加。在工業控制網絡中,這種從一處到另一處的不確定性,必然會帶來系統控制性能的降低。
2、工業數據實時性嚴格
在工業控制系統中,實時可定義為系統對某事件的反應時間的可測性。在一個事件發生后,系統必須在一個可以準確預見的時間范圍內做出反映。然而,工業上對數據的傳遞的實時性要求十分嚴格,往往數據的更新是在數十ms內完成的。而同樣由于以太網存在的CSMA/CD機制,當發生沖突的時候,就得重發數據,最多可以嘗試16次之多。很明顯這種解決沖突的機制是以付出時間為代價的。而且一但出現掉線,那怕是僅僅幾秒種的時間,就有可能造成整個生產的停止甚至是設備,人身安全事故。
3、工業現場環境惡劣
由于以太網在設計之初,并不是從工業網應用出發的。當它應用到工業現場,面對惡劣的工況,嚴重的線間干擾等,這些都必然會引起其可靠性降低。在生產環境中工業網絡必須具備較好的可靠性,可恢復性,以及可維護性。即保證一個網絡系統中任何組件發生故障時,不會導致應用程序,操作系統,甚至網絡系統的崩潰和癱瘓。
工業以太網交換機在設計的時候就考慮到了工業現場的復雜情況,從而能更加適應工業環境而發揮工業級交換機的作用。
工業現場的環境比普通環境都要惡劣,至少在震動,濕氣,溫度上都要比普通環境惡劣,普通交換機在設計上沒有抵御在工業環境中出現的各種情況的能力,普通交換機不能長時間工作在這種惡劣環境下,經常容易出現故障,更使維護成本上升,一般不建議在工業環境中使用商業交換機,為了能使交換機在這種惡劣環境中使用,故生產出能適應這種環境的交換機,工業級交換機的可靠性有電源故障,端口中斷,可由繼電器輸出報警,冗余雙直流電源輸入,主動式電路保護,過壓、欠壓自動斷路保護,(可靠性根據型號的不同略有不同)
功能上的區別主要是指:工業級交換機在功能上與工業網絡通訊更接近,比如與各種現場總線的互通互聯、設備的冗余以及設備的實時等;而性能上的區別則主要體現在適應外界環境參數的不同。工業環境除了有很多如:煤礦、艦船等特別惡劣的環境外,還有在EMI(電磁兼容性)、溫度、濕度以及防塵等方面有特殊要求的環境。其中溫度對工業網絡設備的影響面是最廣泛的。


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