. 工业以太网交换机与民用以太网交换机相比,工业以太网交换机产品在设计上以及在元器件的选用上,产品的强度和适用性方面都能满足工业现场的需要。 2. 工业以太网交换机包括机械环境适应性(如耐振动、耐冲击)、气候环境适应性(工作温度要求为-20~+85℃,至少为-10~+70℃,并要耐腐蚀、防尘、防水)、电磁环境适应性或电磁兼容性EMC应符合EN 50081-2、EN 50082-2、EN 50082-3、EN 50082-4、FCC、GB/T17626、IEC61000等标准。 3. 工业以太网交换机产品要适应工业控制现场的恶劣环境。在工业现场使用网络设备必须通过IEC61000-4-5、GB/T17626.5等标准进行浪涌测试,通过IEC61000-4-8、GB/T17626.8等标准进行工频磁场抗扰度测试,通过IEC61000-4-9、GB/T17626.9等标准进行脉冲磁场抗扰度测试,可按标准IEC61000-4-11、GB/T17626.11等进行电压变化抗扰度测试。 4. 工业以太网交换机大都宽电压设计,工作电压18VDC~36 VDC,220VA、220VDC、110VDC等。 5. 工业以太网交换机电源一般为冗余双电源设计,民用以太网交换机为单电源。 6. 工业以太网交换机安装方式DIN导轨、机架等。民用以太网交换机安装方式桌面、机架。 7. 工业以太网交换机工作温度宽工作温度(工作温度要求为-20~+85℃,至少为-10~+70℃),民用以太网交换机工作温度范围窄。 8. 工业以太网交换机散热方式无风扇外壳散热,民用以太网交换机风扇散热。 9. 电磁兼容性EN50081-2(EMC、工业)EN50081-2(EMC、办公室)EN50082-2(EMC、工业)EN50082-2(EMC、办公室)。工业以太网交换机满足EN50082-2(EMC、工业)。 10. 工业以太网交换机外壳材料合金外壳,强度高塑胶外壳,强度低。 11. 工业以太网交换机防尘性全封闭结构,防尘性较好。 12. 工业以太网交换机链路故障恢复时间<300ms。民用以太网交换机30秒以上。 从上述各项指标来看民用交换机难以胜任工业环境需求,因此现在在越来越多的工业自动化领域里,众多用户均为了保证工业安全性,选择使用了工业以太网交换机。所谓工业以太网,一般来讲是指技术上与商用以太网(即IEEE802.3标准)兼容,但在产品设计时,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。 随着互联网技术的发展与普及推广,Ethernet技术也得到了迅速的发展,Ethernet传输速率的提高和Ethernet交换技术的发展,给解决Ethernet通信的非确定性问题带来了希望,并使Ethernet全面应用于工业控制领域成为可能。
工业以太网交换机和商用以太网交换机的区别x0dx0ax0dx0a工业以太网交换机与商用交换机在数据交换功能上基本一致,但在设计上以及在元器件的选用上,产品的强度和适用性方面更能满足工业现场的需要。x0dx0ax0dx0a此外在模块扩展方面也表现的比商用交换机更为灵活: 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。x0dx0ax0dx0a工业级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。x0dx0ax0dx0a为什么工业现场要选用合适的工业以太网交换机,而不能用便宜的商用交换机来代替?我们可以从以下几个方面确定在工业现场选用工业以太网交换机的必要性。x0dx0ax0dx0a1、 确定性x0dx0ax0dx0a 由于以太网的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,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。x0dx0ax0dx0a2 、实时性x0dx0ax0dx0a 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。也就是说,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。x0dx0ax0dx0a3、可靠性x0dx0ax0dx0a 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。x0dx0ax0dx0a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交换机的作用。x0dx0ax0dx0a工业以太网交换机和普通交换机的区别主要体现在功能和性能上。x0dx0ax0dx0a 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,工业级别的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)x0dx0a 功能上的区别主要是指:工业以太网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。x0dx0a本文主要论述温度这一重要参数对工业网络交换机的影响。而对于功能方面以及性能其他方面的参数这里不再赘述。x0dx0a一、衡量设备可靠性的指标x0dx0a可靠性是指产品在规定的条件下和规定的时间内,完成规定功能的能力。任何产品不论是机械、电子,还是机电一体化产品都有一定的可靠性,产品的可靠性与实验、设计和产品的维护有着极大的关系。x0dx0a衡量可靠性的指标很多,常见的有以下几种:x0dx0a1.可靠度R(t),即产品在规定条件下、规定时间内完成规定功能的概率,亦称平均无故障时间MTBF(mean time between failure);x0dx0a2.平均维修时间MTTR是指产品从发现故障到恢复规定功能所需要的时间;x0dx0a3.失效率λ(t),是指产品在规定的使用条件下使用到时刻t后,产品失效的概率。产品的可靠性变化一般都有一定的规律,其特征曲线形状像浴盆,通常称之为“浴盆曲线”。在实验和设计初期,由于产品设计制造中的错误、软件不完善以及元器件筛选不够等原因而造成早期失效率高;通过修正设计、改进工艺、老化元器件、以及整机试验等,使产品进入稳定的偶然失效期;使用一般时间后,由于器件耗损、整机老化以及维护等原因,产品进入了耗损失效期。这就是可靠性特征曲线呈“浴盆曲线”型的原因。衡量一个电子产品、尤其是工业类产品最常用的是MTBF,也就是平均无故障时间。x0dx0a二、温度和MTBF的关系x0dx0a由于现代电子设备所用的电子元器件的密度越来越高,这将使元器件之间通过传导、辐射和对流产生热耦合。因此,热应力已经成为影响电子元器件失效率的一个最重要的因素。对于某些电路来说,可靠性几乎完全取决于热环境。所以,为了达到预期的可靠性目的,必须将元器件的温度降低到实际可以达到的最低水平。有资料表明:环境温度每提高10℃,元器件寿命约降低1/2。这就是有名的“10℃法则”。x0dx0aMTBF测试:目前国外广泛采用Bellcore的RPP(Reliability Prediction Procedure)来测量设备的MTBF,这其中包括晶体管数量、功率衰减以及环境参数。我们分析其中用风扇散热的24口网络交换机的检测报告,在环境温度为30℃,40℃,50℃时,无风扇交换机和有风扇交换机的测试结果为:x0dx0a 30℃ 40℃ 50℃ x0dx0a无风扇散热 10年 9.5年 8年x0dx0a有风扇散热 8年 7.5年 7年x0dx0a x0dx0a另外,我们通过TSC实验室的温度测试中还发现了两个结果:x0dx0a1.如果不采用任何散热措施,一台24口的交换机(不含光口)正常工作4小时后,它的机内温度要比周围的环境温度高约40℃;而采用风扇降温的同样的交换机的机内温度只比周围的环境温度高约15℃。x0dx0a2.机内温度达到85℃时,实际上温度已经开始影响到了机内主板很多芯片器件的寿命,也就是说,如果不采用很好的散热措施,在外部环境温度为45~50℃时,交换机的MTBF会大大下降。x0dx0a由此可见,温度对于工业网络产品的影响是非常大的,如果像商用交换机一样采用风扇降温,能够有效降低机内温度而延长设备的MTBF,但风扇本身的寿命又非常有限(2.28年)(由SANYO FAN DATA SHEET 给出的数据)。x0dx0a工业类设备不同于商用设备,往往是一开机就常年运行,而且运行的环境也往往较恶劣,沙尘、昆虫、潮湿都会直接影响风扇的运行。一个质量好的交换机,风扇使用寿命一般在20000小时,风扇到了年限以后,检测并更换就变得非常重要。因为主动散热性交换机在设计时散热主要就是靠风扇散热,一旦风扇失效而不及时更换,“10℃法则”将会起作用:机内环境温度每提高10℃,元器件寿命就降低1/2。交换机的机内积热将会快速导致交换机性能的下降,直至交换机崩溃。因此,工业交换机的散热系统设计,也就是热设计就显得尤为重要了。x0dx0a三、热设计x0dx0a正是由于过高温度对工业网络设备的影响是致命的,所以在设计这类产品时,除了设备的元器件要选择宽温度范围的工业级元器件外,更要充分重视设备的热设计。x0dx0a电子产品的热设计主要包括散热、加装散热器和制冷三类技术,这里笔者主要讨论工业网络设备中的散热技术和加装散热器技术。x0dx0a(一)散热应用中常采用的方法x0dx0a第一种是传导散热方法,可选用导热系数大的材料来制造传热元件,或减小接触热阻并尽量缩短热路径。x0dx0a第二种是对流散热方式,对流散热方式有自然对流散热和强迫对流散热两种方法。自然对流散热应注意以下几点:x0dx0al 设计印制板和元器件时必须留出多余空间;x0dx0al 安排元器件时,应注意温度场的合理分布;x0dx0al 充分重视应用烟囱拨风原理;x0dx0al 加大与对流介质的接触面积。x0dx0a强迫对流散热方式可采用风机(如计算机上的风扇)或双输入口推拉方式(如带换热器的推拉方式)。x0dx0a第三种是利用热辐射特性方式,可以采用加大发热体表面的粗糙度、加大辐射体周围的环境温差,或加大辐射体表面的面积等方法。x0dx0a(二)加装散热器x0dx0a工业电子类设备在热设计中,最常采用的方法是加装散热器,其目的是控制半导体的温度,尤其是结温Tj,使其低于半导体器件的最大结温Tjmax,从而提高半导体器件的可靠性。半导体器件和散热器安装在一起工作时包含:半导体器件内热阻RTj、结温Tj、壳温Tc、散热器温度Tf、环境温度Ta及半导体器件的使用功率Pc。x0dx0a散热器的热阻RTf应为:RTf=(RTj-Ta)/Pc-RTj-RTcx0dx0a散热器热阻RTf是选择散热器的主要依据。Tj、RTj是半导体器件提供的参数,Pc是设计要求的参数,RTc可以从热设计专业书籍中查到。下面介绍一下散热器的选择。x0dx0a1.自然冷却散热器的选择x0dx0a首先计算总热阻RT和散热器的热阻RTf,即:x0dx0aRT=(Tjmax-Ta)/Pcx0dx0aRTf=RT-RTj-RT。x0dx0a算出RT和RTf之后,可根据RTf和Pc来选择散热器。选择时,根据所选散热RTf和Pc曲线,在横坐标上查出已知Pc,再查出与Pc对应的散热器的热阻R’Tf。x0dx0a按照R’Tf≤RTf的原则,选择合理的散热器即可。x0dx0a2.强迫风冷散热器的选择x0dx0a强迫风冷散热器在选择时应根据散热器的热阻RTf和风速来选择合适的散热器。x0dx0a3.散热风扇的设计x0dx0a普通商用交换机的风扇,工作一直处于全速(Full SPD)状态,除其造成电能浪费、增大整机噪音外,还会增加不必要的电源发热,机箱内灰尘过多堆积等。更重要的是风扇在全速状态时其寿命约为2万小时,也就是2.28年(由SANYO FAN DATA SHEET 给出的数据),2万小时后风扇转速会逐渐下降,给整机带来不稳定因素。但由于没有监控单元,这种隐患很难发现:例如当交换机丢包率逐渐上升时,并不容易查到是由于风扇老化转速降低及灰尘堆积太厚导致机箱内关键部件温度升高所致。x0dx0a工业交换机应使用高速(High SPD)风扇并带有智能监控电路,实时监测和控制网络交换机的运行状况,例如监控机箱风扇、主交换芯片温度、机箱温度,光收发器件温度等,这也就是我们所说的“智能风扇”。x0dx0a交换机工作过程中智能监控电路会根据被测元件的温度或风扇转速信号自动调节风扇转速,给网络交换机散热。风扇的转速主要与交换机负载和环境温度有关。在环境温度一定时,当交换机数据负载减轻时,功耗减小,风扇转速自动降低,当交换机数据负载加重时,功耗加大,风扇速转速自动上升。在数据负载一定的情况下,当交换机处在低温环境时,风扇转速自动降低,处在高温环境时风扇转速自动升高。在高温高负载情况下,风扇可处在应急高速(High SPD)状态,比全速(Full SPD)状态更能保证网络安全运行。x0dx0a4.智能风扇控制器运行特性x0dx0a采用智能风扇控制技术后可延长风扇寿命,减少机内灰尘堆积、降低风扇噪声,节约电量使用,保证系统有效工作。另外控制器不仅能对风扇失效停转、温度超过警戒线提供报警,而且对于由于老化或风道阻力异常增大、转速低于正常值或监测点温度异常升高等前期隐患均能给出相应的中英文语音提示,方便网络管理人员将事故消灭在萌芽阶段。x0dx0a综上所述,由于工业以太网交换机所处的环境的特殊性以及使用时的特殊性(不能停机),在对付高低温,主要是高温环境时采用的对策与普通交换机有很多不同的。x0dx0a(1)对于较低功率情况,一般P≤10W时,尽量不采用风扇散热,而采用自然散热,如果通过自然对流,或者增大外壳面积、外壳褶皱,或者采用导热较好的型材,如铝等。x0dx0a(2)对于功率较大情况,P≥15W时,尤其是有多个光口,甚至是多个单模光口的情况下,不能靠自然散热解决问题时,应该采用主动散热方式解决热问题。而主动散热方式目前主要是指加装风扇,但由于工业网络设备不能停机且要长期运行的特殊性,风扇的使用应有如下考虑。x0dx0a①风扇不同于普通电子设备的风扇,它应是智能的,智能风扇在使用寿命以及功能上与普通风扇有质的区别。x0dx0a②智能风扇应设计为可以热插拨的,也就是在系统不停机情况下,如果智能风扇系统报警(工作寿命到期等)情况下,可以在线更换风扇。采取了以上热设计和散热措施,就可以大大提高网络设备的MTBF,延长其寿命,从而避开法则,使工业网络设备的元器件长期工作在一个“稳定,舒适”的温度环境中,这样“10℃法则”就不起作用,这样也就保证了自动化过程中通讯系统的稳定和可靠性。
工业交换机和商用(普通)交换机的区别:
1、外观比较:
工业交换机采用表面或褶皱外壳散热,金属外壳,强度高。而普通商用交换机为塑胶外壳,强度低,且交换机有风扇散热。
成都华枢通信工业交换机
2、使用环境能力:
工业交换机工作温度为-40℃---+85℃,且防尘和湿度适应能力强,防护等级 IP40以上。因此工业交换机的应用范围广,适合各种环境的安装。 商用交换机工作温度为0℃---+50℃,且无防尘和湿度适应能力,防护等级差。
3、使用寿命:
工业交换机使用寿命》10年。但是普通商用交换机使用寿命为3-5年。为什么要看使用寿命呢?因为这关系到工程的后期维护。所以在一些使用环境比较恶劣,数据传输要求稳定等情况下,建议使用工业以太网交换机,成都华枢通信工业交换机,性价比高,服务态度好!
4、其他参考指数
使用工作电压:工业交换机适用DC12V、DC24V、DC110V 、DC/AC220V。商用交换机必须在AC220V下工作。工业交换机主打环网模式,减少线缆的使用和维护的成本。
工业以太网交换机和商用以太网交换机的区别工业以太网交换机与商用交换机在数据交换功能上基本一致,但在设计上以及在元器件的选用上,产品的强度和适用性方面更能满足工业现场的需要。此外在模块扩展方面也表现的比商用交换机更为灵活: 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。工业级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。为什么工业现场要选用合适的工业以太网交换机,而不能用便宜的商用交换机来代替?我们可以从以下几个方面确定在工业现场选用工业以太网交换机的必要性。1、 确定性 由于以太网的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,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 、实时性 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。也就是说,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、可靠性 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交换机的作用。工业以太网交换机和普通交换机的区别主要体现在功能和性能上。 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,工业级别的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) 功能上的区别主要是指:工业以太网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。本文主要论述温度这一重要参数对工业网络交换机的影响。而对于功能方面以及性能其他方面的参数这里不再赘述。一、衡量设备可靠性的指标可靠性是指产品在规定的条件下和规定的时间内,完成规定功能的能力。任何产品不论是机械、电子,还是机电一体化产品都有一定的可靠性,产品的可靠性与实验、设计和产品的维护有着极大的关系。衡量可靠性的指标很多,常见的有以下几种:1.可靠度R(t),即产品在规定条件下、规定时间内完成规定功能的概率,亦称平均无故障时间MTBF(mean time between failure);2.平均维修时间MTTR是指产品从发现故障到恢复规定功能所需要的时间;3.失效率λ(t),是指产品在规定的使用条件下使用到时刻t后,产品失效的概率。产品的可靠性变化一般都有一定的规律,其特征曲线形状像浴盆,通常称之为“浴盆曲线”。在实验和设计初期,由于产品设计制造中的错误、软件不完善以及元器件筛选不够等原因而造成早期失效率高;通过修正设计、改进工艺、老化元器件、以及整机试验等,使产品进入稳定的偶然失效期;使用一般时间后,由于器件耗损、整机老化以及维护等原因,产品进入了耗损失效期。这就是可靠性特征曲线呈“浴盆曲线”型的原因。衡量一个电子产品、尤其是工业类产品最常用的是MTBF,也就是平均无故障时间。二、温度和MTBF的关系由于现代电子设备所用的电子元器件的密度越来越高,这将使元器件之间通过传导、辐射和对流产生热耦合。因此,热应力已经成为影响电子元器件失效率的一个最重要的因素。对于某些电路来说,可靠性几乎完全取决于热环境。所以,为了达到预期的可靠性目的,必须将元器件的温度降低到实际可以达到的最低水平。有资料表明:环境温度每提高10℃,元器件寿命约降低1/2。这就是有名的“10℃法则”。MTBF测试:目前国外广泛采用Bellcore的RPP(Reliability Prediction Procedure)来测量设备的MTBF,这其中包括晶体管数量、功率衰减以及环境参数。我们分析其中用风扇散热的24口网络交换机的检测报告,在环境温度为30℃,40℃,50℃时,无风扇交换机和有风扇交换机的测试结果为: 30℃ 40℃ 50℃ 无风扇散热 10年 9.5年 8年有风扇散热 8年 7.5年 7年 另外,我们通过TSC实验室的温度测试中还发现了两个结果:1.如果不采用任何散热措施,一台24口的交换机(不含光口)正常工作4小时后,它的机内温度要比周围的环境温度高约40℃;而采用风扇降温的同样的交换机的机内温度只比周围的环境温度高约15℃。2.机内温度达到85℃时,实际上温度已经开始影响到了机内主板很多芯片器件的寿命,也就是说,如果不采用很好的散热措施,在外部环境温度为45~50℃时,交换机的MTBF会大大下降。由此可见,温度对于工业网络产品的影响是非常大的,如果像商用交换机一样采用风扇降温,能够有效降低机内温度而延长设备的MTBF,但风扇本身的寿命又非常有限(2.28年)(由SANYO FAN DATA SHEET 给出的数据)。工业类设备不同于商用设备,往往是一开机就常年运行,而且运行的环境也往往较恶劣,沙尘、昆虫、潮湿都会直接影响风扇的运行。一个质量好的交换机,风扇使用寿命一般在20000小时,风扇到了年限以后,检测并更换就变得非常重要。因为主动散热性交换机在设计时散热主要就是靠风扇散热,一旦风扇失效而不及时更换,“10℃法则”将会起作用:机内环境温度每提高10℃,元器件寿命就降低1/2。交换机的机内积热将会快速导致交换机性能的下降,直至交换机崩溃。因此,工业交换机的散热系统设计,也就是热设计就显得尤为重要了。三、热设计正是由于过高温度对工业网络设备的影响是致命的,所以在设计这类产品时,除了设备的元器件要选择宽温度范围的工业级元器件外,更要充分重视设备的热设计。电子产品的热设计主要包括散热、加装散热器和制冷三类技术,这里笔者主要讨论工业网络设备中的散热技术和加装散热器技术。(一)散热应用中常采用的方法第一种是传导散热方法,可选用导热系数大的材料来制造传热元件,或减小接触热阻并尽量缩短热路径。第二种是对流散热方式,对流散热方式有自然对流散热和强迫对流散热两种方法。自然对流散热应注意以下几点:l 设计印制板和元器件时必须留出多余空间;l 安排元器件时,应注意温度场的合理分布;l 充分重视应用烟囱拨风原理;l 加大与对流介质的接触面积。强迫对流散热方式可采用风机(如计算机上的风扇)或双输入口推拉方式(如带换热器的推拉方式)。第三种是利用热辐射特性方式,可以采用加大发热体表面的粗糙度、加大辐射体周围的环境温差,或加大辐射体表面的面积等方法。(二)加装散热器工业电子类设备在热设计中,最常采用的方法是加装散热器,其目的是控制半导体的温度,尤其是结温Tj,使其低于半导体器件的最大结温Tjmax,从而提高半导体器件的可靠性。半导体器件和散热器安装在一起工作时包含:半导体器件内热阻RTj、结温Tj、壳温Tc、散热器温度Tf、环境温度Ta及半导体器件的使用功率Pc。散热器的热阻RTf应为:RTf=(RTj-Ta)/Pc-RTj-RTc散热器热阻RTf是选择散热器的主要依据。Tj、RTj是半导体器件提供的参数,Pc是设计要求的参数,RTc可以从热设计专业书籍中查到。下面介绍一下散热器的选择。1.自然冷却散热器的选择首先计算总热阻RT和散热器的热阻RTf,即:RT=(Tjmax-Ta)/PcRTf=RT-RTj-RT。算出RT和RTf之后,可根据RTf和Pc来选择散热器。选择时,根据所选散热RTf和Pc曲线,在横坐标上查出已知Pc,再查出与Pc对应的散热器的热阻R’Tf。按照R’Tf≤RTf的原则,选择合理的散热器即可。2.强迫风冷散热器的选择强迫风冷散热器在选择时应根据散热器的热阻RTf和风速来选择合适的散热器。3.散热风扇的设计普通商用交换机的风扇,工作一直处于全速(Full SPD)状态,除其造成电能浪费、增大整机噪音外,还会增加不必要的电源发热,机箱内灰尘过多堆积等。更重要的是风扇在全速状态时其寿命约为2万小时,也就是2.28年(由SANYO FAN DATA SHEET 给出的数据),2万小时后风扇转速会逐渐下降,给整机带来不稳定因素。但由于没有监控单元,这种隐患很难发现:例如当交换机丢包率逐渐上升时,并不容易查到是由于风扇老化转速降低及灰尘堆积太厚导致机箱内关键部件温度升高所致。工业交换机应使用高速(High SPD)风扇并带有智能监控电路,实时监测和控制网络交换机的运行状况,例如监控机箱风扇、主交换芯片温度、机箱温度,光收发器件温度等,这也就是我们所说的“智能风扇”。交换机工作过程中智能监控电路会根据被测元件的温度或风扇转速信号自动调节风扇转速,给网络交换机散热。风扇的转速主要与交换机负载和环境温度有关。在环境温度一定时,当交换机数据负载减轻时,功耗减小,风扇转速自动降低,当交换机数据负载加重时,功耗加大,风扇速转速自动上升。在数据负载一定的情况下,当交换机处在低温环境时,风扇转速自动降低,处在高温环境时风扇转速自动升高。在高温高负载情况下,风扇可处在应急高速(High SPD)状态,比全速(Full SPD)状态更能保证网络安全运行。4.智能风扇控制器运行特性采用智能风扇控制技术后可延长风扇寿命,减少机内灰尘堆积、降低风扇噪声,节约电量使用,保证系统有效工作。另外控制器不仅能对风扇失效停转、温度超过警戒线提供报警,而且对于由于老化或风道阻力异常增大、转速低于正常值或监测点温度异常升高等前期隐患均能给出相应的中英文语音提示,方便网络管理人员将事故消灭在萌芽阶段。综上所述,由于工业以太网交换机所处的环境的特殊性以及使用时的特殊性(不能停机),在对付高低温,主要是高温环境时采用的对策与普通交换机有很多不同的。(1)对于较低功率情况,一般P≤10W时,尽量不采用风扇散热,而采用自然散热,如果通过自然对流,或者增大外壳面积、外壳褶皱,或者采用导热较好的型材,如铝等。(2)对于功率较大情况,P≥15W时,尤其是有多个光口,甚至是多个单模光口的情况下,不能靠自然散热解决问题时,应该采用主动散热方式解决热问题。而主动散热方式目前主要是指加装风扇,但由于工业网络设备不能停机且要长期运行的特殊性,风扇的使用应有如下考虑。①风扇不同于普通电子设备的风扇,它应是智能的,智能风扇在使用寿命以及功能上与普通风扇有质的区别。②智能风扇应设计为可以热插拨的,也就是在系统不停机情况下,如果智能风扇系统报警(工作寿命到期等)情况下,可以在线更换风扇。采取了以上热设计和散热措施,就可以大大提高网络设备的MTBF,延长其寿命,从而避开法则,使工业网络设备的元器件长期工作在一个“稳定,舒适”的温度环境中,这样“10℃法则”就不起作用,这样也就保证了自动化过程中通讯系统的稳定和可靠性。
没有什么影响,只有散热效果有稍微区别。工业交换机可以直接平放在光滑、平整并且安定的桌面上。要保证工作环境有足够大的空间,保证设备的通风散热空间。
工业交换机,应用于工业控制领域的以太网交换机设备,使用的是透明而统一的TCP/IP协议,本身与商业网络在数据链路层、网络层、协议层等方面并无本质区别,你可以就帮他当成一般的交换机来理解。。。交换机从功能上来分。就要看本身支持哪些可能和的协议了。从应用来分的话,就分为,可管理型交换机,和不可管理型交换机。你说的工业交换机,一般都是可管理型的。。工业交换机管理型的可以用于远程监视和配置的SNMP(简单网络管理协议),用于诊断的端口映射,用于网络设备成组的VLAN(虚拟局域网),用于确保优先级消息通过的优先级排列功能等。利用管理型交换机,可以组建冗余网络。使用环形拓扑结构,管理型交换机可以组成环形网络。工业交换机都支持SNMP协议(简单网络管理协议),凡是遵循SNMP协议的设备,均可以通过网管软件来管理。你只需要在一台网管工作站上安装一套SNMP网络管理软件,通过局域网就可以很方便地管理网络上的交换机、路由器、服务器等。
工业以太网交换机专门为满足灵活多变的工业应用需求而设计,提供一种高性价比工业以太网通讯解决方案。而其组网方式则更重点关注于环路设计。环路有单环和多环的区别,同时亦有在STP和RSTP基础上,各个厂家设计的私有环路协议,如RingOn、RingOpen开环、FRP环、turbo环等。集线器的发展产生了一种叫非管理型交换机的设备。它能实现消息从一个端口到另一个端口的路由功能,相对集线器更加智能化。非管理型交换机能自动探测每台网络设备的网络速度。另外,它具有一种称为“MAC地址表”的功能,能识别和记忆网络中的设备。换言之,如果端口2收到一条带有特定识别码的消息,此后交换机就会将所有具有那种特定识别码的消息发送到端口2。这种智能避免了消息冲突,提高了传输性能,相对集线器是一次巨大的改进。然而,非管理型交换机不能实现任何形式的通信检测和冗余配置功能。以太网连接设备发展的下一代产品是管理型交换机。相对集线器和非管理型交换机,管理型交换机拥有更多更复杂的功能,价格也高出许多-通常是一台非管理型交换机的3~4倍。管理型交换机提供了更多的功能,通常可以通过基于网络的接口实现完全配置。它可以自动与网络设备交互,用户也可以手动配置每个端口的网速和流量控制。一些老设备可能无法使用自动交互功能,因此手动配置功能是必不可缺的。绝大多数管理型交换机通常也提供一些高级功能,如用于远程监视和配置的SNMP(简单网络管理协议),用于诊断的端口映射,用于网络设备成组的VLAN(虚拟局域网),用于确保优先级消息通过的优先级排列功能等。利用管理型交换机,可以组建冗余网络。使用环形拓扑结构,管理型交换机可以组成环形网络。每台管理型交换机能自动判断最优传输路径和备用路径,当优先路径中断时自动阻断(block)备用路径。可网管交换机可以通过以下几种途径进行管理:通过RS-232 串行口(或并行口)管理、通过网络浏览器管理和通过网络管理软件管理。1. 通过串口管理可网管交换机附带了一条串口电缆,供交换机管理使用。先把串口电缆的一端插在交换机背面的串口里,另一端插在普通电脑的串口里。然后接通交换机和电脑电源。在Windows 98和Windows 2000里都提供了“超级终端”程序。打开“超级终端”,在设定好连接参数后,就可以通过串口电缆与交换机交互了,如图1所示。这种方式并不占用交换机的带宽,因此称为“带外管理”(Out of band)。在这种管理方式下,交换机提供了一个菜单驱动的控制台界面或命令行界面。你可以使用“Tab”键或箭头键在菜单和子菜单里移动,按回车键执行相应的命令,或者使用专用的交换机管理命令集管理交换机。不同品牌的交换机命令集是不同的,甚至同一品牌的交换机,其命令也不同。使用菜单命令在操作上更加方便一些。2. 通过Web管理可网管交换机可以通过Web(网络浏览器)管理,但是必须给交换机指定一个IP地址。这个IP地址除了供管理交换机使用之外,并没有其他用途。在默认状态下,交换机没有IP地址,必须通过串口或其他方式指定一个IP地址之后,才能启用这种管理方式。使用网络浏览器管理交换机时,交换机相当于一台Web服务器,只是网页并不储存在硬盘里面,而是在交换机的NVRAM里面,通过程序可以把NVRAM里面的Web程序升级。当管理员在浏览器中输入交换机的IP地址时,交换机就像一台服务器一样把网页传递给电脑,此时给你的感觉就像在访问一个网站一样,如图2所示。这种方式占用交换机的带宽,因此称为“带内管理”(In band)。如果你想管理交换机,只要点击网页中相应的功能项,在文本框或下拉列表中改变交换机的参数就可以了。Web管理这种方式可以在局域网上进行,所以可以实现远程管理。3. 通过网管软件管理可网管交换机均遵循SNMP协议(简单网络管理协议),SNMP协议是一整套的符合国际标准的网络设备管理规范。凡是遵循SNMP协议的设备,均可以通过网管软件来管理。你只需要在一台网管工作站上安装一套SNMP网络管理软件,通过局域网就可以很方便地管理网络上的交换机、路由器、服务器等。通过SNMP网络管理软件的界面如图3所示,它也是一种带内管理方式。可网管交换机的管理可以通过以上三种方式来管理。究竟采用哪一种方式呢?在交换机初始设置的时候,往往得通过带外管理;在设定好IP地址之后,就可以使用带内管理方式了。带内管理因为管理数据是通过公共使用的局域网传递的,可以实现远程管理,然而安全性不强。带外管理是通过串口通信的,数据只在交换机和管理用机之间传递,因此安全性很强;然而由于串口电缆长度的限制,不能实现远程管理。所以采用哪种方式得看你对安全性和可管理性的要求了。工业交换机的应用十分广泛,在行业应用方面,主要应用于:煤矿安全、轨道交通、工厂自动化、水处理系统、城市安防等。
工业以太网交换机主要是应用于复杂的工业环境中的实时以太网数据传输。以太网在设计时,由于其采用载波侦听多路复用冲突检测(CSMA/CD机制),在复杂的工业环境中应用,其可靠性大大降低,从而导致以太网不能使用。工业以太网交换机采用存储转换交换方式,同时提高以太网通信速度,并且内置智能报警设计监控网络运行状况,使得在恶劣危险的工业环境中保证以太网可靠稳定的运行。 主要应用于工业控制自动化,道路交通控制自动化,楼宇自动控制系统,矿井自动控制系统,油田控制自动化,水电站控制自动化,电力系统控制自动化,机房监控系统。特点: 高性能以太网交换机技术,保证以太网通信速度 IEEE802.3/802.3d/802.3u/802.3x ,存储转换交换方式 具有抑制广播风暴功能 端口链路告警信息、电源故障信息继电器输出 冗余24伏直流电源输入,-40度~75度工作温度保证在恶劣的工业环境中正常工作 波纹式高强度外壳,防护等级达到IP30,工业级标准设计 10Base-T/100Base-TX自适应的以太网接口,MDI/MDI-X,全双工/半双工自适应
工业交换机:应用于工业控制领域的以太网交换机设备,可耐受严苛的工作环境,能适应低温高温,抗电磁干扰强,防盐雾,抗震性强。主要应用于工业、道路交通、楼宇、矿井、油田、水电站等领域。另外我替你总结了几家不错的生产厂家,希望能够帮助到你。瑞斯康达、罗杰康、北亿纤通、大华它们是非常不错的,它们注重品质性能的发展,追求高品质、高性能,北亿纤通在具备这些特点过后,它的性价比也很不错,可以节约一部分成本。
交换机负责连接网络设备(如交换机、路由器、防火墙、无线AP等)和终端设备(如计算机、服务器、摄像头、网络打印机等);路由器实现局域网与局域网的互联,局域网与Internet的互联;而防火墙作为一个安全网络设备,作用于内部网络与内部网络之间,或者内部网络与Internet之间。总的来说,交换机负责连接设备,路由器负责连接网络,防火墙负责网络访问限制。
1.交换机的功能
交换机的功能是连接计算机、服务器、网络打印机、网络摄像头、IP电话等终端设备,并实现与其它交换机、无线接入点、路由器、网络防火墙等网络设备的互联,从而构建局域网络,实现所有设备之间的通信。
2.交换机的工作原理
交换机位于OSI参考模型中的第二层(数据链路层),交换机的工作依赖于对MAC地址的识别(所有的网络设备都有一个唯一的MAC地址,通常是由厂商直接烧录进网卡中)。
当交换机从其某个端口收到一个数据包时,先读取包头中的源MAC地址(即发送该数据包的设备网卡的MAC地址),将该MAC地址和端口对应起来添加到交换机内存里的地址表中;然后再读取包头中的目的MAC地址,对照内存里的地址表看该MAC地址与哪个端口对应,如果地址表中有该MAC地址的对应端口,则将该数据包直接复制到对应的端口上,如果没有找到,则将该数据帧作为一个广播帧发送到所有的端口,对应的MAC地址设备会自动接受该帧数据,同时,交换机将接受该帧数据的端口与这个目的MAC地址对应起来放入内存中的地址表中。
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