工業(yè)級(jí)交換機(jī)為何能用在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)？
2017-7-24 14:09:16
工業(yè)級(jí)交換機(jī)與商業(yè)級(jí)交換機(jī)的數(shù)據(jù)交換功能上基本一致，但是，在設(shè)計(jì)上以及在元器件的選用上，工業(yè)級(jí)交換機(jī)產(chǎn)品的強(qiáng)度和適用性方面更能滿足工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的需要。另外，工業(yè)級(jí)交換機(jī)在模塊擴(kuò)展方面也表現(xiàn)的比商業(yè)級(jí)交換機(jī)更為靈活：有多種光口和電口可供選配。在材質(zhì)的選用、產(chǎn)品的強(qiáng)度、適用性以及實(shí)時(shí)性、可互操作性、可靠性、抗干擾性和本質(zhì)安全等方面能滿足工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的需要。
工業(yè)級(jí)交換機(jī)設(shè)計(jì)一般在設(shè)計(jì)上滿足：工業(yè)寬溫設(shè)計(jì)，4級(jí)電磁兼容設(shè)計(jì)，冗余交直流電源輸入。另外PCB板一般做“三防”處理。
1以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷大
因?yàn)橐蕴W(wǎng)的MAC層協(xié)議是CSMA/CD，該協(xié)議使得在網(wǎng)絡(luò)上存在沖突，特別是在網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷過(guò)大時(shí)，更加明顯。對(duì)于一個(gè)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，如果存在著大量的沖突，就必須得多次重發(fā)數(shù)據(jù)，使得網(wǎng)間通信的不確定性大大增加。在工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)中，這種從一處到另一處的不確定性，必然會(huì)帶來(lái)系統(tǒng)控制性能的降低。
2、工業(yè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性嚴(yán)格
在工業(yè)控制系統(tǒng)中,實(shí)時(shí)可定義為系統(tǒng)對(duì)某事件的反應(yīng)時(shí)間的可測(cè)性。在一個(gè)事件發(fā)生后，系統(tǒng)必須在一個(gè)可以準(zhǔn)確預(yù)見的時(shí)間范圍內(nèi)做出反映。然而，工業(yè)上對(duì)數(shù)據(jù)的傳遞的實(shí)時(shí)性要求十分嚴(yán)格，往往數(shù)據(jù)的更新是在數(shù)十ms內(nèi)完成的。而同樣由于以太網(wǎng)存在的CSMA/CD機(jī)制，當(dāng)發(fā)生沖突的時(shí)候，就得重發(fā)數(shù)據(jù)，最多可以嘗試16次之多。很明顯這種解決沖突的機(jī)制是以付出時(shí)間為代價(jià)的。而且一但出現(xiàn)掉線，那怕是僅僅幾秒種的時(shí)間，就有可能造成整個(gè)生產(chǎn)的停止甚至是設(shè)備，人身安全事故。
3、工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣
由于以太網(wǎng)在設(shè)計(jì)之初，并不是從工業(yè)網(wǎng)應(yīng)用出發(fā)的。當(dāng)它應(yīng)用到工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，面對(duì)惡劣的工況，嚴(yán)重的線間干擾等，這些都必然會(huì)引起其可靠性降低。在生產(chǎn)環(huán)境中工業(yè)網(wǎng)絡(luò)必須具備較好的可靠性，可恢復(fù)性，以及可維護(hù)性。即保證一個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中任何組件發(fā)生故障時(shí)，不會(huì)導(dǎo)致應(yīng)用程序，操作系統(tǒng)，甚至網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的崩潰和癱瘓。
工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)在設(shè)計(jì)的時(shí)候就考慮到了工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的復(fù)雜情況，從而能更加適應(yīng)工業(yè)環(huán)境而發(fā)揮工業(yè)級(jí)交換機(jī)的作用。
工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境比普通環(huán)境都要惡劣，至少在震動(dòng)，濕氣，溫度上都要比普通環(huán)境惡劣，普通交換機(jī)在設(shè)計(jì)上沒有抵御在工業(yè)環(huán)境中出現(xiàn)的各種情況的能力，普通交換機(jī)不能長(zhǎng)時(shí)間工作在這種惡劣環(huán)境下，經(jīng)常容易出現(xiàn)故障，更使維護(hù)成本上升，一般不建議在工業(yè)環(huán)境中使用商業(yè)交換機(jī)，為了能使交換機(jī)在這種惡劣環(huán)境中使用，故生產(chǎn)出能適應(yīng)這種環(huán)境的交換機(jī)，工業(yè)級(jí)交換機(jī)的可靠性有電源故障，端口中斷，可由繼電器輸出報(bào)警，冗余雙直流電源輸入，主動(dòng)式電路保護(hù)，過(guò)壓、欠壓自動(dòng)斷路保護(hù)，（可靠性根據(jù)型號(hào)的不同略有不同）
功能上的區(qū)別主要是指：工業(yè)級(jí)交換機(jī)在功能上與工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通訊更接近，比如與各種現(xiàn)場(chǎng)總線的互通互聯(lián)、設(shè)備的冗余以及設(shè)備的實(shí)時(shí)等；而性能上的區(qū)別則主要體現(xiàn)在適應(yīng)外界環(huán)境參數(shù)的不同。工業(yè)環(huán)境除了有很多如：煤礦、艦船等特別惡劣的環(huán)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(huán)境。其中溫度對(duì)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的影響面是最廣泛的。
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