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工業(yè)級交換機為何能用在工業(yè)現場(chǎng)?

2017-7-24 14:09:16

工業(yè)級交換機與商業(yè)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(yè)級交換機產(chǎn)品的強度和適用性方面更能滿(mǎn)足工業(yè)現場(chǎng)的需要。另外,工業(yè)級交換機在模塊擴展方面也表現的比商業(yè)級交換機更為靈活: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(mǎn)足工業(yè)現場(chǎng)的需要。
工業(yè)級交換機設計一般在設計上滿(mǎn)足:工業(yè)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(wǎng)網(wǎng)絡(luò )負荷大
因為以太網(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 )負荷過(guò)大時(shí),更加明顯。對于一個(gè)工業(yè)網(wǎng)絡(luò )來(lái)說(shuō),如果存在著(zhù)大量的沖突,就必須得多次重發(fā)數據,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)系統控制性能的降低。
2、工業(yè)數據實(shí)時(shí)性嚴格
在工業(yè)控制系統中,實(shí)時(shí)可定義為系統對某事件的反應時(shí)間的可測性。在一個(gè)事件發(fā)生后,系統必須在一個(gè)可以準確預見(jiàn)的時(shí)間范圍內做出反映。然而,工業(yè)上對數據的傳遞的實(shí)時(shí)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(wǎng)存在的CSMA/CD機制,當發(fā)生沖突的時(shí)候,就得重發(fā)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(shí)間為代價(jià)的。而且一但出現掉線(xiàn),那怕是僅僅幾秒種的時(shí)間,就有可能造成整個(gè)生產(chǎn)的停止甚至是設備,人身安全事故。
3、工業(yè)現場(chǎng)環(huán)境惡劣
由于以太網(wǎng)在設計之初,并不是從工業(yè)網(wǎng)應用出發(fā)的。當它應用到工業(yè)現場(chǎng),面對惡劣的工況,嚴重的線(xiàn)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,可恢復性,以及可維護性。即保證一個(gè)網(wǎng)絡(luò )系統中任何組件發(fā)生故障時(shí),不會(huì )導致應用程序,操作系統,甚至網(wǎng)絡(luò )系統的崩潰和癱瘓。
工業(yè)以太網(wǎng)交換機在設計的時(shí)候就考慮到了工業(yè)現場(chǎng)的復雜情況,從而能更加適應工業(yè)環(huán)境而發(fā)揮工業(yè)級交換機的作用。
工業(yè)現場(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,普通交換機在設計上沒(méi)有抵御在工業(yè)環(huán)境中出現的各種情況的能力,普通交換機不能長(cháng)時(shí)間工作在這種惡劣環(huán)境下,經(jīng)常容易出現故障,更使維護成本上升,一般不建議在工業(yè)環(huán)境中使用商業(yè)交換機,為了能使交換機在這種惡劣環(huán)境中使用,故生產(chǎn)出能適應這種環(huán)境的交換機,工業(yè)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(dòng)式電路保護,過(guò)壓、欠壓自動(dòng)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(yè)級交換機在功能上與工業(yè)網(wǎng)絡(luò )通訊更接近,比如與各種現場(chǎng)總線(xiàn)的互通互聯(lián)、設備的冗余以及設備的實(shí)時(shí)等;而性能上的區別則主要體現在適應外界環(huán)境參數的不同。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。其中溫度對工業(yè)網(wǎng)絡(luò )設備的影響面是最廣泛的。


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