工业级交换机为何能用在工业现场？

2017-7-24 14:09:16

工业级交换机与商业级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，工业级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，工业级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。
工业级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级交换机的作用。
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，工业级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：工业级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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