工业以太网交换机详细论述.docx

工业以太网交换机简介版本主要作者版本描述完成日期蒲江工业以太网交换机简介2021月12月TOC\o"1-3"\h\z\u一工业交换机概述1.1工业交换机简介工业以太网交换机(IndustrialEthernetSwitches)是可以满足工业现场需要，技术上与商业以太网交换机兼容，而实时通讯、可靠性、稳定性、平安性、环境适应性等各方面要求高于商业以太网交换机的一种以太网设备。工业以太网交换机分为网管型(Managed)与非网管型(Unmanaged)两类细分产品。网管型工业以太网交换机具有单位价值高的特点，尽管其销售数量远不及非网管型工业以太网交换机，但目前网管型工业以太网交换机是市场的主流。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。1.2工业交换机与传统交换机性能比照商用交换机工业交换机安装和连接•专用网络机柜内连接标准的台式机\工作站\打印机等•现场安装〔控制柜内或直接安装于自动化设备上，环境恶劣，某些场合甚至要求满足IP67防护等级〕•连接离散的控制设备和I/O使用寿命•几年或十几年〔没有相应标准可遵循〕•风扇散热•备件更换：3年•电源(220VAC)•MTBF20年以上〔基于MIL-HDBK217F〕，有些甚至长达100年以上•无风扇散热•备件更换：10年•冗余的电源(24/48VDC，110/220VAC等)工作环境•良好〔机房恒温，恒湿〕•无振动、冲击•无重机械负载、无化学物质腐蚀•较低的抗电磁干扰能力•普通或宽温(-40°-+70/+85°)•有具体的抗振动、抗冲击要求•牢固的重机械负载设计、防某些化学物质腐蚀•较强的抗电磁干扰能力工业认证•一般的标准•工业EMC标准冗余要求•一般没有冗余或仅仅有核心冗余•多种冗余方式的结合拓朴结构•星型•总线型•树型•星型•双星型•环形•双环型冗余技术•STP〔生成树〕•RSTP〔快速生成树〕•LinkAggregation〔链路聚合〕•VRRP〔虚拟路由冗余协议〕•STP、RSTP•HIPER-Ring•RedundantNetwork/RingCoupling(网络耦合)•LinkAggregation〔链路聚合〕•VRRP〔虚拟路由冗余协议〕时钟传输简单时钟传输(NTP\SNTP)精密时钟传输(PTP)网管功能SNMP协议SNMP协议\OPC管理协议1.3工业交换机应用行业中国工业以太网交换机正处于产品生命周期的成长期，被广泛应用于电力、交通、冶金、煤炭、石化、水处理等行业。工业以太网技术的开展，下游交通、电力等用户的大量需求，中低端市场产品供给的不断丰富，以及网管型交换机更为广泛的应用是推动市场开展的直接原因。应用解决方案-电力数字化智能变电站电力配网自动化方案介绍数字化变电站自动化系统集保护、控制、监控、测量和其他自动化功能于一体的35kV-500kV变电站综合自动化系统，变电站综合自动化系统分为三个体系结构：间隔层、通信层、变电站层。其中通信层采用标准通信规约，可以方便地实现不同厂家设备的互联，采用双网工业以太网通信方式来保证通信的高可靠性。变电站综合自动化系统采用双工业以太网通信的模式为所有装置提供两个独立的通信的网络，双规网都可以用于通信，从而提高通信的可靠性，也可以将两个网分别用于通信和故障录波。通信设备要满足高温、强电磁干扰、潮湿等恶劣的工业环境，并且符合IEC61850-3的规约要求。变电站IEC61850标准，从抽象概念中提炼出主要的针对工业以太网交换机映射要求：功能性要求功能性方面，最重要的至少有两点，一是要求工业以太网交换机能够支持快速转发和QoS效劳质量以保证IEC61850标准中重要的GSE/GOOSE数据包得到实时的传输，并且能够支持组播通信管理IGMPsnooping。二是工业以太网交换机必须能够支持构建冗余的网络拓扑例如环网架构以提高拓扑的可靠性，并且同时能够提供极短的网络故障恢复时间。此外还包括像VLAN、优先级和快速生成树等技术功能测试要求。电磁兼容设计要求在电磁兼容设计方面，工业以太网交换机要能够通过包含电击、雷击和其他电磁干扰测试宽温环境要求在宽温环境要求方面，交换机设备必须在-40℃～85℃的极端温度环境下可以正常工作机械结构验证在机械结构要求方面，交换机设备还要通过专业第三方的振动和冲击耐受度测试。.2应用解决方案-交通道路交通系统方案介绍道路交通控制系统随着ITS〔智能交通系统〕技术在道路交通控制系统领域的应用