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淺析工業級以太網交換機發展現狀及應用

信息來源:本站 日期:2019-04-19 

現今社會, 網絡鋪天蓋地的影響著每個行業層面, 可以說是以“網絡”論成敗。企業中生產、經營、管理中依賴網絡的使用。經過對多個企業的調查與分析來看, 以企業為一個單元, 常采用專用的以太網交換機, 在接口定制不同的太網幀優先等級, 提供企業與用戶希望的傳遞速率將所需的信息傳遞出去。就發展來看, 現今我國的企業級工業以太網交換機整體水平仍處于引用與導入階段, 終端及下游客戶群主要集中于通信系統、電力系統、交通行業及IT專業等行業。依國家宏觀預計, 在“十二五”期間, 工業以太網交換機平均每年的市場容量在30億元左右, 未來3年的復合增速將達25%。

高耐特工業以太網交換機

1 、工業以太網交換機的概念闡述

首先我們先來了解一下交換機的概念:廣義上講, 交換機就是一種傳輸設備, 即可以在通信系統實現信息交流與互通。它歸屬于數據鏈路層的網絡設備, 分為二層交換機與三層交換機。二層交換機又可當作一個hub來使用, 三層交換機是應用廣泛的, 它可以工作在網絡層。而以太網交換機指的是基于以太網傳輸數據的交換機, 以太網是采用共享總線型傳輸媒體方式的一種局域網結構。

根據用途不同分為:工業以太網交換機與商業以太網交換機。工業以太網交換機是要滿足工業中相關作業的現場需要, 在技術上可以與商業以太網交換機相兼容, 更要求實時通訊、可靠性、穩定性、安全性、環境適應性等各方面的保證, 概況說來是高于商業以太網交換機的一種以太網設備。從性能上劃分:分為網管型與非網管型兩類。網管型工業以太網交換機具有單位價值高的特點, 雖然現今其銷售數量不及非網管型工業以太網交換機, 但它是市場的主流。在我國, 工業以太網交換機正處于產品生命周期的青年期 (成長期) , 考量眾多工業、企業用戶的需求, 中低端市場產品供給不斷豐富, 加速網管型交換機更為廣泛的應用。

2、以太網交換機的工作原理

縱觀看來, 管理工業以太網交換機的方式多數采用控制臺的管理、IE瀏覽的向導、以及網管軟件三種模式相結合的方式。

2.1 通過串行接口管理:

對于帶有網管功能的交換機來說, 帶有一條串口電纜, 供交換機接入使用。使用時, 用電纜將交換機與普通pc機電腦相連, 然后接通交換機和電腦電源。多個品牌的交換機都支持在Windows里提供“超級終端”程序。硬件連接好之后, 打開“超級終端”, 設定必要的連接參數后,就可以與交換機實現作業交互了。由于此種方式并不占用交換機的帶寬, 因此稱為“帶外管理” (Out of band) 。在這種管理方式下, 交換機提供了一個菜單驅動的控制臺界面或命令行界面。你可以使用“Tab”鍵或箭頭鍵在菜單和子菜單里移動, 按回車鍵執行相應的命令, 或者使用專用的交換機管理命令集管理交換機。注意的時, IT業的技術復雜化與多樣化致使不同品牌的交換機命令集是不同的, 有的時候甚至同一品牌的交換機, 其命令也不同, 若使用菜單命令在操作上往往更加方便一些。

2.2 通過Web管理:

帶有網管功能的交換機可以通過網絡瀏覽器來實施管理, 但是前提要素是賦予一個IP地址給交換機。這個IP地址除了供管理交換機使用之外, 并沒有其他用途, 不要與電腦的IP概念混淆。在初始默認狀態下, 交換機是沒有IP地址的, 必須在“超級終端”里, 接口模式下指定一個IP地址之后, 才能啟用這種管理方式。使用網絡瀏覽器管理交換機時, 交換機相當于一臺Web服務器, 只是網頁并不儲存在硬盤里面, 而是在交換機的NVRAM里面, 通過程序可以把NVRAM里面的Web程序升級。當管理員在瀏覽器中輸入交換機的IP地址時, 交換機就像一臺服務器一樣把網頁傳遞給電腦, 此時給你的感覺就像在訪問一個網站一樣。這種方式占用交換機的帶寬, 因此稱為“帶內管理” (In band) 。Web管理這種方式可以在架設在局域網上進行, 所以可以實現遠程管理。

2.3 通過網管軟件管理:

可網管交換機均遵循SNMP協議 (簡單網絡管理協議) , SNMP協議是一整套的符合國際標準的網絡設備管理規范。凡是遵循SNMP協議的設備,

均可以通過網管軟件來管理。你只需要在一臺網管工作站上安裝一套SNMP網絡管理軟件, 通過局域網就可以很方便地管理網絡上的交換機、路由器、服務器等。通過SNMP網絡管理軟件的界面, 它也是一種帶內管理方式。

3 、工業以太網交換機的現狀分析

3.1 工業以太網交換機的技術革新。

當下, 網絡技術雖然不斷發展, 但是工業控制領域對網絡的工作性能的要求也隨之越來越高, 因此, 以太網大步駛入工業控制領域, 形成新型的以太網控制網絡技術。我們所分析的工業以太網交換機由于使用及定位的關系, 區別于商業交換機, 它更關注穩定性, 耐高溫, 耐振動, 耐腐蝕等一些工業特性。考量一些工業現場的作業環境的惡劣, 如多震動, 濕氣大, 溫度高等, 普通交換機在設計上沒有抵御在工業環境中出現的各種情況的能力, 不能保證長時間工作在如此環境下, 故一般不建議在工業中使用商業交換機。工業級的交換機有電源保障, 意外斷電可由繼電器輸出報警, 冗余雙直流電源輸入, 提供主動式電路保護等。同時, 考慮中小企業的資金問題, 雖然千兆甚至于萬兆到桌面雖是大勢所趨, 百兆設備憑借其低投資、低功耗等獨特優勢卻依然是企業用戶建造高性價比工業網絡的上佳選擇。

工業交換機產品具備以下個特點: (1) 冗余電源輸入、防止單一電源失誤; (2) 環狀拓撲結構, 提供冗余路徑; (3) 內建高品質及高可靠性的零件,

確保較長的平均無故障時間; (4) 可應用于超標準的溫度狀態, 如-40℃~75℃; (5) 堅固耐用的外殼及良好的耐溫能力。

3.2 工業以太網交換機在企業中的應用。

目前, 在我國以太網交換機市場活躍著大約50家廠商, 其中外資廠商在15家左右, 臺資廠商3-4家, 本土廠商30家左右。本土廠商中以地方品牌居多。目前國內工業以太網交換機主要應用于電力、交通、冶金三個行業, 這三個行業占國內工業以太網交換機市場容量的一半以上;其中, 電力是最大的應用行業, 交通行業次之, 冶金行業用量小于以上兩個行業。電力行業的發電、輸/變電環節都會使用大量的工業以太網交換機;交通領域的應用包括地鐵、鐵路和高速公路;冶金行業主要應用在MES層級, FCS層基本沒有應用。

3.3 工業以太網交換機的發展方向。

前瞻來看, 隨著工業自動化的繼續發展, 工業以太網交換機的需求面也會擴大, 同時需求量也將增長。現在工業以太網主要應用在工業生產中的控制領域與信息傳輸領域, 并延展至現場領域。電力系統、交通行業與冶金領域還會是工業以太網交換機應用的主要領域行業, 同比石油化工、水處理等行業也正以上升的趨勢呈現出對工業以太網交換機的需求。從時長性與實效性來看, 工業以太網交換機應該進一步完善自身的技術, 力求加強防護技術、通訊實時性、穩定性等, 而無線網絡、藍牙等網絡技術的發展更是為工業以太網交換機技術的發展注入了新的血液與活力。可以預見, 隨后的幾年里工業以太網交換機將會有質的提升, 和更多未知的挑戰。

我國的工業以太網交換機的發展正如上升的太陽, 前景遠大, 在競爭日益激烈的工業領域, 伴隨著工業自動化進程的不斷推進, 將信息化網絡技術運用得當能夠助力企業得到更好的發展空間。在如此背景之下, 隨著工業以太網技術應用的不斷推廣, 我國工業以太網交換機未來必將有更大的發展和更廣的應用。

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