Промышленные коммутаторы Ethernet: виды, характеристики, правила выбора

Компьютеры на производстве помогают следить за остатками материалов и готовых изделий на складе, управляют технологическим процессом, контролируют качество, обеспечивают физическую и информационную безопасность, собирают управленческую статистику. Чтобы система автоматизации на производстве функционировала как единое целое, компьютерам надо общаться между собой. Для этого обычно используют сеть Ethernet и управляющие ею вспомогательные приборы – коммутаторы. В этой статье разберемся, что такое промышленные коммутаторы Ethernet, какие у них виды, характеристики, правила выбора оборудования.

Что такое промышленные Ethernet-коммутаторы и чем они отличаются от домашних или для малых офисов

Это специализированное оборудование для создания и управления сетями передачи данных в жестких условиях производственной среды. Они выполняют ту же основную функцию, что и обычные, – объединяют компьютеры в единую сеть, берут на себя управление их трафиком. Но в отличие от домашних и офисных версий они обладают рядом особенностей, которые важны в заводских средах.

Что отличает Ethernet-коммутаторы для промышленности от обычных.

1. Устойчивость к экстремальным условиям. Если офисные версии рассчитывают на диапазон в пределах 0…+40 °C, то промышленные коммутаторы способны функционировать при экстремально низких и высоких температурах (-40…+75 °C).
2. Защита от пыли и влаги. Часто для промверсий предусматривают повышенный уровень защиты от проникновения пыли и воды (IP-рейтинг). Это позволяет им работать в тех условиях, где обычная техника быстро выходит из строя.
3. Устойчивость к вибрациям и ударам. Иногда аппаратуру приходится размещать на вибронагруженных поверхностях, например в салоне технологического транспорта.
4. Надежность и отказоустойчивость. Это особенно важный параметр, поскольку для производственного применения обычно важна непрерывность работы. Иногда остановка технологического процесса может приводить к порче сырья и вредить самому оборудованию, например в сталелитейной отрасли. Поэтому модели для промышленности часто оснащают возможностью использовать резервный источник питания. Чтобы еще больше обезопасить техпроцесс, встраивают механизмы самотестирования и самовосстановления.
5. Срок службы. Долговечность достигают не только повышенной защищенностью, но и особыми стандартами качества. Благодаря этому у них значительно более длительный срок службы по сравнению с обычными моделями.
6. Соответствие стандартам и сертификация. Характер производства и данные, которые обрабатывают в процессе, могут подлежать обязательной защите в соответствии с законодательством. Для некоторых сфер предусмотрено использование только сертифицированных ФСТЭК/ФСБ устройств.

Промышленные коммутаторы спроектированы так, чтобы выдерживать сильные вибрации и механические удары.

Ethernet-коммутаторы для промышленности – это не просто устройства маршрутизации трафика. Они исполнены так, чтобы сохранять работоспособность в самых некомфортных условиях и сопротивляться ошибкам операторов.

Виды промышленных коммутаторов

Коммутатор для объектов промышленности часто делают управляемым. Это означает, что его оснащают различными инструментами для настройки, контроля и оптимизации работы сети. Чаще всего для решения этой задачи применяют два канала взаимодействия.

SNMP (Simple Network Management Protocol) позволяет администраторам сети следить за состоянием сетевого оборудования, собирать статистику работы и управлять оборудованием удаленно. Например, можно увидеть, какие порты активны, сколько трафика проходит через них, состояние каждого устройства в сети. Этот протокол удобен универсальностью и независимостью поставщиков друг от друга. Вы можете по SNMP подключить в систему управления марки A Ethernet-коммутаторы производителей Б и В – все будет работать.

Второй вариант – встроенный веб-интерфейс. Он есть у многих промышленных Ethernet-коммутаторов и позволяет управлять устройством через обычный интернет-браузер. Это удобно, так как можно легко настраивать аппарат, даже если у администратора нет доступа к специализированным программам. В то же время в большой сети только на веб-интерфейс полагаться нельзя, поскольку одно дело – управление двумя-тремя Ethernet-коммутаторами, и совсем другое – 200–300 устройств, в каждое из которых надо зайти через веб-интерфейс и что-то настроить.

В дополнение к стандартным протоколам промышленные коммутаторы могут поддерживать специализированные, которые используют в автоматизации и производстве, например Modbus или PROFINET. Эти протоколы позволяют интегрировать Ethernet-коммутаторы в системы управления производственными процессами.

Еще одна важная функция – возможность расширенной диагностики и анализа сети. Эти функции помогают оперативно выявлять и устранять ошибки.

А вот неуправляемые коммутаторы не требуют какой-либо настройки и работают «из коробки». Они просто соединяют устройства в сеть и передают данные без возможности какого-либо контроля.

Неуправляемые модели дешевле и проще в использовании, но они не подходят для сложных сетей, поскольку без какой-либо обратной связи найти проблему в развитой инфраструктуре затруднительно.

Поэтому в промышленной среде чаще всего применяют управляемые коммутаторы. Они обеспечивают высокий уровень контроля и надежности, что критично для стабильной работы производственных процессов.

Как работает промышленный коммутатор

В части реализации основной функции – переключении каналов связи между компьютерами – Ethernet-коммутатор для промышленности работает так же, как домашний. В противном случае он просто не мог бы работать с другим оборудованием. А совместимость устройств критически важна для их обслуживания и поддержки. Но особенности есть.

Часто в Ethernet-коммутаторы для промышленности добавляют возможность питать подключенные к нему устройства (Power over Ethernet, PoE). Конечно, станок или робота с ее помощью не запитаешь. А небольшие девайсы, как видеокамеры, можно. И это позволяет экономить на разводке питания.

Протокол Ethernet реализуется строго, однако нередко в промышленные коммутаторы встраивают поддержку его «диалектов». Например, EtherCAT позволяет минимизировать задержки передачи данных. Он особенно хорошо подходит для управления робототехникой. Если же у вас оборудование (станки с ЧПУ), то, вероятно, потребуется поддержка PROFINET, который нацелен в первую очередь на прямую работу с контроллерами.

Кто производит промышленные коммутаторы

Производителей много, но лучше всего себя зарекомендовали Schneider Electric, Siemens, Allied Telesis и B&R. Также их выпускают компании MOXA, Hirschmann, российская «ПК ОПТИ», Kyland.

Как выбрать промышленный коммутатор

Выбор начинается с постановки задачи.

• Цель укажет на набор технологий, которые потребуются: интерфейсы управления и протоколы взаимодействия с внешними устройствами, оборудованием и их контроллерами, а также роботами.
• Подбирать Ethernet-коммутатор для промышленности следует в том случае, если нужна высокая стойкость к температурам и влажности, а также для запыленных помещений.
• Количество и скорость портов лучше брать немного с запасом. Даже если сейчас у вас только, например, 12 потребителей, лучше взять модель на 16 или 24 порта. Это обеспечит запас прочности на будущее.
• То же самое и со скоростью. Даже если сейчас вам достаточно 10 Мбит/с, стоит взять максимальную скорость в вашем бюджете.
• И еще один важный фактор – непрерывность поставок и возможность ремонта, обслуживания и покупки дополнительных лицензий в течение хотя бы пяти лет.

Нет смысла покупать промышленную версию для помещений, в которых нет экстремальных условий. Например, в торговый павильон игрушек можно поставить обычный Ethernet-коммутатор, переплата за защищенность от внешней среды велика и в этом случае не имеет смысла. А вот в магазин с открытой витриной, где работает холодильное оборудование, нужен именно промышленный образец, поскольку в таких помещениях есть перепады температур и влажности.

Мы рассмотрели виды, характеристики и правила выбора промышленных коммутаторов Ethernet. Они отличаются высокой устойчивостью к экстремальным условиям, надежностью и широкими возможностями управления, обеспечивают стабильную связь между разнообразными системами и оборудованием. Выбор модели должен основываться на конкретных задачах и условиях эксплуатации. Учитывая особенности среды, требования к совместимости с промышленными протоколами и необходимость в долговечности оборудования, вы сможете подобрать оптимальное решение на долгие годы.

Другие материалы по теме

30.03.2020

Компактные источники питания на печатную плату

Выбор ИП печатной платы напрямую влияет на ее работоспособность. Главная задача такого прибора – получить переменное напряжение от питающей сети, преобразовать его в постоянное и подать на оборудование. Если компонент выбран неверно или неисправен, он может перегореть или не справиться с входным напряжением. В худшем случае пострадает и плата – ее придется либо ремонтировать, либо выбрасывать и покупать новую.

26.12.2019

Проверка микросхем мультиметром: инструкция и советы

Как проверить микросхему? Рассмотрим как проверить микросхему на исправность и работоспособность мультиметром, влияние разновидности микросхем на способы проверки.

23.12.2021

Как выбрать паяльник для проводов и микросхем

Особенности выбора хорошего паяльника для проводов и микросхем: разновидности конструкций, требования. Какие существуют нагреватели и жала. Дополнительные возможности.

Анатолий Мельник

Специалист в области радиоэлектроники и электронных компонентов. Консультант по подбору деталей в компании РадиоЭлемент.