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.