现今社会, 网络铺天盖地的影响着每个行业层面, 可以说是以“网络”论成败。企业中生产、经营、管理中依赖网络的使用。经过对多个企业的调查与分析来看, 以企业为一个单元, 常采用专用的以太网交换机, 在接口定制不同的太网帧优先等级, 提供企业与用户希望的传递速率将所需的信息传递出去。就发展来看, 现今我国的企业级工业以太网交换机整体水平仍处于引用与导入阶段, 终端及下游客户群主要集中于通信系统、电力系统、交通行业及IT专业等行业。依国家宏观预计, 在“十二五”期间, 工业以太网交换机平均每年的市场容量在30亿元左右, 未来3年的复合增速将达25%。

工业以太网交换机

1 、工业以太网交换机的概念阐述

首先我们先来了解一下交换机的概念:广义上讲, 交换机就是一种传输设备, 即可以在通信系统实现信息交流与互通。它归属于数据链路层的网络设备, 分为二层交换机与三层交换机。二层交换机又可当作一个hub来使用, 三层交换机是应用广泛的, 它可以工作在网络层。而以太网交换机指的是基于以太网传输数据的交换机, 以太网是采用共享总线型传输媒体方式的一种局域网结构。

根据用途不同分为:工业以太网交换机与商业以太网交换机。工业以太网交换机是要满足工业中相关作业的现场需要, 在技术上可以与商业以太网交换机相兼容, 更要求实时通讯、可靠性、稳定性、安全性、环境适应性等各方面的保证, 概况说来是高于商业以太网交换机的一种以太网设备。从性能上划分:分为网管型与非网管型两类。网管型工业以太网交换机具有单位价值高的特点, 虽然现今其销售数量不及非网管型工业以太网交换机, 但它是市场的主流。在我国, 工业以太网交换机正处于产品生命周期的青年期 (成长期) , 考量众多工业、企业用户的需求, 中低端市场产品供给不断丰富, 加速网管型交换机更为广泛的应用。

2、以太网交换机的工作原理

纵观看来, 管理工业以太网交换机的方式多数采用控制台的管理、IE浏览的向导、以及网管软件三种模式相结合的方式。

2.1 通过串行接口管理:

对于带有网管功能的交换机来说, 带有一条串口电缆, 供交换机接入使用。使用时, 用电缆将交换机与普通pc机电脑相连, 然后接通交换机和电脑电源。多个品牌的交换机都支持在Windows里提供“超级终端”程序。硬件连接好之后, 打开“超级终端”, 设定必要的连接参数后,就可以与交换机实现作业交互了。由于此种方式并不占用交换机的带宽, 因此称为“带外管理” (Out of band) 。在这种管理方式下, 交换机提供了一个菜单驱动的控制台界面或命令行界面。你可以使用“Tab”键或箭头键在菜单和子菜单里移动, 按回车键执行相应的命令, 或者使用专用的交换机管理命令集管理交换机。注意的时, IT业的技术复杂化与多样化致使不同品牌的交换机命令集是不同的, 有的时候甚至同一品牌的交换机, 其命令也不同, 若使用菜单命令在操作上往往更加方便一些。

2.2 通过Web管理:

带有网管功能的交换机可以通过网络浏览器来实施管理, 但是前提要素是赋予一个IP地址给交换机。这个IP地址除了供管理交换机使用之外, 并没有其他用途, 不要与电脑的IP概念混淆。在初始默认状态下, 交换机是没有IP地址的, 必须在“超级终端”里, 接口模式下指定一个IP地址之后, 才能启用这种管理方式。使用网络浏览器管理交换机时, 交换机相当于一台Web服务器, 只是网页并不储存在硬盘里面, 而是在交换机的NVRAM里面, 通过程序可以把NVRAM里面的Web程序升级。当管理员在浏览器中输入交换机的IP地址时, 交换机就像一台服务器一样把网页传递给电脑, 此时给你的感觉就像在访问一个网站一样。这种方式占用交换机的带宽, 因此称为“带内管理” (In band) 。Web管理这种方式可以在架设在局域网上进行, 所以可以实现远程管理。

2.3 通过网管软件管理:

可网管交换机均遵循SNMP协议 (简单网络管理协议) , SNMP协议是一整套的符合国际标准的网络设备管理规范。凡是遵循SNMP协议的设备,

均可以通过网管软件来管理。你只需要在一台网管工作站上安装一套SNMP网络管理软件, 通过局域网就可以很方便地管理网络上的交换机、路由器、服务器等。通过SNMP网络管理软件的界面, 它也是一种带内管理方式。

3 、工业以太网交换机的现状分析

3.1 工业以太网交换机的技术革新。

当下, 网络技术虽然不断发展, 但是工业控制领域对网络的工作性能的要求也随之越来越高, 因此, 以太网大步驶入工业控制领域, 形成新型的以太网控制网络技术。我们所分析的工业以太网交换机由于使用及定位的关系, 区别于商业交换机, 它更关注稳定性, 耐高温, 耐振动, 耐腐蚀等一些工业特性。考量一些工业现场的作业环境的恶劣, 如多震动, 湿气大, 温度高等, 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, 不能保证长时间工作在如此环境下, 故一般不建议在工业中使用商业交换机。工业级的交换机有电源保障, 意外断电可由继电器输出报警, 冗余双直流电源输入, 提供主动式电路保护等。同时, 考虑中小企业的资金问题, 虽然千兆甚至于万兆到桌面虽是大势所趋, 百兆设备凭借其低投资、低功耗等独特优势却依然是企业用户建造高性价比工业网络的上佳选择。

工业交换机产品具备以下个特点: (1) 冗余电源输入、防止单一电源失误; (2) 环状拓扑结构, 提供冗余路径; (3) 内建高品质及高可靠性的零件,确保较长的平均无故障时间; (4) 可应用于超标准的温度状态, 如-40℃~75℃; (5) 坚固耐用的外壳及良好的耐温能力。

3.2 工业以太网交换机在企业中的应用。

目前, 在我国以太网交换机市场活跃着大约50家厂商, 其中外资厂商在15家左右, 台资厂商3-4家, 本土厂商30家左右。本土厂商中以地方品牌居多。目前国内工业以太网交换机主要应用于电力、交通、冶金三个行业, 这三个行业占国内工业以太网交换机市场容量的一半以上;其中, 电力是最大的应用行业, 交通行业次之, 冶金行业用量小于以上两个行业。电力行业的发电、输/变电环节都会使用大量的工业以太网交换机;交通领域的应用包括地铁、铁路和高速公路;冶金行业主要应用在MES层级, FCS层基本没有应用。

3.3 工业以太网交换机的发展方向。

前瞻来看, 随着工业自动化的继续发展, 工业以太网交换机的需求面也会扩大, 同时需求量也将增长。现在工业以太网主要应用在工业生产中的控制领域与信息传输领域, 并延展至现场领域。电力系统、交通行业与冶金领域还会是工业以太网交换机应用的主要领域行业, 同比石油化工、水处理等行业也正以上升的趋势呈现出对工业以太网交换机的需求。从时长性与实效性来看, 工业以太网交换机应该进一步完善自身的技术, 力求加强防护技术、通讯实时性、稳定性等, 而无线网络、蓝牙等网络技术的发展更是为工业以太网交换机技术的发展注入了新的血液与活力。可以预见, 随后的几年里工业以太网交换机将会有质的提升, 和更多未知的挑战。

我国的工业以太网交换机的发展正如上升的太阳, 前景远大, 在竞争日益激烈的工业领域, 伴随着工业自动化进程的不断推进, 将信息化网络技术运用得当能够助力企业得到更好的发展空间。在如此背景之下, 随着工业以太网技术应用的不断推广, 我国工业以太网交换机未来必将有更大的发展和更广的应用。