Современный промышленный концерн вряд ли можно вообразить без оснащения современными компьютерными системами, сетями передачи информации, что позволяет наладить удаленное управление оборудованием, обеспечить эффективность, безопасность, стабильность производственных процессов. При наладке подобных сетей используются промышленные коммутаторы, конструктивно отличающиеся от стандартных аналогов для коммерческой или бытовой эксплуатации. В чем именно заключаются эти отличия? Какие особенности характерны для коммутаторов промышленного уровня?
Отличительные особенности промышленных коммутаторов
Задача данных устройств аналогична моделям, используемым в быту и на коммерческих объектах, сводится к объединению отдельных сегментов компьютерной сети, эффективной передаче данных между пользователями и оборудованием. Жесткая эксплуатационная среда, однако, предполагает, что промышленные коммутаторы должны соответствовать ряду особых требований, характеризуются следующими особенностями:
- Защищенное конструктивное исполнение корпуса. Использование на производственной площадке сопряжено со значительными температурными колебаниями, повышенным риском внешней механической нагрузки, вибрациями, контактом с влажным воздухом, пылью и водой. Корпуса промышленных коммутаторов, как правило, делаются не из легкого полимерного материала, а из усиленного, более технологичного, металла, снабжены уплотнительными вставками, защищающими внутренние электронные, силовые компоненты от атмосферных воздействий, пыли;
- Использование особых электронных компонентов, защитных схем, благодаря которым устройства выдерживают значительные скачки напряжения, сохраняют точность и скорость передачи данных даже в условиях выраженного электромагнитного поля, формируемого производственным оборудованием, генераторами, мощными станками, многочисленными силовыми кабелями и электроприводами;
- Компактность. Далеко не всегда на объекте можно найти достаточно места для установки коммутатора, так что они должны быть не слишком габаритными, что упрощает монтаж, позволяет сэкономить пространство для дальнейшей установки другого электронного и силового оборудования;
- Универсальность. Конструкция коммутаторов допускает установку как на DIN-рейки, так и в 19-дюймовые стойки;
- Возможность подключения резервной линии питания. Чтобы увеличить эффективность производства, защитить компьютерную сеть предприятия от простоев, сбоев и других проблем, необходимо наладить вспомогательную линию питания, активирующуюся при обесточивании основной магистрали, основанную на источниках бесперебойного питания или генераторах. Конечно, к этой линии должны быть подключены и коммутаторы, для чего им требуется отдельный вход;
- Повышенная устойчивость к отказам и сбоям передачи данных. Как правило, на промышленных объектах прокладываются компьютерные сети по кольцевой топологии. Основное преимущество данного метода – автоматическое устранение возникающих сбоев, электроника сама фиксирует неполадку, проводит переключения между портами для того, чтобы сохранить скорость передачи информации, исключить потерю пакетов данных;
- Наличие разъема для подключения сигнальной линии, что позволяет оператору получить своевременное уведомление о сбое или неисправности, к примеру, об отключении основной линии питания, необходимости срочного перехода на резерв.
Промышленные коммутаторы используются для наладки сетей обмена данными не только непосредственно на производственных площадках, они адаптированы для установки и на других объектах, к оборудованию которых предъявляются максимально жесткие требования. К примеру, устройства стандартов МЭК 61850 и IEEE 1588 ориентированы на предприятия энергетической инфраструктуры, эффективно функционируют даже в условиях выраженных электромагнитных помех, а модели EN 50155 ориентированы на железнодорожный транспорт, выдерживают интенсивные продолжительные вибрации и иные механические воздействия.
Классификация
Промышленные Ethernet-коммутаторы представлены следующими классами, различными по конструктивному исполнению, функциональному набору, стандартизации:
- Неуправляемые. Простейшие электронные коммутационные модули, функционирующие по принципу “Plug-and-Play”. Стоят недорого, однако, не имеют поддержки протоколов сетевого управления. Такие устройства ориентированы на небольшие производства, сформировать сеть удастся даже без привлечения специалистов, нужно лишь правильно выбрать скорость передачи данных, изучить инструкцию, приобрести оптоволокно или витую пару с соответствующими разъемами;
- Управляемые. Более дорогие, но и гораздо более функциональные, современные устройства, позволяющие наладить надежную, на 100% автоматизированную сеть передачи данных и управления. При помощи соответствующего программного обеспечения, пользователь получает возможность точно задать необходимые сетевые параметры, задать приоритет всех подключенных устройств, задействовать протоколы резервирования данных, безопасности. Да, для небольших организаций столь дорогая и сложная техника вряд ли необходима, но вот для ответственных объектов, где недопустимы даже кратковременные остановки производственного цикла – крайне важна;
- С PoE. Технология PoE предполагает, что витая пара может использоваться не только для передачи сигнала, но и для обеспечения подключенного к коммутатору устройства электропитания, при этом, информация остается защищенной от помех, потери данных исключены. Подобное оборудование отлично подходит для соединения с устройствами, к которым затруднительно, невозможно или не рекомендовано подводить отдельный силовой провод, например, IP-камеры, различные охранные модули;
- С увеличенным защитным индексом IP. Корпуса некоторых моделей соответствует стандарту IP67, что говорит о полной герметичности, допускает даже кратковременное погружение в воду при полном сохранении работоспособности. Достигается это не только установкой уплотнителей, но и особым конструктивным исполнением платы, дополнительной изоляцией силовых, электронных компонентов. Такие коммутаторы ориентированы на использование в наиболее сложных эксплуатационных условиях, в частности, на морском транспорте, локомотивах.
Промышленные коммутаторы уровня ядра сети: основные особенности
Эти устройства нужно разобрать отдельно. Они используются на крупных предприятиях, выполняют функцию центральных звеньев, обеспечивающих стабильное взаимодействие, обмен данным между всеми сетевыми сегментами, точное распределение пакетов информации между подключенным оборудованием. Коммутаторы подобного уровня должны соответствовать следующим требованиям:
- Производительность. Производительность – комплексное понятие, чтобы устройство оказалось действительно быстрым, оно должно быть укомплектовано соответствующим процессором, технологичными входами, вспомогательными электронными компонентами;
- Надежность. Обязателен разъем для подключения резервной линии питания, чтобы исключить сбои. Хорошее дополнение – интегрированная система охлаждения, перегрев очень опасен для коммутатора, с учетом мощности, объемы выделяемого тепла велики, пассивные радиаторы не всегда способны справиться с его отводом. Выход из ситуации – установка внешнего вентилятора или использование модели со встроенным обдувом;
- Способность справиться с пиковыми нагрузками. Даже при резком увеличении объемов передаваемой информации, коммутаторы должны не просто сохранять работоспособность, но и гарантировать своевременную передачу сигнала в неизменном виде, без ошибок;
- Возможность наладки эффективного удаленного управления, благодаря чему сетевой администратор сможет своевременно отреагировать на сбои, перенастроить сеть для поддержания ее стабильности, скорости, производительности.
Особенности выбора
При подборе промышленных коммутаторов необходимо руководствоваться следующим:
- Конструктивное исполнение. Защитный индекс IP должен соответствовать эксплуатационной среде, месту установки. Например, если устройство находится внутри коммутационного шкафа из металла, закрывающегося на ключ, то слишком дорогая модель не требуется, достаточно индекса IP40. Другое дело – монтаж в запыленном цеху, в непосредственной близости от мест, где возможен контакт с водой. В таком случае нужны максимально защищенные устройства;
- Скорость передачи данных. Стандарт – 100 мегабит в секунду, чего вполне достаточно для корректного подключения большинства устройств. Гигабитные порты необходимы, например, при подключении камер наблюдения с высоким разрешением;
- Мощность PoE. Необходимо принять во внимание как суммарную мощность, которая должна соответствовать всем подключенным устройствам, так и мощность на каждый отдельный порт:
- 15.4 ватт. Такие порты подходят для подключения техники с минимальным потреблением энергии, например, точек учета электроэнергии и простейших камер наблюдения без поворотного механизма;
- 30 ватт. Мощность достаточно для эффективной работы жидкокристаллических экранов, технологичных камер, укомплектованных объективами с возможностью оптического приближения и поворотными шарнирами;
- 60 ватт. Такие порты PoE нужны для подключения наиболее требовательных устройств, например, модулей управления инженерными системами, производственным оборудованием.
