Lors de la construction de réseaux Ethernet, différentes classes d'équipements de commutation sont utilisées. Séparément, il convient de souligner les commutateurs non gérés - des dispositifs simples qui organisent rapidement et efficacement le travail d'un petit réseau Ethernet. Cet article fournit un aperçu détaillé des commutateurs industriels non gérés d'entrée de gamme EKI-2000.
Présentation
Ethernet fait depuis longtemps partie intégrante de tout réseau industriel. Cette norme, issue de l'industrie informatique, nous a permis de passer à un tout nouveau niveau de mise en réseau. La vitesse a augmenté, la fiabilité a augmenté et la possibilité d'une gestion centralisée de l'infrastructure réseau est apparue. Les créateurs de protocoles de transfert de données ne tardèrent pas à venir. Presque tous les principaux protocoles industriels, tels que Modbus TCP, EtherNet / IP, CEI 60870-5-104, PROFINET, DNP3, etc., utilisent le modèle OSI identique ou approximatif comme base. Les données utiles sont placées dans une trame et transmises sur un réseau Ethernet. Presque chaque contrôleur, capteur intelligent ou panneau de commande moderne est équipé d'une interface Ethernet pour se connecter au réseau du même nom. Cela signifie que, théoriquement, pour un réseau industriel, vous pouvez utiliser des périphériques Ethernet standard qui peuvent être trouvés dans un réseau d'entreprise, de bureau et même domestique. Cependant, dans la pratique, une grande classe d'appareils a été formée depuis longtemps et est conçue pour fonctionner spécifiquement avec les réseaux Ethernet industriels. Il comprend des périphériques réseau qui sont adaptés pour fonctionner spécifiquement dans un environnement industriel, garantissant la fiabilité, des niveaux de latence minimum et répondant également aux diverses normes de l'industrie d'une industrie particulière. En même temps, l'unité principale de «combat» est, en règle générale, un commutateur Ethernet industriel. Cela est dû au fait que le commutateur est un appareil qui permet une interaction fiable et, surtout, rapide entre les composants et les nœuds d'un réseau industriel.
Le commutateur est la solution optimale pour un réseau industriel
Le commutateur industriel ou commutateur (commutateur) est le principal appareil utilisé pour construire un réseau industriel. Pourquoi changer? Après tout, il existe d'autres périphériques réseau, tels qu'un concentrateur (concentrateur, concentrateur) ou un routeur (routeur, routeur). Tout est lié à la vitesse et à la fonctionnalité. L'appareil le plus rapide de la liste est un concentrateur.Il y a quelque temps, ce type d'appareil était très populaire en raison de son faible prix. En fait, un concentrateur est un répéteur multiport, il fonctionne au niveau physique selon le modèle de réseau OSI et relaie les données reçues vers tous les ports connectés.
D'une part, un tel schéma permet de minimiser les retards sur le réseau, mais d'autre part, la charge du réseau augmente, car la diffusion avec une telle implémentation s'avère être diffusée. Cela a souvent conduit à une forte baisse des performances du réseau. Le routeur, quant à lui, est un appareil qui fonctionne au niveau du réseau selon le modèle OSI et possède des fonctionnalités très riches qui permettent la construction d'itinéraires de transmission de trafic. Une telle fonctionnalité nécessite une performance supérieure de l'appareil, comme l'analyse de l'ensemble d'informations, à partir de l'en-tête du 3ème niveau du modèle OSI et plus. En conséquence, les retards deviennent plus importants, car l'implémentation sur les routeurs est principalement logicielle, le prix est naturellement plus élevé et des fonctionnalités similaires sont demandées au niveau du cœur du réseau.
En conséquence, les commutateurs sont les plus largement utilisés dans les réseaux Ethernet industriels, et en même temps, ils ont des niveaux et des fonctionnalités différents. Le commutateur est un appareil plus intelligent qu'un concentrateur et plus rapide qu'un routeur, car il fonctionne au niveau de la couche liaison de données selon le modèle OSI. Le trafic est clairement distribué et envoyé immédiatement au destinataire, ce qui élimine la charge inutile sur l'équipement réseau, permettant aux autres segments de ne pas traiter les données qui ne leur sont pas destinées. Ceci est réalisé en analysant les adresses MAC des expéditeurs et des destinations qui sont contenues dans chaque trame de données transmise. Une telle commutation vous permet d'obtenir des retards minimaux dans la distribution du trafic, tout en maintenant un niveau de prix acceptable.
Dans sa mémoire, le commutateur contient une table (CAM-table), où la correspondance de l'adresse MAC du nœud et du port physique du commutateur est indiquée, ce qui réduit simplement la charge sur le réseau, car le commutateur sait exactement à quel port transmettre le paquet de données. Cependant, il convient de noter que lorsque le commutateur est activé ou redémarré, il fonctionne en mode d'apprentissage, car la table de correspondance est vide. Dans ce mode, les données qui arrivent au commutateur sont envoyées à tous les autres ports, et le commutateur analyse et entre l'adresse MAC de l'expéditeur dans le tableau. Au fil du temps, le trafic est localisé, car le commutateur compile une table de mappage d'adresses MAC complète pour tous les ports.
Aujourd'hui, de nombreux fabricants d'équipements de réseau pour réseaux industriels proposent précisément des commutateurs comme dispositifs pour assurer l'interaction entre les nœuds du réseau. Le portefeuille comprend des commutateurs de diverses fonctionnalités, en règle générale, ils distinguent les commutateurs non gérés, gérés et L3. Et si les commutateurs L3 sont utilisés comme alternative aux routeurs au niveau du cœur du réseau et que seuls des problèmes hautement spécialisés sont associés à leur choix, le choix entre un commutateur géré et non géré est réduit à la définition correcte des tâches qu'un périphérique réseau doit résoudre. Ensuite, considérez les différences de base entre les commutateurs gérés et non gérés.
Commutateurs gérés et non gérés
Les commutateurs gérés et non gérés sont en fait deux périphériques différents qui fonctionnent au niveau L2 du modèle OSI. Le commutateur non géré est conçu pour une distribution uniforme automatique de la vitesse et du trafic transmis entre tous les participants du réseau. Il s'agit de la solution optimale pour les réseaux avec un petit nombre de terminaux, les avantages incluent:
- réseau Ethernet à large bande passante;
- temps de réponse court;
- facilité de gestion;
- la présence de fonctionnalités supplémentaires pour la gestion du flux de données.
Un commutateur géré a un coût plus élevé, est utilisé pour les grands réseaux et a la capacité de contrôler entièrement le trafic transmis, la vitesse et a également des capacités de gestion supplémentaires. En fait, c'est la solution optimale pour les sections de réseau où des fonctionnalités supplémentaires sont nécessaires pour la segmentation, la redondance, la protection des informations, etc. Contrairement à un commutateur non géré, un commutateur géré doit être configuré en spécifiant un certain nombre de paramètres supplémentaires et requis.
Les commutateurs non gérés sont des périphériques Plug and Play qui ne nécessitent pas de configuration complexe ni de connaissances approfondies. Ils vous permettent d'organiser rapidement l'échange entre équipements sur un réseau Ethernet sans paramétrage supplémentaire. Ces commutateurs permettent aux périphériques Ethernet de communiquer entre eux (par exemple, API et IHM), fournissant une connexion au réseau et transmettant des informations au destinataire à partir de l'expéditeur. Ils sont livrés avec une configuration fixe et ne permettent aucune modification des paramètres, il n'est donc pas nécessaire de prioriser les cadres et d'effectuer des paramètres supplémentaires.
Les commutateurs non gérés sont principalement utilisés pour connecter des périphériques à des branches de réseau ou dans un petit réseau autonome avec plusieurs composants. Dans les environnements industriels, vous devez utiliser des commutateurs adaptés à vos besoins spécifiques.
Les commutateurs industriels sont conçus pour diverses applications industrielles, telles que l'énergie électrique, le pétrole et le gaz, le transport ferroviaire et les infrastructures, etc. Ils sont spécialement conçus pour fonctionner dans une plage de températures étendue, dans des conditions de vibrations et de chocs, et contribuent à la création d'un réseau sécurisé, rentable et fiable.
Les commutateurs industriels Advantech
EKI-2000 sont des appareils d'entrée de gamme conçus pour interconnecter rapidement des appareils en créant un réseau Ethernet. Actuellement, la série
EKI-2000 comprend plus de 25 appareils, le tableau ci-dessous montre le décryptage du numéro de commande.
Dans le même temps, les commutateurs peuvent être équipés de ports de type RJ-45 et de ports optiques pour la transmission de données sur fibre optique monomode et multimode, tandis que la vitesse maximale peut atteindre 1 Gbit / s.
La fonctionnalité des commutateurs non gérés, en règle générale, n'est pas quelque chose d'extraordinaire. Voyons cependant quelles fonctions sont toujours en service avec les
commutateurs Advantech
EKI-2000 .
Détection automatique du type de connexion MDI / MDI-X
Cette fonction vous permet de connecter tout type de périphérique Ethernet aux commutateurs sans penser au type de câble: droit ou croisé.
En règle générale, un câble «direct» est utilisé pour connecter la carte réseau à un équipement réseau de niveau L2 (un concentrateur ou un commutateur). Pour connecter deux périphériques réseau identiques ou, par exemple, une carte réseau avec un routeur, il est recommandé d'utiliser un câble croisé. La présence de la fonction MDI / MDI-X vous permet d'utiliser n'importe quel type de câble avec le commutateur.
Détection automatique de type de réseau (négociation automatique)
Cette fonction, après MDI / MDI-X, fait référence à Plug and Play et vous permet de déterminer automatiquement le type de réseau et la vitesse de transmission fournis par la norme Ethernet. Dans la pratique, cela est particulièrement important, car un équipement avec différentes caractéristiques de vitesse, de 10 Mbit / s à 1 Gbit / s, peut être utilisé dans un réseau existant. La négociation automatique peut considérablement simplifier la vie des utilisateurs du réseau. Le périphérique lui-même "s'accorde" sur la vitesse avec la frontière "Ethernet-voisin".
Protection contre les tempêtes de diffusion
La protection contre les tempêtes de diffusion est également une fonctionnalité très utile pour les commutateurs. Une tempête de diffusion est généralement causée par des «boucles» dans le réseau local ou par le comportement incorrect d'un des participants au réseau. Dans de tels cas, le réseau sera rempli d'un grand nombre de trames inutiles, ce qui affectera sa vitesse.
La fonction de protection contre les tempêtes de diffusion sur le commutateur filtre automatiquement les trames de diffusion. Et lorsque le trafic de diffusion dépasse un certain seuil, le réseau reste opérationnel, car le commutateur réserve automatiquement la bande passante pour la transmission de trames conventionnelles.
La protection contre les tempêtes de diffusion sur les commutateurs
EKI-2000 non gérés est activée par défaut. Des informations détaillées sur les valeurs seuils de chaque modèle doivent être précisées sur le site officiel du constructeur.
Relais P-Fail
Pour commencer, la plupart des modèles de la série
EKI-2000 sont conçus pour une plage de tension d'entrée de 12 ... 48 V CC. L'entrée est dupliquée et protégée contre les inversions de polarité, ainsi que contre les surintensités au moyen d'un fusible réarmable. Il y a un comparateur de tension à l'entrée, et lorsque la tension est appliquée aux deux entrées, le comparateur sélectionne automatiquement une valeur plus élevée et fait de cette entrée la principale. Si la tension à l'une des entrées disparaît ou lorsque son niveau descend en dessous de 12 V, le commutateur bascule automatiquement sur le deuxième canal et ferme le relais P-Fail. Cette fonction vous permet de surveiller l'état du réseau d'alimentation des commutateurs et de signaler rapidement un fonctionnement anormal.
Indication LED
Cette fonction vous permet de fournir une évaluation de l'état du commutateur lors de son inspection visuelle. Chaque port de données du commutateur de la série
EKI-2000 possède deux LED pour afficher la vitesse de transmission, l'état de la connexion et l'état de collision possible. Il existe également des LED qui dupliquent les relais P-Fail, qui fonctionnent simultanément lorsque l'un des circuits d'alimentation est interrompu.
PoE (Power-over-Ethernet)
Les commutateurs non gérés de la série
EKI-2000 disposent d'une alimentation par Ethernet. Il vous permet d'alimenter des appareils distants conformément aux normes IEEE 802.3af et IEEE 802.3at (PoE +), où une ligne de transmission basée sur un câble à paire torsadée de catégorie 5e et plus est utilisée comme ligne électrique. Il est recommandé d'utiliser une valeur nominale de 53 ... 57 V DC comme réseau principal pour ces commutateurs afin d'éviter une chute de tension sur la ligne.
Protection intégrée contre les interférences électromagnétiques et les décharges électrostatiques
Les
commutateurs de la série
EKI-2000 ont un système de filtrage intégré pour se protéger contre les interférences électromagnétiques et la tension statique. Sur la ligne électrique, le commutateur peut fournir une opérabilité pour le bruit impulsionnel à court terme avec une amplitude allant jusqu'à 3000 V CC, ainsi que pour les décharges électrostatiques sur les ports RJ-45 jusqu'à 4000 V.
Constructif
Absolument tous les commutateurs de la série
EKI-2000 ont un boîtier métallique robuste avec un degré de protection IP30. Structurellement, la série
EKI-2000 peut être réalisée en deux versions, c'est soit une version à monter sur un rail DIN, soit à monter dans un rack 19ʺ. Tout le montage nécessaire est inclus. De plus, les commutateurs conçus pour être montés sur un rail DIN peuvent être montés sur un panneau; le montage est fourni.
Conclusion
Les commutateurs industriels non gérés sont des dispositifs qui sont adaptés pour fonctionner spécifiquement dans un environnement industriel. Ils fournissent une interaction fiable et rapide entre les nœuds Ethernet et ne nécessitent pas de paramètres et de configuration supplémentaires. À l'heure actuelle, un commutateur non géré est un périphérique réseau simple et économique qui peut résoudre un nombre assez important de tâches de base liées à l'organisation des échanges sur un réseau Ethernet. Aucune configuration n'est requise, il suffit de retirer le commutateur de la boîte et de connecter tous les connecteurs nécessaires.
La série de commutateurs non gérés Advantech
EKI-2000 , qui appartient à la classe d'appareils décrite, prend en charge un large éventail de fonctions importantes et nécessaires, telles que la détection automatique du type de connexion MDI / MDI-X, la détection automatique du type de réseau (Auto-Negotiation), la protection contre les tempêtes de diffusion, PoE , protection contre les interférences électromagnétiques et les décharges électrostatiques, etc. Ensemble, toutes ces fonctions permettent d'utiliser l'
EKI-2000 pour résoudre les tâches de base d'organisation de l'interaction entre le réseau et les nœuds terminaux.
Exemple d'application
L'un des clients d'Advantech est la
China National Petroleum Corporation (CNPC) . Pour étendre ses capacités de transfert de données tout en réduisant les coûts associés, CNPC a choisi la solution d'Advantech pour la surveillance et la gestion du champ pétrolier. Les données sont transmises via le réseau cellulaire du terrain au centre de contrôle. Les
routeurs BB-SL306 ont été installés avec les
commutateurs EKI-2525I dans des armoires à côté des salles des pompes, fournissant une connectivité réseau pour les équipements de terrain tels que les caméras, les automates programmables, les RTU et autres appareils.
Littérature
1.
Une introduction à Industrial Ethernet2.10
Questions à poser avant de sélectionner un commutateur Ethernet3.
Commutateur Ethernet industriel non géré EKI-2525 à 10 ports 10 / 100Base-TX. EKI-2528 Commutateur Ethernet industriel non géré 8 ports 10 / 100Base-TX: Manuel de l'utilisateurL'auteur est un employé de
PROSOFT