工业以太网交换机选型指南

工业以太网交换机用于连接以太网设备。它首先接收由某台设备发出的数据帧，然后再将这些帧传送到与其它以太网设备相连的适当交换机端口上。随着它传送这些帧，它会学习并掌握以太网设备的位置，并用这些信息来决定该用哪些端口来传送帧。这有助于减少网络占用率。
什么样的工业以太网交换机才最适合你的工厂目前的应用呢？ 的确件令困扰的事情，因为需要考虑诸多因素，例如工作环境，是否需要冗余，网管和非网管型，未来的维护和扩展性等等。因此这里给出了如何选择工业以太网交换机的一些建议。

• 工作环境方面的考量：包括温度范围、EMC电磁兼容性、防护等级、安装方式和电源|稳压器等。工业以太网交换机设计用于那些不适合商用交换机的环境，例如具有极限温度、高振动以及强电磁噪声的环境。
• 选用网管型还是非网管型交换机：如果 网络比较简单，可以选用即插即用的非网管型交换机；如果为了将来维护方便，可能需要选用网管型，只有网管型交换机才能做到环型的拓扑连接。
• 还需要满足相关的工业标准：比如船用的交换机应符合船结构的标准；如果是危险场合的应用，则要符合相应的认证标准；轨道交通和公路等交通行业也有自己的标准。

网管型和即插即用型
在选择一台工业以太网交换机时的一个关键问题是，选择网管型交换机还是非网管型交换机。虽然网管型交换机通常较贵，但它提供了一些额外的强大功能。网管型交换机包含了非网管型交换机的特性。网管型交换机都支持简单网管协议（SNMP），使你能对网络进行监视。通过SNMP，你能查看各种网络状态，包括收/发的字节数、收/发的帧数、错误数与端口状态等。所有这些都能逐个端口查看。网管型交换机还具有一些能提高你网络控制能力的高级特性。像服务质量(QoS)、虚拟局域网(VLAN)、端口镜像、IGMP Snooping、冗余与SNMP等特性。说明如下：

• QoS是交换机向特定数据帧运用高优先级的能力。
• VLAN允许交换机将设备逻辑分组，且即使所有设备都共用一台物理交换机，也能隔离这些设备组之间的流量。
• 端口镜像允许用交换机的一个端口来监视由交换机的一个或多个端口所发送或接收的流量。这种特性方便对通讯数据进行实时监控，是以太网常用的故障查找方法。
• IGMP Snooping可自动将组播帧只发给那些请求这些帧的设备，这能防止组播帧发往那些未请求这些帧的设备。
• SNMP就是简单网管协议，它允许网管应用程序以标准方式和交换机通信，请求状态信息及设置配置等。有些供应商还提供可将SNMP数据转换成HMI系统中所使用的OPC数据的网管程序。
• 环网冗余是网管型工业以太网交换机的常见特性。很多工业交换机厂商都创建了他们自己的专用环网冗余协议，例如恒启公司的RingOn，恢复时间少于15ms。

传输介质
传输媒介方面，大多数工业以太网通信都通过双绞线进行，但有时也需要使用光缆。当信号传输距离超过双绞线所支持的100米时则需用光缆。多模光纤的通信距离能达2公里；单模光纤的通信距离可达到15公里。由于其通信不易受电或磁场的影响，因此光缆一般还用于高噪声环境中。

实时性考虑
你需要考虑的另一个问题是，你的系统可接受哪种类型的响应与抖动。如果我从一台设备向另一台设备发送一个帧，则最大响应时间及最大可接受的抖动是多少？在处理数据帧时，大多数以太网交换机都采用存储－转发方式，这意味着先接收整个帧，然后再将其转发。如果你将几台交换机级连，则每台交换机存储－转发这些帧的时间会增加。而且，还需要加上交换机的少许内部延时。

兼容性问题
工业以太网和以往的现场总线相比，是个透明的协议，在交换机的使用中是否还需要顾虑兼容性呢？以太网涵盖了网络中的物理层和数据链路层，工业场合中，往往谈到的是TCP/IP以太网。标准的工业以太网交换机可以转发RT，NRT和IRT的数据包，因为这些数据包可以在标准的TCP/IP工业以太网上传输。但是这种转发由于不对数据包进行识别，所以就失去了帧的优先级特点。如果在控制层，信息层和现场层使用不同厂家的交换机，则需要考虑设备的互连通性和互操作性方面有没有问题。通常情况下不同厂家交换机的冗余光口是不能互通的，另外，专用环网协议也要求环网中的所有交换机都必须出自同一厂家。