工厂使用工业交换机的注意事项

    工业交换机是用于工业控制领域的一种以太网交换设备，也被称为工业以太网交换机。由于采用了开放性好、广泛应用、价格低廉的网络标准，同时使用透明而统一的TCP/IP协议，因此以太网已经成为工业控制领域主要的通信标准。由于工厂的环境通常较差，使用工业交换机时必须了解一些注意事项。

    1、以太网的网络布局

    工厂/机器所采用的以太网拓扑布局与办公室的网络拓扑布局不适用于工厂生产层。办公室所采用的以太网基础架构通常使用商业级产品构建。它们可以在恒定温度的环境下，通过建立星型拓扑结构的交换网络来发挥出优良的效果。相反地，工业以太网架构通常需要处理许多不稳定的情况，因此必须具备额外的功能，例如高速冗余。工业以太网采用多种不同的网络结构布局，包括星形、环形、树形和线形，并采用屏蔽电缆和金属接头，以提升其耐高温和耐振性能。此外，一般情况下，工业交换机的配置和维护工作由相应的自动控制系统集成商来负责。

    2、以太网通信协议

    对于控制系统集成商来说，最重要的是要意识到以太网仅仅是一种网络架构，需要通过采用一个工业级的通信协议，来实现自控设备之间的通信。IEEE802.以太网标准3规定了接线方式、数据读写规则以及以太网架构的结构。尽管不同设备可以在同一网段内使用该网络标准进行通信，但前提是它们必须使用相同的网络协议，即相同的“通信语言”。Profinet是一种专为工业应用设计的通信协议，它提供了用于分布式I/O、机器之间的互连性、机器安全性以及动作控制的相关功能。

    3、以太网的处理能力

    网速快慢并不决定这个问题，关键是如何迅速准确地将数据传送到目的地。毫无疑问，网络处理能力是最关键的因素之一，其衡量标准是单位时间内网络数据传输的量。最有效的提高性能的方法是缩短通信堆栈中循环的次数。在Profinet通信堆栈中，循环周期次数比标准以太网TCP/UDP工具要少十几倍。这是因为，Profinet专门为一些对时间要求严格的重要任务设置了一个以太网实时通道，而其他配置、诊断、路由和大容量数据传输的通信则通过标准TCP/IP通道进行。

    4、以太网的网络配置

    一个重要的方面是网络设置的简单性，然而，更关键的是，通信编程的实现不能过于复杂。可以通过配置设备来实现Profinet通信的连接，而无需编写代码。通过采用对象配对配置设备的内部通信方法，而非传统的编程调试方法，系统集成商和最终用户可以节约至少25%的建设和调试时间。

    5、先期计划

    目前的以太网需要具备适应未来各种应用需求的能力，而不只关注现有的应用。用户可以通过使用Profinet来满足他们特定的需求，实现高度集成的自动控制系统，并利用统一的以太网网络。这个系统适用于多种控制功能，如点对点通信、分散式输入输出、机器安全、动作控制和数据采集。它已经预先准备好以便未来扩展。

    6、旧系统改造

    工业以太网的关键要素不仅限于以太网技术本身。在整合现有网络和来自不同供应商的设备时，我们需要考虑一些因素来确保它们能正常运行。该系统基于Profinet，并采用标准工业交换机和TCP/IP协议组件进行设计。因此，在使用整个自控网络中的该系统时，不需要额外添加昂贵的工业交换机或特殊功能（例如IGMPsnooping和VLAN），就能够完全适用。Profinet可以解决将不同供应商的产品连接到同一网络的问题。在自动化的范畴中，每个机器都被视为一个组成部分，并且通过使用XML进行处理。这种处理方式是一种与内部核心控制系统独立的方式，以部件为最小的控制单元。

    7、费用

    对于工业以太网络而言，最重要的开支并不是网络组件的构建成本，而是设计、安装和维护所需的工作。Profinet及其他类似的工业以太网架构，利用了信息技术的成果，如OPC和SNMP，来监控和展示网络的状态。除了这一点之外，它还可以进行诊断，并直接反映网络状态，包括plc和SCADA系统在内的自控系统。借助中央控制室，我们可以轻松进行组态设置和故障排查，从而使操作变得更加简便。