工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)核心技術(shù)全解
高性能、低成本是在選擇工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)時的標(biāo)準(zhǔn),特別是對于中小型企業(yè)來說,在當(dāng)今工業(yè)控制系統(tǒng)中,工業(yè)現(xiàn)場控制朝著更專業(yè)方向發(fā)展,而電子產(chǎn)品開發(fā)周期要求更短,能更快的應(yīng)對市場需求的進(jìn)步,各種設(shè)備均已普遍朝著智能化方向發(fā)展。
最常用的PLC、RTU、FTU、TTU、數(shù)據(jù)采集模塊等先進(jìn)的工業(yè)設(shè)備都已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了智能化和網(wǎng)絡(luò)化,將以太網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域已成為勢不可擋的發(fā)展潮流,工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)發(fā)展迅速。
工業(yè)以太網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的速度令人震驚,其應(yīng)用已經(jīng)滲透進(jìn)工業(yè)控制的各個領(lǐng)域,國外高端的工業(yè)以太網(wǎng)產(chǎn)品已經(jīng)占據(jù)壟斷地位,但因其高額的價格讓國內(nèi)現(xiàn)場集成商望而卻步,而在中底端市場,國內(nèi)的工業(yè)以太網(wǎng)控制造商發(fā)展勢頭正如火如荼,其產(chǎn)品性能越來越穩(wěn)定,性價比更是國外廠商無法放下身價的。MIEN5000M是武漢邁威光點(diǎn)技術(shù)公司專為工業(yè)應(yīng)用而開發(fā)的高性能、低成本嵌入式工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)模塊。能方便集成商或用戶的二次開發(fā),縮短產(chǎn)品設(shè)計周期,滿足用戶的個性化需求。
模塊功能簡介
MIEN5000M是武漢邁威光點(diǎn)技術(shù)公司專為工業(yè)應(yīng)用而開發(fā)的高性能、低成本嵌入式網(wǎng)管型工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)核心技術(shù)模塊。MIEN5000M模塊通過擴(kuò)展接口,擴(kuò)展成工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)產(chǎn)品。擴(kuò)展的交換機(jī)可以有有2個上聯(lián)環(huán)網(wǎng)冗余的100Base-FX單模或多模光纖接口,也可以使用100Base-TX的電口。利用上聯(lián)冗余光纖接口可以組成光纖冗余環(huán)網(wǎng),系統(tǒng)在出現(xiàn)故障時環(huán)網(wǎng)冗余倒換時間小于100ms。MIEN5000提供網(wǎng)絡(luò)變壓器輸出的6個以太網(wǎng)電口,用戶可連接6個10Base-T/100Base-TX以太網(wǎng)RJ45端口。每個電口都具有自適應(yīng)功能,能自動的配置到10Base-T或100Base-TX狀態(tài)以及全雙工或半雙工的運(yùn)行模式,并能自動進(jìn)行MDI/MDI-X連接。
支持全局網(wǎng)管和基于端口的VLAN劃分。它能夠?qū)⒍鄠€站點(diǎn)的以太網(wǎng)信號復(fù)合到環(huán)形光纖鏈路中傳輸。模塊的MAC口速率100Mbit/s符合IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn),支持VLAN幀傳輸,可連接交換芯片。模塊有強(qiáng)大的網(wǎng)管功能,基于RS232協(xié)議的全網(wǎng)統(tǒng)一網(wǎng)管平臺,網(wǎng)管通道獨(dú)立于業(yè)務(wù)通道之外,使網(wǎng)管系統(tǒng)可以免遭網(wǎng)絡(luò)病毒及黑客程序的攻擊,提高系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。專門開發(fā)的上位機(jī)網(wǎng)管軟件,可以對網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行地址自動生成,以及對網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖詣訏呙枧c自動生成。整個模塊電路由大規(guī)模FPGA和工業(yè)級芯片組成,F(xiàn)PGA程序自主開發(fā)并擁有技術(shù)產(chǎn)權(quán)。MIEN5000M嵌入式模板,體積輕巧,功能高度集中,使用工業(yè)級元件生產(chǎn),兩排40芯插座提供的標(biāo)準(zhǔn)信號接口,方便用戶的二次開發(fā)。模塊支持電源冗余,符合工業(yè)級設(shè)計要求。光纖網(wǎng)絡(luò)的冗余功能,獨(dú)立的全網(wǎng)網(wǎng)管通道,冗余的電源輸入功能,功能強(qiáng)大的全網(wǎng)實(shí)時網(wǎng)管系統(tǒng)。為系統(tǒng)的可靠運(yùn)行提供了多重保障。用戶通過簡單配置即可實(shí)現(xiàn)形式多樣的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī),或者通過在工業(yè)設(shè)備中嵌入該模塊,就能輕易為用戶設(shè)備帶來具有工業(yè)性能的冗余環(huán)網(wǎng)功能。MIEN5000M模塊可廣泛應(yīng)用在以太網(wǎng)光端機(jī)、工業(yè)級環(huán)網(wǎng)冗余交換機(jī)等產(chǎn)品中。
模塊主要功能
100Mbit/s光纖冗余 工業(yè)現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障后,盡快對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行重構(gòu),對工業(yè)現(xiàn)場來說十分重要,否則連接的終端設(shè)備會斷開邏輯通信連接。MIEN5000M采用了武漢邁威自主開發(fā)的SRing技術(shù),提供冗余光口來實(shí)現(xiàn)光纖網(wǎng)絡(luò)冗余,使系統(tǒng)出現(xiàn)故障后在100ms內(nèi)恢復(fù)連接。 100Mbit/s雙絞線冗余 MIEN5000M提供以太網(wǎng)口的網(wǎng)絡(luò)冗余(雙絞線),當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)中斷時,系統(tǒng)可在100ms內(nèi)完成網(wǎng)絡(luò)重構(gòu),使通信恢復(fù)正常,提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性和安全性。
配置、網(wǎng)管功能 MIEN5000M工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)可通過CONSOLE口進(jìn)行交換機(jī)或整個網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的設(shè)置、查詢與管理。指示功能 MIEN5000工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)產(chǎn)品在前面板上通過指示燈能正確指示端口狀態(tài),包括傳輸速率,鏈路連接狀態(tài)以及系統(tǒng)狀態(tài)的正確指示。
VLAN(虛擬局域網(wǎng))功能 在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)可基于端口劃分多個VLAN,實(shí)現(xiàn)在同一VLAN的用戶可以互通,不同VLAN的用戶不能互通。MIEN5000的VLAN設(shè)置符合IEEE802.1Q標(biāo)準(zhǔn),可以實(shí)現(xiàn)跨交換機(jī)的相同VLAN互通,MIEN5000最多支持16個基于IEEE802.1Q 標(biāo)準(zhǔn)的VLAN。802.1p優(yōu)先級功能 IEEE 802.1p是在LAN環(huán)境中最廣泛使用的優(yōu)先級方案。MIEN5000支持802.1p標(biāo)準(zhǔn),當(dāng)連接到MIEN5000的用戶終端不支持802.1p而又希望對不同端口的業(yè)務(wù)分配不同的優(yōu)先級時,可以使用此功能進(jìn)行基于端口的優(yōu)先級設(shè)置。此設(shè)置只影響進(jìn)入端口的Packet中不含優(yōu)先級域的數(shù)據(jù)包。MIEN5000工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)每個端口支持2級(高、低)優(yōu)先級設(shè)置。
二層交換 常用交換技術(shù)有兩種:直通式交換技術(shù)(Cut-Through):交換機(jī)接收到數(shù)據(jù)幀,只要接收完頭部,立即進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā),不作任何校驗(yàn)和處理;存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換技術(shù)(Store and Forward):交換機(jī)開始接收數(shù)據(jù)幀后,先進(jìn)行存儲,待完全接收整個數(shù)據(jù)幀后,進(jìn)行差錯校驗(yàn),校驗(yàn)無誤后進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換技術(shù)是使用最廣泛的交換技術(shù),MIEN5000即采用此種交換方式。
廣播風(fēng)暴抑制功能 支持基于百分比的廣播風(fēng)暴抑制,廣播風(fēng)暴是由網(wǎng)橋環(huán)造成的在網(wǎng)橋上無休止地轉(zhuǎn)發(fā)廣播幀或組播幀的情況,廣播風(fēng)暴浪費(fèi)了許多帶寬。廣播風(fēng)暴抑制的目的是優(yōu)化交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)的性能,配置了廣播風(fēng)暴抑制比,即可對MIEN5000上收到的廣播流量進(jìn)行監(jiān)控,當(dāng)廣播流量的帶寬超過配置的限度時,交換機(jī)將過濾超出的流量,保證網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù),使廣播所占的流量比例降低到合理的范圍。
告警功能 MIEN5000的告警功能包含電源失效告警、端口鏈路告警、以及網(wǎng)絡(luò)告警等,可以通過網(wǎng)管軟件對各種告警功能進(jìn)行使能設(shè)置。告警信息通過設(shè)備上的告警端子輸出還可以在網(wǎng)管界面上輸出。
端口工作模式設(shè)置功能 MIEN5000工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)可以通過網(wǎng)管對所有端口的工作模式進(jìn)行設(shè)置:全雙工/半雙工自適應(yīng)、強(qiáng)制全雙工、強(qiáng)制半雙工、10M/100M自適應(yīng)、強(qiáng)制10M、強(qiáng)制100M等。端口速率設(shè)置功能 MIEN5000工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)可以通過網(wǎng)管對所有端口的速率進(jìn)行設(shè)置,速率可以設(shè)置為32k bps的整數(shù)倍。