工业交换机产品简介.docx
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1、工业交换机产品简介版本要紧作者版本描述完成日期1.0蒲江工业以太网交换机简介2010月12月-工业交换机概述31.1 工业交换机简介31.2 工业交换机与传统交换机性能对比41.3 工业交换机应用行业514工业交换机应用场合61.3.1 应用解决方案-电力61.3.2 应用解决方案-交通91.4 .3应用解决方案-能源冶金16二名词解释182.1 IP防护等级S念192.2 M12连接器介绍202.3 过载保护222.4 反接保护电路232.5 电磁兼容性EMC242.6 MTBF25三要紧厂商工业交换机分析263.1 博达(bdcom)263.1.1 公司简介263.1.2 工业产品概述27
2、3.1.3 工业产品特点303.2 赫斯曼(hirschmann)301. 2.1公司简介303. 2.2产品概述314. 2.3技术特点313.3莫沙(moxa)333.3.1公司简介333.3.2产品概述343.3.3技术特点343.4东士(kyland)343.4.1 公司简介343.4.2 产品简介353.4.3 技术特点353.5罗杰康(ruggedcom)373.5.1公司简介373.5.2产品介绍373.5.3技术特点383.6西门子(siemens)383.6.1公司简介383.6.2产品介绍393.6.3技术特点39四工业交换机对比表39一工业交换机概述1.1 工业交换机简介
3、工业以太网交换机(IndUStrialEthernetSWitCheS)是能够满足工业现场需要,技术上与商业以太网交换机兼容,而实时通讯、可靠性、稳固性、安全性、环境习惯性等各方面要求高于商业以太网交换机的一种以太网设备。工业以太网交换机分为网管型(Managed)与非网管型(Unmanaged)两类细分产品。网管型工业以太网交换机具有单位价值高的特点,尽管其销售数量远不及非网管型工业以太网交换机,但目前网管型工业以太网交换机是市场的主流。工业以太网交换机要紧是应用于复杂的工业环境中的实时以太网数据传输。以太网在设计时,由于其使用载波侦听多路复用冲突检测(CSMA/CD机制),在更杂的工业环境
4、中应用,其可靠性大大降低,从而导致以太网不能使用。工业以太网交换机使用存储转换交换方式,同时提高以太网通信速度,同时内置智能报警设计监控网络运行状况,使得在恶劣危险的工业环境中保证以太网可靠稳固的运行。1.2 工业交换机与传统交换机性能对比商用交换机工业交换机安装与连接专用网络机柜内连接标准的台式机工作站打印机等现场安装(操纵柜内或者直接安装于自动化设备上,环境恶劣,某些场合甚至要求满足IP67防护等级)连接离散的操纵设备与I/O使用寿命 几年或者十几年(没有相应标准可遵循) 风扇散热 备件更换:3年 电源(220VAC) MTBF20年以上(基于M1L-HDBK217F),有些甚至长达100
5、年以上 无风扇散热 备件更换:10年 冗余的电源(24/48VDC,110/220VAC等)工作环境 良好(机房恒温,恒湿) 无振动、冲击 无重机械负载、无化学物质腐蚀 较低的抗电磁干扰能力 普通或者宽温(-40+70+85o) 有具体的抗振动、抗冲击要求 牢固的重机械负载设计、防某些化学物质腐蚀较强的抗电磁干扰能力工业认证通常的标准工业EMC标准冗余要求通常没有冗余或者仅仅有核心冗余多种冗余方式的结合拓朴结构星型总线型树型 星型 双星型 环形 双环型冗余技术STP(生成树) RSTP(快速生成树) 1.inkAggregation(链路聚合) VRRP(虚拟路由冗余协议) STP、RSTP
6、HlPER-Ring RedundantNetwork/RingCOUPIing(网络耦合) 1.inkAggregatiOn(链路聚合) VR即(虚拟路由冗余协议)时钟传输简单时钟传输(NTPSNTP)精密时钟传输(PTP)网管功能SNMP协议SNMP协议OPC管理协议1.3 工业交换机应用行业中国工业以太网交换机正处于产品生命周期的成长期,被广泛应用于电力、交通、冶金、煤炭、石化、水处理等行业。工业以太网技术的进展,下游交通、电力等用户的大量需求,中低端市场产品供给的不断丰富,与网管型交换机更为广泛的应用是推动市场进展的宜接原因。产品主要市场应用分布工业交换机应用场合1.4.1应用解决方案
7、-电力数字化智能变电站变电站自动化系统冗余环网单网络方案M(JKY22OK保护 220KV i IOKY保护35KV/10KV保护电力配网自动化业供电网上站拿管方案介绍数字化变电站自动化系统集保护、操纵、监控、测量与其他自动化功能于一体的35kV-50OkV变电站综合自动化系统,变电站综合自动化系统分为三个体系结构:间隔层、通信层、变电站层。其中通信层使用标准通信规约,能够方便地实现不一致厂家设备的互联,使用双网工业以太网通信方式来保证通信的高可靠性。变电站综合自动化系统使用双工业以太网通信的模式为所有装置提供两个独立的通信的网络,双规网都能够用于通信,从而提高通信的可靠性,也能够将两个网分别
8、用于通信与故障录波。通信设备要满足高温、强电磁干扰、潮湿等恶劣的工业环境,同时符合IEC61850-3的规约要求。变电站IEC61850标准,从抽象概念中提炼出要紧的针对工业以太网交换机映射要求:功能性要求功能性方面,最重要的至少有两点,一是要求工业以太网交换机能够支持快速转发与QOS服务质量以保证IEC61850标准中重要的GSE/G00SE数据包得到实时的传输,同时能够支持组播通信管理IGMPsnooping。二是工业以太网交换机务必能够支持构建冗余的网络拓扑比如环网架构以提高拓扑的可靠性,同时同时能够提供极短的网络故障恢复时间。此外还包含像VLAN、优先级与快速生成树等技术功能测试要求。
9、电磁兼容设计要求在电磁兼容设计方面,工业以太网交换机要能够通过包含电击、雷击与其他电磁干扰测试宽温环境要求在宽温环境要求方面,交换机设备务必在-40C85C的极端温度环境下能够正常工作机械结构验证在机械结构要求方面,交换机设备还要通过专业第三方的振动与冲击耐受度测试。PSTN人诉检基于工业以太网的高速公路通信系统1.4.2应用解决方案-交通道路交通系统仃产兆兀及环网收费站/服务M兆兀余环网IW100OM1.业以太网上换机控胡分中心卜纹千兆冗余以大环网送入四大史与电呜Hl收电力JI叫量他假收mIVIn3ci)Wk.b?桧Iniil方案介绍道路交通操纵系统随着ITS(智能交通系统)技术在道路交通操
10、纵系统领域的应用,ITS开始在现代交通系统中扮演起一个重要的角色。通常来讲,ITS包含对通信、操纵与电子技术的集成,用于对交通流量的监控与管理,减少交通堵塞,同时为乘客提供交通捷径以节约人力、财力与物力。整个道路交通系统是由诸多子系统构成的,包含交通信号操纵系统、交通信息显示系统、交通情况实时视频监视系统与分析系统与变电站系统。ATMS(先进交通管理系统)与ATlS(先进交通信息系统)是ITS的两个重要构成部分,它们是整个ITS的价值所在。通过使用智能的嵌入式交通操纵器、交通信号、车辆监测仪、LED显示屏与监视器,十字路口的交通情况便能够被处理得十分协调车辆检测仪负责搜集交通流量信息,包含车辆
11、的声音、速度与尺寸,然后通过无线收发装置将这些信息发送给智能的嵌入式计算机。嵌入式计算机担任着交通操纵器的角色,它通过计算、分析实时数据来决定交通流量的状态,然后给出操纵决策。比如,何时改变某一特定的交通信号灯以缓解严重的交通堵塞。操纵器将预估的行驶时间与最佳路径发送到CMS(信息更换系统)显示屏,告知驾驶员目前的交通状况。最值得关心的就是系统的可靠性。由于交通操纵十分重要,道路系统不同意任何形式上的断电或者通信中断。此外,由于交通情况每天都不一致,交通事故的发生也无法预知,为了预防并快速响应紧急情况,建立交通情况监视系统已经成为了一种必要。道路交通系统的要求:在道路交通系统中,牢固可靠的网络
12、结构与极佳的交通操纵/显示策略能够确保整个系统的高效能。建立道路交通系统需要注意下列几点:实时监视与图像获取:视频监视系统务必实现交通情况的实时传输。无线网络:每个十字路口的交通操纵器应该能够使用无线网络来传输一部分信号来实现信息的同步,这样能够减少线缆的费用。嵌入式计算能力:嵌入式计算机对操纵信号进行实时运算,然后给出正确的操纵策略。冗余电源与网络:冗余性在交通系统中扮演着重要的角色,它能够保证整个系统无间断运行。宽温设计:通常,交通自动化系统中所使用的设备务必能够在-40到75C的温度范围内正常工作。轨道交通监控系统方案介绍集成的以太网解决方案在轨道交通自动化中的应用速度、可靠性与安全性都
13、是轨道交通系统经济、富效运转的重要因素。现代轨道交通建设者发现,在日常运行过程中使用自动化技术能够降低劳动成本,同时加快系统的决策过程,从而达到这些指标。尽管如此,轨道交通系统是由许多复杂的分布式子系统构成的,这些子系统需要实现集中的监控。正是由于系统的复杂性,因此需要一个开放、稳固同时能够整合因此系统的网络系统来保证整个系统智能化的操作与管理。道路交通系统描述轨道交通系统由许多个子系统构成,包含操纵与调度系统(信号系统)、环境监控系统、网络化视频监视系统与供电系统。这些系统在轨道交通运行过程中起着极大作用,就像轨道沿线分布着不一致站点一样,它们通常分布在各个不一致的地方。将这些子系统集成到一
14、个完整的轨道交通系统通常使用的是一个层次化的网络。设备层操纵网络通常使用现场总线,它们通过网关实现与以太网络的通信。所有的现场信息经由以太网络被传输给上层网络。工作站级操纵网络通过以太网将各车站的要紧子系统连接起来,然后被集成到骨干网络以实现站与站之间运行信息的传输。骨干网络收集到来自各站点的系统运行信息并将它们传输到中控室。这样,中控室得到足够的信息之后便能够对系统进一步分析与操纵。设备层网络要紧采集来自PLC、DCS系统、现场I/O设备、SCADA与CCTV系统的系统运行信息,并通过网关将这些信息发送到以太网上。骨干网络使用的是千兆以太网络,它能够为站与站之间的数据、图像传输提供足够的带宽
15、。所有的站点都使用三层网络的结构连接在一起,实现了系统稳固运行时所需信息的整合。由于整个轨道交通系统运行速度很快,因此它能够实时反映系统的状况,工作效率也得到了较大的提升。道路交通系统的要求使用精确的设备以保证系统运行的准时性是轨道交通系统的特点之一。因此,连接各个子系统的网络务必可靠,这样才能保证系统的无间断运行。构成轨道交通系统的网络系统应该具备下列条件:高可靠性实时监视与图像获取:视频监视系统务必实现交通情况的实时传输。高带宽无线网络:每个十字路口的交通操纵器应该能够使用无线网络来传输一部分信号来实现信息的同步,这样能够减少线缆的费用。嵌入式计算能力嵌入式计算能力:嵌入式计算机对操纵信号
16、进行实时运算,然后给出正确的操纵策略。超长距离传输冗余电源与网络:冗余性在交通系统中扮演着重要的角色,它能够保证整个系统无间断运行。抗干扰宽温设计:通常,交通自动化系统中所使用的设备务必能够在-40到75C的温度范围内正常工作。隧道交通系统Tunnel Traffic Control Solutionv 一方案介绍隧道交通监控解决方案安全性一直都是隧道操纵系统的核心内容,由于隧道在要紧道路与高速公路之间起着相当大的作用。由于交通流量受到隧道容量的限制,而且随着时间进展,车辆增多,隧道却无法拓宽,这对司乘人员来讲确实是一个不利的环境。相比地上道路而言,在隧道里发生的事故其后果往往严重的多。受到隧
17、道自然条件的限制,清理事故中受损的车辆与营救受伤人员是件相当困难的情况。因此,务必及时检测并处理交通堵塞、火灾、车辆抛锚与一氧化碳含量等突发的状况。隧道操纵系统描述:整个隧道操纵系统的管理是由中控室来完成的,子系统中所有的设备务必集成到一个综合有效的操纵系统。该子系统由下列项目构成:隧道电能操纵系统:变电站与无间断电源交通信号操纵系统(由LED与交通灯构成的各类各样的交通信号系统)自动通风操纵与照明系统紧急系统与广播系统高度操纵系统火灾侦测与保护系统:采集火灾探测器数据,操纵消防系统。同时还包含蓄水与排水系统。污染物测量:采集隧道中能见度与一氧化碳浓度的数据视频监视系统难点如今,隧道中车辆行驶
18、的速度十分快,车流量相当大。相比路面道路来讲,在狭窄、受限的隧道中,人们往往对发生的事故更是显得措手不及,即便是小事故也可能导致一场令人震惊的灾难。对交通事故的快速反映有助于维持交通的畅通。因此,调度人员务必及时熟悉一些重要的信息以告知驾驶人员如何在隧道中采取行驶方案。其次,整个系统务必保持良好的运行状态,无间断运行能够在最大程度上保证隧道内交通的安全性与可靠性。要求由于隧道被认为是最复杂的路段,因此安全性、可靠性与实时访问成为了智能隧道操纵系统最重要的因素。连接所有子系统的通信网络应该满足下列要求:基于以太网的网络架构对隧道操纵系统来讲,搭建一个用于各子系统之间通信的以太网是十分重要的。如今
19、,相比传统的现场总线而言,IP网络具备很多优点。除了支持任意数据类型的传输之外,其数据吞吐量还得到了大幅提升。这样,在通常的操纵设备节点还能够安装摄像头,所有设备均能够通过工业以太网交换机连接到同一个环形的骨干网络。系统冗余且可靠性高高效的交通管理系统是决不同意交通停滞的。与串行连接相反,以太网交换机能够连接成环状,整个系统具备断线侦测功能,并能够将数据沿相反方向发送。该功能无疑确保了整个系统无间断的操作,驾乘人员的安全也得到了保证。快速、长距离传输网络应当能够完成大规模的数据传输任务。以太网交换机及其光纤介质能够提高传输速率与传输带宽,来自现场操纵器、传感器与检测仪的数据传输也变得十分可靠。
20、标准的以太网带宽包含10,100,1000Mbps,在交通领域的应用中,包含桥梁与隧道在内的长距离传输,光纤表现出来的传输速率更快、连接更安全。基于IP的实时视频监视系统交通操纵器要紧负责操纵与监视道路信号、交通灯信号、紧急情况、通风状况与隧道照明情况,还能够借助视频监视获取实时信息,因此现代隧道管理系统的功能越来越强大。一些新型、便宜的摄像头在传送高质量的压缩图像文件时往往占用大量网络带宽。因此,基于IP的视频图像传输对监视与安全方面的应用越来越重要。此外,操作人员还能够随时随地从网络上轻松地获取视频图像。工业级的设计,适用于任何苛刻环境在隧道应用当中对安全要求十分高,因此系统务必具备断线监
21、视、检测与自恢复功能。为了增强系统的可靠性,系统中选用的产品应该具备工业等级的设计,工作温度从-40到75C,且具备较长的MTBF,以确保隧道通信系统的安全性。1.4.3应用解决方案-能源冶金能源系统煤炭矿井下综合监控系统示意图数褥服务M主城眼务管理中心视M务&办公口动化典舱服务A监控控制层工作站内容& oCPLC、极像仪、Itt冲;a、IP电话、人依定位分析仪、安全心外分析仪等现场专业受制器3国康0&Q)QJJ门中心管理层i-zxl-71,JlUft皮带集控电冏监控水条ISM安全金控人M定位轨道脱相通从管网挈U拳拳方案介绍基于工业以太环网的全矿井综合自动化系统将地面信息管理系统、矿井环境监控
22、子系统、各生产环节自动操纵子系统及通信指挥调度子系统通过高速工业以太环网与自动化平台软件整合,实现全矿井的管控一体化。系统特点:使用三层体系结构,且操纵层使用工业以太环网、设备层使用现场总线,保证了现场子系统的实时性;环网冗余,可快速建立连接及连接恢复,恢复时间V20ms(500ms);主干冗余网使用单模光纤,传输速率100M/1000M;全线产品使用工业级产品,确保了整个自动化系统长期连续可靠地运行;使用多种硬件、软件安全措施,保证了系统运行的安全性与可靠性;强大的数据综合及后台处理功能支撑通风管理系统、安全管理系统等专家系统的运转,为整个矿井的现代化综合管理提供数据基础,真正意义上实现了矿
23、井的管控一体化。二名词解释2.1IP防护等级概念IP(INGRESSPROTECTION)防护等级系统是由IEC(INTERNATIONALELECTROTECHNICALCOMMISSION)所起草。将电器依其防尘防湿气之特性加以分级。这里所指的外物含工具,人的手指等均不可接触到电器内之带电部分,以免触电。TP防护等级是由两个数字所构成,第1个数字表示设备离尘、防止外物侵入的等级,第2个数字表示设备防湿气、防水侵入的密闭程度,数字越大表示其防护等级越高。表一离尘、防止外物侵入的等级数字防护范围说明0无防护对外界的人或者物无特殊的防护1防止大于50mm的固体外物侵入防止人体(如手掌)因意外而接
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