Tại sao lại nên sử dụng Switch công nghiệp?

Lợi ích của Ethernet Switch công nghiệp so với switches thông thường. Ethernet Switch công nghiệp được thiết kế để làm việc trong môi trường nhà máy, sản xuất công nghiệp, và những môi trường khắc nghiệt.

Những đặc tính quan trọng của Switch công nghiệp như (nhiệt độ, Shock, rung, va chạmv.v) đều đáp ứng hoặc vượt trên những yêu cầu trong việc kết nối tới các thiết bị như PCL, Ethernet I/O, HMI, v.v. phần lớn các loại Ethernet switch thông thường có nhiệt độ làm việc từ 0-40C và không đáp ứng các tiêu chuẩn về chống rung, Shock. Nhưng phần lớn các IE switch đáp ứng nhiệt độ làm việc từ 0-75C có thể lên tới 85C, và chịu đựng khả năng rung shock cực tốt. Hơn nữa các IE Switch được thiết kế rất chắc chắn và tất cả được làm bằng vỏ kim loại sử dụng phù hợp với Din-Rail hoặc Panel mounting, những thiết kế mà hầu hết các IT switch không có được.  Hầu hết các loại Switch thông thường và bộ chuyển tín hiệu thông thường không thiết kế sẵn các phương án gá lắp hợp lý.

Những ưu điểm khác của Ethernet switch công nghiệp

Đó là được trang bị nguồn cấp dự phòng đảm bảo cho thiết bị hoạt động liên tục trong khi đó tất cả switch thông thường chỉ được trang bị một nguồn cấp duy nhất và sử dụng các adapter thông thường.

Switch công nghiệp đạt tiêu chuẩn Class I Div 2 (một tiêu chuẩn quan trọng trong điều kiện phòng nổ) trong khi Switch thông thường không bao giờ có. Tiêu chuẩn này cho phép các Ethernet Switch công nghiệp có thể làm việc được trong các môi trường dễ cháy nổ như oil/Gas hoặc môi trường có hóa chất gây cháy nổ.

Industrial Ethernet switch có thay thế được Switch thông thường?

Ethernet được sử dụng nhiều và thường xuyên trong các văn phòng trước khi Switch công nghiệp được biết tới. Thiết bị switch thông thường được biết đến với các yếu tố như khả năng làm việc đơn giản, giá thành rẻ. Khá thường xuyên, khi các công ty đánh giá về công nghệ lại không kiểm tra về khả năng thay thế của industrial Ethernet switch so với các loại Ethernet switch và Router thông thường.

May mắn là Industrial Ethernet Switch cung cấp nhiều lợi ích hơn với 4 tiêu chí chính để có thể thay thế những Ethernet switch thông thường đang được sử dụng. Tất cả các tính năng thay thế của Switch và hub thông thường được liệt kê ra dưới đây:

• Tập trung tất cả kết nối đến một vị trí có môi trường hoạt động không khắc nghiệt

Trong trường hợp này, khách hàng sẽ để thiết bị mạng dân dụng trong môi trường hoạt động được điều hòa và chạy cáp tới mọi node Ethernet công nghiệp. Điều này không những tốn kém mà còn giảm độ tin cậy. Industrial Ethernet switches  loại bỏ đáng kể  về các chi phí cho các loại dây đắt tiền khi so sánh với cách thức tập trung switch như trên.

• Tạo môi trường hoạt động dễ chịu cho thiết bị dân dụng ở khu vực khắc nghiệt.

Trong trường hợp này, khách hàng, để giảm chi phí dây dẫn, sẽ thiết kế những khuôn vỏ được điều hòa nhiệt độ, độ ẩm để chứa các thiết bị switch dân dụng trong một môi trường khắc nghiệt (ví dụ vỏ Nema4 với quạt làm mát Peltier và những connector có vách ngăn). Giải pháp này rất tốn kém và có thể tăng nguy cơ hư hỏng thiết bị. Switch công nghiệp được lắp trực tiếp trong những môi trường khác nghiệt, do đó loại bỏ những thiết bị điều hòa không khí đắt tiền và không cần thiết.

•  Sử dụng thiết bị switch dân dụng một cách đơn giản mà không quan tâm đến việc phù hợp của môi trường khắc nghiệt

Đây cũng là một giải pháp thay thế, nhưng thực sự là không tốt. Trong trường hợp này, khách hàng sử dụng thiết bị dân dụng trong môi trường khắc nghiệt. Thiết bị này không phải dùng cho những môi trường này và sẽ phát sinh những hư hỏng cũng như giảm độ ổn định của hệ thống. Trong các cuộc thảo luận của chúng tôi với khách hàng sử dụng cách thức thay thế này, nó chỉ được thực hiện vì khách hàng không biết rằng các thiết bị Switch công nghiệp đã có sẵn. Họ rất quan tâm và sẵn sàng để sử dụng Switch công nghiệp.

Mặt khác, nhiều switches dân dụng sử dụng công nghệ cut-through nên rất dễ bị nhiễm các gói tin xấu trên mạng. Tuy nhiên, Switches công nghiệp sử dụng công nghệ lưu trữ và công nghệ forward thực hiện CRC (cyclic redundancy checks) và đảm bảo sự toàn vẹn của bất kỳ gói dữ liệu forward nào.

• Sử dụng Hubs thay vì switches? Tại sao phải sử dụng máy tính công nghiệp?

Trong khi Hub rẻ hơn Switch, nhưng chúng không loại bỏ được những xung đột, vì vậy mà tạo ra các vấn đề liên quan đến xung đột khi truyền tin trong mạng Ethernet. Thảo luận sau đây sẽ minh họa sự khác biệt giữa Switches và hubs.

Hub cũng được biết đến như một bộ lặp, là một thiết bị đơn giản để kết nối các node Ethernet.

Hub chuyển tất cả gói dữ liệu nhận được từ một trạm tới tất cả các port. Tất cả người dùng được kết nối tới một hub đơn hoặc các Hub được kết nối với nhau để chia sẻ cùng một băng thông. Như các nodes được thêm vào mạng, chúng cạnh tranh cho một số lượng hữu hạn các băng thông (điển hình là 10 or 100 Mbs). Vì vậy, chắc chắn sẽ xả ra sự xung đột dữ liệu khi một hub được sử dụng và mạng định tuyến (khả năng để đảm bảo một gói dữ liệu được gửi/nhận trong một số lượng hữu hạn của thời gian). Đây là lý do chính khiến Ethernet có đã từng có thời gian không được chấp nhận trong ứng dụng điều khiển. Hầu hết các hệ thống điều khiển có một yêu cầu thời gian nhất định để truyền gói tin (<100ms). Điều này không được đảm bảo với một Hub và đặc biệt là khi mạng đang bận. Bạn hãy hình dung những vấn đề này có thể là nguyên nhân gây ra những lỗi trong các ứng dụng điều khiển.

Điều này tương tự như một làn đường duy nhất. Bạn không thể vào làn cho đến khi không có bất kỳ ai tham gia giao thông trên làn ấy. Với một Hub, bạn không thể gửi một gói tin cho đến khi mạng lưới trống. Tương tự khác là một line điện thoại. Nếu bạn chia sẻ một đường dây điện thoại với 8 người, bất cứ lúc nào và bất kỳ người nào nhận được cuộc gọi đến, điện thoại của người khác cũng sẽ đổ chuông. Tất cả người dùng sẽ phải trả lời để xác định liệu các cuộc gọi được gọi cho họ hay người khác. Ngoài ra, không ai có thể dùng line điện thoại này khi một người nào khác đang sử dụng.

Một Ethernet Switch công nghiệp, là một thiết bị phức tạp hơn với sự thông minh để kết nối các nút Ethernet. Switch loại bỏ vấn đề trong việc định nghĩa mạng bằng cách cung cấp băng thông đầy đủ với lưu trữ đến từng nút hoặc một nhóm các nút. Switch loại bỏ tất cả các xung đột mà thường làm cho Ethernet không xác định được điểm gửi nhận. Một Switch sẽ chỉ gửi dữ liệu chỉ tới cổng mạng hoặc segment thích hợp, chứ không dự liệu cho toàn bộ mạng giống như hub. Switch chuyển dữ liệu dựa trên địa chỉ MAC (duy nhất cho mỗi thiết bị phần cứng trên mạng) có trong các gói dữ liệu. Switch phải lưu trữ các địa chỉ MAC của mỗi thiết bị nó giao tiếp, đòi hỏi tốc độ cao dual ported SRAM (hub không có yêu cầu bộ nhớ). Switch xác định vị trí của mỗi nút và thiết lập kết nối tạm thời giữa nó với nút và chấm dứt khi gói tin được chuyển giao.

Sử dụng tương tự trong ứng dụng đường cao tốc , chúng tôi đã biến con đường một làn thành một làn đường cao tốc 8 làn. Một làn đường có thể được dành riêng cho các nút quan trọng, đảm bảo đường truyền luôn thông suốt trong một thời gian định trước.Giống như điện thoại di động, điện thoại đổ chuông khi có ai đó gọi cho bạn và bạn có thể sử dụng điện thoại của mình ngay cả khi người khác đang sử dụng.

Tóm lại

Tóm lại, một Industrial Ethernet Switch  giúp làm tăng băng thông mạng và cung cấp định mạng cho các ứng dụng điều khiển công nghiệp, và cung cấp các giải pháp với chi phí hoàn hảo nhất cho môi trường công nghiệp ..