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为什么使用工业以太网交换机 简介 以太网已经获得巨大的成功，并且被公司和大学办公室所接受，现在正逐步的拓展有更多需求的工业环境应用。以太网的吸引力包括监视数据传输，被用来建立和配置设备的现存实用工具（如Telnet） ，还有可以从某个中心位置可以安装控制设备的程序的能力。这些类型的应用经常使用在“管理层”，尽管以太网同时也在逐渐的满足“设备层”的应用。 这包括使用TCP/IP的以太网连接赖传输控制信号，比如在机器人技术中，操作高速排列的设备和SCADA(管理控制和数据采集)的应用。在这篇文章中，我们讨论以太网的一些基本特性，它是如何应用到工业环境中，然后考虑一下以太网交换机在帮助确保数据通过网路传输中起到的是什么特别角色。什么阻止了以太网向工业环境发展？ Towards a more deterministic Ethernet—Switches to the rescue What makes an Ethernet Switch Industrial? Who needs an Industrial Ethernet Switch? Summary 什么阻止了以太网向工业环境发展？ 如最初所说的一样，以太网的半双工，且并存于总线拓扑，导致了“不确定“的数据传输接口，而这样的以太网就意味着某些类型的“冲突检测和避免”机制（这个技术术语就是：CSMA/CD，或者是带碰撞检测的多路载波存取）需要建立相应规格。 这自然使更加简单和更加熟悉的RS-232接口有着强烈的呼声，并且理由之一是工控行业的使用者赞同任何有专利的接口而避免使用以太网。但是，现今的以太网络是全双工的，且存在于星形的网络拓扑，尽管CSMA/CD仍然存在其间，100Mbps传输网络和高速的以太网交换机的越来越多的使用将设备隔离在相互独立的碰撞域，在以太网中产生了确定型的传输。 另一个阻碍以太网在工业环境中使用的原因是以太网设备最初是和PC一起发展的。意思是，以太网设备被希望于能在和PC所工作的环境一样出色的工作，比如在家中，办公室里或者在气温可调节的机房里。这意味着存在一条规则，商用的以太网设备如果工作在有更多需求的工业环境中是不完全可靠的。向有更多确定性的以太网交换机寻求解决办法 这就可以围绕由CSMA/CD带来的确定性问题寻找解决办法。首先是数据在网络设备间的传输方式。以太网通常都是半双工，这就是说一个网络设备不能同时进行收发数据。然而，现在的以太网是全双工的工作模式，允许以太网卡在接收数据的时候同时可以发送数据（或者相反）。 这种情形经常表现为全双工的10Mbps，操作在相当于20Mbps的速率下，因为每个方向的传输速率都在10Mbps。另一种减少数据帧碰撞机会的方法是尽量使同一网络中设备的数量最小。为什么会有这个满意的效果是很明显的。越少的设备传输数据即为在同一时间更多的设备企图传输数据的机会更少。第三种解决方法是确定性问题，并且这节标题的重点是用以太网交换机将少量的设备隔离起来形成所谓的“碰撞”域。交换机是有多个内建的以太网端口和自己的处理器的专门的连接盒。交换机接收到数据帧，将转发给交换机的每个端口，但是当交换机知道哪个MAC地址对应哪个端口时， 它将只转发数据帧给数据目标地址所对应的端口。举个例子，假设一个网络有500个主机，大家都竞争使用同一个网络。因为有这么多的主机，那就很有可能2个主机同时传输数据。现在假想一下，我们使用以太网交换机将网络中的10台设备隔离成自己的“冲突域”。效果就是大量减少了从10个计算机发出的消息或者到达这10个计算机的碰撞的机会。实际上，把严格控制的设备放在自己的冲突域中，发生冲突的机会将几乎减少为零。 什么促使了以太网交换机工业化 当以太网从办公室转移到工厂的时候，记住大部分商用网络设备都是为舒适的办公室环境和温度可控的机房而设计的，这点非常重要。这意味着如果您购买了以太网设备，比如集线器和交换机，这些设计者的原意是为办公环境而设计使用的，但是您却把它们使用在高温的和灰尘众多的工厂中，设备可能完全部能工作，或者只能工作很短一段时间。事实上，全新的工业已经开始提供为专门工作在极端环境下设计和测试的以太网产品。正如上面暗示的，典型的工厂环境就是高温，潮湿，灰尘很多，并且油性很大的。但是故事并没有在这儿中止，您还可以在室外发现一些极端的情况。有些环境有在一年的 时间里很大的温差变化： -30°C 到 +50°C。工业以太网设备的特性通常有下列事实为证： 产品被设计成能够经受的住极端的温度变化（通常从 -20°C到 70°C）。外型被设计成能够抵挡住外界的干扰，且经常能够把产品非常敏感的内部的高温直接进行自然冷却 产品使用了高质量和高可靠性的元器件（如，工业设备不使用风