Switch công nghiệp Advantech cho các môi trường làm việc khắc nghiệt
Switch công nghiệp Advantech khác gì switch thường? Ethernet Switch công nghiệp được thiết kế để làm việc trong môi trường nhà xưởng, chính vì thế chúng phải đáp ứng các tiêu chí quan trọng như có dải nhiệt độ hoạt động rộng, có khả năng chống shock điện, rung lắc va đập. Phần lớn các loại Ethernet switch thông thường có nhiệt độ làm việc từ 0-40°C trong khi đa số các Advantech industrial switch đáp ứng nhiệt độ làm việc từ 0-75°C hay lên tới 85°C. Để kết nối tới các thiết bị như PLC, Ethernet I/O, HMI, switch công nghiệp còn chống rung, shock cực tốt, bên ngoài được thiết kế rất chắc chắn bằng vỏ kim loại, có gá lắp Din-Rail hoặc Panel mounting… các switch dân dụng thường không có các đặc tính này.
Ngoài ra, switch công nghiệp có thể được trang bị nguồn cấp dự phòng đảm bảo cho thiết bị hoạt động liên tục trong khi tất cả switch thông thường chỉ có một nguồn cấp duy nhất và sử dụng các adapter thông thường.
Trong một số ứng dụng, switch công nghiệp Advantech đạt tiêu chuẩn Class I Division 2 (tiêu chuẩn quan trọng trong điều kiện có cháy nổ) Switch dân dụng thường không bao giờ đạt chuẩn này. Class I Division 2 là tiêu chí để các Ethernet Switch có thể làm việc được trong các môi trường có dầu, khí đốt hoặc các hóa chất gây cháy nổ khác.
Switch thông thường được sử dụng nhiều trong các văn phòng, nhà ở với khả năng làm việc đơn giản, giá thành rẻ. Tuy nhiên, Switch công nghiệp lại có các đặc tính khác biệt hoàn toàn mà các switch thông thường không thể thay thế được, như trong các ví dụ thực tiễn sau:
• Tập trung kết nối tới một vị trí có môi trường an toàn cho switch
Ta sẽ để các switch dân dụng trong một môi trường an toàn và kết nối tới các Ethernet node công nghiệp. Giải pháp này không những tốn kém mà còn giảm độ tin cậy của đường truyền. Switch công nghiệp sẽ giảm thiểu các chi phí đi dây rắc rối và đắt tiền với việc được lắp đặt ở ngay bên cạnh các trang thiết bị nhà xưởng khác,
• Thiết kế môi trường sản xuất an toàn cho các loại switch thông thường hoạt động.
Trong trường hợp này, khách hàng sẽ tự thiết kế những hộp, vỏ có tản nhiệt, chống bụi, nước, vụn vật liệu… để chứa các thiết bị switch dân dụng, giúp chúng làm việc được ở môi trường khắc nghiệt. Giải pháp này tốn kém và mất công. Switch công nghiệp thì được lắp trực tiếp trong những môi trường khác nghiệt luôn, không cần phải có thiết bị điều hòa không khí đắt tiền và không cần thiết.
• Sử dụng thiết bị switch dân dụng thay thế các swich công nghiệp mà bỏ qua các yếu tố an toàn
Giải pháp này thực sự là không tốt, khi sử dụng thiết bị dân dụng trong môi trường khắc nghiệt. Thiết bị sẽ nhanh chóng phát sinh những hư hỏng, từ đó giảm độ ổn định của hệ thống một cách nhanh chóng. Trên thực tế, các nhà điều hành phân xưởng đều rất sẵn lòng sử dụng Switch công nghiệp để tránh rủi ro không đáng có cho cả hệ thống sản xuất của mình.
• Dùng Hub thay cho Switch?
Hub có giá rẻ hơn Switch, nhưng ta không nên dùng hub trong một hệ thống có yêu cầu về độ ổn định cao vì chúng hay gây ra xung đột khi truyền tin trong mạng Ethernet. Ta sẽ làm rõ sự khác biệt giữa Switch và Hub sau đây.
Hub là một thiết bị đơn giản để kết nối các node Ethernet, vai trò như một bộ lặp. Chúng chuyển tất cả gói dữ liệu nhận được từ một trạm tới tất cả các cổng. Tất cả kết nối tới một hub đều chia sẻ cùng một băng thông. Vì vậy, chắc chắn sẽ xả ra sự xung đột dữ liệu khi một hub được sử dụng. Chính vì điều này mà Ethernet đã từng không được chấp nhận trong các ứng dụng điều khiển. Các hệ thống điều khiển đều yêu cầu độ trễ nhất định để truyền gói tin (<100ms). Một Hub sẽ không đảo bảo được độ trễ này, nhất là khi mạng đang bận.
Với một Hub, có một vài trường hợp gói tin sẽ không thể gửi. Cũng giống như một đường truyền điện thoại. Nếu một đường dây điện thoại được chia sẻ với nhiều người, khi có cuộc gọi đến, tất cả điện thoại sẽ đổ chuông. Tất cả sẽ phải trả lời để biết xem cuộc gọi đến cho ai. Ngoài ra, khi một người đang sử dụng điện thoại, cả line sẽ bận và những người khác sẽ không thể gọi điện được.
Ethernet Switch công nghiệp là thiết bị phức tạp hơn, thông minh hơn kết nối các nút Ethernet. Switch sẽ loại bỏ vấn đề trên bằng cách cấp băng thông đầy đủ đến từng nút hoặc nhóm các nút, từ đó loại bỏ tất cả các xung đột liên quan đến việc không xác định được địa chỉ truyền tin. Một Switch sẽ chỉ gửi gói tin tới đia chỉ hoặc một lớp mạng thích hợp, chứ không gửi toàn bộ giống như hub. Switch truyền dữ liệu dựa trên địa chỉ MAC có trong các gói dữ liệu. Switch lưu trữ các địa chỉ MAC của mỗi thiết bị mà nó kết nối. Nhờ vào dual ported SRAM (hub thì không có bộ nhớ) mà switch sẽ xác định vị trí của mỗi nút và thiết lập kết nối tạm thời giữa nó với nút đó, sau khi gói tin được truyền đi, kết nối sẽ được đóng.
Giống như đường cao tốc, switch chia một làn đường thành nhiều làn nhỏ hơn. Mỗi làn đường có thể được dành riêng cho một loại phương tiện, đảm bảo đường truyền trên mỗi làn luôn liên tục và thông suốt.
Tóm lại
Ở bài viết trên, ta đã chỉ ra không chỉ Máy tính công nghiệp, Switch công nghiệp cũng cần phải có khả năng hoạt động tốt trong các môi trường sản xuất khắc nghiệt, phù hợp cho các ứng dụng điều khiển và rất khó có khả năng bị thay thế bởi các switch dân dụng và hub, vì nó ảnh hưởng đến tính ổn định và khả năng hoạt động trơn chu của cả hệ thống.
Ngoài ra, switch công nghiệp có thể được trang bị nguồn cấp dự phòng đảm bảo cho thiết bị hoạt động liên tục trong khi tất cả switch thông thường chỉ có một nguồn cấp duy nhất và sử dụng các adapter thông thường.
 |
| Sản phẩm switch công nghiệp Advantech EKI đáp ứng tiêu chuẩn Class 1, Division 2 |
Switch thông thường được sử dụng nhiều trong các văn phòng, nhà ở với khả năng làm việc đơn giản, giá thành rẻ. Tuy nhiên, Switch công nghiệp lại có các đặc tính khác biệt hoàn toàn mà các switch thông thường không thể thay thế được, như trong các ví dụ thực tiễn sau:
• Tập trung kết nối tới một vị trí có môi trường an toàn cho switch
Ta sẽ để các switch dân dụng trong một môi trường an toàn và kết nối tới các Ethernet node công nghiệp. Giải pháp này không những tốn kém mà còn giảm độ tin cậy của đường truyền. Switch công nghiệp sẽ giảm thiểu các chi phí đi dây rắc rối và đắt tiền với việc được lắp đặt ở ngay bên cạnh các trang thiết bị nhà xưởng khác,
• Thiết kế môi trường sản xuất an toàn cho các loại switch thông thường hoạt động.
Trong trường hợp này, khách hàng sẽ tự thiết kế những hộp, vỏ có tản nhiệt, chống bụi, nước, vụn vật liệu… để chứa các thiết bị switch dân dụng, giúp chúng làm việc được ở môi trường khắc nghiệt. Giải pháp này tốn kém và mất công. Switch công nghiệp thì được lắp trực tiếp trong những môi trường khác nghiệt luôn, không cần phải có thiết bị điều hòa không khí đắt tiền và không cần thiết.
• Sử dụng thiết bị switch dân dụng thay thế các swich công nghiệp mà bỏ qua các yếu tố an toàn
Giải pháp này thực sự là không tốt, khi sử dụng thiết bị dân dụng trong môi trường khắc nghiệt. Thiết bị sẽ nhanh chóng phát sinh những hư hỏng, từ đó giảm độ ổn định của hệ thống một cách nhanh chóng. Trên thực tế, các nhà điều hành phân xưởng đều rất sẵn lòng sử dụng Switch công nghiệp để tránh rủi ro không đáng có cho cả hệ thống sản xuất của mình.
• Dùng Hub thay cho Switch?
Hub có giá rẻ hơn Switch, nhưng ta không nên dùng hub trong một hệ thống có yêu cầu về độ ổn định cao vì chúng hay gây ra xung đột khi truyền tin trong mạng Ethernet. Ta sẽ làm rõ sự khác biệt giữa Switch và Hub sau đây.
Hub là một thiết bị đơn giản để kết nối các node Ethernet, vai trò như một bộ lặp. Chúng chuyển tất cả gói dữ liệu nhận được từ một trạm tới tất cả các cổng. Tất cả kết nối tới một hub đều chia sẻ cùng một băng thông. Vì vậy, chắc chắn sẽ xả ra sự xung đột dữ liệu khi một hub được sử dụng. Chính vì điều này mà Ethernet đã từng không được chấp nhận trong các ứng dụng điều khiển. Các hệ thống điều khiển đều yêu cầu độ trễ nhất định để truyền gói tin (<100ms). Một Hub sẽ không đảo bảo được độ trễ này, nhất là khi mạng đang bận.
Với một Hub, có một vài trường hợp gói tin sẽ không thể gửi. Cũng giống như một đường truyền điện thoại. Nếu một đường dây điện thoại được chia sẻ với nhiều người, khi có cuộc gọi đến, tất cả điện thoại sẽ đổ chuông. Tất cả sẽ phải trả lời để biết xem cuộc gọi đến cho ai. Ngoài ra, khi một người đang sử dụng điện thoại, cả line sẽ bận và những người khác sẽ không thể gọi điện được.
Ethernet Switch công nghiệp là thiết bị phức tạp hơn, thông minh hơn kết nối các nút Ethernet. Switch sẽ loại bỏ vấn đề trên bằng cách cấp băng thông đầy đủ đến từng nút hoặc nhóm các nút, từ đó loại bỏ tất cả các xung đột liên quan đến việc không xác định được địa chỉ truyền tin. Một Switch sẽ chỉ gửi gói tin tới đia chỉ hoặc một lớp mạng thích hợp, chứ không gửi toàn bộ giống như hub. Switch truyền dữ liệu dựa trên địa chỉ MAC có trong các gói dữ liệu. Switch lưu trữ các địa chỉ MAC của mỗi thiết bị mà nó kết nối. Nhờ vào dual ported SRAM (hub thì không có bộ nhớ) mà switch sẽ xác định vị trí của mỗi nút và thiết lập kết nối tạm thời giữa nó với nút đó, sau khi gói tin được truyền đi, kết nối sẽ được đóng.
Giống như đường cao tốc, switch chia một làn đường thành nhiều làn nhỏ hơn. Mỗi làn đường có thể được dành riêng cho một loại phương tiện, đảm bảo đường truyền trên mỗi làn luôn liên tục và thông suốt.
Tóm lại
Ở bài viết trên, ta đã chỉ ra không chỉ Máy tính công nghiệp, Switch công nghiệp cũng cần phải có khả năng hoạt động tốt trong các môi trường sản xuất khắc nghiệt, phù hợp cho các ứng dụng điều khiển và rất khó có khả năng bị thay thế bởi các switch dân dụng và hub, vì nó ảnh hưởng đến tính ổn định và khả năng hoạt động trơn chu của cả hệ thống.
Post a Comment