工業(yè)以太網(wǎng)交換機核心模塊技術(shù)剖析

國際金屬加工網(wǎng)

[摘要]工業(yè)以太網(wǎng)核心模塊能夠在快速，協(xié)作的個性化EDA設(shè)計中方便用戶的二次開發(fā)玻蝌，將多個站點的以太網(wǎng)信號復(fù)合到環(huán)形光纖鏈路中傳輸蟹肘。支持對光纖環(huán)路的自動檢測和倒換，倒換時間不大于100ms摇致。模塊的MAC口速率100Mbit/s符合IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)谅儡，支持VLAN幀傳輸，可連接交換芯片肯仍。具有10M/100M自適應(yīng)以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)妈扁，支持全局網(wǎng)管。整個模塊電路由大規(guī)模FPGA和工業(yè)級芯片組成景捅，F(xiàn)PGA程序自主開發(fā)并擁有技術(shù)產(chǎn)權(quán)粘胧。模塊尺寸小巧，接口功能強大赚懊，使用工業(yè)級元件生產(chǎn)诅潮。模塊支持電源冗余，符合工業(yè)級設(shè)計要求你朝。

[關(guān)鍵詞] 工業(yè)以太網(wǎng) 工業(yè)控制冗余環(huán)網(wǎng) 電源冗余全局網(wǎng)管

[行業(yè)背景闡述] 在當(dāng)今工業(yè)控制系統(tǒng)中胜全，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)周期要求更短爪只，能更快的應(yīng)對市場需求的進(jìn)步刁祸，各種設(shè)備均已普遍朝著智能化方向發(fā)展。最常用的PLC斋竞、RTU、FTU秃殉、TTU坝初、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)展潮流钾军，工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)發(fā)展迅速鳄袍，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)壟斷地位拗小，但因其高額的價格讓國內(nèi)現(xiàn)場集成商望而卻步重罪，而在中底端市場，國內(nèi)的工業(yè)以太網(wǎng)控制造商發(fā)展勢頭正如火如荼哀九，其產(chǎn)品性能越來越穩(wěn)定剿配，性價比更是國外廠商無法放下身價的。MIEN5000M是武漢邁威光點技術(shù)公司專為工業(yè)應(yīng)用而開發(fā)的高性能阅束、低成本嵌入式工業(yè)以太網(wǎng)交換機模塊呼胚。能方便集成商或用戶的二次開發(fā)，縮短產(chǎn)品設(shè)計周期伴严，滿足用戶的個性化需求膳庵。

一、模塊功能簡介MIEN5000M是武漢邁威光點技術(shù)公司專為工業(yè)應(yīng)用而開發(fā)的高性能贡垃、低成本嵌入式網(wǎng)管型工業(yè)以太網(wǎng)交換機核心技術(shù)模塊描休。MIEN5000M模塊通過擴展接口，擴展成工業(yè)以太網(wǎng)交換機產(chǎn)品令久。擴展的交換機可以有有2個上聯(lián)環(huán)網(wǎng)冗余的100Base-FX單姆什幔或多模光纖接口，也可以使用100Base-TX的電口体笨。利用上聯(lián)冗余光纖接口可以組成光纖冗余環(huán)網(wǎng)涎狐，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)電口烧啊，用戶可連接6個10Base-T/100Base-TX以太網(wǎng)RJ45端口赐汤。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行模式端杂，并能自動進(jìn)行MDI/MDI-X連接刨紊。

支持全局網(wǎng)管和基于端口的VLAN劃分。它能夠?qū)⒍鄠€站點的以太網(wǎng)信號復(fù)合到環(huán)形光纖鏈路中傳輸纬傲。模塊的MAC口速率100Mbit/s符合IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)满败，支持VLAN幀傳輸，可連接交換芯片叹括。模塊有強大的網(wǎng)管功能算墨，基于RS232協(xié)議的全網(wǎng)統(tǒng)一網(wǎng)管平臺，網(wǎng)管通道獨立于業(yè)務(wù)通道之外汁雷，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净嘀，提高系統(tǒng)運行的安全性。專門開發(fā)的上位機網(wǎng)管軟件侠讯，可以對網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行地址自動生成挖藏，以及對網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖詣訏呙枧c自動生成暑刃。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)膜眠。MIEN5000M嵌入式模板岩臣，體積輕巧，功能高度集中宵膨，使用工業(yè)級元件生產(chǎn)庇启，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)牺闪。模塊支持電源冗余托捆，符合工業(yè)級設(shè)計要求。光纖網(wǎng)絡(luò)的冗余功能扼漓，獨立的全網(wǎng)網(wǎng)管通道媒卑，冗余的電源輸入功能，功能強大的全網(wǎng)實時網(wǎng)管系統(tǒng)醒屠。為系統(tǒng)的可靠運行提供了多重保障经馍。用戶通過簡單配置即可實現(xiàn)形式多樣的工業(yè)以太網(wǎng)交換機，或者通過在工業(yè)設(shè)備中嵌入該模塊橘谐，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)功能父绿。MIEN5000M模塊可廣泛應(yīng)用在以太網(wǎng)光端機、工業(yè)級環(huán)網(wǎng)冗余交換機等產(chǎn)品中陋疑。

二畅廷、模塊特點概述 ?；即插即用快速以太網(wǎng)冗余環(huán)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)泉钮。?麸塞；支持50臺設(shè)備組環(huán)。?涧衙；全負(fù)載情況下線路故障恢復(fù)時間小于100ms哪工，增強了系統(tǒng)通信的可靠性。?弧哎；支持6個10Base-T/100Base-TX自適應(yīng)的以太網(wǎng)接口雁比，和2個100Base-FX冗余光纖接口。?撤嫩；電口支持MDI/MDI-X自動連接偎捎。?；支持基于端口的VLAN標(biāo)準(zhǔn)以便利于網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃序攘，控制廣播域和網(wǎng)段流量鸭限，提高網(wǎng)絡(luò)安全性和可管理性。?两踏；支持廣播風(fēng)暴抑制功能败京。；支持優(yōu)先級及接口速率的設(shè)置與查詢梦染，提高數(shù)據(jù)傳送的確定性冒侧。?；支持電源抄刁、端口鏈路及環(huán)網(wǎng)狀態(tài)的本地告警和遠(yuǎn)端告警阿赞。?；支持告警信息繼電器輸出祈哆。?漩跋；網(wǎng)管通道獨立于業(yè)務(wù)通道之外，不影響業(yè)務(wù)通道帶寬帆速，在確保系統(tǒng)100M線速基礎(chǔ)上阁檀，提供基于串口的全局網(wǎng)管平臺。

三互愚、模塊主要功能 100Mbit/s光纖冗余工業(yè)現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障后羞喻，盡快對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行重構(gòu)，對工業(yè)現(xiàn)場來說十分重要千覆，否則連接的終端設(shè)備會斷開邏輯通信連接区膨。MIEN5000M采用了武漢邁威自主開發(fā)的SRing技術(shù)，提供冗余光口來實現(xiàn)光纖網(wǎng)絡(luò)冗余姑裂，使系統(tǒng)出現(xiàn)故障后在100ms內(nèi)恢復(fù)連接馋袜。 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)中斷時舶斧，系統(tǒng)可在100ms內(nèi)完成網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)欣鳖，使通信恢復(fù)正常，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性和安全性捧毛。

配置观堂、網(wǎng)管功能 MIEN5000M工業(yè)以太網(wǎng)交換機可通過CONSOLE口進(jìn)行交換機或整個網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的設(shè)置、查詢與管理呀忧。

指示功能 MIEN5000工業(yè)以太網(wǎng)交換機產(chǎn)品在前面板上通過指示燈能正確指示端口狀態(tài)师痕，包括傳輸速率，鏈路連接狀態(tài)以及系統(tǒng)狀態(tài)的正確指示而账。

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胰坟，實現(xiàn)在同一VLAN的用戶可以互通，不同VLAN的用戶不能互通泞辐。MIEN5000的VLAN設(shè)置符合IEEE802.1Q標(biāo)準(zhǔn)笔横，可以實現(xiàn)跨交換機的相同VLAN互通，MIEN5000最多支持16個基于IEEE802.1Q 標(biāo)準(zhǔn)的VLAN咐吼。

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)先級方案要茴。MIEN5000支持802.1p標(biāo)準(zhǔn)瞧佃，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)置携侮。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)包袭甲。MIEN5000工業(yè)以太網(wǎng)交換機每個端口支持2級（高、低）優(yōu)先級設(shè)置姚继。

二層交換 常用交換技術(shù)有兩種：直通式交換技術(shù)（Cut-Through）：交換機接收到數(shù)據(jù)幀赊蚁，只要接收完頭部，立即進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)几馁，不作任何校驗和處理某尘；存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換技術(shù)（Store and Forward）：交換機開始接收數(shù)據(jù)幀后，先進(jìn)行存儲钙阐，待完全接收整個數(shù)據(jù)幀后厦鸠，進(jìn)行差錯校驗，校驗無誤后進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)课丢。存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換技術(shù)是使用最廣泛的交換技術(shù)蛆存，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)暴抑制响禽，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徒爹，廣播風(fēng)暴浪費了許多帶寬。廣播風(fēng)暴抑制的目的是優(yōu)化交換機網(wǎng)絡(luò)的性能芋类，配置了廣播風(fēng)暴抑制比隆嗅，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侯繁，交換機將過濾超出的流量胖喳，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贮竟。

告警功能 MIEN5000的告警功能包含電源失效告警丽焊、端口鏈路告警、以及網(wǎng)絡(luò)告警等咕别，可以通過網(wǎng)管軟件對各種告警功能進(jìn)行使能設(shè)置技健。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)惰拱、強制全雙工雌贱、強制半雙工、10M/100M自適應(yīng)搜栽、強制10M爸桨、強制100M等。

端口速率設(shè)置功能 MIEN5000工業(yè)以太網(wǎng)交換機可以通過網(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

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