工业级交换机和普通交换机的区别

工业级和网络级交换机区别？~

工业以太网交换机和商用以太网交换机的区别

工业以太网交换机与商用交换机在数据交换功能上基本一致，但在设计上以及在元器件的选用上，产品的强度和适用性方面更能满足工业现场的需要。

此外在模块扩展方面也表现的比商用交换机更为灵活： 有多种光口和电口可供选配。在材质的选用、产品的强度、适用性以及实时性、可互操作性、可靠性、抗干扰性和本质安全等方面能满足工业现场的需要。

工业级设计一般在设计上满足：工业宽温设计，4级电磁兼容设计，冗余交直流电源输入。另外PCB板一般做“三防”处理。

为什么工业现场要选用合适的工业以太网交换机，而不能用便宜的商用交换机来代替？我们可以从以下几个方面确定在工业现场选用工业以太网交换机的必要性。

1、 确定性

由于以太网的MAC层协议是CSMA/CD，该协议使得在网络上存在冲突，特别是在网络负荷过大时，更加明显。对于一个工业网络，如果存在着大量的冲突，就必须得多次重发数据，使得网间通信的不确定性大大增加。在工业控制网络中这种从一处到另一处的不确定性，必然会带来系统控制性能的降低。

2 、实时性

在工业控制系统中,实时可定义为系统对某事件的反应时间的可测性。也就是说，在一个事件发生后，系统必须在一个可以准确预见的时间范围内做出反映。然而，工业上对数据的传递的实时性要求十分严格，往往数据的更新是在数十ms内完成的。而同样由于以太网存在的CSMA/CD机制，当发生冲突的时候，就得重发数据，最多可以尝试16次之多。很明显这种解决冲突的机制是以付出时间为代价的。而且一但出现掉线，那怕是仅仅几秒种的时间，就有可能造成整个生产的停止甚至是设备，人身安全事故。

3、可靠性

由于以太网在设计之初，并不是从工业网应用出发的。当它应用到工业现场，面对恶劣的工况，严重的线间干扰等，这些都必然会引起其可靠性降低。在生产环境中工业网络必须具备较好的可靠性，可恢复性，以及可维护性。即保证一个网络系统中任何组件发生故障时，不会导致应用程序，操作系统，甚至网络系统的崩溃和瘫痪。

工业以太网交换机在设计的时候就考虑到了工业现场的复杂情况，从而能更加适应工业环境而发挥交换机的作用。


工业以太网交换机和普通交换机的区别主要体现在功能和性能上。

工业现场的环境比普通环境都要恶劣，至少在震动，湿气，温度上都要比普通环境恶劣，普通交换机在设计上没有抵御在工业环境中出现的各种情况的能力，普通交换机不能长时间工作在这种恶劣环境下，经常容易出现故障，更使维护成本上升，一般不建议在工业环境中使用商业交换机，为了能使交换机在这种恶劣环境中使用，故生产出能适应这种环境的交换机，工业级别的交换机的可靠性有电源故障，端口中断，可由继电器输出报警，冗余双直流电源输入，主动式电路保护，过压、欠压自动断路保护，（可靠性根据型号的不同略有不同）
功能上的区别主要是指：工业以太网交换机在功能上与工业网络通讯更接近，比如与各种现场总线的互通互联、设备的冗余以及设备的实时等；而性能上的区别则主要体现在适应外界环境参数的不同。工业环境除了有很多如：煤矿、舰船等特别恶劣的环境外，还有在EMI（电磁兼容性）、温度、湿度以及防尘等方面有特殊要求的环境。其中温度对工业网络设备的影响面是最广泛的。
本文主要论述温度这一重要参数对工业网络交换机的影响。而对于功能方面以及性能其他方面的参数这里不再赘述。
一、衡量设备可靠性的指标
可靠性是指产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力。任何产品不论是机械、电子，还是机电一体化产品都有一定的可靠性，产品的可靠性与实验、设计和产品的维护有着极大的关系。
衡量可靠性的指标很多，常见的有以下几种：
1．可靠度R（t），即产品在规定条件下、规定时间内完成规定功能的概率，亦称平均无故障时间MTBF(mean time between failure)；
2．平均维修时间MTTR是指产品从发现故障到恢复规定功能所需要的时间；
3．失效率λ（t），是指产品在规定的使用条件下使用到时刻t后，产品失效的概率。产品的可靠性变化一般都有一定的规律，其特征曲线形状像浴盆，通常称之为“浴盆曲线”。在实验和设计初期，由于产品设计制造中的错误、软件不完善以及元器件筛选不够等原因而造成早期失效率高；通过修正设计、改进工艺、老化元器件、以及整机试验等，使产品进入稳定的偶然失效期；使用一般时间后，由于器件耗损、整机老化以及维护等原因，产品进入了耗损失效期。这就是可靠性特征曲线呈“浴盆曲线”型的原因。衡量一个电子产品、尤其是工业类产品最常用的是MTBF，也就是平均无故障时间。
二、温度和MTBF的关系
由于现代电子设备所用的电子元器件的密度越来越高，这将使元器件之间通过传导、辐射和对流产生热耦合。因此，热应力已经成为影响电子元器件失效率的一个最重要的因素。对于某些电路来说，可靠性几乎完全取决于热环境。所以，为了达到预期的可靠性目的，必须将元器件的温度降低到实际可以达到的最低水平。有资料表明：环境温度每提高10℃，元器件寿命约降低1/2。这就是有名的“10℃法则”。
MTBF测试：目前国外广泛采用Bellcore的RPP（Reliability Prediction Procedure）来测量设备的MTBF，这其中包括晶体管数量、功率衰减以及环境参数。我们分析其中用风扇散热的24口网络交换机的检测报告，在环境温度为30℃，40℃，50℃时，无风扇交换机和有风扇交换机的测试结果为：
30℃ 40℃ 50℃
无风扇散热 10年 9.5年 8年
有风扇散热 8年 7.5年 7年

另外，我们通过TSC实验室的温度测试中还发现了两个结果：
1．如果不采用任何散热措施，一台24口的交换机（不含光口）正常工作4小时后，它的机内温度要比周围的环境温度高约40℃；而采用风扇降温的同样的交换机的机内温度只比周围的环境温度高约15℃。
2．机内温度达到85℃时，实际上温度已经开始影响到了机内主板很多芯片器件的寿命，也就是说，如果不采用很好的散热措施，在外部环境温度为45～50℃时，交换机的MTBF会大大下降。
由此可见，温度对于工业网络产品的影响是非常大的，如果像商用交换机一样采用风扇降温，能够有效降低机内温度而延长设备的MTBF，但风扇本身的寿命又非常有限（2.28年）（由SANYO FAN DATA SHEET 给出的数据）。
工业类设备不同于商用设备，往往是一开机就常年运行，而且运行的环境也往往较恶劣，沙尘、昆虫、潮湿都会直接影响风扇的运行。一个质量好的交换机，风扇使用寿命一般在20000小时，风扇到了年限以后，检测并更换就变得非常重要。因为主动散热性交换机在设计时散热主要就是靠风扇散热，一旦风扇失效而不及时更换，“10℃法则”将会起作用：机内环境温度每提高10℃，元器件寿命就降低1/2。交换机的机内积热将会快速导致交换机性能的下降，直至交换机崩溃。因此，工业交换机的散热系统设计，也就是热设计就显得尤为重要了。
三、热设计
正是由于过高温度对工业网络设备的影响是致命的，所以在设计这类产品时，除了设备的元器件要选择宽温度范围的工业级元器件外，更要充分重视设备的热设计。
电子产品的热设计主要包括散热、加装散热器和制冷三类技术，这里笔者主要讨论工业网络设备中的散热技术和加装散热器技术。
（一）散热应用中常采用的方法
第一种是传导散热方法，可选用导热系数大的材料来制造传热元件，或减小接触热阻并尽量缩短热路径。
第二种是对流散热方式，对流散热方式有自然对流散热和强迫对流散热两种方法。自然对流散热应注意以下几点：
l 设计印制板和元器件时必须留出多余空间；
l 安排元器件时，应注意温度场的合理分布；
l 充分重视应用烟囱拨风原理；
l 加大与对流介质的接触面积。
强迫对流散热方式可采用风机（如计算机上的风扇）或双输入口推拉方式（如带换热器的推拉方式）。
第三种是利用热辐射特性方式，可以采用加大发热体表面的粗糙度、加大辐射体周围的环境温差，或加大辐射体表面的面积等方法。
（二）加装散热器
工业电子类设备在热设计中，最常采用的方法是加装散热器，其目的是控制半导体的温度，尤其是结温Tj，使其低于半导体器件的最大结温Tjmax，从而提高半导体器件的可靠性。半导体器件和散热器安装在一起工作时包含：半导体器件内热阻RTj、结温Tj、壳温Tc、散热器温度Tf、环境温度Ta及半导体器件的使用功率Pc。
散热器的热阻RTf应为：RTf=(RTj-Ta)/Pc-RTj-RTc
散热器热阻RTf是选择散热器的主要依据。Tj、RTj是半导体器件提供的参数，Pc是设计要求的参数，RTc可以从热设计专业书籍中查到。下面介绍一下散热器的选择。
1．自然冷却散热器的选择
首先计算总热阻RT和散热器的热阻RTf，即：
RT=(Tjmax-Ta)/Pc
RTf=RT-RTj-RT。
算出RT和RTf之后，可根据RTf和Pc来选择散热器。选择时，根据所选散热RTf和Pc曲线，在横坐标上查出已知Pc，再查出与Pc对应的散热器的热阻R'Tf。
按照R'Tf≤RTf的原则,选择合理的散热器即可。
2．强迫风冷散热器的选择
强迫风冷散热器在选择时应根据散热器的热阻RTf和风速来选择合适的散热器。
3．散热风扇的设计
普通商用交换机的风扇，工作一直处于全速（Full SPD）状态，除其造成电能浪费、增大整机噪音外，还会增加不必要的电源发热，机箱内灰尘过多堆积等。更重要的是风扇在全速状态时其寿命约为2万小时，也就是2.28年（由SANYO FAN DATA SHEET 给出的数据），2万小时后风扇转速会逐渐下降，给整机带来不稳定因素。但由于没有监控单元，这种隐患很难发现：例如当交换机丢包率逐渐上升时，并不容易查到是由于风扇老化转速降低及灰尘堆积太厚导致机箱内关键部件温度升高所致。
工业交换机应使用高速（High SPD）风扇并带有智能监控电路，实时监测和控制网络交换机的运行状况，例如监控机箱风扇、主交换芯片温度、机箱温度，光收发器件温度等,这也就是我们所说的“智能风扇”。
交换机工作过程中智能监控电路会根据被测元件的温度或风扇转速信号自动调节风扇转速，给网络交换机散热。风扇的转速主要与交换机负载和环境温度有关。在环境温度一定时，当交换机数据负载减轻时，功耗减小，风扇转速自动降低，当交换机数据负载加重时，功耗加大，风扇速转速自动上升。在数据负载一定的情况下，当交换机处在低温环境时，风扇转速自动降低，处在高温环境时风扇转速自动升高。在高温高负载情况下，风扇可处在应急高速（High SPD）状态，比全速（Full SPD）状态更能保证网络安全运行。
4．智能风扇控制器运行特性
采用智能风扇控制技术后可延长风扇寿命，减少机内灰尘堆积、降低风扇噪声，节约电量使用，保证系统有效工作。另外控制器不仅能对风扇失效停转、温度超过警戒线提供报警，而且对于由于老化或风道阻力异常增大、转速低于正常值或监测点温度异常升高等前期隐患均能给出相应的中英文语音提示，方便网络管理人员将事故消灭在萌芽阶段。
综上所述，由于工业以太网交换机所处的环境的特殊性以及使用时的特殊性（不能停机），在对付高低温，主要是高温环境时采用的对策与普通交换机有很多不同的。
（1）对于较低功率情况，一般P≤10W时，尽量不采用风扇散热，而采用自然散热，如果通过自然对流，或者增大外壳面积、外壳褶皱，或者采用导热较好的型材,如铝等。
（2）对于功率较大情况，P≥15W时,尤其是有多个光口，甚至是多个单模光口的情况下，不能靠自然散热解决问题时，应该采用主动散热方式解决热问题。而主动散热方式目前主要是指加装风扇，但由于工业网络设备不能停机且要长期运行的特殊性，风扇的使用应有如下考虑。
①风扇不同于普通电子设备的风扇，它应是智能的，智能风扇在使用寿命以及功能上与普通风扇有质的区别。
②智能风扇应设计为可以热插拨的，也就是在系统不停机情况下，如果智能风扇系统报警（工作寿命到期等）情况下，可以在线更换风扇。采取了以上热设计和散热措施，就可以大大提高网络设备的MTBF，延长其寿命，从而避开法则，使工业网络设备的元器件长期工作在一个“稳定，舒适”的温度环境中,这样“10℃法则”就不起作用,这样也就保证了自动化过程中通讯系统的稳定和可靠性。

工业交换机和商用（普通）交换机的区别：
1、外观比较：
工业交换机采用表面或褶皱外壳散热，金属外壳，强度高。而普通商用交换机为塑胶外壳，强度低，且交换机有风扇散热。

华枢通信工业交换机
2、使用环境能力:
工业交换机工作温度为-40℃---+85℃，且防尘和湿度适应能力强，防护等级 IP40以上。因此工业交换机的应用范围广，适合各种环境的安装。 商用交换机工作温度为0℃---+50℃，且无防尘和湿度适应能力，防护等级差。
3、使用寿命:
工业交换机使用寿命>10年。但是普通商用交换机使用寿命为3-5年。为什么要看使用寿命呢？因为这关系到工程的后期维护。所以在一些使用环境比较恶劣，数据传输要求稳定等情况下，建议使用工业以太网交换机，成都华枢通信工业交换机，性价比高，服务态度好！
4、其他参考指数
使用工作电压：工业交换机适用DC12V、DC24V、DC110V 、DC/AC220V。商用交换机必须在AC220V下工作。工业交换机主打环网模式，减少线缆的使用和维护的成本。

. 工业以太网交换机与民用以太网交换机相比，工业以太网交换机产品在设计上以及在元器件的选用上，产品的强度和适用性方面都能满足工业现场的需要。
2. 工业以太网交换机包括机械环境适应性（如耐振动、耐冲击）、气候环境适应性（工作温度要求为－20～+85℃，至少为－10～+70℃，并要耐腐蚀、防尘、防水）、电磁环境适应性或电磁兼容性EMC应符合EN 50081-2、EN 50082-2、EN 50082-3、EN 50082-4、FCC、GB/T17626、IEC61000等标准。
3. 工业以太网交换机产品要适应工业控制现场的恶劣环境。在工业现场使用网络设备必须通过IEC61000-4-5、GB/T17626.5等标准进行浪涌测试，通过IEC61000-4-8、GB/T17626.8等标准进行工频磁场抗扰度测试，通过IEC61000-4-9、GB/T17626.9等标准进行脉冲磁场抗扰度测试，可按标准IEC61000-4-11、GB/T17626.11等进行电压变化抗扰度测试。
4. 工业以太网交换机大都宽电压设计，工作电压18VDC～36 VDC，220VA、220VDC、110VDC等。
5. 工业以太网交换机电源一般为冗余双电源设计，民用以太网交换机为单电源。
6. 工业以太网交换机安装方式DIN导轨、机架等。民用以太网交换机安装方式桌面、机架。
7. 工业以太网交换机工作温度宽工作温度（工作温度要求为－20～+85℃，至少为－10～+70℃），民用以太网交换机工作温度范围窄。
8. 工业以太网交换机散热方式无风扇外壳散热，民用以太网交换机风扇散热。
9. 电磁兼容性EN50081－2（EMC、工业）EN50081－2（EMC、办公室）EN50082－2（EMC、工业）EN50082－2（EMC、办公室）。工业以太网交换机满足EN50082－2（EMC、工业）。
10. 工业以太网交换机外壳材料合金外壳，强度高塑胶外壳，强度低。
11. 工业以太网交换机防尘性全封闭结构，防尘性较好。
12. 工业以太网交换机链路故障恢复时间＜300ms。民用以太网交换机30秒以上。
从上述各项指标来看民用交换机难以胜任工业环境需求，因此现在在越来越多的工业自动化领域里，众多用户均为了保证工业安全性，选择使用了工业以太网交换机。

所谓工业以太网，一般来讲是指技术上与商用以太网（即IEEE802.3标准）兼容，但在产品设计时，在材质的选用、产品的强度、适用性以及实时性、可互操作性、可靠性、抗干扰性和本质安全等方面能满足工业现场的需要。
随着互联网技术的发展与普及推广，Ethernet技术也得到了迅速的发展，Ethernet传输速率的提高和Ethernet交换技术的发展，给解决Ethernet通信的非确定性问题带来了希望，并使Ethernet全面应用于工业控制领域成为可能。

. 工业以太网交换机与民用以太网交换机相比，工业以太网交换机产品在设计上以及在元器件的选用上，产品的强度和适用性方面都能满足工业现场的需要。
2. 工业以太网交换机包括机械环境适应性（如耐振动、耐冲击）、气候环境适应性（工作温度要求为－20～+85℃，至少为－10～+70℃，并要耐腐蚀、防尘、防水）、电磁环境适应性或电磁兼容性EMC应符合EN 50081-2、EN 50082-2、EN 50082-3、EN 50082-4、FCC、GB/T17626、IEC61000等标准。
3. 工业以太网交换机产品要适应工业控制现场的恶劣环境。在工业现场使用网络设备必须通过IEC61000-4-5、GB/T17626.5等标准进行浪涌测试，通过IEC61000-4-8、GB/T17626.8等标准进行工频磁场抗扰度测试，通过IEC61000-4-9、GB/T17626.9等标准进行脉冲磁场抗扰度测试，可按标准IEC61000-4-11、GB/T17626.11等进行电压变化抗扰度测试。
4. 工业以太网交换机大都宽电压设计，工作电压18VDC～36 VDC，220VA、220VDC、110VDC等。
5. 工业以太网交换机电源一般为冗余双电源设计，民用以太网交换机为单电源。
6. 工业以太网交换机安装方式DIN导轨、机架等。民用以太网交换机安装方式桌面、机架。
7. 工业以太网交换机工作温度宽工作温度（工作温度要求为－20～+85℃，至少为－10～+70℃），民用以太网交换机工作温度范围窄。
8. 工业以太网交换机散热方式无风扇外壳散热，民用以太网交换机风扇散热。
9. 电磁兼容性EN50081－2（EMC、工业）EN50081－2（EMC、办公室）EN50082－2（EMC、工业）EN50082－2（EMC、办公室）。工业以太网交换机满足EN50082－2（EMC、工业）。
10. 工业以太网交换机外壳材料合金外壳，强度高塑胶外壳，强度低。
11. 工业以太网交换机防尘性全封闭结构，防尘性较好。
12. 工业以太网交换机链路故障恢复时间＜300ms。民用以太网交换机30秒以上。
从上述各项指标来看民用交换机难以胜任工业环境需求，因此现在在越来越多的工业自动化领域里，众多用户均为了保证工业安全性，选择使用了工业以太网交换机。

所谓工业以太网，一般来讲是指技术上与商用以太网（即IEEE802.3标准）兼容，但在产品设计时，在材质的选用、产品的强度、适用性以及实时性、可互操作性、可靠性、抗干扰性和本质安全等方面能满足工业现场的需要。
随着互联网技术的发展与普及推广，Ethernet技术也得到了迅速的发展，Ethernet传输速率的提高和Ethernet交换技术的发展，给解决Ethernet通信的非确定性问题带来了希望，并使Ethernet全面应用于工业控制领域成为可能。

工业交换机即工业以太网交换机，主要应用于工业控制领域的以太网交换机设备，由于采用的网络标准其开放性好、应用广泛;能适应低温高温，具有抗电磁干扰强，防盐雾，抗震性强等特点。工业以太网交换机和普通交换机的区别主要体现在功能和性能上。 　　功能上的区别主要是指：工业以太网交换机在功能上与工业网络通讯更接近，比如与各种现场总线的互通互联、设备的冗余以及设备的实时等; 　　而性能上的区别则主要体现在适应外界环境参数的不同。工业环境除了有很多如：煤矿、舰船等特别恶劣的环境外，还有在EMI(电磁兼容性)、温度、湿度以及防尘等方面有特殊要求的环境。其中温度对工业网络设备的影响面是广泛的。

区别就在材质和适用范围上，大致就是这两块。工业交换机的功能和普通交换机一毛一样，但是工业的产品适用范围更广，能适用更为严苛的工业环境，工作温度更广一般-40~+75°，然后还有就是防护等级高。如果你有选购交换机的需求，推荐华为和高耐特，不要问我为毛，反正我就是知道。

功能上的区别：工业以太网交换机在功能上和工业网络通讯更接近，像是与各现场总线的互通互联等;

性能上的区别：主要体现在适应外界环境参数的不同。工业环境除了煤矿、舰船等特别恶劣的环境外，还有电磁兼容性、温度、湿度等方面的要求。其中温度对工业设备的影响最广泛。

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堂馥调中： 工业级POE交换机是应用于工业控制领域的,智能化,数字化,网络化楼宇安全监控系统需要布建连接楼层内各摄像区域,楼层中央控制室、所有大楼核心工业级POE交换机组成的稳定通信网络(千兆通冗余环),确保高画质的视频摄像传输.由于采用的网络标准其开放性好、应用广泛;能适应低温高温,抗电磁干扰强,防盐雾,抗震性强.工业级别就是区别普通POE交换机而言,主要是其工作环境能在更恶劣的环境运行,并保证通信的稳定.

古冶区18262598049： 工业交换机与普通交换机到底有啥区别? - ？
堂馥调中： 这个就如同工控用电脑与普通电脑的区别.

古冶区18262598049： 工业级和网络级交换机区别? - ？
堂馥调中： 工业级产品一般的工作温度为-45到85度,适应湿度为:5-95度,温度适应范围广,防护等级高,所以工业交换机能应用于各种恶劣环境中.工业级的设备一般是为了满足工业领域的需求而设备一般都采用宽温设计,防护等级高,能适应各种严苛复杂的工作环境. 设计上来区别 工业交换机采用冗余双电源输入设计,能满足高可靠性的要求,支持卡轨安装,能适应工业领域的设计安装.普通的产品都采用的单项电源输入,很容易造成电源损坏还导致通信中断. 防护等级来区别 工业以太网交换机都会有防静电保护,电磁隔离保护,防浪涌保护以及电源隔离保护等,能满足工业领域的设计需求,以太网通信可靠稳定;而普通的交换机一般不带这些防护功能,只能用于简单的使用环境.

古冶区18262598049： 什么是工业级以太网交换机?和传统以太网交换机有什么不同? - ？
堂馥调中： 工业级以太网交换机,即应用于工业控制领域的以太网交换机设备,由于采用的网络标准其开放性好、应用广泛;能适应低温高温,抗电磁干扰强,防盐雾,抗震性强.使用的是透明而统一的TCP/IP协议,以太网已经成为工业控制领域的主要通信标准.随着光通信网络的覆盖,当下的工业级以太网交换机不再仅仅只有网口,还会叠加光口,叠加POE功能.那么运用的领域也会越来越广,工业级别就是区别传统以太网而言,主要是其工作环境能在更恶劣的环境运行,并保证通信的稳定.希望对你有用!

古冶区18262598049： 工业交换机与普通交换机到底有啥区别?？
堂馥调中： 对特殊环境的支持吧 比如什么 震动大的 腐蚀重的 灰尘大的 信号干扰大的 地方什么的

古冶区18262598049： 工业交换机和网络交换机有什么区别 - ？
堂馥调中： 工业以太网交换机跟网络交换机都是交换机 以思科CISCO交换机为例: 二层网管2950/2960机型 价格7000RMB 其工业版本2955机型:价格17000RMB 功能完全一样,管理用的编程语法完全相同,但是制造成本存在很大差别.外形也通常不同.

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