揭秘工业现场必须使用工业环网交换机的原因

众所周知，交换机有商业级和工业级的区别，商业级交换机一般采用在家庭、小型企业等场所，工业级交换机经常使用在工业环境里。那么，为何工业环境里不能使用商业级交换机呢？工业现场为何必须采用工业环网交换机？

首先，工业级交换机与商业级交换机的数据传输性能上基本相同，但，在设计上及在元器件的选择上，工业级交换机产品的强度和适用性层面更能够满足工业现场的需要。此外，工业级交换机在模块扩展方面也表现得比商业级交换机更加灵便：有很多种光口和电口可供选配。在材质的选择、产品的强度、适用性及其实时性、可互操作性、稳定性、抗干扰性和本质安全等方面能够满足工业现场的需要。

其次，工业级交换机设计通常在设计上满足：工业宽温设计，4级电磁兼容设计，冗余交直流电源输入。此外PCB板通常做“三防”处理。

为何工业现场必须采用工业环网交换机？

1、工业现场环境恶劣

由于以太网在设计之初，并不是从工业网应用出发的。当它运用到工业现场，应对极端的工况，比较严重的线间影响等，这些都必定会造成其稳定性降低。在生产环境里工业网络必须具有比较好的稳定性，可恢复性，及其可扩展性。即确保一个网络系统中任何的组件出现故障时，并不会造成应用程序，操作系统，甚至于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了工业现场的复杂情况，进而能够更加满足工业环境而充分发挥工业级交换机的作用。

工业现场的环境比通常环境都要极端，起码在震动，湿气，温度上都会比通常环境恶劣，普通交换机在设计上并没有抵挡在工业环境中存在的各种情况的能力，普通交换机不可以长期工作在这样的恶劣环境下，常常易于发生故障，更使维护成本增加，通常不推荐在工业环境里使用商业交换机，为了能使交换机在这样的恶劣环境中使用，故生产出适应于这类环境的交换机，工业级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，主动型电路保护，过压、欠压自动断路保护，（可靠性根据型号的不同略有不同）

功能上的差别主要是指：工业级交换机在功能上与工业网络通讯更接近，例如和各种现场总线的相通互联、设备的冗余及其设备的实时等；而特性上的差别则主要表现在适应外部环境参数的不同。工业环境不仅有很多如：煤矿、舰船等非常恶劣的环境外，还有在EMI（电磁兼容性）、温度、湿度及其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度是最广泛的。

2、以太网网络负荷大

因为以太网的MAC层协议书是CSMA/CD，该协议书促使在互联网上存在矛盾，尤其是在网络负荷太大时，更明显。对于一个工业网络而言，假如存在大量的矛盾，就必须要多次重发数据信息，促使网间通信的不确定性大大增加。在工业控制网络中，这类从一处到另一处的不确定性，必定会引发系统控制性能的降低。

3、工业数据实时性严格

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预测性。在一个事件发生后，系统必须要在一个能准确预知的时间段内做出反映。但是，工业上对数据信息传递的实时性标准非常严格，往往数据信息更新是在数十ms内实现的。而同样因为以太网存在的CSMA/CD机制，当产生冲突的时候，就要重新上传数据信息，最多可以尝试16次之多。不难看出这类解决冲突的机制是以投入时间为代价的。而且一但发生掉线，哪怕是只是几秒种的时间，就有可能导致全部生产的终止甚至于设备，生命安全事故。