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Qu’est-ce qu’un switch industriel ?

Également connu sous le nom de switch Ethernet industriel, il s’agit d’un dispositif de commutation Ethernet utilisé dans le contrôle industriel. En raison de la norme de réseau adoptée, il est ouvert, largement utilisé et peu coûteux. Il utilise un protocole TCP/IP transparent et unifié. Le réseau est devenu la principale norme de communication dans le domaine du contrôle industriel.

Les switchs industriels ont des performances de niveau opérateur pour résister aux environnements difficiles. Avec une large gamme de produits et des configurations de port flexibles, il peut répondre aux besoins de divers domaines industriels. Le produit est conçu pour une large gamme de températures avec un indice de protection non inférieur à IP30 et prend en charge les protocoles de redondance en anneau standard et propriétaires.

Introduction

Il n’y a pas de différence essentielle entre la couche réseau de données et la couche réseau et la couche protocole. Cependant, pour les besoins en temps réel du contrôle industriel, l’Ethernet industriel résout la communication en temps réel, la sécurité du réseau, la sécurité intrinsèque et la sécurité antidéflagrante. Les questions techniques telles que la technologie, et l’utilisation de certaines mesures adaptées aux environnements industriels, comme l’étanchéité, l’anti-vibration… Le modèle n’est pas essentiellement différent de l’Ethernet commercial.

Structure du réseau
Les switchs Ethernet industriels sont spécialement conçus pour répondre aux besoins d’applications industrielles flexibles, offrant une solution de communication Ethernet industrielle rentable. La méthode de mise en réseau se concentre davantage sur la conception de boucles. Il existe des différences entre les boucles à anneau unique et à anneaux multiples. Il existe également des protocoles de boucle privée conçus par divers fournisseurs et basés sur STP et RSTP, tels que RingOn, RingOpen open loop, FRP ring et turbo ring.

Le développement des concentrateurs a donné naissance à un dispositif appelé “switch non géré”. Il permet d’acheminer les messages d’un port à l’autre, ce qui les rend plus intelligents que les hubs. Les switchs non gérés détectent automatiquement la vitesse de chaque appareil du réseau. En outre, il dispose d’une fonction appelée “MAC Address Table” qui identifie et mémorise les dispositifs du réseau. En d’autres termes, si le port 2 reçoit un message avec un code d’identification spécifique, alors le switch enverra tous les messages avec ce code d’identification particulier au port 2. Cette intelligence évite les collisions de messages et améliore les performances de transmission, ce qui représente une amélioration considérable par rapport aux concentrateurs. Cependant, les switchs non gérés ne peuvent mettre en œuvre aucune forme de détection de communication et de configuration de redondance.

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La prochaine génération d’appareils connectés à Ethernet est le switch géré. Les switchs gérés ont des fonctions de plus en plus complexes que les concentrateurs et les switchs non gérés, et sont beaucoup plus chers – généralement trois à quatre fois plus grands qu’un switch non géré. Les switchs administrables offrent davantage de fonctionnalités et sont généralement entièrement configurés par le biais d’une interface réseau. Ils peuvent interagir automatiquement avec les dispositifs du réseau, et les utilisateurs peuvent configurer manuellement la vitesse du réseau et le contrôle des flux pour chaque port. Certains anciens dispositifs peuvent ne pas être en mesure d’utiliser la fonction d’interaction automatique, de sorte qu’une configuration manuelle est indispensable.

La plupart des switchs gérés offrent également des fonctions avancées telles que le SNMP pour la surveillance et la configuration à distance (Simple Network Management Protocol), le mappage des ports pour les diagnostics, les VLAN pour le regroupement des périphériques réseau (Virtual Local Area Network), la fonction de classement des priorités pour assurer le passage des messages prioritaires, etc. Avec un switch géré, vous pouvez mettre en place un réseau redondant. Avec une topologie en anneau, les switchs gérés peuvent former un réseau en anneau. Chaque switch géré peut déterminer automatiquement le chemin de transmission optimal et le chemin alternatif, et bloquer automatiquement le chemin alternatif lorsque le chemin prioritaire est interrompu.

Les switchs gérés peuvent être gérés de plusieurs façons : par la gestion du port série RS-232 (ou du port parallèle), par la gestion du navigateur web et par la gestion du logiciel de gestion du réseau.

1. Gestion par le port série
Le switch de gestion du réseau est livré avec un câble série pour la gestion du switch. Branchez d’abord une extrémité du câble série dans le port série à l’arrière du switch, et l’autre extrémité est branchée dans le port série de l’ordinateur ordinaire. Ensuite, mettez le switch et l’ordinateur sous tension. Le programme “HyperTerminal” est disponible sous Windows 98 et Windows 2000. Ouvrez “HyperTerminal”. Après avoir réglé les paramètres de connexion, vous pouvez interagir avec le switch par le biais du câble série, comme le montre la figure 1. Cette méthode n’occupe pas la bande passante du switch, c’est pourquoi elle est appelée “Out of band”.

Le jeu de commandes des différentes marques d’interrupteurs est différent, même les interrupteurs de la même marque, les commandes sont différentes. L’utilisation de commandes de menu est plus pratique.

2. Gestion par le web
Le switch géré peut être géré via le Web (navigateur web), mais une adresse IP doit lui être attribuée. Cette adresse IP n’a aucune autre utilité que le switch de gestion. Par défaut, le switch n’a pas d’adresse IP. Vous devez activer une adresse IP par le biais du port série ou par un autre moyen pour activer ce mode de gestion.

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Lorsque vous utilisez un navigateur web pour gérer le switch, celui-ci est équivalent à un serveur web, mais la page web n’est pas stockée sur le disque dur, mais dans la NVRAM du switch, le programme web dans la NVRAM peut être mis à jour par le programme. Lorsque l’administrateur saisit l’adresse IP du switch dans le navigateur, le switch transmet la page web à l’ordinateur comme un serveur. À ce stade, on a l’impression de visiter un site web, comme le montre la figure 2. Cette façon de procéder occupe la bande passante du switch, c’est pourquoi on l’appelle “en bande”.

Si vous souhaitez gérer le switch, il vous suffit de cliquer sur la fonction correspondante dans la page web et de modifier les paramètres du switch dans la zone de texte ou la liste déroulante. La gestion Web peut être effectuée sur le réseau local, ce qui permet de la gérer à distance.

3. Géré par un logiciel de gestion de réseau
Les switchs de gestion de réseau suivent tous le protocole SNMP (Simple Network Management Protocol), qui est un ensemble de spécifications de gestion des équipements de réseau conformes aux normes internationales. Tout appareil conforme au protocole SNMP peut être géré par le logiciel de gestion de réseau. Il suffit d’installer un ensemble de logiciels de gestion de réseau SNMP sur une station de travail de gestion de réseau, qui peut facilement gérer les switchs, les routeurs, les serveurs, etc. sur le réseau par le biais du réseau local. L’interface via le logiciel de gestion de réseau SNMP est illustrée à la figure 3. Il s’agit également d’une méthode de gestion en bande.

La gestion du switch de gestion de réseau peut être gérée des trois manières ci-dessus. Quelle est la méthode utilisée ? Dans le réglage initial du switch, il est souvent nécessaire de passer en mode de gestion hors bande ; après avoir défini l’adresse IP, vous pouvez utiliser le mode de gestion en bande. Gestion en bande Comme les données de gestion sont transmises sur un réseau local utilisé publiquement, la gestion à distance peut être réalisée, mais la sécurité n’est pas forte. La gestion hors bande est communiquée par le port série. Les données sont uniquement transmises entre le switch et la machine de gestion, la sécurité est donc très forte ; cependant, en raison de la limitation de la longueur du câble série, la gestion à distance ne peut pas être réalisée. Alors, quelle est la façon d’envisager vos exigences en matière de sécurité et de gestion.

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Les switchs industriels sont largement utilisés dans les applications industrielles, principalement dans la sécurité des mines de charbon, le transport ferroviaire, l’automatisation des usines, les systèmes de traitement de l’eau et la sécurité urbaine.

La différence entre les interrupteurs industriels et les interrupteurs commerciaux
La différence entre un switch Ethernet industriel et un switch commercial se reflète principalement dans la fonction et les performances.

La différence de fonction se rapporte principalement au fait que les switchs Ethernet industriels sont fonctionnellement plus proches de la communication sur réseau industriel, comme l’interconnexion avec divers bus de terrain, la redondance des appareils et le temps réel des appareils ;

La différence de performance se reflète principalement dans l’adaptation aux paramètres environnementaux externes. En plus de nombreux environnements difficiles comme les mines de charbon et les navires, l’environnement industriel a des exigences particulières en matière d’IEM (compatibilité électromagnétique), de température, d’humidité et de poussière. Parmi ces exigences, la température est celle qui a la plus grande influence sur les équipements de réseaux industriels.

Composants : Les composants des switchs Ethernet industriels ont des exigences plus élevées en matière de sélection et devraient être mieux adaptés aux besoins des sites de production industriels.
Environnement mécanique : Les switchs Ethernet industriels peuvent mieux s’adapter aux environnements mécaniques difficiles, notamment les vibrations, les chocs, la corrosion, la poussière et l’eau.
Le climat : Les switchs Ethernet industriel sont mieux adaptés aux climats plus défavorables, notamment en ce qui concerne la température et l’humidité.
Environnement électromagnétique : Les switchs Ethernet industriel ont de fortes capacités d’antiparasitage électromagnétique.
Tension de fonctionnement : les switchs Ethernet industriel ont une large plage de tension de fonctionnement, et les switchs commerciaux nécessitent des tensions plus élevées.
Conception de l’alimentation électrique : Les switchs commerciaux sont essentiellement à alimentation unique, tandis que les switchs industriels sont généralement à double alimentation de secours.
Méthode d’installation : Les switchs Ethernet industriels peuvent être installés dans des rails DIN et des racks. Les switchs commerciaux sont généralement installés dans des racks et sur des bureaux.
Méthode de refroidissement : Les switchs Ethernet industriels utilisent généralement un boîtier sans ventilateur pour la dissipation de la chaleur, tandis que les switchs commerciaux sont ventilés.