制作交换机：串行总线到以太网

最近有很多关于工业以太网的讨论。它是什么，它不是什么。误解的部分原因是，这些标准非常简单，但却很严格。工业以太网的简单部分是，一旦你确定了基线，“正常”流量-任何异常都是显而易见的。工业以太网的复杂性在于理解各种标准和协议。请继续阅读我更新的需求和注意事项列表。

在最近的一篇博客《2016年网络安全问题》中，我讨论了我对控制行业（石油、天然气、水和电力）脆弱性的担忧。当这些系统从串行端口转移到以太网时，需要构建一个真正的可见平面是至关重要的。当在工厂或生产单元环境中工作时，存在电磁干扰（EMI），这意味着电机和机械开关等设备会影响其他设备的性能和结果。在引入设备时还需要考虑环境条件，例如湿度、化学或蒸汽空气。IT硬件设备是为受控环境设计的，想象一下洁净室数据中心环境，或者在阅读本文时环顾一下您的办公室。

这里列出了设计工业以太网网络时需要考虑的部分需求。

• 冗余电源输入（直流和交流），防止单路掉电。
  • 具有恒定的非开关，非故障功能
• 故障安全访问方法。
• 支持环形拓扑，提供冗余备份路径。
• PC-104标准密封坚固，高强度外壳，防止有害物质进入。
• 承受冲击、跌落和振动的能力。
  • 如冲击和振动测试符合PLC标准IEC 1131-2， IEC 60068, IEC 60255
  • 恶劣的外部物理环境，如风、雨、沙，IEC 60068
• 线路交换快速恢复，当设备改变其端口位置时响应。
• DIN导轨安装-通过夹在标准DIN导轨上快速安装坚固的设备。
• 坚固的设计适合工业应用的环境条件，如扩展温度范围从-40°C到+70°C。
• 没有球迷
• IP20/IP30/IP67相对大气湿度达95%（不冷凝）。
• 坚固可靠的机械稳定性。
• 布线符合IEEE802.3标准。
• 根据环境选择合适的电缆，即屏蔽/非屏蔽；考虑数据速率，以及2 Pair vs. 4 Pair。
• 工业和电气要求：
  • IEEE 1613第2类
  • IEC 61850 - 3
  • IEC 61000所有部件
  • IEC 60255大部分或全部部件
  • CSA / UL 60950
• 电磁干扰要求，如EMI: EN 50022， EN 50082-2, FCC part15 （B类）IEC 1000-4-2, IEC 1000-4-6, IEC 1000-4-4， EN 61000和IEEE 1613 （C37.90.x）。
  • 法拉第外壳或屏蔽，用于保护EMF/EMI
• 如果需要，能够内部处理不冷凝的蒸气和恶劣的化学，爆炸性和/或可燃性环境；
  • IEC 60068
  • ATEX危险场所认证
  • 美国UL， NFPA和FM标准
  • 加拿大的CSA C22.2和CSA E60079
  • EN 500XX和EN 60079 - XX
• 认证示例CE， cUL60950, cUL 508, cUL 1604 Class1 Div （A，B，C，D）或FM 3611 Class1 Div2， GL（德国劳氏）用于海事应用或危险场所。
• 高MTBF值（平均无故障时间）在压力环境中约为20至100年，而办公设备在办公室和家庭环境中通常为3至5年。
  • 长寿命的设备和组件
• 安全和射频发射标准要求。安全性-健壮的物理和控制访问。
  • 逻辑-仅由已知设备和流量/协议类型访问网络

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