今天的控製係統和工廠係統，的應用幾乎已經和一樣普及。但現場工程師們(men) 對以太網的了解，大多來自他們(men) 對傳(chuan) 統商業(ye) 以太網的認識。很多控製係統工程的實施甚至是直接讓IT部門的技術人員來實施。但是，IT工程師們(men) 對於(yu) 以太網的了解，往往局限於(yu) 辦公自動化商業(ye) 以太網的實施經驗，可能導致工業(ye) 以太網在係統中實施的簡單化和商業(ye) 化，不能真正理解工業(ye) 以太網在工業(ye) 現場的意義(yi) ，也無法真正利用工業(ye) 以太網內(nei) 在的特殊功能，常常造成工業(ye) 以太網現場實施的不徹底，給整個(ge) 控製係統留下不穩定因素。

　　那麽(me) 選擇正確的工業(ye) 以太網要考慮哪些因素？簡單的來說，要從(cong) 以太網通訊協議、、速率、工業(ye) 環境認證考慮、安裝方式、外殼對散熱的影響、簡單通信功能和通信管理功能、電口或光口的考慮。這些都是最基本需要了解的產(chan) 品選擇因素。如果對工業(ye) 以太網的管理有更高要求，則需要考慮所選擇產(chan) 品的高級功能如：信號強弱、端口設置、出錯報警、串口使用、主幹(TrunkingTM)冗餘(yu) 、環網冗餘(yu) 、服務質量(QoS)、虛擬(VLAN)、簡單網絡管理協議()、端口鏡像等等其他工業(ye) 以太網管理交換機中可以提供的功能。不同的控製係統對網絡的管理功能要求不同，自然對管理型交換機的使用也有不同要求。控製工程師們(men) 應該根據其係統的設計要求，挑選適合自己係統的工業(ye) 以太網產(chan) 品。

　　由於(yu) 工業(ye) 環境對工業(ye) 控製網絡可靠性能的超高要求，工業(ye) 以太網的冗餘(yu) 功能應運而生。從(cong) 快速生成樹冗餘(yu) (RSTP)、環網冗餘(yu) (RapidRingTM)到主幹冗餘(yu) (TrunkingTM)，都有各自不同的優(you) 勢和特點，控製工程師們(men) 可以根據自己的要求進行選擇。為(wei) 了更好地幫助大家了解和學習(xi) 工業(ye) 以太網冗餘(yu) 技術的特點，讓我們(men) 首先回顧以下以太網設備的發展過程。

集線器 (Hub)

　　相信絕大多數人都熟悉集線器。很多人使用這種簡易設備去連接各種基於(yu) 以太網的設備，如個(ge) 人，可編程等。集線器接收到來自某一端口的消息，再將消息廣播到其它所有的端口。對來自任一端口的每一條消息，集線器都會(hui) 把它傳(chuan) 遞到其它的各個(ge) 端口。在消息傳(chuan) 遞方麵，集線器是低速低效的，可能會(hui) 出現消息衝(chong) 突。然而，集線器的使用非常簡單－實際上可以即插即用。集線器沒有任何華而不實的功能，也沒有冗餘(yu) 功能。

非管理型交換機 (Unmanaged Switch)

#p#分頁標題#e#　　集線器的發展產(chan) 生了一種叫非管理型交換機的設備。它能實現消息從(cong) 一個(ge) 端口到另一個(ge) 端口的路由功能，相對集線器更加智能化。非管理型交換機能自動探測每台網絡設備的網絡速度。另外，它具有一種稱為(wei) “地址表”的功能，能識別和記憶網絡中的設備。換言之，如果端口2收到一條帶有特定識別碼的消息，此後交換機就會(hui) 將所有具有那種特定識別碼的消息發送到端口2。這種智能避免了消息衝(chong) 突，提高了傳(chuan) 輸性能，相對集線器是一次巨大的改進。然而，非管理型交換機不能實現任何形式的通信檢測和冗餘(yu) 配置功能。

管理型交換機 (Managed Switch)

　　以太網連接設備發展的下一代產(chan) 品是管理型交換機。相對集線器和非管理型交換機，管理型交換機擁有更多更複雜的功能，價(jia) 格也高出許多－通常是一台非管理型交換機的3～4倍。管理型交換機提供了更多的功能，通常可以通過基於(yu) 網絡的實現完全配置。它可以自動與(yu) 網絡設備交互，用戶也可以手動配置每個(ge) 端口的網速和流量控製。一些老設備可能無法使用自動交互功能，因此手動配置功能是必不可缺的。

　　絕大多數管理型交換機通常也提供一些高級功能，如用於(yu) 遠程監視和配置的SNMP(簡單網絡管理協議)，用於(yu) 診斷的端口映射，用於(yu) 網絡設備成組的VLAN(虛擬局域網)，用於(yu) 確保優(you) 先級消息通過的優(you) 先級排列功能等。利用管理型交換機，可以組建冗餘(yu) 網絡。使用環形拓撲結構，管理型交換機可以組成環形網絡。每台管理型交換機能自動判斷最優(you) 傳(chuan) 輸路徑和備用路徑，當優(you) 先路徑中斷時自動阻斷(block)備用路徑。

管理型冗餘(yu) 交換機

　　高級的管理型冗餘(yu) 交換機提供了一些特殊的功能，特別是針對有穩定性、安全性方麵嚴(yan) 格要求的冗餘(yu) 係統進行了設計上的優(you) 化。構建冗餘(yu) 網絡的主要方式主要有以下幾種，STP、RSTP；環網冗餘(yu) RapidRingTM以及TrunkingTM。

　　1、STP及RSTP

　　STP(Spanning Tree Protocol，生成樹，802.1D)，是一個(ge) 鏈路層協議，提供路徑冗餘(yu) 和阻止網絡循環發生。它強令備用數據路徑為(wei) 阻塞(blocked)狀態。如果一條路徑有故障，該拓撲結構能借助激活備用路徑重新配置及鏈路重構。網絡中斷恢複時間為(wei) 30-60s之間。RSTP(快速生成樹算法，IEEE802.1w)作為(wei) STP的升級，將網絡中斷恢複時間，縮短到1-2s。生成樹算法網絡結構靈活，但也存在恢複速度慢的缺點。

　　2、環網冗餘(yu) RapidRingTM

　　為(wei) 了能滿足工業(ye) 控製網絡實時性強的特點，RapidRingTM孕育而生。這是在以太網網絡中使用環網提供高速冗餘(yu) 的一種技術。這個(ge) 技術可以使網絡在中斷後300ms之內(nei) 自行恢複。並可以通過交換機的出錯繼電連接、狀態燈和SNMP設置等方法來提醒用戶出現的斷網現象。這些都可以幫助診斷環網什麽(me) 地方出現斷開。

　　RapidRingTM也支持兩(liang) 個(ge) 連接在一起的環網，使網絡拓樸更為(wei) 靈活多樣。兩(liang) 個(ge) 環通過雙通道連接，這些連接可以是冗餘(yu) 的，避免單個(ge) 線纜出錯帶來的問題。

　　3、主幹冗餘(yu) TrunkingTM

　　將不同交換機的多個(ge) 端口設置為(wei) TrunkingTM主幹端口，並建立連接，則這些交換機之間可以形成一個(ge) 高速的骨幹鏈接。不但成倍的提高了骨幹鏈接的網絡帶寬，增強了網絡吞吐量，而且還還提供了另外一個(ge) 功能，即冗餘(yu) 功能。如果網絡中的骨幹鏈接產(chan) 生斷線等問題，那麽(me) 網絡中的數據會(hui) 通過剩下的鏈接進行傳(chuan) 遞，保證網絡的通訊正常。TrunkingTM主幹網絡采用型和星型網絡結構，理論通訊距離可以無限延長。該技術由於(yu) 采用了硬件偵(zhen) 測及數據平衡的方法，所以使網絡中斷恢複時間達到了新的高度，一般恢複時間在10ms以下。