西门子工业以太网交换机

西门子工业以太网-简介

从1985年开始，西门子就逐步地把以太网的概念引入到工业控制领域，到今天，西门子SCALANCE系列工业以太网交换机产品，已经在冶金、烟草、汽车、煤矿、造船、地铁、电力、风电、交通、石化、水处理等多个行业的多个项目中得到了成功的应用，产品线也日臻完善。
 

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上海翰粤自动化系统有限公司：郑胜文（销售工程师）

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工业以太网简介
 
----工业以太网是基于IEEE 802.3 (Ethernet)的强大的区域和单元网络。利用工业以太网，SIMATIC NET 提供了一个无缝集成到新的多媒体世界的途径。 
----企业内部互联网(Intranet)，外部互联网(Extranet)，以及互联网(Internet) 提供的广泛应用不但已经进入今天的办公室领域，而且还可以应用于生产和过程自动化。继10M波特率以太网成功运行之后，具有交换功能，全双工和自适应的100M波特率快速以太网(Fast Ethernet，符合IEEE 802.3u 的标准)也已成功运行多年。采用何种性能的以太网取决于用户的需要。通用的兼容性允许用户无缝升级到新技术。 
为用户带来的利益
*高达80%，以太网毫无疑问是当今LAN(局域网)领域中的网络。以太网*的性能，为您的应用带来巨大的利益： 
? 通过简单的连接方式快速装配。 
? 通过不断的开发提供了持续的兼容性，因而保证了投资的安全。 
? 通过交换技术提供实际上没有限制的通讯性能。 
? 各种各样联网应用，例如办公室环境和生产应用环境的联网。 
? 通过接入WAN(广域网)可实现公司之间的通讯，例如，ISDN 或Internet 的接入。 
SIMATIC NET基于经过现场应用验证的技术,SIMATIC NET已供应多于400,000个节点，遍布世界各地，用于严酷的工业环境，包括有高强度电磁干扰的区域。 
工业以太网络的构成
一个典型的工业以太网络环境，有以下三类网络器件： 

• 网络部件
  • 连接部件：
    • FC 快速连接插座
    • ELS(工业以太网电气交换机)
    • ESM(工业以太网电气交换机)
    • SM(工业以太网光纤交换机)
    • MC TP11(工业以太网光纤电气转换模块)
  • 通信介质：普通双绞线，工业屏蔽双绞线和光纤
• SIMATIC PLC控制器上的工业以太网通讯外理器。用于将SIMATIC PLC连接到工业以太网。
• PG/PC 上的工业以太网通讯外理器。用于将PG/PC连接到工业以太网。

工业以太网重要性能
为了应用于严酷的工业环境，确保工业应用的安全可靠，SIMATIC NET 为以太网技术补充了不少重要的性能： 
? 工业以太网技术上与IEEE802.3/802.3u兼容，使用ISO和TCP/IP 通讯协议 
? 10/100M 自适应传输速率 
? 冗余24VDC 供电 
? 简单的机柜导轨安装 
? 方便的构成星型、线型和环型拓扑结构 
? 高速冗余的安全网络，zui大网络重构时间为0.3 秒 
? 用于严酷环境的网络元件，通过EMC 测试 
? 通过带有RJ45 技术、工业级的Sub-D 连接技术和安装屏蔽电缆的Fast Connect连接技术，确保现场电缆安装工作的快速进行 
? 简单高效的信号装置不断地监视网络元件 
? 符合SNMP(简单的网络管理协议) 
? 可使用基于web 的网络管理 
? 使用VB/VC 或组态软件即可监控管理网络

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西门子工业以太网交换机-类型汇总

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入门型 SCALANCE X-005

工业以太网入门级交换机SCALANCE X005是与一款非网管型的交换机，配有5个传输速率可达10/100 Mbit/s的RJ45端口。此产品价格低廉，在机器或设备岛中可构建具有交换功能的小型星形结构或线形结构。SCALANCE X005的金属机身(IP30)坚固，小巧，适用于安装在控制柜中，标准安装轨道上，S7-300上，或者直接安装在墙壁上。
? 5个传输速率达10/100 Mbit/s的 RJ45电气插口 
? 通过LED进行设备诊断(电源、链路状态、数据通讯)
? 配有固定护套的RJ45端口，专门为符合PROFINET标准要求的工业以太网连接插头设计，IE FC RJ45插口，有去除应力和扭力的功能 
? 借助于集成的自动跳线功能，可使用非交叉电缆 
? 借助自动侦测功能，自动识别数据传输速率和自动协商功能 


SCALANCE X005的星形拓扑 
 
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非网络管理型 SCALANCE X-100

 
    SCALANCE X-100的电气和光学线形结构 

SCALANCE X100系列非网管型交换机，带有24处插口，用于总线型和星形型网络结构组态(10/100 Mbit/s)，以太网及相关机器应用的现场诊断。 
坚固精巧的金属外壳很适合于工业使用，安装在控制柜内时可节省空间。 
SCALANCE X-100交换机可被用做电气和电气/光学两种可用形式，当它们加入进网络时，可实现电气电路和光学电路的相互转换。
? SCALANCE X-108 配置8个电气端口 
? SCALANCE X116 配置16个电气端口 
? SCALANCE X12 4配置24个电气端口 
? SCALANCE X104-2 配置4个电气端口和2个光学端口 (BFOC) 
? SCALANCE X106-1配置6个电气端口和一个光学端口(BFOC) 
? SCALANCE X112-2配置12个电气端口和2个光学端口 (BFOC) 
? 通过 LED（电源、链路状态、数据通讯）和信号触点（信号掩码可使用按钮现场设置）进行设备诊断。 
? 电源冗余 
? 配有固定护套的 RJ45 端口，专门为符合 PROFINET 标准要求的工业以太网连接插头设计，IE FC RJ45插口，有去除应力和扭力的功能 
? 借助于集成的自动跳线功能，可使用非交叉电缆。 
? 数据传输率的自动检测和协商可借助自动侦测来实现。 

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网络管理型 SCALANCE X-200

    电信环网和光学轨迹中的高速冗余

SCALANCE X200系列网管型交换机用于总线型和星形结构(10/100 Mbit/s)的以太网。
SCALANCE X200壳身设计紧凑，安装进控制柜时节省空间，功能强大可轻松扩展网络。
SCALANCE X200当作为冗余管理器与SCALANCE X-400/X-200IRT或OSM/ESM组合时，由于实现了环形冗余，因此，它提供了高效网络可用性。
利用C-PLUG交换介质，即便没有编程设备，设备也可以快速更换；C-PLUG还可以确保在不需过于专业知识的情况下将更改配置和数据的应用程序传输到另一台SCALANCE X200交换机上。
该装置易于将SCALANCEX200交换机系列产品集成为符合PROFINET标准的进程及系统诊断功能。
SCALANCE X-200交换机有电气和电气/光学两种形式，当这种变量加到网络中后，便可实现电气电路和光学电路间的转换：
? SCALANCE X208配置8个电气端口 
? SCALANCE X208PRO配置8个电气端口 
? 防护等级是IP65，可组建星形网络结构也可安装在控制柜外面，运转条件是24V直流电，或是有特殊要求时由PS791 -1 PRO供230V交流电 
? SCALANCE X204-2/X204-2LD配置4个电气端口和2个光学端口(BFOC) 
? SCALANCE X206-1 /X206-1 LD配置6个电气端口和一个光学端口(BFOC) 
? SCALANCE X212-2/X212-2LD配置12个电气端口和2个光学端口(BFOC) 
? SCALANCE X216配置16个电气端口 
? SCALANCE X224配置24个电气端口 


SCALANCE X224的星形拓扑结构

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等时同步实时 SCALANCE X-200IRT

使用SCALANCE X208PRO可组态星形网络拓扑结构，控制柜外安装，230 V AC电源

SCALANCE X-200IRT网管型交换机
这款SCALANCE X-200IRT交换机可用于配置实时和同步实时网络，一个网络就可以承受大量的实时数据通讯和标准数据通讯(TCP/IP)，从而避免了双重基础架构的需要。
具有50台交换机的情况下，高速冗余功能实现了几块的恢复响应时间(低于0.3秒)。
可组建环形冗余结构和2个子网，例如，通过SCALANCE X-200IRT交换机可连接冗余的环形网。
? SCALANCE X-200IRT交换机有电气和电气/光学两种形式 
? SCALANCE X204IRT配置4个电气端口 
? SCALANCE X201-3PIRT配置一个电气端口和3个光学端口(POF/PCF) 
? SCALANCE X200-4P IRT配置4个光学端口(POF/PCF) 
? SCALANCE X202-2IRT/X202-2P IRT配置2个电气端口和2个光学端口(BFOC或POF/PCF) 
SCALANCE X-200IRT两个子网的冗余耦合

? 通过LED(电源、链路状态、数据通讯)和信号触点(信号掩码可使用按钮现场设置)进行设备诊断 
? 电源冗余 
? 配有固定护套的RJ45端口，专门为符合PROFINET标准要求的工业以太网连接插头设计，IE FC RJ45插口，有去除应力和扭力的功能 
? 结构紧凑 
? 借助于集成的自动跳线功能，可使用非交叉电缆 
? 数据传输率的自动检测和协商可借助自动侦测来实现 
? 通过信号触点，SNMP，Web浏览器和PROFINET 10监控功能进行远程诊断 
? STEP 7中的集成配置和诊断功能 
? 交换机对于现有网络管理的集成功能通过SNMP进程来实现 
? 自动 发送功能 
? 使用C-PLUG交换介质可使设备快速被更换 

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网管增强型 SCALANCE X-300

使用SCALANCE X-300的光纤千兆位环网

SCALANCE X-300交换机系列的千兆以太网交换机适用于组建总线和星形结构(10/100 Mbit/s)的高效能以太网。可灵活构建光纤和/或电信网络，SCALANCE X300交换机可产生高效的网络可用性，所以，举例说，当它与冗余管理器功能相组合时会生成环形冗余并有冗余电源。
在C-PLUG的交换介质帮助下，即便没有编程机，设备也可以快速更换。C-PLUG还可以保证无需过于专业的操作知识下在另一台交换机上实现更改配置和数据应用程序。SCALANCEX-300交换机之间可以建立千兆以太网连接。双绞线用户可以直接连接设备。
SCALANCE X-400交换机可与之理想的配合，例如，处理诸如 PCS7控制系统。可存在以下的网络拓扑和拓扑的组合： 
? 高速以太网和具有高速媒介冗余的千兆级以太环网；为了防止传输链路或者交换机发生错误，多达50个SCALANCE X-300交换机流线型排列连接到一个环状网内，对于双模的可组成一个总共长达150 km的线路，或者对单模可组成一个总共长达1,300 km的线路。当环状网内一个传输路径或者SCALANCE X-300交换机发生错误，传输路径可在0.3秒内重构。 
? 采用SCALANCE X-300交换机的星形结构: 每个SCALANCE X-300交换机有一个星形触点可通过电信号或者光信号与多达26个节点或子网相连。 
? 用来连接双绞线的数据端子，或者网段(10/100/1000 Mbit/s级)。 
SCALANCE X-300有下面几种型号可供使用: 
? SCALANCE X310: 是带有三个千兆级端口和七个高速以太网端口的交换机。 
? SCALANCE X308-2: 是带有一个千兆级电气端口、七个高速以太网端口和两个千兆级多模玻璃纤维光学端口(含有 SC插座)的交换机。 
? SCALANCE X308-2LD: 是带有一个千兆级电气端口、七个高速以太网端口和两个千兆级单模玻璃纤维光学端口(含有SC插座)的交换机。 

当联合操作两个由带有管理功能的SCALANCE X310和SCALANCE X308-2构成的子网(备用)时，它们的冗余耦合 

集成化现有网络的配置
现有的网络配置，例如由工业以太网交换机ELS(简约型交换机)，OSM(光学交换模块)和ESM(电气交换模块)构成的网络，很容易用SCALANCE X组件扩展。
已有的百兆级数据端子或者使用百兆级高速以太网的子网很容易被整合到新的网络结构中。
? 通过LED(电源、链路状态、数据通讯)和信号触点(信号掩码可使用按钮现场设置)进行设备诊断。 
? 电源冗余。 
? 配有固定护套的RJ45端口，专门为符合PROFINET标准要求的工业以太网连接插头设计，IE FC RJ45插口，有去除应力和扭力的功能。 
? 节省空间的模块化设计。 
? 借助于集成的自动交叉功能，可使用非交叉电缆。 
? 借助自动感应和协商功能自动检测和协商数据传输率。 
? 通过浮动信号连接，SNMP，网络浏览器和PROFINETIO诊断功能可进行远距离诊断。 
? 集成在SIMATIC STEP 7中的组态和诊断功能。 
? 通过SNMP接入点，交换机可集成在现有网络管理架构中。 
? 自动发送功能。 
? 用于简单更换设备的C-PLUG交换介质。 
? 支持组播和广播限制。 
? 通过对VLAN的支持，可集成在企业安全策略(Enterprise Security Policies)中。 
? 协议IGMP Snooping和IGMP Query支持组播过滤和限制。 
? 与带有OSM，ESM和ELS的SCALANCE X产品相兼容，保护投资。 

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高性能模块化 SCALANCE X-400

在过程控制系统(例如PCS 7)中，使用SCALANCE X-400交换机

产品系列SCALANCE X-400的模块化交换机是适合为高性能网络建立线型，星形和环状结构(10/100/1000 Mbit/s)的工业以太网络交换机。
灵活构建电气或光学工业以太网；网络拓扑结构、端口类型以及数量都可很容易地适配不同的网络结构。具有高度的网络可用性，这是由于，例如，具有基于光纤环网冗余性的冗余网络结构，集成有冗余管理器，具有冗余电压馈入 或者可在运行过程中交换和扩展介质模块。
通过插入式C-PLUG 交换介质，可在没有编程机时更换设备；配置数据或者应用数据安全地保存在C-PLUG 插入式交换介质中，而且即使没有专业知识这些设置还可简单地通过将存储卡插入另一个更换设备而传入。
SCALANCE X-400交换机有一个模块化结构，利用这个结构中，介质模块和/或者扩展模块可根据需要连接到交换机上。这些扩展可提供8 个附加的电信和光纤接口
在SCALANCE X-400 交换机之间可建立千兆级连接；双绞线用户可直接连到基本的设备上。通过介质设备可实现连接光纤。例如，SCALANCE X-400交换机很理想的适合于像PCS 7的过程控制系统。
接下来的网络拓扑和拓扑组合是可能的。 
? 高速以太网和具有高速媒介冗余的千兆级以太环网；为了防止传输链路或者交换机发生错误，多达50个 SCALANCE X-400交换机流线型排列连接到一个环状网内，对于双模的可组成一个总共长达150km的线路，或者对单模可组成一个总共长达1,300 km的线路。当环状网内一个传输路径或者SCALANCE X-400 交换机发生故障，传输路径可在0.3秒内重构。 
? 同时，SCALANCE X-400支持环形网结构的冗余连接，由此可以使用快速生成树冗余连接到公司网络。 
? 采用 SCALANCE X-400 交换机的星形结构： 每个SCALANCE X-400 交换机有一个星形触点可通过电信号或者光信号与多达26个节点或子网相连。 
? 用来连接双绞线的数据端子，或者网段（10/100/1000 Mbit/s级） 
SCALANCE X-400交换机有下面几种型号可供使用: 
? SCALANCE X408-2:是带有 4个千兆级端口和 4个高速以太网端口的交换机。 
? SCALANCE X414-3交换机，带有2个千兆级电气或者光学端口，12个电信高速以太网端口和4个可选的高速以太网光纤端口（BFOC）。它的功能可由带有 8个高速以太网电气或光纤接口的扩展器模块扩展。 

集成化现有网络的配置 
现有的网络配置，例如由工业以太网交换机ELS（简约型交换机），OSM（光学交换模块）和ESM（电气交换模块）构成的网络，用SCALANCE X组件很容易扩展 
已有的百兆级数据端子或者使用百兆级高速以太网的子网很容易被集成到新的网络结构中。







采用SCALANCE X和ESM冗余连接的光学和电气环网

? 通过 LED（电源、链路状态、数据通讯）和信号触点（信号掩码可使用按钮现场设置）进行设备诊断。 
? 电源冗余 
? 配有固定护套的 RJ45 端口，专门为符合 PROFINET 标准要求的工业以太网连接插头设计，IE FC RJ45插口，有去除应力和扭力的功能 
? 借助于集成的自动跳线功能，可使用非交叉电缆 
? 数据传输率的自动检测和协商可借助自动侦测来实现。 
? 通过浮点信号触点，SNMP，Web浏览器和PROFINET 10 监控功能进行远程诊断集成在SIMATIC STEP 7 中的组态和诊断功能 
? 交换机对于现有网络管理的集成功能通过SNMP进程来实现。 
? 自动 发送功能 
? 用于简单更换设备的 C-PLUG 交换介质 
? 支持祖播和广播限制 
? 通过对 VLAN 的支持，可集成在企业安全策略（Enterprise Security Policies）中协议IGMP Snooping和IGMP Query 支持组播过滤和限制 
? 与带有OSM，ESM 和 ELS 的SCALANCE X产品相兼容，保护投资Layer 3功能 (IP 路由) 

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