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AS VANTAGENS DE ESCOLHER SWITCHES ETHERNET GERENCIADOS

O que são switches industriais?

Switches de rede industriais são dispositivos de rede para computadores que visam estabelecer interconectividade entre ambientes industriais e aplicações comerciais empresariais, reunindo múltiplos computadores dentro de uma rede local (LAN). Estes tipos de switches são construídos para aplicações de missão crítica, projetados para suportar temperaturas extremas e condições difíceis em uma variedade de ambientes, desde o chão de fábrica até o controle de tráfego.

Sobretudo, alguns switches de rede permitem a configuração de seus parâmetros ao modo VLAN, a fim de agrupar os dispositivos por setor (por exemplo, marketing/finanças), isolando assim o tráfego entre esses grupos para que as informações importantes possam fluir sem atraso para o local devidamente atribuído.

Switches industriais gerenciados

Switches gerenciados são destinados à redundância, oferecendo comunicações direcionadas em tempo real através de protocolos integrados que melhoram o determinismo e oferecem fluxo de dados estáveis e consistentes. Estes switches oferecem QoS (Quality of Service em inglês ou qualidade de serviço) que podem priorizar a largura de banda para subgrupos de dados, permitindo que uma maior largura de banda seja atribuída através da rede para assegurar que os dados por IP funcionem de forma adequada, obtendo dados do sensor sem interrupção e usando mínima largura de banda. Switches gerenciados também oferecem protocolos adicionais como RSTP (Rapid Spanning Tree Protocol), permitindo rotas de cabeamento alternativas para evitar situações de loop, as quais são normalmente os motivos do mal funcionamento de redes.

Industrial Control Room

Vantagens de switches gerenciados

Estes switches são excelentes em função de uma variedade de características como os recursos PoE, faixa ampliada de temperatura, alimentação DC e compartimentos flexíveis SFP adicionais, com opções de montagem com trilhos DIN. Resumindo, eles acrescentam valor às seguintes situações:

  • Redundância de rede (plano de backup de rede): Estes switches oferecem a possibilidade de trabalhar com fontes de alimentação redundantes, para que quando ocorra um pico em uma das fontes de alimentação, o switch siga funcionando como se nada tivesse acontecido na segunda fonte de alimentação, contendo o tempo de inatividade. Ao oferecer protocolos resilientes em anel, existe a possibilidade de rotas de dados alternativas seguirem trabalhando no evento de um link ou nodo parar de funcionar.
  • Gestão remota: Redes de missão crítica exigem configuração remota, monitoramento/armadilhas, reinicialização e reconfiguração de imagens do SO. Se houver um problema de rede, os operadores querem diagnosticar e resolver o problema remotamente para maximizar o tempo de atividade. O protocolo SNMP permite a você visualizar e manter uma rede completa de forma remota, disponibilizando dados em tempo real a cada nodo. Com SNMP é possível coletar, organizar e também modificar informações de cada switch para alterar o comportamento do dispositivo sem precisar usar um console de rede nem fazer atualizações em massa para manter o firmware mais atual.
  • Segurança e resiliência: Em termos de limitação do acesso de rede a dispositivos de confiança e evitar que os usuários configurem sub-redes não autorizadas. Estes switches possibilitam o controle completo de dados, largura de banda e controle do tráfego através da rede Ethernet, permitindo que você configure restrições de IP/portas em portas físicas reais. Isto significa que você pode configurar regras de firewall adicionais diretamente ao switch. Os switches gerenciados são compatíveis com protocolos que permitem aos operadores restringir/controlar o acesso às portas, como o controle de acesso de rede baseado na porta 802.1x.  Além disso, os switches gerenciados são compatíveis com protocolos que limitam o acesso horizontal de gestão através da autenticação de usuários como RADIUS, LDAP e muito mais.
  • RSTP (Rapid Spanning Tree Protocol): Os switches gerenciados incorporam o Rapid Spanning Tree Protocol, que oferece redundância de rota na rede e previne loops, permitindo a ocorrência de uma rota ativa por vez entre dois dispositivos de rede para que haja menor tempo de inatividade.
  • SFP (Small Form-factor Pluggable): As vantagens de ter compartimentos SFP multi-taxas é a possibilidade de uma expansão de rede flexível, que permite ao usuário ser capaz de usar módulos SFP de 100Mbps e 1Gbps, para fibra ótica (ou cobre) multi ou monomodo e fazer combinações entre eles como for preciso. Se os requisitos mudarem, o módulo SFP pode ser substituído e facilmente proteger o seu investimento no switch.
  • Dar suporte a múltiplos VLAN conforme necessário: Switches gerenciados permitem a criação de múltiplos VLANs, onde um switch de 8 portas pode se transformar funcionalmente em dois switches de 4 portas (onde as portas 1-4 são VLAN 1 e as portas 4-8 são VLAN 2). É possível permitir que as VLANs se comuniquem com o roteador/NAT, mas recusar a possibilidade de se comunicarem entre si. Você pode até mesmo bloquear a VLAN sem fio para permitir que apenas as portas 80/443 ou algo similar possam navegar pela rede, mas nada além disso.
  • Priorizar a largura de banda para sub-grupos de dados: Os switches são capazes de priorizar um tipo de tráfego a outro, permitindo que maior largura de banda seja disponibilizada pela rede (como por exemplo, streaming de voz e vídeo).
  • Protocolos resilientes em anel: Possibilita rotas de dados alternativas no evento de um link ou nodo parar de funcionar.

Em aplicações como alternativas para câmeras de segurança por IP, não é prático/econômico instalar uma topologia radial, visto que cada nodo possui uma conexão direta com o nodo central/de agregação. Com uma topologia de rede em anel, é possível permitir a construção de um loop e evitar os custos adicionais de instalação de fibra por laçamento.

Ring Topology

Quando e onde usar os switches industriais gerenciados?

Os switches gerenciados são adequados para redes que tenham exigências para tempos de resposta rápidos em suas aplicações e destinam-se a empresas que precisem gerenciar e resolver problemas remotamente e com segurança, permitindo que os engenheiros atinjam desempenho e manutenção de rede ideais e confiáveis.

Estes switches são robustos e apropriados para configurações de redes industriais, projetados para suportar aplicações difíceis como temperaturas extremas (-40 a +75°), vibrações e choques, além de contribuir para uma rede econômica, confiável e segura. Os switches gerenciados devem ser usados com qualquer switch com backbone de rede, para que os segmentos do tráfego de rede possam ser monitorados e controlados, como por exemplo em:

  • Segurança/monitoramento
  • Aplicações de defesa/governos
  • HVAC
  • Água/esgoto
  • Serviços
  • Petróleo/gás

Rede Industrial Black Box – Série INDRy

A série INDRy (Industrial DIN Rail Switches) da Black Box foi projetada para os extremos da rede industrial, disponibilizando uma maneira fácil e econômica de integrar as redes existentes, eliminando a necessidade de configurações e modificações adicionais, e também reduzindo o tempo de implementação.  Estes switches permitem a redundância em sistemas de missão crítica ao redirecionar o tráfego através de um link de backup dentro de milissegundos, superando situações como a interrupção das comunicações do sistema de controle de tráfego em algumas infraestruturas.

Adicionalmente, eles são caracterizados por um recurso de trilho DIN, o qual é uma opção de montagem eficaz que oferece um trilho de metal padrão, amplamente usado na montagem de interruptores e equipamentos de controle industrial dentro de racks de equipamentos.

Industrial Ethernet Switches

Nossos clientes estão muito satisfeitos com nossas soluções INDRy. Os usos incluem o fortalecimento das conexões de rede das subestações, efetivamente aumentando a distribuição de energia elétrica e as funções de monitoramento e controle da câmera de segurança em campo.

Estes switches são extremamente fáceis de instalar, porém caso você precise de auxílio, nossa equipe especializada em suporte técnico pode ajudá-lo ao oferecer os melhores conselhos em termos de aplicações otimizadas individualmente, e o serviço é totalmente gratuito. Saiba mais sobre nosso centro de suporte técnico visitando a página do centro de suporte técnico da Black Box.

Para saber mais sobre as nossas soluções para switches industriais, visite a página de nossa loja virtual em  switches industriais INDRy.

 

Factory automation: 4 problem solving technologies

There is a new industrial revolution. It’s combining advancements in machines and controls with advancements in computing and communications from the Internet revolution. Today’s technology is being applied in ways not even thought of even 10 years ago to solve problems and increase industrial productivity.

That’s where the challenge of mixing new and existing technologies in an industrial environment comes in. Here are four problem-solving technologies for industrial networking.

  1. Fiber for distance and EMI/RFI immunity.

Fiber optic cable is often the preferred cable choice in industrial environments because it can cover very long distances and offers immunity to electrical interference.

Fiber doesn’t have the 100-meter distance limitation of twisted pair copper, so it can support distances from 300 meters to 40 kilometers, or more, depending on the style of cable, wavelength, and network.

Fiber also provides extremely reliable data transmission. It’s completely immune to many environmental factors that affect copper cable. The fiber is made of glass, which is an insulator, so no electric current can flow through. It is not affected by electromagnetic interference and radio-frequency interference (EMI/RFI), crosstalk, impedance problems, and more. You can run fiber next to industrial equipment without worry.

  1. A ring topology for redundancy.

Although Ethernet is usually thought of as having a star topology, it’s possible to build an Ethernet network as a ring. This is often used in applications where it may be difficult to run fiber in a star formation from a central switch, such as in industrial or even traffic signal applications.

One industrial networking scenario involves connecting industrial devices, such as computer numeric controlled (CNC) machines, to hardened Ethernet switches. The switches are set up in a ring topology for maximum reliability with a failover time of less than 30 ms, which is virtually instantaneous. The ring has the advantage of providing a redundant pathway if a link goes down. If one part of the ring fails, traffic will automatically reverse direction.

  1. Machine vision and USB 3.0.

Machine vision is an image-based automatic inspection technology that is now an indispensable tool for quality assurance, sorting, and material handling in every industry, including electronics, food processing, pharmaceuticals, packaging, automotive, etc. Machine vision technology incorporates cameras, PCs, software, and other hardware to automatically take pictures and inspect materials as they pass along an assembly line.

Machine vision is an economical way to make sure sub-spec product is rejected. It can be used to inspect for geometry, placement, packaging, labeling, seal integrity, finish, color, pattern, bar code, and almost any other parameter you can think of.

USB 3.0 greatly enhances machine vision systems. Because of USB 3.0’s 5-Gbps throughput, ten times more than USB 2.0, it eliminates problems of stability and low latency for image transmission and camera control. USB 3.0 enables the transmission of higher-resolution, higher-frame video with no loss of quality.

  1. Industrial serial connections.

Industrial control is a designation for the devices that interface with machinery such as packaging machines, generators, lathes, and even scales. Although most of today’s IT runs on Ethernet, industrial devices often use an RS-232, RS-485, or RS-422 serial interface. To capitalize on the investment in the industrial equipment and machinery, interface converters and line drivers can be used to provide the link between older RS-232/422/485 equipment connections and newer USB and Ethernet networks.

RS-232 transmits data at speeds up to 115 kbps and over distances up to 50 feet, although higher distances can be achieved by using low-capacitance cable. Both sync and async binary data transmission fall under RS-232. Although the original RS-232 connector is DB25, DB9 and RJ-45 connectors are now more common. Also, industrial devices often use a terminal block instead of a connector for the RS-232 interface. RS-232 is somewhat restricted as an industrial interface because of its restricted range and because it only supports point-to-point links.

For a far more detailed study of industrial communications, see the white paper: Elements of an RS-422/RS-485 System.

3 ways to extend your Ethernet LAN

Copper CATx cable supports Ethernet distances up to 100 meters. That’s not a problem when you’re connecting workstations in a building. But what happens when you need to extend the reach of your LAN beyond 100 meters to connect a distant department, a building across campus or across town, Wi-Fi access points, IP security cameras, or even remote monitoring stations in industrial environments.

That’s where Ethernet extension comes in. Depending on your environment and application, there are three ways to extend your Ethernet LAN beyond the nearest closet.

  1. LAN extension over fiber optic cable with media converters

Media converters are a popular and economical solution forExtend your Ethernet LAN converting Ethernet cable runs from copper to fiber. They can be used in pairs (near-end/far-end) or with Ethernet switches.

Fiber optic cable offers the best performance for long-range network extension. That’s why the telephone and cable companies made such a big deal about using it. Multimode fiber has a range of 550 meters for 10/100/1000 Ethernet links. Single-mode fiber offers distances of more than 30 km for 10/100/1000 Ethernet extension.

Fiber also offers the advantage of being immune to electromagnetic interference (EMI), surges, spikes, and ground loops. That makes it well suited for connecting buildings across campus, across town, and in industrial environments.

There are a number of different types of media converter options ranging from simple, unmanaged, compact converters that mount on panels or DIN rails to managed converters that mount in equipment racks. There are also converters available for commercial and industrial applications. A common industrial application is to use a media converter with PoE capabilities to power and backhaul an IP camera signal over fiber.

  1. LAN extension over existing copper cabling with Ethernet extenders.

In some cases, it’s possible to use existing facilities to extend your LAN. If there is an existing twisted-pair copper or coax cable run, then you can extend your network with a pair of Ethernet extenders. Use one at each end to convert Ethernet to DSL (digital subscriber line) and back again to Ethernet. Extenders can deliver 50-Mbps speeds over 300 meters or about 10-Mbps at 1400 meters.

Using existing twisted-pair cabling

A common application is a security checkpoint services upgrade. The checkpoint may have originally been connected only with twisted-pair cable to support an analog phone. By using a pair of Ethernet extenders (near-end/far-end), the checkpoint can be upgraded to support an Ethernet LAN connection, a VoIP phone, and an IP camera.

Using existing coax cabling

Another common application is a security camera network upgrade. When you replace older, analog security camera systems with newer, digital IP cameras, you can save a lot of installation time (and labor costs) by using the existing coax cabling with Ethernet extender on each end.

  1. Wireless Ethernet extension

2.4-/5-GHz radio extension

Wireless Ethernet extenders provide a very cost-effective method for extending a LAN/WAN beyond 100 meters. They eliminate the need to buy new cable, dig expensive trenches for fiber cable, and also the time-consuming waits for rights of way.

Wireless Ethernet extenders are the most seamless way to extend LAN connections up to several miles across office parks; on business, educational, and medical campuses; in enterprise business complexes; and in industrial settings, such as factories or oil/gas field drilling operations, and even in traffic control.

Wireless Ethernet is frequently used to connect line-of-sight networks that are miles apart. While wireless extension is often used in enterprise business applications, where it really shines is in industrial applications, such as data acquisition, control, and monitoring; HVAC controls; and security and surveillance, to name a few. The extender radios can also be PoE powered to simplify installation.

 

Additional resources:

White Paper: Media Converters: The Time for Fiber is Now

White Paper: Power over Ethernet in Industrial Applications

White Paper: 5 Questions to Ask about Wireless Ethernet Extension

Webinar: Wireless Solutions for M2M, Security, and Mobile Data Networks

Video: Wireless Ethernet Extenders