Vous cherchez à connecter plusieurs appareils Ethernet industriels ? Le Switch Ethernet industriel constitue un excellent moyen de connecter ces systèmes, permettant un transfert de données et une communication fiables. Poursuivez votre lecture pour découvrir les avantages et les fonctionnalités des Switches Ethernet industriels, ainsi que les critères à prendre en compte lors de l’achat d’un Switch Ethernet industriel pour votre entreprise.
Qu’est-ce qu’un Switch Ethernet industriel ?
Un Switch Ethernet industriel ou commutateur Ethernet industriel est un dispositif utilisé pour connecter des équipements industriels, tels que des automates programmables (PLC), des ordinateurs, des écrans industriels, des caméras de sécurité, etc.
Les commutateurs Ethernet industriels sont conçus spécifiquement pour les réseaux industriels à hautes performances, avec des caractéristiques avancées telles qu’une plage de température étendue, une protection contre les chocs et les vibrations, et de larges plages d’entrée d’alimentation.
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Comment fonctionne un Switch Ethernet industriel ?
Avant d’étudier toutes les fonctionnalités fournies par un Switch Ethernet industriel, nous devons d’abord savoir comment il fonctionne.
Le Switch Ethernet industriel reçoit les trames transmises par un appareil pour les transmettre aux ports de commutation appropriés qui se connectent à d’autres appareils Ethernet.
Au fur et à mesure qu’il transmettre ces trames, il apprend également où se trouvent les périphériques Ethernet et utilise ces informations pour décider quels ports utiliser pour transmettre les trames Ethernet. Cela permet de réduire l’utilisation du réseau, car les trames ne sont acheminées qu’aux ports de commutation appropriés.
La plupart des Switches Ethernet industriels utilisent la méthode de stockage et retransmission pour transférer les trames. Au fur et à mesure que le commutateur apprend où se trouvent les périphériques, il stocke ces informations d’adresse dans sa mémoire de table d’adresses MAC.
Qu’est-ce qu’une table d’adresses MAC
Une table d’adresses MAC (Media Access Control) est un moyen de faire correspondre chaque port d’un Switch Ethernet industriel à une adresse MAC.
Un Switch Ethernet industriel stocke des informations sur les autres appareils Ethernet connectés dans la table d’adresses MAC. Lorsque le Switch Ethernet reçoit une trame, il associe l’adresse MAC de l’équipement émetteur au port du Switch sur lequel elle a été reçue.
Conseil
Considérez le nombre d’équipements Ethernet que vous aurez dans l’ensemble de votre réseau. Votre Switch Ethernet industriel doit avoir suffisamment de mémoire de stockage d’adresses pour chaque appareil du réseau.
Par exemple, si vous prévoyez d’avoir 100 périphériques Ethernet dans votre réseau, votre commutateur doit avoir une table d’adresses suffisamment grande pour stocker au moins 100 adresses Ethernet.
Types de négociation d’un Switch Ethernet industriels
De nombreux commutateurs prennent en charge 2 types de négociation Ethernet.
L’autonégociation Ethernet
L’autonégociation Ethernet est un protocole qui permet à deux entités Ethernet interconnectées (par exemple un écran industriel et un automate programmable (PLC)) de s’entendre sur plusieurs paramètres utilisés dans leurs communications.
L’un paramètre qu’ils négocient est le débit de données à utiliser. Il s’agit généralement de 10 Mbps ou 100 Mbps.
Ils négocient également le mode de liaison à utiliser : Half-duplex ou Full-duplex .
Le Full-duplex permet aux communications d’exister dans les deux sens en même temps, tandis que le Half-duplex ne permet que les communications dans un seul sens.
Auto-MDIX
Auto-MDIX est un autre type de négociation qui peut se produire entre 2 appareils Ethernet. Cela permet à ces appareils de décider quel fil de la paire torsadée utiliser pour transmettre des trames et quel fil de la paire utiliser pour recevoir des trames.
Cette fonctionnalité est intéressante lors de la connexion de 2 Switches Ethernet industriels car cela nécessiterait normalement l’utilisation d’un câble croisé spécial.
Avec la négociation Auto-MDIX, les 2 commutateurs Ethernet négocient les paires de fils à utiliser lors de la communication, ce qui permet l’utilisation de câbles Ethernet droits ou croisés lors de la connexion de 2 commutateurs Ethernet ou de 2 appareils finaux.
Switch Ethernet manageable ou non manageable ?
L’une des questions clés dans le choix d’un Switch Ethernet industriel est de savoir s’il faut choisir un Switch Ethernet manageable ou un Switch Ethernet non manageable.
Un Switch Ethernet manageable ou administrable est généralement plus cher qu’un Switch Ethernet non manageable ou non administrable, cependant, avec ce coût supplémentaire, des fonctionnalités supplémentaires sont fournies.
Un Switch Ethernet manageble prend essentiellement en charge le protocole SNMP (Simple Network Management Protocol)
Qu’est-ce que le protocole SNMP ?
SNMP (Simple Network Management Protocol) est un protocole de gestion de réseau utilisé pour surveiller et gérer les équipements connectés à un réseau, tels que les routeurs, les caméras IP et les automates programmables PLC.
Il permet aux administrateurs réseau de surveiller l’état de leur réseau, de collecter des données sur les performances et d’effectuer des tâches de configuration à distance.
Fondamentalement, un Switch Ethernet manageable vous permet de prendre le contrôle de votre réseau.
Par contre, avec un Switch Ethernet non manageable vous pourrez simplement connecter vos appareils Ethernet à votre réseau. Il y aura des voyants LED pour vous donner des informations sur l’état de connexion et c’est généralement tout ce que vous obtenez.
Avec un Switch Ethernet manageable, vous aurez les mêmes voyants LED, mais aussi vous pourrez ajuster vos paramètres de communication à toute configuration souhaitée et surveiller le comportement du réseau de différentes manières.
Exemple :
Dans les systèmes qui communiquent dans des environnements très bruyants, il est parfois avantageux de forcer le débit de données à 10 Mbps car le bruit électromagnétique dans les câbles peut perturber le processus d’autonégociation.
La plupart des Switches Ethernet manageables vous permettront de définir le débit de données de chaque port. Dans une telle situation il est conseillé de désactiver la négociation Auto-MDIX car elle peut être perturbée par le bruit.
Grâce au protocole SNMP pris en charge par les Switches Ethernet manageables, vous pouvez afficher une multitude de statistiques réseau. Cela inclut le nombre d’octets transmis et reçus, le nombre de trames transmises et reçues, le nombre d’erreurs et l’état de chaque port.
Tout cela peut être visualisé sur une base de port. Certains commutateurs gérés mettent également ces données statistiques à disposition via un serveur Web afin que afin que vous puissiez utiliser un navigateur standard pour afficher l’état du réseau.
La plupart des Switches Ethernet manageables offrent également d’autres fonctionnalités clés pour améliorer votre contrôle du réseau.
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Les fonctionnalités clés d’un Switch Ethernet industriel
Les fonctionnalités clés d’un Switch Ethernet industriel dont les ingénieurs et les intégrateurs de systèmes ont souvent besoin sont :
- La qualité de service (QoS)
- Trunking ou jonction
- Virtual Local Area Network (VLAN)
- Mise en miroir des ports
- Relais de protection
- Surveillance IGMP
- Redondance
- SNMP (Simple Network Management Protocol)
La qualité de service (QoS)
La qualité de service (QoS) est la capacité d’un Switch Ethernet à donner une priorité plus élevée à certaines trames. Il peut utiliser le port sur lequel la trame est arrivée pour déterminer la priorité de la trame (port QoS) ou il peut rajouter une balise dans la trame pour déterminer sa priorité (IEEE 802.1p et 802.1Q). Ces caractéristiques sont utiles pour améliorer le déterminisme.
Trunking ou jonction
La jonction ou Trunking est constituée de 2 ports ou plus regroupés et agissant comme un seul chemin logique. Cela peut être utilisé pour augmenter la bande passante entre 2 Switches Ethernet.
De plus, dans certains cas, ces chemins peuvent fournir une certaine redondance. Par exemple, si 2 Switches Ethernet 100 Mbps sont interconnectés par 2 câbles, alors la bande passante entre ces 2 Switches Ethernet peut être de 200 Mbps.
Virtual Local Area Network (VLAN)
Les VLAN permettent à un Switch Ethernet de regrouper logiquement les appareils Ethernet et d’isoler le trafic entre ces groupes même si les appareils connectés partagent tous le même Switch Ethernet physique.
Par exemple, Si le Switch Ethernet est utilisé à la fois pour les communications de bureau et les communications d’usine, 2 VLAN pourraient être créés pour isoler les communications de bureau des communications d’usine.
Mise en miroir des ports
La mise en miroir des ports permet à un port d’un Switch Ethernet de surveiller le trafic envoyé/reçu par les autres ports du même commutateur Ethernet.
Grâce à cette fonctionnalité, un PC exécutant un programme d’analyse de protocole peut capturer le trafic d’un ou de plusieurs ports après l’activation de la surveillance des ports.
Les analyseurs de protocole sont des outils de résolution de problèmes populaires pour les réseaux Ethernet.
Qu’est-ce qu’un analyseur de protocole ?
Un analyseur de protocole est un outil utilisé pour surveiller et décoder les communications réseau.
Il capture les données réseau et les analyse pour afficher les informations sous forme de paquets de données, ce qui permet aux administrateurs réseau et aux développeurs de comprendre ce qui se passe sur le réseau.
Relais de protection
De nombreux Switches Ethernet offrent un relais de protection pour surveiller l’état de la liaison des ports ou l’état de l’alimentation électrique du Switch Ethernet.
Ces contacts secs peuvent ensuite être connectés à un PLC ou à un autre dispositif de contrôle et utilisés comme une entrée du système de contrôle.
Ceci est utile si vous souhaitez alerter le système de contrôle lorsque la communication avec un ou plusieurs appareils Ethernet a échoué.
Surveillance IGMP
Dans les réseaux Ethernet, il existe trois types de trames : les trames de diffusion qui sont destinées à tous les appareils du réseau, les trames dirigées qui sont envoyées à un appareil spécifique et les trames multidiffusion qui sont envoyées à un ou plusieurs appareils.
Certains protocoles Ethernet utilisent des trames multidiffusion pour envoyer des données à plusieurs appareils en même temps. Ces protocoles créent généralement une grande quantité de trafic multicast.
Les Switches Ethernet industriels offrant une surveillance IGMP (Internet Group Multicast Protocol) peuvent envoyer automatiquement les trames multicast uniquement aux appareils qui ont demandé ces trames. Cela empêche les trames multidiffusion d’inonder les appareils Ethernet qui n’ont pas demandé ces trames.
Redondance
La redondance est une fonctionnalité populaire dans les Switches Ethernet industriels. Elle offre la possibilité d’interconnecter plusieurs Switches Ethernet de manière à ce que si un câble de connexion tombe en panne, un autre câble ou ensemble de câbles prendrait le relais.
Le temps pendant lequel cette récupération a lieu est appelé le temps de récupération. Il existe 2 normes de redondance IEEE populaires, le protocole Spanning Tree (STP) et le protocole Rapid Spanning Tree (RSTP).
STP (IEEE 802.1D) est le protocole le plus lent en terme de récupération (30 à 60 secondes). Par contre, le protocole RSTP (IEEE 802.1w) consacre moins de temps pour récupérer (1 à 2 secondes).
SNMP (Simple Network Management Protocol)
SNMP est un protocole qui permet aux applications de gestion de réseau de communiquer avec un Switch Ethernet industriel de manière standardisée et de demander des informations d’état et de définir des configurations.
Cela permet à une application de surveiller plusieurs Switches Ethernet en même temps, offrant ainsi une vue globale du réseau.
Les applications de gestion de réseau offrent de nombreuses fonctionnalités telles que la possibilité de représenter graphiquement les données collectées à partir d’un ou de plusieurs Switches Ethernet, la capacité de cartographier le réseau, la capacité de recevoir des trames d’erreur des commutateurs Ethernet , etc.
Il existe également certains fournisseurs qui vendent des applications qui convertissent les données SNMP en données OPC pour une utilisation dans les systèmes IHM.
Pérenniser votre système avec les Switches Ethernet manageable
Disons, par exemple, qu’un petit système a été mis en place à l’aide d’un Switches Ethernet non manageable. Au départ, cela peut être une situation acceptable.
Cependant, à mesure que d’autres appareils Ethernet sont ajoutés, le système commence à se complexifier et le besoin d’un Switch Ethernet manageable peut devenir plus évident.
La mise en place initiale d’un Switch Ethernet manageable peut aider à pérenniser votre système.
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De plus, lorsque vous ajoutez des périphériques Ethernet, vous pouvez constater que la qualité de service (QoS) peut être utile pour hiérarchiser les trames en raison de l’augmentation de la charge de trafic de votre réseau.
Vous pouvez également utiliser des VLAN pour aider à isoler les appareils Ethernet en raison du nombre accru de périphériques Ethernet sur votre réseau.
À l’avenir, les protocoles Ethernet pourraient nécessiter les normes de la QoS telles que 802.1p/802.1Q pour aider à obtenir une priorité plus élevée pour les trames circulant sur le réseau. Les VLAN quant à eux, peuvent être utilisés pour isoler les appareils Ethernet qui peuvent être sensibles aux niveaux de trafic élevés.
Que dois-je choisir ?
Comme vous avez constaté précédemment dans cet article, de nombreux facteurs doivent être pris en compte lors de l’achat d’un commutateur Ethernet industriel.
La consultation d’un revendeur à valeur ajoutée comme Ozone Connect, vous aidera à déterminer les fonctionnalités du Switch Ethernet dont vous en aurez besoin pour construire ou développer un réseau industriel efficace.
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