工業以太網交換機,即應用于工業控制領域的以太網交換機設備,由于采用的網絡標準其開放性好、應用廣泛;能適應低溫高溫,抗電磁干擾強,防鹽霧,抗震性強。使用的是透明而統一的TCP/IP協議,以太網已經成為工業控制領域的主要通信標準。
工業以太網交換機和普通交換機的區別主要體現在功能和性能上
功能上的區別主要是指:工業以太網交換機在功能上與工業網絡通訊更接近,比如與各種現場總線的互通互聯、設備的冗余以及設備的實時等;而性能上的區別則主要體現在適應外界環境參數的不同。工業環境除了有很多如:煤礦、艦船等特別惡劣的環境外,還有在EMI(電磁兼容性)、溫度、濕度以及防塵等方面有特殊要求的環境。其中溫度對工業網絡設備的影響面是zui廣泛的。
一、衡量設備可靠性的指標
可靠性是指產品在規定的條件下和規定的時間內,完成規定功能的能力。任何產品不論是機械、電子,還是機電一體化產品都有一定的可靠性,產品的可靠性與實驗、設計和產品的維護有著極大的關系。衡量可靠性的指標很多,常見的有以下幾種:
1.可靠度R(t),即產品在規定條件下、規定時間內完成規定功能的概率,亦稱平均*時間MTBF;
2.平均維修時間MTTR是指產品從發現故障到恢復規定功能所需要的時間;
3.失效率λ(t),是指產品在規定的使用條件下使用到時刻t后,產品失效的概率。產品的可靠性變化一般都有一定的規律,其特征曲線形狀像浴盆,通常稱之為“浴盆曲線”。在實驗和設計初期,由于產品設計制造中的錯誤、軟件不完善以及元器件篩選不夠等原因而造成早期失效率高;通過修正設計、改進工藝、老化元器件、以及整機試驗等,使產品進入穩定的偶然失效期;使用一般時間后,由于器件耗損、整機老化以及維護等原因,產品進入了耗損失效期。這就是可靠性特征曲線呈“浴盆曲線”型的原因。衡量一個電子產品、尤其是工業類產品zui常用的是MTBF,也就是平均*時間。
二、溫度和MTBF的關系
由于現代電子設備所用的電子元器件的密度越來越高,這將使元器件之間通過傳導、輻射和對流產生熱耦合。因此,熱應力已經成為影響電子元器件失效率的一個zui重要的因素。對于某些電路來說,可靠性幾乎*取決于熱環境。所以,為了達到預期的可靠性目的,必須將元器件的溫度降低到實際可以達到的zui低水平。有資料表明:環境溫度每提高10℃,元器件壽命約降低1/2。這就是有名的“10℃法則”。
1.如果不采用任何散熱措施,一臺24口的交換機(不含光口)正常工作4小時后,它的機內溫度要比周圍的環境溫度高約40℃;而采用風扇降溫的同樣的交換機的機內溫度只比周圍的環境溫度高約15℃。
2.機內溫度達到85℃時,實際上溫度已經開始影響到了機內主板很多芯片器件的壽命,也就是說,如果不采用很好的散熱措施,在外部環境溫度為45~50℃時,交換機的MTBF會大大下降。
由此可見,溫度對于工業網絡產品的影響是非常大的,如果像商用交換機一樣采用風扇降溫,能夠有效降低機內溫度而延長設備的MTBF,但風扇本身的壽命又非常有限(2.28年)(由SANYOFANDATASHEET給出的數據)。