Switch công nghiệp là gì? Tìm hiểu tất cả về switch công nghiệp

Switch công nghiệp là thiết bị có vai trò quan trọng trong các môi trường công nghiệp. Thiết bị này được coi như trái tim của hệ thống mạng, hỗ trợ việc chia sẻ và trao đổi dữ liệu dễ dàng hơn. Vậy switch công nghiệp là gì? Trong bài viết dưới đây Việt Tuấn sẽ giải đáp tất cả những điều này, cùng tìm hiểu ngay nhé.

1. Switch công nghiệp là gì?

Switch công nghiệp - Industrial Ethernet Switch/ Industrial Switches (IE Switch) là một loại thiết bị chuyển mạch được thiết kế để chuyên dùng cho các hoạt động công nghiệp ở điều kiện và môi trường khắc nghiệt. Thời gian hoạt động của thiết bị này dài hơn những dòng switch mạng thông thường.

Những môi trường công nghiệp sử dụng thiết bị switch công nghiệp như: giàn khoan dầu, ngành đường sắt, trong các nhà máy sản xuất và các ứng dụng yêu cầu bộ chuyển mạch đủ mạnh với đặc thù công nghiệp sản xuất tại những nơi có nhiệt độ cao, độ ẩm lớn, độ rung mạnh và ô nhiễm vật lý lớn như dầu, nước phun.

Hầu hết các thiết bị switch thông thường không thể đảm bảo hoạt động tại những nơi có điều kiện khắc nghiệt. Các kỹ sư đã tự động hóa công nghiệp và điều chỉnh Ethernet để tạo ra một thiết bị có thể đảm bảo hoạt động trong những điều kiện như trên.

 Tham khảo: Switch Layer 2 là gì? Switch Layer 3 là gì?

2. Ứng dụng của Switch công nghiệp

Switch công nghiệp là một thiết bị chuyển mạch, vì vậy chức năng chính của thiết bị này đều xoay quanh hệ thống mạng kết nối. 

2.1. Đảm bảo kết nối mạng luôn được ổn định

Có thể nói, mạng công nghiệp là xương sống trong toàn bộ hoạt động công nghiệp. Để hỗ trợ mạng được duy trì ổn định, các doanh nghiệp đều sử dụng chuyển mạch Ethernet công nghiệp phù hợp. Thiết bị này sẽ cung cấp nguồn điện liên tục cho các máy tính trong hệ thống mạng.

Nhờ có thiết bị Switch mà hoạt động công nghiệp không bị gián đoạn và giảm thiểu tối đa lỗi. Ngoài ra, khi có lỗi xuất hiện, người điều khiển có thể dễ dàng tìm và khắc phục lỗi nhanh chóng.

2.2. Đảm bảo thực hiện chuyển mạch trong mọi điều kiện

Một thiết bị switch công nghiệp được tạo ra để đáp ứng những yêu cầu về độ bền tốt, luôn đảm bảo hoạt động trong bất cứ điều kiện nào của ngành công nghiệp. Hầu hết các switch mạng thông thường sẽ chỉ hoạt động được ở môi trường bình thường, còn switch công nghiệp có thể đáp ứng tất cả.

Một số môi trường thường sử dụng switch công nghiệp như: hệ thống tự động hóa công nghiệp và nhà máy; ứng dụng điện ngoài trời; hệ thống đường sắt và giao thông thông minh (ITS); thiết bị cần lắp đặt hàng hải; giàn khoan dầu khí….

2.3. Hạn chế tối đa các tác nhân gây nhiễu sóng

Các loại dây cáp xoắn trong chuyển mạch thông thường có thể kéo dài nhất khoảng 100 mét, nhưng đối với nhiều ngành công nghiệp, độ dài đạt chuẩn lớn hơn rất nhiều. Có những phạm vi kết nối đạt đến 12 dặm (theo Multicom). Tuy nhiên do độ dài dây cáp quá dài có thể gây ra tình trạng gây nhiễu kết nối mạng.

Để hạn chế tối đa tác nhân gây nhiễu và cải thiện kết nối mạng từ điểm này sang điểm khác, bộ chuyển mạch switch công nghiệp được sử dụng.

2.4. Cung cấp tùy chọn chuyển đổi quản lý hoặc không quản lý

Dựa theo nhu cầu sử dụng và mức chi, bạn có thể lựa chọn bộ chuyển mạch ethernet quản lý cho mạng có mức độ ưu tiên cao hoặc thiết bị chuyển mạch PoE công nghiệp không được quản lý cho mạng có mức độ ưu tiên thấp.

2.5. Cung cấp khả năng chuyển mạch được quản lý nâng cao

Một tính năng trong phiên bản nâng cấp hơn của bộ chuyển mạch switch công nghiệp là khả năng tổng hợp cả chức năng trong bộ chuyển mạch Ethernet không được quản lý, cùng với một loạt các công cụ quản lý mạng nâng cao. Từ khả năng nói trên, người dùng có thể thực hiện một số thao tác như:

Lọc lưu lượng: Với các thiết bị chuyển mạch switch công nghiệp PoE, hệ thống mạng sẽ có khả năng quản lý tăng cường lọc lưu lượng với các giao thức cải thiện tính xác định và hướng các gói phát đa hướng đến cổng thích hợp. Cũng bằng cách chuyển tiếp các gói đến các thiết bị cụ thể, bạn sẽ tăng hiệu quả và tốc độ liên lạc nhanh hơn trên mạng của mình.

Lập bản đồ địa hình mạng và thiết bị: Với những hệ thống mạng lớn, có nhiều máy tham gia với độ phức tạp lớn, switch mạng có thể quản lý và ghi lại thông tin về địa hình mạng. Nhờ có tính năng nói trên mà người dùng dễ dàng thực hiện hợp lý hóa việc giám sát, khắc phục sự cố, chẩn đoán cáp và các nhiệm vụ bảo trì mạng.

 Tham khảo: Switch là gì? Chức năng, đặc điểm, các loại Switch

3. Ưu điểm của switch công nghiệp

Switch công nghiệp có nhiều ưu điểm để bạn lựa chọn sử dụng. Dưới đây là một vài ưu điểm nổi bật của thiết bị này.

• Hoạt động bền bỉ trong điều kiện môi trường khắc nghiệt

Switch công nghiệp là sản phẩm có kết cấu bằng vỏ kim loại có thể tản nhiệt và chịu được sự thay đổi đột ngột của nhiệt độ và thời tiết khắc nghiệt. Các chất liệu tạo thành một thiết bị này sẽ đảm bảo trong dải nhiệt cao từ 40°C - 85°C, vẫn có thể hoạt động bình thường.

• Có khả năng đạt hiệu suất siêu chống nhiễu

Với kết cấu có thể chống sét, chống thấm nước, chống ăn mòn, chống giật và tĩnh điện, switch công nghiệp sẽ ngăn chặn các tác nhân ảnh hưởng đến đường truyền mạng và đặc biệt là khắc phục nhanh lỗi nhiễu mạnh.

• Sở hữu nguồn điện dự phòng

Để dự phòng kép hai trường hợp có sự cố mất điện hoặc ngừng cung cấp nguồn năng lượng hoạt động, các thiết bị Switch công nghiệp mới sở hữu nhiều mô đun midea. Những mô đun nói trên có thể thay thế nóng hoặc các đơn vị nguồn giúp tạo ra tính linh hoạt và sẵn sàng lớn.

• Độ bền cao dù hoạt động liên tục

Switch công nghiệp là giải pháp tiết kiệm hàng đầu cho các ngành công nghiệp bởi nó có thể sử dụng trong vòng 10 năm hoặc hơn thế nữa. Bên cạnh việc có thể sử dụng trong dải nhiệt từ 0 - 75°C và cao nhất lên đến 85°C, Switch công nghiệp cũng có khả năng chống cháy nổ và dùng được tại những nơi có điều kiện rất khắc nghiệt.

Với một thiết bị Ethernet switch công nghiệp, tốc độ truyền dữ liệu sẽ dao động trong khoảng từ 10Mbit/s đến 1Gigabit/s. Thông thường tốc độ truyền phổ biến nhất sẽ là 1Gigabit/s. Ngoài ra một số dòng Switch công nghiệp có hỗ trợ cổng SFP/SFP+ để truyền dẫn tín hiệu quang tốc độ cao lên đến 10 Gb/s.

4. So sánh sự khác nhau giữa switch công nghiệp và switch mạng thường

Hiện nay có hai loại sản phẩm Switch trên thị trường là switch công nghiệp và switch mạng thường, tuy cùng tên gọi nhưng lại có nhiều đặc trưng và công dụng khác nhau. 2 sản phẩm này thường bị nhiều người nhầm lẫn, dưới đây là một vài điểm khác biệt bạn có thể tham khảo để lựa chọn.

4.1. Cấu tạo phần cứng bên trong 

2 loại thiết bị switch đều có chung bộ phận là vỏ, nguồn cung cấp điện, phần cứng. Trong đó, phần cứng cũng có một số linh kiện giống nhau như CPU, các bo mạch chủ, bộ nhớ, các Bus hệ thống, cổng kết nối ngoại vi và các thuật toán, hệ điều hành QoS - Quality of Service được cài sẵn trong phần cứng.

Tuy nhiên, đối với thiết bị switch công nghiệp lại đòi hỏi yêu cầu cao hơn trong thành phần linh kiện và các bộ phận khác.

Ví dụ như vỏ của thiết bị switch mạng công nghiệp là bằng sắt không gỉ, khác với switch thường chỉ được làm bằng nhựa. Hay linh kiện phần cứng và phần mềm cài sẵn cũng được nâng cấp, đảm bảo đáp ứng nhu cầu kết nối của nhiều máy trong hệ thống mạng.

4.2. Môi trường sử dụng

Switch thường chỉ dùng được ở những nơi có điều kiện môi trường bình thường trong các văn phòng, còn switch công nghiệp lại có thể đáp ứng tất cả mọi điều kiện môi trường. Lý do chính là bởi cấu tạo và chất liệu của hai sản phẩm này là khác nhau.

Các nhà xưởng, nhà máy, xí nghiệp công nghiệp khi hoạt động sẽ tạo ra những sóng rung vô hình và chấn động lớn. Switch thông thường hoạt động trong môi trường này sẽ bị giảm tuổi thọ hay hư hỏng các linh kiện bên trong.

Trong khi đó, switch công nghiệp lại hoạt động bình thường bởi thiết bị này có thể tránh rung, lắc hiệu quả, chống lại bụi bẩn, tiếng ồn và hoạt động ngay cả khi có chấn động làm cáp rơi/ bị lỏng khiến tín hiệu mạng bị chập chờn, thậm chí là trong điều kiện thời tiết khắc nghiệt như sấm sét, mưa gió,...

 Tìm hiểu: Mô hình OSI là gì?

4.3. Mức nhiệt độ hoạt động thông thường

Switch công nghiệp hoàn toàn có thể hoạt động với dải nhiệt lớn cùng độ ẩm cao từ -40 đến 85°C (- 40 đến 185°F). Còn switch thường thì chỉ có thể hoạt động trong môi trường nhiệt độ từ 0 - 60°C.

4.4. Tuổi thọ và độ bền

Các ngành công nghiệp như: hàng hải; khai thác dầu mỏ, khí đốt; vận chuyển đường biển; các lò nung; phòng cấp đông lạnh… đều cần những sản phẩm có độ bền lớn, giúp tiết kiệm chi phí. Hiện nay, chỉ có switch công nghiệp mới có thể đáp ứng tốt yêu cầu về độ bền khi hoạt động trong môi trường khắc nghiệt.

Các switch thường khó có thể đảm bảo độ bền bởi kết cấu thành phần cũng như cường độ hoạt động không đủ mạnh để đáp ứng yêu cầu của các ngành công nghiệp kể trên. Các switch này chỉ có thể hoạt động trung bình khoảng từ 1,5 - 3 năm, trước khi bị lỗi.

Còn với Industrial Ethernet Switch, do được thiết kế để có thể duy trì hoạt động trong thời gian dài nên switch công nghiệp có tuổi thọ rất cao, có thể đạt tới 10 năm.

4.5. Mức độ đáp ứng quản lý và bảo mật

Switch công nghiệp sẽ được trang bị trước các cấu hình để sẵn sàng hoạt động nhanh chóng. Khi hệ thống mạng hoạt động chậm sẽ kéo theo nhiều lỗi gián đoạn trong quá trình vận hành. Các switch công nghiệp đều không chức năng quản lý và sẽ giúp tăng hiệu suất xử lý các dữ liệu, lệnh được truyền đến.

Tuy giúp ngăn được tình trạng chậm trễ ở giai đoạn xử lý dữ liệu nhưng switch công nghiệp sẽ không thể tự quản lý như switch thường. Khả năng khắc phục sự cố tuy tốt nhưng không thể kết nối nhiều máy trong quá trình khắc phục mà chỉ xử lý được ở một máy hoặc đơn lẻ một khối mạng lưới.

4.6. Khả năng làm mát của thiết bị

Switch công nghiệp được dùng ở những môi trường hoạt động có dải nhiệt cao từ -40 đến +75°C (-40 đến +167°F), vì vậy khả năng tản nhiệt được chú trọng nhiều. Các bộ chuyển mạch công nghiệp thường có cấu tạo mỏng nhẹ và giới hạn tối đa các tác động ma sát gây nóng.

Bên cạnh các giới hạn tác động, mạch tích hợp trong switch công nghiệp thường bị ngăn chặn hoạt động khi nhiệt độ vượt mức giới hạn hoặc ngắt kết nối mạng nếu nhiệt độ quá lạnh. Cũng nhờ tính năng này, switch công nghiệp có thể chống cháy nổ và đảm bảo an toàn trong quá trình sử dụng.

Đối với switch thường, bộ tản nhiệt được thiết kế vừa đủ, bởi hầu hết bộ chuyển mạch này được dùng ở các văn phòng với nhiệt độ không có nhiều biến đổi quá lạnh hoặc quá nóng.  

4.7. Cách lắp đặt 

Các thiết bị chuyển mạch công nghiệp sẽ được lắp đặt trong ray hoặc DIN. Các ray hoặc DIN có tác dụng giữ chắc chắn thiết bị ở những khu vực cần thiết, tránh rung lắc, làm rơi, hỏng thiết bị switch. 

Còn loại thiết bị chuyển mạch thông thường sẽ đi kèm với giá đỡ, giá treo hoặc để trực tiếp trên các mặt phẳng như bàn làm việc.

5. Phân loại các loại switch công nghiệp

Hiện nay do nhu cầu của người dùng, các nhà sản xuất, thương hiệu đã cho ra mắt rất nhiều loại Switch công nghiệp mới, được chia thành nhiều nhóm. Có thể kể đến 5 nhóm phân loại chủ yếu dưới đây. 

5.1. Theo số cổng được tích hợp

Switch mạng công nghiệp có cấu tạo với nhiều cổng để giúp các máy tham gia hệ thống mạng lưới chung. Theo yêu cầu của hoạt động cho nhà máy, xí nghiệp, có đa dạng số lượng cổng như:

• Switch công nghiệp 4 cổng chính
• Switch công nghiệp 8 cổng
• Switch công nghiệp 16 cổng chính và phụ
• Switch công nghiệp 24 cổng
• Switch công nghiệp 48 cổng

5.2. Theo tính năng nhu cầu sử dụng

Dựa theo nhu cầu sử dụng của khách hàng, có 2 loại switch công nghiệp: thiết bị chuyển mạch không được quản lý (Unmanaged Industrial Ethernet Switch) và thiết bị chuyển mạch được quản lý (Managed Industrial Ethernet Switch)

• Switch công nghiệp không quản lý

Loại thiết bị này sẽ cho phép thiết bị kết nối với thiết bị khác trong cùng hệ thống hoặc ngoài hệ thống mà không yêu cầu thêm bất kỳ điều kiện gì. Các cấu hình, kỹ thuật, tính năng “plug-and-play” đều có thể khác nhau giữa các thiết bị khi kết nối. 

Điều này cũng đồng nghĩa với việc Switch công nghiệp không được quản lý sẽ không cung cấp những tính năng thiết lập băng thông cho từng loại cổng, cấu hình VLAN, địa chỉ IP trong port và cả tính năng quản lý. 

Tuy nhiên điểm cạnh tranh của loại này là giá thành thấp, có thể ứng dụng linh hoạt trong các nhà máy có sử dụng thiết bị chuyển mạch đơn giản một cách nhanh chóng. 

• Switch công nghiệp được quản lý

Trái với switch công nghiệp không được quản lý, loại thiết bị này sẽ có sự quản lý chặt chẽ tất cả các hoạt động như theo dõi, báo cáo, giám sát tình trạng hoạt động của hệ thống mạng. Ngoài ra, khi có tính năng quản lý, thiết bị này sẽ thiết lập một chế độ đường truyền, băng thông, tốc độ, cấu hình địa chỉ IP ở các cổng kết nối. 

Tuy nhiên, để có thể sử dụng được loại thiết bị này, thì cấu hình các thiết bị tham gia hệ thống phải đáp ứng yêu cầu. Các thông số sẵn đều cần cài đặt sẵn hoặc tùy chỉnh để có thể tương thích tuyệt đối với hệ thống mạng đang dùng. Giá thành của thiết bị này cũng cao hơn so với loại không quản lý, bù lại là hiệu suất và độ bền cực cao giúp tiết kiệm tối đa cho hoạt động. 

5.3. Theo hãng sản xuất

Switch công nghiệp ngày càng được sử dụng phổ biến tại các nhà máy, nhà xưởng công nghiệp nặng nhờ có những ưu điểm vượt trội. Hiểu được nhu cầu của người dùng, rất nhiều các thương hiệu đã cho ra mắt sản phẩm của thương hiệu mình với nhiều tính năng và đặc trưng riêng biệt. 

Một số cái tên nổi bật đang sản xuất các thiết bị switch công nghiệp như: Teltonika, Cisco, PLANET, Allied Telesis, D-Link, 3Onedata, Siemens,…

5.4. Theo cấp nguồn PoE/ không có PoE

PoE là - POWER OVER ETHERNET, là một công nghệ truyền tải nguồn điện trực tiếp lên các sợi cáp quang (Cable RJ45), sau đó truyền đến bộ chuyển mạch công nghiệp. Cũng có thể hiểu đơn giản PoE là một loại công nghệ cung cấp điện cho thiết bị thông qua các cáp quang xoắn đôi. 

Các thiết bị switch công nghiệp có nguồn PoE sẽ vừa nhận được dữ liệu và nguồn cấp điện từ các cáp quang. Còn đối với những thiết bị không có thì sẽ chỉ có thể nhận được một trong hai là nguồn điện hoặc dữ liệu. 

 Tham khảo: Switch POE là gì?

5.5. Phân loại theo lắp đặt

Switch công nghiệp thường được lắp đặt trong ray hoặc DIN, đây là bộ phận đi kèm cùng với các switch công nghiệp, cùng có chức năng để lắp đặt switch được chắc chắn hơn. Về cơ bản hai phân loại này đều phù hợp cho các nhà máy xí nghiệp. 

Tổng kết

Với bài viết trên đây, Việt Tuấn đã giải đáp cho bạn câu hỏi switch công nghiệp là gì? Hy vọng bạn đã có được các hiểu biết từ đó có lựa chọn phù hợp khi sử dụng thiết bị switch công nghiệp.

Cảm ơn bạn đã theo dõi bài viết! 

Nếu có bất kỳ thắc mắc nào về thiết bị mạng switch, hãy liên hệ ngay với chúng tôi để được tư vấn, giải đáp miễn phí! Và đừng quên truy cập Viettuans.vn thường xuyên để cập nhật thêm nhiều thông tin bổ ích về kiến thức mạng và quản trị mạng.