FLSWITCH22062FXSM

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“交换机”是一个舶来词，源自英文“Switch”，原意是“开关”，中国技术界在引入这个词汇时，翻译为“交换”。在英文中，动词“交换”和名词“交换机”是同一个词（注意这里的“交换”特指电信技术中的信号交换，与物品交换不是同一个概念）1993年，局域网交换设备出现，1994年，国内掀起了交换网络技术的热潮。其实，交换技术是一个具有简化、、和口密集特点的交换产品，体现了桥接技术的复杂交换技术在OSI参考模型的二层操作。与桥接器一样，交换机按每一个包中的MAC地址相对简单地决策信息转发。而这种转发决策一般不考虑包中隐藏的更深的其他信息。与桥接器不同的是交换机转发延迟很小，操作接近单个局域网性能，远远超过了普通桥接互联网网络之间的转发性能

交换机在同一时刻可进行多个端口对之间的数据传输。每一端口都可视为立的物理网段（注：非IP网段），连接在其上的网络设备自享有全部的带宽，无须同其他设备竞争使用。当节点A向节点D发送数据时，节点B可同时向节点C发送数据，而且这两个传输都享有网络的全部带宽，都有着自己的虚拟连接。假使这里使用的是10Mbps的以太网交换机，那么该交换机这时的总流通量就等于2×10Mbps=20Mbps，而使用10Mbps的共享式HUB时，一个HUB的总流通量也不会超出10Mbps。总之，交换机是一种基于MAC地址识别，能完成封装转发数据帧功能的网络设备。交换机可以“学习”MAC地址，并把其存放在内部地址表中，通过在数据帧的始发者和目标接收者之间建立临时的交换路径，使数据帧直接由源地址到达目的地址。数据传送的工作原理交换机的任意节点收到数据传输指令后，即对于存储在内存里的地址表进行快速查找，从而对于MAC地址的网卡连接位置进行确认，然后再将数据传输到该节点上。如果在地址表中找到相应的位置，则进行传输；如果没有，交换机就会将该地址进行记录，以利于下次寻找和使用。交换机一般只需要将帧发送到相应的点，而无需如集线器发送到所有节点，从而节省了资源和时间，提高了数据传输的速率。 [2] 数据传送方式通过交换的方式进行的数据传输，其实就是交换机的数据传送的方式。之前的集线器，更多是利用共享的方式，来对数据进行传输，没有办法从通讯的速度上进行要求。集线器的共享方式，也就是常说的共享式网络，以集线器作为连接设备并且只 有一个方向的数据流，因而网络共享的效率非常低。相对而言，交换机能够对连接到自身的各台电脑进行相应的识别，通过每台电脑网卡的物理地址也就是常说的MAC地址，来进行记忆和识别。在这样的前提之下，就不用再进行广播寻找，而能够直接将记忆的MAC地址找到相应的地点并且通过一个临时性的数据传输通道，来完成两个节点之间不受外来干扰的数据传输的通信。由于交换机还具有全双工传输的方式，所以也可以对于多对节点间通过同时建立临时的通道，来形成一个立体且交叉的数据传输通道结构。 [2]

OSI模型的四层是传输层。传输层负责端对端通信，即在网络源和目标系统之间协调通信。在IP协议栈中这是TCP（一种传输协议）和UDP（用户数据包协议）所在的协议层。在四层中，TCP和UDP标题包含端口号（port number），它们可以区分每个数据包包含哪些应用协议（例如HTTP、FTP等）。端点系统利用这种信息来区分包中的数据，尤其是端口号使一个接收端计算机系统能够确定它所收到的IP包类型，并把它交给合适的高层软件。端口号和设备IP地址的组合通常称作"插口（socket）"。1和255之间的端口号被保留，他们称为"熟知"端口，也就是说，在所有主机TCP/I P协议栈实现中，这些端口号是相同的。除了"熟知"端口外，标准UNIX服务分配在256到1024端口范围，定制的应用一般在1024以上分配端口号。分配端口号的清单可以在RFC1700 "Assigned Numbers"上找到。 [3] TCP/UDP端口号提供的附加信息可以为网络交换机所利用，这是四层交换的基础。具有四层功能的交换机能够起到与服务器相连接的"虚拟IP"(VIP)前端的作用。每台服务器和支持单一或通用应用的服务器组都配置一个VIP地址。这个VIP地址被发送出去并在域名系统上注册。在发出一个服务请求时，四层交换机通过判定TCP开始，来识别一次会话的开始。然后它利用复杂的算法来确定处理这个请求的佳服务器。一旦做出这种决定，交换机就将会话与一个具体的IP地址联系在一起，并用该服务器真正的IP地址来代替服务器上的VIP地址。 [3] 每台四层交换机都保存一个与被选择的服务器相配的源IP地址以及源TCP端口相关联的连接表。然后四层交换机向这台服务器转发连接请求。所有后续包在客户机与服务器之间重新影射和转发，直到交换机发现会话为止。在使用四层交换的情况下，接入可以与真正的服务器连接在一起来满足用户制定的规则，诸如使每台服务器上有相等数量的接入或根据不同服务器的容量来分配传输流。 [3] 1) 速度为了在企业网中行之有效，四层交换提供与三层线速路由器可比拟的性能。也就是说，四层交换在所有端口以全介质速度操作，即使在多个千兆以太网连接上亦如此。千兆以太网速度等于以每秒1488000 个数据包的大速度路由(假定坏的情形，即所有包为以及网定义的小尺寸，长64字节)。 [3]

串口管理
可网管交换机附带了一条串口电缆，供交换机管理使用。先把串口电缆的一端插在交换机背面的串口里，另一端插在普通电脑的串口里。然后接通交换机和电脑电源。在Windows 98和Windows 2000里都提供了“超级终端”程序。打开“超级终端”，在设定好连接参数后，就可以通过串口电缆与交换机交互了，如图1所示。这种方式并不占用交换机的带宽，因此称为“带外管理”（Out of band）。 [3] 在这种管理方式下，交换机提供了一个菜单驱动的控制台界面或命令行界面。你可以使用“Tab”键或箭头键在菜单和子菜单里移动，按回车键执行相应的命令，或者使用的交换机管理命令集管理交换机。不同品牌的交换机命令集是不同的，甚至同一品牌的交换机，其命令也不同。使用菜单命令在操作上更加方便一些。 [3] Web管理可网管交换机可以通过Web（网络浏览器）管理，但是给交换机一个IP地址。这个IP地址除了供管理交换机使用之外，并没有其他用途。在默认状态下，交换机没有IP地址，通过串口或其他方式一个IP地址之后，才能启用这种管理方式。 [3] 使用网络浏览器管理交换机时，交换机相当于一台Web服务器，只是网页并不储存在硬盘里面，而是在交换机的NVRAM里面，通过程序可以把NVRAM里面的Web程序升级。当管理员在浏览器中输入交换机的IP地址时，交换机就像一台服务器一样把网页传递给电脑，此时给你的感觉就像在访问一个网站一样，如图2所示。这种方式占用交换机的带宽，因此称为“带内管理”（In band）。 [3] 如果你想管理交换机，只要点击网页中相应的功能项，在文本框或下拉列表中改变交换机的参数就可以了。Web管理这种方式可以在局域网上进行，所以可以实现远程管理。 [3] 软件管理可网管交换机均遵循SNMP协议（简单网络管理协议），SNMP协议是一整套的符合国际标准的网络设备管理规范。凡是遵循SNMP协议的设备，均可以通过网管软件来管理。你只需要在一台网管工作站上安装一套SNMP网络管理软件，通过局域网就可以很方便地管理网络上的交换机、路由器、服务器等。通过SNMP网络管理软件的界面如图3所示，它也是一种带内管理方式。 [3] 可网管交换机的管理可以通过以上三种方式来管理。究竟采用哪一种方式呢？在交换机初始设置的时候，往往得通过带外管理；在设定好IP地址之后，就可以使用带内管理方式了。带内管理因为管理数据是通过公共使用的局域网传递的，可以实现远程管理，然而安全性不强。带外管理是通过串口通信的，数据只在交换机和管理用机之间传递，因此安全性很强；然而由于串口电缆长度的限制，不能实现远程管理。所以采用哪种方式得看你对安全性和可管理性的要求了。 [3]

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工业以太网的作用工业以太网是基于IEEE 802.3 (Ethernet)的强大的区域和单元网络。工业以太网提供了一个无缝集成到新的多媒体世界的途径。工业以太网有什么作用工业以太网交换机的结构是每个端口都直接与主机相连，并且一般都工作在全双工方式。交换机能同时连通许多对端口，使每一对相互通信的主机都能像占通信媒体那样进行无冲突地传输数据。半双工传输模式实现以太网载波监听多路访问冲突检测。传统的共享LAN是在半双工下工作的，在同一时间只能传输单一方向的数据。当两个方向的数据同时传输时就会产生冲突，这会降低以太网的效率。全双工传输是采用点对点连接，这种安排就没有冲突，因为它们使用双绞线中两个立的线路，这等于没有安装新的介质就提高了带宽。例如在上例的车站间又加了一条并行的铁轨，同时可有两列火车双向通行。在双全工模式下冲突检测电路不可用，因此每个双全工连接只用一个端口用于点对点连接。标准以太网的传输效率可达到50%～60%的带宽，双全工在两个方向上都提供的效率。
目前，传统自动化厂商多数是提供特定的IDE编程环境来实现编程人员与控制器之间交互，方式相对固定，开发自由度不高，相关功能主要依赖于自动化厂商的开发维护与更新，给用户的自主开发工作带来了不少困扰。面对新形势下工业4.0以及IIoT的场景，用户期待更自由灵活，符合个性化需求的编程交互方式。大家熟知菲尼克斯电气全新推出的PLCnext Technology开放式控制平台，相较于传统的控制器架构具有颠覆性优势。区别于传统控制器，PLCnext在保障传统IEC61131-3程序实时运行的同时又兼容多种语言开发和开源程序的自由应用。PLCnext平台究竟是采用何种机制来保障此开放式平台稳定、实时、的运行？在此平台上又可以做哪些多样化的开发？其实这些面向客户端可呈现出的内容都取决于控制器的架构和核心组件，它们是控制器底层坚实的基石。PLCnext总体架构分为五大部分：硬件与操作系统、中间件、PLCnext核心组件、内部用户组件、外部用户组件。硬件与操作系统PLCnext底层硬件，我们根据控制器类别可采用Intel或是ARM架构的处理器的配置。操作系统采用RT-Linux系统，控制器具备确定性实时功能。Linux相对于Windows具备稳定且更有效率、漏洞少且快速修补、多任务多用户、更加安全的用户和文件权限策略等特点，从而一方面实现开发的自由度，另一方面保障程序的实时运行。Linux系统大特点是底层全部由文件组成，这样使得我们更加便捷的去访问控制器。PLCnext Engineer可以作为传统IDE实现程序编辑下装，也可以通过SSH或SFTP等安全方式访问到底层文件，直接修改文件参数配置，实现无IDE环境条件下安全、自由、快捷的组态设置。中间件中间件部分实现将PLCnext Technology固件与操作系统解耦。GDS (Global Data Space)是中间件的重要一部分，它实现了不同实时组件之间交互的数据一致性。RSC（Remote Service Call）：Function Extension（功能扩展）上运行的程序通过RSC接口可以与PLCnext Technology核心组件进行通信。您可以通过接口访问各种函数和数据项。例如，您可以使用RSC服务中“IDataAccessService”获取对GDS数据的读写访问权。

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