1. 過酷な産業現場環境

イーサネットは当初設計されたため、産業用ネットワーク アプリケーションに基づいていませんでした。産業現場に適用され、過酷な作業条件や深刻な回線間干渉などが発生すると、必然的に信頼性が低下します。生産環境では、産業用ネットワークは優れた信頼性、回復性、保守性を備えている必要があります。つまり、ネットワーク システムのコンポーネントに障害が発生しても、アプリケーション、オペレーティング システム、さらにはネットワーク システムがクラッシュして麻痺しないようにする必要があります。

産業用イーサネット スイッチは、産業現場の複雑な条件を考慮して設計されているため、産業環境にさらに適応し、産業グレードのスイッチの役割を果たすことができます。

産業現場の環境は、少なくとも振動、湿度、温度の面で、通常の環境よりも悪く、通常のスイッチは産業環境に現れるさまざまな状況に耐えるように設計されておらず、通常のスイッチはこの過酷な環境では長期間動作できず、故障しやすいため、メンテナンスコストが増加します。一般に、産業環境で市販のスイッチを使用することは推奨されません。この過酷な環境でスイッチを使用できるようにするために、この環境に適応できるスイッチが製造されています。産業グレードのスイッチの信頼性には、停電、ポート中断、リレー出力アラーム、冗長デュアルDC電源入力、アクティブ回路保護、過電圧および不足電圧の自動回路ブレーカー保護が含まれます（信頼性はモデルによって若干異なります）。

機能の違いは主に、産業用スイッチは、各種フィールドバスとの相互接続、機器の冗長性、機器のリアルタイム性など、機能面で産業用ネットワーク通信に近いことを指します。パフォーマンスの違いは、主に外部環境パラメータへの適応に反映されます。炭鉱や船舶などの多くの過酷な環境に加えて、産業環境には、EMI（電磁両立性）、温度、湿度、防塵性などの特別な要件もあります。その中でも、温度が産業用ネットワーク機器に与える影響は最も広範囲です。

2. イーサネットネットワークの負荷が大きい

イーサネットの MAC 層プロトコルは CSMA/CD であるため、このプロトコルでは、特にネットワーク負荷が大きすぎる場合に、ネットワーク上の競合がより顕著になります。産業用ネットワークの場合、競合の数が多いと、データを何度も再送信する必要があり、ネットワーク間の通信の不確実性が大幅に増加します。産業用制御ネットワークでは、ある場所から別の場所へのこの不確実性により、システム制御のパフォーマンスが必然的に低下します。

3. 産業データの厳密なリアルタイムパフォーマンス

産業用制御システムでは、リアルタイムとは、イベントに対するシステムの応答時間の測定可能性と定義できます。イベントが発生した後、システムは正確に予測できる時間枠内で応答する必要があります。ただし、業界ではリアルタイムのデータ伝送に対する要件が非常に厳しく、データの更新は数十ミリ秒以内に完了することがよくあります。また、イーサネットに存在する CSMA/CD メカニズムのため、競合が発生した場合、データを再送信する必要があり、最大 16 回試行できます。明らかに、この競合解決メカニズムには時間がかかります。また、切断が発生すると、たとえ数秒であっても、生産全体が停止したり、機器や個人の安全事故につながる可能性があります。

さて、上記の内容は、産業現場で産業用リング ネットワーク スイッチを使用する必要がある理由について JHA TECH が共有したものです。この問題の詳細な紹介は、皆様のお役に立てば幸いです。