SIEMENS工业以太网交换机ESM

ESM（电气交换机模块）用来在控制层配置基于交换机技术的工业以太网网络，即工业交换机局域网。
模块间通过双绞线进行连接，构成骨干网，通讯速率为100Mbit/s
通过最多8个双绞线接口（或9针Sub-D接口）与终端和网段连接，通讯速率为10Mbit/s和100Mbit/s
通过集成的冗余管理器可以实现快速介质冗余，即使对大型网络也是如此
网络的配置和扩展都十分简单，不需要复杂的配置规则和参数
基于SNMP和网页的网络管理
通过E-mail发送错误信息

客户收益
通讯可靠，网络出错后可迅速重构（<0.3秒）
保护对已有网络的投资
- 可方便的将现有的10Mbit/s终端或子网络与100Mbit/s的快速以太网连接
- 通过100Mbit/s的高速率和负载隔离技术实现网络性能的提升
网络配置简单，即使对大型网络也不需要计算传输延迟
高网络可用性
- 冗余供电
- 冗余网络结构，集成冗余管理器和热备功能
网络可实现灵活，使用工业以太网ESM，网络的拓扑结构很容易适应系统的拓扑结构
通过信号触点、数字输入、SNMP和E-mail功能可简单的实现网络的监视和诊断
不需要风扇，减少维护所需的操作

应用
工业以太网ESM（电气交换机模块）用于在控制层配置100Mbit/s的交换机网络，在这个区域，对网络的可用性和控制诊断性能是有很高的要求的
通过分段（将一个网络分为子网络或网络段）并把这些网络段连接到一个工业以太网ESM，实现负载隔离和网络性能的提升
ESM中集成的冗余管理器用于构成工业以太网冗余光纤环网，实现快速介质冗余（网络重构时间<0.3秒）
冗余环中的通讯速率是100Mbit/s，每个环上最多可使用50个OSM
电气环通过ESM的两个电气端口实现
除了用于构成环的两个端口，ESM提供其他端口来连接终端和网络段
在机柜中连接1到2个设备（低设备密度）时，可以使用工业以太网ESM TP40
工业以太网OSM可以使用下列方法来通知错误的发生
- 信号触点
- SNMP（Traps）
- E-mail

设计
ESM有坚固的金属外壳，支持下列安装方式
- DIN导轨安装
- 墙体安装
- 19英寸机箱安装
通过一排LED灯显示操作模式和状态信息
8端口的模块提供一个热备接口，用来实现冗余双环网的同步
通过ESM的串口，可以对ESM进行参数设置、诊断和固件的版本升级。固件版本的升级也可以通过网络进行

功能
网络性能的提高
- 通过终端目的地址（MAC地址）的过滤，局部的数据通讯依然是局部的，只有终端目的地址在其他子网络的数据被ESM传送
简单的网络配置和扩展
- 网络直径最大可达5km
- ESM把从端口收到的数据保存起来，并独立的把它发送给目的地址。由冲突检测（CSMA/CD）导致的网络控制的限制终止于ESM的端口
限制错误在子网络中的传播
- ESM只传送有效的数据
- ESM自动检测双绞线端口的通讯速率和全双工/半双工状态
- 很容易集成现有的10Mbit/s网络到100Mbit/s的快速以太网网络
环中的快速冗余（网络重构时间<0.3秒）
- 通过ESM将一条线型电气链路连接成一个环，实现了可靠的通讯。ESM中集成的冗余管理器（RM）不断的监视网络的功能
- 当检测到通讯链路中的故障或ESM的故障，冗余管理器可以在0.3秒内激活预留的线路
RJ45端口中的自交叉功能
- OSM的RJ45端口可自动检测双绞线另一端的端口线序，根据需要可以自动交叉发送/接收线，这样就不需要交叉线
- 只有在自协商功能被激活时，才可以使用自交叉功能
下图是ESM的选型指导

网络拓扑结构和网络配置
使用工业以太网ESM，网络拓扑结构可以很好的适应系统拓扑结构，可以实现下列网络结构和他们的组合
- 线形和星形拓扑结构：级联深度和网络控制仅仅受到信号传输延迟的限制；使用ESM，最大网络范围可达5km
- 通过将独立的子网络连接到ESM配置现有的网络
- 快速介质冗余的100Mbit/s电气环（每个环最多可使用50个ESM；重构时间<0.3秒）
- 分级冗余环：独立的冗余环通过环上的两个ESM与上一级的冗余环连接，对独立的冗余环和他们间的冗余连接，同样可以实现快速介质冗余；如果使用OMC（光纤介质转换器），ESM之间的连接也可以使用光纤
- 星形光纤冗余：通过两个在热备模式的ESM TP80或ESM ITP80，可以实现高性能的冗余光纤骨干网络，最多可连接8个子网络

配置网络时要注意下列边界条件
- 两个模块间ITP电缆的最大长度为100m
- TP软线的长度最大为10m

配置和诊断
下列配置可直接在模块上完成
- 冗余管理器（RM）功能：冗余环上的一个ESM要被设置为冗余管理器，这可以通过ESM上的一个开关实现
- 热备（Standby）功能：两个冗余环之间建立冗余连接时，一个环上的ESM通过一个开关打开热备功能，并通过热备电缆与另外一个ESM连接
ESM有下列一些诊断选项
- LED灯显示状态信息
- 信号触点
- 通过网络进行诊断