監修:フエニックス・コンタクト株式会社
産業用スイッチングハブとは
産業用スイッチングハブとは、産業用の厳しい環境条件に耐えるように設計されたスイッチングハブです。
スイッチングハブとは、イーサネットネットワーク (有線LAN) でデバイス同士を接続し、データを効率的に転送する役割を果たす装置です。受信したデータの送り元を解析し、目的の宛先にのみ転送することができます。したがって、ネットワーク上の通信を効率的に制御することが可能です。
イーサネットスイッチあるいはハブ、スイッチといった短縮形で呼ばれることもあります。
産業用スイッチングハブは工場や倉庫、鉱山などの厳しい条件下で使用されるように設計されています。そのため、振動、衝撃、電磁ノイズ、広範囲の温度、湿度などの厳しい環境条件でも動作可能です。防塵・防水性能を備えた製品もあります。システムの効率性と信頼性向上のため、別置き電源ユニットからの電源入力 (DC24V) で動作するものが一般的です。
取付タイプは、DINレール取付の他壁取付が一般的ですが、19インチラック取付が一般的なアプリケーションもあります。
また、産業装置の停止は、大きな損失が発生するだけでなく、社会インフラの停止も招く危険性があります。したがって、長期間安定した動作を維持できるように設計されており、長寿命な点も特長の一つです。このように、厳しい環境下で信頼性の高いネットワークインフラを提供する重要な装置です。
産業用スイッチングハブの使用用途
産業用スイッチングハブは一般的な商用スイッチングハブと比較して、より厳しい環境下での使用に適しています。そのため、様々な産業分野で幅広く使用されます。その主な使用用途は以下の通りです。
1. 工場
工場内での製造プロセスや機械の制御において、産業用スイッチングハブが使用されます。産業機器近傍では振動、電磁ノイズや高温部が多数あるため、産業用スイッチングハブが最適です。高い耐久性により、厳しい環境条件下でも信頼性の高いネットワークを構築します。
2. 輸送業界
船舶、列車、航空機、トラックなどの輸送機関において、産業用スイッチングハブは通信ネットワークの構築に利用され、車両、輸送路、輸送設備などでの通信が可能です。輸送情報をリアルタイムにやり取りができるため、効率性、信頼性の向上に寄与します。
3. エネルギー管理
発電所や送電網などのエネルギー分野では、より過酷な条件で動作する産業用スイッチングハブが使用されます。リアルタイムなデータ収集や制御が可能であり、効率的で信頼性の高いエネルギー供給を実現できます。
4. 鉱業
鉱山や採掘現場などの鉱業産業でも産業用スイッチングハブが使用されます。一般的に鉱山では周囲を粉塵などが舞っています。このような過酷な環境でも、産業用スイッチングハブを利用することで、信頼性の高いネットワークを構築することが可能です。
産業用スイッチングハブの原理
産業用スイッチングハブは通常のスイッチングハブと同様に動作します。接続されたデバイスのMACアドレスを学習する機能を有します。送信元MACアドレスとそのポートの対応関係を学習テーブルに記録します。
データフレームを受信した際は学習テーブルを使用して、宛先MACアドレスを持つポートを特定できるので、転送したいデータフレームを対応するポートにのみ転送します。他のポートへの情報送信が削減され、ネットワークの効率が向上します。
また、産業用スイッチングハブの特長は、産業環境での耐環境性、長期安定動作を念頭に製造される点です。内部の電子部品は広い温度範囲で動作できるように耐久性高い部品が使われます。
産業用スイッチングハブの選び方
産業用スイッチングハブを選ぶ際は、以下の要素を考慮することが重要です。
1. 耐久性
産業環境では振動、衝撃、電磁ノイズ、広範囲の温度、湿度などの厳しい条件があります。これらの環境条件に耐えるように設計された製品を選ぶことが重要です。必要に応じて基板コーティングや防塵防水性を備えた製品を選択します。船舶や防爆など用途によっては個別の認証が必要な場合もあります。
2.ポート種類とポート数
使用するネットワークの規模や要件に応じて、適切なポートの種類とポート数の製品を選択します。
ポートの種類には伝送速度の他、通信に使用する媒体 (銅線、光) 、伝送方式、給電 (PoE、PoDL) 、コネクタ形状等 (RJ45、SPE、SC、ST、LC、SFP等) の違いがあります。2線だけで通信と給電を同時に行える新方式SPE (シングルペアイーサネット) では、従来より小型のコネクタが使用されています。
3. 機能
ネットワークの管理や監視が必要な場合、適切な管理、診断機能を持つスイッチングハブを選択することが重要です。また、産業用ネットワークではセキュリティも重要となるため、VLANサポート、ポートセキュリティ、ユーザー認証機能などのセキュリティ機能を備えた機種を選ぶことが望ましいです。
ネットワークの可用性を高めるためには、産業用プロトコルの優先制御機能 (QoS) や冗長性機能 (ネットワーク冗長、電源冗長入力等) を備えた製品を使用します。また、ネットワークで構成されるシステムでより厳密な時間管理を実現するにはTSN (Time Sensitive Network) 機能を有した製品を使用します。
本記事は産業用スイッチングハブを製造・販売するフエニックス・コンタクト株式会社様に監修を頂きました。
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