一种具有隔离的快速bypass工业级交换机的制作方法

本发明涉及一种bypass交换机，特别是涉及一种隔离的快速bypass工业级交换机。

背景技术：

工业以太网交换机主要应用于轨道交通，工业控制和电力系统控制的领域，在工业复杂的环境中，对交换机有严苛的要求，包括通信能力、抗干扰能力和防护等方面。就当前市场中的工业交换机而言，存在以下不足点：1、很多交换机不具备bypass功能,在设备掉电情况下,不能提供网络的物理连接,失去通信能力；2、即使交换机具备bypass功能,仅仅是慢速切换,在工作中,造成通信能力恢复不及时,导致大量数据丢失；3、在兼备bypass的功能下,失去了网络的隔离功能,在严苛的环境中,设备的抗干扰能力和防护功能失去,可能会导致设备通信不稳定,甚至损坏。

针对上述提出的不足和不合理设计，本文提出了隔离的快速bypass工业级交换机，其特征是：1、具备快速bypass功能,切换时间达到ns级别,有效的提高了通信的恢复能力,减少数据丢失；2、同时具有网络隔离的功能,耐压达到ac-1500v,增强了设备的抗干扰和防护能力,增强了设备的稳定性。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种一种具有隔离的快速bypass工业级交换机，具有安全、方便、快捷等优点的一种具有隔离的快速bypass工业级交换机。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现：

一种具有隔离的快速bypass工业级交换机，包括处理器（cpu）、交换芯片(switch)、物理层芯片（phy）、网络变压器（transformer）、二极管（d1）、电容（c1）和继电器（relay），彼此之间电连接，工业级交换机还设置有切换速度能达到ns级别的模拟开关（analogswitch）以及具有网络隔离的功能的网络变压器（transformer），所述模拟开关（analogswitch）可以通过处理器（cpu）的gpio控制通道进行切换，所述网络变压器（transformer）耐压能达到ac-1500v或以上；

在优选的实施方案中，所述模拟开关（analogswitch）1与模拟开关（analogswitch）2以及继电器（relay）1与继电器（relay）2之间设置有直连通道；

在优选的实施方案中，处理器（cpu）采用armv7双核cpu或以上，主频达到800mhz或以上；

在优选的实施方案中，交换芯片(switch)采用marvell98dx3336芯片或以上能力的型号；

在优选的实施方案中，物理层芯片（phy）芯片使用marvell88e1512型及以上型号；

在优选的实施方案中，所述二极管（d1）采用正向压强极小并能提供反向截止功能的肖特基二极管d1pds5100型号或以上型号；

在优选的实施方案中，电容（c1）采用能够有效储能且参数为200uf、6.3v或者其以上的钽电容（c1）；

在优选的实施方案中，继电器（relay）选用切换时间在ms级别且能够提供前后端的隔离，耐压能力达到或者高于ac-1500v，同时可以通过处理器cpu的gpio控制通道切换的omrong6k-2f-y-dc3型号或者其以上型号；

在优选的实施方案中，工业级交换机信号接入端与输出端皆使用rj45水晶接头。

本发明的有益效果为：

本发明与现有技术相比较，具备快速bypass功能,切换时间达到ns级别，在设备掉电情况下,也能够具有通信能力，不会造成数据的大量丢失，其次发明中的网络变压器还具有网络隔离的功能,耐压可达到ac-1500v，可使得设备的抗干扰能力和防护功能都得到很大的提高,使设备通信更加稳定,更不会造成设备内部其他构件的损坏。

附图说明

下面根据附图对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明实施例所述的一种具有隔离的快速bypass工业级交换机的网络拓扑图。

图中：

cpu、处理器；switch、交换芯片；phy、物理层芯片；transformer、网络变压器；d1、二极管；c1、电容；relay、继电器；analogswitch、模拟开关；rj45、水晶接头。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面将参照附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。

如图1所示，本发明实施例的一种具有隔离的快速bypass工业级交换机，在正常供电和系统正常情况下，数据通信通过rj45_1水晶接头—继电器relay1-网络变压器transformer1-模拟开关analogswitch1-物理层芯片phy1-交换芯片switch-物理层芯片phy2-模拟开关analogswitch2-网络变压器transformer2-继电器relay2-rj45_2水晶接头，依次通过完成数据转发，此时，通过cpu的gpio控制，使cpu_ctrl_switch1、cpu_ctrl_switch2和cpu_ctrl_relay都为“1”（高电平），即变压器transformer1通过模拟开关analogswitch1与物理层芯片phy1相连，变压器transformer2通过模拟开关analogswitch2与物理层芯片phy2相连，变压器transformer1通过继电器relay1与水晶接头rj45_1相连，变压器transformer2通过继电器relay2与水晶接头rj45_2相连。

在设备下电的短时间内，数据通信通过水晶接头rj45_1—继电器relay1-网络变压器transformer1-模拟开关analogswitch1-模拟开关analogswitch2-网络变压器transformer2-继电器relay2-rj45_2水晶接头完成转发。在这个阶段中，cpu_ctrl_switch1、cpu_ctrl_switch2和cpu_ctrl_relay都为“0”（低电平），即网络变压器transformer1通过模拟开关analogswitch1和模拟开关analogswitch2与网络变压器transformer2相连，但是由于继电器relay的切换速度较慢，速度在ms级别，所以在下电的短时间内，不能立刻完成切换，即rj45_1水晶接头还不能通过继电器relay1和继电器relay2与rj45_2水晶接头相连；此时，模拟开关analogswitch1和模拟开关analogswitch2在vcc_bar有电的情况下，已经完成切换，时间只是ns级别，即网络变压器transformer1通过模拟开关analogswitch1和模拟开关analogswitch2与网络变压器transformer2相连；为了维持vcc_bar保持有电，需要添加二极管d1和电容c1，电容起到储能的作用，在掉电后，继续维持模拟开关analogswitch工作一段时间，等待继电器relay切换完成（继电器relay1与继电器relay2相连），二极管的作用是保证电容只给模拟开关analogswitch供电，不给其他ic供电，减少电容放电负载，使在下电后，模拟开关analogswitch能工作更长时间，大于继电器的切换完成时间，实现线路的0时差切换，保证通信数据流畅。

待继电器完成切换（继电器relay1与继电器relay2相连）之后，此时数据通过rj45_1水晶接头—继电器relay1-继电器relay2-rj45_2水晶接头完成转发，达到下电之后，保证通信正常，实现bypass功能。

隔离变压器和继电器可以起到网络隔离的作用，保证前后端的电气隔离，增强信号的抗干扰能力，起到安全防护的作用，提高系统稳定性。

最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。