高可靠工业以太网交换机的制作方法

本实用新型属于工业以太网通信技术领域，具体涉及一种工业以太网现场通信的换机。

背景技术：

现有的高可靠性以太网交换机都是通过机架安装的主从备份式(即在机架上安装多台交换机，并且交换机的型号配置完全一样，设置成主从备份模式，在其中一台发生故障时，另一台继续工作而不影响网络通信)，但主从备份式交换机都只适合在机房环境下的工作。而在现场安装型的交换机，都不具备主从备份能力。

现场安装型的交换机，因为没有主从备份能力，在掉电的情况下，交换机将停止工作，导致通过其连接的所有以太网设备掉线，严重影响现场设备的通信、工作，带来严重的直接、间接后果。同时，因为现有交换机在不具备简单网管协议的通信系统中是以透明型式存在，在其掉电以后，在设备监视系统，只能看到其连接的设备掉线，不知道具体原因，导致故障检修周期长。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型公开一种高可靠工业以太网交换机，通过安装的备用超级电容和电源检测模块配合使用，使现场交换机在掉电时还能正常工作，保证连接的现场设备的正常通信，提高现场交换机运行的可靠性。

本实用新型所公开的高可靠工业以太网交换机，包括电源检测模块超级电容、告警提示模块、以及DCDC变换电路，其中，电源检测模块和超级电容的输入端均连接外部供电的输入端，超级电容的输出端连接电源检测模块，电压测量模块的第一输出端连接DCDC变换电路。

进一步的，超级电容布置在超级电容安装槽内并插入安装基座，为可拔插式。

进一步的，电源检测模块可采用电压比较器或AD采样电路进行判断。

进一步的，电压比较器具有电压检测单元与电压比较单元，用于检测电压的有无和比较电压的大小。

进一步的，工业以太网交换机还包括告警提示模块，告警提示模块的输入端连接电压测量模块的第二输出端，用于当交换机出现故障或者掉电、电压不正确时发生告警提示。

进一步的，告警提示模块包括告警指示灯，当交换机出现故障或者掉电、电压不正确时以一定方式闪烁。

进一步的，告警提示模块包括蜂鸣器，当交换机出现故障或者掉电、电压不正确时进行发声提示。

进一步的，告警提示模块还具有运行指示灯和/或链路指示灯,其中，运行指示灯用于提示系统是否在正常工作，链路指示灯用于指示是否有数据在交互。

进一步的，告警模块是基于SNMP协议，在交换机监视到供电电源电压低于警戒线后，通过SNMP协议的通用错误码2向上级管理员主机发出掉电告警。

进一步的，告警模块还能通过SNMP协议的专用错误码6定期向管理员主机报告目前超级电容的电压情况。

进一步的，工业以太网交换机还包括网络接口，用于与外部网络设备的连接通讯。

本实用新型所公开的高可靠工业以太网交换机具有的有益效果如下：

(1)通过电源检测模块和备用的超级电容的使用，在突然掉电的情况下，现场交换机还能维持一段时间的正常工作，能保证连接的现场设备的正常通信，为设备检修、维护争取了时间，提高现场交换机运行的可靠性。

(2)超级电容器可设计为可拔插式，这样可以在设备安装前提前充好电，安装时直接插入设备使用，立即开启掉电保护，而不需要等待超级电容器的充电；对于不需要掉电保护，用户也可以选择不购买，以节省成本，使用灵活。

(3)因为超级电容器是免维护的，所以在设备生命周期内，不需要特殊维护。

(4)具备本地告警灯提示，通过闪烁红色告警灯或蜂鸣器，可以提醒维护人员，及时排除故障，恢复交换机供电。

(5)基于远程SNMP协议告警，交换机在检测到掉电后，交换机通过通用的、标准化的、被广泛支持的简单网管协议(SNMP)向管理员主机发出告警信息及当前超级电容器的电压情况，远程提醒系统维护人员采取必要的措施，还估计现场交换机可继续工作的时长，从而实现了远程告警与反馈，提高了维护效率，适用性也更广。

附图说明

图1：高可靠工业以太网交换机的电路框图

图2：电压检测与比较电路电路图

图3：超级电容安装示意

图4：带有超级电容安装槽的交换机示意图

具体实施方式

如图1所示，实施例中的高可靠工业以太网交换机包括：电源检测模块(电压检测与比较电路)、告警提示模块、DCDC变换电路、以及安装在超级电容安装槽内的超级电容，电源检测模块和超级电容的输入端均连接外部供电输入端，超级电容的输出端也连接电压测量模块，电源检测模块第一输出端连接DCDC变换电路、第二输出端连接告警提示模块。

其工作方式是：外部供电进入交换机之后，首先经过电压测量模块，同时给超级电容充电，经电压测量模块检测，若电压符合工作要求，则控制晶体管导通，使得交换机获得电源输入。当外部供电断开时，由超级电容负责向交换机供电，同样需要先经过电源检测模块，如符合工作要求则导通晶体管为交换机供电。如果电源检测模块检测出电压不符合交换机工作要求，晶体管关断，交换机处于非工作状态，同时，告警提示模块触发工作，进行告警提示。其中，告警提示模块可采用告警指示灯进行闪烁提示，也可采用蜂鸣器发声提示，或者两者结合。

如图2所示的具体电路图，在以太网交换机的供电电路上接入一组超级电容与电源检测模块，其中，电源检测模块本实施例中采用电压比较器方式，包括电压检测单元与电压比较单元，其电路主要包括有运算放大器、阻容器件、晶体管等元器件。

值得注意的，供电电源电压低于警戒线的判断方式并不唯一，可采用如电压比较器、AD采样判断等方式进行。AD采样判断相对成本较高，实施例中电源检测模块采用的是这种电压比较器方式。

DCDC变换电路(直流直流变换器)用于将外部供电电压(一般采用24V，抗干扰好会一些)直流转换成内部芯片相应的供电电压，如内部芯片的供电一般为5V、3.3V、1.0V等。

如图3所示，实施例中的高可靠工业以太网交换机还包括运行指示灯、链路指示灯、告警指示灯、网络接口以及超级电容安装槽，其中，运行指示灯用于提示系统是否在正常工作，链路指示灯用于指示是否有数据在交互；告警指示灯用于当交换机出现故障或者掉电、电压不正确时以一定方式闪烁；网络接口是外部网络设备连接至交换机的通讯接口，为标准接口；超级电容安装槽用于安装超级电容，其内部触点和交换机24V供电电路并联，正常工作时作为超级电容充电回路，外部掉电时作为超级电容放电回路。

图3所示有3个告警灯，可根据需求对以下几种情况进行闪烁提示，如电源掉电，电容掉电，电源欠电压，电容欠电压，交换机自身故障等。

超级电容采用可拔插式设计，其大小与耐压的选择由掉电保护所需要的时长决定。在交换机正常工作中，超级电容通过系统供电电路进行充电。维持在满电电压，当外部供电中断时，由超级电容进行放电。同时，电源检测与比较电路进行电量检测，如果符合供电要求，则进入DCDC变换器给交换机电路供电，如不符合要求，则告警灯以一定方式告警。采用的可拔插式超级电容，可以轻易更换。当超级电容损坏或者系统维护时不需要拆卸交换机整体，而只需针对超级电容进行拔插即可。

如图4所示，更换时只需要顺着超级电容安装槽插入安装基座或从安装基座顺着超级电容安装槽拔出即可。当然，用户也可根据需要对超级电容采用其它方式进行固定和连接。通过超级电容的设计，在交换机供电电压低于警戒线时，由超级电容进行供电，保证交换机的能正常工作一段时间，在此期间，所有通过该交换机连接的设备的通信能保持不变，为设备维护、检修提供了时间。

进一步的，带有超级电容安装槽的交换机还可以包括基于远程简单网络管理协议(SNMP协议)的告警模块，用于与远程管理员的通讯。在交换机监视到供电电源电压低于警戒线以后，会在交换机自带的闪烁红色告警灯，提醒维护人员。此时，交换机通过SNMP协议的通用错误码2(含义为连接中断)向上级管理员主机发出掉电告警，同时，交换机还能通过SNMP协议的专用错误码6(含义为企业专用)向管理员主机定期报告目前超级电容的电压情况，即，通过交换机的CPU定期发送超级电容的剩余电量提示给远端，以供系统维护人员估计交换机能继续工作的时长，简化了维护。

当然，如果若交换机不具备简单网管协议，也可以通过其它方式来传递信号，如通过红色告警灯以不同频率闪烁，对应不同的故障，以帮助现场人员快速准确定位故障。

尽管以上结合附图对本实用新型的实施方案进行了描述，但本实用新型并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下，在不脱离本实用新型权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本实用新型保护之列。